研究開発された技術紹介

・水蒸気プロセスによる皮膜の均一形成技術の開発
・皮膜品質基準の決定と検査手法の確立
・水蒸気プロセスの処理速度の向上と処理ムラの低減
まず、ダイカスト材(ADC12)やアルミニウム合金(A7075)などの材料に対し、前処理の検討や処理条件の最適化を行い、耐食性と皮膜の均一性を確保した。次に、皮膜の膜厚や耐食性と処理条件の相関関係を明らかにし、品質基準を定めるとともに、非破壊検査手法を確立した。さらに、アンモニア添加による処理速度の向上や回転機構の導入によるムラ低減など、実用化に向けた技術開発を実施している。

・アルミニウム合金の表面に水蒸気と反応させてAlO(OH)皮膜を形成する水蒸気プロセスの開発
- 従来の表面処理と比べて環境負荷が低く、生産性が高い
- 様々な形状のアルミニウム部品にも均一に皮膜を形成可能
・アルミニウム合金の材質ごとの最適な前処理条件と処理条件の検討
- ダイカスト材やA7075など、材質によって最適な条件が異なることを明らかにした
- 前処理として炭化水素洗浄やショットブラストなどを検討し、皮膜の均一性を向上

・皮膜品質基準の設定と非破壊検査手法の確立
- 皮膜の膜厚や耐食性と処理条件の相関関係を明らかにし、品質基準を定めた
- 渦電流膜厚計を活用した非破壊での膜厚測定手法を確立

・処理速度の向上とムラ低減
- アンモニア添加による処理速度の向上
- 回転機構の導入により多数の部品を同時処理しても均一な皮膜が得られるようにした

・水蒸気プロセスによる耐食性皮膜の形成
- ADC12やA7075などの合金に対し、従来の陽極酸化処理と同等以上の耐食性を有する皮膜を形成できることを確認
- 膜厚は3μm程度と薄膜である。

・前処理条件の最適化
- ダイカスト材ADC12に対し、炭化水素洗浄やプラズマ処理による前処理を最適化
- 展伸材A7075に対し、ショットブラスト処理による前処理が有効であることを確認

・皮膜品質基準の設定と非破壊検査手法の確立
- 各材質における膜厚と耐食性の相関関係を明確にし、品質基準を設定
- 渦電流膜厚計を用いた非破壊での膜厚測定手法を確立

・処理速度の向上とムラ低減
- アンモニア添加により処理時間を8時間以内に短縮可能
- 回転機構の導入で多数の部品を同時処理しても均一な皮膜が得られることを確認

・研究論文(学術雑誌)
　著者名：N. Itano, S.Y. Lee, A. Serizawa、論文名：Effect of Ammonia Addition on the Growth of an AlO(OH) Film during Steam Coating ProcessにてCoatingsへの記載を実施。
・メディア掲載
　日刊工業新聞、金属産業新聞、ファスニングジャーナルにてご紹介をいただく。
　また、展示会へは機械要素技術展、トヨタ自動車様の社内展示会に出展を実施。

・自動車分野
自動車の車体や部品の軽量化に向けて、アルミニウム合金の使用が拡大している。水蒸気プロセスにより、アルミ部品の耐食性と強度を向上させることで、自動車の軽量化に貢献できる。
・FA/ロボット機器分野
モーター効率化やロボットアーム軽量化のため、アルミニウム合金への置換が進んでいる。水蒸気プロセスにより、アルミ部品の耐食性と強度を確保できるため、FA/ロボット機器の高性能化に役立つ。

・製造販売事業および処理事業
自動車、建設、インフラをターゲットとして活動する。
・設備製造販売事業
2030年を目標に、自動車メーカーの内製ラインや塗装業者向けに、水蒸気プロセス設備の製造・販売を行う。

・環境負荷の低減
従来の表面処理技術では化学薬品の使用や排水処理が必要であったが、水蒸気プロセスは水のみを使用するため、環境への負荷が極めて低い。
・高耐食性と高強度
水蒸気プロセスにより形成されるAlO(OH)皮膜は、従来の陽極酸化処理と同等以上の耐食性を発揮する。また、水蒸気での処理によりアルミニウムの強度も向上する。
・優れた生産性
水蒸気プロセスは、バラ置きでの処理が可能で、大量処理に適している。処理速度の向上やムラの低減にも成功しており、大幅なコストダウンが可能。
・幅広い適用範囲
ダイカスト材からアルミ合金まで、様々な材質のアルミニウム部品に対応できる。さらに、複雑な形状の部品にも均一な皮膜が形成可能。

本プロジェクトの研究成果を活用し、2027年の事業化を目標に取り組んでいる。
・製造販売事業
自動車、FA/ロボット、建築・インフラ分野向けに、水蒸気プロセスを適用した新しいアルミ製締結部品(ねじ、インサートナット等)を開発・販売する。
・処理事業
同分野の部品メーカーを中心に、水蒸気プロセスによる表面処理サービスを提供する。
・設備製造販売事業
2030年を目標に、自動車メーカーや塗装業者向けに、水蒸気プロセス設備の製造・販売を行う。

現在、自動車、ロボット、産業機器分野の有力企業から、本技術の評価と事業化に向けた引き合いをいただいており、今後、これらの企業との連携を深めていく計画である。
また、特許出願や展示会出展、プレスリリースなどを通じて、本技術のPR活動にも積極的に取り組んでいる。これらの取り組みにより、水蒸気プロセスの実用化・事業化を着実に進めていく。

各産業分野において、軽量化のためにアルミニウム合金への置換が行われる中、部品コストの上昇を理由に材料置換を見送るケースが出ている。その要因のひとつに耐食性・コストのバランスのとれた適切な表面処理がないことが挙げられる。これは大量処理が可能な生産効率の高い表面処理がないためである。今後各分野で使用用途拡大がすすめられるアルミニウム合金製品に対して生産効率の高い表面処理を開発することは、各分野が国際競争力を維持・向上するために必要な研究開発である。

パイプ形状の内部への表面処理、アルミニウム合金と樹脂との密着性、微細部品への表面処理、塗装の密着性にてお困りの企業様との連携を模索中。