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プロジェクトの基本情報

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2018年8月21日更新

新たな微粒子ピーニングによる摩擦摩耗特性に優れた表面改質および表面形状創製技術

アイケイケイ・ショット 株式会社

プロジェクト名 多機能な微細球状粒子を用いた金型の新しい表面改質技術の開発と、その微細球状粒子を量産化する技術の確立
対象となる川下分野 自動車、航空機、産業機械
川下企業におけるニーズの対応 高機能化(精度・性能の向上など)
高耐久性(耐熱性、耐食性、耐摩耗性の向上など)
環境配慮(不純物の除去や無害化、廃棄物削減、 CO2削減など)
低コスト化(ランニングコスト低減、ロス削減、 省力化など)
上記ニーズに対する具体的な数値 油潤滑環境で摩擦係数0.001以下(従来の1/10以下)
アブレシブ摩耗状態で従来の1/100以下の低摩耗量
無潤滑環境で寿命が従来の1.6倍以上
事業実施年度 平成22年度
事業化状況 補完研究中(完成に向けて現在研究中)
対象としている素材 鉄鋼材料、アルミ

プロジェクトの詳細

プロジェクトに至った背景・経緯
自動車産業をはじめとして様々な産業界で金型は利用されており、その金型へは長寿命や短納期はもとより、近年ではテクスチャによるしゅう動性の向上も要求されている。
ショットピーニングは歯車などの疲労強度を向上できる簡便かつ安価な手段として知られており、一部には表面に形成される無数の凹部が油だまりとして機能することで摩擦の低減が可能である。
しかし、同時に形成される凸部は応力集中による摩耗も生じるため、適正な表面形状の制御が求められている。
研究開発のポイント
本研究開発では、従来のショットピーニング装置と同様の直圧方式による粒子搬送方法を利用しつつ、粒子流量と粒子速度を別々に制御できる低流量ショットピーニング装置を開発し、金型にテクスチャを適用することでしゅう動性を向上させる。また、適正量の粒子投射は材料表面への極微細粒子の埋め込みが可能となり、その極微細粒子の機能をも付与することが可能となる。これらに用いる粒子は収率の点から高価なため、プラズマ炎を利用した新たな造粒方法によって安価にかつ高収率での製造が可能となる。
研究開発の具体的な成果
加工された金型を実機にて評価したところ、本技術が適用された金型には無処理の金型に見られた摩耗粉の付着がほとんど見られなかった。また、摩耗によって生じる表面粗さの上昇も抑制されており一定量の効果が確認された。現在も引き続き川下産業との実レベルでの評価を継続している。
粒子製造では、試作レベルでの球状粒子製造は可能であったものの、量産化を考慮した長時間の製造ではノズルの閉塞が生じることが確認され、ノズル形状に課題があることが判明した。現在は最適なノズル形状および圧力や温度などの最適条件を検討するため実験計画法に基づいて量産化も含めた試作を実施している。

利用イメージ、今後の活用が見込める分野・製品等
金型や工作機械の案内面など、しゅう動性を必要とする工具などへの適用はもとより、最終製品となる軸受などへの適用も期待できる。また、埋め込む機能性極微細粒子の条件によっては低摩擦化だけでなく耐摩耗性や耐電食性などの新たな機能付与も期待できる。

事業化への取り組み

知財・広報活動 特許:ショットピーニング装置(特願2009-26925,特許番号4612095)
各種展示会に出展(機械要素展,Tech Biz,トライボロジー会議企業展示など)
各種学会等で講演(日本機械学会,日本トライボロジー学会,ショットピーニング技術協会,微粒子衝突表面改質協会など)
今後の見通し 金型や他の分野への適用は、引き続き川下産業との試作・評価を進めていく。
粒子製造は、実験計画の結果を基に、最適となる製造条件とノズル形状の検討を行う。
また、粒子投射装置については、試作を行う過程から挙げられた“特別なブラストルームを必要とせず、金型などの取り外しを行うことなく処理できる”などのニーズを検討するため装置を開発する。
当初の目標を踏まえた
上での達成度や
新たな課題
現在の達成度は50%程度。

研究開発の体制

事業管理機関 公益財団法人 名古屋産業科学研究所
法認定事業者 伊藤機工 株式会社
アイケイケイ・ショット 株式会社
研究実施機関 私立学校法人 名城大学
伊藤機工 株式会社
アイケイケイ・ショット 株式会社

PRコメント

サポイン制度の利用で、融点が1500度以上の高温である鉄系粉粒体の多角形状粒子を、瞬間温度が1万度のプラズマ炎によって瞬時に球状化することに成功しました。創製された球状粒子は真空中で製造されるので、酸化などによる品質の劣化はほとんど見られず、熱量においてはまだまだ余裕があると思われ、さらに高融点な材料の球状化も期待できます。
現在までに確立された製造条件では、長時間の稼働が困難なため完全な量産化にはいたっていませんが、さらなる研究・開発をすすめることで量産化にいたれば、これまでのネックであったコストの面で有効であり、球状化された微粒子を用いる微粒子ピーニングの市場が急速に拡大することも期待できます。

企業情報

社名 アイケイケイ・ショット 株式会社
(法人番号:1180001094857)
所在地 〒476-0001 愛知県東海市南柴田町ヌノ割412番地の4
電話番号 052-604-1215
社員数 60名
資本金 3億円
業種 鉄鋼業
事業内容 スチールショット・スチールグリットなどの各種研掃材の製造・販売
URL http://www.ikkshot.com
生産拠点エリア 国内 所在地:愛知県東海市
海外生産対応 不可
本プロジェクトに
関する問い合わせ先
部署名
事業開発部 イノベーションチーム

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