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PRODUCT DETAIL

溶融塩浸漬法を用いた「耐食・耐摩耗性の向上」

MESSAGE

群馬大学大学院
理工学府 知能機械創製部門 准教授 小山 真司

群馬大学大学院 理工学府 知能機械創製部門 准教授 小山 真司

私の研究グループの特色は、機械構造用材料の『表面硬化・耐食耐摩耗性の向上』を対象とし、各種評価&分析機器を用いて、常に『現状把握-計画-試作-検証』を行い、“表面特性向上”に特化したより高度なものづくり技術の開発を進めています。

現在、当研究グループでは、より高硬度を有した表面硬化層形成技術や、アルミニウムをはじめとする非鉄金属材料の耐摩耗性向上に関する研究開発を進めています。

今後の展開として、多様化する各種素材に応じた表面・界面特性が自在に操れるような技術開発を行って参ります。ご興味を持たれた研究テーマがございましたら、ぜひご連絡ください。

概要

安価な処理浴を用いて高い耐摩耗性と耐食性を有す高硬度表面を実現

従来、機械部品や金型等、耐久性や耐摩耗性を要求される金属部材は、コーティング、拡散処理、熱処理等によって表面を改質し、耐食性や硬度を向上させてきました。しかし素材や用途、形状によっては、それら処理ができなかったり、耐久性に問題が生じるケースがあります。

そこで高品質でかつ容易に金属表面を硬化することのできる安価な処理方法を研究し、溶融塩浸漬法を用いた「ホウ化処理法」を実現しました。

ステップ1 :
ホウ砂及びアルミニウムを溶融した溶融塩浴を作製

ステップ2 :
溶融塩浴に金属部材を浸漬する

ステップ3 :
金属部材を溶融塩浴から取り出し、水中にて冷却

この方法によって非常に高い硬度を金属部材に賦与することができます。また安価なホウ素源であるホウ砂を用いて短時間で硬化処理を行うことが可能となります。

特長

FEATURE 01

特殊な装置が不要で安全・安価な処理で高硬度表面層を形成可能

溶液に材料を漬け込むだけで、物理蒸着(PVD)や化学蒸着(CVD)などの特殊な装置不要です。

FEATURE 02

複雑形状や細溝を有する製品であっても硬化処理可能

溶液に材料を漬け込むので複雑な形状の者でも3次元構造のものへも処理が可能です。

FEATURE 03

熱衝撃やせん断力により剥離しにくい

素材自体に入り込む素材と一体化した硬化層のため、メッキなどの表面処理で発生する熱膨張による剥離が起こりにくいです。

用途例

部品の耐久性向上

自動車・自動二輪、航空宇宙機構部品(ギヤ・軸)などの耐久性向上に適しています。

機械的・化学的
浸食部の保護

鋼板、蒸気タービン、ジェットエンジン翼部などの機械的・化学的浸食部の保護が可能です。

医療器具の耐久性・
耐摩耗性向上

主に刃物などの医療器具へも処理が可能です。耐久性・耐摩耗性を向上することが可能です。

よくあるご質問

Q
どのような素材へも処理可能でしょうか?
A
アルミニウムと銅以外の金属材料へは可能です。
アルミニウムを溶かして処理を行うためアルミニウムへは処理ができません。
また銅はホウ素が入りにくい特性があるためできません。
その他全ての素材で試したわけではございませんが、現段階では、それ以外の金属材料では可能です。

チーム

小山 真司

群馬大学大学院 理工学府 知能機械創製部門 准教授

「鉛フリーはんだの低温精密固相接合技術の開発」小型化される電子機器のニーズを支えるため,はんだ表面を様々な手法で改質し,低温精密組立可能な新規はんだ材料の研究開発を行っている。「機械構造用部材の高機能化」自動車や航空機に搭載される部品は,軽量化が求められ,ギヤや軸に求められる強度・表面特性は増大傾向にある。そこで表面拡散反応を利用し,安価な材料に種々の高機能表面特性を付与する技術開発を進めている。

【主要な所属学会】
日本金属学会,溶接学会,日本機械学会,エレクトロニクス実装学会,軽金属学会

その他

共同研究に応用できる技術分野 または 共同研究実績
・電子実装材料や各種機械材料の低温精密固相接合
・鉄鋼材料やチタンなどの表面硬化および耐食性の向上
関連論文
The Effect of Boriding on Wear Resistance of Cold Work Tool Steel(冷間工具鋼の耐摩耗性に及ぼすほう化処理の効果), Journal of Physics, 843, 012064 (2017)

Cu/Cu Direct Bonding by Metal Salt Generation Bonding Technique with Organic Acid and Its Persistence of Reformed Layer(有機酸を用いた金属塩生成接合法による銅の直接接合と改質層の耐久性), Japanese Journal of Applied Physics, 54, 030216-1-030216-4 (2015)
関連特許
特許第6288632号, 発明の名称:金属部材の接合方法(2018)

企業・団体情報

企業名
群馬大学 研究・産学連携推進機構
所在地
〒371-8510
群馬県 前橋市荒牧町 4-2 群馬大学 荒牧キャンパス
設立年月
2016年4月
従業員規模
501名以上
URL
https://research.opric.gunma-u.ac.jp