■2005.3

財団法人 金属系材料研究開発センター

No.221

TODAY『愛・地球博〈光未来展〉』に寄せて照明デザイナー、光文化フォーラム代 表

石 井 幹 子Expo会場全景イメージパース

来る3月25日から愛知で開催されるExpo2005

ど前のことであったが、このたび、新エネルギ『愛・地球博』には、外国館、日本館、民間館をはー・産業技術総合開発機構（NEDO技術開発機構）

じめさまざまな展示が行われる。万博の歴史は19の共催、及びJRCMの参加をいただいて、2005年5世紀後半にヨーロッパからはじまったのは周知の月12日（木）から22日（日）の11日間に、『愛・地球博』

とおりだが、21世紀にはじめて開催されるこの博の大催事会場モリゾー・キッコロメッセで、念願覧会には、これまでにない視点からコンセプトがかなって〈光未来展〉が開催されることになったつくられた。のである。

『愛・地球博』の名のとおり、かけがえのない世界水準を抜く最高の光技術を集めたこの展覧

私達の地球を愛し守っていくために、〈自然の叡智〉

会は、日本が誇る光技術の開発や研究を、一般のをテーマに、持続可能な循環型社会をつくろうと来場者の方々や、小・中学生にも楽しく解りやすいうことが、メイン・テーマとなっている。

く見せることを主眼としている。特に、美しい展会場全体の照明プロデュースとループや主な広示をデザインすることに特別の留意が払われてい場などの照明デザインを担当した私は、この博覧るが、光のなかで遊び、学ぶ体験を大勢の方々に会のテーマにそって、何か新しい企画を実現させ味わってもらって、光に対する関心を呼び起こすたいと願っていた。

とともに、一人でも多くの小・中学生が、科学好日頃、光を扱っている照明デザイナーにとって、きになってくれることを心から望んでいる。

光は最も美しく崇高で、魅力に溢れた存在である。

このニューズレターを読まれる読者のなかにも、そして、その光は21世紀には、さまざまな分野で博覧会に関心をもつ方々が多いことと思うが、ぜひ、飛躍的に発展し、単に物を照らし出して夜の闇を展覧会の会期中に入場されることを願っている。

昼にかえることのみが光の役割ではない時代が到〈光未来展〉のさまざまな展示を御覧になって、来すると、私はかねてから期待していた。

何か新しい体験をされ、そして、光の美しさ楽しそんな光の未来を予告する展覧会を博覧会の会さに触れて、専門の各分野での研究や開発のヒン期中に開催できたらという夢を抱いたのは、2年ほトとしていただければ、このうえない幸せである。

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JRCM REPORT「精密部材成形用材料創製・加工プロセス技術」「精密部材成形用材料創製・加工プロセス技術」プロジェク
プロジェクト中間報告
ト中間報告
非鉄材料研究部

草尾幹

1 研究開発の概要

またJRCMは、住友金属鉱山㈱、㈱アライン等アスペクト比の高い長軸状の形状をドマテリアル、冨士ダイス㈱、㈱不二越、もつものが必要とされ、部品の高アスペ医療、バイオ、情報通信、機器部品等の古河電気工業㈱、ブラザー工業㈱の6社

クト比化も望まれている。

さまざまな分野で、高機能性をもつマイと研究チームを結成し、さらに東京大学、そこで、高精密成形加工を安定して行クロ機器の製造のために、微細成形加工

群馬大学、兵庫県立大学と共同研究を、東うために必要な高強度、高靱性、高耐摩が可能な高強度・高靱性等の特性を有す京理科大学に再委託研究を行っている。

耗性を有する金型材料創製技術と、サブる金属系新材料と部材に対する微細化・ミクロンの寸法精度、高アスペクト比化精密化の要求が増大している。近年では

2 研究開発成果

バブルの崩壊、IT産業の縮小といった経本プロジェクトでは、図に示す3つのする。また、離型性等を考慮したTiN済構造の変化、携帯機器・デジタル家電研究開発項目を一体的に実施している。

（窒化チタン）
やDLC（ダイヤモンドライの普及にともなう部材の小型化、高密度①高易加工性金属系新材料の開発

クカーボン）等の硬質薄膜による金型表を可能とする高精密金型加工技術を開発化といった市場環境の変化、また新しい

ここでは、微細結晶粒径制御と微小部面処理技術も検討し、これらにより、サ高精度、高精細、高機能な材料の誕生と、分の組成制御に優れ、また合金組成の多ブミクロン以下の精度を実現させる長寿放電、FIB、レーザといった新しい加工技様性の高い特徴をもつ電解析出法をもと命高精密金型を創製する。

術や超精密位置決め機構といった加工技にして、その組成をナノからマイクロメ

金型材料では、W酸化物とC粉末の混術の進展等、従来から行われているミリートルに至る領域で安定的に制御して電合粉末を窒素及び水素中で加熱処理してサイズ加工と一方では半導体技術を駆使解析出を行う材料創製技術を開発し、結還元・炭化反応させる直接炭化法によした最先端ナノ加工との狭間にあるサブ晶粒界面を脆化させるようなH、O、S等

り、BET法による換算粒度で0.1μm以下

ミクロン精度の加工を取り巻く環境は大の不純物元素を粒界面から低減させた高のナノタングステンカーバイドの開発を行きく変化してきており、より高精度マイ易加工性金属系新材料を開発している。っている。顆粒状に造粒されたWO3-C混クロ部品を低コストで生産することが必

具体的な開発部材として、高加工性に合粉末ペレットは回転炉で還元及び炭化要になってきている。しかし、現状では加えて、高強度、高ばね性を必要とするLSIされ、タングステンカーバイド粉末に直これらの要求を実現するための実用的なマイクロプローブの試作を取り上げ、優れ接炭化される。この反応過程では種々の材料及び加工技術は十分とはいえない。

た機械的特性を有するマイクロメートルサ中間生成物の生成及び粒子の成長や成長

本プロジェクトでは、高強度、高靱性イズの成形加工品を得るための電解析出粒子からの超微粒子核の生成等の反応が等の材料性能と高精密部材成形加工がで法によるNi-Wナノ結晶合金の作製技術の複雑に起きているため、反応プロセスにきる被加工材の開発、高精密寸法精度を確立と、それら合金の材料特性を生かしたおける反応過程、ナノ粒子核生成、粒子満たすための高強度かつ高精密加工が可精密加工法の開発を行っている。
電流密の成長抑制、粒子の粉砕、粒径分布等を能な金型材料及び適合した高精密度金型

度及び液組成の精密制御により、約5nm高精度に制御する技術の開発を進めた結加工技術の開発、さらには高精密金型をの結晶粒からなるナノ結晶組織の合金で、果、60nmのナノタングステンカーバイ用いた高精密成形技術の開発との一体的ビッカース硬さ（Hv）600以上、1300MPaのド粉末を実現した。

研究開発を行うことで、これまでにない引張強度、歪量0.5％以上の成形加工後超微粒超硬合金の開発では、このナノ高精密部材を工業レベルで実現することも常温において180度曲げ可能な高靱性タングステンカーバイド粉末の粒成長をを目指している。という非常に優れたNi-W合金を実現し抑制し、均一な組織で0.1μmの粒度に焼た。このような高強度で加工性に優れた結する一連の技術開発を展開している。

新的部材産業創出プログラム」の一環とNi-W合金は、LSIテストプローブといったこのために、粒成長抑制剤の種類や添加して新エネルギー・産業技術総合開発機

高耐久性のマイクロ機器部品、超精密メ量及びそれらの粉砕混合方法を最適化

構（NEDO技術開発機構）が中小企業新技タルマスク等へ応用が期待されている。

し、抵抗加熱式ヒーター炉による真空焼術振興のための補助金を受けて、平成14②高精密金属金型材料創製・加工技術の開発

結と通電焼結を併用したハイブリッド法〜18年度の5年間で開発を行っているプ

機能性マイクロ機器部品を安定的かつ等を適用した低温短時間焼結法の開発を低コストで創製するために、高精密で寿行っている。現状では、0.21μm粒度で本プロジェクトは、経済産業省の「革ロジェクトである。
JRCMと産業技術総合研究所は、NEDO命が長い金属金型が求められている。し2150Hvと世界最高水準の超硬合金を得技術開発機構よりこの研究開発の委託をかしながら現在創製可能な金属金型の寸ることに成功している。

受け、
林宏爾 東京大学名誉教授をプロジ

法精度は、ミクロンオーダーであり、マこのようにして得られた高強度の超微ェクトリーダーとして、産業技術総合研

イクロ機器部品の開発目標であるサブミ粒超硬合金をもとに、さまざまなマイク究所中部センターに集中研究室を設けてクロン以下の寸法精度を実現できていなロ部品成形に用いられる高精密金型の加共同により本研究開発を実施している。

い。またマイクロ部品にはシャフトやピ工技術の開発を行っている。光ファイバ

JRCM NEWS No.2212コネクタ用成形金型やインクジェットノ細成形加工に適した金型材料開発と加工て進めて、φ20μmのパンチで65万ショズル用打ち抜き金型等を±0.1μmの寸法技術開発の両面から、より高精度な金型ットの耐久性を実現した。

精度で実現するため、加工負荷の小さい創製を目指している。

微細砥粒の砥石、あるいはELID研削法③高精密部材成形加工技術の開発を使用した加工を進めている。

高精密樹脂成形技術では、光通信用ファイバのコネクタとして超多心化、小型高精密でかつ低コストのマイクロ機器化、超低損失化の市場要求が強い多心光

光ファイバコネクタ用のV溝加工技術部品を創製するためには、①、②で開発コネクタの高精度成形による製造を可能

では、油静圧軸受スライドの高精度スラした高易加工性材料と高精密金属金型にとするために、金型部品の高精度化、実イサを用いて、機上放電ツルーイングの加えて、大量生産化を可能とする高精密成形条件の最適化、シミュレーションに搭載、最適な砥石の選定と加工条件の検部材成形加工技術の開発が必要になる。

よる成形性予測評価技術の開発を行い、討を進め、隣接するV溝の中心間距離のここでは、寸法精度がサブミクロン以下

ファイバ実装密度を大きく向上させた小寸法精度±0.1μm、表面粗さRa0.01μmをであるマイクロ機器部品、精密部材の製型24心光ファイバコネクタをトランスフ実現している。また、パンチの相手とな造を可能にする高精密部材成形加工技

ァ成形により試作し、ファイバ穴の軸ずるダイでは細い穴になればなるほど、加術、並びに成形性予測技術を開発する。

れ量について±0.5μmを実現した。

工できる深さの限界が小さくなって、従高精密プレス加工技術では、次世代イ

来のドリル機械加工では超硬合金への穴ンクジェットプリンタ向けのインクジェ3 成果の活用分野開け加工は不可能に近いため、加工力作ットノズルの開発を行っている。インク

平成16年度に実施された中間評価で用の小さい放電加工で開発を進めておジェットプリンタでは、インク滴の着弾は、各研究開発項目が中間目標を達成し、り、±0.3μmの穴寸法精度を実現した。

精度は画質に大きな影響を与えるため、順調に進捗していることを高く評価されFIB微細加工技術では、高精密金型のノズル直径のばらつきを±0.3μm以下にた。
本プロジェクトによる技術開発の成果

サブミクロン以下の加工精度に対応しして着弾誤差を10μm以内に抑える必要

は、高精密金型のニーズが高い幅広い産た、集束イオンビームによる微細仕上げがあり、このためノズル加工用パンチの業分野や企業に適用拡大が見込まれるた加工技術の開発、並びに加工面粗さに代高精度加工技術、及び高硬度・低摩擦係め、今後もここでターゲットとして挙げら表される金型材料の加工特性と材料組数という性質をもつDLCコートによる金れた製品をはじめとした多くの精密部品に織、組成との相関を解明する研究を行っ型表面改質技術、プレス成形時のパンチ波及させて、わが国の材料産業及び部材ている。また、機能性硬質膜コーティンに加わる応力分布や変形量のシミュレー産業の国際競争力強化と発展に寄与し、グによる表面改質技術の開発も進め、微ション解析技術等の多くの開発を並行し経済の活性化に貢献することを目指す。

図研究開発の概要

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JRCM NEWS No.221

愛・地球博（愛知万博）にて「光未来展」を開催します「光未来展」は日本が世界に誇る先端技術である光技術をテーマに、最も優れた光素材や光機器を集め、21世紀の光技術を展望することを目的に開催されます。
場 所：モリゾー・キッコロメッセ（万博会場内）会 期 ：5月12〜22日（11日間）
JRCMは、モリゾー・キッコロメッセの「光未来展」に協力しています。

The Japan Research and Development Center for Metals

JRCM NEWS／第221号

発 行 2005年 3 月 1 日
発行人 小島 彰
発行所 財団法人 金属系材料研究開発センター〒105-0003 東京都港区西新橋一丁目5番11号 第11東洋海事ビル6階

内容に関するご意見、ご質問は JRCM 総務企画部までお寄せください。
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4T E L （03）3592-1282（代）／F A X（03）3592-1285
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