プロテリアルが創造する価値

PRO＋ MATERIAL STORIES — Main Story —01

特殊鋼材料とは？

主要製品

特殊鋼とは、用途や必要な特性に適した性質を発揮させる特殊鋼ように合金元素を添加して調整した鋼の総称です。普通鋼

工具鋼

産業機器材料航空機・エネルギー材料

電子材料

は、鉄と 2％以下の炭素を主成分とする鋼であるのに対しブレークスルーは、連綿と磨き上げてきた組織・組成制御技術から探り出した独自のTiN微細化技術。て、特殊鋼は硬度や耐摩耗性、耐熱性、耐腐食性などの特性を特化させるために、ニッケルやクロムなどの特殊な元素を添加したり、成分を調整したものです。

当社は、お客さまの高度な要求や課題に応える最適素材を創出し、それを量産レベルまで引き上げて提供するサイク
ルを継続することで、ユニークで高機能かつ高品質の素材を次々と誕生させ、新しい用途や新しい市場領域へと展開してきました。独自の金属組織・組成制御技術を軸に、お客さまとの協創によるスパイラルアップをしている事例として、CVTベルト材の開発とその技術をベースに航空機関連材料に本格参入に挑戦する特殊鋼をご紹介します。

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価値創造の源泉となる金属組織・組成制御技術

材料開発力への高い評価から2 CVTベルト材の量産へ

3

困難な課題を解決へと導いた
独自の TiN 微細化技術

4

組織・組成制御技術で新たな未来を切り拓く

新たな製品や事業を生み出す上で、価値創造の源泉となる

当社は、自動車領域において、エンジンバルブの鍛圧材を中TiN微細化技術がお客さまの要求水準に達するまでには、3CVTベルト材の開発で培われたTiN の微細化技術は、航空のが長年培ってきた金属の組織・組成制御技術です。これ

心に過酷な環境下で使用される難度の高い特殊材料の開年の月日を要しました。量産開始当初は、TiN寸法規格に対機関連材料への応用という新たな展開を迎えています。当は靭性、耐摩耗性、耐熱性、加工性など、金属材料の特性を日系自動車メーカーとの間に協創関係を構築
発を通じて、する合格率は10％程度であり、歩留まり改善のための技術

中長期的に市場拡大が見込まれ社は、次の事業の柱として、決定する微細組織を加工熱処理や添加元素の最適化を通してきました。そこで醸成された信頼関係は、お客さまが新開発を続けました。その過程で、同じ窒素レベルでもサンプる航空機関連材料の育成に注力してきました。合弁会社でじて制御していく技術です。金属を構成する化学成分が同製品開発時に当社を開発パートナーとして選ぶ動機づけにルによってTiNサイズが異なり、品質が不安定になるというある日本エアロフォージ株式会社の設立と世界最大級・油じでも、組織・組成制御技術を深めることで多彩な特性をなっています。当社では、1990 年代からエネルギー領域向新たな課題に直面しました。
しかし、製造プロセスを根気よ

圧式5万トン型打鍛造プレスの導入、当社安来工場（島根県持たせることができます。
自動車エンジンのCVT（無段変速けに組織・組成制御技術を活用して金属内に含まれる窒化く評価・検証し、TiNサイズは材料中のマグネシウムの含有安来市）および桶川工場での大型投資（経済産業省・供給確機）ベルト材も、組織・組成制御技術を駆使して開発された物（ TiN ）の成長を抑える技術の開発を行ってきました。

量と関連性があることを突き止めました。技術的バックグ保計画認定投資を含む）。など、成長に向けた施策を着実に部品材料の一例です。CVT ベルトとは、7 〜 8mm 幅の金属CVTベルト材開発も、当社の材料開発力を評価していた日ラウンドの解明を受けて、さらにメカニズムを分析し、積極実行してきました。
こうした取り組みを進める中で、自動車のの平板ベルトを10枚程度重ねた帯状のもので、エンジンの系自動車メーカーから、TiN を微細化した CVT ベルト材が的にマグネシウムを活用した品質コントロールによって、安CVTベルト材の技術を応用する形で、航空機ジェットエンジ動力をタイヤに伝えるトランスミッション機能をつかさどっできないかと依頼されたことがきっかけです。自動車の使自動車の低燃費化に定した量産への道が開かれたのです。

航空機関連
ンのシャフト向け素材の開発依頼を受けました。ています。ギアではなくベルトを介して動力を伝達するた用環境に対応する1,000万回以上の回転数でも耐えうる疲貢献する当社の CVT ベルト材は、多くの自動車メーカーで自動車向けとは大きく異なります
材料で求められる性能は、め、変速時のショックがなく、エンジン回転に合わせた無段労強度を獲得するには、材料表面の欠陥をなくすだけでは採用されました。お客さまからの金属内の不純物の無害化が、その技術開発を通じて確立した制御技術によって、安定階変速が可能であるため、燃焼効率が良いことが特徴です。

なく、金属の内側でも異物を極力なくし、組織を制御していなどの新たな要望にも、これまでの技術開発で培ったさました疲労強度コントロールが可能になり、航空機の市場領自動車メーカーが低燃費化を進める中でその需要も拡大しくことが求められます。特に TiN の粒子サイズが大きいとざまな検証結果や知見をもとに対応を重ねることで、2010比較的早期に製品展開を実現しました。
域でも、てきました。現在、当社は世界トップシェア（当社推計）を疲労強度が下がるため、従来の半分程度となる10ミクロン

年以降はさらに搭載車種が増え、当社の業績を牽引する代誇っています。

未満に抑えるという非常に難度の高い要求に応える必要が表的な製品となりました。

このように組織・組成制御技術は同じ素材でも異なる特その技術を磨性を生み出すことができる大きな特徴があり、き続けてきたことで新たな領域での事業展開につながったありました。のです。今後も金属のポテンシャルを最大限発揮させる組織・組成制御技術を進化させ、お客さまの課題解決に貢献する最適材料を提供していきます。

CVTベルト材

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プロテリアルレポート2024

CVTベルト材組織航空機エンジン

安来工場

プロテリアルレポート2024

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PRO＋ MATERIAL STORIES ̶ Main Story ̶

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次世代たたら協創センターにおける取り組み
次 世 代 た た ら 協 創 セ ン タ ー（ N E X T A ）は 、島 根 県 の 産 官 学 金 プ

軟磁性材料

ロジェクトで ある「 先 端 金 属 素 材 グ ロ ー バ ル 拠 点 の 創出 − N e x tGeneration TATARA Project−」において、研究開発と人材育成の研究開発で培ってきた材料技術と応用技術、そして研究者の熱意が生み出した、世界初となるナノ結晶軟磁性材料。

中心的な役割を担う施設として、島根大学に設置されました。このセンターでは、「次世代たたら文化」を創造することを究極の目標として、金属材料の革新と向上に焦点を当てています。プロテリアルは社員が1988 年に当社が世界で初めて製品化したナノ結晶軟磁性材料ファインメット 。特性に優れ、スマートフォンをは本プロジェクトの事業責任者および、本センターの副センター長を務

じめさまざまな電子機器の小型化、省エネルギー化に大きく貢献しています。しかし、その道のりは平坦ではなく、めることに加え、軟磁性材料分野では「アモルファスモーターコアの量®

産化」プロジェクトに参画しています。

金属を中心とした組織・組成制御技術と広範なお客さまとの強固な関係性によってつくりあげてきました。

ナノ結晶軟磁性材料
ファインメット®とは

1

2

実験第一主義のDNAと開発者の熱意が世界初の開発に結びついた

写真提供：島根大学

3

生産効率向上と時代のニーズが合致し、新たなステージへ

4

脱炭素社会の実現に向けて、軟磁性材料がますます重要に

当社が世界で初めて開発したナノ結晶軟磁性材料ファイン

1970年代後半に、アモルファス金属＊4などの新素材開発に

ナノ結晶軟磁性材料ファインメット®は、製品化されてもす

現在、さまざまな分野で機器の省エネルギー化、小型・軽量鉄を主成分にシリコンとボロンおよび微量の銅とメット は、世界の注目が集まりました。その当時、当社の磁性材料研究ぐには需要が広がりませんでした。特性が圧倒的に優れて化、高機能化、低ノイズ化が進められています。その中で軟ニオブを添加した独自組成でナノサイズの結晶構造を持つ薄所でも、今後の成長の柱としてエレクトロニクス関連の新素いるのは分かっていても時代を先取りしすぎた製品で使用磁性材料材料の重要性がさらに高まっています。特にファです。
高温融液を約100万℃/秒で急冷固化して製帯（リボン）しかし、新素材としての磁性材材開発をめざしていました。

するための工夫が必要でした。また少量生産で価格も非常

インメット®は、軟磁性材料として飽和磁束密度と透磁率が造したアモルファス（結晶構造を持たない物質の状態）合金料の開発は難度が高く、実用化は至難の業です。なぜなら磁に高くせざるを得ませんでした。2000年代になると電磁波共に高く、コアロスが少ないという大きな特長があり、ますの結晶粒を薄帯を熱処理することでナノサイズ（10nm程度）性材料の特性は、原子レベルでの現象が関係し、組成の組みのノイズ規制が強化され、これが需要の刺激となりお客さます用途が広がっていくと考えられます。プロテリアルは、組織中に作り出します。
当時の常識では、アモルファス合金が合わせも何万とおりにもなります。そのため開発は、実験をまとファインメット の用途について対話する機会が増えま

脱炭素社会の実現に向けてファインメット®をはじめとする一般的な金属（結晶構造をもつ金属）よりも磁気特性に優れただひたすら繰り返すことが唯一の糸口でした。その中で後したが、まだ価格が高く爆発的な普及には至りませんでし

軟磁性材料を提供することで社会の課題解決に貢献してしかし、当社はナノサイズの結晶粒ると考えられていました。に世界が驚く現象が訪れました。アモルファス合金は、一般た。しかし、お客さまとの対話から、必ず世の中がこの製品いきます。

を持たせることで磁気特性が飛躍的に向上するという驚きの的に熱処理をすると結晶化し、軟磁気特性が劣化することを求める時代がくると予見し、この時期にナノ構造制御技事実を発見し、1988年に当社が世界に先駆けてナノ結晶軟

しかし、1980年代前半に当社研究員が実験が常識でした。

術や製造設備の改良を重ね、大幅に生産効率を向上。そし＊1 透磁率： 磁性材料の磁束の通りやすさを表す尺度です。
ファインメッ（コバルト）基アモルファスと同等です。
トの透磁率はCo磁性材料を製品化しました。

を繰り返す中で、偶然にもアモルファス合金の磁気特性よりて、2008 年になるとスマートフォンにワイヤレス充電機能ファインメットが製品化されるまでは、パーマロイやCo基も良好なデータを得ました。最初は実験ミスと思われたこが搭載されることになり、そのニーズを捉えたファインメッ

気飽和するとインダクタンスが急激に低下し、過電流が流れて機器や回路の異常や故障の原因となります。
ファインメットの飽和磁束密度

アモルファス合金が一般的な結晶構造を持つ金属よりも優れの現象を見逃すことなく、特許の取得と製造方法の確立をト®の需要が劇的に増加しました。また、欧州では自動車のはFe（鉄）基アモルファスと同等です。

電源装置や電子回路などで使用されてた特性を持つとして、推進し、1988年にファインメット®の製品化に成功。この成xEV化に伴って、電磁ノイズ規制が強まり、さらなる追い風

しかし、透磁率 が非常に優れているものの飽和磁いました。

果は、実験第一主義のDNAと金属を中心とする組織・組成が吹いています。

飽和磁束密度は高いものの透束密度＊2が十分でないものや、制御技術による強みにより得られたものでした。

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＊1

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＊2 飽和磁束密度： 磁性体が保持できる最大の磁束密度のことであり、磁＊3 コアロス： ファインメットのコアロスはFe基アモルファスの1/5以下、かつCo基アモルファスと同等の値のため、省エネルギー化につながります。

ファインメット®は、軟磁性材料として他の材料より大幅＊4 アモルファス金属： 結晶構造を持たない物質の個体金属。普通の金属磁率が十分ではないものなど、一長一短がありました。そこに先行することになりました。そのため、使いこなす技術や飽和磁束密度が高く、透磁率にも優れ、さらにコアロス＊3に、用途が追いついてくるまで 10 年ほどを要しましたが、今でも少ないファインメットが登場したことで、スマートフォンをはなくてはならない存在になりました。

では原子が規則正しく並んだ結晶構造を持つが、アモルファス金属は原子配列が不規則であり、高い耐摩耗性や高硬度、磁力を通しやすい高透磁率、電磁気エネルギーを機械エネルギーに変換する高磁歪性を持つ。

省エネルギー化に大きはじめさまざまな電子機器の小型化、く貢献することになりました。

ナノ磁性材料ファインメット

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プロテリアルレポート2024

ファインメット コモンモードチョークコア／コイル

磁気シールドファインメットの製造
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