平成31年1月30日
SIP革新的設計生産技術公開シンポジウム2019発表資料

SIP（戦略的イノベーション創造プログラム）「市場流通材のスーパーメタル化開発」
国立大学法人長岡技術科学大学
発表者：梅田 実[共同実施先]長岡電子(株), 上越工業(株), (株)中津山熱処理,日本メッキ工業(株), アイテック(株)1研究概要及び研究成果の新規性・実用性
多様なニーズに応じた設計に対応できる、複雑な形状や、多様な材料を用いて従来にない機能を実現する生産技術が重要
これまでにない現場に立脚した産学融合ものづくりスタイル

大学スタッフが中小企業の現場でオンサイト・オンタイムな研究

スーパーメタル化
高耐摩耗化

高耐食化

高摺動化

SUS445

窒素熱処理

金型に樹脂を流し込んで型取りして摩耗量を評価

SUS445N
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～ テーマ概要～

研究構想

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取り組み

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研究開発について（国際競争力：ベンチマーク）5スーパーメタル化（概念図）
1. 浸硫窒化による高耐摩耗化
目的：流通材である工具鋼を，より摩耗に強く，より焼付きづらい鋼に変えます。

表面処理した歯車の静寂性と耐摩耗性

2.窒素熱処理による高耐食化
目的：貴金属を使用せず，安価な流通材であるフェライト系ステンレス鋼の耐食性を向上させます。
表面処理したステンレス鋼の耐食性

N.T.：未処理、N：窒化、HCQ：浸炭焼入れ、HI：高周波焼入れ、SN：浸硫窒化

3. 複合めっきによる高摺動化
目的：ナノ粒子分散めっきにより機械部品の長寿命化、機械損失低減を図ります。

表面処理の比較

４. 無駄めっきシ削減ミュレーション
目的：電解めっきの膜厚ばらつきを予測し、均一な膜厚で無駄めっきを削減できるめっき槽の実現を支援します。

膜厚ばらつき低減の効果

6（１）高耐摩耗化技術開発■研究開発内容
ハンマー鍛造用金型の長寿命化
１９０００ショットが目安寿命であったエンジンコンロッド用金型に対して，浸硫窒化条件の見直し、処理工程の検討でその長寿命化を目指す．加えて，浸硫窒化およびその応用に関するデータベースを作成する．

■ＳＩＰ終了時に目指す成果
従来，１９０００ショットが目安
寿命であったエンジンコンロッド用金型に対し３００００ショットへの長寿命化を目指す．

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■研究開発内容
歯車の長寿命化・低摩擦化
各種機械装置，伝達装置等に使用される歯車だが，それらの用途，使用環境によっては浸硫窒化処理を施す場合もあるようである．だが，その効果は，研究論文など、一般に共有できる形でデータ化されている例は少ない．

■ＳＩＰ終了時に目指す成果
歯車の低騒音化・低摩耗化を目指す．従来，歯車等に多く使用されている浸炭焼入れ，高周波焼入れなどと比較し，窒化処理のみならず，通常の浸硫窒化処理を越える低騒音化・耐摩耗性を目指す．

■代表的な改良点（研究開発への反映）
現状，従来の浸硫窒化を施した歯車のデータが報告されていないので，そのデータを取得している．未処理品や窒化処理に比べて，摩耗量が少なく，駆動時の摩擦音も軽減できることがわかった．図は摩耗試験後の歯形状の違いを示す．浸硫窒化品（赤線）は未使用品と同じだが未処理・窒化はかなり摩耗していることがわかる．今後，プロセスの最適化検討や窒化との組み合わせを行う．

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（２）高耐食化技術開発■研究開発内容
Niフリーステンレスの高耐食化技術として窒素熱処理を行う。窒素熱処理によりCrN、AlN、FeNなどの機能性表面を実現した耐食性ステンレス鋼を作製する。

■ＳＩＰ終了時に目指す成果
Niフリーステンレス鋼A5サイズで0.1mm厚の金属セパレータを作製する。そして、JARI(カーボンセパレータ)品と同等の性能を実現を目指す。

■代表的な改良点（研究開発への反映)

9実用化への課題：高耐食化

実用化への課題：高耐食化

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（3） 高摺動化技術開発（複合めっき）

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（4）高摺動化技術開発（無駄めっき削減シミュレーション）

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課題の出口戦略への戦略性、達成度合い（活用の場）

低価格材購入
日立産機ｼｽﾃﾑ中条事業所(胎内市)
新潟県工業技術総合研究所(県技総研)
研究開発ｾﾝﾀ(新潟)県技総研/県央技術支援ｾﾝﾀ(三条)長岡技術科学大学

燕三条･長岡地区金属加工業組合
県技総研中越技術支援ｾﾝﾀ(長岡)

取組みの紹介 (2017(H29)年度～)(まずは地域での実績)

高付加価値材
で世界制覇

産学官地域連携へ(2019年度～)(誰でも価値創造に取り組める連携組織に展開）
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課題の出口戦略への戦略性、達成度合い（活用の場）
地域ものづくりバリューチェーン
Multigathering study (-scale, -physics, -site) for Production→原子、分子のﾅﾉｽｹｰﾙ理解からﾒｰﾄﾙ規模の差別化部品･製品を創生する

開発要求
寸法精度

高耐摩耗化
mcm
mm
μm
nm

高耐食化

高摺動化

流通材のスーパーメタル化

流通材 → 切断 → 加工 → 熱処理 → 仕上げ → 構造体〔開発技術の事業主体者〕

長岡域内
ﾏﾙﾁｽｹｰﾙ
ｻﾌﾟﾗｲﾁｪｰﾝ

産業機械
農業機械
土木機械
化学･食品・医薬
日本メッキ
エネルギー
(柏崎市)
自動車
アイテック
電機
(鯖江市)

長岡電子
中津山熱処理 (小西鍍金)
上越工業

材料ﾒｰｶ
域外
ﾏﾙﾁｽｹｰﾙ
ｻﾌﾟﾗｲﾁｪｰﾝ

国内外地域

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日本の工業技術が優れている背景の一つには、高度な専業ﾌﾟﾛﾌｪｯｼｮﾅﾙ集団による協力工場群の下支えがある課題の出口戦略への戦略性、達成度合い（活用の場）
事業化とサテライト拠点化の方向性
2019～～2016(H28)

2018(H30)

2017(H29)

基礎検討･実用化開発

ｻﾝﾌﾟﾙﾌﾟﾛｰﾌﾞ･PDCA → 製品化

テーマ(進捗概要)内は出口製品事例

高耐摩耗化 侵硫侵窒制御による金属表面の離形性･高硬度化最適化(長寿命精密金型)
高耐食化

窒素中熱処理によるﾌｪﾗｲﾄ系ｽﾃﾝﾚｽ鋼の高耐食化(燃料電池用金属セパレータ、カーボンフリー水素製造)

高摺動化

ナノ粒子高分散化溶液によるﾅﾉﾀﾞｲﾔ分散Ni/Pめっき(空気圧縮機摺動部品)

テーマと共通基盤技術の浸透

共通基盤技術テーマ

基盤技術

高耐摩耗化 トライボロジ
高耐食化

熱･流れ連成解析

高摺動化

拡散･反応連成解析

県･市･地域研究会へのﾌﾟﾚｾﾞﾝと組織化
・新潟県工業技術総合研究所(工技総研)
・(公財)にいがた産業創造機構(NICO)
・NPO法人長岡産業活性化協会(NAZE)・福井県工業技術センター
・(公財)ふくい産業支援センター〔学会発表〕電気化学会、機械学会、化学会
燃料電池ｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ

事業化

想定出口事業
産業機械
農業機械
土木機械
化学･食品・医薬エネルギー自動車
電機
社会実装･ﾌﾟﾗｯﾄﾎｰﾑ

県工技総研を核としたNICO、NAZE、技大連携地域ﾌﾟﾗｯﾄﾎｰﾑ

課題：県、市、地域研究会での予算化17

NICO; Niigata Industrial Creation organization NAZE; Nagaoka Activation Zone of Energy

課題の出口戦略への戦略性、達成度合い（活用の場）
革新的設計生産技術;スーパーメタル化の出口産業
加工機械(金型材料)

先端産業（自動車等）への貢献
ｴﾈﾙｷﾞｰ機器(金属ｾﾊﾟﾚｰﾀ)

エンジン･機械(ﾋﾟｽﾄﾝ、軸受、ﾁｪｰﾝ、ギア)

農業･土木機械(掘削先端材)

他の分野への展開
化学･食品ﾌﾟﾗﾝﾄ(薬液ﾉｽﾞﾙ)

産業機械(空気圧縮機)

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その他特記事項

ＰＲ活動、その他●Facebookページによる情報発信

キーワード「スーパーメタル化」
で2番目に表示（TopはNEDOのサイト）< https://www.facebook.com/supermetallization/>●日刊工業新聞電子版に記事掲載< https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00472179?topnews6=18052829 >●NAZE技術部会(2017/4/26,NICOテクノプラザ)

・SIP事業概要、高耐摩耗化、高耐食化、高摺動化について講演＊検索履歴のないスマホで初検索● NICO金型研究会(2017/7/6,新潟県工業技術総合研究所

中越技術支援センター)

・高耐摩耗化「銅の浸硫窒化処理」講演19技術成果の普及・展開
研究最終成果：今後の事業展開