2019年 | プレスリリース?研究成果
耐摩耗性と耐食性を両立した鉄鋼材料を開発 ―需要が拡大するスーパーエンプラの射出成形をはじめ、幅広い応用が期待―
【発表のポイント】
- 高硬度?高耐摩耗性かつ耐食性に优れた鉄钢材料；炭化物强化マルテンサイト钢※1の开発に成功
- 炭化物强化マルテンサイト钢の弱点であった耐食性を铜の微量添加により克服
- 本开発合金を用いたスーパーエンジニアリングプラスチックの製造装置部材において既存材の2倍以上の耐久性を実証、化学?エネルギー分野における幅広い応用にも期待
【概要】
东北大学金属材料研究所の山中谦太准教授、张宸大学院生（大学院工学研究科材料システム工学専攻博士课程后期3年の课程）、卞华康助教、千叶晶彦教授は、高硬度?高耐摩耗性かつ優れた耐食性を有する鉄鋼材料の开発に成功しました。
高速度钢（ハイス钢）に代表される炭化物强化マルテンサイト钢は高硬度かつ耐摩耗性に优れるため、金型や工具等に幅広く用いられています。しかしながら、材料中に形成する炭化物により耐食性が低下するため、トレードオフの関係にある「硬度?耐摩耗性」と「耐食性」を両立した新材料やその材料设计の确立が强く求められていました。
本研究グループでは、近年需要が拡大しているスーパーエンジニアリングプラスチック（スーパーエンプラ）の製造方法の1つ：射出成形※2の製造装置部材に応用できる鉄钢材料の开発を目指し、炭化物强化マルテンサイト钢の耐食性改善について研究を行ってきました。その结果、微量の铜（颁耻）を添加することにより当该材料の耐食性が着しく向上することを见出し、高硬度と高耐食性が両立した新材料の开発に成功、また、耐食性が向上するメカニズムも明らかにしました。
さらに、株式会社エイワおよび岩手大学との共同研究として量产用の溶解炉?加工设备を用いた开発合金の试作と射出成形の実机试験を行いました。その结果、スーパーエンプラの中でも大きな市场规模を有するガラスフィラー（骋贵）を含むポリフェニレンサルファイド（骋贵-笔笔厂）树脂※3の射出成形において、开発合金を用いたスクリューが既存のスクリュー素材に比べて2倍以上の耐久性を有することを実証しました。
以上は、耐食性と耐摩耗性を兼ね备えた鉄钢材料の新たな材料设计指针として有用な知见であり、射出成形机部材だけでなく、化学?エネルギー分野において幅広い応用が期待されます。
本研究成果は、科学技術振興機構（JST）研究成果最適展開支援プログラム（A-STEP）「ステージⅡ（シーズ育成タイプ）」「GF-PPS樹脂成形用部品に適合した高耐食?耐摩耗新合金開発」を通して得られた成果であり、2019年8月27日（英国時間10:00）にnatureのパートナージャーナルであるnpj Materials Degradation誌にオンライン掲載されました。
写真：开発合金を用いて试作した射出成形用スクリュー
【専门用语解説（注釈や补足説明など）】
※1 炭化物強化マルテンサイト鋼
高温で安定なオーステナイト相を急冷（焼入れ）することにより形成する硬质なマルテンサイト相に微细な炭化物を分散させることでさらに强化した鉄钢材料。高硬度かつ耐摩耗性に优れることから金型や切削工具等に用いられており、同様の组织を有する鉄钢材料の代表例としては高速度钢（ハイス钢）が挙げられます。
※2 射出成形
加热溶融した材料を金型内に射出注入し、冷却?固化することにより成形品を製造する方法。复雑形状の製品を大量生产するのに适していることから、树脂成形加工に幅広く用いられています。ホッパーから导入された树脂はスクリューの回転によりシリンダー内を运搬されます。この际ヒーターにより可塑化溶融され、最终的にキャビティ内に充填されます。
※3 PPS（ポリフェニレンサルファイド）樹脂
ベンゼン环と硫黄からなる化学构造を持つ结晶性の耐热性ポリマーです。ガラス繊维や无机质フィラーを40%程度まで添加することにより优れた机械的性质を示し、自动车の燃费向上に必须の车体軽量化を目的に自动车部品への採用が进んでいます。また、优れた耐薬品性と寸法安定性を示すため、电装部品にも使用されています。
问い合わせ先
（研究内容に関して）
东北大学金属材料研究所
加工プロセス工学研究部门
准教授 山中 謙太
罢贰尝：022-215-2118 贵础齿:022-215-2116
贰尘补颈濒：办冲测补尘补苍补办补*颈尘谤.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
（报道に関して）
东北大学金属材料研究所
情报企画室広报班（冨松）
罢贰尝：022-215-2144 贵础齿:022-215-2482
贰尘补颈濒：辫谤辞-补诲尘*颈尘谤.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）