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トライボコーティング技術研究会、第15回岩木賞贈呈式、第25回シンポジウムを開催

　トライボコーティング技術研究会と理化学研究所は2月24日、埼玉県和光市の理化学研究所 鈴木梅太郎記念ホールで、「岩木トライボコーティングネットワークアワード（岩木賞）第15回贈呈式」および「第25回『トライボコーティングの現状と将来』シンポジウム－ナノ多孔高分子フィルム、先進コーティング、高機能3Dプリンタ、CT技術－」をハイブリッド開催した。

第15回岩木賞受賞者と関係者

　岩木賞は表面改質、トライボコーティング分野で多大な業績を上げた故・岩木正哉博士（理化学研究所元主任研究員、トライボコーティング技術研究会前会長）の偉業を讃えて、当該技術分野と関連分野での著しい業績を顕彰するもの。トライボコーティング技術研究会が提唱して2008年度に創設、現在は未来生産システム学協会（FPS）が表彰事業を行っている。

　第15回目となる今回は、東海国立大学機構 岐阜大学 武野明義氏が業績名「クレージング現象を利用したナノ多孔高分子フィルムおよび繊維の開発」により大賞に輝いた。また、新明和工業が業績名「ダイヤモンド成膜工具の刃先先鋭化装置の開発」により事業賞に輝いた。さらに、慶応義塾大学 小池 綾氏が業績名「高重力場を援用した高機能 3Dプリンタの開発」により奨励賞を受賞した。

　大賞の業績「クレージング現象を利用したナノ多孔高分子フィルムおよび繊維の開発」は、高分子材料の初期破壊現象であり工業的には抑制されるべき現象であるクレージング現象を制御しつつ活用しナノ多孔高分子フィルムおよび繊維を開発するという世界唯一の技術である。高分子のクレーズの内部はナノオーダーのフィブリル（繊維束）とボイド（孔）からなるスポンジ状ナノ構造であり、本業績では、脆性に破壊する高分子フィルムの破壊直前の状態を管理・制御する技術を開発することで、フィルムあるいは繊維状の素材に、安定したクレーズを生じさせるとともに、規則構造を持たせることに成功したもの。本技術により、視点により透明性が異なる視界制御性フィルムや水中にマイクロバブルを発生する膜として上市されていることや、本技術を繊維製品等に多用途展開するベンチャー企業FiberCrazeがスタートしていることなどが評価され、受賞に至った。

　受賞の挨拶に立った武野氏は、「大学院生だった40年前に理化学研究所で岩木正哉先生のご指導を受けて研究を進めた。今回岩木先生の偉業を讃えて創設されたこの賞を受賞する栄誉にあずかり、岩木先生から賞をいただいた気分で大変感慨深い」と語った。

左から、大森会長、武野氏、当日プレゼンターを務めたFPS表彰顕彰部門長 藤井 進氏

 

　また、事業賞の業績「ダイヤモンド成膜工具の刃先先鋭化装置の開発」は、一般的にダイヤモンド成膜がTiNやTiAlNなどのPVD膜に比べて膜厚が厚く切削工具に施すと刃先Rが大きくなり切削性能が低下するのに対し、プラズマイオン処理によりダイヤモンド成膜された切削工具の刃先を先鋭化する装置を開発し、CFRP加工などで従来から行われている「捨て穴加工」を排除し生産効率向上に寄与する技術を確立したもの。従来からレーザーを用いてダイヤモンド成膜した切削工具の刃先を先鋭化する技術はあったが、ツールパスの設定が難しく、加工後の表面状態が必ずしも良好とは言えず一部基材の露出も見られる場合がある。本開発は、プラズマのアンテナ効果を利用し、主として刃先のダイヤモンド被膜をイオンエッチングすることで先鋭化とドロップレットの低減を可能にしたほか、一度に複数本の工具が処理可能で従来技術が抱える問題を解決できることなどが評価された。

　受賞の挨拶に立った岡本氏は、「栄誉ある賞をいただき、先鋭化装置の開発者一同が喜びを感じている。本賞を受賞し評価されたことは装置の大きなPRとなる。これを機に拡販へとつなげていきたい。先鋭化装置は販売実績がありながらも、まだまだ改良すべき点も多く、関係各位のご指導をいただきながら、より良い装置に仕上げていきたい」と語った。

左から、大森会長、岡本氏、藤井氏

 

　さらに、奨励賞の業績「高重力場を援用した高機能 3Dプリンタの開発」は、世界に先駆けて実施した高重力場アディティブマニュファクチャリング（AM）の研究成果である。宇宙空間の微小重力場で金属AMを用いた保全などを行う際、粉末が浮き、スパッタがどこまでも飛び、内部欠陥が浮力の減少でいつまでも排出されないなど、粉末床溶融結合法（PBF）は実行困難となる。本業績では、10Gまでの高重力場を作用させる装置を開発、造形プロセス評価において、1Gでは造形面に粉末が凝集したのに対し、10Gでは凹凸の少ない粉末床を形成し、スパッタの発生が合成加速度の逆数に比例して減少することが、また、造形物品質評価では、1層造形物のうねりが10Gで低減しボーリング現象を抑制することや多層造形物の密度と硬さが向上し金属組織の微細化が図られることが確認された。高重力場を援用した超微細構造造形を用いることで機能性表面生成への重要な一歩となる可能性が評価された。

　受賞の挨拶に立った小池氏は、「栄えある賞を受賞したことを機に、開発技術を社会に広めていきたい。同時に、社会に役立てていただけるよう研究開発を深化させたい」と述べた。

左から、大森会長、小池氏、藤井氏

 

　贈呈式の後はシンポジウムに移行。岩木賞の記念講演として大賞に輝いた東海国立大学機構 岐阜大学 武野明義氏が、事業賞に輝いた新明和工業 岡本氏が、奨励賞に輝いた慶応義塾大学 小池氏がそれぞれ講演を行った後、以下のとおり3件のトライボコーティング技術研究会会員による講演がなされた。

・「DLC コーティング技術とアルミ切削工具への応用展開」小磯裕太氏（日本電子工業）…従来の水素含有DLC（a-C:H）膜中にケイ素（Si）を含有させた豊田中央研究所開発のDLC-Siコーティング技術を同社のプラズマ熱処理技術とプラズマCVD装置のノウハウにより実用化した「NEO Cコーティング」のほか、UBMS法＋PACVD法で成膜するDLC-P（a-C:H）やアークイオンプレーティング法で成膜するDLC-A（ta-C）、UBMS法で成膜するDLC-S（a-C:H）やW-DLC（a-C:H:W）、PACVD法で成膜するSi-DLC（a-C:H:Si）など多種の標準ラインナップを有するPVD方式で成膜した「NEO VCコーティング」の技術を紹介。製造プロセスにより構造や硬さ、表面粗さなどの特性の異なる各種のNEO VCコーティングを成膜した切削工具を用いてアルミニウム合金のドライ切削特性について評価したところ、アルミニウム合金のドライ切削にはドロップレット数を抑えたta-C膜であるDLC-Aが適している一方で、シリコンを多く含むアルミニウム合金の切削では工具摩耗が見られたことを報告した。

・「無機-有機ハイブリッドコーティングの設計と応用―機能性ハードコート材の開発―」佐熊範和氏（東京都立産業技術研究センター）…無機結合を代表するシロキサン結合（Si-O）エネルギーは極めて大きく耐光性・耐久性に優れる。しかしこうした優位性を持つポリシロキサン樹脂をコーティング用途に展開するには、脆性・密着性・硬化性・溶解性・安定性などのハンドリング性に劣るため、その改善を目的にHybrid sol-gel法を用いて有機ポリマーとハイブリッド化した無機-有機ハイブリッド樹脂を合成した。粒子ハイブリッドとしてはコロイダルシリカ（ナノシリカゾル）表面の-SiOHを反応対象としHybrid sol-gel法による有機ポリマーとの共重合により硬度・耐熱・耐久性が高まった透明ハードコート化が可能になる。無機-有機ハイブリッドコーティングとしてはまた、防汚型ハードコートやUV吸収性ハードコート、屈折率制御型ハードコートなどが実現できることを紹介した。

・「新たに発見された離散ラドン逆変換厳密解に基づくCT画像」高梨宇宙氏（理化学研究所）…フィルター逆投影（FPB）法はCT画像再構成法の数学的な基礎を与える連続空間上で定義されたラドン変換から自然に導かれるが、計測データが離散的なため骨と軟部組織の境界や金属と樹脂部品の境界などで再構成画像にアーチファクトを生じる。一方、吸収係数を未知数、投影データ群を既知数とした連立方程式を解くことで画像再構成を行う代数的再構成（ART）法は問題設定の段階から空間を離散化して取り扱うため同様のアーチファクトが生じにくい反面、ラドン変数で保障される投影データと断層画像の一対一対応が壊れてしまう。こうした問題に対し、適切な離散化で意図的に過剰系を作りそこに含まれる正則系を取り出すことでラドン変換の逆変換の厳密解を構成するアルゴリズム「SOL」を考案した。3Dプリンタで造形した既知の体積の撮像ターゲットを作成し同ターゲットのX線CT画像データを取得、SOLとFBP法を用いて同じデータに対し三次元再構成を行い、得られた三次元データを、画像解析ソフトによるセグメンテーション手法で体積を評価し撮像ターゲットの体積と比較したところ、SOLの体積評価精度がより高い結果となり、SOLの厳密解再構成画像の評価値が有効であると示された。

第25回シンポジウムのもよう

 

kat 2023年3月6日 (月曜日)

表面技術協会、第74回通常総会・協会賞など各賞授与式を開催

　表面技術協会（ https://www.sfj.or.jp/ ）は2月28日、オンライン会議システムを利用したリモート方式により「第74回通常総会および各賞授与式」を開催した。

第74回通常総会のもよう

　当日は第73期事業報告、会計報告が行われた後、第74期事業計画・収支予算について審議、満場一致で可決された。事業報告では、第145回講演大会（3月8日～9日）は新型コロナウイルス感染拡大の状況を踏まえオンライン方式で開催したこと、第146回講演大会（9月6日～7日）は埼玉工業大学との共催により対面開催したことなどを報告した。事業計画では、第147回講演大会を千葉工業大学津田沼キャンパスで開催することや第148回講演大会を山形大学米沢キャンパスで開催すること、ISO/TC107からの提案事項の審議を行うことなどを確認した。

　役員改選では、前期に引き続いて会長に松永守央氏（北九州産業学術推進機構 理事長）、副会長に幅﨑浩樹氏（北海道大学 大学院工学研究院 教授）、山本渡氏（山本鍍金試験器 代表取締役社長）が再任。今期より近藤英一氏（山梨大学 大学院総合研究部 教授）、鈴木一徳氏（スズキハイテック 代表取締役社長）が副会長に選任された。

　理事を代表して挨拶に立った松永会長は「会員数が減少している問題がある。将来計画委員会でも話し合われているが、当協会は特に女性会員が非常に少ない。今年度もう一度各委員会で対策を検討していきたい。研究課題としてはカーボンニュートラルとCASEを含めた新しいモビリティの問題、５Gの問題など色々と表面技術が関わる問題がある。こうした問題についても表面技術誌やセミナーを通して発信していきたい。会員増加にもつながるはずだ」と述べた。

挨拶する松永会長

　当日の席上では、「2023年度 表面技術協会 各賞授与式」が行われ、各賞選考委員長が受賞者と業績、受賞理由を述べた。協会賞には、安住和久氏（北海道大学 大学院工学研究院 特任教授）が業績「金属の表面処理に関する実験的および理論的研究」で受賞。安住氏は腐食防食および表面処理分野において研究開発を行ってきた。腐食科学分野においては、鉄やチタンなどの不働態皮膜の半導体的性質に関する研究において分光エリプソメトリー、光電流スペクトル、インピーダンススペクトル、電気抵抗法などを活用して、nmオーダーの極薄膜である不働態皮膜の光学物性と不働態電場保持機能の解明、皮膜の厚さおよび構造と電子物性との関係などを明らかにした。またカップリング電流マッピングによるすきま腐食、大気腐食などの腐食進展解析、光電気量マッピングによる金属中水素透過挙動解析など、各種の腐食現象可視化技術を開発している。このほか、高レベル核廃棄物地下埋設環境におけるコンテナ候補金属材料、特に極低酸素濃度環境における銅の腐食挙動解析を進めてきた。近年は、マルチ埋込み電極によるコンクリート鉄筋の腐食挙動解析、氷点下での腐食現象解明に取り組み、カップリング電流マッピングによる氷下の鋼表面の腐食挙動の可視化、積雪下腐食モニタリング、実環境における大気腐食モニタリングなどを実現している。
　表面処理分野においては、アルミニウム、マグネシウムなどの難めっき軽金属合金への耐食めっき前処理に関する研究を進め、アルミニウムの2回ジンケート前処理機構の解明、マグネシウム合金への化成処理および無電解めっき前処理、銅ナノ粒子析出活性化処理を併用したイオン液体浴からのマグネシウム上へのアルミニウムめっきの実現、薄層複合対極からの合金析出など新規めっき法の開発を行った。また、量子計算による電析素過程の解析、イオン液体浴からのチタン合金析出の効率化、イオン液体相変化におけるインピーダンス挙動解析と3成分系相図作成への応用などの新たな手法を開発した。さらに、液中大気圧プラズマの解析と応用、二酸化炭素の電気化学的還元の効率化に関する研究、導電性ポリマー多層膜の製膜と応用、各種pHセンサの開発など、幅広い分野にわたり研究業績をあげている。

協会賞を受賞した安住氏

　また技術賞では、馬渕豊氏（宇都宮大学 大学院地域創生科学研究科）ら3名が業績「AEを用いた潤滑下におけるDLC膜の密着力評価方法の開発」で受賞。開発された技術は、汎用的な摩擦試験機にDLC膜のはく離を検知するアコースティックエミッション（AE）センサを加えることで、エンジン実部品と相関のある密着力を計測する簡易的な評価方法である。課題解決のポイントは、エンジンにて高負荷条件で頻繁に生じるはく離現象の再現のため、ドロップレット等による表面欠陥の影響の緩和策として先端曲率の大きい3/8inchベアリング鋼球を圧子とした点である。また、無潤滑下での摩擦係数の変動や異物に対する感受性を潤滑下での試験条件に変更することで抑制し、AEのみによる膜のはく離検知を可能とした点である。さらに、密着力評価の際にDLC膜の適用先の油種を用いる場合もあるため、異なる油種の影響に関する解析を行った。その結果、試験後の表面粗さと摩耗による曲率変化を把握し潤滑パラメータλで整理することで、油種違いでのはく離荷重を補正比較する手法を確立した。本技術は、汎用のPin/Disk試験機にAEセンサとアンプのみを装着することで実現可能であり、わずかな投資でDLC膜の密着力を評価できる。本技術の普及のため学会発表や解説記事の執筆がなされており、2022年5月にISO4821すべり軸受-潤滑状態でのDLCコーティング部品の動的接着試験方法として発行された。本技術の確立によりDLC膜の研究・開発が促進され、機械の効率化によるCO2削減やメンテナンス費の削減、性能の向上が期待される。

技術賞を受賞した馬渕氏

　同じく技術賞で高徳誠氏（JCU 総合研究所）ら4名が業績「ポリイミドへの無電解めっき技術の実用化」で受賞。スマートフォンに代表される小型携帯情報端末には、薄くて折り曲げ可能なフレキシブル回路基板（FPC）が多用されており、絶縁層としてのポリイミドフィルム上に銅の導体層を形成したフレキシブル銅張積層板（FCCL）をもとに製造されている。FCCLの一種であるスパッタ材は、スパッタリング法によりポリイミド上に直接NiCr/Cuシード層を形成し、その後硫酸銅めっきにて導体層を形成している。スパッタ材はポリイミド／導体層界面が極めて平滑で微細配線形成に有利であるが、高価である課題を抱えていた。一方、安価なシード層形成方式として無電解めっき法がある。ポリイミド上無電解めっきプロセスで長年実用化を妨げていたのは熱負荷後の密着強度の低下である。本技術では、その原因がめっき触媒をポリイミド表面に吸着させるためのアルカリ改質層の厚みにあることを明らかにし、めっき触媒にカチオン系末端基を有する塩基性アミノ酸Pd錯体を用いることで10nm以下の薄い改質層へもめっき析出が可能となった。また、これに伴い密着強度は市場要求の150℃168時間後0.4kN/mを達成した。さらに、FPC製造時の配線はく離問題も改質層ナノレベル化が有効であることを明らかにし、量産技術の確立に貢献した。その後、生産性向上のためロール・ツー・ロール式無電解めっき装置の開発に取り組み、めっき触媒のローラー転写・めっき析出、めっき皮膜欠陥が課題であったが、めっき液硫によるフィルムの非接触ターンで解決している。

技術賞を受賞した高徳氏

　受賞者、業績などの一覧は以下のとおり。

協会賞

・安住和久氏（北海道大学 大学院工学研究院　特任教授）
業績「金属の表面処理に関する実験的および理論的研究」

功績賞

・横井昌幸氏（元 大阪府立産業技術総合研究所）
・高島敏行氏（北海道科学大学 顧問、北海道科学大学 名誉教授）

論文賞

岡井和久氏（JFEスチール）、中野博昭氏（九州大学）
業績「亜鉛めっき鋼板の耐白錆性に及ぼす化成皮膜成分複合化の影響」
（表面技術 第72巻 第5号 295～302ページ）

技術賞

・馬渕豊氏（宇都宮大学）、池原賢亮氏（日産自動車）、保田芳輝氏（堀場製作所）
業績「AEを用いた潤滑下におけるDLC膜の密着力評価方法の開発」

・高徳誠氏・松本守治氏・宮田実香氏・福本ユリナ氏（JCU）
業績「ポリイミドへの無電解めっき技術の実用化」

進歩賞

・松本歩氏（兵庫県立大学 大学院工学研究科　助教）
業績「無電解プロセスによるシリコンの表面処理と高感度レーザー分析への応用」
（表面技術 第69巻 第12号 628～632ページ ほか）

技術功労賞

・及川悦男氏（日本プレーテック）
・蘇武岳彦氏（日鉄テクノロジー 研究試験事業所）
・西本信幸氏（東洋鋼鈑 下松事業所 品質統括部）
・大山隆雄氏（JFEスチール 表面処理研究部）
・池田真二氏（メテック 生産部）
・原英樹氏（元 サーテックカリヤ）

会員増強協力者

・井上泰志氏（千葉工業大学 工学部）
・蒲生西谷美香氏（東洋大学 理工学部）
・坂本幸弘氏（千葉工業大学 工学部）

 

admin 2023年3月6日 (月曜日)