ステンレススチールおよびチタン合金の表面強度 耐腐食性・スクラッチ耐性および金属疲労に挑む Stainless steel is corrosion resistant but suffers from poor wear resistance Cost of corrosion and wear is $279 billion/year (US)..! Challenge no 1 – 表面の酸化膜の除去 N + C は表万の酸化膜 を貫通できない！ Expanite のガスプロセ スにより表面の酸化膜 を除去 N + C がマテリアル の表面部分に浸透 することが可能！ EP 10734902.9 patent application Expanite は“コーティング”ではありません N + C は金属原子の間に取り 込まれ、位置します。この構 造は“Expanded Austenite （拡張オーステナイト）と呼ば れています。 Challenge no 2: 低温でのガスプロセス CrN 高すぎる温度のプロセス – 耐腐食性が失われてしまう! Expanded austenite 低温プロセス – 過飽和固溶体 （supersaturated solid solution） Challenge no 3: 最適にコントロールされたガスプロセス . 20% NH3 . 60% NH3 . 80% NH3 Increasing nitriding potential % 100% NH3 ExpaniteLow-T プロセス • 低温でのガスプロセス: 380-470℃ • 固溶体に窒素および炭素ガスを浸 透– Expanded Austenite（拡張オー ステナイト）の形成 • Austenitic（オーステナイト系）、Duplex（二相 系）、Martensitic（マルテンサイト系）、 Ferritic（フェライト系）に適用可能 • 期待できる表面硬度: 900-1800 HV • 期待できる硬化層深さ: 10-45µm ExpaniteLow-Tの期待できる硬度と硬化層深さの概略 austenitic Up to 1500HV程度 N C N+C Up to 40µm程度 炭素 + 窒素 と 炭素のみおよび窒素のみとの比較 EXPANITE Nitrocarburizing N C Carburizing Nitriding Expanite – GDOES（Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy） プロファイル Carbon# 9.0# Nitrogen# 7µm 8.0# Nitrogen# 15µm 8.0# 7.0# Content&[wt%]& 7.0# Content&[wt%]& Carbon# 9.0# 6.0# 5.0# 4.0# 3.0# 6.0# 5.0# 4.0# 3.0# 2.0# 2.0# 1.0# 1.0# .0# .0# 0# 5# 10# Depth&[µm]& 15# 20# 0# 5# 10# 15# Depth&[µm]& 同一サンプルにてExpenite Low-T 処理を行った。左は表面から7 m、右は表面から15 mの深さまでの処理を行った結果。 グラフは表面からの深さごとの炭素および窒素の割合（wt%）を示す。いずれの図も、表層に近い部分はほぼ窒素を含有した層であり、 次第に減少に転じると同時に炭素の含有量が増加し、いずれも窒素含有量の最少部位周辺で炭素含有量が最大となっている。 このことから、表層は窒素含有層、下層は炭素含有層の処理が正確に行われていることが示されている。 20# Expanite ガス プロセスの特長 • 正確な処理/加工（図①参照） • バルクでの加工が可能（図②参照） • プロセス後のクリーニング不要 図①：素材にクラックがあるような場合でも、 中まで浸透し正確に表面が処理/加工されます • 酸およびフッ化物不使用 • つまり環境にやさしいプロセスです 図②：小さな部品であれば、一度にバルクでの処理/加工が可能です ExpaniteHigh-T プロセス • 高温/真空でのガスプロセス: 1000-1200℃ – 急冷 • 窒素ガス使用 • Austenitic（オーステナイト系）、Duplex（二 相系）、Martensitic（マルテンサイト系）、 Ferritic（フェライト系）に適用可能 • 期待できる表面硬度: 300-750 HV • 期待できる硬化層深さ: 1-2 mm ExpaniteHigh-Tの期待できる硬度と硬化層深さの概略 High-T Up to 700HV程度 N Up to 2mm程度 ExpaniteHigh-T 固溶体への窒素ガス の浸透 Transgranular g Cr2N c h Grain Boundary Cellular ExpaniteHigh-T ExpaniteHigh-Tは特殊 な アルゴン急冷プロ セスにより、耐腐食性 を高めることが可能 Critical range!! g Cr2N Transgranular c h 高圧窒素ガスによる 急冷プロセスでは、耐 腐食性を減退させて しまう可能性がある Grain Boundary Cellular ExpaniteHigh-T 表層に近いほど硬度お よび耐腐食性が高い ! Expanded austenite Nitrogen martensite Austenite + ferrite Carbon martensite 二相ステンレス鋼 マルテンサイト ステンレス鋼 ExpaniteHigh-T – マルテンサイトステンレス鋼における期待できる硬 度と硬化層深さの概略 ExpaniteHigh-T –フェライト系ステンレス鋼における期待できる硬度 と硬化層深さの概略 • 表層から0.3mmの部位 での硬度は約630 HV • +24h in Fe3Cl • +72h in salt spray SuperExpaniteプロセス + ExpaniteHigh-T PA 2011 70208 patent application ExpaniteLow-T SuperExpaniteの期待できる硬度と硬化層深さの概略 より高い硬度および 耐腐食性が可能！！ Low-T High-T N+C duplex N Low-TとHigh-Tの併用により、より高い硬度および耐腐食性を実現 ＝ダブルブロック＆良いとこどり SuperExpanite – フェライト系ステンレス鋼への適用事例 Low-T High-T 316 clad ケーススタディ Expanite オンサイトでの導入事例 Operational since February 2012 ExpaniteLow-T Installation ：米国 オハイオ州 ① Expanite導入前までの問題点: - 耐腐食性 - 物流・保管 - 納期 ② Expanite導入後: - 柔軟性の大幅改善 - day-to-day プロセスが可能 - 製品品質の向上 * Predecessor to the actual Seco unit 12% 次亜塩素酸ナトリウム（ sodium hypochlorite ） による耐腐食性試験の一例 他の表面処理② – 24 Hours 他の表面処理① – 24 Hours Expanite – polarization curves SUPEREXPANITE% EXPANITE%HIGH!T% 316%reference% 1200.0% 1000.0% Poten&al)[mV]) 800.0% 600.0% 400.0% 200.0% .0% 1E!08%0.0000001% 0.000001%0.00001% 0.0001% 0.001% 0.01% 0.1% 1% !200.0% !400.0% Current)[mA/cm²]) 10% Expaniteについての総論 Challenge no 1: 表面の酸化膜の除去 Challenge no 2: 低温でのプロセス処理 Challenge no 3: 最適化ガスプロセス 正確な処理/加工プロセスによる高品質 特性 バルク処理・オンサイト導入も可能 会社概要 Expanite Expanite – the company • Established in 2010 based on ongoing research since 2000 at The Technical University of Denmark, by: • Prof. Marcel Somers • Dr. Thomas Christiansen • Dr. Thomas Strabo Hummelshøj • Company culture driven by: • Being a game-changer: - On-site - Cleanliness - Tailoring +20 publications on the subject of lowtemperature surface hardening Technical University Denmark - anno 2009 Moving to Scion DTU – anno 2010 Moving to Hillerød – anno 2012 Expanite 社：2013年10月現在 デンマーク コペンハーゲン北に約 600m2の自社設備を持つ ・ETC-Hillerød (Expanite Treatment Center) ・R&D facility incl. laboratory and experimental furnaces ・ISO9001 certified end 2013 Expanite 社におけるプロセスの様子 製品/サービス内容 • 下記プロセスの設計・試験および加 工/処理 • ExpaniteHigh-T • ExpaniteLow-T • SuperExpanite • マテリアルなどの推奨および設計ア ドバイス • 加工/処理装置の導入に関わるアド バイス・設計および品質管理 顧客アプリケーション FATIGUE SCRATCH CORROSION WEAR Expaniteには２つの導入方法があります（2013年11月現在） ① Expanite 社のTreatment Center • 初期のサンプル試験およびプロセス設計 • 少量での受託サービス • 多少納期が必要です ② オンサイトでの導入 • フレキシブルなプロセスが可能 • Day to day プロセスが可能 • 初期投資が必要となります On-site 導入に向けたプロセス • 技術的なお打合せ • 実現可能性やプロセスの設計 • サンプルによる評価試験 • NOT one process fits all • …but some processes fits all EXPANITE FASTER - BETTER - LESS EXPENSIVE web: Expanite.com email: [email protected] アプリケーション例のご紹介 Clevis guide（金型） – Aisi 316 • 重量: 12kg /個 • プロセス: SuperExpanite キッチンのシンク– Aisi 304 • プロセス: SuperExpanite • 硬化層の深さ: 15µm 軸部品 – Aisi 304 • プロセス: SuperExpanite • 硬化層の深さ: 21µm 歯車/ギア – Aisi 303 • プロセス: SuperExpanite サンプル No. Hardness HV （0.05mm部分） 1 1212 2 1374 3 1242 4 1428 5 1410 ギアボックスの部品- non-stainless 問題点: 一般的な窒化処理による強度の弱さ 1.1274 プロセス: ExpaniteLow-T • 以前までの表面硬度: 220HV • ExpaniteLow-Tによる表面硬度: 710HV • 表面層の剥離・剥がれも無し 1.0762/ETG 100 Tantaline + Expanite Challenge: Tantaline は非常に耐腐食性 が高い、、、 しかしながらソフトな素材 プロセス: ExpaniteHigh-T • 処理前の表面硬度: 220HV • ExpaniteHigh-T処理後の硬度: 1010HV • 表面層の剥離・剥がれも無し 燃料ポンプ用の軸受筒（Bushing） – AISI 316 羽根車/スクリュー - duplex 問題点: キャビテーション浸食 プロセス: ExpaniteHigh-T • 金属疲労寿命の向上 • クレビス（裂け目）からの腐食の抑制 • キャビテーション浸食の抑制 ・処理前: 10分後からキャビテーション浸食発生 ・ExpaniteHigh-T処理後: 5時間後もキャビテーショ ン浸食無し ねじ/ファスナーの表面写真例 SuperExpanite：冷間加工部品適用時の表面写真例 Formation of nitrides! 冷間加工部品（Coldworked material） 250 – 350 HV Cold-worked material SuperExpanite：バルクプロセス時の表面写真例 Nitrogen in bulk SuperExpanite 250 - 320 HV SuperExpanite バルクプロセスでも正確・成功な処理が可能 SuperExpanite – 塩によるスプレー試験：aisi 316 SuperExpanite 他のステンレス表面 処理後のサンプル 1000+ hours 全く腐食が見られない！ セルフタッピンねじ（Self tapping screw） Challenge: 2種の溶接素材 目的: オールステンレスによる一体鋳造部 品並みの硬度を実現する Stainless steel プロセス: ExpaniteHigh-T Non-stainless hardened steel セルフタッピンねじの表面硬度および効果深さ 800# 750# 目標の硬度 700# Hardness( 650# 600# 550# 500# 他のプロセス 450# 400# 350# 300# 0# 0.5# 1# 1.5# Distance(from(surface[mm]( 2# 2.5# セルフタッピンねじの表面硬度および効果深さ 800# 750# 700# Hardness( 650# 600# ● 550# High-T 500# 450# 400# 350# 300# 0# 0.5# 1# 1.5# Distance(from(surface[mm]( 2# 2.5# お問い合わせ先： エア・ブラウン株式会社 営業開発部 〒104-0061 東京都中央区銀座7-13-8 第2丸高ビル TEL 03-3545-2881 FAX 03-3543-8865 www.arbrown.com
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![5[再]・ヤノマミと異文化理解](http://s1.expydoc.com/store/data/006570898_1-dde1b96ec2ba215888e7d21f90417f59-250x500.png)
