高融点金属に高温耐食性を付与する新しい表面改質法の開発

• 研究課題/領域番号: 24560887
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 森園 靖浩 熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (70274694)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 高融点金属 / 鉄粉 / グラファイト / 窒素ガス / 表面改質 / 炭化物 / 窒化物 / 炭窒化物 / 窒素

研究成果の概要

4・5・6族の高融点金属は，酸素との親和力が強く，表面に酸化皮膜を形成しやすいことから，炭素や窒素の拡散浸透によって，それらの表面に炭化物層や窒化物層を形成することは難しい。一方，我々は，4族のチタン材を鉄粉やグラファイト粉を含む混合粉末に埋め込み，窒素フロー中で1273 K付近に加熱・保持することで，その表面にチタン炭窒化物層を容易に形成できることを見出した。本研究では，モリブデンやタンタルなどに対してこの新しい表面改質法を適用し，実用技術としての有効性を検討した。

研究成果

• [雑誌論文] Aluminizing of High-carbon Steel by Explosive Welding and Subsequent Heat Treatment (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Morizono, T. Yamaguchi and S. Tsurekawa
  • 雑誌名: ISIJ International 巻: 55 ページ: 272-277
  • NAID: 130004734507
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bonding and Separation between Ti-15 mol% Sn Alloy and Iron Materials (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Morizono and S. Nakatsukasa
  • 雑誌名: ISIJ International 巻: 54 ページ: 1368-1373
  • NAID: 130004466821
  • 査読あり
• [雑誌論文] 鉄粉を利用した新しい表面改質技術 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝
  • 雑誌名: 耐火物 巻: 66 ページ: 542-546
  • NAID: 40020255008
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Surface Hardening of Titanium by Using a Simplified Carbon and Nitrogen Diffusion Technique with Steel and Carbon Powders (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Morizono, Y. Kawano, S. Tsurekawa and T. Yamamuro
  • 雑誌名: Materials Transactions 巻: 54 ページ: 1454-1459
  • NAID: 10031189504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anodizing of Aluminum in Sulfuric Acid and Oxalic Acid Solutions with Percarboxylic Acid-based additive (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimoto, Y. Morizono, S. Tsurekawa and T. Baba
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 120 ページ: 276-279
  • NAID: 130004480079
  • 査読あり
• [雑誌論文] ステンレス鋼に対する簡易浸炭処理法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝
  • 雑誌名: 鉄と鋼 巻: 98 号: 9 ページ: 476-481
  • DOI: 10.2355/tetsutohagane.98.476
  • NAID: 130002127331
  • ISSN: 0021-1575, 1883-2954
  • 査読あり
• [学会発表] チタンの簡易炭窒化処理における加熱温度と窒素流量の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森園靖浩，連川貞弘，吉田壮志
  • 学会等名: 日本金属学会2015年（第156回）春期講演大会
  • 発表場所: 東京都・東京大学駒場Ⅰ地区キャンパス
  • 年月日: 2015-03-19
• [学会発表] 炭素や窒素を拡散浸透させたSUS316Lステンレス鋼溶射皮膜の微細組織 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上野美里，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝，野口正広
  • 学会等名: 日本金属学会2015年（第156回）春期講演大会
  • 発表場所: 東京都・東京大学駒場Ⅰ地区キャンパス
  • 年月日: 2015-03-19
• [学会発表] Effect of Aluminum Content on Diffusion of Iron in Ti-Al Binary Alloys (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Morizono
  • 学会等名: 2014 Engineering Workshop among Shandong University, Kumamoto University and Ajou University （第7回 3大学ワークショップ）
  • 発表場所: 中国・山東大学
  • 年月日: 2014-11-07
• [学会発表] 高融点ビスマス基はんだ材料と純銅の界面組織と接合強度 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森園靖浩
  • 学会等名: 第97回界面接合研究委員会・平成26年第2回日本溶接協会先端材料接合委員会 合同委員会
  • 発表場所: 東京都・溶接会館 2階 溶接ホール
  • 年月日: 2014-10-31
  • 招待講演
• [学会発表] TiNi合金/ステンレス鋼界面における脆化現象とその防止策 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森園靖浩，河端逸人，連川貞弘
  • 学会等名: 日本金属学会2014年（第155回）秋期講演大会
  • 発表場所: 愛知県・名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2014-09-26
• [学会発表] グラファイト中への鉄粉添加によって起こる鋼の浸炭現象 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩田大輝，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝
  • 学会等名: 日本金属学会2014年（第155回）秋期講演大会
  • 発表場所: 愛知県・名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] 爆着Al/Moクラッド材の熱処理にともなう界面反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉永聖矢，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝
  • 学会等名: 日本金属学会2014年（第155回）秋期講演大会
  • 発表場所: 愛知県・名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] 鉄粉パック法によって還元・炭窒化したチタン陽極酸化皮膜の微細組織 (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿川慎治，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝，吉本光宇
  • 学会等名: 日本金属学会2014年（第155回）秋期講演大会
  • 発表場所: 愛知県・名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2014-09-24
• [学会発表] Aluminizing of Molybdenum by Explosive Welding and Subsequent Heat Treatment (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Yoshinaga, Y. Morizono and S. Tsurekawa
  • 学会等名: Yellow Sea Rim Workshop on Explosion, Combustion and Other Energetic Phenomena for Various Environmental Issues
  • 発表場所: 熊本県・熊本大学
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] アルミニウムを衝撃被覆したニッケル表面における反応拡散 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小栁拓也，森園靖浩，連川貞弘
  • 学会等名: 溶接学会九州支部 研究発表会
  • 発表場所: 福岡県・九州工業大学
  • 年月日: 2014-07-18
• [学会発表] 鋼中への炭素の拡散浸透現象に対する鉄粉利用の効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩田大輝，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝
  • 学会等名: 日本金属学会九州支部・日本鉄鋼協会九州支部・軽金属学会九州支部共催 平成26年度合同学術講演大会
  • 発表場所: 福岡県・九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2014-06-07
• [学会発表] アルミニウムを衝撃被覆したモリブデン表面における反応拡散 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉永聖矢，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝
  • 学会等名: 日本金属学会九州支部・日本鉄鋼協会九州支部・軽金属学会九州支部共催 平成26年度合同学術講演大会
  • 発表場所: 福岡県・九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2014-06-07
• [学会発表] ステンレス鋼やチタンに対する簡易炭窒化処理法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森園靖浩
  • 学会等名: イノベーション・ジャパン2013
  • 発表場所: 東京都・東京ビックサイト
• [学会発表] Carbonitriding of Stainless Steel Using Steel Powder (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Matsuda, Y. Morizono and S. Tsurekawa
  • 学会等名: ICAST in Seoul 2012
  • 発表場所: 韓国・University of Seoul
• [学会発表] Surface Modification of IV, V and VI-group metals by carbon and nitrogen diffusion technique (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Hara, Y. Morizono and S. Tsurekawa
  • 学会等名: ICAST in Seoul 2012
  • 発表場所: 韓国・University of Seoul
• [学会発表] 陽極酸化と炭窒化の複合処理によるチタン表面への多孔質導電膜の形成
  • 著者名/発表者名: 阿川慎治，吉本光宇，森園靖浩，連川貞弘
  • 学会等名: 日本金属学会九州支部・日本鉄鋼協会九州支部・軽金属学会九州支部共催 平成25年度合同学術講演大会
  • 発表場所: 熊本県・くまもと県民交流館パレア
• [学会発表] SUS316Lステンレス鋼溶射皮膜に対する簡易炭窒化処理
  • 著者名/発表者名: 上野美里，松田尚久，森園靖浩，連川貞弘，野口正広
  • 学会等名: 日本金属学会九州支部・日本鉄鋼協会九州支部・軽金属学会九州支部共催 平成25年度合同学術講演大会
  • 発表場所: 熊本県・くまもと県民交流館パレア
• [学会発表] 箔材の爆着技術を利用したニッケル板のアルミナイジング処理
  • 著者名/発表者名: 小栁拓也，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝
  • 学会等名: 日本金属学会九州支部・日本鉄鋼協会九州支部・軽金属学会九州支部共催 平成25年度合同学術講演大会
  • 発表場所: 熊本県・くまもと県民交流館パレア
• [学会発表] チタンやステンレス鋼にも適用可能な新しい簡易炭窒化処理法
  • 著者名/発表者名: 森園靖浩
  • 学会等名: 第117回 九州熱処理技術研究会例会（講演会）
  • 発表場所: 福岡県・福岡県工業技術センター 機械電子研究所
  • 招待講演
• [学会発表] 爆発圧着と熱処理によって炭素鋼表面に形成したFe-Al合金層におけるボイド形成
  • 著者名/発表者名: 今村拓矢，森園靖浩，連川貞弘，尾原祐三
  • 学会等名: 溶接学会九州支部 研究発表会
  • 発表場所: 長崎県・長崎総合科学大学
• [学会発表] アルミニウムを衝撃被覆した炭素鋼の熱処理による微細組織変化
  • 著者名/発表者名: 森園靖浩
  • 学会等名: 溶接・接合プロセス研究委員会
  • 発表場所: 東京都・日本溶接協会 溶接会館
  • 招待講演
• [学会発表] Surface Modification of Titanium by Novel Carbon and Nitrogen Diffusion Treatment
  • 著者名/発表者名: Y. Morizono, Y. Kawano and S. Tsurekawa
  • 学会等名: The 8th Pacific Rim International Congress on Advanced Materials and Processing (PRICM-8)
  • 発表場所: アメリカ・ハワイ・Hilton Waikoloa Village
• [学会発表] Novel Carbon and Nitrogen Diffusion Treatment for Anodic Titanium Oxide
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimoto, S. Agawa, Y. Morizono and S. Tsurekawa
  • 学会等名: The 8th Pacific Rim International Congress on Advanced Materials and Processing (PRICM-8)
  • 発表場所: アメリカ・ハワイ・Hilton Waikoloa Village
• [学会発表] 炭素や窒素を拡散浸透させたフェライト系ステンレス鋼の微細組織
  • 著者名/発表者名: 松田尚久，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝，大西昌澄
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第166回秋季講演大会
  • 発表場所: 石川県・金沢大学
• [学会発表] 鉄・グラファイト混合粉末を炭素源とした新しい浸炭法
  • 著者名/発表者名: 森園靖浩，上田祐貴，連川貞弘
  • 学会等名: 日本金属学会2013年秋期講演大会（第153回）
  • 発表場所: 石川県・金沢大学
• [学会発表] 鉄粉を利用した新しい浸炭法によるタンタルおよびモリブデン表面への炭化物形成
  • 著者名/発表者名: 原 裕太，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝
  • 学会等名: 日本金属学会2013年秋期講演大会（第153回）
  • 発表場所: 石川県・金沢大学
• [学会発表] 鉄粉を利用したチタン陽極酸化皮膜の還元・炭窒化
  • 著者名/発表者名: 阿川慎治，吉本光宇，森園靖浩，連川貞弘
  • 学会等名: 日本金属学会2013年秋期講演大会（第153回）
  • 発表場所: 石川県・金沢大学
• [学会発表] Aluminide Coating on Nickel by Explosive Welding and Subsequent Heat Treatment
  • 著者名/発表者名: T. Koyanagi, Y. Morizono and S. Tsurekawa
  • 学会等名: International Workshop on High-speed Impact Dynamics and the Applications 2013
  • 発表場所: 熊本県・熊本大学
• [学会発表] Microstructures of HVOF Sprayed SUS316L Stainless Steel Coating Modified by Iron-powder Pack Technique
  • 著者名/発表者名: M. Ueno, Y. Morizono and S. Tsurekawa
  • 学会等名: ICAST (International Student Conference on Advanced Science and Technology) in Kumamoto 2013
  • 発表場所: 熊本県・熊本大学
• [学会発表] Reduction and Carbonitriding of Anodic Titanium Oxide Film by Iron-powder Pack Technique
  • 著者名/発表者名: S. Agawa, Y. Morizono and S. Tsurekawa
  • 学会等名: ICAST (International Student Conference on Advanced Science and Technology) in Kumamoto 2013
  • 発表場所: 熊本県・熊本大学
• [学会発表] Formation of Aluminide Coating on Nickel by Explosive Welding and Subsequent Heat Treatment
  • 著者名/発表者名: T. Koyanagi, Y. Morizono and S. Tsurekawa
  • 学会等名: ICAST (International Student Conference on Advanced Science and Technology) in Kumamoto 2013
  • 発表場所: 熊本県・熊本大学
• [学会発表] 鉄粉を利用した新しい炭素・窒素拡散浸透技術
  • 著者名/発表者名: 森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝
  • 学会等名: 第1回グリーンエネルギー材料のマルチスケール創製研究会
  • 発表場所: 熊本県・天草 ホテル松竜園海星
• [学会発表] チタンやステンレス鋼にも適用可能な新しい炭素・窒素拡散処理法
  • 著者名/発表者名: 森園靖浩
  • 学会等名: JST発新技術説明会
  • 発表場所: 東京都・JST東京別館ホール
• [学会発表] 鉄粉パック法によるSUS316Lステンレス鋼溶射皮膜の改質効果
  • 著者名/発表者名: 上野美里，森園靖浩，連川貞弘，野口正広
  • 学会等名: 日本金属学会2014年春期講演大会（第154回）
  • 発表場所: 東京都・東京工業大学
• [学会発表] アルミニウム箔を衝撃被覆したニッケル板の熱処理による微細組織変化
  • 著者名/発表者名: 小栁拓也，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝
  • 学会等名: 日本金属学会2014年春期講演大会（第154回）
  • 発表場所: 東京都・東京工業大学
• [学会発表] アルミニウム被覆鋼の熱処理に伴う欠陥形成
  • 著者名/発表者名: 森園靖浩，今村拓矢，連川貞弘
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第167回春季講演大会
  • 発表場所: 東京都・東京工業大学
• [学会発表] 炭素・窒素複合拡散によるステンレス鋼の表面硬化
  • 著者名/発表者名: 松田尚久，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝
  • 学会等名: 日本金属学会九州支部・日本鉄鋼協会九州支部・軽金属学会九州支部共催 平成24年度合同学術講演大会
  • 発表場所: 福岡県・北九州国際会議場
• [学会発表] TiNi合金/ステンレス鋼界面で生じる分離現象
  • 著者名/発表者名: 河端逸人，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝
  • 学会等名: 日本金属学会九州支部・日本鉄鋼協会九州支部・軽金属学会九州支部共催 平成24年度合同学術講演大会
  • 発表場所: 福岡県・北九州国際会議場
• [学会発表] カーボニル鉄粉を利用した高融点金属の炭素・窒素複合拡散処理
  • 著者名/発表者名: 原裕太，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝
  • 学会等名: 日本金属学会九州支部・日本鉄鋼協会九州支部・軽金属学会九州支部共催 平成24年度合同学術講演大会
  • 発表場所: 福岡県・北九州国際会議場
• [学会発表] アルミナイジング処理した炭素鋼表面における欠陥形成
  • 著者名/発表者名: 今村拓矢，塚本遼太，森園靖浩，連川貞弘，尾原祐三，山室賢輝
  • 学会等名: 日本金属学会九州支部・日本鉄鋼協会九州支部・軽金属学会九州支部共催 平成24年度合同学術講演大会
  • 発表場所: 福岡県・北九州国際会議場
• [学会発表] チタン被覆したステンレス鋼の熱処理による微細組織変化
  • 著者名/発表者名: 塚本遼太，森園靖浩，連川貞弘
  • 学会等名: 溶接学会九州支部 研究発表会
  • 発表場所: 鹿児島県・鹿児島大学
• [学会発表] Heat Treatment of Carbon Steel Coated with Aluminum Foil by Using Explosive Energy and Defect Formation in Its Surface Layer
  • 著者名/発表者名: T. Imamura, Y. Morizono and S. Tsurekawa
  • 学会等名: Yellow Sea Rim Workshop on Explosion, Combustion and other Energetic Phenomena for Various Environmental Issues, 2012
  • 発表場所: 熊本県・熊本大学
• [学会発表] Ti-Al-Nb合金と炭素鋼の接合と界面分離
  • 著者名/発表者名: 森園靖浩，根本洋之，連川貞弘
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋期（第151回)大会
  • 発表場所: 愛媛県・愛媛大学
• [学会発表] 簡易炭窒化処理によるIV・V・VI族金属の表面改質
  • 著者名/発表者名: 原裕太，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋期（第151回)大会
  • 発表場所: 愛媛県・愛媛大学
• [学会発表] 鉄鋼粉末の利用によって起こる鋼の浸炭現象
  • 著者名/発表者名: 上田祐貴，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第164回秋季講演大会
  • 発表場所: 愛媛県・愛媛大学
• [学会発表] 鉄鋼粉末を利用したステンレス鋼の炭窒化処理
  • 著者名/発表者名: 松田尚久，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝，大西昌澄
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第164回秋季講演大会
  • 発表場所: 愛媛県・愛媛大学
• [学会発表] アルミニウムを衝撃被覆したチタンおよび炭素鋼表面における反応拡散
  • 著者名/発表者名: 森園靖浩
  • 学会等名: 溶接学会九州支部 溶接研究会／日本塑性加工学会 接合・複合分科会「未踏接合技術の開発・実用化研究班」第5回研究交流会
  • 発表場所: 福岡・北九州国際会議場
  • 招待講演
• [学会発表] アルミニウムを衝撃被覆した炭素鋼の熱処理による微細組織変化
  • 著者名/発表者名: 森園靖浩，今村拓矢，連川貞弘
  • 学会等名: 火薬学会秋季研究発表講演会
  • 発表場所: 鹿児島・KKR鹿児島敬天閣
• [学会発表] 全鋼種に適用可能な簡易炭窒化処理法
  • 著者名/発表者名: 森園靖浩
  • 学会等名: 溶接学会九州支部・溶接学会若手会員の会共催「第4回 若手グループ研究会・見学会」
  • 発表場所: 福岡県・山九株式会社黒崎工場
  • 招待講演
• [学会発表] チタンの陽極酸化皮膜に対する簡易炭窒化処理
  • 著者名/発表者名: 吉本光宇，阿川慎治，森園靖浩，連川貞弘
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2013年年会
  • 発表場所: 東京都・東京工業大学
• [学会発表] チタンの簡易炭窒化処理に及ぼす鉄鋼粉末組成の影響
  • 著者名/発表者名: 森園靖浩，河野友香，連川貞弘
  • 学会等名: 日本金属学会2013年春期（第152回)大会
  • 発表場所: 東京都・東京理科大学
• [学会発表] アルミニウム箔を衝撃被覆した炭素鋼の熱処理にともなう欠陥形成
  • 著者名/発表者名: 今村拓矢，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝
  • 学会等名: 日本金属学会2013年春期（第152回)大会
  • 発表場所: 東京都・東京理科大学
• [学会発表] TiNi合金/ステンレス鋼界面における脆化現象
  • 著者名/発表者名: 河端逸人，森園靖浩，連川貞弘，山室賢輝
  • 学会等名: 日本金属学会2013年春期（第152回)大会
  • 発表場所: 東京都・東京理科大学
• [産業財産権] 金属材料の表面処理方法 (2014)
  • 発明者名: 森園靖浩，連川貞弘，松田尚久，大西昌澄
  • 権利者名: 熊本大学，旭千代田工業株株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-020986
  • 出願年月日: 2014-02-06
• [産業財産権] 導電性材料の製造方法及び導電性材料 (2012)
  • 発明者名: 森園靖浩，連川貞弘，吉本光宇
  • 権利者名: 熊本大学，株式会社熊防メタル
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-209047
  • 出願年月日: 2012-09-24