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【創刊28周年特集】バルク金属ガラスの展望
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特集にあたって
Introduction
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井上明久(東北大学 総長)
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キャップ鋳造法による大型バルク金属ガラスの開発
Fabrication of Centimeter-sized BMGs using a Cap-Cast Technique
--------------------------------------------------------------------------------
横山嘉彦(東北大学 金属材料研究所)
安田秀幸(大阪大学 大学院 工学研究科)
井上明久(東北大学 総長)
不純物のまったくない金属・合金は存在しない。不純物が存在してもガラス化する本質は極端に遅い結晶成長速度に起因すると考え,ガラス化の凝固解析を行いZr-TM-Al系金属ガラス(TM:Cu,Ni)において最大径を見積もった。一方,自動母合金作製装置ならびにキャップ鋳造機を開発し直径40mmのX線的にガラス構造を示す鋳造材を得ることができた。
【目次】
1. はじめに
2. ガラス化凝固解析法
3. 母合金の均質化と高純度化
4. 傾角鋳造法とキャップ鋳造法
5. 新型キャップ鋳造法
--------------------------------------------------------------------------------
高硬度長寿命金属ガラス投射材「アモビーズ」の開発
Development of Metallic Glass Shot“AMO-beads”with High Hardness and Long Life
--------------------------------------------------------------------------------
奥村潔(新東工業(株) 開発グループ 調査役)
自動車部品の高硬度,高強度化に対応するために,これに使用されるピーニング投射材も高硬度化が求められている。そこで高硬度でかつ靭性の高い金属ガラスの適用を試みた。結果,高硬度かつ長寿命の金属ガラス投射材の開発に成功し,「アモビーズ」として商品化した。実際の応用プロセスとしてDASPプロセスを紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ピーニングプロセス
3. 開発経緯
3.1 組成探査
3.2 金属ガラス粒子のショットへの応用
3.3 ピーニング特性
3.4 粉じん爆発特性
4. 応用例:DASPプロセス
5. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
精密射出成形とギアドモーター
Precision Die-casting Technique and Geared-Motor
--------------------------------------------------------------------------------
清水幸春(並木精密宝石(株) エヌジェイシー技術研究所 マネージャー)
射出成形技術および精密金型の開発によって,金属ガラスを用いた微細な歯車を開発した。また,この歯車を組み込んだ,電磁式モーターとしては世界最小である直径1.5mmのギアドモーターの開発に成功した。これらの開発の概要および期待される用途などについて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ギアドモーターの構造と設計
3. 歯車の作製方法
4. 直径1.5mmギアドモーターの開発
5. 歯車の耐摩耗性
6. ギアドモーターの用途・市場
7. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
Fe基金属ガラス「リカロイ」磁性シートの特性と応用
Properties and Applications of“Liqualloy”Magnetic Sheet made of Fe Based Glassy Alloys
--------------------------------------------------------------------------------
水嶋隆夫(アルプス電気(株) 技術本部 プロセス技術2部 1グループ グループマネージャー)
磁性シートは,その使用方法の簡便さから各種のノイズ対策に用いられており,今後とも使用量の拡大が見込まれている。また,最近多用されるようになってきたRFID通信において,on Metal時の通信障害を改善するために,磁性シートが用いられるようになってきた。本稿では,これら磁性シートにFe基金属ガラスを用いた例について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 作製方法
3. 性能および効果
3.1 ノイズ抑制用シート(NSS)
3.1.1 ノイズ抑制効果
3.1.2 ノイズ抑制シートとしての適用事例
3.2 RFIDアンテナ補助用シート
3.2.1 RFIDアンテナ補助効果
3.2.2 RFIDアンテナ補助用シート適用事例
4. 今後の展開
5. まとめ
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超低損失Fe基金属ガラスダスト材料「センティクス」の実用化
Practical Application of the Novel Glassy Metal“SENNTIX”with Excellent Low Core Loss Characteristic
--------------------------------------------------------------------------------
松元裕之(NECトーキン(株) 研究開発本部 材料開発センター マネージャー)
浦田顕理(NECトーキン(株) 研究開発本部 材料開発センター)
山田健伸(NECトーキン(株) 研究開発本部 材料開発センター)
小型電子機器の高性能・多機能化に伴う低消費電力を目的とした低電圧・大電流駆動電源ラインでは,磁気飽和がなく高効率を維持できる次世代磁性素子が渇望されている。本稿では,当社が開発・実用化した高効率型インダクターに用いる超低損失型Fe基金属ガラス合金粉末「センティクス」の特性とその実用化効果について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 金属系ダスト材料
3. 新しいFe基金属ガラス合金の材料物性
4. FePBNb金属ガラス合金ダスト材料,センティクス
5. 製品応用とセンティクス実用化効果
6. おわりに
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生体材料と医療機器
Bio-materials and Medical Devices
--------------------------------------------------------------------------------
王新敏(東北大学 金属材料研究所 客員教授)
従来の生体材料にはNiなどの有害元素が含まれていることと,生体適合性が欠けるため,患者さんに新しい苦痛を与えている。本研究では新規な無毒性,高耐食性,高耐摩耗性,高強度,高弾性の生体用金属ガラス合金を開発し,その表面に生体活性化膜の生成技術を確立した。新規なインプラント材料,また医療機器用材料として応用展開を行っている。
【目次】
1. はじめに
2. インプラント用と医療機器用の金属ガラス材料の開発
2.1 インプラント用の金属ガラス材料の開発
2.1.1 Ti基金属ガラスの開発
2.1.2 Zr基金属ガラスの開発
2.2 金属ガラス材料の生体活性化処理
2.2.1 金属ガラスコンポジット材料の開発
2.2.2 金属ガラス表面の活性化膜の生成技術
2.2.3 ポーラス構造の金属ガラスの開発
2.2.4 金属ガラス表面のナノ周期構造の作製
2.3 医療機器用金属ガラス材料の開発
3. 金属ガラスのインプラントと医療機器への応用展開
3.1 インプラント製品への応用展開
3.1.1 人工歯根
3.1.2 頭骨固定器具
3.1.3 プレート
3.1.4 人工関節
3.2 医療器具への応用展開
3.2.1 アダプター
3.2.2 微小ネジ,内外歯車
4. おわりに
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ナノパターニング技術
Nano-patterning Technologies of Metallic Glasses
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西山信行((財)次世代金属・複合材料研究開発協会 RIMCOF東北大学研究室 研究開発グループ長)
従来のパターニング技術の変遷と金属ガラスの過冷却液体状態での粘性流動を活用した成形加工方法の研究経緯をまとめるとともに,金属ガラスのナノパターニングに関する最新の結果を概説した。さらに,今後の解決すべき課題をあげるとともに,将来想定される工業的用途を含めた展望について述べた。
【目次】
1. はじめに
2. パターニング技術の変遷
3. 金属ガラスを用いたパターニング技術
4. 実用化を考慮した金属ガラスのナノパターニング
5. 課題と今後の展望
6. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
金属ガラス溶射コーティング技術の開発とその応用
Formation of Glassy Alloy Coating by High Velocity Thermal Powder Deposition and their Applications
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五十嵐貴教(トピー工業(株) 研究開発センター 新事業企画部 副参事)
部品部材表面に金属ガラスをコーティングする技術として「溶射技術」があり,その用途を広げる技術として期待されている。金属ガラスのもつ過冷却液体での低粘性流動を生かして酸化を抑えた緻密な被膜とするため,HVOFのように低温高速な溶射プロセスを用いている。応用事例としては,鉛フリーハンダ侵食対策などがある。
【目次】
1. はじめに
2. HVOF溶射法
3. Fe43Cr16Mo16C15B10金属ガラス溶射
3.1 溶射被膜の作製
3.2 耐鉛フリーハンダ侵食
3.3 固体高分子型燃料電池セパレーターへの応用
4. Fe76P5Si5.7B9.5C3.8金属ガラス溶射
5. その他の金属ガラス溶射
6. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
Material Report
--------------------------------------------------------------------------------
R&D
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バインダーとしてポリアクリル酸を用いたリチウムイオン二次電池用黒鉛負極の特性改善
Improvement of Electrode Characteristics of Natural Graphite Negative Electrode for Li-Ion Secondary Batteries using Polyacrylic Acid as a Binder
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宇井幸一(岩手大学 大学院 工学研究科 フロンティア材料機能工学専攻 准教授)
富士井大舗(岩手大学 大学院 工学研究科 フロンティア材料機能工学専攻 大学院生)
熊谷直昭(岩手大学 大学院 工学研究科 フロンティア材料機能工学専攻 教授)
リチウムイオン二次電池用負極材の炭素・黒鉛系負極の開発では,電解液との反応制御が重要で,常に設計の指針に入れておく必要がある。本稿では,バインダー兼被覆剤として水溶性ポリマーであるポリアクリル酸を用いた黒鉛負極を開発し,これまで使用不可能であった炭酸プロピレンを主成分とする電解液中での充放電反応を発現させた筆者らの研究成果を中心に紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. バインダーとしてポリアクリル酸を用いたリチウムイオン二次電池用黒鉛負極の特性改善の研究例
3. まとめと今後の展望
--------------------------------------------------------------------------------
連載 ロボットテクノロジー都市の実現に向けて(11)
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大阪大学発:生体に学ぶ「ゆらぎ」研究とロボット制御への応用
Yuragi Research in Osaka University:from Biology Systems to Robot Control
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松本吉央((独)産業技術総合研究所 知能システム研究部門 サービスロボティクス研究グループ 研究グループ長)
近年の分子生物学や脳研究において,生体システムは「ゆらぎ」を遮断せず利用することで,複雑なシステムを“いいかげん”に制御していることが明らかになってきた。このような設計思想は,複雑化を続ける人工システムの制御にも有効なはずである。本稿では,大阪大学にて行われている“ゆらぎ研究”の概要と,これまでに実現したロボット制御への応用について述べる。
【目次】
1. 生体におけるゆらぎ
2. ロボット制御におけるゆらぎの利用
3. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
Market data
--------------------------------------------------------------------------------
LED照明の市場動向
Martket Trend on LED Lighting
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【目次】
1. 概要
2. 用途
3. 市場規模
3.1 LEDの需給動向
3.2 LED照明の市場規模
4. 課題
5. 企業動向
(1) パナソニック電工
(2) 東芝ライテック
(3) シャープ
(4) 三菱ケミカルホールディングス
(5) シーシーエス
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特集にあたって
Introduction
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井上明久(東北大学 総長)
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キャップ鋳造法による大型バルク金属ガラスの開発
Fabrication of Centimeter-sized BMGs using a Cap-Cast Technique
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横山嘉彦(東北大学 金属材料研究所)
安田秀幸(大阪大学 大学院 工学研究科)
井上明久(東北大学 総長)
不純物のまったくない金属・合金は存在しない。不純物が存在してもガラス化する本質は極端に遅い結晶成長速度に起因すると考え,ガラス化の凝固解析を行いZr-TM-Al系金属ガラス(TM:Cu,Ni)において最大径を見積もった。一方,自動母合金作製装置ならびにキャップ鋳造機を開発し直径40mmのX線的にガラス構造を示す鋳造材を得ることができた。
【目次】
1. はじめに
2. ガラス化凝固解析法
3. 母合金の均質化と高純度化
4. 傾角鋳造法とキャップ鋳造法
5. 新型キャップ鋳造法
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高硬度長寿命金属ガラス投射材「アモビーズ」の開発
Development of Metallic Glass Shot“AMO-beads”with High Hardness and Long Life
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奥村潔(新東工業(株) 開発グループ 調査役)
自動車部品の高硬度,高強度化に対応するために,これに使用されるピーニング投射材も高硬度化が求められている。そこで高硬度でかつ靭性の高い金属ガラスの適用を試みた。結果,高硬度かつ長寿命の金属ガラス投射材の開発に成功し,「アモビーズ」として商品化した。実際の応用プロセスとしてDASPプロセスを紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ピーニングプロセス
3. 開発経緯
3.1 組成探査
3.2 金属ガラス粒子のショットへの応用
3.3 ピーニング特性
3.4 粉じん爆発特性
4. 応用例:DASPプロセス
5. おわりに
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精密射出成形とギアドモーター
Precision Die-casting Technique and Geared-Motor
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清水幸春(並木精密宝石(株) エヌジェイシー技術研究所 マネージャー)
射出成形技術および精密金型の開発によって,金属ガラスを用いた微細な歯車を開発した。また,この歯車を組み込んだ,電磁式モーターとしては世界最小である直径1.5mmのギアドモーターの開発に成功した。これらの開発の概要および期待される用途などについて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ギアドモーターの構造と設計
3. 歯車の作製方法
4. 直径1.5mmギアドモーターの開発
5. 歯車の耐摩耗性
6. ギアドモーターの用途・市場
7. おわりに
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Fe基金属ガラス「リカロイ」磁性シートの特性と応用
Properties and Applications of“Liqualloy”Magnetic Sheet made of Fe Based Glassy Alloys
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水嶋隆夫(アルプス電気(株) 技術本部 プロセス技術2部 1グループ グループマネージャー)
磁性シートは,その使用方法の簡便さから各種のノイズ対策に用いられており,今後とも使用量の拡大が見込まれている。また,最近多用されるようになってきたRFID通信において,on Metal時の通信障害を改善するために,磁性シートが用いられるようになってきた。本稿では,これら磁性シートにFe基金属ガラスを用いた例について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 作製方法
3. 性能および効果
3.1 ノイズ抑制用シート(NSS)
3.1.1 ノイズ抑制効果
3.1.2 ノイズ抑制シートとしての適用事例
3.2 RFIDアンテナ補助用シート
3.2.1 RFIDアンテナ補助効果
3.2.2 RFIDアンテナ補助用シート適用事例
4. 今後の展開
5. まとめ
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超低損失Fe基金属ガラスダスト材料「センティクス」の実用化
Practical Application of the Novel Glassy Metal“SENNTIX”with Excellent Low Core Loss Characteristic
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松元裕之(NECトーキン(株) 研究開発本部 材料開発センター マネージャー)
浦田顕理(NECトーキン(株) 研究開発本部 材料開発センター)
山田健伸(NECトーキン(株) 研究開発本部 材料開発センター)
小型電子機器の高性能・多機能化に伴う低消費電力を目的とした低電圧・大電流駆動電源ラインでは,磁気飽和がなく高効率を維持できる次世代磁性素子が渇望されている。本稿では,当社が開発・実用化した高効率型インダクターに用いる超低損失型Fe基金属ガラス合金粉末「センティクス」の特性とその実用化効果について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 金属系ダスト材料
3. 新しいFe基金属ガラス合金の材料物性
4. FePBNb金属ガラス合金ダスト材料,センティクス
5. 製品応用とセンティクス実用化効果
6. おわりに
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生体材料と医療機器
Bio-materials and Medical Devices
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王新敏(東北大学 金属材料研究所 客員教授)
従来の生体材料にはNiなどの有害元素が含まれていることと,生体適合性が欠けるため,患者さんに新しい苦痛を与えている。本研究では新規な無毒性,高耐食性,高耐摩耗性,高強度,高弾性の生体用金属ガラス合金を開発し,その表面に生体活性化膜の生成技術を確立した。新規なインプラント材料,また医療機器用材料として応用展開を行っている。
【目次】
1. はじめに
2. インプラント用と医療機器用の金属ガラス材料の開発
2.1 インプラント用の金属ガラス材料の開発
2.1.1 Ti基金属ガラスの開発
2.1.2 Zr基金属ガラスの開発
2.2 金属ガラス材料の生体活性化処理
2.2.1 金属ガラスコンポジット材料の開発
2.2.2 金属ガラス表面の活性化膜の生成技術
2.2.3 ポーラス構造の金属ガラスの開発
2.2.4 金属ガラス表面のナノ周期構造の作製
2.3 医療機器用金属ガラス材料の開発
3. 金属ガラスのインプラントと医療機器への応用展開
3.1 インプラント製品への応用展開
3.1.1 人工歯根
3.1.2 頭骨固定器具
3.1.3 プレート
3.1.4 人工関節
3.2 医療器具への応用展開
3.2.1 アダプター
3.2.2 微小ネジ,内外歯車
4. おわりに
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ナノパターニング技術
Nano-patterning Technologies of Metallic Glasses
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西山信行((財)次世代金属・複合材料研究開発協会 RIMCOF東北大学研究室 研究開発グループ長)
従来のパターニング技術の変遷と金属ガラスの過冷却液体状態での粘性流動を活用した成形加工方法の研究経緯をまとめるとともに,金属ガラスのナノパターニングに関する最新の結果を概説した。さらに,今後の解決すべき課題をあげるとともに,将来想定される工業的用途を含めた展望について述べた。
【目次】
1. はじめに
2. パターニング技術の変遷
3. 金属ガラスを用いたパターニング技術
4. 実用化を考慮した金属ガラスのナノパターニング
5. 課題と今後の展望
6. おわりに
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金属ガラス溶射コーティング技術の開発とその応用
Formation of Glassy Alloy Coating by High Velocity Thermal Powder Deposition and their Applications
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五十嵐貴教(トピー工業(株) 研究開発センター 新事業企画部 副参事)
部品部材表面に金属ガラスをコーティングする技術として「溶射技術」があり,その用途を広げる技術として期待されている。金属ガラスのもつ過冷却液体での低粘性流動を生かして酸化を抑えた緻密な被膜とするため,HVOFのように低温高速な溶射プロセスを用いている。応用事例としては,鉛フリーハンダ侵食対策などがある。
【目次】
1. はじめに
2. HVOF溶射法
3. Fe43Cr16Mo16C15B10金属ガラス溶射
3.1 溶射被膜の作製
3.2 耐鉛フリーハンダ侵食
3.3 固体高分子型燃料電池セパレーターへの応用
4. Fe76P5Si5.7B9.5C3.8金属ガラス溶射
5. その他の金属ガラス溶射
6. おわりに
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Material Report
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R&D
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バインダーとしてポリアクリル酸を用いたリチウムイオン二次電池用黒鉛負極の特性改善
Improvement of Electrode Characteristics of Natural Graphite Negative Electrode for Li-Ion Secondary Batteries using Polyacrylic Acid as a Binder
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宇井幸一(岩手大学 大学院 工学研究科 フロンティア材料機能工学専攻 准教授)
富士井大舗(岩手大学 大学院 工学研究科 フロンティア材料機能工学専攻 大学院生)
熊谷直昭(岩手大学 大学院 工学研究科 フロンティア材料機能工学専攻 教授)
リチウムイオン二次電池用負極材の炭素・黒鉛系負極の開発では,電解液との反応制御が重要で,常に設計の指針に入れておく必要がある。本稿では,バインダー兼被覆剤として水溶性ポリマーであるポリアクリル酸を用いた黒鉛負極を開発し,これまで使用不可能であった炭酸プロピレンを主成分とする電解液中での充放電反応を発現させた筆者らの研究成果を中心に紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. バインダーとしてポリアクリル酸を用いたリチウムイオン二次電池用黒鉛負極の特性改善の研究例
3. まとめと今後の展望
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連載 ロボットテクノロジー都市の実現に向けて(11)
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大阪大学発:生体に学ぶ「ゆらぎ」研究とロボット制御への応用
Yuragi Research in Osaka University:from Biology Systems to Robot Control
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松本吉央((独)産業技術総合研究所 知能システム研究部門 サービスロボティクス研究グループ 研究グループ長)
近年の分子生物学や脳研究において,生体システムは「ゆらぎ」を遮断せず利用することで,複雑なシステムを“いいかげん”に制御していることが明らかになってきた。このような設計思想は,複雑化を続ける人工システムの制御にも有効なはずである。本稿では,大阪大学にて行われている“ゆらぎ研究”の概要と,これまでに実現したロボット制御への応用について述べる。
【目次】
1. 生体におけるゆらぎ
2. ロボット制御におけるゆらぎの利用
3. おわりに
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Market data
--------------------------------------------------------------------------------
LED照明の市場動向
Martket Trend on LED Lighting
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【目次】
1. 概要
2. 用途
3. 市場規模
3.1 LEDの需給動向
3.2 LED照明の市場規模
4. 課題
5. 企業動向
(1) パナソニック電工
(2) 東芝ライテック
(3) シャープ
(4) 三菱ケミカルホールディングス
(5) シーシーエス
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