大同特殊鋼株式会社 研究開発活動 (2025年3月期)

当社グループは特殊鋼をベースにした高い技術力を背景に「素材の可能性を追求し、人と社会の未来を支え続けます」を経営理念とし、「新製品・新事業の拡大」「既存事業の基盤強化」のため、積極的な研究開発活動を行っております。現在、当社「技術開発研究所」を中心に、新製品、新材料、新技術の研究開発を推進しており、研究開発スタッフはグループ全体で294名であります。
当連結会計年度におけるグループ全体の研究開発費は6,596百万円であり、各セグメント別の研究の目的、主要な研究成果および研究開発費は次のとおりであります。

(1) 特殊鋼鋼材
主に当社が中心となり、自動車用構造材料、工具鋼などの素材開発および溶製から製品品質保証までプロセス革新等の研究開発を行っております。当事業に係る研究開発費の総額は1,614百万円であり、当連結会計年度の主な成果は次のとおりであります。
・溶解・鍛造プロセス一貫評価による工具鋼のザク圧着予測
特殊鋼の製造プロセスでは、鋳造中に溶鋼の凝固収縮によって空隙状の欠陥(以下、ザク)が鋼塊内に生成されます。ザクの残留は製品特性へ影響を及ぼすため、後の鍛造・圧延工程で完全に圧着される必要がありますが、その最適条件は、最終製品形状や鋼塊寸法によって制限されるため、鋳込み条件や鋳型形状など鋳造の工程設計からザク圧着の鍛造条件までプロセス一貫で決定することが求められます。当社は、溶解から鍛造工程まで工程全体を通じてプロセスを最適化するシミュレーション技術を開発いたしました。本技術は、第74回塑性加工連合講演会で「優秀論文講演奨励賞」、第159回圧延理論部会で「優秀賞」を受賞するなど、学会関係者からも高く評価されています。今後は、開発した技術を実機製造ラインへ適用し、工具鋼の高品質化に繋げてまいります。
・自動車部品向け構造用鋼の熱処理異常組織予測技術の開発
歯車を始めとする自動車部品製造時のCO2排出抑制として、熱間鍛造から冷間鍛造への変更、表面硬化処理時間短縮を狙った熱処理温度高温化が志向されています。その際の課題として、寸法精度悪化や疲労強度低下を引き起こす異常組織形成(オーステナイト異常粒成長)が課題として挙げられます。当社では、その予測精度および計算時間の面でバランスが良いシミュレーション手法(セルラーオートマトン法)を活用した予測技術を名古屋大学と共同で開発いたしました。今後は、工業的な活用に向け、引き続き精度向上を図ってまいります。
・水素脆化を活用した特殊鋼鋼材清浄度評価方法の開発
特殊鋼鋼材には極僅かな非金属介在物が不可避で存在し、部品に必要な疲労寿命に悪影響を及ぼす場合があるため、非金属介在物の存在状態を正確に把握する必要があります。その把握手法について、種々の手法が開発されておりますが、評価可能な領域が限られることや、評価対象となる部位が限定されることから、正確な評価が困難であるという課題がありました。そこで当社では、この課題を解決するため、一般的な製品使用において悪影響とされる水素脆化現象を有効活用することで、特殊鋼鋼材中の非金属介在物を従来の手法よりも高精度かつ効率的に評価する方法を開発いたしました。本評価手法を活用した鋼材製造技術開発を通じて、お客様の最適部品設計に貢献してまいります。

(2) 機能材料・磁性材料
主に当社が中心となり、耐食・耐熱材料、高級帯鋼、接合材料、電磁材料等の素材開発および電子デバイスの研究開発を行っております。当事業に係る研究開発費の総額は3,498百万円であり、当連結会計年度の主な成果は次のとおりであります。
・耐水素環境材料の開発
近年、カーボンニュートラルの実現に向けて、自動車や発電等のさまざまな分野で水素エネルギー利用が検討されています。水素はしばしば金属材料の特性を劣化させてしまうため、水素雰囲気に曝露される部品には水素に強い耐水素材料が必要であり、当社の高Ni当量SUS316やSUH660は耐水素脆化鋼として利用されていますが、普及拡大に向けて、耐水素脆化鋼にはコスト低減や強度等の特性向上が求められています。当社では、導入した高圧水素ガス雰囲気材料試験機を活用して耐水素脆化特性に優れる材料を開発しユーザー様にて高圧水素環境部品への適用評価中です。また、当社の規格標準化活動の中で、耐水素脆化特性に優れるDSN9と呼ぶ当社ブランド鋼(ニッケル添加系ステンレス鋼)を、世界的に幅広い分野で使用されるASTM規格*へ登録いたしました。幅広いお客様にご使用いただけることが期待されます。
*ASTM規格:世界最大級の民間規格制定機関である米国試験材料協会が策定している規格
・電磁鋼板を上回る飽和磁束密度をもつモータコア用軟磁性材
近年、電気自動車やドローンをはじめとした新しい形態の移動装置の普及に伴い、従来よりも出力が大きく、また小型化されたモータの需要が高まっています。これらを達成するために、コア材として、従来の電磁鋼板よりも高い飽和磁束密度を有する軟磁性材料が求められています。一方、最も飽和磁束密度が高い軟磁性材料であるパーメンジュールは加工性が悪く、高価であることが課題でした。そこで当社は、電磁鋼板に比べて高い飽和磁束密度を保有し、かつ加工性に優れる材料を開発いたしました。この材料をモータコアに適用することで、モータの小型化・高出力化と加工コスト低減に貢献します。また一部のモータメーカーで、この材料を適用したモータコアの実機試作が進んでおります。
・半導体製造装置向け材料の開発
AIやIoTの発展とともに半導体市場は成長を続けており、半導体製造装置市場も堅調な成長が見込まれます。半導体製造工程における電子回路のエッチングや化学蒸着(CVD)工程では塩素やフッ素などを含む腐食性ガスが使用され、また、材料の不純物はコンタミとなり半導体の歩留を悪化させますが、当社の高清浄SUS316L鋼「クリーンスター」は特殊な製造プロセスで不純物を低減させているため、半導体製造装置で多く使用されています。今後も半導体市場の成長に伴い、回路の精細化や腐食条件の一層の過酷化が予想され、より耐食性に優れる材料の需要が拡大すると見込まれます。こうした市場の動向を踏まえ、当社は半導体製造装置向け材料の耐ガス腐食特性を評価するため、高温ガス腐食試験装置を導入いたしました。本装置により、エッチング装置やCVD装置における腐食ガス環境を再現し、実環境に近い環境下で材料の耐ガス腐食特性を評価することが可能です。当社は本装置を活用し、耐食性に優れる新しい材料の開発を通じて、半導体市場の拡大に貢献してまいります。
・極異方性磁石を用いた自動車駆動用高速・大出力モータに関する研究
当社では、熱間加工磁石のネットシェイプ技術を活用し、磁石を構成する結晶粒の配向を制御することで効率的に磁力を活用できる極異方性磁石の開発を推進しております。その極異方性磁石の付加価値を創出するため、自動車駆動用モータの次世代ニーズ、具体的には高速・大出力モータに対応するべく、大学との共同研究において極異方性磁石を用いたモータ設計を検討いたしました。モータの高速回転時に課題となるロータの機械強度確保と渦電流損の低減に取り組み、高速回転に適したモータ構造を提案しております。今後は、開発中の極異方性磁石およびモータの試作と性能評価を進めるとともに、モータメーカーに対して極異方性磁石と本検討モータの提案を進めてまいります。

(3) 自動車部品・産業機械部品
主に当社が中心となり、ターボチャージャーやエンジンバルブ等の自動車部品および各種産業機械部品の研究開発を行っております。当事業に係る研究開発費の総額は1,214百万円であり、当連結会計年度の主な成果は次のとおりであります。
・Ni基超合金における結晶粒径予測の高度化
近年、オイル&ガス、航空機向けのNi基超合金の需要は旺盛で、今後も増加が見込まれています。Ni基超合金は製品の特性上、厳しい耐熱・耐食環境下で使用されますが、材料特性を発揮するためには結晶粒径をはじめとした組織制御技術が重要となります。そのため、当社では塑性加工シミュレーションを用いた結晶粒径の予測技術を開発し、品質向上に取り組んでまいりました。直近では、更なる予測手法の高度化を目指し、結晶粒径分布を考慮した予測技術の開発を進めております。また、データベースを取得するための粒径分布の定量化には、効率的に結果が得られるよう機械学習と画像処理技術を組み合わせた独自の計測システムも開発いたしました。今後は、開発中のシミュレーション技術適用により、Ni基超合金の品質およびコスト競争力の強化が期待されます。

(4) エンジニアリング
主に当社が中心となり、環境保全・リサイクル設備や省エネルギー型各種工業炉等の開発を行っております。当事業に係る研究開発費の総額は267百万円であり、当連結会計年度の主な成果は次のとおりであります。
・電化と真空によるカーボンニュートラル熱処理が可能な連続式真空焼鈍炉の開発
当社は自動車部品の熱処理が可能な連続式真空焼鈍炉を独自に開発し、その初号機を受注しました。従来の焼鈍炉はバーナ燃焼を用いて処理部品を加熱していましたが、本設備はカーボンフリー電力が使用可能な電気ヒータ加熱式を採用することで、化石燃料を使用せず、お客様のCO2排出量ゼロを実現します。また、炉内を真空状態にして焼鈍処理することで、化石燃料を原料とする炉内雰囲気ガスは使用せず、処理部品表面の品質においても従来と同等以上であることを確認しております。当社は本技術を通じて、お客様が使用する設備のCO2排出量削減に貢献してまいります。