レーザーメタルデポジション（LMD）一覧

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LMDとは何ですか？

LMDとは、Laser Metal Deposition（レーザー・メタル・デポジション）の略称です。
レーザーを対象製品に照射しその照射領域に金属粉末を噴射することにより、レーザーで粉末を溶解肉盛りする方法です。肉盛溶接や溶射と似た工法ですが、制御性の良いレーザープロセスと制御機構を持った粉末供給装置により優れた成膜特性を可能としています。
肉盛溶接の場合、母材との合金率が高く、歪や熱影響部が発生し肉盛りの量も安定しません。また作業者の技量により仕上がり具合にばらつきが発生する懸念もあります。溶射は多様な基材を製膜できますが溶接と同様の熱影響の懸念があり、気孔が生じ肉盛り量も安定しません。
それに対しLMDは母材の合金率が肉盛溶接・溶射に比べ低く歪や熱影響を抑え、気孔発生も軽減できます。またコンピューター制御で安定した均一膜厚を被覆できます。冶金的な結合であるため高い密着力となります。 被覆する基材は多数ありますので、肉盛・造形・硬度・摩耗・腐食など使用目的に適した基材を選択できます。

LMDについて教えてください。

LMDはレーザー・メタル・デポジション＜Laser Metal Deposition＞の略称です。
これはレーザーをワーク(対象製品)に照射し、同時にそのレーザー照射範囲に基材となる金属の粉末を噴射させることで金属粉末を溶解させ、ワーク上にその金属を肉盛りさせるものです。基材の特性をワークに再現できますので、全く被膜特性を持たないワークに高硬度の被膜や高耐食性の被膜などの特性を付与できます。溶射施工と似ていますがその特性は異なります。
LMDと溶射の違いの特徴としては、LMDは母材の希釈(合金化)率が溶射より低い為、熱の影響で発生する「ひずみ」を低減できる点にあります。溶射では各種熱源を用いて金属を溶融噴射させて母材表面に被膜を形成させますが、熱量が大きく母材に影響が生じることで厚みの薄い母材だと変形する恐れがあります。また、肉盛量もばらつきが生じることがあります。
対してLMDは熱量が小さいため母材へ与える影響を低減できます。また、熱量は均一なので膜厚をコントロールでき安定した肉盛りが可能です。
LMDでは、コバルト系、ニッケル系、鉄系の様々な種類の金属粉末を被覆できます。基材の特性をそのままワークに再現することも、異種粉末を混合し合金化被膜を形成することが可能です。高硬度や高対摩耗、高耐食性や高離形性などの、これまでにない特別な機能性を持った被膜生成も期待されています。

LMD レーザーメタルデポジション

LMD レーザーメタルデポジション | 特徴①
LMD・レーザークラッディングはめっき工法でも溶射工法でも溶接工法でもないレーザーを使用した新しい被膜施工法です。
レーザーを対象物に照射し、金属粉末を噴射することで金属膜を被覆します。

この技術は溶接・溶射工法より対象物への温度負担を軽減し歪みやひずみを抑え、冶金的に結合することで強固な密着力を有します。
めっき施工と比べ施工スピードが速く、金型等のミリオーダーの厚膜処理が可能です。
また、基材の選択肢が広く、必要に適した機能性を被膜に持たせることが可能です。

LMD レーザーメタルデポジション | 特徴②
LMD・レーザークラッディングには色々な基材が選択できます。
単純な鉄材への肉盛りや部分的な補修、使用環境により高硬度や高耐食性を求めるような、これまで施工が難しい高度な要求にも対応が可能です。

LMDの特徴を教えてください。また、ロールへの肉盛り補修は可能でしょうか。

LMDとは、「Laser Metal Deposition」の頭文字からなる略称です。
LMDはレーザーを加工対象品に照射して、その照射領域に金属粉末を噴射することによって、粉末を溶解肉盛りする装置であり、制御性に優れたレーザープロセスと粉体供給装置の競合により、母材の希釈率や熱ひずみ、熱影響部の低減を実現し、肉盛り厚さの正確なコントロールを実現しました。
また、材料粉末の混合比率を正確にコントロールすることで、冶金的に優れた機能を持った肉盛りが可能となり、耐食性（Ni基合金で施工）や耐摩耗性（Co基合金で施工）等の機能性を持たせた多種多様な被膜を選定することができます。
特にめっきや溶射で施工できない被膜をLMDで形成することにより、お客様の要求するスペックに合わせた被膜を選定することが可能になりました。 また、照射範囲を指定できますので、例えば金型において必要な範囲のみの表面被覆処理にも対応できます。
LMDでのロールへの肉盛り補修についてですが、中実タイプのロールは実績があり、 中空タイプのロールについては現在テスト施工を進めております。
ロールへの施工能力としては、直径500mm×全長4500mm（3ﾄﾝ）で、板形状の場合は1000㎜×2500㎜×100t（3ﾄﾝ）まで可能です。
LMD施工後の精度出し研磨や仕上げ研磨につきましても当社保有の各種研磨機で対応可能です。 その他の用途展開として、軸の補修、3D造形、消耗工具なども想定しており、 試作も承っておりますので是非一度ご相談ください。

印刷機LMD(レーザ・メタル・デポジション)肉盛りシリンダー

製品属性(仕様)

製品画像(様子)

特徴
『印刷機用シリンダー』とは、新聞輪転機や商業印刷機などのオフセット印刷機に組込まれるロール形状の部材であり、特殊な溝（スリット）を有しています。このシンダーには、印刷面になる版やインクを転写するゴム（ブランケット）が巻かれ、印刷品質を左右する重要なパートになります。一般的に印刷機では水とインクを使用することから、シリンダーには耐食性皮膜が求められ、ロール自体をSUS削り出しで製作したり、シリンダー表面にクロムめっき・SUS肉盛りなど耐食性を向上させる工夫がなされています。
このように耐食性皮膜が求められることから当社では、LMD（レーザ・メタル・デポジション）によるSUS系皮膜の肉盛りを実施したシリンダーの表面処理をしています。LMD肉盛り法では、母材の希釈率を低減できる特徴があり、また入熱を低く抑えられることから熱によるひずみを抑えることが可能です。また、製品と被膜は冶金的接合なので密着力は非常に高いことも特筆すべき点です。
このLMDは被覆できる金属粉末が多数ありますので、SUS材以外にも適切な被膜選択が可能です。弊社ではこの選択制が高いLMDの性質を生かして、耐食性皮膜、耐摩耗性皮膜をそれぞれコバルトベース、ニッケルベース、鉄ベースでラインナップを揃えています。

LMD（レーザ・メタル・デポジション）を使った耐食性被膜

製品属性(仕様)

製品画像(様子)

特徴
表面処理として多用されているクロムめっきは、耐摩耗性に優れていることから広く採用頂いていますが、塩素系雰囲気下での使用時は極めて短期間で腐食してしまいます。
そうした使用環境下ではステンレス材を使用するケースが多くなりますが、昨今ではますます使用環境が厳しくなりステンレス材でも腐食が生じることや対応できないケースも増えてきました。
当社のLMD（レーザ・メタル・デポジション）は、要求性能に応じて様々な機能性を持たせた被膜処理を行うことが可能です。例えば塩酸雰囲気下では高耐食性であるインコネルやハステロイの基材を使用することで、その特性を持たせた被膜を施工することができます。これにより従来の被膜処理では困難であったステンレスを仰ぐ耐食性被膜を実現しました。
当社のLMDはロール形状・板形状問わず施工が可能で、製品に対しても全体施工や部分施工など様々なご要求に対応させて頂きます。また、施工前後の機械加工も合わせ是非ご相談ください。

硬質クロムめっきより塩酸に強い表面処理(被膜)はありますか？

硬質クロムめっきは塩酸（ハロゲン系）に弱い性質を持っています。硬質クロムめっきに限らず、金属（その他物質も含む）はそれぞれ固有の物性を持っており、塩酸に強い金属も数多く存在しています。しかし塩酸に強い金属があったとしても、それを「表面処理で製膜できるのか」については非常に難しいのが現実です。電気めっき法では「ニッケルめっき」であれば硬質クロムめっきよりも塩酸に強い特性を持ちますがそれでも腐食は発生します。また塩素に強い金属のバルク材を購入して削り出すという手法もありますが、当然材料コストは高くなると予想されます。
その課題を大きく前進させた表面処理が、今回ご提案させていただくLMD（レーザ・メタル・デポジション）技術です。LMDはレーザー（熱源）の力を用いて、金属粉体を製膜していくことができる技術です（例えるなら、３Dプリンターに近い技術です）。現在研究段階であるため、どんな金属粉体でも製膜化できるわけではありませんが、こと「塩素」に強い金属であれば、「インコネル」と「ハステロイ」は製膜は成功しています。机上での想定値ベースではありますが、硬質クロムめっきの約3000倍以上の耐塩素性を有している結果が得られています。
塩素系の腐食でお困りの際には是非1度ご相談ください。

銅材へのLMD施工は可能ですか？

弊社の従来より保有するめっき技術と組み合わせることにより、銅基材へのLMD皮膜形成を可能としております。現在LMDで使用されているレーザー波長は近赤外光に属する1000nm前後です。この波長での銅へのエネルギー吸収率は数％程度であり、非常に高いエネルギーを与えないと肉盛りが出来ない状態となっています。高出力での肉盛りは銅基材に与える熱影響が大きく、銅基材の強度低下につながります。また形成される肉盛り皮膜自体も非常に不安定で、連続的な肉盛りを行うと溶融池でのガス吹上げ等による欠陥発生やLMD皮膜へのCu希釈が要因と思われるクラックの発生等が見られております。
弊社では連続鋳造用鋳型を代表とする銅基材への各種被膜の施工実績と知見が多数あり、この技術とLMD技術を組み合わせて、銅基材への安定したLMD皮膜の形成を確立しております。銅基材表面に特別なLMD施工処置を行うことで、安定したLMD皮膜の形成を実現し、LMD皮膜へのCu希釈による物性変化も低く抑えることが可能です。このLMD施工処置は、LMD皮膜と銅基材の機械的特性の中間層（クッション層）としての役割もあると考えており、銅基材へ高強度なLMD層を組み合わせた場合、外部からの衝撃性を緩和しクラック発生の抑制効果もあると考えております。

LMD皮膜のヒート＆クール金型への適用

製品属性(仕様)

製品画像(様子)

特徴
強度は鉄の10倍、そして鋼からの置換で3割以上も軽量化できるとして注目を集める“CFRTP”。
色々な部材や製品に採用が期待され、特に次世代自動車の実現に不可欠と言われながらも、成形時間が長く、金型の温度ムラによる成形不良が出やすいことから、なかなか量産的な実用化に至ることができませんでした。
その難題をクリアするために広島県立総合技術研究所様の銅基材をベースとした短時間で成形できる成形法「ヒート＆クール成形」、均等に加熱できる金型「異種金属積層金型」、そしてレーザーメタルデポジションを用いた野村鍍金で開発した「銅基材LMD皮膜施工法」を組み合わせることで、成形時間の短縮化と金型の温度ムラの問題を解消。実用化に近づきました。
15㎜段差の試作金型では、100℃から260℃加熱で温度差15℃内、昇降時間は3分というスピーディーな均熱が可能です。この技術はCFRTPだけでなく、一般の樹脂用射出成形でも利用することが可能です。

ロールの軸部を誤って切削してしまいました。最小限の変形で修復できますか？

当社では軸部の修復補修は、めっきによる肉盛り、溶接による肉盛り、LMD(レーザ・メタル・デポジション)によるレーザー肉盛り、を採用しています。
どの手法を採用するかの判断基準は様々ですが、復元させる厚みもそのうちの一つになります。めっき法にて復元させる場合、ニッケルめっきやクロムめっきを組合わせても1mm前後の復元量となります。一方でレーザー肉盛りや溶接肉盛りの場合、1mmを超える復元量でも可能になります。
また、別の判断材料として、熱による変形を考慮しなくてはなりません。溶接肉盛りの場合、簡易に復元することが可能な一方で、広範囲の復元では熱による変形が懸念されます。ロール本体の精度が出ている場合には、熱によるひずみでロールそのものが再使用不可能になるケースもあります。この場合は、めっきによる復元やLMDによるレーザー肉盛りが最適です。ワークに対する入熱が少ないため、大きな変形を伴わずに施工が可能になります。
LMDによるレーザー肉盛りでは、各種金属材料の選定が可能であり、耐食性皮膜や耐摩耗性皮膜のラインナップも豊富にそろえています。誤って切削や研削を実施してしまった場合、直ぐに破棄するのではなく一度当社にご相談をいただければ補修できる可能性があります。