永塚公彬

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はじめに

永塚公彬は、金属、セラミックス、樹脂および複合材料等の接合、表面改質、研磨加工に関する研究者です。

経歴

2008年4月
-2010年3月
関西大学 大学院 工学研究科
 ライフ・マテリアルデザイン専攻 機能材料研究室
 (赤松、西本研究室)
2010年4月
-2013年3月
大阪大学 大学院 工学研究科
 マテリアル生産科学専攻
 大阪大学 接合科学研究所 エネルギープロセス学分野(中田研究室)
 2013年3月 博士(工学)取得
2013年4月
-11月
大阪大学 接合科学研究所
 エネルギープロセス学分野(中田研究室)
  特任研究員
2013年12月
-2016年3月
大阪大学 接合科学研究所
 エネルギープロセス学分野(中田、塚本研究室)  特任助教(常勤)
2016年4月
-現在
大阪大学 接合科学研究所
 NEDO未来開拓研究プロジェクト研究室(中田研究室)  特任助教

永塚工業株式会社

研究内容

2008年4月-2010年3月
関西大学 機能材料研究室(赤松、西本研究室)にて、
オーステナイト系(SUS304, 316L)、フェライト系(SUS430)、2相系(SUS329J4L)、マルテンサイト系(SUS420J2)および析出硬化系(SUS630)ステンレス鋼のアクティブスクリーンプラズマ窒化法を応用した表面改質および熱処理に関する研究を行いました。
アクティブスクリーンを応用することで、これまでにない耐摩耗性と耐食性に優れる改質層の形成が可能となりました。450℃以下の低温で窒化処理することで、ステンレス鋼であってもCrN等の析出が生じず、窒素の過飽和固溶体が形成されます。また、近年の研究により、500℃以上の高温であっても極短時間の処理であれば、過飽和固溶体層が形成出来ることが明らかにされております。



2010年4月-2013年3月
大阪大学 接合科学研究所 エネルギープロセス学分野(中田研究室)にてレーザブレージングによるセラミックスと金属の異材接合に関して研究を行いました。
レーザを熱源に用いた活性ろう付では、加熱および冷却が短時間で終了するため、界面での反応層の粗大化の抑制による強度向上、母材の材質劣化が達成され、さらに大気中でArガスの噴きつけによる接合も可能となります。ここでは実験に加えて、レーザブレージングによる加熱の熱伝導解析および残留応力を調査する目的で応力解析を行い、博士(工学)の学位を取得致しました。
また、同時にNi基超合金、Ti合金、Cu合金等の摩擦攪拌接合(FSW)に関する研究にも携わりました。FSWによる接合では、入熱を抑えることが可能なので異種材料接合に用いた場合、化合物層の成長抑制が可能となり、さらに接合部の結晶粒が微細化されるため、強固な接合が可能となります。

2013年4月-11月
同分野 特任研究員となり、金属/セラミックスのレーザブレージングに加え、自動車等の輸送機器のマルチマテリアル化による軽量化を目的とした金属と樹脂(PA、PE等)・炭素繊維強化樹脂(CFRP)を対象とした新しい異種材料接合法の研究を開始しFSWを応用した全く新しい接合法である摩擦重ね接合(FLJ: Friction lap joining)の開発に携わりました。
FLJでは、極性を有する熱可塑性樹脂と金属の接合が可能であり、この方法ではツールによる加熱と同時に接合部を加圧することが可能であるため、短時間で強固な接合が達成されます。


2013年12月-2016年3月
同分野 特任助教(常勤)に着任し、金属/炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の接合を抵抗スポット溶接で可能にする方法を開発(日刊工業新聞、日刊工業新聞電子版に掲載)しました。


FLJでは、ロボットシステムを用いた立体形状のアルミニウム合金/CFRP異材接合の自動化方法を開発(日刊工業新聞一面、日刊工業新聞電子版、yahooニュース等に掲載)しました。
また、ここでは金属材料に対するシランカップリング処理等の表面処理や樹脂材に対するコロナ放電処理等の表面処理の有効性を見出し、金属材、CFRP材等が母材中で破断するほどの強固な接合部の形成に成功しました。これらの成果は、二酸化炭素の排出規制が強まる中、輸送用機器の軽量化技術として、注目されております。


さらに、2015年4月より同分野が塚本研究室となり、半導体、ディスク、ファイバレーザなどを用いたレーザによる表面改質やレーザクラッディング、金属の積層造形(3Dプリンタ)についてもNEDOプロジェクトの登録研究員として研究補助を行いました。

2016年4月-現在
大阪大学 接合科学研究所 NEDO未来開拓研究プロジェクト研究室(中田研究室) 特任助教に着任し、これまで行ってきた金属/CFRPのFLJおよび抵抗溶接に加えてAl合金/Mg合金のレーザおよびレーザアークハイブリッド溶接を研究開始。
更に、同年より永塚工業株式会社にも所属し、研磨、研削、洗浄に関する研究を開始しました。研磨関係では、研磨機、研磨工具を用いた金属の粗研磨の自動化方法と、これに最適な研磨ベルトの開発、ステンレス鋼等の酸洗に用いる脱スケールブラシや、洗浄ブラシに用いるナイロン等の熱可塑性樹脂を主成分とする毛材の開発を行っております。


サーモコントロールイオンミリングにより観察可能となった樹脂/セラミックス異材接合部(研磨ベルト) 断面研磨時の熱ダレ、加工ダレを予防することにより、真の接合界面が観察可能となりました。 研磨ベルトの製造条件を最適化することにより、砥粒と樹脂の強固な密着が実現可能であることが明らかとなり、さらに、静電塗装による効果で砥粒の長手方向が表面方向に一致し、加工時のすくい角の低減(加工時摩擦発熱小、研削割合大)に繋がっている様子が認められます。


学術論文

摩擦重ね接合によるステンレス鋼と炭素繊維強化熱可塑性樹脂との異材接合
三輪剛士、北川大喜、永塚公彬、山岡弘人、伊藤和博、中田一博
溶接学会論文集 35(1) 29-35 2017年

抵抗スポット溶接を応用した金属と炭素繊維強化樹脂の直接異材接合
永塚 公彬,肖 伯律,呉 利輝,中田 一博,佐伯 修平,北本 和,岩本 善昭
溶接学会論文集 34(4) 267-273 2016年12月

Friction Lap Joining of Thermoplastic Materials to Carbon Steel
Kimiaki NAGATSUKA, Daiki KITAGAWA, Hiroto YAMAOKA and Kazuhiro NAKATA
ISIJ International 56(7) 1226-1231 2016年5月

Optimizing tool diameter for friction stir welded brass/steel lap joint
Y. Gao, K. Nakata, K. Nagatsuka, Y. Shibata and M. Amano
Journal of Materials Processing Technology 229 313-321 2016年3月

Microstructures and mechanical properties of friction stir welded brass/steel dissimilar lap joints at various welding speeds
Y. Gao, K. Nakata, K. Nagatsuka, T. Matsuyama, Y. Shibata, M. Amano
Materials and Design 90 1018-1025 2016年1月

摩擦重ね接合によるアルミニウム合金と炭素繊維強化樹脂の異材接合特性に及ぼすシランカップリング処理の影響
永塚 公彬,田中 宏宜,肖 伯律,土谷 敦岐,中田 一博
溶接学会論文集 33(4) 317-325 2015年11月

Friction welding technique and joint properties of thin-walled pipe friction-welded joint between type 6063 aluminum alloy and AISI 304 austenitic stainless steel
Masaaki Kimura, Masahiro Kusaka, Koichi Kaizu, Kazuhiro Nakata, Kimiaki Nagatsuka
International Journal of Advanced Manufacturing Technology 82 489-499 2015年6月

Dissimilar Materials Joining of Al Alloy/ CFRTP by Friction Lap Joining
NAGATSUKA Kimiaki, BOLYU Xiao, TSUCHIYA Atsuki,TSUKAMOTO Masahiro, NAKATA Kazuhiro
Trans. JWRI 44(1) 9-4 2015年6月

Direct joining of carbon-fiber reinforced plastic to an aluminum alloy using friction lap joining
Kimiaki Nagatsuka, Shoichiro Yoshida, Atsuki Tsuchiya, Kazuhiro Nakata
Composites: Part B 73 82-88 2015年

Microstructures and mechanical properties of friction stir welded lap joints of commercially pure titanium and 304 stainless steel
K. Ishida, Y. Gao, K. Nagatsuka, M. Takahashi, K. Nakata
Journal of Alloys and Compounds 630 172-177 2015年

Interface microstructural control by probe length adjustment in friction stir welding of titanium and steel lap joint
Y. Gao, K. Nakata, K. Nagatsuka, F.C. Liu, J. Liao
Materials and Design 65 17-23 2015年

摩擦重ね接合によるMg 添加量の異なる種々の アルミニウム合金/樹脂の直接異材接合
永塚 公彬,斧田 俊樹,岡田 俊哉,中田 一博
32(4) 235-241 2014年

Effect of Ti content in Ag-Cu-Ti activated fillermetal on dissimilar joint formation of sialonand WC-Co alloy by laser brazing
K. Nagatsuka, S. Yoshida, Y. Sechi and K. Nakata
Science and Technology of Welding and Joining 19(6) 521-526 2014年

Simulation of cracking phenomena during laser brazing of ceramics and cemented carbide
K. Nagatsuka, Y. Sechi, N. Ma and K. Nakata
Science and Technology of Welding and Joining 19(8) 682-688 2014年

Effect of composition of titanium in silver-copper-titanium braze alloy on dissimilar laser brazing of binder-less cubic boron nitride and tungsten carbide
Yoshihisa Sechi, Kimiaki Nagatsuka, Kazuhiro Nakata
IOP Conference Series Materials Science and Engineering 61(12019) 2014年

Ag-Cu-Ti活性ろう材を用いたレーザブレージングによるサイアロンと超硬合金の異材接合性に及ぼすTi添加量の影響
永塚 公彬, 吉田 昇一郎, 瀬知 啓久, 中田 一博
31(1) 16-22 2013年

Direct joining of plastics to carbon steel by friction lap joining
Daiki Kitagawa, Kimiaki Nagatsuka, Kazuhiro Nakata
Proceedings of IJSJW 2013年

Dissimilar joint characteristics of SiC and WC-Co alloy by laser brazing
K Nagatsuka, Y Sechi and K Nakata
Journal of Physics: Conference Series 379(12047) 1-9 2012年

Characteristics of dissimilar laser-brazed joints of isotropic graphite to WC?Co alloy
Kimiaki Nagatsuka, Yoshihisa Sechi, Yoshinari Miyamoto, Kazuhiro Nakata
Materials Science and Engineering B 177 520-523 2012年

Dissimilar laser brazing of h-BN and WC-Co alloy in Ar atmosphere without evacuation process
Y Sechi, K Nagatsuka, K Nakata
Journal of Physics: Conference Series 379 2012年

Effect of Gas Pressure on Active Screen Plasma Nitriding Response
Akio Nishimoto, Kimiaki Nagatsuka, Ryota Narita, Hiroaki Nii, Katsuya Akamatsu
Journal of ASTM International 8(JAI103286) 2011年

Surface hardening of duplex stainless steel by low temperature active screen plasma nitriding
Kimiaki Nagatsuka, Akio Nishimoto, Katsuya Akamatsu
Surface and Coatings Technology 205 S295-S299 2010年

Effect of the distance between screen and sample on active screen plasma nitriding properties
Akio Nishimoto, Kimiaki Nagatsuka, Ryota Narita, Hiroaki Nii, Katsuya Akamatsu
Surface and Coatings Technology 205 S365-S368 2010年

Low Temperature Plasma Nitriding of High Silicon Duplex Stainless Steel
K. Nagatsuka, A. Nishimoto and K. Akamatsu
Journal of The Japan Society for Heat Treatment Special Issue 49 312-315 2009年


受賞

2016年6月 (一社)溶接学会 軽構造接合加工研究委員会 平成27年 優秀講演賞 Al合金と樹脂・CFRPの摩擦重ね接合性に及ぼす材料因子の影響

2016年3月 (公財)日本金属学会 優秀ポスター賞 摩擦重ね接合法によるAl合金と炭素繊維強化熱可塑性樹脂の異材接合

2014年12月 (一社)溶接学会 平成26年度溶接学会優秀研究発表賞 摩擦重ね接合による炭素繊維強化熱可塑性樹脂とアルミニウム合金の直接異材接合

2013年10月 大阪大学 接合科学研究所 接合科学共同利用・共同研究賞 レーザブレージング法を用いた短時間・局所加熱によるセラミックスと金属の異材接合法の開発

2013年11月 IJS-JW IJS-JW2013 Best Paper Award Direct joining of plastics to carbon steel by friction lap joining

2010年3月 関西大学 紫紺賞

2009年12月 日本熱処理技術協会 研究発表奨励賞 析出硬化系ステンレス鋼のアクティブスクリーンプラズマ窒化処理

2009年5月 日本熱処理技術協会 研究発表奨励賞 アクティブスクリーンを用いた2相系ステンレス鋼の低温プラズマ窒化

2009年3月 関西大学 金属・材料・先端マテリアル研究会 最優秀発表賞 高ケイ素2相系ステンレス鋼のアクティブスクリーンプラズマ窒化処理

2008年 The 17th International Congress on Heat Treatment of Materials and Surface Engineering The Poster Award Low Temperature Plasma Nitriding of High Silicon Duplex Stainless Steel

著書

異種材料接合技術−マルチマテリアルの実用化を目指して−
永塚公彬
(株)シーエムシー出版 2016年11月 ISBN:978-4-7813-1230-9

シランカップリング剤の使いこなし ノウハウ集
永塚公彬、中田一博
(株)技術情報協会 2016年1月 ISBN:978-4-86104-610-0

自動車のマルチマテリアル戦略
金属/CFRP異材抵抗スポット溶接技術
永塚公彬 担当 :p139-147 
株式会社エヌ・ティー・エス 2017年7月 ISBN 978-4-86043-507-3 C3053

解説等、その他

新しいレーザブレ―ジング法によるセラミックスと金属の異材接合
永塚 公彬 瀬知 啓久 中田 一博
スマートプロセス学会誌 3(1) 10-18 2014年

バインダレスcBNと超硬合金の異材レーザブレージングにおけるろう材中のTi濃度依存性
瀬知 啓久, 永塚 公彬, 中田 一博
溶接学会全国大会講演概要 93 356-357 2013年8月

インタビュー : 溶接タマゴ
永塚 公彬
溶接学会誌 = Journal of the Japan Welding Society 81(7) 610-612 2012年10月

バインダレスcBNと超硬合金の異材レーザブレージング
瀬知 啓久, 永塚 公彬, 中田 一博
溶接学会全国大会講演概要 91 78-79 2012年9月

レーザブレージング用いたサイアロンと超硬合金の異材活性ろう付
永塚 公彬, 吉田 昇一郎, 瀬知 啓久, 麻 寧緒, 中田 一博
溶接学会全国大会講演概要 90 74-75 2012年3月


© Kimiaki NAGATSUKA