ダイカスト合金ガイド アルミニウム 亜鉛 マグネシウム

製造業の広大な領域において、ダイカストは、複雑な金属部品を驚くほどの効率性と費用対効果で製造するための重要なプロセスとして位置づけられています。美食を準備する際に厳選された食材が必要なように、ダイカストの成功は正確な材料選択にかかっています。さまざまなダイカスト材料は、最終製品の強度、耐食性、導電性、および被削性に直接影響を与える独自の物理的および化学的特性を持っています。このガイドでは、ダイカスト材料について詳細に解説し、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの3つの主要な合金カテゴリーに焦点を当て、エンジニアや設計者が材料選択を行い、優れたダイカスト製品を作成するのに役立ちます。

I. ダイカスト材料の概要

ダイカストは、溶融金属を高圧で金型キャビティに注入し、冷却して固化させて最終部品を形成する精密な製造プロセスです。ダイカスト部品は、寸法精度、滑らかな表面仕上げ、高い生産効率など、数多くの利点を提供します。これらの特性により、ダイカストは自動車、エレクトロニクス、航空宇宙、家電製品などの業界で不可欠なものとなっています。材料選択は、ダイカスト部品の性能、寿命、およびコストに決定的に影響します。

II. 一般的なダイカスト材料の分類

ダイカストに使用される主な材料は、アルミニウム、亜鉛、およびマグネシウム合金です。銅、スズ、および鉛合金も一部使用されていますが、それらははるかに一般的ではありません。以下のセクションでは、これら3つの主要な合金タイプの特性について詳しく説明します。

III. ダイカスト用アルミニウム合金

アルミニウム合金は、その優れた特性の組み合わせにより、最も広く使用されているダイカスト材料となっています。それらは、低密度、高強度、優れた耐食性、優れた熱および電気伝導性、優れた被削性およびリサイクル性を備えています。アルミニウムダイカスト部品は、自動車エンジン、トランスミッション、ホイール、シリンダーブロック、電子エンクロージャ、および照明器具に広く使用されています。

アルミニウムダイカストの利点:

• 軽量: アルミニウムの低密度により、大幅な軽量化が可能になり、燃費（自動車）または携帯性（エレクトロニクス）が向上します。
• 強度: 適切な合金化と熱処理により、構造用途に十分な強度を持つアルミニウムを製造できます。
• 耐食性: アルミニウムは自然に保護酸化層を形成し、環境劣化に対する優れた耐性を提供します。
• 熱伝導性: アルミニウムの優れた熱放散性により、電子機器やエンジン部品に最適です。
• 被削性: アルミニウムは、簡単に切断、成形、および溶接できるため、複雑な形状が可能です。
• リサイクル性: アルミニウムは、品質を損なうことなく繰り返しリサイクルできるため、環境の持続可能性をサポートします。

アルミニウムダイカストの欠点:

• 高温強度低下: アルミニウムの機械的特性は、高温になると著しく低下します。
• 鋳造特性の課題: 亜鉛やマグネシウムと比較して、アルミニウムは多孔性や収縮欠陥を起こしやすくなっています。
• 耐摩耗性: アルミニウムは比較的低い耐摩耗性を示し、表面処理が必要になることがよくあります。

一般的なアルミニウム合金グレードと特性:

• A380 (ADC10): 最も一般的なダイカストアルミニウム合金で、優れた鋳造特性、機械的特性、および耐食性を備え、エンジンブロック、トランスミッションハウジング、電気エンクロージャなどの一般的な用途に適しています。
• A360: 優れた耐食性と強度を提供し、特に高温下で、薄肉部品に優れた流動性を発揮します。
• A383: A380と同様ですが、電子機器ハウジングや装飾要素などの複雑な形状に対して流動性が向上しています。
• A413 (ADC12): 優れた耐食性と鋳造性能を備え、海洋および化学用途に最適です。
• AC46100: 優れた耐食性と溶接性を備えた経済的なオプションです。
• AC46500: 自動車および電気部品に優れた延性と重量対強度比を提供します。
• Al-Si8Cu3: 航空宇宙用途向けの高強度合金で、優れた導電性を備えています。
• Al-Si11Cu3: 導電性、強度、耐食性、および被削性を兼ね備えています。

アルミニウムダイカストの設計上の考慮事項:

• 構造的完全性を維持するために、最小壁厚1.5mmを維持する
• 金型からの離型のために1〜3度の勾配角度を組み込む
• 応力集中を防ぐために角を丸くする
• 強度と剛性を高めるために補強リブを含める

IV. ダイカスト用亜鉛合金

亜鉛合金は、低い融点、優れた鋳造特性、および優れた表面仕上げ特性を備えており、小型で精密な部品に最適です。一般的な用途には、おもちゃ、ロック、ジッパー、電気接点、および装飾品が含まれます。

亜鉛ダイカストの利点:

• 優れた鋳造性: 優れた流動性により、複雑な薄肉形状が可能になります。
• 表面仕上げ品質: 亜鉛は、メッキ、塗装、およびその他の仕上げを容易に受け入れます。
• 寸法精度: 精密用途に非常に正確な部品を製造します。
• 減衰能力: 振動とノイズを効果的に吸収します。
• 費用対効果: 比較的安価な材料と加工コストです。

亜鉛ダイカストの欠点:

• 限られた強度: 高負荷用途には適していません。
• 耐食性: 湿度の高い環境では保護コーティングが必要です。
• クリープ傾向: 高温下での性能が低い。

一般的な亜鉛合金グレードと特性:

• Zamak 2: 最も高い強度と硬度を持つ亜鉛合金で、ギアやロック機構に適しています。
• Zamak 3: 最も広く使用されている亜鉛合金で、一般的な用途にバランスの取れた特性を提供します。
• Zamak 5: 工具や計器ハウジングの強度と硬度が向上しています。
• Zamak 7: 精密部品の流動性と寸法安定性が向上しています。
• Zamak 4: 低熱膨張のエンジン部品用の高融点合金です。

亜鉛ダイカストの設計上の考慮事項:

• 最小壁厚0.8mmを推奨
• 0.5〜2度の勾配角度は金型からの離型を容易にします
• 角を丸くすると応力集中を最小限に抑えます
• 補強リブは構造的完全性を高めます

V. ダイカスト用マグネシウム合金

最も軽量な構造金属として、マグネシウム合金は、優れた重量対強度比、減衰能力、および電磁シールドを提供します。これらの特性により、自動車のステアリングホイール、計器パネルサポート、およびラップトップエンクロージャに役立ちます。

マグネシウムダイカストの利点:

• 非常に軽量: 製品の重量を大幅に削減し、効率と携帯性を向上させます。
• 高い比強度: 構造用途に優れた重量対強度比。
• 振動減衰: 機械的振動を吸収する優れた能力。
• EMIシールド: 電磁干渉から敏感な電子機器を保護します。
• リサイクル性: 環境に優しい材料で、優れたリサイクル性があります。

マグネシウムダイカストの欠点:

• 腐食の問題: 高い化学反応性のため、保護処理が必要です。
• 高温制限: 機械的特性は熱によって急速に低下します。
• 製造コスト: 材料と加工の費用が高く、用途が制限されます。

一般的なマグネシウム合金グレードと特性:

• AZ91D: 自動車および電子用途に優れた特性のバランスを備えた主要なマグネシウム合金です。
• AM60B: 安全性が重要な部品の延性と耐衝撃性が向上しています。
• AS41B: 無毒合金で、高い融点と優れた導電性を備えています。

マグネシウムダイカストの設計上の考慮事項:

• 最小壁厚1.5mmを推奨
• 1〜3度の勾配角度は金型からの離型を支援します
• 角を丸くすると応力集中を防ぎます
• 補強リブは構造性能を向上させます
• 耐食性のために保護表面処理が不可欠です

VI. 材料選択の原則

1. コンポーネントの機能と動作環境
2. 部品の形状と寸法
3. 精度要件
4. コスト制約
5. 生産量

VII. ダイカスト材料の今後の動向

• 軽量構造用途向けの高強度、高靭性合金
• エンジンおよびタービン部品用の高温材料
• 海洋および化学環境向けの耐食性配合
• 環境に優しく、持続可能な材料オプション
• 革新的な合金組成と加工技術

VIII. 結論

材料選択は、ダイカストプロセス開発における重要な決定事項です。アルミニウム、亜鉛、およびマグネシウム合金の特性を十分に理解し、コンポーネントの要件、動作条件、幾何学的制約、精度ニーズ、コスト目標、および生産量を慎重に考慮することにより、エンジニアは最適な材料ソリューションを特定できます。技術が進歩するにつれて、次世代のダイカスト材料は、進化する業界の需要を満たすために、強度、耐熱性、腐食保護、および環境の持続可能性を向上させます。