アルミ鋳造は、精密に設計・製作された金型に溶融アルミニウムを注入し、高品質で寸法精度の高い部品を製造するプロセスです。
このプロセスではさまざまなアルミ合金を使用します。複雑で精巧な形状の部品を、元の設計どおりの高い精度で製造する必要がある場合に効率的な方法です。
アルミ鋳造は、アルミニウムを抽出した直後に行われます。鋳造品は軽量でありながら、アルミダイカストで用いられる高温に耐えられるため、広く利用されています。
アルミダイカストがプロジェクトに最適だと判断したら、適切な合金を選ぶ必要があります。
主なアルミ合金
アルミニウムは地球上で3番目に多く存在する元素です。しかし、抽出には複雑な工程が必要なため、地中から取り出すのは容易ではありません。
多くの場合、アルミニウムにはさまざまな金属を添加して合金化し、アルミニウムや合金の特性を高めます。プロジェクトを成功させるには、適切な合金を選ぶことが重要です。
以下は、アルミ合金の種類です。
- AA-8000：米国電気工事規程に基づく建築用電線に使用
- ザマック（亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、銅）
- アルクラッド：高純度アルミニウムを高強度の芯材に接合したアルミ板
- アルニコ（アルミニウム、ニッケル、銅）
- Al-Li（リチウム、場合によっては水銀）
- マグノックス（酸化マグネシウム、アルミニウム）
- ナンベ（アルミニウムと、詳細不明の他の7種類の金属）
- バーマブライト（アルミニウム、マグネシウム）
- ジュラルミン（銅、アルミニウム）
- ヒンダリウム（アルミニウム、マグネシウム、マンガン、シリコン）
- チタナル（アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、銅、ジルコニウム）
- アルミニウムは、マグネシウム、マンガン、白金などと複雑な合金を形成します
- マグナリウム（マグネシウム）
- シルミン（アルミニウム、シリコン）
アルミ合金には共通する名称が多いため、以下のように4桁の番号で識別できます。
- 1000：この系統のアルミ合金は、純度99.5％以上のアルミニウムです
- 2000：主な合金元素は銅です。熱処理によって合金の強度が向上します。
- 3000：主な元素はマンガンです。この系統では3003系が最も一般的で、調理器具の製造に使われます
- 4000：アルミニウムにシリコンを添加した系統です。金属を脆くすることなく融点を下げます。
- 5000：主な合金元素はマグネシウムです。耐摩耗性、耐海水腐食性に優れ、溶接も可能です。
- 6000：マグネシウムとシリコンを含み、結合してケイ化マグネシウムを形成します。中程度の強度と優れた耐食性を備えています
- 7000：7系統の主な合金元素は亜鉛です。この系統の合金は非常に高い強度を持ち、熱処理が可能です。
- 8000：これらのアルミ合金は、その他の元素を加えて作られます。
マンガンを主成分とする3000系アルミ合金は、加工性と耐食性に優れ、合金元素として最も高い強度を発揮します。
アルミ合金の特性
用途に適したアルミ合金を選ぶには、各合金の特性を比較検討する必要があります。ダイカストに使用する合金は、製造工程に直接影響します。
ダイカストに使用するアルミ合金では、次の特性を考慮してください。
- 焼付き性：鋳物が金型の壁に張り付き、射出が難しくなる現象です。金型と鋳物の両方を損傷するおそれがあります。そのため、焼付きにくいアルミ合金を選びましょう。
- 熱間割れ：凝固割れとも呼ばれ、アルミ合金の内部や表面に亀裂や裂けが生じるダイカスト欠陥です。合金によって発生しやすさが異なるため、この点を考慮してください。
- 耐摩耗性：多くの鋳造合金を比較する際に役立つ特性です。常に摩擦にさらされる部品を製造する場合は、ダイカスト合金を選ぶ際に考慮しましょう。
- 耐食性：耐食性はアルミ合金の種類によって異なります。ダイカスト品がさらされる環境に応じて選びましょう。5000系は海洋環境で高い耐食性を発揮します。
- 表面の加工性と処理：アルミダイカスト品は、金型から取り出した後に表面処理や成形が必要になることがよくあります。鋳造後の加工のしやすさは合金によって異なるため、選定前に加工特性を考慮してください。
あらゆる用途に万能な合金はありません。そのため、上記の鋳造特性を踏まえて慎重に選ぶことが大切です。
アルミ合金の熱処理
必要な延性や強度に応じて熱処理を行うことで、硬度や強度などの機械的特性をさらに高められます。熱処理した合金は構造用途にも使用できます。
インベストメント鋳造の完了後に焼なまし処理を行います。合金を最大3時間加熱して鋳造アルミニウムを再結晶化させ、部品を加工しやすくします。
溶体化熱処理は焼なましと似ていますが、加熱後に急冷することで、アルミダイカスト合金の元素分布を保ちます。
合金を冷却した後、ダイカスト品の加工に必要な時間に応じて時効処理を選択します。
アルミ鋳造のメリット
アルミ合金を使用する主なメリットは次のとおりです。
- 完全リサイクル可能
- 優れた気密性
- 優れた熱伝導性
- 高い熱伝導性と電気伝導性
- 優れた耐食性
- 優れた耐クリープ性
- 高い寸法安定性を維持
アルミダイカストには多くのメリットがあり、ここで挙げたのはその一部です。選ぶ系統によって、さらにさまざまな利点があります。
アルミ鋳造の加工・仕上げ方法
アルミニウムは反射率が高く、見た目にも優れています。この特性を活かして、表面を美しく仕上げた製品を設計できます。
アルミニウムに光沢と耐久性を与える、さまざまな塗装・仕上げ方法をご紹介します。
- PVDFコーティング
- 粉体塗装
- 液体塗料
- 陽極酸化処理
- 熱処理
- 冷間加工
- 主に圧延
アルミニウムの表面は、自然に形成される酸化皮膜によってさらに保護できます。製品を陽極酸化処理することで、皮膜を厚くすることが可能です。
アルミ鋳造の用途
合金の種類が豊富なため、アルミダイカストは幅広い用途に使われています。主な用途は次のとおりです。
- エンジンやボディパネルを軽量化し、自動車の燃費向上に活用
- ダイカスト品は、ハンドツールにRFI/EMI耐性、シールド性、剛性をもたらします
- 優れたシールド特性と電気性能により、電子機器の筐体やコネクターに最適
- コンピューティング・通信業界のインフラ設備やネットワーク機器に使用
- 航空宇宙産業で航空機のさまざまな部品の製造に使用
業界に応じて、用途に最適な特性を備えた合金を選びましょう。
