ダイカスト用金属とその選定に関するエンジニアリングガイド

金属のダイカスト

マグネシウム、アルミニウム、亜鉛は主要なダイカスト金属であり、青銅、銅、その他いくつかの材料も鋳造に使用されます。マグネシウムのダイカストは軽量性と振動減衰性に優れており、アルミニウム合金は耐食性と強度に優れ、亜鉛は小型で精密な薄肉部品の鋳造に適しています。

ダイカスト ダイカストは、再現性とコスト効率を維持しながら、複雑な部品を大量生産することを可能にする。しかし、鉄系金属は融点が高いため、金型の摩耗が早く、ダイカスト加工は難しい場合がある。

電子機器のフレーム、計器盤、自動車のホイールフレーム、工具筐体などは、軽量かつ構造的な強度が必要なため、マグネシウム合金で鋳造されます。アルミニウムダイカストは、エンジンブロック、モーターハウジング、ヒートシンク、トランスミッションハウジング、その他多くの部品の製造に用いられます。亜鉛は、ドアハンドル、配管部品、バルブ部品、自動車部品などに鋳造されます。

ダイカスト用金属について詳しく見ていきましょう。鋳造特性、限界、用途、そしてダイカスト材料の選定において賢明な判断を下す方法について解説します。

ダイカスト用マグネシウム合金 

マグネシウムダイカスト合金

マグネシウムは軽量で耐久性に優れた構造用金属です。密度は1.74 g/cm³で、アルミニウムより35%軽量です。1そのため、マグネシウム合金は、高い剛性対重量比と振動減衰が求められるダイカスト金属部品に使用されます。 

マグネシウム合金は融点が低く流動性が良いため鋳造しやすいが、酸素との反応性が高いため、厳密な工程管理が必要となる。 

マグネシウム AZ91D

AZ91Dは 最も一般的な合金 in マグネシウムダイカストこれは、約90％のマグネシウム、8.3～9.7％のアルミニウム、最大1％の亜鉛、および微量のその他の金属（マンガン、ケイ素、銅）で構成されています。 

AZ91Dには、ホットチャンバーダイカスト法が適しています。この方法は、熱間割れの発生が少なく、サイクルタイムが短いという利点があります。さらに、AZ91D鋳造部品は、他のマグネシウム合金に比べて耐食性に優れています。

用途： 自動車用トランスミッションハウジング、カムカバー、ステアリングコラムブラケット、ノートパソコン用筐体、スマートフォン用内部フレーム。

マグネシウムAM60

AM60とAZ1Dの主な違いはアルミニウム含有量です。AM60はアルミニウム含有量が6%未満で、HPDCで一般的に使用されており、特定の性能要件を満たすためにスクイズキャスティングで加工することもできます。2アルミニウム含有量が低いほど、延性、衝撃靭性、伸びが向上します。

用途： IPビーム、カーシートフレーム、計器盤、および自動車内装構造。

特殊マグネシウム合金 

ダイカスト用のその他のマグネシウム合金には、 AS41B、AE42、およびZK60A。 これらの材料の中には、希土類元素を含み、特定の性能を発揮するように設計されたものがある。例えば、AE42にはセリウム、ネオジム、ランタンが少量（約2～2.5％）含まれている。その結果、耐熱性と耐クリープ性が大幅に向上する。 

用途： AS41エンジン部品、自動変速機部品、フロントエンジンクレードル、航空機ブレーキハウジングおよび着陸装置部品、ミサイルフレーム。

アルミニウムダイカスト合金

アルミニウムダイカスト合金

アルミニウム合金は 軽量ダイカスト金属強度、導電性、耐食性、優れたEMIおよびRFIシールドを提供します。その合金は比較的高い融点（～660℃マグネシウムや亜鉛よりも、複雑な部品は冷間鋳造技術を使用して鋳造することができる。 

溶融アルミニウムが金型に流れ込み凝固する際に、樹枝状構造が形成され、鋳造部品の強度と延性が向上する。

次に、一般的なアルミニウムダイカスト合金について説明します。 ASTM、EN AC、およびJIS 標準。

• ASTM：A380、A360、A383 
• EN AC: AC 46100、AC 46500
• JIS: ADC 10とADC 12 

アルミニウム380（A380）

A380は、鋳造性、強度、延性のバランスに優れ、耐食性、耐摩耗性、溶接性にも優れた汎用アルミニウム鋳造合金です。過酷な環境で使用される精密部品の鋳造に適しています。

用途： 電動工具本体、電子機器ハウジング、ギアボックスケース、エンジンブラケットおよびマウント、家電製品部品。

アルミニウム360（A360）

A360は、シリコン含有量が高く銅含有量が非常に低いため、流動性が向上し、高温割れが軽減されます。また、屋外や海洋環境における耐食性にも優れています。ただし、A360はA380合金よりも高価です。さらに、A360合金は複雑な薄肉形状に鋳造でき、高温割れを起こしにくいという利点があります。

用途： 油圧システム用筐体、船舶用ハードウェア、自動車用サスペンション部品およびマニホールド、化学処理用バルブ、レーダー機器用ケーシング。

アルミニウム413（A413）

アルミニウム413は、A380やA360よりもシリコン含有量が高く（約12％）、流動性と鋳型への充填性に優れているため、高い気密性と極薄肉が求められる機械部品の鋳造に最適です。ただし、機械的強度は劣ります。 

用途： 油圧シリンダー、空気圧部品、圧力容器、高性能ヒートシンク、小型筐体、食品加工機器。 

アルミニウム383（A383）

アルミニウムA383は、ケイ素9.5～11.5%、銅2～3%、鉄1.3%以下を含有し、その他合金元素が微量含まれています。優れた金型充填性、耐熱割れ性、寸法安定性、そしてA380よりも優れた耐食性を備えています。長さ対厚さ比の高い鋳造部品の製造に適しています。

用途： 電子機器・通信機器用筐体、自動車用ブラケット、シリンダーヘッドカバー、センサーハウジング、および汎用工業用鋳造品。

AC 46100

AC 46100鋳物は、硬度、強度、溶接性のバランスに優れています。主な合金元素として、約12%のケイ素と約1.5～2.5%の銅を含んでいます。自動車および産業機械の製造に使用されています。 

融点が低いと鋳造サイクルが短くなるという利点があるが、腐食性や高温条件下、特に200℃を超えるような環境には適さない。 

用途： パワートレイン部品、エンジンシリンダーヘッド、および工業用流体配管。

AC 46500

この欧州規格のアルミニウム合金は A380に似ている また、航空宇宙機器や電気機器など、強度と軽量性を兼ね備えた部品のダイカスト加工に一般的に使用されています。

ADC10 

ADCはアルミニウムダイカストの略で、ADC 10はアジアの製造業で広く普及しています。 A380 (ASTM) および AC-46500 (EN AC) にほぼ相当する 規格 [3ADCは最大9.5%のシリコンを含み、バランスの取れた機械的特性、構造強度、および加工性を提供します。

ADC12 

ADC 12 (A 383とほぼ同等シリコン含有量がやや高く（最大12％）、融点が高く、割れに対する耐性も優れています。この合金は、薄肉部品や複雑な形状の部品の鋳造に使用できます。 

より高い強度が必要な場合はADC 12の方が適していますが、細かい金型充填ではADC 10の方が優れた性能を発揮します。

亜鉛ダイカスト合金 

亜鉛ダイカスト部品

亜鉛は融点の低い金属の1つです（420°C溶融状態での流動性が高いため、ダイカストによって複雑な形状に成形することができる。 ザマック2、3、5、7を含む亜鉛合金は、強度、靭性、導電性のバランスが求められる工業部品の製造に使用されます。しかし、亜鉛合金はダイカスト金属としては低密度（ρ=6.6～7.0 g/cm³）とみなされており、それ以上の密度では本来の機械的特性を維持できません。 100℃で 

ザマック2 

ザマック2合金は、主成分としてアルミニウム3.7～4.3%、銅2.7～3.3%、その他マグネシウム、鉄、その他の元素を微量に含む合金です。高い強度、延性、優れた硬度、伸び特性を有しますが、長期的な脆性や収縮はやや劣ります。

用途： 小型で精密な部品、例えば小型ギア、カム、モーターエンドキャップ、プレス金型試作品、工具インサート、照明器具、手工具部品など。 

ザマック3 

ザマック2との主な違いは、ザマック3は銅含有量が低い（Cu≦0.25%）ため、長期使用時の挙動が変化する点です。ザマック3は業界で広く採用されている合金で、寸法安定性、優れた鋳造流動性、容易な仕上げ加工性を備え、コストも低く抑えられています。

用途： 家電製品の筐体、取り付け金具、シーリングファン、装飾品、配管部品、電気部品。

ザマック4 

ザマック4は、ザマック3と5をつなぐ亜鉛ダイカスト合金で、少量の銅（約0.3～0.5％）を含んでいます。4延性を維持しつつ硬度をわずかに向上させ、強度を損なうことはありません。さらに、ザマック4はザマック3よりも金型への固着リスクが低くなっています。

用途： 衣料用金具、窓の施錠機構、小型電気スイッチ、装飾用金具。 

ザマック5 

ザマック5の組成は、アルミニウム約4%、銅約1%、マンガン最大0.08%、その他微量の合金元素から構成されています。汎用性が高く、ザマック3よりも高い引張強度と硬度を備えていますが、鋳造流動性はやや劣ります。 

用途： ギア、自動車用シートベルト機構、ヒンジとブラケット、トグルラッチ、電気コネクタ。

ザマック7

ザマック7は、アルミニウム3.5～4.3%、銅約0.1%、マグネシウム0.02%未満、および微量のニッケルからなる、不純物含有量を厳密に制御した合金です。高い機械的強度、低い気孔率、そして最高の流動性を備えています。ザマック7は、薄肉で複雑な形状の部品を非常に高い精度で鋳造することができます。

用途： 電子機器筐体、スマートフォンシャーシ、SFPおよびQSFPエンクロージャー、時計ベゼル、電線管継手、小型空気圧バルブ。

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その他のダイカスト用金属

真鍮ダイカスト

亜鉛、アルミニウム、マグネシウムの他に、真鍮、青銅、鉛合金、錫合金など、いくつかの合金もダイカスト用金属として使用できます。ただし、これらの合金はダイカスト製造ではあまり一般的ではありません。 

銅合金（真鍮・青銅）

真鍮は、銅を60～85％、亜鉛を主要な合金元素として含んでいます。シリコン青銅やマンガン青銅も鋳造できます。

鉛合金

これらは、主要な合金元素として錫とアンチモンを用いて配合されており、放射線遮蔽部品、装飾品、防音材などの微細な部品に鋳造することができる。

錫合金

錫合金は低融点ダイカスト金属の一つであり、精緻なディテールと仕上げで鋳造することが可能です。例えば、装飾品やオーナメントなどが挙げられます。

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プロジェクトに適したダイカスト用金属の選び方

ダイカスト用金属の比較

適切なダイカスト用金属／合金は、主に製造する部品／製品と最終要件によって決まります。融点、鋳造性、使用する金型も材料選定において重要な役割を果たします。

プロジェクトに適したダイカスト用金属を選択する際に考慮すべき重要な点を見ていきましょう。 

1. 要件を特定する

まず、鋳造する部品または製品の特性を定義します。これには、重量、機械的強度、伸び、靭性、硬度、電気伝導率、熱伝導率などが含まれます。 

2.動作条件

ダイカスト部品が使用される際の運転条件、例えば熱への曝露、湿度、腐食性環境、重荷重などを考慮してください。 

3. 設計の複雑さを評価する

部品の複雑さを評価します。これには、肉厚、鋭角、空洞、肉厚変化部、公差などが含まれます。一部の合金は流動性に優れており、複雑な形状や微細なディテールまで鋳造できます。

4. 金型およびダイカストの方法

金型について検討することで、選択した金属が金型材料と適合するかどうか、また、金型が何回のサイクルに耐えられるかを理解するのに役立ちます。さらに、冷間式または熱間式のダイカスト装置、低圧式または高圧式のダイカスト装置を使用しているかどうかも考慮する必要があります。

5. 材料費

選択した金属の原材料費は、予算に見合っていますか？多くの場合、生産量も影響します。候補となる材料について、部品あたりの価格を分析してみましょう。 

6. 仕上げおよび後処理の要件 

鋳造時の仕上げと後処理の要件を考慮してください。アルミニウム合金は腐食しやすい環境下ではクロメート処理などのめっきが必要になる場合がありますが、銅は二次めっきなしでも高い耐性を提供できます。

次に、ダイカスト材料を選定する際の基本的な参考資料として、以下のフローチャートをご活用ください。

ダイカスト用金属の選択

上記の意思決定フローチャートは、部品の要件を優先順位付けすることで、ダイカスト用金属を選択する際の参考となるものです。

• 重量が重要な場合（壁が薄く、質量が最小限であることが最も重要） → マグネシウム
• 高精度な大量生産部品 → 亜鉛またはZA合金
• 耐摩耗性、硬度、または電気伝導性／熱伝導性が優先事項である場合→ 銅または銅合金. 
• それ以外の場合（デフォルトの選択肢） → アルミニウム合金

ダイカスト設計図をお送りいただければ、エンジニアがレビューしたお見積もりをご提示いたします。 

ダイカストプロジェクトの成否は、選定した材料が設計部品と最終要件に最適かどうかに大きく左右されます。そのため、ProleanTechでは、すぐに使用できる部品や組み立て済みの部品を鋳造するだけでなく、当社のエンジニアが材料選定についてもサポートいたします。 

ダイカストに関しては、社内生産ラインと品質管理施設を備えています。 ダイカストサービス 金型製作から鋳造後の加工、表面処理まで、すべてを請け負います。 

設計が完了している場合は、CADファイルをアップロードして、エンジニアによるレビュー済みの見積もりとDFM（製造性設計）に関するフィードバックを入手してください。