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マグネシウム合金の用途と性質

2017.04.09

【マグネシウムについて】



近年、省力化や軽量化を目的に、「マグネシウム合金」が注目を浴びています。

しかし、火事などの切削加工リスクがあり、加工業者も限られているのが悩ましい点です。

そんなマグネシウムについて今回は紹介いたします!



◆マグネシウム合金が使われている世界

マグネシウムはどんなところに使われているのでしょう?

世界的なお話になりますが、マグネシウムはアルミニウム合金へ添加され使われることが多く、全需要量のおおよそ4割を占めています。

マグネシウムを主として製品などへ使う場合は、アルミニウムや亜鉛などを加えた、マグネシウム合金として使用されます。

マグネシウム合金の具体的な製品用途例としては、ステアリングホイール・エンジンブロック等の自動車、航空機・ノートパソコン・携帯電話・一眼レフカメラの電子機器部品、杖・車椅子などの福祉用品があり、その需要は年々増えていっています。

先述したように、多くの場合が軽量化を目的として使われているのです。



◆マグネシウム合金で製品を作るとどうしていいの?

その1:実用金属の中で「最も」軽量で、比強度が最大

マグネシウムは、実用金属の中で一番軽い素材で、地球上においては6番目に豊富な金属です。

軽くて入手しやすいためその利用可能性は金属の中でもトップクラスです。

マグネシウムの比重はチタン(4.51g/cm3)の約2/5、1.74g/cm3と、鉄(7.87g/cm3)の約1/4、アルミニウム(2.70g/cm3)の約2/3、の軽さです。

近年では、マグネシウムよりも軽いリチウムを加えた合金による、軽量な板材も作られています。



今まで鉄などの「重い」金属が使われていた多業界で、部品をマグネシウム加工品に変えて軽量化することにより、使用感や安全性の向上、事故の防止やエネルギー削減など、様々な領域でのアップグレードに貢献しています。

また軽い一方で、比剛性・比強度が鉄やアルミニウムより優れており、これがマグネシウムの最大の特徴なんです!



その2:耐くぼみ性

マグネシウム合金は、加工硬化率が高い性質を持っています。

これは、金属に力を与えると塑性変形によって硬さが増す現象のことで、ひずみ硬化とも呼ばれます。

物体が衝突した時にできる凹みは、アルミニウム合金などに比べて小さい材料です。

デジタルカメラや携帯電話など、小型家電はなかなか凹みませんよね?このような特性があるので、マグネシウムは耐久消費財に最適な材料なのではないでしょうか。



その3:振動吸収性

簡単に説明すると、材料が振動を受けた時に、その振動を吸収、または外部へ放出させる力のことを言い、マグネシウムとマグネシウム合金は特にその能力に優れています。

これに関しては、実用金属中最大の振動吸収性(減衰能)を持っています。

その性能は純度の高いマグネシウムほど高くなります。

振動するとよくないハードディスク・CD・MDなどに使われるのは、このような特性であるからです。

また、自動車のホイールやステアリングなどに使われているのも、同じ理由でしょうね。



その4:電磁波シールド性

まずこの言葉の意味の説明をします。

電磁波というのは、電波や磁場から起こる波動のことで、我々の周りにある光や、浴びると危険な放射線も、電磁波の一種なのです。

これらの波動を長時間浴び続けることによる、体の不調や機械の不具合を防止するために、電磁波シールドが使われています。

マグネシウム合金は、30~200MHzの域で、90~110dBの安定したシールド効果を発揮します。



その5:寸法安定性

マグネシウム合金の特徴として、「比熱が小さい」「熱しやすく、冷めやすい」ということが挙げられます。

比熱とは、物質1g の温度を1℃(K上昇させるのに必要な熱量のことです。

加えて、マグネシウム合金は寸法安定性にも優れており、150℃で100時間過熱した場合でも、変化量は6×10-6と小さい特徴があります。

また、100℃以下ではほとんど変化しません。



その6:切削性

マグネシウム合金は、切削抵抗が小さく、加工しやすい材料です。

それによって機械で加工する時間も短くなり、動力を節約し、結果的に工具の寿命も延ばしてくれます。

※所要切削動力指数(素材を削るために、工具が必要とする力を数値化したもの)を比較すると…

・マグネシウム合金:1.0

・アルミニウム合金:1.8

・銅:6.3

アルミニウム合金は銅よりも少ない力で削れることが分かりますね。



その7:リサイクルできる

マグネシウムは、ダイカスト製品にも使われており、もちろん不良品や切削屑などが出てきます。

そうすると加工途中で発生するスクラップのリサイクルが不可欠になってきます。

マグネシウムはアルミニウムと同様に、新塊製造時のわずか4%のエネルギーでリサイクルすることができるのです!

しかしマグネシウムの再生は、アルミニウムなどと異なり高度な技術が必要になります。

そのためマグネシウム業界において今、最も注目されているのが再生部門です。





これだけメリットの多いマグネシウム。

気になるのは価格のことだと思います。

材料費だけで見ると、金属の価格で主に使われる重量換算ではマグネシウムは高いように見えますが、体積換算に置き換えるとアルミと同じぐらいになります。

ここには書ききれませんでしたが、マグネシウムは種類も豊富です。

用途に合ったマグネシウムもあるかと思います。

ぜひ一度ご相談ください。

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