亜鉛素材の特徴画像
亜鉛は耐腐食性金属で、自然界では閃亜鉛鉱（ZnS）、炭酸亜鉛（閃亜鉛鉱）、カラミンの形で存在します。実際、亜鉛は世界で24番目に豊富に存在し、4番目に広く使用されている物質です。人類による亜鉛とその合金の使用は2,500年前に遡り、現代産業において依然として重要な金属の一つです。
車両、電気システム、建築要素、亜鉛メッキコーティングなどで亜鉛が使用されていることは容易にわかります。これらのアイテムは、CNC 加工、鋳造、または板金加工によって作成されます。
亜鉛材料の様々な側面を理解することで、次の製造プロジェクトに最適な合金を選ぶことができます。その特性、合金の種類、加工性などについてご説明いたします。
亜鉛材料とは何を意味しますか?
亜鉛金属
「亜鉛材料」という用語は、純粋な金属形態に限定されず、幅広い種類の亜鉛合金を含みます。純粋な亜鉛、または組成の大部分を亜鉛が占めるあらゆる材料を指します。
亜鉛は「Zn」で表され、周期表では30番目に位置しています。亜鉛とその合金は、優れた電気的、機械的、化学的特性を備えています。亜鉛は本来持つ耐食性から、亜鉛メッキによって様々な材料をコーティングする用途にも使用されています。さらに、外観は青みがかった淡い灰色で、美観に優れています。
CNC 加工、ダイカスト、板金加工などの製造技術を使用して、生の亜鉛材料を最終部品または製品に加工します。
亜鉛の簡単な歴史
古代ギリシャの青銅器時代には初期の使用の痕跡が見られるが、意味のある進歩は BN XXUMX ローマ人は、酸化鉱石から銅を抽出し、それを銅と混ぜて真鍮を作る効率的な方法を開発しました。
紀元前4世紀から3世紀にかけて、インドでも亜鉛の採掘が始まりました。その後、15世紀には中国で大規模な採掘と生産が始まりました。その後、亜鉛は工業用途で人気を博し、 亜鉛コーティング 18 世紀後半の鉄鋼業向け。
亜鉛の物理的、機械的、化学的性質
亜鉛は淡灰色の物質で、融点は419.5℃、密度は7.134g/cm³です。優れた耐食性と良好な導電性を有し、 展性、延性など、亜鉛は一般的に +2 の酸化状態であり、酸やアルカリと穏やかに相互作用します。
それでは、亜鉛のさまざまな特性と事実を見てみましょう。
亜鉛の物理的性質
亜鉛は六方晶系の結晶構造を持ち、層状構造をしています。外観は銀色に似た淡い灰色です。融点と沸点が低いため、鋳造には有利ですが、熱的用途には制限があります。以下のリストは、亜鉛のその他の物理的特性を概説しています。
- 金属構造: 六方最密充填、空間群P6₃/mmc
- 密度： 室温では7.134 g/cm³。
- 融点： 419.5°C
- 沸点： 907°C
- 表面のテクスチャ： 光沢のある青白色
- 熱伝導率： 120℃で約25 W·m⁻¹·K⁻¹
亜鉛の機械的性質
亜鉛メッキ
純亜鉛は軟質金属であり、引張強度とヤング率は比較的低い。しかし、ザマック350（Zn-Al-Cu）合金組成では引張強度が2MPaまで向上する。さらに、優れた展性と延性も備えている。
以下のリストは、亜鉛の主要な機械的特性について概説しています。
| 特性 | 室温での標準範囲。 |
| 抗張力 | 90〜200 MPa |
| ヤング率 | ≈ 87 – 110 GPa（一般的に引用される値 ≈ 108 GPa） |
| 延性 | ≈ 0.3% – 38% (一般的な商業範囲: 鋳造品では数%、特定の圧延品では非常に高いことが報告されています) |
| 順応性 | 延性があり、100～150℃で容易に加工できる |
| 圧縮強度 | 70〜200 MPa |
| 疲労強度 | 鋼/アルミニウム合金よりも低い< 30⁷サイクルで50～10 MPa（純Zn） |
亜鉛の化学的性質
まず、亜鉛素材の表面自体が腐食に対する天然のバリアとして機能します。酸素と反応して酸化皮膜を形成し、さらに二酸化炭素と反応して炭酸塩と酸化膜を形成します。この保護膜が錆や表面の劣化を防ぎます。
Zn+O2+2H2O→Zn(OH)
Zn(OH)2→ZnO+H2O
ZnO+2CO2+3H2O→ZnCO3⋅4Zn(OH)2
次に、酸やアルカリに対する反応性は穏やかで、酸と亜鉛塩、アルカリと亜鉛酸塩を形成します。
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亜鉛合金の種類
亜鉛合金の種類
純亜鉛に加え、ザマック2、ザマック3、ザマック5、ザマック7は一般的な亜鉛合金です。これらはすべてザマックシリーズに分類され、アルミニウム、マグネシウム、銅の含有量は様々です。そのため、亜鉛アルミニウム合金も機械工場で広く使用されています。
1. ザマック合金
ザマック合金の典型的な組成は、亜鉛94～96%、アルミニウム3.5～4.3%、銅0.03～1.25%、および0.02～0.05%です。ザマック合金に含まれるアルミニウムは、強度、硬度、および強度対重量比を向上させます。銅は耐摩耗性と耐腐食性をさらに向上させ、マグネシウムは鋳造や成型時の流動性を高めます。
ザマック2は他のグレードよりも硬度と強度に優れています。ザマック3は鋳造時に最も高い流動性を提供し、ザマック5は銅を多く含むため、硬度と耐摩耗性が向上します。
2. 亜鉛アルミニウム合金
これらの合金は、ザマック合金よりもさらに高い引張強度と硬度を示します。組成中のアルミニウム含有量が多いため、純亜鉛の物理的および機械的特性が向上します。亜鉛アルミニウム合金の一般的な種類はZA-8、ZA-12、ZA-27で、それぞれ名称にアルミニウム含有量が示されています。
ZA合金の主な欠点の一つは、アルミニウムの添加によって流動性が低下することです。これはダイカスト工程において大きな懸念事項となります。ただし、CNC加工工程においては、この合金は影響を受けません。比較については、以下をご覧ください。 「亜鉛合金 vs アルミニウム」.
3. その他の亜鉛合金
亜鉛合金製品
ZAとザマック以外にも、亜鉛ニッケル合金、亜鉛スズ合金、亜鉛鉛合金、高強度亜鉛合金などの合金が製造に使用されています。鉛基合金は切削性を向上させ、亜鉛ニッケル合金は機械的特性を向上させ、高強度合金は構造部品や自動車部品に必要な強度と堅牢性を提供します。
亜鉛部品および製品の製造プロセス
亜鉛部品や製品の製造には、次のような様々な製造プロセスが使用されます。 亜鉛加工ダイカスト、板金加工、3Dプリントなど、様々な加工方法がありますが、CNC加工と鋳造が主流です。
これらについて詳しく説明しましょう。
亜鉛ダイカスト
亜鉛ダイカスト金型
ダイカスト工程では、溶融亜鉛を「ダイ」と呼ばれる予め製作された鋳型に注入します。その後、溶融亜鉛は鋳型のキャビティ内を流れ、凝固することで外形を形成します。鋳造は1000～2000psiの高圧下で行われます。鋳型は工具鋼または鋳鉄から精密機械加工によって製造されます。
この方法は、優れた再現性で亜鉛製品を大量生産するのに適しています。金型が再利用可能であるため、コスト効率も高くなります。亜鉛ダイカストは、様々な分野で幅広い用途に使用されています。
注目すべき用途としては、ドアハンドル、自動車内装部品、エンジンルーム内部品、電子機器ハウジング、装飾金具などが挙げられます。アルミダイカストとの比較はいかがでしょうか？ 亜鉛ダイカスト vs アルミダイカスト こちらをクリックしてください。
亜鉛CNC機械加工 
亜鉛CNC加工
機械加工は、複雑で精密な亜鉛部品の製造に適しています。また、試作においてもコスト効率に優れています。この工程では、亜鉛ブロック、棒、ロッド、その他のワークピースから材料を削り取り、所望の形状を作ります。形状や複雑さに応じて、フライス加工、旋削加工、穴あけ加工、ねじ切り加工、研削加工などの加工が用いられます。
『Brooklyn Galaxy』のために、倪氏はブルックリン美術館のコレクションからXNUMX点の名品を選び、そのイメージを極めて詳細に描き込みました。これらの作品は、彼の作品とともに中国ギャラリーに展示されています。彼はXNUMX年にこの作品の制作を開始しましたが、最初の硬貨には、当館が所蔵する CNC加工まず、SolidWorksやAutoCADなどの設計ソフトウェアを使用してCADモデルを作成し、対応するCNCプログラミング（G&Mコード）を実行する必要があります。その後、CNC工作機械がコードを実行し、工具／ワークを固定パスに沿って移動させ、材料を除去します。この自動化により、高精度な加工が可能になります。 カスタムパーツ 許容誤差は±0.01 mmまで小さくなります。
ザマック合金とZA合金は優れた切削性を示すため、亜鉛加工プロジェクトに適しています。CNC加工された亜鉛部品の用途としては、機械ブッシング、電気コネクタ、センサーハウジング、装飾トリムなどが挙げられます。
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亜鉛材料の用途
亜鉛の用途
現在、世界中で消費される亜鉛のほぼ半分は、鉄鋼などの金属に亜鉛の保護層を形成する亜鉛メッキ処理に使用されています。これに加え、様々な亜鉛合金が様々な製造方法を用いて加工され、目的の部品が製造されています。
亜鉛の一般的な用途としては、医療、電子機器、自動車、建築、建設、海洋産業が挙げられます。
1.亜鉛メッキ
亜鉛は基材と強固に結合し、薄い耐腐食層を形成し、製品寿命を最大50%延長します。このために、溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっき、熱コーティングなどの方法が用いられます。例えば、溶融亜鉛めっきは、構造梁、ガードレール、機械式ファスナー、コンベアなどのコーティングに用いられます。
2.自動車産業
一般的に、亜鉛自動車部品の製造には鋳造とCNC加工が用いられます。亜鉛合金は主に装飾部品または低～中負荷条件の構造部品に使用されます。
Zamak 3、5、7 などの合金は、車両のドアロックハウジング、ステアリング部品、装飾トリム、ファスナーなどを作るために鋳造または機械加工されます。
3。 医療産業
亜鉛は、除細動器から聴診器まで、医療分野で広く利用されています。もう一つ興味深い点は、亜鉛元素の使用が免疫システムにも不可欠であるということです。さらに、亜鉛は体内固定やステントなどの用途において優れた機械的特性を有しています。
4. エレクトロニクス産業
亜鉛は、エネルギー貯蔵電池、センサー、オプトエレクトロニクスに使用されています。さらに、コネクタ、筐体、商用電極など、多くの製品が亜鉛素材で作られています。
5. 建築・建設
亜鉛は、構造梁、屋根材、建築用鋼板の亜鉛メッキに使用されます。さらに、トリム、ファサード、浴室用金具、外装システムなどの製品も亜鉛で製造されています。
6. 海洋産業
亜鉛の高い耐食性から大きな恩恵を受けているもう一つの産業は、海洋産業です。様々な海洋機器は、過酷な環境に耐えるために亜鉛コーティングされています。
亜鉛の利点と欠点
ジンの長所と短所
亜鉛は、耐腐食性、多様な合金組成、抗菌性、導電性など、様々な利点を持つ多用途の金属です。しかし同時に、いくつかの限界も存在します。硬度、耐クリープ性、融点が低く、純粋な状態では非常に脆いのです。
亜鉛金属の利点は何ですか?
-
- 腐食防止： 亜鉛は表面に炭酸塩と酸化物の膜を形成することで材料の腐食を防ぎます。
- 合金オプション: 亜鉛は銅、アルミニウム、マグネシウムなどの他の金属と混合することで特性を向上させることができ、合金組成の柔軟性に優れています。
- 優れた仕上げ： 機械加工された亜鉛部品自体が滑らかで美しい外観を提供します。コーティングにより、 亜鉛メッキ色 必要に応じて選択できます。
- 抗菌： 亜鉛は衛生状態を維持し、それ自体が抗菌性金属です。これは、食品加工や医療用途において、清潔さと安全性を維持する上で特に有益です。
- 電気伝導性： 亜鉛は優れた電気伝導体であるため、コネクタなどの電気接続に使用できます。
- リサイクル性： 亜鉛は溶解することで高い回収率でリサイクルできるため、環境に優しい選択肢となります。
亜鉛金属の欠点は何ですか?
- 低融点: 亜鉛は融点が低いため、熱に敏感な用途には使用できません。
- 脆性： 純粋な亜鉛は本質的に脆く、引張抵抗が低いです。
- 化学反応性: 亜鉛は酸やアルカリと反応し、材料の劣化を引き起こします。そのため、酸性およびアルカリ性の条件には適していません。
続きを読む： クロムメッキ、亜鉛メッキ、ニッケルメッキの違い
Bodaのカスタム亜鉛部品：ダイカストとCNC加工サービス
亜鉛には様々な種類と用途があり、その用途について説明してきましたが、原料の亜鉛を機能部品や製品に加工するには、製造パートナーが必要です。信頼できるパートナーを選ぶ際には、生産能力、業界経験、材料の入手可能性、予算など、いくつかの基準を考慮する必要があります。
Bodaは、様々なサプライヤーやメーカーの中でも、品質とコストの面でお客様のご要件を満たす可能性があります。亜鉛ダイカストと 亜鉛加工サービス あなたのデザインに基づいて。
当社のチームは、様々な業界の試作・製造において10年の経験を有しています。材料選定から後加工、最終的な表面処理まで、あらゆるサポートをご提供いたします。デザインをアップロードして、 見積もりを取得 プロジェクトを開始する前に、機械加工サービス
結論
この記事では、亜鉛の合金から用途、製造方法に至るまで、亜鉛の様々な側面について解説します。亜鉛の特性と合金の種類を理解することで、材料の選択や製造方法の選定においてより適切な判断を下すことができます。最終的に、部品や製品の最終的な仕上がりは、適切な合金、加工方法、そして製造業者をどれだけ正確に選択するかにかかっています。
亜鉛部品の効率とコスト効率をさらに高める方法についてご不明な点がございましたら、世界のどこにお住まいでも、Boda の専門家にお問い合わせください。
よくあるご質問
亜鉛とは何ですか?
亜鉛は脆く耐腐食性のある金属で、「Zn」で表され、周期表の 30 番目の位置にあります。
亜鉛金属は何に使用されますか?
亜鉛は主に鋼鉄や鉄に亜鉛メッキを施して腐食を防ぐために使用され、さまざまな亜鉛合金が機械加工または鋳造されて工業部品に加工されます。
亜鉛から何が作られていますか?
亜鉛から作られた、または亜鉛を含む製品には、亜鉛メッキされたパイプ、雨樋、屋根材、真鍮製の継手、ダイカストハウジング、バッテリーケース、犠牲陽極、装飾用金具などがあります。
溶けるのが最も簡単な金属は何ですか？
固体の金属（水銀を除く）の中で、セシウムは最も溶けやすい金属で、融点はおよそ28.5℃です。身近な金属で言えば、亜鉛です。