ちょっと、そこ！のサプライヤーとして積層造形用マグネシウム, 最近、どの種類のマグネシウム合金が積層造形に適しているかについて多くの質問を受けています。そこで、このトピックについて少し時間をとって洞察を共有したいと思いました。
まず最初に、積層造形について少しお話しましょう。これは、従来の製造のように材料を切り取るのではなく、パーツを層ごとに構築する非常にクールなプロセスです。これにより、非常に複雑なデザインが可能になり、時間と材料を大幅に節約できます。しかし、積層造形でマグネシウム合金を使用する場合、すべての合金が同じように作られるわけではありません。
積層造形用の最も人気のあるマグネシウム合金の 1 つは AZ91 です。この合金は、優れた強度と耐食性で知られています。アルミニウム含有量が高いため強度が高く、少量の亜鉛が腐食保護を強化しています。 AZ91 は積層造形プロセスでの作業が比較的容易で、良好な機械的特性を備えた部品を製造できます。航空宇宙産業や自動車産業など、軽量化が重要な用途でよく使用されます。
もう 1 つの優れたオプションは WE43 です。この合金は、希土類元素を含むマグネシウム合金です。イットリウムやネオジムなどの希土類元素により、WE43 に優れた高温強度と耐クリープ性が与えられます。つまり、WE43 で作られた部品は、高温や長期的なストレス下でも形状と性能を維持できるということです。エンジン部品など、高温性能が重要な用途でよく使用されます。
続いてZK60です。この合金は亜鉛含有量が高く、優れた強度と延性を備えています。 ZK60 は優れた機械加工性でも知られており、これは製造プロセスにおけるさらなる利点となります。スポーツ用品や電子機器の筐体など、強度とある程度の柔軟性の両方が必要な部品に最適です。
ここで、これらの合金が積層造形に適している要因のいくつかを見てみましょう。重要な要素の 1 つはその融点です。マグネシウム合金は一般に他の金属に比べて融点が低いため、積層造形プロセスでの溶融と堆積が容易になります。たとえば、AZ91 の融点は、レーザーまたは電子ビームを使用して金属粉末を層ごとに溶解および融合する粉体層融合技術に適した範囲にあります。
合金粉末の流動性も重要です。積層造形では、均一な層の堆積を保証するために粉末がスムーズに流れる必要があります。 ZK60 のような合金は優れた粉体流動特性を備えており、一貫した特性を備えた高品質の部品の作成に役立ちます。
別の側面は、合金の凝固挙動です。積層造形プロセス中、溶融金属は急速に凝固します。亀裂や気孔などの欠陥をあまり形成せずに凝固できる合金が理想的です。たとえば、WE43 には凝固挙動があり、高密度で欠陥のない部品を形成できます。これは高性能アプリケーションに不可欠です。
しかし、それは太陽と虹だけではありません。積層造形でマグネシウム合金を扱うには、いくつかの課題が伴います。マグネシウムは、特に溶融状態の場合、非常に反応性が高くなります。空気中の酸素と容易に反応し、部品の酸化や不要な酸化物の形成を引き起こす可能性があります。これを克服するには、酸化を防ぐためにアルゴンなどの不活性ガス環境を使用するなど、特別な処理条件が必要です。
また、一部のマグネシウム合金のコストも要因となる可能性があります。 WE43 などの希土類元素を含む合金は、これらの元素の入手が限られているため、より高価になる傾向があります。ただし、特にハイエンド アプリケーションでは、それらが提供するパフォーマンス上の利点により、より高いコストが正当化される場合があります。
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参考文献
- 「マグネシウム合金とその応用」BL Mordike および T. Ebert 著
- 「Additive Manufacturing Technologies」（イアン・ギブソン、デビッド・W・ローゼン、ブレント・スタッカー著）