豆知識

豆知識 チタンの絞り加工は難しい?

チタンの加工は、一般的には難加工と言われています。
チタンが難加工と言われている理由は、ヤング率が低いがスプリングバックの量が大きい(体力/ヤング率)。
加工硬化指数(n値)が他のどの金属より小さい。⇒これは局部変形し易い特長があります。
化学的活性が強く他の金属との親和力が強い⇒これは成形時の金型・工具との焼き付き(カジリ付き)が発生します。
この金型・工具材料との焼き付き、或いは磨耗を軽減するためには、潤滑を適性に行う事が重要になります。
又、チタン材料の表面に圧延時の炭化酸化被膜(茶色)が残る場合があり、金型の表面汚染になる場合があります。

この様にチタンの絞り加工には難題がありますが、弊社はこれらの課題をすべて克服し、精密な絞りプレス加工品を提供することが出来ます。

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豆知識 アルミニュウムとその光反射

アルミも錆びる。
アルミニウムは酸素と結びつきやすく、空気に触れて非常に薄い酸化皮膜を作ります。
この自然に作られる皮膜で保護されているので一般的に錆びにくい、いわゆる耐食性が良いといわれています。
しかし、この皮膜は非常に薄いので、環境によっては化学反応で腐食してしまいます。
アルミニュウムの種類によっても錆びやすさは変わります。合金のアルミニュウムより純アルミニュウムの方が錆びにくいと言われています。
アルミニュウムが錆びると、鉄錆びの赤茶色とは異なり、アルミの錆びは白色です。
このアルミニュウムの錆びを防ぐため表面を保護する表面処理、すなわちアルマイトが必要となります。

アルマイトとは
アルマイトは、アルミニウム表面に人工的に陽極酸化皮膜を作る表面処理のことです。
その陽極酸化被膜は酸化アルミニウムAl2O3でアルミナとも呼ばれています。
人工的にアルミニウム表面に酸化アルミニウム被膜を作る事によって、アルミニウムの耐食性、耐摩耗性の向上、および、装飾その他の機能の付加が可能となります。

アルマイトを施すと光反射率が落ちる?
アルミニュウム板材料の反射率が良いものは、国内メーカーのもので、82〜86%(全反射率)です。
これにアルマイトを施すとアルマイトの厚みにもよりますが、反射率は劣化します。
又、国内メーカーでクリヤー塗装を施した材料がありますがその反射率は、75〜81%(全反射率)です。
しかし、海外メーカー品に目を向けてみると、アルマイトやその上に多層蒸着膜(PVD)を施した光反射アルミニュウムは日本国内メーカーより反射率が良いものがあります。
非鉄金属材料に於いて、日本国内メーカーは世界的でもトップレベルと言われていますが、こと光反射アルミニュウム材料に関してはそうではないようです。

光反射率の高い海外メーカーのアルミニュウム板材料
メーカー名:アルメコ(イタリア)
プレアルマイトアルミニュウム材料:【品番名】S103(旧名:ART103)全反射率86%
多層蒸着増反射アルミニュウム材料:【品番名】V95100 全反射率95%

豆知識 金属の板厚精度

金属の板厚精度

板厚精度のバラツキでお困りの案件はありませんか?
部品の軽薄短小化する昨今、金属の板厚の高精度が求められる場合があります。
金属材料は、右図のように圧延ロールにより仕上げられます。
最終の冷間圧延工程により、その板厚精度が決まります。
例えば、バネ用ステンレスで板厚t0.2mmの場合の板厚許容差は、JIS(日本工業規格)では、t0.2mm(ET規格)±0.030(ST規格)±0.012ですが、さらに板厚精度の厳しいものが、供給可能です。
板厚t0.2mmで、保証公差±0.002mm以下の高精度板厚公差の材料が提供できます。
その作り方は、板厚精度の良い原料ホットコイルの選定し、且つ幅方向で板厚が安定した部分を使用し、
精密圧延ロールにて圧延加工することにより板厚高精度を保証するものが製造されます。

高精度板厚バネ用ステンレスのメリット
研磨工程などで板厚精度を確保しているズペーサー(シム)等は、研磨工程が省略できコストダウンできます。
バネ製品などの荷重バラツキを抑え、安定したバネ荷重を確保できます。
樹脂とのモールド製品の場合に、樹脂とのモールド性能が向上し、樹脂モレを回避することが可能です。


代表例:材質sus301csp-EH 板厚t0.2mm 保証公差±2μ以下

金属の熱による変色

金属の熱による変色(テンパーカラー)

金属に大気中で溶接やロウ付け等の高温を加えると変色します。
例えば、ステンレス鋼を溶接した場合、加熱された周辺は変色します。
この溶接部が黒くなる現象を一般に溶接焼けと言っています。
これは、溶接を高温で行うために生じた酸化スケールであり、テンパーカラーとも呼ばれています。
このテンパーカラーは、ステンレス鋼表面に形成される酸化被膜(不働態皮膜)と異なり、耐食性が劣化します。

Cr濃度が減少し,Feが濃化した酸化物皮膜であり、温度の上昇に伴い酸化物皮膜の厚さは厚くなります。
また、この酸化皮膜の厚さと屈折率とに起因する光の干渉作用により,金色→青色→紫色→黒(灰)色に変化します。そして、このようなテンパーカラーが付くと、溶接構造物の表面の外観が著しく損なわれたりしますし、耐食性の劣化の点も含め溶接焼けは嫌がられます。
溶接やロウ付け等の作業に於いてヒートバスターTK2を活用すると、変色(酸化スケール)を防止することが可能になります。

ヒートバスターTK2で変色防止が可能!
ロウ付け、溶接時の熱影響による変色を防ぐことが可能です。


銅合金をガスバーナーで熱した後の写真
左は、ヒートバスターTK2を付着した場合
右は、付着なしの場合

金属アレルギー

金属アレルギーとは、
アレルギーはタンパク質に対し起こるものなので、金属アレルギーといっても、金属が直接にアレルギーを起こすわけではありません。
金属は汗や体液などに触れることによって金属成分が微量に溶け出し、金属がイオン化します。
このイオン化した金属が体のタンパク質と結びつくことで、体に本来無かった、たんぱく質(アレルゲン)が出来ます。
汗などによって溶け出し体内に入り込んだ金属を、体が「異物」として認識し、過剰反応することでアレルギーの症状が起きるのです。


金属アレルギーを起しやすい金属
代表的な金属は『ニッケル』『コバルト』『クロム』などがあります。
特に『ニッケル』は金属アレルギーになる方が一番多いといわれています。
金メッキや白金(プラチナ)メッキ品でも金属アレルギーが起こる場合があります。
これは、メッキのピンホールをとおして下地メッキのニッケルが溶出することから起こる現象です。
どの金属でアレルギーが起きるかは、人それぞれで個人差があります。


金属アレルギーが起こりにくい金属
アレルギーが起こりにくいとされる金属は『チタン』『金』『白金(プラチナ)』が代表的です。
これらの金属は化学的に安定な不動態を形成しており、金属イオンが溶出しにくいからと言われています。


最もアレルギーを起こしにくい「チタン」
チタンは主な金属の中で、「最も金属アレルギーを起こしにくい」と言われています。
イオン化傾向が低く、アレルギーの原因となる金属イオンが水に溶け出しにくいため、金属アレルギーはほとんど起こらないと言われています。
このような特長から、人の身体と最も良い相性を持つため、体内に埋め込む医療用インプラント(人工歯根)や人工骨、心臓弁、医療器具、などにも広く用いられています。
又、美容機器などの肌に直接触れる部品等にもチタンは活用されています。


 生体適合性の高いチタン部品
  


銅の錆び「緑青」は毒?

 
緑青(ろくしょう)とは、銅が酸化することで生成される青緑色の錆です。
緑青は猛毒と年配の方から聞いたことはありませんか?
事実、昭和時代の小学校の理科の教科書(正確には昭和49年以前の理科の教科書)には「銅のサビの一種である緑青には毒性がある」と書かれていました。 また当時の百科事典にも緑青は「有毒」と書かれており、これらを通じて習った知識が長い間信じられてきたようです。

緑青は猛毒?それは大きな誤解でした。
厚生労働省で昭和59年(1984年)8月に「緑青は無害だ」という公式発表しています。
厚生省の毒物・劇物取締法の判定基準から見ると、(1)毒物、(2)劇物、(3)普通物の分類中、緑青は普通物に相当することがはっきりしました。

引用:一般社団法人日本銅センター

豆知識 ステンレスはなぜ錆びないか?

ステンレスは、英語ではStainlessと書きます。
Stainは「汚れ・錆び」、lessは「少ない」の英訳の如く、非常に錆びにくい合金です。
しかし、条件によっては錆びを発生する場合があります。
よって、正確にはステンレスは錆びないではなく、錆びにくい合金なのです。

ステンレスは不動態皮膜があるから錆びにくい。
ステンレスの代表的なもので、SUS304とSUS430があります。
SUS304は、鉄に18%のクロムと8%のニッケルが含まれているもので18-8ステンレスとも呼ばれています。
SUS430は、鉄に13%のクロムが含まれたもので13クロムと呼ばれています。
鉄は、酸素や水に触れると赤茶色に錆びます。ステンレスも鉄を含みますが簡単には錆びません。
その訳はステンレスが空気に触れると、鉄より先にクロムがイオン化して、非常に薄い酸化皮膜を生成します。
被膜の厚みは数nmの非常に薄い皮膜です。この薄い皮膜が不動態皮膜と呼ばれ、化学的にも安定しています。
この不動態皮膜がステンレスの表面にあるからStain+lessなのです。

ステンレスの不働態被膜の図

ステンレスの不働態被膜の図


もらい錆び
ステンレスは不動態皮膜がある限り錆びないものですが、何らかの原因で不動態皮膜が破壊されて
再生されない状態になるとステンレス鋼と言えども錆びることになります。
ステンレスが錆びる要因は、例えばもらい錆です。もらい錆とは、ステンレス以外のものから錆をもらってしまうことです。
他の金属が錆をおこしてしまい、その錆がステンレスに移ってしまう現象をもらい錆びと言います。
その他に、ステンレスの孔食・ステンレスの粒界腐食・ステンレスの隙間腐食・ステンレスの応力腐食割れ
などのステンレスの腐食の原因があります。

豆知識 ウィスカーとは

ウィスカー(Whisker)とは、金属結晶表面からその外側に向けて針状や髭状の金属単結晶が成長する現象です。
ホイスカやヒゲ結晶とも呼ばれています。
Sn(錫)メッキやZn(亜鉛)メッキから発生することが知られています。
電子部品には、Snメッキが施されているものが多くあります。問題としては電子回路間にSnウィスカーが成長し、
これによりショート・短絡が起こること(ウィスカー・マイグレーション)などが挙げられます。
Sn(錫)に鉛を添加するとウィスカーの発生を抑制できることが見いだされましたが、
RoHSなど電子機器の環境対応により、鉛フリーはんだをはじめとする鉛フリーの素材が使用されるようになると、
再びウィスカーによる短絡が問題となってきました。
その発生原因の根本的なメカニズムは完全には解明されていませんが、「金属結晶中の圧縮応力による影響」
「メッキ拡散層の内部応力の影響」「外部応力による影響」等々があると言われています。

金属材料においてのウィスカー対策としては、リフロー錫メッキ(一度メッキしたスズめっき皮膜に熱を加え溶融し、
冷却することでメッキ膜内の応力を除去する方法)やHOT-DIP錫メッキが有効です。
HOT-DIP錫メッキの詳細はココをクリック。


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