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ダイカストアルミニウム合金が選択されるのには、特別な理由があります。CNC (コンピューター数値制御) で機械加工されたケースは、高い歩留まりと優れた表面品質をもたらしますが、コストが高く、CNC を広範囲に使用し、処理時間が長くなります。これは、Apple シリーズなどの製品に見られる、高コストと引き換えに高品質を実現する典型的なケースです。
たとえば、スマートフォンのケースを考えてみましょう。CNCだと切削加工だけで30分以上かかります。精密加工の時間を加えると1時間近くかかると思われます。これに対し、ダイカストの場合はわずか 20 ～ 30 秒でケースを成形できます。追加の精密加工により、全プロセスは 10 ～ 20 分で完了します。ダイカストは金型を使用して成型するため、加工時間が大幅に短縮され、コストが削減されます。しかし、ダイカストアルミニウム合金に陽極酸化処理を施すのは困難です。
陽極酸化は、合金部品の表面に酸化物層を形成する電気化学プロセスです。適切な電解質溶液では、合金部分が陽極として使用され、ステンレス鋼、炭素棒、アルミニウム板などの材料が陰極として機能します。特定の電圧および電流条件下では、陽極で酸化が発生し、ワークピースの表面に陽極酸化皮膜が形成されます。この酸化皮膜は多孔質であるため、色を吸収できます（硫酸陽極酸化処理は着色に最適な多孔質を提供します）。
合金元素の存在により、酸化膜の品質が低下する可能性があります。同様の条件下では、純アルミニウム上に得られる酸化皮膜はより厚く、より硬く、より優れた耐食性を持ち、より均一です。アルミニウム合金の場合、良好な酸化効果を得るには、アルミニウム含有量が 95% 以上であることが理想的です。
合金では、銅により酸化膜が赤みを帯び、電解液の品質が低下し、酸化欠陥が増加する可能性があります。シリコンは、特にその含有量が 4.5% を超えると、酸化膜を灰色にする可能性があります。鉄はその固有の特性により、陽極酸化後に黒い斑点として現れます。
ダイカストアルミニウム合金および鋳物には一般に高レベルのシリコンが含まれており、その結果暗色の陽極酸化皮膜が形成されます。これらの合金では無色透明の酸化皮膜を実現することは不可能です。シリコン含有量が増加すると、酸化膜の色は明るい灰色から濃い灰色に変化し、最終的には黒灰色に変化します。したがって、鋳造アルミニウム合金は陽極酸化には適していません。
アルミニウム - シリコン合金。YL102 (ADC1、A413.0 など)、YL104 (ADC3、A360) が含まれます。
アルミニウム - シリコン - 銅合金。YL112 (A380、ADC10)、YL113 (A383、ADC12)、YL117 (B390、ADC14) が含まれます。
アルミニウム - マグネシウム合金。302 (5180、ADC5、ADC6) を含みます。
アルミニウム-シリコンおよびアルミニウム-シリコン-銅合金の場合、アルミニウム以外にシリコンと銅が主成分となります。通常、シリコン含有量は 6 ～ 12% であり、これにより合金液体の流動性が向上し、収縮気孔率が減少します。銅は次に重要な元素であり、強度と引張力を高めます。鉄含有量は通常 0.7 ～ 1.2% であり、これは効果的な離型にとって最適な範囲です。組成から、これらの合金が陽極酸化には不向きであることは明らかです。たとえ脱シリコンを行っても、望ましい効果を達成することは困難です。また、アルミニウムとシリコンの合金や銅の含有量が多いものは酸化皮膜が形成されにくく、酸化皮膜が形成されると黒ずんだ灰色になり光沢が乏しくなります。
アルミニウムとマグネシウムの合金は、酸化皮膜が比較的形成されやすく、一般的に皮膜の品質が優れています。これらは色を付けて陽極酸化することができ、これは他の合金と区別する重要な特徴です。ただし、鍛造アルミニウム合金と比較すると、いくつかの欠点もあります。
陽極酸化皮膜には二重の性質があり、細孔が大きく不均一に分布する傾向があり、最適な耐食性を実現することが困難です。
マグネシウムは硬化して脆くなり、伸びが低下し、熱亀裂が発生しやすくなる傾向があります。たとえば、ADC5 や ADC6 などの合金は、凝固範囲が広く、収縮傾向が大きいため、気孔や亀裂が発生することが多く、鋳造性能が非常に悪くなります。したがって、特に製造に適さない構造的に複雑なコンポーネントの場合、その使用は大幅に制限されます。
市場で一般的に使用されているアルミニウム - マグネシウム合金は、その複雑な組成とアルミニウムの純度が低いため、硫酸陽極酸化処理中に透明な保護膜を生成するのが困難です。フィルムは乳白色に見え、発色が悪く、標準的なプロセスでは望ましい結果を達成することが困難です。
要約すると、一般的なダイカストアルミニウム合金は硫酸陽極酸化には適していません。ただし、すべてのダイカスト アルミニウム合金が陽極酸化や着色に適さないわけではありません。たとえば、アルミニウム-マンガン-コバルト合金 DM32 およびアルミニウム-マンガン-マグネシウム合金 DM6 は、優れた鋳造特性と陽極酸化特性の両方を備えています。
ダイカスト部品は、鍛造部品や CNC 機械加工部品では難しい構造、エッジ、ラインを実現できます。陽極酸化の品質はダイカスト部品の品質に大きく依存します。プロセスのわずかな違いや詳細であっても、陽極酸化の品質に大きな影響を与える可能性があります。ダイカスト部品の陽極酸化処理に携わるメーカーは、金型の流路技術、ダイカストプロセス、後処理方法を厳密に管理する必要があります。厳格な管理プロセスにより、高品質の陽極酸化製品の生産が確実に成功します。
金型のフロー チャネルとゲートの設計、温度制御: アルミニウムの含有量が高く、高い作業温度では流動性が低いため、金型のフロー チャネルとゲートは短い撮影距離で設計する必要があります。温度コントローラーを使用して金型内の温度のバランスを維持し、局所的な過冷却や過度のフローマークなどの問題を解決する必要があります。
原材料の使用、汚染の回避: 不純物の含有量が少ない原材料を選択することが重要です。製造中は、シリコン、銅、鉄、亜鉛による汚染を回避する必要があります。このため、相互汚染を防ぐために、それぞれの特定の材料専用の高品質グラファイトるつぼを使用する必要があります。
ダイカストプロセス制御、ウォーターマークと黒汚れを最小限に抑える: ダイカストの際には専門の離型剤を使用し、科学的に塗布してキャビティ内の残留水滴を減らし、ダイカストによるウォーターマークを防ぎます。ダイカストの圧力と速度を制御して、金型への固着を引き起こす可能性がある局所的な充填時の過剰圧力を軽減します。
ブランクの前加工: 機械加工後、製品の要件に応じて手作業で研磨または研削を行い、バリや酸化層を除去します。
陽極表面処理の選択: ダイカスト部品の表面には程度の異なる引け孔や汚れが存在することが多いため、アルマイト処理の前の前処理を従来のアルミニウム合金プロセスから調整する必要があります。陽極酸化処理を行う前に、鋳物の表面層を洗浄する必要があります。これは、ダイカスト部品には従来の陽極酸化処理では不十分な可能性があり、量産前に試行と検討を行う必要があることを意味します。
