その他非鉄
その他非鉄
その他、鉛やチタン・ニッケル・マグネシウム・樹脂など様々な非鉄金属を取り扱っています。多彩なラインナップの中からお客様の用途に合わせた提案を行っています。

金属単体は銀白色で錆びると黒ずんだ色になるが、錆の主成分(酸化鉛)は青灰色で、更に錆びると白っぽくなります。表面は錆びやすいが、その表面の錆が皮膜となって、内部が腐食しにくいのが特徴です。金属としてはとても柔らかく、融点が約327℃と低いこともあって、非常に加工しやすく、一般的な金属の中では比重が大きいほうで、タングステンや金よりも重みがあります。

現代においては毒性が原因で使用頻度が減ってきてはいるものの、その需要は高く、金属単体としても化合物としても様々な場所で活躍している、代替品のない製品です。またコストの面でも鉛は優れているため、環境に配慮する余裕のない後進国などでは今でも鉛を含む塗料やガソリンが使われています。

用途は、放射線防壁、銃弾、釣り用おもり、蓄電池に使用されています。また、はんだ付けで使われる「はんだ」は、鉛と錫の合金で、これも環境や人体への影響から鉛以外の材料が模索されていますが、使いやすさとコストで代替材がすすんでいません。

チタン

一般的に、純チタンとチタン合金があり、このうちチタン合金にはα合金、α-β合金、β合金の3種類あります。それぞれに展伸材と鍛造材、鋳物材があり、材料記号はアルファベットのTからはじまります。

チタンは非鉄金属の中で、実用化されたのは比較的新しい素材であるが、最大の利点は、軽くて強い、つまり「比強度の高さ」です。比強度とは、密度辺りの引張強さを示す指標で、値が大きければ大きいほど軽いわりに強度が高いということになり、非鉄金属の中ではトップクラスといえます。

また、耐食性、耐熱性に優れた素材で、耐食性については、特に耐海水性(白金にも匹敵するため、海水に対しては特に強い金属)も持ち合わせており、海水での使用が想定された装置にもよく使われます。酸化性の酸である硝酸や塩素イオンを含む環境ではめっぽう腐食に強いが、還元性の酸(塩酸、硫酸、リン酸)では腐食しがちです。

ニッケル

ニッケル合金の多くは、各社の持つ固有の登録商標名で呼ばれることが多い材料です。高い耐食性を特徴とするものや高温下での耐食性、強度のほか、透磁性などあるパラメータの向上に特化したものが多いといえます。

代表的な合金としては、モネル、ハステロイ、ニクロム、インコネル、インバー、パーマロイ、コンスタンタン、コバール、アルメル、クロメル等があります。

N201などの純ニッケルは大気中500℃以下で安定した金属で、海水、淡水、中性・アルカリ性塩類の水溶液等への耐食性に優れた材料で塩酸、硫酸についてはかなりの耐食性が特徴の一つです。一方、硝酸、亜硝酸などの酸化性の酸や酸化性塩類には弱いとされます。加工性には優れた金属で、冷間圧延、熱間圧延、引き抜き加工、鍛造が可能で、多くの工業分野で使用されます。

マグネシウム

マグネシウムは非鉄金属材料の中でも特に「軽さ」に着目されて使われることの多い素材です。純マグネシウムでは比重がわずか1.7程度しかなく、軽量であるアルミニウムの2.7よりもさらに軽いことが分かります。

引張強さを比重で割った比強度は高い材料ですが、伸びが小さく、ヤング率もアルミの3分の2ほどしかありません。ただ、実際には添加元素をくわえた「マグネシウム合金」として使われることが多いため、純マグネシウムにはない諸特性を備えた優れた材料の一つとして幅広く活用されています。

マグネシウム合金のJIS記号はM(鋳物:MC、ダイカスト製法:MDC)からはじまりますが、実際にはASTMの材料記号AZ91やAZ31などが、アルミと亜鉛が含有していることが一目でわかるため、一般的によく使われています。

マグネシウム合金の問題点としては、まず加工性が悪く、加工コストが高い、耐食性が低いということが挙げられます。また、加工中に燃えやすいという問題もあり、ただマグネシウム合金の製品が燃えやすいというのではなく、製品化の過程で切削加工などをした際に発生する切粉や薄いリボン状の加工片に注意が必要です。こういった切粉や薄いリボン状の加工片が水を含むと水素を発生し爆発にいたる恐れがあります。

タングステン

純タングステンは、通常、素材形状と素材サイズに制約があります。小さな円柱やブロック等の小型単純形状品は、その製法上比較的容易に製作が可能です。

しかし、大型品になると製造上使用する焼結設備、鍛造設備等の設備に限界があるため、大型素材の製作が難しく、複雑形状品では、難削材である純タングステンを円柱やブロックから加工しなくてはいけないため、膨大な加工コストが必要となってしまいます。

そのため、実質的に純タングステンにおいては大型複雑形状品の製作は困難である。用途としては、半導体・液晶製造装置関連部品、溶解るつぼ、蒸着電極等で使用されます。

銅タングステンは、超硬合金・鋼材の加工に適した電極で、機械加工特性も優れており、電極の精密形状加工が可能。電極成形用(二次電極)としても使用できます。銀タングステンは、銅タングステンよりも消耗が少なく、超硬合金・鋼材の加工に適した電極用です。面粗さ、加工性共に高精度加工が可能です。

亜鉛

亜鉛合金は古くから用いられる合金の一つで、高い鋳造性や良好な機械的性質をもっており、アルミ合金に次ぐ使用量のある材料です。

JIS規格ではダイカスト用の亜鉛合金記号としてZDC1、ZDC2の二種が規定されています。また、市場では精密鋳造型用のZASという材料が広く出回っており、ファスナー、ドアロック・シートベルト器具、鍵やドアノブ向け等に使われます。

加工性もよく、鉄型より安価で製作できるが、反面、軟らかいので耐久性の面では劣り大ロット生産には向きません。また、熔接性が悪い為、意匠面にピンホールができやすく、鉛合金の比重は6.6~6.7前後です。玩具、おもちゃなどに使われる場合は、光沢のあるめっきとあわせて見栄えもいかにも想像上の「合金」のような外観を出すことができます。

室温における電気伝導率と熱伝導率・可視光線の反射率は、いずれも金属中で最大であり、光の反射率が可視領域にわたって98 %程度と高いことから美しい金属光沢を有します。また、金に次ぎ延性および展性に富むのも特徴の一つです。

真空中に於いて、銀を高温で熱し、気化させ、目標物に蒸着させる事により、銀の高い反射率を利用した鏡、反射フィルムなど応用範囲は多様です。室温においては既知の金属の中で、最も電気抵抗が低く、電気伝導率の良い電線として利用されています。

勿論、値段が高額なため、導電率の近い銅線、又は軽量なアルミニウム線を太径又は複導体・多導体にして使用した方が良い場合も多く、銀線は特殊な場合にのみ利用されます。例えば、マニア向けの、オーディオケーブル、スピーカーケーブル、プラグ等がよく知られ、高周波を扱う配線にも用いられることがあります。錆びにくいため、継電器(リレー)の接点にも用いられ、これらは銀メッキが施された銅が使用されます。

ただし銀は、エレクトロケミカルマイグレーション(イオンマイグレーション)による、短絡(ショート)がもっとも起こりやすい材料です。また、硫化や塩化した場合に、絶縁体の硫化銀や塩化銀が生成される特性があります。

樹脂

プラスチックには大きく分けると熱可塑性のものと、熱硬化性のものがあります。熱可塑性とは、熱を加えると溶けるタイプのものことを、熱硬化性とは熱をかけることで硬くなるタイプのことをいいます。数多くの種類を持つプラスチックも、上記のいずれか二つに分類することができ、より専門的に見ると、以下のような違いがあります。

【熱可塑性プラスチック】

分子構造は非結晶性のものと、結晶性のものがあります。基本的に、紐のような形状をした構造で、この紐の構造が規則正しく並んでいるのが結晶性のもので、熱可塑性の中でも耐熱性に比較的優れたプラスチックです。加熱や冷却することで流動状態と固体状態を行き来します。

【熱硬化性プラスチック】

立体網目状といわれるプラスチックで、加熱すると重合や架橋して高分子となって固化します。熱による化学反応で硬化します。この状態から加熱しても流動状態には戻らず、硬化したあとは、耐熱性や耐薬品性に優れたものになります。

開発された当初は、プラスチックは軽い素材ではあったが、強度に難があり、使いやすい素材ではありませんでした。しかし、現在では多くの産業で必要不可欠な素材になっています。その一つの理由は、多種多様なプラスチック材料の中にフィラー(充填材)を入れることで、さらに機械的強度や導電性をはじめとする物性を変えることができるようになったからです。

したがってプラスチックの性質、物性を見る上ではモノマーの化学構造(高分子の重合度、分子の結合度にも影響します。主としてどのような熱、化学反応を経ているか。)の点により左右されることに留意する必要があります。

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