ものづくりトピックス

非鉄金属：ニッケルについて

ニッケルはレアメタルの一種で単体で使用するよりも、クロムやステンレスなどの金属と組み合わせて合金として扱うことが多い材質です。

ニッケルの特徴と加工のポイントは下記のとおりです。

〇耐食性：大気中から海水まで、幅広く様々な環境下で安定した耐食性を発揮する材質です。そのため、腐食を避ける必要がある、調理器具や化学工場などで広く活用されています。

〇粘着性：ニッケルは粘りが強い材質とされており、加工する際には切り粉が切りにくく、バリが出やすい材質です。そのため、切削加工においては難削材として扱われています。

〇低熱伝導率：材質自体の熱伝導率が低いため、切削加工時に発生する熱が切り粉に伝導しにくく、切削ポイントに熱が集中します。そのため切削工具に対しての熱影響が大きく、工具の消耗が大きくなります。

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非鉄金属：インコネルについて

インコネル（Inconel）は、ニッケルを主体に炭素、鉄、クロム等を添加したニッケル合金です。インコネルは優れた耐熱性、耐腐食性、強度、溶接性などの特性を持ち、高温環境や極端な条件下での使用に適しています。また、インコネルは難削材に分類され、最も切削加工が難しい合金の一つとなります。

インコネルの特徴と加工のポイントは、下記です。

〇耐熱性：インコネルは約700℃の高温環境で長期間使用に耐えることができます。酸化やクリープ（高温下で発生する変形）に対して非常に耐性があります。最終製品の中で高温となる箇所での使用に適した素材です。

〇耐腐食性：インコネルは耐食性に優れており、酸化物や高温の酸性環境、ガスや塩水などの腐食物質に対しても耐性を持ちます。その理由としては、ステンレス鋼同様、クロムなどの働きによって不動態皮膜を表面に形成しているためです。水や酸・アルカリ性の薬品への耐性にも優れ、これらの環境で錆などの腐食が進むことはほとんどありません。

〇難切削性：インコネルは硬く、耐熱性に優れているため、一般的な鋼材よりも難削性が高いです。そのため、切削時の切削刃の摩耗や工具寿命の短縮が起こりやすくなります。また、切削時に高温が発生し、工具と材料の接触部分で熱が集中します。これにより、工具の摩耗や切削加工後の加工表面品質への影響が生じます。

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非鉄金属：銅

銅は非鉄金属の中でもベースメタルに分類され、他の金属素材と比較して柔らかく伸張性に優れており、高い熱伝導性を持っている素材です。

銅の加工のポイントは、下記です。

〇柔軟性と伸張性：銅は柔らかく伸張性に優れているため、加工中に柔らかく変形しやすい特性があります。ただし、急激な曲げや引き伸ばしはクラックを引き起こす可能性があるため、加工時には適切な技術と注意が必要です。

〇熱伝導性と熱膨張率：銅は高い熱伝導性を持っているため、加工時に熱が素早く広がります。また、熱膨張率が高いため、温度変化による寸法の変化に注意する必要があります。

〇酸化防止と表面処理：銅は酸化しやすいため、加工前に表面を清掃し、酸化を防ぐための表面処理が必要です。適切な清掃と酸化皮膜の管理が重要です。

〇切削条件の調整：銅は切削時に細かい切削チップを生成しやすいため、切削条件の調整が重要です。適切な切削速度、冷却、切削量を選択し、適切な切削液の使用を検討してください。

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非鉄金属：アルミニウム

アルミニウムは非鉄金属の中でも軽金属に分類され、他の金属素材と比較して非常に軽い特徴を持つ金属です。単位重量あたりの強度が高く、製品の軽量化・効率化のために採用されることの多い素材です。

アルミニウム加工のポイントは、下記です。

〇高い熱伝導率：アルミニウムは高い熱伝導性を持っているため、加工時に熱が素早く広がります。このため、熱が集中して不均一な伸びが生じる可能性があります。加工の際に適切な冷却や減速を行い、一様な加工を保つことが重要です。

〇軟化特性：アルミニウムは非常に柔らかく加工しやすい素材です。ただし、加工中の圧力や摩擦によって素材変形しやすく、工具との接触や切り屑の制御に注意する必要があります。

〇酸化対策：アルミニウムは表面に酸化皮膜が形成されやすいため、加工前の表面処理が重要となります。酸化皮膜に汚れが残っていると、接合や塗装などの加工品質に影響を与える可能性があります。清掃と管理がとても重要です。

〇切削時の注意事項：アルミニウムは切削時に滑りやすい材質です。正確な切削速度、送り速度、切削量を設定し、工具や切削液に関しても適切に選定する必要があります。

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ここまで、当社で実績のある非鉄金属の加工についてご紹介しました。こちらに掲載のない材質でも対応可能ですので、非鉄金属の加工にお困りの際はお気軽にご相談ください。

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