亜鉛Zamakダイカストとは？工程をステップ別に解説

はじめに：なぜ亜鉛合金ダイカストはこれほど人気なのか？

精密金属部品製造の分野において、亜鉛合金ダイカストは、その独自の強みにより他に代えがたい地位を占めています。Newwayのダイカストエンジニアとして、亜鉛合金ダイカストを選択することで、製品品質とコスト効率の両方を大きく改善したお客様を数多く見てきました。外観品質が重視されるコンシューマー製品でも、寸法精度が厳しい工業部品でも、亜鉛合金ダイカストは一貫して満足度の高い解決策を提供します。本記事では、このプロセスの技術的な要点を解説し、原材料から完成品までの一連の製造フローを体系的に分かりやすく整理します。

亜鉛合金（Zamak）ダイカストとは？

亜鉛合金ダイカストの定義

亜鉛合金ダイカストは、溶融した亜鉛合金を高圧で精密金型キャビティに射出し、急速に冷却して目的形状の部品を成形する製造プロセスです。複雑な構造と厳しい寸法要求を持つ小〜中型部品に特に適しています。中核材料であるZamakは、亜鉛（Zinc）、アルミニウム（Aluminium）、マグネシウム（Magnesium）、銅（Copper）の合金で、「Zamak」という名称はこれら元素名（ドイツ語）の頭文字に由来します。

Zamak合金の主要特性

Zamak合金は、ダイカストに理想的な材料特性を高いレベルで併せ持ちます。まず、鋳造流動性（フルイディティ）が非常に高く、金型の微細形状まで確実に充填できるため、滑らかな表面とシャープな輪郭を得られます。次に、亜鉛合金は優れた機械特性を示し、引張強さは最大で約358 MPa、ブリネル硬さは約82 HBに達し、エンジニアリングプラスチックや一部のアルミ合金を上回ることもあります。さらに、表面仕上げ適性が高く、各種めっきや塗装などの表面処理との相性が非常に良い点も大きな特長です。

亜鉛合金ダイカストと他方式の比較

アルミダイカストと比較すると、亜鉛合金は融点が低く（およそ380〜420°C）、エネルギー消費を抑えられるだけでなく、金型への熱衝撃を小さくして金型寿命を延ばしやすい利点があります。マグネシウムダイカストに対しては、コスト管理のしやすさとプロセス成熟度で優位性があります。薄肉用途では特に強く、最小肉厚0.5mm程度の部品を安定して成形できる点は、多くの設計シーンで重要なアドバンテージとなります。

亜鉛合金ダイカストの工程（ステップ別）

ステップ1：金型設計・製作

精密金型は亜鉛合金ダイカストの基盤であり、その品質が最終製品の精度と再現性を直接左右します。当社のdie mold manufacturingチームは、先進的な設計ソフトと加工設備を活用し、すべての金型が厳格な技術要求を満たすように設計・製作します。金型設計では、合金収縮、抜き勾配、冷却水路レイアウト、ベント（ガス抜き）などを総合的に検討しつつ、高量産に耐える強度と耐摩耗性も確保する必要があります。

ステップ2：合金溶解・準備

Zamak合金の溶解は厳密な温度管理下で行う必要があり、通常は約420°Cに維持します。当社では自動溶解システムを使用し、組成の均一性と合金品質の安定を確保しています。溶解時は鉄による汚染を防ぐことが特に重要で、微量の鉄でも流動性や機械特性に悪影響を及ぼす可能性があります。

ステップ3：型締め・射出

金型準備が整い、合金が最適な溶融状態になったら、ダイカストマシンが約50〜100 MPaの型締め力で金型をロックします。続いてショットピストンが溶融亜鉛合金を約15〜45 m/sでキャビティに射出します。この段階ではタイミングが極めて重要で、射出は通常0.01〜0.2秒で完了し、凝固開始前にキャビティの隅々まで充填させます。

ステップ4：冷却・凝固

射出後、鋳物は金型内で冷却・凝固します。亜鉛合金は急速凝固特性を持つため、この工程は比較的短く、通常は数秒程度です。金型内の冷却水路が温度を精密に制御し、均一冷却によって、収縮、ポロシティ、変形などの欠陥（過度な温度勾配が原因となる不良）を最小化します。

ステップ5：型開き・取出し（エジェクション）

鋳物が十分に凝固すると、マシンが自動的に型開きを行います。設計されたエジェクションシステムが作動し、エジェクタピンで鋳物をスムーズにキャビティから押し出します。この工程では、部品を変形させず、表面を傷つけないために、タイミングと押出力の制御が重要です。

ステップ6：トリミング・ゲート除去

取出し後の鋳物にはゲート、ランナー、オーバーフローなどの余肉が残るため、専用トリミング金型で除去します。この作業は寸法の安定性を確保するため、自動化ラインへ組み込み、ばらつきを抑えます。切断されたランナーやスクラップは即時リサイクルされ、亜鉛合金が100%リサイクル可能な環境適合材料であることを示しています。

鋳造後の仕上げ・表面処理

基本クリーニング工程

基本トリミング後も、さらなる表面改善が必要になります。当社では精密バレル装置を用いた機械的deburringにより、エッジ部の微細バリを除去します。外観要求がある部品には、sandblastingを適用し、均一なマット仕上げやカスタムテクスチャを付与できます。これらの処理は外観向上だけでなく、後工程の塗装・めっきの密着性を高める下地づくりとしても重要です。

精密二次加工

より高い寸法精度が要求される部位に対しては、ダイカスト部品向けのpost-machiningを提供しています。高精度CNC machining設備により、重要寸法を精密に追い込み、厳しい組立公差に対応します。ダイカストの高効率と機械加工の高精度を組み合わせることで、最もコスト効率の高いソリューションを実現できます。

外観・性能を高める表面処理

亜鉛合金は多様な表面処理プロセスと高い適合性を持ちます。お客様の要求に応じて、電気めっき、liquid painting、またはpowder coatingを提供できます。電気めっきは高級感のある金属外観を付与しつつ耐食性を大幅に向上させます。粉体塗装は豊富なカラーと耐久性の高い保護層を提供でき、機能部品にも意匠部品にも適しています。

材料選定の要点：Zamakファミリーを理解する

Zamak 3：汎用の第一選択

Zamak 3は、亜鉛ダイカストで最も広く使用される合金で、優れた流動性と寸法安定性で知られています。複雑形状の薄肉部品に特に適しており、工業用途からコンシューマー用途まで幅広い分野で良好な実績があります。バランスの良い特性とコスト効率により、多くのプロジェクトで最初に検討される材料です。

Zamak 5：より高い強度・硬さ

より大きな荷重や摩耗に耐える必要がある場合、Zamak 5が有力な選択肢になります。約1%の銅を含むことで、Zamak 3に対して強度・硬さが約10%向上しつつ、良好な鋳造性を維持します。ロック部品、ハードウェア、工具部品など、機械特性の向上が求められる用途で多用されます。

その他の特殊亜鉛合金

標準的なZamakシリーズに加え、用途固有の要求に対応する各種zinc alloysも提供しています。例えばZA-8などは、良好な鋳造性を維持しながら、より高い使用温度域に対応できます。また、特定の低銅組成は、装飾用途または機能用途でのめっき性向上を目的に設計されています。

亜鉛合金ダイカストの主な利点

亜鉛合金ダイカストは、多くの製造方法の中でも複数の強みを兼ね備えています。非常に高い寸法精度を達成でき、一般的に公差は±0.05 mm以内に管理され、多くの精密組立要求を満たします。薄肉設計にも対応し、最小肉厚0.5 mm程度まで実現できるため、設計自由度が大きく広がります。生産性の面では、サイクルタイムが短く高量産に適しており、さらに鋳肌面品位が高いため、コーティングや組立の前に最小限の仕上げで直接使用できる場合も多いです。

亜鉛合金ダイカストの幅広い用途

自動車

自動車製造では、亜鉛合金ダイカストは内装部品、ドアロックシステム、センサーハウジングなどに広く使用されています。これらの部品には寸法精度、外観品質、十分な機械強度が求められ、亜鉛合金ダイカストはそれらを高いレベルで満たします。

民生電子機器・家電

民生電子機器は、高い意匠性と厳しい公差の両立が必要です。ノートPCのヒンジからスマートホーム機器の筐体まで、亜鉛合金ダイカストは構造強度と高品位な鋳肌を同時に提供します。また、電磁シールド性にも優れるため、電子筐体用途でも有利です。

ハードウェア・錠前

ハードウェアと錠前分野は、亜鉛合金ダイカストの伝統的な主戦場です。ドアハンドル、シリンダー錠、関連部品などを、複雑な内部構造と洗練された外形で量産しつつ、耐久性と信頼性を確保できます。

ファッション・消費財

ファッションおよびブランド消費財では、当社は著名ブランド向けに精巧なbelt bucklesや、エレガントなperfume bottle capsを生産してきました。これらの製品は、亜鉛合金ダイカストが表面仕上げと極めて高い相性を持つことを示しており、鏡面クロムのような高光沢から、ヴィンテージ調パティナ仕上げまで、多様な表現が可能です。

Newwayのプロフェッショナルな亜鉛合金ダイカストソリューション

Newwayは、zinc alloy die castingにおいて10年以上の専門知見を蓄積してきました。先進的な生産設備と包括的な品質検査体制に加え、最大の強みは、設計最適化から量産まで一貫して技術支援できる経験豊富なエンジニアリングチームです。当社のpost-processing能力により、すべての部品が最高水準を満たすように仕上げます。また、one-stop serviceモデルにより、お客様はコア業務に集中しながら、部品製造を安心して一括委託できます。例えば、当社がPhilips electric shaver housings向けに提供した亜鉛合金ダイカストと仕上げの統合ソリューションは、この分野における当社の一体型能力を明確に示しています。

結論：プロジェクトに最適な製造プロセスを選ぶ

実績ある信頼性の高い製造技術として、亜鉛合金ダイカストは精度・効率・コストのバランスに優れています。高量産の工業部品でも、デザイン性重視の消費財でも、競争力のある堅牢な解決策を提供します。製品開発者の皆様には、プロジェクト初期段階から亜鉛合金ダイカストの特性を検討し、専門エンジニアリングチームと協働することで、その利点を最大限に引き出し、より競争力の高い製品を実現することを推奨します。

よくある質問（FAQ）

1. What are the main differences between Zamak 3 and Zamak 5? How to choose?

2. What is the minimum wall thickness achievable for zinc alloy die castings?

3. Is zinc alloy die casting suitable for outdoor applications? How about its corrosion resistance?

4. What is the typical production lead time for zinc alloy die castings?

5. Can Newway support low-volume trial production of zinc alloy die castings?