アルミ鋳物と鋳鉄鋳物の比較

アルミ鋳造法には以下に示すような多種多様な鋳造法があります。

・重力鋳造法・・・砂型重力鋳造法、金型重力鋳造法、消失模型鋳造法など

・加圧鋳造法・・・低圧鋳造法（砂型および金型）、高圧鋳造法、普通ダイカスト、真空ダイカストなど（全て金型）

・減圧鋳造法・・・吸引鋳造法、差圧鋳造法（砂型および金型）

大量生産のアルミ鋳造品ではダイカストなどの金型鋳造法が用いられ、試作品などの少量生産品では一般的に砂型鋳造法が用いられます。

一方、鋳鉄品のほとんどは砂型の重力鋳造法で製造されます。大量生産の鋳鉄鋳物の鋳型は自動造型ラインで機械造型されます。少量生産ではアルミ砂型鋳物と同様に人による手込め造型が用いられます。

鋳鉄品では次のような理由で、金型鋳造はあまり行われません。
・鋳鉄は融点が高く、鋳型として鋼材が使いにくい。
・金型のように凝固速度が速いと、硬くて脆いセメンタイトが晶出してしまう。
一方、アルミ鋳造品では金型を用いて様々な鋳造方法が開発されています。その理由は、次のようなことと考えられます。

・アルミ材料は融点が低く、相変態も生じないことから金型が使用できる。

・金型の方が凝固速度が速く、生産性が良い。

・アルミ材料は凝固収縮量が大きく、引け巣ができやすい特性があります。

従って引け巣低減のために、加圧鋳造法などの様々な鋳造法を開発する必要があった。

アルミ鋳造品、特にダイカスト品は金型を使うことで面粗度や寸法精度に優れた鋳造品を短いサイクルタイムで製造することができます。

アルミ鋳造品と鋳鉄品とでは材料強度、密度、熱伝導度、線膨張係数などの材料特性に大きな違いがあります。
材料強度は同じ材質でも熱処理条件や組織、鋳造欠陥等の影響を受け変化します。そこで材料強度以外の代表的な特性値を表１．に示しました。また、比較として鋼材（S45C）の値も記載しました。

アルミ材料の一番の特長は軽いということです。鋼材に比べてアルミ材の密度は約１/３で、同じ体積であれば重量は約１/３になります。
しかし、鋼材、鋳鉄品に比べて縦弾性係数（ヤング率）が低く強度も低いため、等剛性、等強度で設計すると、アルミ鋳造部品の重量は鉄系部品の約１/２程度になります。

鋳鉄品の縦弾性係数も鋼材に比べると低い値です。これは鋳鉄に含まれる黒鉛（グラファイト）の影響です。同様に、黒鉛の影響により鋳鉄品の密度は鋼材よりも小さくなります。

鋼材、鋳鉄品とアルミ鋳造品の違いは、熱伝導度と熱膨張係数にも見られます。アルミ材は熱伝導度が高く伝熱特性に優れます。アルミ鋳造品の中でも材質によって熱伝導度に違いが見られ、ＡＣ４Ｃ材はアルミ鋳造品としては熱伝導度が高い材料です。

アルミ鋳造品の線熱膨張係数は鋳鉄品の２倍程度です。アルミ鋳造品を高温で使用する場合は寸法変化に注意が必要です。

アルミ材料の特長の一つとして、耐食性に優れることが挙げられます。アルミ材はステンレス材と同様に、表面に耐食性に優れた保護被膜を持っています。このためアルミ鋳造品は鋳鉄品に比べて極めて耐食性に優れた材料と言えます。

図１．に、純アルミと軟鋼を６％食塩水に１００時間浸漬した時の腐食量を示します。
純アルミ（図１ー①）の腐食深さは０．０１μｍでした。軟鋼（図１－②）の腐食深さは５μｍでした。アルミ材料が優れた耐食性を持っていることがわかります。もちろん、アルミ材料の中でも材質により耐食性の程度は異なります。純アルミやＡｌーＭｇ合金は耐食性に優れ、ＣｕやＦｅを含有するアルミ合金は耐食性が劣ります。

アルミ鋳物材ではＡＣ４ＣＨやＡＣ７Ａが耐食性に優れ、Ｃｕを含むＡＣ２Ａ、ＡＣ４Ｂやダイカスト材のＡＤＣ１２は耐食性が劣ります。

このように耐食性に優れるアルミ材ですが、注意すべきケースがあります。それは、鉄系材料や銅合金などと接触した状態で腐食環境にさらされる場合です。図１－③に示すような場合、アルミ材の腐食量は増加します。純アルミ単独での腐食深さが０．０１μｍであるのに対して、鉄と接触している場合の純アルミの腐食深さは２μｍと数百倍になります。これを異種金属接触腐食（電食）といいます。逆に軟鋼の腐食深さは４μｍで、軟鋼単独の場合の５μｍより少なくなります。このような現象を犠牲防食と呼びます。

今回は、「アルミ鋳物と鋳鉄鋳物の比較」について紹介させて頂きました。砂型鋳造の委託先を探している皆様、お気軽に当社にご相談ください。