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マグネシウムの特徴や加工性について詳しく解説

金属の種類について

マグネシウムとは

マグネシウムとは元素記号Mgで表される金属原子です。

1808年にイギリスの科学者によって発見され、1896年からドイツでマグネシウムの工業化が始まりました。

アルミニウムやチタンと同じくマグネシウムは、金属の中では比較的歴史の浅い金属です。

マグネシウムは金属製練という、合金を作るための添加物としての需要が高い金属としても有名です。

マグネシウムの特性

マグネシウムは比較的新しい金属ですが、一体どんな特性を持っているのでしょうか。

これからマグネシウムが持っている性質について解説していきます。

とても軽い

マグネシウムは実用金属の中で最も比重の軽い金属です。

他の一般的な金属の比重と比較すると、鉄7.9、チタン4.5、ステンレス7.9の中でマグネシウムは1.8と圧倒的な軽さを誇ります。

強度が高い

マグネシウムは軽い上に優れた強度を持っています。

鉄やアルミニウムより高いものを持っているため、マグネシウムは軽さと強度を兼ね備えた優れた金属であると言えるでしょう。

またマグネシウムは加工硬化しやすいため、製品化した際に更に強度の高い製品になります。

衝撃を吸収しやすい

衝撃吸収性に関しても、マグネシウムは実用金属の中で最大の吸収性を持っています。

衝撃により劣化の早まる自動車のホイールや音響機器に、この軽くて頑丈なマグネシウムが使用され製品の品質向上にも繋がりました。

リサイクルしやすい

マグネシウムはしっかりとした処理を行うことで、リサイクルが可能な金属です。

耐食性が劣る

これまでマグネシウムの優れた点を紹介してきましたが、他の金属と比べて耐食性が劣るという点は大きな弱点です。

マグネシウムは電子を放出しやすいため錆びやすく、加工の際に表面処理による錆対策を行う必要があります。

燃焼しやすい

マグネシウムは非常に燃焼しやすいため、保管や加工の際には注意が必要です。

燃焼しているマグネシウムを水で鎮火しようとすると勢いが増すことや、最悪爆発する危険性があるため金属用の消火剤を使用しましょう。

この錆びやすさと、発火しやすいという点はマグネシウムの大きな弱点となります。

現在は「発火しやすい」というマグネシウムの弱点を補うため、マグネシウムにカルシウムを混ぜたマグネシウム合金も作られました。

マグネシウムの加工について

たくさんの優れた性質を持つ反面大きな弱点も持つマグネシウムですが、加工性についてはどうなのでしょうか。

これからマグネシウムの加工方法や加工性について解説していきます。

マグネシウムの切削加工

マグネシウムは比較的、切削時の抵抗が少ないため切削加工しやすい金属です。

抵抗の少なさは鉄の約6分の1、アルミニウムの約2分の1と少ない抵抗で加工することができます。

しかし注意しなければならない点、はマグネシウムは「発火しやすい」という点です。

切削加工時に発生した粉体のマグネシウムが酸化することにより、発火しやすくなります。

一度発火すると次々と燃え移り、重大事故に繋がりかねません。

また、マグネシウムは比較的柔らかい金属のため、装置の締め付けなどによって変形しやすいという事も注意が必要な点です。

マグネシウムの溶接加工

マグネシウムは接合する金属によって異なりますが、比較的溶接性の高い金属とされており、スポット溶接やレーザー溶接が一般的に使用されています。

溶接加工を行う際に注意する必要がある点は、マグネシウムは酸化皮膜を生成しやすいという点です。

酸化被膜の融点は2500℃と非常に高温なため、溶接加工の妨げとなります。

溶接性においてはアルミニウムとよく似た特性を持っていますが、熱伝導率はアルミニウムよりマグネシウムのほうが悪いため、マグネシウムは溶接時のひび割れや歪みが起こりやすい金属となっています。

スポット溶接:圧力をかける際の電気抵抗を利用して溶接を行う

レーザー溶接:極めて強いレーザー光線を用いて溶接を行う

マグネシウムの曲げ加工

マグネシウムは結晶構造が最密六方格子であるため、常温での曲げ加工性が優れません。

そのため、一般的にマグネシウムの曲げ加工を行う際にいはマグネシウムが温まった状態で加工されます。

マグネシウムを加工する際の注意点

マグネシウムの加工は発火や変形などのトラブルが多いです。

そのため加工時の注意点をまとめました。

切削油には、マグネシウム専用のものを使用する

一般的な金属を切削加工する際に使用する切削油は水溶性切削油が多いです。

しかしマグネシウムは水溶性切削油と反応することで水素爆発を起こす危険性があるため、専用の鉱物油系の切削油を使用するようにしましょう。

切削時に発生する粉体を放置しない

マグネシウム切削時に発生する粉体は、空気中の酸素や水分と反応し酸化や発火を起こす可能性があります。

そのため粉体が出たらしっかりと除去し、離れた場所で安全に保管しましょう。

金属火災専用の消火剤を用意する

前記した内容と被る部分もありますが、マグネシウムが発火した際に水分は厳禁です。

慌てずすぐに鎮火できるように、金属火災専用に消火剤を準備しましょう。

マグネシウムの加工上の問題

マグネシウムは常温での曲げ加工性に優れないだけではなく、延性も低いです。

カルシウムを混ぜることで発火しやすいという弱点は克服できますが、延性がさらに悪くなってしまいます。

そのため、マグネシウムに圧力をかける工程で更にコストがかかってしまいマグネシウムはアルミニウムと比較して価格が上がってしまいます。

マグネシウムの用途

軽くて頑丈、なおかつ衝撃吸収性にも長けたマグネシウムは私達が日常で使うあらゆる物に使用されています。

これから、マグネシウムの具体的な用途を紹介していきます。

パソコン:キーボードのカバー、底面のカバー

スマートフォン:スマートフォンの筐体

自動車:カーナビ、トランスミッションケース

飛行機:シートのフレーム

マグネシウムは機械の軽量化や品質向上のため積極的に使用されています。

ポイント

・マグネシウムは合金の添加物として多く利用されている。

・「軽く」「頑丈」という優れた性質から、自動車の部品やスマートフォンの筐体に使用される。

・マグネシウムはリサイクル可能。

・耐食性が劣るため「錆びやすい」。

・粉体になり酸化した際に「発火しやすい」という弱点を持つ。

・加工性は発火の危険性があるためあまり良くない。

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