マグネシウム合金「AZ91」板材
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“究極”の軽量金属材料に挑む~マグネシウム合金AZ91板材の量産化に世界で初めて成功~

河部 望/エレクトロニクス・材料研究所 マグネシウム合金プロジェクトプロジェクトリーダー

住友電工は2009年、マグネシウム合金の用途を飛躍的に拡大する可能性を持つ技術、マグネシウム合金AZ91板材の開発、製造に成功しました。マグネシウムが持つ軽さという特性に加え、耐食性、加工性という切望されていた特性をも備えたAZ91合金板材。モバイル筺体や自動車など、日常のさまざまなシーンへの応用が期待されています。

腐食しにくく加工しやすい。相反する要望を一挙に実現

携帯電話やノートパソコンなどのモバイル製品において、軽さは製品価値を左右する要素の1つです。また、重量が燃費に影響をおよぼす自動車は、地球環境の観点からも軽量化への取り組みは欠かせません。そこで期待を集めるのが、実用金属の中では最も軽いマグネシウムです。ただしマグネシウムには、腐食しやすいという短所もあります。

この課題を解決するために用いられてきたのが、アルミニウムを9%、亜鉛を1%添加したAZ91合金です。しかしAZ91合金は製造過程で組織が粗くなるという性質を持つため、圧延プロセスをともなう板材への加工は困難とされてきました。その結果、AZ91合金は鋳造材が利用されるにとどまっていました。このためユーザーである製品メーカーは、使い勝手の悪さに悩まされていました。あるいは、耐食性には劣るものの加工性に優れる、材料の添加比率を変えたAZ31合金板材を利用せざるを得ませんでした。

今回開発したAZ91合金板材とは、その名の通り、板材として開発、製造されたAZ91合金です。鋳造材に比べて強度は1.5倍以上となる340MPa、伸びは数倍となる10%以上を達成しました。プレス加工性はAZ31合金板材と同等を実現しています。AZ91合金の特性である耐食性は備えたままでこれらの長所を実現したAZ91合金板材は、まさにユーザーが切望していた金属。「軽く」が命題のモバイル筺体や自動車において、従来素材に取って替わることが期待されています。また、素材が均質緻密で表面が平滑という特性も持つため、デザイン性の高い塗装や表面加工が可能です。これは、AZ91合金板材が外装材としても利用範囲を広げていけることを示しています。

蓄積した材料技術が「世界初」への足がかりに

住友電工がマグネシウムという素材に取り組み始めたのは、2004年のこと。当時は、大阪製作所が鋳造、伊丹製作所が加工と、それぞれの製作所内の研究所が独立して可能性を探っていました。そして2005年、両製作所の研究チームが合流し、マグネシウム合金プロジェクトがスタートしました。ただ、プロジェクト発足のニュースは、社内外で驚きをもって迎えられました。というのも、材料技術で歴史と実績を持つ住友電工といえども、マグネシウムに取り組むのは初の試みだったから。さらに、板材の量産という製造プロセスも初めてならば、外観部品としての出荷を目指すのも初めて。もちろん、AZ91合金を板材として開発するのは、社内はおろか世界でも誰も手掛けたことがありません。あらゆる面において初の試みだったのです。

そんな新境地へのチャレンジを支えたのは、やはり住友電工の歴史と伝統でした。
AZ91合金に圧延加工を施しても細かな組織を維持するにはどうすればいいか?この難問に対するヒントは、アルミや銅など、さまざまな素材を溶解し、鋳造してきたノウハウの中に潜んでいました。住友電工には、「すべてのアルミをバー材に加工できる」と言われるほどの技術があります。ここに注目し、応用することで、誰もなしえなかったAZ91合金の制御技術へと到達したのです。

さらに、住友電工ならではの風土も今回の成功には不可欠でした。前例のないチャレンジを良しとし、バックアップし続けた経営陣。その期待に応えるべく、議論と実験を繰り返して1つずつ壁を乗り越えてきたエンジニア。さらに、ユーザーの声を拾い上げ、現場との橋渡しに奔走した営業メンバー。綿々と受け継いできた技術にかける情熱が、「世界初」という成果をもたらしたのです。

各種物性比較表

AZ91合金板材はすでに、国内外のモバイル製造メーカーで筺体評価が行われ、基本特性を満たすことが確認されました。またヨーロッパの自動車メーカーでは、耐食性を初めてクリアした板材との評価が出されました。これらの結果を受けてプロジェクトは現在、量産に向けたパイロットラインを稼働させ、製造技術の確立に取り組んでいます。一刻も早く量産ラインを立ち上げ、ユーザーの期待に応えられる体制を整えことが今後の目標となっています。

そのためにも重要なのが、ユーザーのニーズを吸い上げ、製造技術へとつなげていくための営業活動です。製品の企画や設計は欧米で、生産は中国などのアジアで、というグローバル化が進んだ今、営業先もそれらの国々全域にわたります。当然、品質や価格に対する要求水準も異なれば流通事情も違います。それらをつぶさに把握し、応えていくための取り組みが進められています。

マグネシウムといえば住友電工。そう言われるようになりたい―。
メンバーがそろって口にするように、究極の軽量金属材料を目指したチャレンジはまだまだ続きます。

無垢のAZ91合金板材 表面加工処理した板材 暖かな金属調(パステルカラー)
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