ZL鋳造アルミニウム：世界のグレードと用途

I.アルミニウム合金グレードの各国間比較

国際アルミニウム合金グレード比較表

II.各種グレードのアルミニウム合金（ZL鋳造アルミニウム）の主な特性と用途

ZL101

組成が単純で、溶融・鋳造が容易で、鋳造性に優れ、気密性がよく、溶接・機械加工性も比較的良好であるが、機械的性質は高くない。ポンプのハウジング、ギアボックス、計器ケース（フレーム）、家電製品の部品など、薄肉、大面積、複雑な形状で強度の要求が低い各種部品の鋳造に適している。主に砂型鋳造や金属鋳造が用いられる。

Zl101A

ZL101をベースに少量のTiを添加し、結晶粒を微細化して組織を強化したため、ZL101やZL102よりも総合性能が高く、耐食性にも優れている。一般荷重の土木構造物やオートバイ、自動車、家電製品、計器製品などの各種構造部品用の高品質鋳物として使用できる。現在、その使用量はZL102に次いで多い。主に砂型鋳造や金属鋳造で使用される。

Zl102

この合金の最大の特徴は流動性が良いことで、他の特性はZL101に似ていますが、気密性はZL101より優れています。様々な複雑形状の薄肉ダイカストや、薄肉で大面積の複雑形状のメタル鋳物や砂型鋳物など、強度の要求が低い鋳物に使用できます。ダイカストであれ、金属型、砂型鋳物であれ、民間製品で最も使用されている鋳造アルミニウム合金品種です。

Zl104

加工晶が多く、Mnが添加されているため、材料に混入しているFeの弊害を相殺し、鋳造性が良く、気密性、耐食性に優れ、溶接性、機械加工性は比較的良いが、耐熱性に劣る。主にダイカスト鋳造、砂型鋳造、金属鋳造を用い、スーパーチャージャーハウジング、シリンダーヘッド、シリンダーライナーなど、複雑な形状で荷重の大きい大型の動的構造部品の製造に適している。

ZL105、ZL105A

Cu添加によりSi含有量が減少し、鋳造性、溶接性はZL104より劣るが、常温、高温強度、機械加工性はZL104より優れ、塑性変形性はやや劣り、耐食性は劣る。

複雑な形状、大型、高荷重の動的構造部品に適しています。スーパーチャージャーハウジング、シリンダーヘッド、シリンダーライナーなど。ZL105Aは、ZL105の不純物元素Feの含有量を低減し、合金の強度を向上させ、ZL105よりも優れた機械的特性を有する。主に高品質鋳物の鋳造に使用される。

ZL106

Siの含有量が増加し、微量のTiとMnが添加されているため、ZL105よりも鋳造性能と高温性能が優れており、気密性と耐食性も良好である。一般的な耐力構造部品や、良好な気密性が要求され、高温で作業する部品に使用できる。主に砂型鋳造、金属鋳造に使用される。

ZL107

ZL107は、優れた鋳造性能と気密性、良好な機械的性質、一般的な溶接および機械加工性能、やや劣る耐食性を有する。一般的な動的または静的荷重に耐える構造部品や気密性を必要とする部品の製造に適している。主に砂型鋳造が用いられる。

ZL108

ZL108はSi含有量が高く、Mg、Cu、Mnが浸透しているため鋳造性に優れ、熱膨張係数が小さく、耐摩耗性、高強度、熱安定性が良い。しかし耐食性はやや劣る。内燃機関のピストンなどの耐摩耗部品や、安定した寸法と体積を必要とする部品の製造に適している。主にダイカストや金属鋳造を用いるが、砂型鋳造も可能。

ZL109

これはAl-Si-Cu-Mg-Niの複合合金である。Si含有量の増加とNiの添加により、鋳造性、気密性に優れ、高温強度が高く、耐摩耗性、耐食性が向上し、線膨張係数、密度が大幅に低下します。安定した寸法と体積を必要とする内燃機関のピストンや耐摩耗部品の製造に適している。主に金属鋳物、砂型鋳物を使用。

ZL111

ZL111は複合合金である。MnとTiの添加により、この合金は優れた鋳造性能、良好な耐食性、気密性、高強度を有する。溶接と機械加工の性能は平均的である。

複雑な形状、高荷重の動的構造部品（航空機エンジン構造部品、ウォーターポンプ、オイルポンプ、インペラーなど）、気密性が要求される部品、高温で作業する部品の鋳造に適している。主に金属鋳造、砂型鋳造を用いるが、ダイカスト鋳造も可能。

ZL114A

ZL112は複合合金である。MnとTiの添加により、この合金は優れた鋳造性能、良好な耐食性、気密性、高強度を有する。溶接と機械加工の性能は平均的である。

複雑な形状、高荷重の動的構造部品（航空機エンジン構造部品、ウォーターポンプ、オイルポンプ、インペラーなど）、気密性が要求される部品、高温で作業する部品の鋳造に適している。主に金属鋳造、砂型鋳造を用いるが、ダイカスト鋳造も可能。

ZL115

鋳造性に優れ、機械的性質が高く、主にバルブボディ、インペラーなどの構造部品や高荷重部品として使用される。主に砂型鋳造と金属鋳造を用いる。

ZL116

ZL115合金からZnとSbを除去し、微量元素のTiとBeを添加することで、合金の結晶粒が微細化し、雑誌Feの有害な影響が低減されるため、良好な鋳造性、気密性、高い機械的特性が得られる。

航空機やミサイルの一部部品など、重荷重に耐える動力構造部品や、総合性能が要求される民生品の各種部品の鋳造に適している。主に砂型鋳物、金属鋳物を使用。

ZL117

ZL117合金は、Al-Cu-Mg系過共晶耐摩耗合金の複合合金です。19-22%のSiを含有し、微量元素のMnと希土類元素REを添加しているため、軟質マトリックス上に高硬度の一次Si粒子が多数分散した先進的な耐摩耗材料となり、鋳造性に優れ、常温・高温強度に優れ、熱膨張係数が小さい。

内燃機関のピストン、ブレーキパッド、および高強度で他の耐摩耗性のアクティブな寸法安定性の構造部品の鋳造に適しています。主に金属鋳造を使用するが、砂型鋳造も使用できる。

さらに、航空工業省は3種類のアルミニウム-シリコン合金（ZL112Y、ZL113Y、ZL117Y）を開発した。ZL112YとZL113YはいずれもAl-Si-Cu系ダイカスト合金で、鋳造性、気密性、機械的性質が高く、強度や加工温度が高く、気密性が要求される鋳造部品や、ピストンなど耐摩耗性、寸法安定性、伝熱性が要求される部品に適している。

主にダイカストを用いるが、砂型鋳造や金属鋳造も可能。Zl108合金とは異なり、Si含有量を減らし、Cu含有量を増やして固溶強化と析出硬化を高め、Zl108よりも室温および高温性能が優れている。

ZL201

ZL201は室温および高温での機械的性質、一般的な塑性加工性、溶接性、機械加工性は良好であるが、流動性が悪く高温割れを起こしやすく、耐食性にも劣る。高温（200～300℃）で使用される構造部品や常温で大きな動荷重や静荷重を受ける部品、低温（-70℃）で使用される部品の鋳造に適している。主に砂型鋳造を用いる。

ZL201A

この合金は、不純物であるFeとSiの含有量を大幅に低減し、ZL201よりも高い室温および高温機械特性を有する。機械加工性と溶接性は良好ですが、鋳造性は劣ります。300℃で加工する部品や常温で大きな動・静荷重に耐える部品に使用できる。主に砂型鋳造で使用される。

ZL202

ZL202は比較的鋳造性が良く、高温強度、硬度、耐摩耗性が高いが、耐食性に劣る。シリンダーヘッドのように、250℃の温度で小さな荷重で働く鋳造部品に適している。主に砂型鋳造や金属鋳造で使用される。

ZL203

ZL203はSi含有量が少ないため、流動性がやや悪く、高温割れが発生しやすく、耐食性も比較的劣るが、高温強度や溶接・機械加工性は良好である。250℃以下の温度で小さな荷重で働く鋳造部品や、計器部品、クランクケースボディなど常温で大きな荷重に耐える部品に適している。主に砂型鋳造、低圧鋳造を使用。

ZL204A

高純度、高強度鋳造Al-Cu合金で、塑性加工性も良く、溶接・機械加工性も良いが、鋳造性は悪い。サポートシート、サポートアームなど、大きな荷重に耐える構造部品の鋳造に適している。主に砂型鋳造や低圧鋳造を用いる。

ZL205A

現在、世界で使用されているアルミニウム合金の中で最も強度が高い。塑性と耐食性に優れ、機械加工と溶接の性能に優れているが、鋳造性は比較的悪い。大きな荷重に耐える構造部品や、高い気密性を必要としない一部の部品の鋳造に適している。主に砂型鋳造、低圧鋳造を用いるが、金属鋳造も可能。

ZL207

ZL207は高温強度が非常に高い。鋳造性は平均的で、溶接性と機械加工性も平均的であるが、常温強度は高くない。航空機エンジンのバルブボディや石油精製工業の一部の耐熱部品など、400℃の高温で使用される各種構造部品の鋳造に適している。主に砂型鋳造や低圧鋳造が用いられる。

ZL209

ZL209合金の引張強さ、降伏点、高温強さはいずれもZL201Aより高く、溶接性、機械加工性は良いが、鋳造性、伸びは劣る。内燃機関部品など、高温での耐摩耗性が要求される各種部品の鋳造に適する。砂型鋳造が多い。

ZL301

既存のアルミニウム合金の中で最も耐食性の高い品種の一つであり、切削性が非常に良く、溶接性も比較的良好で、強度が高く、陽極酸化処理も良好であるが、鋳造工程が複雑で、操作が面倒であり、鋳物にポロシティや熱間割れなどの欠陥が発生しやすい。

150℃以下の使用温度で海水などの腐食性媒体中で大きな荷重を受ける様々な部品の鋳造に適しており、例えば石油産業における舶用コールドロン内の様々な部品、ポンプケーシング、インペラー、フレームなど、主に砂型鋳造を使用している。

ZL303

ZL301より高い高温強度、良好な耐食性（ZL301より若干劣る）、優れた機械加工性、良好な溶接性、ZL301より優れた鋳造性能、熱処理ができないためZL301より機械的性質が大幅に劣る。

航空エンジン、ミサイル、内燃機関、ケミカルポンプ、オイルポンプ、石油化学ガスポンプのケーシング、ローター、ブレードなど、海水、化学薬品、ガスなどの腐食性媒体中で中程度の荷重に耐える部品の鋳造に適している。主に圧力鋳造と砂型鋳造を使用する。

ZL305

ZL305は、Znの添加によりMgの含有量が減少しており、鋳造性能と自然時効後の構造安定性の両方がZL301およびZL303合金よりも優れており、ポロシティや高温割れの形成傾向が小さい。また、微量元素のTiとBeの添加により、この合金は良好な総合性能と強い耐応力腐食性を持つが、高温での機械的性質は劣る。

航空エンジン、内燃機関、ケミカルポンプ、オイルポンプ、石油化学ガスポンプのケーシング、ローター、ブレードなど、海水、化学薬品、100℃以下のガスなどの腐食性媒体中で大きな荷重に耐える鋳造部品に適している。主に砂型鋳造を使用。

ZL401

ZL401は、鋳造性に優れ、引け巣や高温割れの発生が少なく、機械的性質が高く、溶接性や機械加工性が良いが、比重が大きく、塑性変形しやすく、耐食性に劣る。

ダイカストや金型、テンプレート、航空エンジン、内燃機関、自動車などの構造部品など、200℃以下の温度で中程度の荷重に耐える製品に使われることが多い。主に圧力鋳造、砂型鋳造、金型鋳造が用いられる。