カスタムエンクロージャ・部品に最適な金属選定：実践ガイド

エンクロージャ設計の最初のステップの一つは、どの金属を使うか決めることです。

このブログでは、まずプロジェクトに最適な金属を決める際の考慮要素を検討し、続いて在庫している各金属オプションを詳細にレビューし、次の設計を始める際の情報に基づいた選択を支援します。

あなたの設計に選ぶ金属は、最終的に以下の多様な要素に帰着します：

1. 価格

ほとんどの金属オプションは同程度の価格。例外はステンレス鋼で、ニッケルとクロム含有により大幅に高コスト。しかし、コスト効率の良い金属でも多くの屋内用途で十分耐久性があり、仕上げで耐食性を付加可能。価格重視なら選択肢は豊富。

2. 環境条件

エンクロージャが屋外設置なら、超耐久・耐食性金属と適切な仕上げを選択。部分的・完全水没（特に海水）の場合は追加保護必要。

金属選定で最大の要因の一つは耐食性。金属は熱、紫外線、過酷な化学物質、湿気への曝露で異なる速度で腐食します。

3. 美観

当然、プロトタイピング段階では機能が形に優先。しかし、美観に優れプロフェッショナルなプロトタイプは、同僚、ステークホルダー、潜在顧客からの承認と注目を集める差別化要因になり得ます。各金属は美観で独自の強みを持ち、デザインを次のレベルに引き上げる豊富なカスタム仕上げオプションを用意。同じ仕上げならほとんどの金属は視覚的に区別不可。

4. 重量

場合によっては重量が、カスタムエンクロージャに最適な材料決定の重要因子に。例えば、現場測定用カスタムエンクロージャを作るお客様は、場所を頻繁に移動するため、エンクロージャは軽いほど良い。電子機器とコンポーネント完成後の総重量を考えると、エンクロージャ重量は非常に重要な考慮事項になり得ます。

提供している金属

カスタムエンクロージャ設計の予備作業で決断に関わる様々な要素をレビューしたので、今度は在庫シートメタル各種とその最適用途を検討します。

1. 冷間圧延鋼

• 価格： ステンレス鋼よりコスト効率良い。冷間圧延鋼は経済的選択肢。
• 環境面： 湿潤環境に不向き。取り扱い金属で最も耐食性が低い（粉体塗装でカバー可能）。
• 美観： 粉体塗装なら他オプションとほぼ区別不可。無塗装なら錆びる。
• 重量： アルミニウム比で重く硬い。ステンレスほど強くないが剛性は同等。
• 仕上げ： ベアメタル（非推奨）または粉体塗装。

冷間圧延鋼は汎用屋内エンクロージャに最適。ただし無塗装なら錆びるため、ベアメタルとグレイン仕上げは非推奨。粉体塗装で屋内なら極めて耐久的。本来耐食性がないため、過酷・湿潤環境では急速に劣化し、屋外不向き。アルミニウム比で非常に硬い。構造的完全性の観点で優れたコスト効率オプション。

2. ステンレス鋼

• 価格： 汎用エンクロージャ向け在庫オプション中最も高価。
• 環境条件： 在庫金属オプション中、本来最も耐食性が高い。
• 美観： グレイン仕上げで特に印象的、多くの人がステンレスの外観を好む。
• 重量： 冷間圧延鋼とほぼ同重量、同剛性だが強度はより高い。アルミニウムより重い。
• 仕上げオプション： ベアメタル、グレイン仕上げ、粉体塗装。

ステンレス鋼は、クロムとニッケルにより耐食性のプレミアムソリューション。しかしそのクロムとニッケルがコストを押し上げ、冷間圧延鋼、アルミニウム、ガルバニールより高価。耐食性や美観が懸念なら汎用エンクロージャに適す。

以下の特性が重要ならステンレス鋼を検討：

• 耐食性
• 製品汚染防止
• 耐酸化性
• 加工容易性
• 優れた成形性
• 外観の美しさ
• 洗浄容易性
• 低重量で高強度
• 極低温での優れた強度と靭性

3. アルミニウム

• 価格： 冷間圧延鋼と同程度。経済的な汎用金属。
• 環境条件： ある程度の者食性あり、但ステンレス鋼ほとではない。
• 美観： 良好な仕上げオプション。
• 重量： 提供金属中最軽量。ただし他金属と同強度ではない。
• 仕上げオプション： ベアメタル、グレイン仕上げ、粉体塗装。ケミフィルムとアルマイトも可能。

アルミニウムはエンクロージャ向け最軽量金属の一つ。冷間圧延鋼と同剛性得るにはより厚いゲージ必要。電気接点にケミフィルム必須ではないが、ケミフィルムでアルミニウム耐久性向上。

アルミニウムは耐食性があり軽量。低剛性のため鋼と同剛性には厚いゲージ必要。仕上げ：ベアメタル、グレイン、粉体塗装。設計で電気接点必要ならケミフィルム（クロメート処理）必須。アルマイトで耐久性酸化被膜形成可能。最小重量と/または耐食性が最優先ならアルミニウムを検討。

在庫の2種アルミニウム：5052アルミニウム-H32と6061アルミニウム-T6。シートメタル部品には5052推奨（6061よりタイトな半径で曲げても割れない）。CNC機械加工部品、パネル、エンクロージャには6061アルミニウム最適（材料が柔らかくフライス加工容易）。

4. ガルバニール

• 価格： コーティング分、冷間圧延鋼やアルミニウムよりわずかに高価。
• 環境条件： コーティングが intact なら耐食性あり。
• 美観： 鈍いグレー仕上げ。
• 重量： 冷間圧延鋼と類似。
• 仕上げオプション： ベアまたは粉体塗装

ガルバニールは低炭素鋼に亜鉛メッキし、焼鈍で亜鉛を基材に拡散結合。成形・曲げ時に剥離防止。仕上げはプライマーのように機能し塗料密着良好、防錆表面も形成。冷間圧延鋼より湿潤環境で耐久的だが、アルミニウムやステンレス鋼よりは劣る。塗装性、耐食性、成形性に優れる。

5. 銅

シートメタル提供に銅を含むが、エンクロージャ材料としては極めて稀。銅は優れた導電性だが、極めて柔らかくエンクロージャ形成に不向き。他シートメタル材料比で非常に高価。

顧客は通常、バスバーや雑多な部品に銅を使用。オプションについてご相談ください。

結論

特定プロジェクトやプロトタイプのカスタムエンクロージャを設計する際、ニーズに最も適した金属を選んで正しいスタートを切ることが重要。

まとめると、選択の指針となる良い質問がいくつかあります：

• エンクロージャはどこに保管されるか？
• 過酷な環境要素に耐える必要があるか？
• 重量はどの程度問題か？
• どの程度予算を意識する必要があるか？

これらに答え、ニーズを熟考すれば、カスタムエンクロージャに理想的な金属の指針が得られます。

まだ迷う場合や、設計について相談したい場合は、info@protocase.comへメール、または 1-866-849-3911 へお電話ください！ 喜んでお手伝いします。

エンクロージャ設計基礎の詳細は、電子エンクロージャ設計101ブログ記事をご覧ください。