最高の耐腐食性材料の 5 つ

適切な耐腐食性材料の選択方法

材料の選択は、あらゆる製造プロセスの重要な部分です。材料は、製造されるコンポーネントの化学的および機械的特性を定義し、コンポーネントの寿命に大きな影響を与え、部品が適切に機能することを保証するため、適切な材料を選択することは非常に重要です。耐腐食性材料は、その材料特性と、過酷な環境条件や化学物質に対する反応性の欠如により、製造において重要な役割を果たします。

たとえば、多くの航空宇宙部品は、チタン、タングステン、および炭素繊維を使用して製造されています。これらの材料は非常に強く、軽量で柔軟性があるためです。残念なことに、これらの材料は互いに反応し、時間の経過とともにガルバニック腐食を引き起こす可能性があります。これは、材料間でイオン交換が行われる局所的な腐食です。ここでは、世界で最も規制の厳しい業界の 1 つで、耐食性材料が部品の完全性を維持しています。

環境の観点からは、無公害の太陽光および風力エネルギー源は過酷な条件に対して脆弱であり、耐腐食性材料は重要なコンポーネントを経時的な損傷から保護するのに役立ちます.これにより、メーカーは代替エネルギー源用のコンポーネントを安全に構築し、より持続可能な経済に貢献できます。酸や塩などの腐食性媒体や紫外線劣化からパーツを保護しようとしているエンジニアにとって、考慮すべき最高の耐腐食性材料は次のとおりです。

耐食材料の例

1.ステンレス鋼

ステンレス鋼合金は、耐食性、延性、および高強度で有名です。ステンレス鋼の耐食性は、クロムとニッケルの含有量に直接関係しています。これらの元素の含有量が多いほど、抵抗が増加します。

現在市場に出回っているほとんどのステンレス鋼合金には、少なくとも 18% のクロムが含まれています。クロムが酸化すると、金属部品の表面に酸化クロムの保護層が形成され、腐食を防止し、下にある鋼に酸素が到達するのを防ぎます。

この材料は融点が高く、高圧に耐えることができるため、建設、機械製造、貯蔵容器の製造にも適しています。 304、430、および 316 ステンレス鋼は、最も一般的に指定されているステンレス鋼の等級であり、316 は過酷な海洋環境で選択される等級です。

ただし、ステンレス鋼の耐久性と高い耐食性は高価であり、一部のメーカーにとっては非常に高価です。また、ステンレス鋼合金は融点が高いため、特に溶接での使用が難しい場合があります。

2.アルミニウム

アルミニウム合金は毒性がなく、100% リサイクル可能で、強度対重量比が高く、熱伝導率と電気伝導率が高く、機械加工が容易です。また、アルミニウムは自然に耐食性がある数少ない素材の 1 つであるという点でもユニークです。

この素材には鉄がほとんどまたはまったく含まれていないため、酸化することはありますが錆びることはありません。アルミニウム合金が水にさらされて酸化すると、自己不動態化と呼ばれるプロセスである酸化アルミニウムの膜が部品の表面に形成され、腐食から保護されます。アルミニウム 5052-H32 は、他の種類のアルミニウムよりも耐食性が高く、明るく滑らかな仕上げを形成します。

この酸化プロセスは、陽極酸化と呼ばれるプロセスによって厳密に制御することもできます。また、アルミニウムは付加製造用の数少ない革新的な材料の 1 つであり、自然に耐食性があるという点でもユニークです。陽極酸化は、広く使用されている低コストの管理された仕上げです。このプロセスでは、パーツに色を追加することもできるため、さまざまなユース ケースに合わせてさらにカスタマイズできます。

アルミニウムは、航空宇宙用途、自動車ボディ パネル、塩水に敏感な用途、および高性能材料が必要とされるその他の状況で頻繁に使用されます。製造業者は、手頃な価格の耐腐食性材料が必要な場合は、アルミニウムの使用を検討する必要がありますが、アルミニウムの製造は面倒で作業が面倒になる可能性があることを念頭に置いてください。

3.軟質金属

軟質金属または赤色金属には、銅およびその合金、真鍮、青銅などの耐食性材料が含まれます。銅は可鍛性、延性があり、熱と電気の優れた伝導体です。これらの金属は、特定のコンポーネントのライフサイクル全体で耐食性を確保できます。 .銅は時間が経っても腐食しません。酸化すると、緑青と呼ばれる緑色の外層を形成し、部品をさらなる腐食から保護します.

銅は、再生可能エネルギー システムの部品製造においても重要な役割を果たします。銅は非常に優れた熱伝導体および電気伝導体であるため、銅を動力源とするシステムはより効率的にエネルギーを伝達し、環境への影響も少なくなります。

4.ポリプロピレン

利用可能な耐腐食性材料は金属だけではありません。製造業で最も人気のあるプラスチックの 1 つであるポリプロピレンは、自動車部品の製造に特に一般的なプラスチックです。また、最も耐食性に優れたプラスチックの 1 つでもあります。

この熱可塑性ポリマー樹脂は、その靭性、高いレベルの物理的圧力に耐える能力、および油、溶剤、水、バクテリアなどのさまざまな腐食要素に対する耐性から、「プラスチック産業の鉄鋼」と呼ばれています。高密度ポリプロピレン (HDPE) により、引張強度が高くなり、使用温度範囲が広がります。

ただし、この材料の高い可燃性と高い熱係数により、高温用途での有用性が制限されます。また、ポリプロピレンは酸化、紫外線劣化、および特定の塩素系溶剤の影響を受けやすいことに注意することも重要です。

5.ポリテトラフルオロエチレン (PTFE)

一般にテフロンというブランド名で呼ばれる PTFE は、既知の固体材料の中で最も摩擦係数が低い、耐薬品性および耐腐食性のエンジニアリング熱可塑性樹脂です。 PTFE は疎水性であるため、水を吸収せず、高温環境と湿潤環境の両方で優れた電気絶縁力を発揮します。

PTFE は、商用および医療用途で最もよく知られており、鍋やフライパンのノンスティック コーティングを作成し、医療および産業用途向けの減摩コーティングを提供します。摩擦が少ないため、この材料は、ベアリング、ギア、スライド プレート、シール、および産業用途に不可欠なその他の小型部品の製造に使用されます。 PTFE は、炭素繊維とガラス繊維の複合材にもよく使用されます。

それでも、PTFE には限界があります。この材料は接合が難しく、クリープ、摩耗、および放射線に敏感です。また、PTFE から放出されるガスは、閉鎖環境では有毒である可能性があります。材料に関する重要な決定を下す前に、経験豊富な製造パートナーに相談することをお勧めします。

素材の選択について専門家のアドバイスを受ける

耐腐食性は、特に半導体、電力、航空宇宙、および自動車産業において、非常に望ましい特性です。前述の 5 つを含め、幅広い耐腐食性材料から選択できます。製品チームは、材料の選択時に十分な注意を払い、独自のプロジェクト要件を確実に満たすようにする必要があります。

Fast Radius のような経験豊富なデジタル マニュファクチャリング パートナーは、製品チームが製品開発プロセス全体で最も難しい質問に答えるのを助けることができます。金属またはプラスチックを使用する必要がありますか?ポリプロピレンはステンレス鋼と同じくらい良いですか?私たちのチームは、アディティブ マニュファクチャリングと従来のマニュファクチャリングのすべてをナビゲートしてきた長年の経験を持ち、各お客様がパーツを長期的に保護する耐腐食性材料を選択できるように支援します。今すぐお問い合わせください。

アディティブ マニュファクチャリングの材料の詳細と、次のプロジェクトに最適な材料を選択する方法については、Fast Radius ラーニング センターの関連ブログ記事をご覧ください。

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