アルミ加工に適したコーティング

2022年12月29日

今回は、アルミ加工に適したコーティングを考えたいと思います。

アルミ加工の特徴

アルミは、軽量化目的で航空機、自動車などに使われる箇所が増えています。

軟質の純アルミ、航空機などに使われる銅、マグネシュウムなどを含むアルミ合金、
自動車のエンジンに使われる、硬いシリコン結晶を含むアルミダイキャスト（ＡＤＣ）などがあります。

さて、アルミ加工最大の障害は「凝着」です。
家庭用のアルミホイルをハサミで切ると、刃先にアルミが付着して切れ味が落ちていきます。これが凝着です。
凝着したアルミを除去しようとしても、粘りがあり残ってしまいます。
そうなると、再びアルミの凝着が起きてしまいます。

この「凝着」に加え、アルミ合金などは添加物により硬さも備えたことから
「摩耗」も同時に発生するようになりました。
コーティングには耐凝着、耐摩耗の性能が要求されています。

このように加工障害となる現象は、次のように考えています。

• 凝着・・・・・・アルミが付着して、こびりついた状態。
• 凝着拡散摩耗・・強固に凝着したアルミが剥がれ落ちる際、工具・金型基材の表面ごと脱落し、凝着～摩耗を繰り返す状態。
• 摩耗・・・・・・アルミ合金に含有される硬度の高い添加物が、擦れることですり減る状態。

＊アルミ加工工具は、刃先が鋭利なため欠け易く、そこにアルミが凝着し加工障害になることもあります。

 

アルミ加工に適したDLCコーティング

コーティングの適用ですが、金属原料のＴｉ系、Ｃｒ系は、凝着防止の点で期待できません。
この点からＤＬＣ（炭素の膜）を、お奨めします。

下の写真は、当社切削試験でシリコン結晶を含有したダイキャストのＡＤＣ１２材を
ドライ環境で切削したものです。凝着と摩耗が同時発生する難削材です。

使用工具は鏡面ラップした超硬チップを用いＡＣ－Ｘ施工しアルミの凝着を比較しています（赤丸部）。
左がノンコート、右がＡＣ－Ｘ施工しております。
黒く見える部分がアルミ凝着で、ＡＣ－Ｘにより凝着が抑えられていることがわかります。
（軽微な付着は発生します。）

 

ノンコート品

ＡＣ－Ｘコート品

アルミ材質加工別DLCコーティング-ラインナップ

次に、各アルミ材質加工とＤＬＣの選択ですが
純アルミ、アルミ合金加工には、
ハイス工具には密着力の高いＤＬＣ－ＥＸ系、
超硬工具には高硬度の特性からＡＣ－Ｘ系をお奨めします。

ＡＤＣ加工には耐摩耗性が重要なため高硬度のＡＣ－Ｘ系をお奨めします。

 

また、以下の評価例がありました。

評価例１：切削油との相性

切削油との相性があるようです。

例：Ａ５０５２材の水溶性切削油使用で、超硬工具にＤＬＣ－ＥＸが採用されたことがあります。
（ＡＣ－Ｘ、ＤＬＣ－ＥＸ切削条件同一）

→→ＤＬＣ－ＥＸ系は親水傾向、ＡＣ－Ｘ系は撥水傾向の特性から、ＤＬＣ－ＥＸ上の切削油が保持されたことが有利になったと思われます。

評価例２：早期剥離の可能性

高面圧でのパンチ加工、高切込み低速加工では早期剥離の可能性があります。

例ａ：厚さ1.5ｍｍのアルミ合金打ち抜きパンチでＡＣ－Ｘ、ＤＬＣ－ＥＸ共に早期剥離が発生しました。
例ｂ：アルミ鋳物加工切削チップでＡＣ－Ｘ、ＤＬＣ－ＥＸ共に早期剥離が発生しました。

→→高切込み低速加工条件で、密着力不足により早期剥離したものと思われます。

 

ぜひオンワード技研のDLCをお試しください

ダイヤモンドそのものを使った工具や、ＣＶＤダイヤモンドコーティングには、性能では適いませんが、
基板上に薄く平滑に成膜できることがＤＬＣの利点であり、
低切込みの高速切削加工工具や、面圧の低い薄板加工用微細パンチに効果が期待できます。

ご相談承ります。ぜひお問い合わせください。