旋盤加工と切削加工の基本的な違いから、それぞれの特徴、適した材料、使用する工具まで徹底解説。金属加工業界での選択肢として、どちらの加工方法が自社の製品に適しているのでしょうか？
マグネシウム合金の加工技術と特性および応用例
マグネシウム合金の特徴から加工技術、表面処理、応用例まで網羅的に解説します。軽量かつ高強度という特性を持つマグネシウム合金の活用方法について、金属加工業界ではどのような展望が広がっているのでしょうか？
マグネシウム合金は実用金属の中で最も軽量でありながら、優れた強度と剛性を持つ金属材料です。比重は約1.7と、鉄の約1/4、アルミニウムの約2/3という驚異的な軽さを誇ります。この軽量性にもかかわらず、比強度（単位質量あたりの強度）と比剛性はアルミニウムや鉄よりも高く、構造材料として非常に魅力的な特性を備えています。
マグネシウム合金の特徴は軽量性だけではありません。以下にその主な特性をまとめます。
しかし、マグネシウム合金には以下のような欠点も存在します。
マグネシウム合金は添加する元素によって様々な種類があり、それぞれ異なる特性を持っています。代表的なものに以下のようなものがあります。
【AZ系マグネシウム合金】
これらの合金は米国材料試験協会の表記法に基づき、添加元素の化学記号（アルミニウム=A、亜鉛=Z）と含有量（数字）で表されています。他にもZK系（マグネシウム-亜鉛-ジルコニウム）など様々な系列があります。
マグネシウム合金は、その特性から加工方法にいくつかの特徴と制約があります。主な加工技術と注意点について解説します。
【曲げ加工技術】
マグネシウム合金は六方最密格子という結晶構造のため、常温での加工性に劣ります。一般的には温間（約250℃）での塑性加工が行われますが、押出形材については常温での曲げ加工が可能な場合もあります。
【切削加工技術】
マグネシウム合金は切削抵抗が小さく、加工しやすい金属です。マグネシウムの切削抵抗を1.0とした場合、アルミニウムは1.8、鉄は6.3と言われています。ただし、その燃焼性から重要な注意点があります。
【溶接加工技術】
マグネシウム合金の溶接はアルミニウム合金と同様にTIG溶接やMIG溶接が可能です。
マグネシウム合金加工の最大の注意点は、その発火性です。マグネシウムは細かい状態（粉や薄い切り屑）になると発火しやすく、万が一発火した場合、水をかけると水素を発生させて爆発的に燃焼する危険があります。加工現場では適切な安全対策と作業手順の徹底が不可欠です。
マグネシウムの加工技術について詳しく解説されているサイト（三協マテリアル）
マグネシウム合金は実用金属の中で最も卑な金属であり、比較的腐食しやすい性質を持っています。そのため、実用化には使用環境や要求性能に応じた適切な表面処理が不可欠です。マグネシウム合金の表面処理には大きく分けて化成処理と陽極酸化処理があります。
【化成処理】
化成処理は、マグネシウム合金表面に薄い変換皮膜を形成させる処理です。単独で使用されることは少なく、塗装やめっきの下地処理として用いられることが一般的です。主な特徴は以下の通りです。
【陽極酸化処理】
陽極酸化処理は、電気化学的に酸化皮膜を形成させる処理で、より優れた耐食性を提供します。
【塗装処理】
マグネシウム合金の表面処理には、化成処理や陽極酸化処理後の塗装も重要です。
【めっき処理】
マグネシウム合金へのめっきは技術的に難しいとされていましたが、近年では様々な前処理技術の発展により可能になっています。
マグネシウム合金への表面処理選定には、使用環境や求められる性能（耐食性、耐摩耗性、外観など）を考慮する必要があります。特に屋外で使用する場合や厳しい環境下での使用には、陽極酸化処理後の塗装といった複合処理が推奨されます。
表面処理を適切に行うことで、マグネシウム合金の弱点である耐食性を大幅に改善し、その優れた特性を最大限に活かすことができます。最近では環境負荷の低い新しい表面処理技術の開発も進んでいます。
マグネシウム合金の化成処理と陽極酸化処理に関する詳細情報（セキダイ工業）
マグネシウム合金は、その軽量性と高い比強度、さらに様々な優れた特性を活かして、多岐にわたる分野で応用されています。主な用途と具体的な応用例を見ていきましょう。
【自動車産業における応用】
自動車産業では燃費向上と二酸化炭素排出量削減のため、車体の軽量化が重要課題となっています。マグネシウム合金は以下のような部品に採用されています。
【電子機器分野での活用】
電子機器、特にモバイル機器では軽量化と堅牢性の両立が求められます。
【航空・宇宙分野での利用】
航空機やロケットなど、極限まで軽量化が求められる分野でも活躍しています。
【医療・福祉分野での応用】
人体に近い部分で使用されることも多い分野です。
【スポーツ・レジャー用品】
アウトドアやスポーツ分野では軽量性と強度のバランスが特に重視されます。
このように、マグネシウム合金はその特性を活かして様々な分野で活用されています。特に軽量化が求められる用途や、振動吸収性・電磁波遮蔽性などの特殊な性質が必要とされる分野で重宝されています。近年の環境意識の高まりとともに、軽量化による省エネルギー効果やリサイクル性の高さから、さらに用途が拡大することが期待されています。
マグネシウム合金は従来の特性をさらに向上させる研究開発が世界中で進められています。ここでは、最新の技術動向と将来展望について紹介します。
【ミルフィーユ構造による高強度化】
熊本大学の先進マグネシウム国際研究センターでは、「キンク強化」という新規な材料強化法を用いた画期的なマグネシウム合金を開発しました。この合金は「ミルフィーユ構造」と呼ばれる軟質層と硬質層が重なったナノ層状構造を持っています。
この技術はマグネシウム合金の最大の弱点であった強度を大幅に向上させるもので、新たな用途開拓の可能性を広げています。
【耐食性向上の新技術】
マグネシウム合金のもう一つの弱点である耐食性を改善するための新しい表面処理技術も開発されています。
これらの技術により、従来は使用が難しかった過酷な環境でもマグネシウム合金の利用が可能になりつつあります。
【新合金系の開発】
従来のAZ系やZK系に加え、新しい合金系の開発も進んでいます。
これらの新合金は、マグネシウム合金の使用温度範囲を広げ、より過酷な条件での使用を可能にします。
【加工技術の革新】
マグネシウム合金の成形加工性の向上も重要な研究テーマです。
これらの技術進展により、複雑形状のマグネシウム合金部品の製造が容易になりつつあります。
【カーボンニュートラルへの貢献】
マグネシウム合金の軽量性は、輸送機器の燃費向上とCO2排出量削減に直結します。
【市場展望】
マグネシウム合金の世界市場は着実に成長しており、今後もさらなる拡大が予測されています。
業界予測によると、マグネシウム合金の市場規模は2025年までに現在の1.5倍以上に成長するとされています。
【今後の課題】
マグネシウム合金の普及にはまだいくつかの課題も残されています。
これらの課題解決に向けた取り組みも活発に行われており、マグネシウム合金はさらに身近な材料になることが期待されています。
マグネシウム合金技術は日本が世界をリードしている分野の一つでもあり、今後も革新的な技術開発によって、持続可能な社会の実現に大きく貢献していくでしょう。