亜鉛合金ダイカスト ZDC2（JIS H 5301）の発注——ZDC1との違い、不純物と粒間腐食

この記事は、機器のハウジングやつまみ、錠前の部品、コネクタの筐体など、工業用の亜鉛合金ダイカストを発注するときの話を扱う。ダイカスト全般（巣と含浸、寸法の等級、後加工代）はダイカストを発注するとき決めること、アルミの ADC12 はADC12（JIS H 5302）の発注に書いた。ここでは亜鉛合金ならではの点、つまり ZDC1 と ZDC2 の選び方、規格が保証していないもの、不純物と粒間腐食、めっきの指定に絞る。

ZDC1 と ZDC2 は銅の量で分かれる

JIS H 5301 は 1990 年の版を 2009 年の追補 1 で一部改正した規格で、亜鉛合金ダイカストの種類を化学成分によって 1 種（ZDC1）と 2 種（ZDC2）に分けている^[1]。参考欄は、ZDC1 を Zn－Al－Cu 系で機械的性質と耐食性が優れているもの、ZDC2 を Zn－Al 系で鋳造性とめっき性が優れているものとしている^[1]。参考の使用部品例では、ブレーキピストンやシートベルト巻取金具が ZDC1、モールやコネクタなど多くの部品が ZDC2 である^[1]。

材料は JIS H 2201（ダイカスト用亜鉛合金地金）を用いる、と規格は定めている^[1]。地金の規格の成分と、ダイカストの規格の成分を並べると、許容の幅が違う。

出典: JIS H 5301 の表 2、JIS H 2201 の表 1・表 2^[1][2]。亜鉛は残部。地金 2 種の合金番号は ZL0400、商品略称は ZL3。

地金のほうが不純物の上限が厳しく、ダイカストの段階で上限が緩くなっている。溶かして鋳込む工程で不純物が入りうることを見込んだ幅と読める。逆に言えば、地金の成績書が規格内でも、製品のダイカストが規格内である保証にはならない。製品の成分は製品で確かめる。

機械的性質は「参考」でしかない

JIS H 5301 の本体の品質の箇条は、使用上有害な割れや鋳巣などの欠陥がないこと、補修の制限、化学成分の三つで、引張強さや伸びの要求は無い^[1]。参考の表に、ダイカストした試験片を 21 ℃で試験した ASTM の値として、ZDC1 は引張強さ 325 N/mm²・伸び 7 %・硬さ 91 HB、ZDC2 は 285 N/mm²・10 %・82 HB が載っている^[1]。これは規格の要求ではなく、受入の判定には使えない。

強度や硬さで受け入れる必要があるなら、試験片の形（製品から切り出すか、別に鋳込むか）、試験の頻度、判定値を受渡当事者間で決める（提案）。参考の表の値は、規格の参考図に示す専用の試験片（ダイカストした引張試験片・衝撃試験片）の値なので^[1]、製品から切り出した値と同じにはならない。

鉛・カドミウム・すずと、粒間腐食

JIS H 5301 の参考欄は、表 2 の不純物のうち鉛・カドミウム・すずは亜鉛合金の粒間腐食の原因になるので、その合計が 0.010 % を超えないように管理すべきとしている^[1]。個々の上限（0.005・0.004・0.003 %）をすべて満たしても合計は 0.012 % になりうるので、合計の管理は個別の上限より一段厳しい。

大阪産業技術研究所（ORIST）の技術資料は、粒間腐食を、不純物の Pb・Sn・Cd が多い場合に結晶粒界が優先的に腐食し、強度が著しく劣化する現象と説明している^[3]。同じ資料によれば、粒間腐食は製造後数年たってから発覚する事例が多く、対策は Pb・Sn・Cd の総量を 0.01 % 以下にすることと、粒間腐食を抑える Mg を JIS の範囲内にすることである^[3]。さらに、工場内で出る湯道などをリターン材（戻り材）として再溶解すると不純物濃度を高める危険があり、持ち込まれた粒間腐食の製品では Mg が JIS の範囲より低い事例が目立つ、リターン材の溶解時にフラックスを入れていることが原因と考えられる、と述べている^[3]。

購買の立場では、数年後に壊れる不具合を受入検査で見つけるのは難しい。発注時に、成分を製品で分析した成績表を求め、Pb＋Cd＋Sn の合計と Mg の値を確かめる項目に入れておく（提案）。戻り材をどの比率で使うかは鋳造工場の工程の話だが、工程の変更（戻り材の比率や地金の調達先の変更）を事前に知らせる取り決めを入れておくと、成分の変動を追いやすい。

分析は製品から、成績表は求めたときだけ

JIS H 5301 の検査の箇条は、分析試料は特に指定のない限りダイカストから取るとし、分析試験の成績表は注文者の要求があったものに限り提出するとしている^[1]。分析方法は JIS H 1551 か JIS H 1560 による^[1]。空圧・液圧試験は、注文者の指定によって行う^[1]。指定しなければ行われない。

補修については、埋め金や溶接によって補修してはならないとし、欠陥部分が小さくて注文者が使用上差し支えないと認めたときに限って補修できる、また注文者の承認を得て漏れ止めの処理を行える、としている^[1]。気密の要る部品で含浸を認めるかどうかは、承認の手続きとして注文に書く。

寸法は JIS B 0403 を当てる

形状・寸法・質量は図面か模型により、寸法許容差は注文者の指定による^[1]。指定のない部分には JIS B 0403 を適用することができ、2009 年の追補で、以前併記されていた JIS B 0409（ダイカスト普通許容差）は引用から削除された^[1]。JIS B 0403 には、ダイカストの抜けこう配の普通許容値が、アルミニウム合金と亜鉛合金で別に定められている^[4]。値の読み方と、公差等級の目安はダイカストの記事で扱ったので、ここでは繰り返さない。図面に「普通公差：JIS B 0403 の CT○」と等級を書くことだけ押さえておく。

めっきは素地に合わせて JIS H 8617 の等級で書く

亜鉛合金ダイカストには装飾と防食のためにめっきをかけることが多い。JIS H 5301 の参考欄は、めっきを施す場合は JIS H 8617（ニッケルめっき及びニッケル－クロムめっき）、JIS H 8620、JIS H 8621 を参考にするとよいとしている^[1]。

JIS H 8617 は、亜鉛合金の素地には「銅－ニッケル－クロムめっき」の 1 級〜9 級を定めている。たとえば 1 級は銅とニッケルの合計の最小厚さ 10 µm、最上層のクロム 0.1 µm で、記号は Ep-Zn/Cu＋Nib 10, Cr 0.1 r のように書く^[5]。等級が上がるにつれて最小厚さが増え、9 級では 50 µm などになる^[5]。銅とニッケルのそれぞれの膜厚は、受渡当事者間の協定による^[5]。等級ごとに、耐食性の試験と想定する使用環境（D の通常の屋内から A まで）が対応づけられているので^[5]、使う場所から等級を選ぶ。ニッケルめっき全般の指定はニッケルめっき JIS H 8617 の指定を参照してほしい。

めっきの不良が鋳造に原因を持つこともある。ORIST の資料は、めっき膨れを起こした亜鉛ダイカストの断面で、「二重乗り欠陥」による間隙に浸透した液体が腐食を起こした例を挙げ、鋳造欠陥が原因の表面処理不良では発生の頻度や箇所に一定の傾向があることが多い、としている^[3]。めっき膨れが出たら、めっき工程だけでなく、ダイカストの同じ部位に欠陥がないかを確かめる。

表示と、発注書に書くこと

JIS H 5301 は、ダイカストに種類の記号、製造年月日、製造番号、製造業者名を適当な方法で表示するとしている^[1]。小さな部品に刻めない場合の扱い（箱・ラベルでよいか）を決めておく。

1. 規格と種類
JIS H 5301 ZDC1 か ZDC2 か。めっき性を重視するなら ZDC2、強度と耐食性なら ZDC1 という規格の参考の特色を、設計部門の判断材料にする。

2. 成分の確かめ方
製品からの分析と成績表の提出。Pb＋Cd＋Sn の合計と Mg の値。

3. 機械的性質
必要なら試験片・頻度・判定値を協定する（規格には要求が無い）。

4. 気密と補修
空圧・液圧試験の要否と条件、漏れ止め・含浸を認めるか。

5. 寸法とめっき
JIS B 0403 の等級。めっきは JIS H 8617 の素地・種類・等級と記号。

注文書の書き方の例を示す。「材料：JIS H 5301 ZDC2。成分：製品から試料を採り分析、成績表を提出（Al・Cu・Mg・Fe・Pb・Cd・Sn）。Pb＋Cd＋Sn の合計 0.010 % 以下を確認。寸法：図面による。指示のない寸法は JIS B 0403 の CT○（図面の注記による）。めっき：JIS H 8617 Ep-Zn/Cu＋Nib 20, Cr 0.1 r（3 級）。漏れ止め処理は事前承認。地金の調達先・戻り材の比率を変えるときは事前に連絡。」

よくある質問

ZDC2 の部品が数年後に割れて、断面が黒くなっていました

断面の変色は、ORIST の資料が粒間腐食の破断面の特徴として挙げているものと似ている（正常な破断面は銀白色、粒間腐食では外周部から黒色に変色）^[3]。同じロットの製品で成分（とくに Pb・Sn・Cd と Mg）を分析し、規格と参考の管理値に照らす。原因の切り分けは、公的な試験研究機関などに依頼できる。

見積の成績書が「地金の成績書」でした

地金の JIS H 2201 は地金の成分の規格で、成績書も出荷した地金についてのものである^[2]。ダイカストの成分は JIS H 5301 で、試料は特に指定がなければダイカストから取る^[1]。製品の成績表を求める。

ZDC1 と ZDC2 は混ぜて使っても同じですか

銅の量が違うので別の材料である^[1]。同じ工場で両方を流しているなら、記号の表示と、工程の切替えのときの扱いを確かめる。

まとめ

JIS H 5301 の ZDC1 と ZDC2 は銅の量で分かれ、要求されるのは成分と品質で、機械的性質は参考の値しかない^[1]。鉛・カドミウム・すずは粒間腐食の原因で、合計 0.010 % を超えないよう管理すべきとされる^[1]。粒間腐食は数年後に見つかることが多く、戻り材の使い方と Mg の低下が関わる^[3]。成分は製品から分析し、成績表は注文で求める^[1]。めっきは JIS H 8617 の亜鉛合金素地の等級で書く^[5]。

銅合金の鋳物で耐圧・耐摩耗の部品を作るなら青銅鋳物 CAC406 の記事を、薄板のばね部品ならりん青銅の条の記事とベリリウム銅の記事を、ダイカスト型まわりの耐摩耗部品なら超硬合金の記事を読んでほしい。気密の確かめ方は気密試験・リークテストを仕様に入れるときにある。

出典・参考資料

1. JIS H 5301:1990 亜鉛合金ダイカスト（追補 1：2009 を含む）（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2009 年 2 月 20 日改正・2023 年 10 月 20 日確認）
2. JIS H 2201:2015 ダイカスト用亜鉛合金地金（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2015 年 3 月 20 日改正・2024 年 10 月 21 日確認）
3. 武村守・松室光昭「ダイカストの不良事例」技術資料 No.10020（地方独立行政法人 大阪産業技術研究所／2011 年 8 月 22 日）
4. JIS B 0403:1995 鋳造品－寸法公差方式及び削り代方式（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1995 年 2 月 1 日改正・2025 年 6 月 20 日確認）
5. JIS H 8617:1999 ニッケルめっき及びニッケル－クロムめっき（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1999 年 8 月 20 日改正・2023 年 10 月 20 日確認）

WHITE PAPER

この記事の理解を深める
無料ホワイトペーパーをプレゼント

製造業の現場で使える実務資料（PDF）を無料でお届けします。"こんな資料が届きます" ↓ 下のボタンからどうぞ。

🔒 全文は無料ダウンロードで