⚡ 要点
- ZT68 とは：自社開発の改良 7000 系アルミ合金を冷間圧造したボルトで、引張強さ 630 MPa、耐力 500 MPa を持ち、鋼の 6.8 級に匹敵する位置づけです。
- 6056（AL9）との比較：引張強さは 50% 向上（420 → 630 MPa）、耐力は 43% 向上（350 → 500 MPa）しています。
- 質量：密度 2.7 g/cm³ で、ボルト 1 本の重さは鋼の約 3 分の 1。ギヤボックス 1 台あたり 0.5–1 kg を削減できます。
- ガルバニック特性：電位がマグネシウムやアルミと整合するため、鋼とマグネシウムのカップルを根本から解消します。アルマイト処理と組み合わせると中性塩水噴霧 60 日に耐えます。
- 熱：150 °C で 12 時間経過後も引張強さは 600 MPa 超を維持し、保持率は少なくとも 95% です。
- 鋼との比較：10.9 の鋼ボルトは 150 °C で軸力の 96% 超を失いますが、ZT68 はマグネシウムとともに膨張し、はるかに多くを保持します。
- 摩擦：0.09–0.15 でトルクのばらつきが小さく、完全自動ラインに適します。
1. 軽量化を妨げてきたねじ
2. マグネシウムにおける従来ボルトの 3 つの問題
3. ZT68 と 6056 の比較
4. 4 つの核心的な利点
5. 製造チェーン
6. 代表的な用途
7. 選定ガイドとよくある質問
1. 軽量化を妨げてきたねじ
EV、eVTOL、ヒューマノイドロボットは、あらゆる仕様に軽量化を織り込んでおり、マグネシウムやアルミの構造体はすでに一般化しています。見落とされがちな点が 1 つあります。軽量な構造体も、最後は小さなねじで締結されているということです。
従来の炭素鋼ボルトはマグネシウムやアルミには不向きです。異種金属接触腐食、熱膨張のミスマッチ、強度不足という 3 点が、長年にわたり OEM とティアサプライヤを悩ませてきました。既存の 6056 アルミボルトは約 420 MPa で腐食の問題は解決しますが、e パワートレインのトルクと荷重には強度が不足します。
Toprecision は 20 年余りの締結部品開発・製造の知見をもとに、冷間圧造による高強度改良 7000 系アルミボルト ZT68 を開発しました。鋼の強度を、アルミの重量で実現する製品です。
2. マグネシウムにおける従来ボルトの 3 つの問題
問題 1：異種金属接触腐食
マグネシウムは約 -1.6 V、炭素鋼は約 -0.44 V で、その差は約 1.16 V です。湿潤、冠水、結露の条件下ではマグネシウムがアノードとなって急速に腐食し、白錆、ねじ山の侵食、塗膜の剥離、ハウジングの液漏れが発生します。
問題 2：熱膨張のミスマッチ
マグネシウムの膨張率は鋼の約 2 倍です。エンジンやギヤボックスの周辺では両者の動きが異なり、軸力が継続的に減衰します。10.9 の鋼ボルトは 150 °C で軸力の 96% 超を失うことがあり、その結果、ゆるみ、シール不良、異音につながります。
問題 3：6056 では強度が足りない
6056（AL9）は引張強さ約 420 MPa、耐力 350 MPa で、e パワートレインのトルク、荷重、寿命の要求を満たせません。これがマグネシウム軽量化の量産化における技術的なボトルネックでした。
3. ZT68 と 6056 の比較
Mg、Zn、Cu の強化相の析出を制御し、溶体化－焼入れ－時効処理を適用することで、ZT68 は引張強さ約 630 MPa、耐力 500 MPa、伸び 8% 以上（実測平均 8.21%）を達成しています。
| 特性 | ZT68 | 6056（AL9） | 変化 |
|---|---|---|---|
| 引張強さ Rm | ≈ 630 MPa | ≈ 420 MPa | +50% |
| 耐力 Rp0.2 | ≈ 500 MPa | ≈ 350 MPa | +43% |
| 伸び | ≥ 8%（実測 8.21%） | ≥ 6% | 靭性を維持 |
| 連続使用温度 | 150 °C | 同等 | — |
| 150 °C での強度保持率 | ≥ 95% | — | — |
| 密度 | 2.7 g/cm³ | 2.7 g/cm³ | 同等 |
| 鋼の強度区分相当 | 6.8 | 5.8 | — |
4. 4 つの核心的な利点
4.1 重量
密度 2.7 g/cm³ で、ボルトは鋼の約 3 分の 1 の重さとなり、最大 65% の削減になります。ギヤボックス 1 台で 0.5–1 kg を削減でき、生産台数分を積み上げれば車両質量と航続距離に実質的に寄与します。
4.2 ガルバニックカップルなし
マグネシウムやアルミと電位を整合させることで、異種金属接触腐食の駆動力を根本から取り除きます。アルマイト処理を施すと中性塩水噴霧 60 日に耐え、耐粒界腐食性も良好で、e ドライブや電池パックの湿潤環境に適します。
4.3 耐緩和性
膨張係数がマグネシウムに近いため、ボルトとハウジングが熱サイクルの中で一緒に動き、軸力の減衰は鋼よりはるかに小さくなります。150 °C で 12 時間経過後も引張強さは 600 MPa 超を維持し、モータハウジングやパワーエレクトロニクスに対応します。
4.4 組立
一体フランジを冷間圧造で一体的に成形するため、ワッシャが不要になり、組立工程も 1 工程削減できます。段階的に設計した潤滑パッケージにより総摩擦係数を 0.09〜0.15に保ち、トルクのばらつきが小さいため完全自動ラインに適します。
5. 製造チェーン
ZT68 は「高強度アルミボルトは量産で冷間圧造できない」という業界の前提を覆します。
- 一体冷間圧造：フランジを 1 工程で成形し、メタルフローを連続させます。ワッシャは不要です。
- 洗浄と前処理。
- 精密熱処理：溶体化、焼入れ、時効により強化相を析出させます。
- 熱処理後の高精度転造：ねじ谷に均一な残留圧縮応力が生じ、使用時の引張応力を相殺して疲労強度を高めます。
- 二次洗浄。
- 表面処理と最終検査：アルマイト処理、または摩擦を管理した潤滑コーティング。
金型設計、冷間圧造、転造、切削、熱処理、表面処理、自動組立、光学選別までを自社で一貫し、金属顕微鏡、万能引張試験機、摩擦試験機で支えています。
6. 代表的な用途
- e ドライブシステム：マグネシウム製モータハウジング、減速機フランジ、インバータケース。
- 電池システム：マグネシウム製トレイ、フレームレール、コールドプレート。
- 軽量シャシ：マグネシウム・アルミ製ロアアーム、ステアリングナックル、サブフレーム。
- 大型マグネシウムダイカスト：インストルメントパネルフレーム、ボディ鋳物。
- eVTOL・低空航空：1 kg 削るごとに航続距離が伸びます。
- ヒューマノイドロボット：関節ハウジング。質量が減れば可搬重量と稼働時間が増えます。
7. 選定ガイドとよくある質問
選定ガイド
- 鋼対鋼：鋼ボルトを使用します。
- マグネシウムまたはアルミ同士、常温：ZT68。
- マグネシウム対鋼で高荷重：絶縁スリーブ付きの鋼ボルト。
- 150 °C 超：チタンまたは鋼。
よくある質問
Q. ZT68 は 10.9 の代替になりますか。 いいえ。ZT68 は 6.8 相当で、マグネシウムやアルミの軽量結合部向けであり、鋼対鋼の高荷重結合には適しません。
Q. なぜチタンを使わないのですか。 チタンはより高強度ですがコストが 5〜10 倍です。電位が母材と整合する箇所では ZT68 のほうが価値が高くなります。
Q. アルマイト処理はできますか。 できます。黒またはクリアで、塩水噴霧 60 日の性能を持ちます。
Q. 摩擦係数 0.09〜0.15 は何を意味しますか。 同じトルクなら軸力は亜鉛めっき鋼（K ≈ 0.20）より 30〜50% 高くなります。トルク設定は再計算が必要です。