アルミニウム合金とは何ですか?
アルミニウム合金は、純アルミニウムに他の元素を加えてその特性を高め、主に強度を高めた化学組成です。これらの他の元素には、鉄、シリコン、銅、マグネシウム、マンガン、亜鉛が含まれており、これらを合計すると合金の重量の 15 パーセントを構成する可能性があります。合金には 4 桁の番号が割り当てられ、最初の桁は主な合金元素によって特徴付けられる一般的なクラスまたはシリーズを識別します。
純アルミニウム
1xxxシリーズ
1xxx シリーズの合金は、99 パーセント以上の純度のアルミニウムで構成されています。耐食性、加工性に優れ、熱伝導率、電気伝導率も高いシリーズです。このため、1xxx シリーズは送電線や電力網によく使用されます。このシリーズの一般的な合金の名称は、電気用途の場合は 1350、食品包装トレイの場合は 1100 です。
熱処理可能な合金
一部の合金は、溶体化熱処理とその後の焼き入れまたは急速冷却によって強化されます。熱処理では、固体の合金金属を特定の温度まで加熱します。溶質と呼ばれる合金元素は、アルミニウムとともに均一に分布し、固溶体となります。その後、金属は急冷されるか急速に冷却され、溶質原子がその場で凍結します。その結果、溶質原子が結合して細かく分散された沈殿物になります。これは、自然時効と呼ばれる室温で、または人工時効と呼ばれる低温炉操作で発生します。
2xxxシリーズ
2xxx シリーズでは、銅が主な合金元素として使用されており、溶体化熱処理によって大幅に強化できます。これらの合金は、高い強度と靭性をうまく組み合わせていますが、他の多くのアルミニウム合金ほどの大気耐食性のレベルはありません。したがって、これらの合金は通常、そのような露出のために塗装または被覆されます。通常、耐腐食性を高めるために高純度合金または 6xxx シリーズ合金で覆われています。アロイ 2024 はおそらく最も広く知られている航空機用合金です。
6xxxシリーズ
6xxx シリーズは多用途で、熱処理可能、成形性、溶接性が高く、適度な強度と優れた耐食性を備えています。このシリーズの合金には、合金内でケイ化マグネシウムを形成するためにシリコンとマグネシウムが含まれています。 6xxx シリーズの押出製品は、建築および構造用途の最初の選択肢です。合金 6061 は、このシリーズで最も広く使用されている合金で、トラックや船舶のフレームによく使用されます。さらに、一部の電話ケースは 6xxx シリーズ合金で作られていました。
7xxxシリーズ
このシリーズの主な合金剤は亜鉛であり、マグネシウムを少量添加すると、熱処理が可能な非常に高強度の合金が得られます。銅やクロムなどの他の元素も少量添加される場合があります。最も一般的に知られている合金は 7050 と 7075 で、航空機産業で広く使用されています。
非熱処理合金
熱処理されていない合金は、冷間加工によって強化されます。冷間加工は、圧延または鍛造法で行われ、金属を「加工」して強度を高める行為です。たとえば、アルミニウムを薄いゲージに圧延すると、強度が増します。これは、冷間加工により構造内に転位や空孔が蓄積され、原子間の相対的な動きが阻害されるためです。これにより金属の強度が高まります。マグネシウムなどの合金元素を添加するとこの効果が強化され、強度がさらに高まります。
3xxxシリーズ
マンガンはこのシリーズの主要な合金元素であり、多くの場合少量のマグネシウムが添加されます。しかし、アルミニウムに効果的に添加できるマンガンの割合は限られています。 3003は適度な強度と加工性の良さから熱交換器や調理器具などに使用される汎用合金として人気があります。合金 3004 およびその改良材は、アルミニウム飲料缶の本体に使用されています。
4xxxシリーズ
4xxx シリーズの合金はシリコンと結合されており、脆性を生じさせることなくアルミニウムの融点を下げるのに十分な量を添加できます。このため、4xxx シリーズは、より低い融点が必要とされる優れた溶接ワイヤおよびろう付け合金を生成します。合金 4043 は、構造用途および自動車用途の 6xxx シリーズ合金の溶接に最も広く使用されている溶加合金の 1 つです。
5xxxシリーズ
マグネシウムは、5xxx シリーズの主要な合金化剤であり、アルミニウムに対して最も効果的で広く使用されている合金元素の 1 つです。このシリーズの合金は、中程度から高強度の特性に加え、良好な溶接性と海洋環境での耐腐食性を備えています。このため、アルミニウム - マグネシウム合金は、建築や建設、貯蔵タンク、圧力容器、海洋用途で広く使用されています。一般的な合金の用途の例には、エレクトロニクス分野の 5052、海洋用途の 5083、建築用途向けの陽極酸化 5005 シート、およびアルミニウム飲料缶の蓋の製造に使用される 5182 が含まれます。
