製造用アルミニウム合金：軽量・耐久・多用途なソリューション

アルミニウムは鉄、スズ、銅と並んで世界で最も使用されている金属の一つです。これほど多くの製品と産業用途の基盤となっており、その理由は明らかです。密度が多くの対応材料よりはるかに低く軽量です。耐久性があり、熱と電気の優れた導体です。また、最終材料に非常に特定の特性を与える複数の合金が存在します。

アルミニウム合金の開発者たちは、他元素と混ぜ合わせ最終材料の特性を改善する技術に革命をもたらしました。通常の目的は、アルミニウムの望ましい特性、特に軽量さと耐食性を維持しながら強度を向上させることです。しかし、すべてのさまざまな合金を把握するのは大変なので、このガイドが基本的な合金、その元素構成、用途を簡潔に説明する一助となれば幸いです。

2000、6000、7000シリーズが熱処理可能で、それ以外は熱処理不能であることに注意が必要です。リストは1000から8000シリーズの錬造アルミニウム合金までシリーズ順に進みますので、最高純度から始めるのがベストです。

高アルミニウム含有合金のメリット

アルミニウム含有量（質量分率）、w/%	主要不純物（質量分率）、w/%		代表的な用途
	シリコン	鉄
99.95（高純度）	<0.006	<0.006	押出建具、電気導体、陽極酸化トリミング、箔
99.80	<0.15	<0.15	配管、反射板、宝飾品
99.50	<0.25	<0.40	化学プラント、タンク、チューブ
99.50	w(Si + Fe) < 1.0 %		鍋、フライパン、板金加工

比較的純度の高いアルミニウムには、絞り込み難い多様な用途があります。例えば1000シリーズは最低99%の含有量を持ちます。この高純度は導体など興味深い用途を生みます。導体として、特に1350合金は産業用配線でも銅の良い代替となり得ます。銅に対する主な利点は重量で、多くの送電線に最適です。ただし、このシリーズの欠点は相対的な強度の低さですが、コーティングや歪み硬化で改善可能です。

それでも、1000合金の用途は延性のおかげでより多様です。また、アルミニウム箔や食品包装（通常1100）の源でもあり、耐食性と臭気・匂い・湿気を遮断する能力によるものです。

しかし、1000シリーズはよりハードで過酷な用途でも引けを取りません。マグネシウムとリチウムのわずかな添加（株によって他の金属も）により、姉妹合金である上位シリーズと同様に航空宇宙コンポーネントとして機能します。

銅とマンガン

2000と3000シリーズも90%以上の範囲に留まりますが、全く異なる用途を提供します。銅が前者の主要合金元素で、マンガンが後者で最も重要です。2000合金は優れた強度と靭性を持ち、航空機（特に2024）に最適です。3003は中程度の強度と高い加工性で汎用合金として人気で、熱交換器や調理器具に用いられます。3004合金とその改良版は炭酸飲料缶の胴体に使用されます。

シリコン

4000シリーズ合金はシリコンを核心成分とします。この混合物を十分な量含むとアルミニウムの融点を下げますが、脆性を回避するという明確な利点があります。このシリーズは溶接ワイヤーとろう付け合金に大きな可能性を持ち、これらは低融点を必要とします。クラッディング、押出、建築構造物に最適です。

マグネシウム

マグネシウムとそれを含む各種化合物は、アルミニウム合金に添加される最も広く使用される材料です。これが多様な効果を生む理由の一つです。5000シリーズの特定合金は高温に適さないもの（マンガンとクロムを含む5083など）がある一方で、5086のように溶接に優れたものもあります。前述の両合金は海洋船舶で併用されます。5052は電子機器に多用され、陽極酸化5005板は建築用途、5182はアルミ飲料缶の蓋になります。

マグネシウムシリサイド

6000シリーズはアルミニウム合金としてより硬くタフですが、競合材と比較して依然として軽量です。梯子から飛行機・トラックフレーム、航空宇宙用途、さらにはスマートフォンまであらゆる場面で使用されます。6000シリーズは家庭用・オフィス用家具の優れた素材でもあります。この合金にはマグネシウムとシリコンが特定量含まれ、マグネシウムシリサイドを形成します。押出とCNC加工で最も一般的な材料です。

亜鉛

同様に、7000シリーズ（特に7050と7075）は航空機産業で最も広く使用される合金です。このシリーズの材料は高強度で熱処理可能なので、優れた飛行コンポーネントになるのも当然です。亜鉛の添加で強度が増しますが、溶接性は低下します。これらの合金は析出硬化により、すべてのアルミニウムシリーズ中で最強になり得ます。

鉄およびその他元素

8000シリーズは鉄に依存し、1000シリーズ合金と類似した特性の組み合わせを呈しながら、より高い強度、より良い成形性、改善された剛性を実現します。8000シリーズ合金は通常、薄肉用途に適しています。接着接合も可能にします。これらの特性により、ハードフレームや容器に有用で、8019は航空宇宙用途、8090は超低温用途に使用されます。