アルミニウムの種類解説：分類、特性、実用的な用途選定ガイド

異なる鋳造用途に適したアルミニウムの種類をどう選ぶか？ここではアルミニウムの分類、特性、および様々な鋳造用途への材料選定ガイドを提示します。

アルミニウムは地球上で最も豊富な元素の一つであり、その優れた特性と汎用性から、造船、自動車、航空、装飾部品、屋外家具、キッチンアクセサリーなど、多くの産業・非産業用途で広く使用されています。

アルミニウムには多くの種類があります。特定の用途に応じて、それぞれ固有の特性を持つ適切なアルミニウム種類が存在します。異なる特性と化学組成を持つため、各アルミニウム種類はプロセスにおいて異なる振る舞いを示します。

したがって、アルミニウムを分類し、各種類の特性を理解することは、メーカーが希望品質と顧客要求を満たす鋳造用適正材料を選択する上で極めて重要です。

この知識ニーズに応え、基本的で一般的なアルミニウムおよびアルミニウム合金の分類方法と、それらの特性・主用途について解説します。

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アルミニウム

アルミニウムは地球上で酸素と珪素に次いで第 3 位の豊富さを誇る元素です。

アルミニウムは自然界に豊富に存在しますが、純粋な形で見つかることは稀です。通常、粘土、ボーキサイトなどの物質中に含まれています。統計的に、アルミニウムは約 270 種類の鉱物中に存在することが知られています。

純アルミニウムは機械的特性が低い（σb = 6 kg/mm²、HB = 25、δ = 40％）ため変形しやすく、切削加工性は低い。

純アルミニウムの降伏強度は約 7〜11 MPa ですが、アルミニウム合金では 200〜600 MPa の範囲になります。

アルミニウムを加工する際、メーカーは一般的に合金元素（Cu、Mn、Mg、Si、Sn、Zn 等）を添加してアルミニウムの特性を改善します。

用途目的に応じて、これらを異なる比率で組み合わせ、所望の特性を持つアルミニウム合金を製造します。

要するに、アルミニウム合金とは、アルミニウム元素に合金元素を組み合わせ、純アルミニウム元素と比較して加工性、耐食性、電気伝導性、密度、強度等を向上させたものです。

アルミニウム合金の特性改善に用いられる基本的合金元素には、Cu、Si、Mn、Mg、Zn があります。

各合金元素をアルミニウムに添加した際の特性は以下の通り：

製造方法と用途に基づき、アルミニウム合金は大きく伸展用アルミニウム合金（圧延・鍛造材）と鋳造用アルミニウム合金の 2 グループに分類されます。

前述の通り合金元素を一定割合添加します。伸展用アルミニウム合金では、合金元素総量が全質量の 4％未満です。

伸展用アルミニウム合金は、アルミニウム地金に合金元素を溶解添加し、大型インゴット/スラブに鋳造後、圧延・鍛造・引抜き等で各種形状に加工されます。製造プロセスに基づき、板、厚板、箔、線、棒など多様な形状で供給されます。

合金元素組成により、伸展用アルミニウム合金は以下の 7 系列と特殊系列（8 系列）に分類されます。

うち 2、6、7、8 系列は熱処理強化型（機械的特性向上のため熱処理可能）、1、3、4、5 系列は非熱処理型に属します。

例：

アルミニウム合金 5083 は 5 系列（Al-Mg 系）に属し、基本タイプ（0）、5xxx 系列内での識別番号 83 を示します。アルミニウム 5183 は 5083 の第 1 改訂版です。

全ての伸展用アルミニウム合金系列はこのルールに従います。唯一の例外は 1xxx 系列（純アルミニウム系）で、末尾 2 桁が 99％以上の最小アルミニウム純度を示します。例：アルミニウム合金 1350 は最小 99.50％純アルミニウム。

製造プロセス