アルミニウムとアルミニウム合金の違いは何ですか？

多くの人がアルミニウムはひとつのものだと思っている。しかし、純アルミニウムとアルミニウム合金は大きく異なります。間違ったものを選ぶと、設計の失敗やコストの増加、製品リコールの原因になることがあります。

アルミニウムは単一の元素ですが、アルミニウム合金はアルミニウムと他の金属との混合物です。合金は純粋なアルミニウムよりも強く、耐久性があり、汎用性があります。

建築、自動車、製造業でアルミニウムを使用する場合は、その違いを知っておく必要があります。製品の性能やコストに影響します。

純アルミニウムとアルミニウム合金の違いは何ですか？

純アルミニウムは柔らかく、曲げやすい。ワイヤーや箔には適していますが、建築には向きません。アルミニウム合金は、他の元素を混ぜてより強靭にします。

純アルミニウムは約99%のアルミニウムで、アルミニウム合金はアルミニウムに銅、マグネシウム、シリコンなどの金属を組み合わせ、強度、硬度、耐食性を向上させたものです。

サイド・バイ・サイド比較

プロパティ	純アルミニウム (1100)	アルミニウム合金（6061-T6）
アルミニウム含有量	99%	~97%＋その他の元素
引張強さ (MPa)	~90	~290
耐食性	素晴らしい	非常に良い
作業性	素晴らしい	グッド
強さ	低い	高い

純アルミニウムは加工が容易ですが、強度が低いため、構造用や荷重を支える役割での使用には限界があります。そのため、ほとんどすべての商業用途で合金が使用されています。

実際の使用例

以前、機械のフレームに純アルミニウムを使った顧客がいた。ストレスで曲がってしまったのです。アルミ合金に変えたところ、一晩で問題が解決しました。

なぜアルミニウム合金は純アルミニウムよりも強いのですか？

アルミニウムが柔らかいのなら、どうすればもっと強くなるのか？その答えは合金化、つまりアルミニウムの挙動を変える他の金属を加えることである。

アルミニウム合金がより強いのは、銅、マグネシウム、シリコンなどの元素を加えることで金属の構造が変化し、変形に対する抵抗力が増し、機械的強度が向上するからである。

どのように機能するのか？

他の金属を加えることで、純アルミニウムの柔らかい結晶構造が破壊される。これにより、原子の動きやすさが制限され、合金はより硬く、より強くなる。

例えば、こうだ：

• マグネシウム 強度と耐食性を高める。
• 銅 は高い強度を持つが、耐食性は低下する。
• シリコン は耐摩耗性を向上させ、融点を下げる。

強さの背後にある科学

強化方法には以下のようなものがある：

• 固溶体強化添加元素の原子はアルミニウム原子と混合する。
• 析出硬化小さな粒子が転位の動きをブロックする。
• 冷間加工金属を室温で成形し、硬度を高める。

これにより、エンジニアは仕事に適した合金を選ぶことができます。高速鉄道の製造であれ、軽量自転車のフレームであれ、合金化によってアルミニウムはより有用なものになります。

アルミニウム合金の一般的な種類は何ですか？

アルミニウム合金はすべて同じではありません。柔らかくて耐食性に優れたものもあれば、強くて熱処理が可能なものもあります。また、強くて熱処理が可能なものもあります。適切な合金は用途によって異なります。

一般的なアルミニウム合金には、1XXX、3XXX、5XXX、6XXX、7XXXシリーズがあります。各グループは、強度、耐食性、産業における用途が異なります。

合金シリーズの概要

シリーズ	主要合金成分	特徴	一般的な用途
1xxx	なし（99%+ Al）	柔らかく、耐食性に優れる	フォイル、導体
3xxx	マンガン	良好な腐食性、中程度の強度	屋根、サイディング、調理器具
5xxx	マグネシウム	強靭、耐食性	船舶用、自動車用パネル
6xxx	Mg + Si	高強度、溶接可能、熱処理可能	建設、橋、手すり
7xxx	亜鉛	非常に高い強度	航空機、航空宇宙

どちらを使うべきか？

ほとんどの構造物や耐荷重作業には、6xxxシリ ーズが適している。強度、耐食性、コストのバランスがとれている。7xxxシリーズは、航空宇宙部品のような超高強度作業用である。

CNC加工が必要なお客様には、6061-T6をお勧めします。6061-T6は加工が容易で、ほとんどの産業用途に十分な強度を備えています。

アルミニウムと合金のどちらが構造用途に適していますか？

構造物に関しては、強度が重要だ。耐腐食性も同様だ。材料はストレスに耐え、何年も持ちこたえなければならない。

アルミニウム合金は、構造用途では純アルミニウムよりも優れています。合金は建物、橋、機械部品に必要な強度と耐久性を提供します。

合金が勝つ理由

純アルミニウムは、ほとんどの耐荷重構造物には柔らかすぎます。6061や7075のような合金は、力、天候、時間に対応できるように設計されています。形状を保ち、腐食に強く、溶接性も良好です。

アプリケーション

• 6061:建築、トラックフレーム、船舶部品に広く使用されている。
• 7075:航空宇宙、防衛、高性能工具に使われる。
• 5083:造船や海洋構造物に人気がある。

純アルミニウムの方が腐食に強いとはいえ、構造用途では強度が求められます。そこでアルミニウム合金が輝くのです。

ボートフレームに5083アルミニウム合金を使用している顧客がいました。海水にも構造荷重にも完璧に対応しました。

結論

純アルミニウムは柔らかく、軽く、耐食性に優れている。しかし、アルミニウム合金はより強く、より汎用性があります。構造物には、常に合金を選ぶのが賢明です。強度、コスト、使いやすさのバランスが取れているからです。