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ジュラルミンとは

2016.11.15

ジュラルミンとは

よく目にするA2017という材質。これがジュラルミンと呼ばれる材質ということは広く知られていると思います。
それでは、何故この材質はアルミの中でもジュラルミンと呼ばれるようになったのでしょうか。
「ジュラルミン」は、日本語で表記するとジュラルミンですが、英語表記では”Duralumin”となります。
遡ること1903年、ドイツ中西部のデュレンで、アルフレート・ヴィルムによって偶然発見された合金がジュラルミンです。
ジュラルミンとは地名のデュレン(Duren)とアルミニウム(Aluminium)の合成語である、と言われています。
他には、ラテン語で「硬い」を意味するdurusとアルミニウム(Aluminium)の合成語であるという説もあります。

次にジュラルミンの特性についてみていきます。
ジュラルミンは成分としては、Cu(銅)やMg(マグネシウム)を含んでいます。
銅が3.5~4.5%、マグネシウムが0.40~0.8%含まれています。
銅を含むアルミは、強度が強くなると言われています。よってジュラルミンは、強度に優れた熱処理型のアルミ合金として知られています。
環境によっては強度面では鉄鋼材料に匹敵します。
他にも、切削加工性においても優れていると言われています。
しかし、溶融溶接性や耐食性においては、他のアルミに比べてやや劣るという欠点があります。
その為、腐食環境にて使用するものにジュラルミンを使用する際には、十分な防食処理が必要となります。
ちなみに、規格として流通しているのは丸棒材と板材のみとなります。

主な使用用途としては、ねじ類・航空宇宙機器・ギヤ部品・リベット類・油圧部品・船舶用材等があげられます。
他には現金輸送箱やトランクの材料としても使用されています。
最近ではジュラルミンの軽くて強い、という特性からスマホケースにも使用されるのを見かけるようになりました。

「ジュラルミン」という名称はJIS規格で他にも2つのアルミ合金で使用されています。
A2024は超ジュラルミンと呼ばれ、ジュラルミン(A2017)より銅とマグネシウムの量が多く含まれています。
内訳としては、銅が3.8~4.9%、マグネシウムが1.2~1.8%となります。
銅の比率が増えた分、ジュラルミンよりさらに強度が高く、切削加工性も同様に優れたアルミ合金です。
しかし、ジュラルミンと同様、強度のかわりに耐食性がやや低い材質となります。
耐食性が低いことを補う合わせ板として、表面に純アルミ系のA1230をはりあわせ、耐食性を改善したA2024PCという合わせ板があります。
超ジュラルミンは、航空機、スピンドル、ボルト、各種構造材料として使われます。
規格として流通しているのは丸棒材のみとなります。
A7075は超々ジュラルミンとも呼ばれ、アルミ合金の中でもトップクラスの強度を持つ材質の一つです。
こちらは1936年に住友金属工業株式会社が開発完成した材質です。
戦時中、戦闘機の機能を飛躍させるために、と海軍から要請を受け、開発をする中で出来た材質だそうです。
成分としては、銅が1.2~2.0%、マグネシウムが2.1~2.9%となります。
ジュラルミン、超ジュラルミンと比べると銅が少なく、マグネシウムが多いです。
他には、Zn(亜鉛)の比率が高く、5.1~6.1%含まれています。
ジュラルミンとは違う成分比率なのに何故超々ジュラルミンと呼ばれるのか、それは超々ジュラルミンの開発に用いられた合金の名前に由来していました。
超々ジュラルミンの開発には3つの合金が使用されました。
D合金(Duralumin)・S合金(Sander合金)・E合金(Zinc Duralumin)、という合金です。
これらの頭文字からESD合金と名付けられ、そこからExtra Super Duralumin = 超々ジュラルミンいう名となりました。
超々ジュラルミンは鋼材並みの強度・硬度がありますが、その反面、応力腐食割れや耐食性については使用環境に注意する必要があります。
これらの弱点を補った合わせ板として、表面にA7072を貼り合わせ耐食性を改善したものがあります。
超々ジュラルミンの使用用途としては、航空機の構造材や鉄道車両、スキー板・ストック・金属バット等のスポーツ用品に使われています。
規格として流通しているのは丸棒材と板材のみとなります。

これまで、ジュラルミン、超ジュラルミン、超々ジュラルミンは硬度が高いと述べてきましたが、どれくらい硬いのか数値でみていきます。
硬度の尺度はブリネル硬さとなります。
まず、ジュラルミン(A2017)の硬度は105HBです。超ジュラルミン(A2024)の硬度は120HBとなります。
また、超々ジュラルミンの硬度は160HBとなります。
一般的なアルミ、と言われているA5052の硬度が65HBなので、比較するとたしかに硬いことが分かります。
次に他の材質と比較してみます。鋼材のSKD11の硬度は58~63HBです。
ステンレス材のSUS303・SUS304は187HBです。
硬度はやはりステンレスが高いですが、比重でみるとステンレスが7.93に対し、ジュラルミン、超ジュラルミン、超々ジュラルミンは2.79、2.78、2.80です。
以上から、ジュラルミン、超々ジュラルミンが軽くて、尚且つ強い材質ということが分かります。

機械等を製作する際に、強度が欲しいけどできるだけ軽くしたい…!!という時は、今回紹介しましたジュラルミン(A2017)・超ジュラルミン(A2024)・超々ジュラルミン(A7075)、を使用されてみてはいかがでしょうか。

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