金属加工・金属切削加工

アルミ・アルミニウムの特徴 軽くて加工しやすい金属

2016.12.02

アルミニウムは身の回りの様々な場面で使用されている使用頻度の高い金属です。
その理由はアルミニウムの特性にあります。
アルミニウムは軽い上に強度が高く、電気をよく通します。
さらに以下に挙げる様に他にも様々な特性を備えています。
一般に切削加工に利用されているアルミニウムの多くは純粋なアルミニウムではありません。
アルミニウムに他の元素を化合することで、様々な特性を付与しています。
そしてこれをアルミニウム合金と言います。
様々な場面で使われているアルミニウムですが、いずれも純アルミニウムにない特性を付加することで、広い分野で活用されています。

純アルミ=アルミニウムのみ
アルミニウム合金=アルミニウム+その他の元素(Cu・Sl・Zn・Mgなど)

アルミニウムの特性

・軽い
アルミニウムの比重は2.7。鉄(7.8)や銅(8.9)と比べると約1/3です。
その軽さを生かして、摺動・回転部品の作動効率を高め、製品の軽量化など様々な効果をもたらします。

・強い
アルミニウムは比強度(単位重量当りの強度)が大きいため、輸送機器や建築物などの構造材料として多く使用されています。
純アルミニウムの引張強さはあまり大きくありませんが、これにマグネシウム、マンガン、銅、けい素、亜鉛などを添加して合金にしたり、圧延などの加工や、熱処理を施したりして、強度を高くすることができます。
強度が大きく、最近では高剛性の合金が開発され、航空機や大型構造物用の材料として注目されています。

・錆びにくい
アルミニウムは空気中では、緻密で、安定な酸化皮膜を生成し、この皮膜が腐食を自然に防止します(皮膜の自己補修作用)。

・優れた加工性
アルミニウムは塑性加工がしやすく、さまざまな形状に成形することが可能です。
たとえば、紙のように薄い箔や、複雑な形状の押出形材を容易に製造することができることから、きわめて広い用途で使用されています。
切削加工性にもすぐれており、金型などの工具類や機械部品に使われています。

・電気を良く通す
アルミニウムの電気伝導率は銅の約60%ですが、比重が約1/3のため、同じ重さの銅に比べて2倍の電流を通します。
現在では高電圧の送電線の約99%に採用されるとともに、導体(板・管)などに広く使われており、エネルギー利用、エレクトロニクス分野での需要が大きく伸びてきています。

・磁気を帯びない
アルミニウムは非磁性体で磁場に影響されません。
主な製品としては、電子医療機器・メカトロニクス機器、リニアモーターカーなど様々な用途の製品に生かされています。

・熱を良く伝える
アルミニウムの熱伝導率は鉄の約3倍。
「熱をよく伝える=急速に冷える」という性質から冷暖房装置、エンジン部品、各種熱交換器、放熱フィン、ヒートシンクなどに使われています。
また、この性質を利用して、プラスチックやゴムの成形用金型などの新分野にもアルミニウムが使われます。

・低温に強い
アルミニウムは鉄鋼などと違って液体窒素(-196℃)や液体酸素(-183℃)の極低温下でも脆性破壊がなく靭性が大きいのが特長です。
低温プラントやLNG(-162℃)のタンク材として使われている上、最近では宇宙開発やバイオテクノロジー、極低温の超電導関連といった最先端分野でもこの特性が脚光を浴びています。

・光や熱を反射する
よく磨いたアルミニウムは、赤外線や紫外線、電磁波、各種熱線をよく反射し、純度の高いアルミニウムほどこの性質はすぐれています。
鏡面加工を施してこの特性を一層高め、エレクトロニクス製品にも多く使用されています。

・毒性が無い
アルミニウムは、無害・無臭で衛生的。万-なんらかの化学作用で金属が溶出したり化合物をつくったとしても、重金属のように人体を害したり土壌をいためたりしません。
この特性を生かして、食品や医薬品の包装、飲料缶、医療機器および家庭用器物などで広く使用されています。

・鋳造しやすい
アルミニウムは融点が低い、溶けた状態でも表面が酸化皮膜で覆われガスを吸収しにくい、湯流れがよいといった性質をもっています。
このため薄肉の鋳物や、複雑な形状の鋳物をつくることができます。
アルミ鋳造品はピストン、シリンダーブロック、ホイールなどの自動車部品、また各種産業機械部品など幅広い分野で使用されています。

・接合しやすい
溶接、ろう付け、はんだ付け、電気抵抗溶接、リベット接合、接着など様々な方法で容易に信頼性の高い継手が得られます。設計と施工の合理化を実現します。

・再生しやすい
アルミニウムは他の金属と比べると腐食しにくく、融点が低いため、使用後のアルミ製品を溶かして、簡単に再生することができます。
再生地金をつくるのに必要なエネルギーは、新地金と比べてわずか3%で済むことから経済的な材料だといえます。

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