金属加工・金属切削加工

アルミニウム合金の種類とその特徴

2017.11.10

アルミ番手とは

私たちがよく切削加工に用いるアルミニウム材料は、アルミ100パーセントというわけではありません。
アルミという金属は軽い性質がありますが、その一方で柔らかい性質を備えています。
その為アルミ100パーセントだとすると加工品としての強度には少々不安であります。
世の中で使われている部品のアルミには、純アルミの欠点を克服する為にマンガンや銅、ケイ素、亜鉛、マグネシウム、ニッケルなどを含みます。

アルミの番手にはアルミの頭文字である「A」の後に4桁の数字で分類されます。
ここでは主に展伸法と言われる方法で製作されたアルミニウムについて以下にそれぞれの番手の特徴を紹介致します。

アルミニウム合金の種類

1000番系【純アルミニウム】

純アルミのことを指します。
純度が99パーセント以上の為、導電性や熱伝導性に優れていて耐食性がよくなります。
但し強度が低く、粘り気が有るため加工時に切り粉が絡まってしまうと傷や凹みの原因になるので、加工時は注意が必要な材料です。
代表的な合金番号はA1100、A1070、A1050などがあります。
ちなみに下二桁は純度を表し、A1100は99パーセント以上、A1070は99.7パーセント以上、A1050は99.5パーセント以上の純度と定められています。

2000番系【Al-Cu系合金】

強度のあるジュラルミンと呼称される番手です。
強度を向上させる為に、CU(銅)が多く含有されています。
Cu(銅)が酸化しやすい性質を持つので耐食性に少々劣る為、腐食の懸念が有る場合は通常アルマイトを行います。
またアルミへの溶接は難しいとされていますが、特にこの番手は溶接割れが発生しやすい為不向きとされています。
代表的な合金番号としてA2017(ジュラルミン)やA2024(超ジュラルミン)などがあります。

3000番系【Al-Mn系合金】

純アルミニウムにマンガン(Mn)を加えることにより、純アルミニウムの特性である耐食性を維持させつつ強度をアップさせたものです。
通常切削材料としてはあまり用いることがありませんが、アルミ缶の材質がこの番手のものです。
代表的な合金番号はA3003などがあります。

4000番系【AL-Si系合金】

シリコン(Si)が加えられたアルミ合金です。
シリコンの特性として熱に強く、耐摩耗性が向上する為その性質が付与されています。
また熱膨張が少ないことから鍛造のピストンに使用されているようです。
代表的な合金番号はA4032などがありますが、切削加工にはあまり使用することがありません。

5000番系【AL-Mg系合金】

マグネシウム(Mg)が添加されることで耐食性と強度をアップさせた合金で、加工性も良い為アルミニウムの切削材料としては最もメジャーな材料です。
代表的な合金番号は一般的に板材のA5052、丸材のA5056やマグネシウム含有率を上げた高強度のA5083などがあります。
補足ですが、A5052は板厚素材の精度が比較的良いので、厚みに公差が無ければ通常そのまま4面仕上げで使用できます。
(2000番系、6000番系、7000番系の板厚素材公差については注意が必要です。)

6000番系【AL-Mg-Si系合金】

シリコン(Si)、マグネシウム(Mg)が含有されており、5000番系のアルミニウムより強度や耐食性が優れています。
代表的な合金番号のA6061は銅(Cu)が添加されており熱処理による硬化で、SS400程度の強度があります。
またA6063は押出成型性が良い為、アングルやチャンネルなどの型材が広く出回っています。

7000番系【AL-Zn-Mg系合金】

亜鉛(Zn)とマグネシウム(Mg)が添加されており、熱処理による硬化でアルミニウム合金のなかでは一番強度のあるものです。
代表的なA7075は超々ジュラルミンと呼ばれており、航空機の部品や車両、スポーツ用品にも使用されています。
なお、上記以外鋳造法という方法で製作された材料もあります。
ダイカスト用のADCなどがよく使用される材料です。

弊社で取扱い可能なアルミは1000番系、2000番系、5000番系、6000番系、7000番系のアルミとなります。
これら製作後表面処理(アルマイト等)を行い納入することができます。

アルマイトとは

アルミニウムは通常酸化被膜があり、この被膜で守られている為錆びにくいとされていますが、非常に薄い膜の為使用条件によっては腐食されてしまう可能性があります。
その為表面を保護する、耐摩耗性を向上する目的から表面処理することがあります。
その一般的な方法がアルマイトと言われています。
アルマイトには通常アルマイト、硬質アルマイトがありますがそれぞれ膜圧が一般的に定められており、強度等も異なります。
普通のアルマイトで膜圧は5~20ミクロン程度ですので、余程の精密部品で無ければ膜圧を考慮する必要はないかと思います。
なお、アルマイト後の表面は絶縁被膜となります。
電極を使用して表面処理を行いますので、一部のメッキや塗装のように上塗りができませんので、一度剥離して再度アルマイトを行う必要があります。
その際、番手によっては素地が荒れる恐れがありますので、注意が必要です。
また、アルマイトには色を付与することができますので、カラーアルマイトについては別途ご相談ください。
余談ですが、アルミニウムの番手は板や丸材の状態ではなかなか見分けるのが難しいですが、番手により成分が異なる為、アルマイト後の発色が各番手で少し違いが現れます。

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