アルミ
身近に多く溢れているアルミニウム。
食卓のアルミホイルは誰しも目にしたことがあると思います。
アルミニウムは軽量で柔らかく扱いやすい金属です。
その為、強度が必要な際には添加物を加えて強度を上げていく必要があります。
また、アルミニウムも表面が酸化しやすいという特徴があります。
アルミサッシなどで、白く粉を吹いたようになっているのがアルミの白錆です。
そこで、酸化を抑えるために大抵のアルミニウムはアルマイト処理という陽極酸化を行うか、塗装を行うことで耐久性の向上を行っています。
アルミニウムは非常に軽く、比重は2.7 鉄や銅の約１/3となります。
加工もしやすく軽量である特性は身の回りの商品に多く使用される要因です。
アルミニウムは、地殻中に豊富に存在する金属であり、その軽量性、強度、耐食性などの特性から、さまざまな産業分野で広く使用されています。以下に、アルミニウムの特徴、用途、合金、利点と課題について詳しく説明します。
アルミニウムの特徴
- 軽量性:
- アルミニウムの密度は2.7g/cm³であり、鉄や銅の約3分の1の重さです。この軽量性により、輸送機器や航空機の構造材として非常に重要です。
- 強度:
- アルミニウムは単独では柔らかい金属ですが、合金化することで強度が増し、構造材料として使用されます。アルミニウム合金は、高い比強度（強度と重量の比）を持ちます。
- 耐食性:
- アルミニウムは自然に酸化被膜を形成し、この被膜が腐食から金属を保護します。特に海水や湿気に対する耐性が高いです。
- 導電性と熱伝導性:
- アルミニウムは電気伝導性と熱伝導性が高いため、電線や放熱器（ヒートシンク）として使用されます。
- 加工性:
- アルミニウムは展延性に優れ、圧延、押出、鍛造、鋳造などの加工が容易です。リサイクル性も高く、再生アルミニウムの利用が進んでいます。
アルミニウムの用途
- 輸送機器:
- 自動車、航空機、船舶、鉄道車両などの構造材や部品に広く使用されます。軽量化により燃費向上や性能向上が図れます。
- 建築材料:
- サッシ、ドア、カーテンウォール、外装パネル、屋根材などに使用されます。耐食性と軽量性から、高層ビルや住宅で広く採用されています。
- 電気・電子機器:
- 電線、ケーブル、放熱器、冷却フィンなどに使用されます。電気伝導性が高く、軽量なため、効率的な電力輸送が可能です。
- 包装材料:
- アルミホイル、飲料缶、食品容器などに使用されます。軽量で耐食性があり、リサイクル性も高いです。
- 家庭用品:
- 鍋、フライパン、調理器具、自転車、スポーツ用品など、身近な製品にも多く使用されています。
アルミニウム合金
アルミニウム合金は、アルミニウムに他の金属元素を加えることで強度や特性を向上させた材料です。代表的な合金には以下のものがあります。
- 1000系:
- 純アルミニウム（99%以上）で、柔軟性が高く、電気・電子機器に使用されます。
- 2000系:
- 銅を主成分とする合金で、高強度を持ち、航空機などに使用されます。
- 3000系:
- マンガンを主成分とする合金で、耐食性と加工性が良く、飲料缶や建築材料に使用されます。
- 5000系:
- マグネシウムを主成分とする合金で、耐食性と強度が高く、船舶や化学プラントに使用されます。
- 6000系:
- マグネシウムとシリコンを主成分とする合金で、強度と加工性が良く、自動車部品や建築材に使用されます。
- 7000系:
- 亜鉛を主成分とする合金で、非常に高い強度を持ち、航空機やスポーツ用品に使用されます。
アルミニウムの利点と課題
利点:
- 軽量で高強度
- 優れた耐食性
- 高い導電性と熱伝導性
- 優れた加工性とリサイクル性
課題:
- 高温環境での強度が低下する
- 鉄やステンレス鋼に比べて耐摩耗性が劣る
- 融点が低いため、高温用途には適さない
アルミニウムは、その多様な特性から、さまざまな産業分野で不可欠な材料として利用されています。今後も新しい合金や加工技術の開発により、その応用範囲はさらに広がることが期待されます。
