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工場・電力向けＣ重油、19年ぶり高値決着・4―6月期
新日本石油と王子製紙は28日、工場燃料のＣ重油の4―6月期価格を1―3月期に比べ22％引き上げることで合意した。新日石と東京電力も火力発電向けＣ重油の4―6月期価格を23％引き上げで合意。どちらも19年ぶりの高値決着となった。
新日石と王子製紙が合意した工場用ボイラー燃料用の高硫黄Ｃ重油（硫黄分3％）の新価格は前期に比べ6450円高い1キロリットル3万5750円。1986年1―3月期の4万350円以来の高値となった。
化学工場で廃液タンク爆発、作業員１人重傷 いわき
２５日午前１０時５分ごろ、福島県いわき市好間工業団地の郡山化成いわき工場で、屋外の廃液タンク（高さ３．５メートル、直径３メートル）の補修作業中に突然、タンク内で爆発が起きた。タンクの天板上で溶接作業をしていたプラント建設会社社員（４７）が、約４メートル下の地上に落ち、両足の骨を折る重傷を負った。
いわき中央署の調べでは、けがをした会社員は同僚と２人でタンクの天板に開いた穴を埋める作業をしていた。同署は、溶接の火が何かに引火したのではないかとみて、詳しい原因を調べている。
この爆発で、厚さ４．５ミリの鉄製の天板はひしゃげ、破片の一部は約２０メートル離れた工場敷地外の駐車場にまで飛び散った。
同工場によると、タンクには工業用薬品の製造過程で出た酸性液を中和した後に貯蔵しており、通常、揮発性で引火する物質は発生しないという。「何が混入していたのか廃液を分析して調べる」としている。この日はプラントは操業しておらず、タンク内には６０センチほど廃液がたまっていたという。
表面処理(2)
1.陽極酸化皮膜処理
「アルマイト*」の名でも知られるアルミニウムの陽極酸化皮膜処理は、わが国が誇る世界的な技術です。
アルミニウムは活性な金属であり、大気中では酸素と結合して自然に表面に薄い酸化アルミニウムの皮膜を形成します。この酸化アルミニウムは、それ以上変化しないという性質を持っているので、内側のアルミニウムを保護する役目をもち、そのために、一般にアルミニウムが腐食しにくいといわれるわけです。
自然に生成する酸化皮膜はたいへん薄い(約1nm)ものですが、人工的に厚くて強固な酸化皮膜をつくる電気化学的表面処理が、陽極酸化皮膜処理です。実際には、電解液（硫酸、しゅう酸、その他の有機酸）の中にアルミニウム製品を入れ、これを陽極として弱い直流、交流または、交直流の電流を流すと、表面に酸化皮膜が形成されます。この時、電解液の種類・濃度・温度・電流密度などの電解条件やアルミ合金の種類をいろいろに組合せることによって、シルバー、ゴールド、アンバー、黒などの色を出したり（発色・着色）、耐摩耗性を付与した、より硬い皮膜をつくることもできます。
酸化皮膜の表面には、たくさんの小さな穴（直径0.01〜0.05μm、60〜800個/μ）があいています。
これを圧力容器に入れて、蒸気を吹込み圧力を加えるか、またはふっとう水の中に入れて、穴の表層部に水酸化アルミニウムを形成させて穴を密閉し表面をなめらかにします。このことを封孔処理といい、このとき染料を穴にしみ込ませて着色することもできます。
なお、アルマイトにおける着色方法として交流電解着色法や、自然発色法などがあります。
* 「アルマイト」は、1931年に理化学研究所が名付けた登録商標です。
2.表面機能化処理
アルミニウムの表面処理は、従来おもに装飾性や耐食性を高めるために行われていました。しかし最近になってエレクトロニクス、その他の先端技術分野のニーズに対応し、すぐれた機能を持たせる表面機能化技術が開発されています。これは陽極酸化皮膜処理や化成皮膜処理、めっきなどの技術を応用して機能性皮膜を生成しようとするものです。
機能性皮膜が持つ機能としては、耐摩耗性や耐食性などの特性のほか、機械部品を作動しやすくするための潤滑性、磁性、電気伝導性、発光特性などがあげられます。
3.塗 装
アルミ コイルに塗料（ポリエステル系、アクリル系、エポキシ系、ふっ素系など）を連続的に焼付けしたアルミ塗装板（カラーアルミと呼ぶ）のほか、成形加工の前あるいは後に塗装するアルミ缶、アルマイト下地に塗装するアルミサッシ、ブラインド、建材などが代表的です。なかでもカラーアルミは、屋根や外壁などの建材の他、車両、各種機器などに用途が拡大しています。
4.機械的な表面仕上げ
機械的な表面仕上げ方法としては、エンボス加工、表面ダル（くもり）加工、ショットブラスト、バフ研磨、バレル研磨などがあります。とくにエンボス加工は、建材や装飾材としてよく用いられます。またレーザーを用いた表面ダル加工は、自動車のボディパネルなどに使用されています。
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表面処理(1)
アルミニウムはもともと美しい地肌とすぐれた耐食性を持っている金属ですが、さまざまな表面処理を施すことによってこれらの特性をさらに高めたり、新しい特性を付加したりすることができます。
アルミニウムの表面処理方法として、代表的なものに陽極酸化皮膜処理、着色、塗装、機械的表面処理、化成皮膜処理、光輝皮膜処理（光沢処理）、ほうろう、めっきなどがあります。またイオンプレーティング、スパッタリングなどの新しい技術が開発されています。
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成形・加工(2)
3.切 断
機械的に切断する場合には、シャー、丸のこ、帯のこ、ジグソーなどを使用します。
また、簿板を効率よく切断する方法として、プラズマアークやティグアーク、レーザービームなどによる溶断技術やウォータージェットが開発されています。
4.切 削
フライス、バイト、ドリルなどの機械工具で削って仕上げる加工方法で、フライス盤、旋磐、マシニングセンターなどが用いられます。
とくに管や棒の場合は、切削用に開発された快削アルミ合金がよく使用されます。この合金は簡単に切削でき、発生する切りくずが細かく、切りくずの処理も容易です。
切削加工のなかで最もよく使われるのは旋削加工です。これは旋盤に取付けた材料に鋭い切削バイト（刃物）を押し付け、回転させながら材料の表面を切削するもので、精密な寸法形状が得られます。
最近、ロボットのハンド（手の部分）やプラスチック射出成形機の金型などの新しい機器部材、治工具にアルミ合金（おもに7000系合金）が使われています。
5.鏡面切削加工
アルミ製品の表面をダイヤモンドなどの精密な工具で切削することにより、鏡のように高い反射性を得ることができます。このような精密切削加工によって表面の粗さが少なく、平たんで寸法精度にすぐれた製品ができます。
鏡面切削加工を施したアルミ製品としては、コンピューターの磁気ディスクや複写機用感光ドラム、レーザープリンター用ポリゴンミラーなどがあります。
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成形・加工(1)
1.曲げ
アルミニウムの板は簡単に折り曲げたり、円筒状にすることができます。曲げ加工は絞り加工とならぶアルミニウムの代表的な加工方法です。基本的には純粋曲げ、型曲げ、巻き付け曲げの3つの形式があります。
曲げ加工は、板材ばかりでなく、管や棒、押出形材などの成形にも適しており、引き曲げ、圧縮曲げ、突き曲げ、押し曲げ、ロール曲げ、引張り曲げなどの方法が用いられます。
また、材料の形状や寸法、曲げの半径や角度などの条件に合せて、簡単な手曲げから、プレスやロールベンダー、ロールフォーミング（ロール成形）などの機械曲げまで、さまざまな方法があります。ロールフォーミングは、コイル状に巻いた長い寸法の薄板を連続成形ロールに通すことにより、屋根材、外壁材などの量産に適した方法です。
2.絞り
絞り加工は、アルミニウムのすぐれた展伸性を生かした成形加工方法で、深絞り加工やへら絞り加工などの方法があります。
深絞り加工は、素材をダイスの上に置き、ポンチでダイス孔の中に絞り込んで成形する方法です。深い底付き容器などを効率よく生産できる方法で、飲料缶や鍋などの台所用品をはじめ、各種工業製品の成形加工に幅広く用いられています。
なお、深絞り加工で得たカップを、さらに薄くて深い製品にするため、クリアランスの小さいダイスとポンチを用いてカップの側壁を高さ方向にしごき出す加工を、しごき加工と呼んでいます。この方式で作った缶類をDl缶と称し（D：Drawは絞り、I：Ironはしごきの略）、ビール、その他の飲料用アルミ缶は、その代表的な製品です。
また、強度や耐食性と塑性加工性もすぐれたプレス用アルミ合金も開発され、自動車の車体や部品をはじめ複雑な形状を効率よく成形できます。
へら絞り加工は、素材またはある程度成形してある中間薄板製品を専用のへら絞り旋盤に取り付けた型といっしょに回転させ、へら棒やローラーを工具として押し付け成形する方法です。ろくろ加工に似たこの方法は、外周が円形の比較的底の浅い容器や、反射鏡、自動車用ホイールなどの成形に用いられます。
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接合(3)
4.ろう付けおよびはんだ付け
結合しようとする母材よりも融点の低い合金（ろう、はんだ）を、接合部に溶かし込んで接合する方法で、JlSでは、融点が約450℃以上の場合をろう付け（ブレージング〉、450℃以下の場合をはんだ付け（ソルダリング〉と区別されています。
はんだ付けは、亜鉛、鉛、すず、カドミウムなどの低融点金属の合金をはんだとして、アルミニウムの酸化皮膜をとり除くフラックスを併用しながら接合します。ただし、母材あるいは溶融はんだに超音波振動を加える場合にはフラックスを使用しないで接合することができます。
ろう付けは、比較的多量のけい素を含む融点の低いアルミ合金をろう材に用いる方法で、近年熱交換器などの製造に多用されています。
ろう付けには、あらかじめアルミニウムおよびその合金を心材として、その両面または片面にろう材をクラッドしたブレージングシートがよく用いられます。
ろう付けでは、母材表面の強固な酸化皮膜を除去し、溶融ろうの酸化を防ぐために従来は塩化物（NaCl−KCl−LiCl系）を含む侵食性の強いフラックスが使用されていました。しかし最近では新しいろう材やフラックスの開発により、フラックスを用いない真空ろう付けやちっ素ガス雰囲気ろう付け、侵食性のないフラックスを用いたろう付けなどが実用化されています。
5.機械的接合法
リベットやボルトなどの締結材を用いて接合する方法や、板の端を折り曲げてかみ合わせる方法などがあります。なかでもリベット接合は、航空機やバン型トラックの組立などに用いられる代表的な機械的接合です。
6.接着法
接着剤を接合面に塗布して接合する方法です。最近では接着剤の性能が向上し、信頼性のある継手が得られるようになっています。また、接着と抵抗スポット溶接を併用したウェルドボンド法が航空機や自動車産業で実用化されつつあります。
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接合(2)
3.溶接法
アルミニウムの接合方法の主流を占めるのが溶接法です。一般に鋼など他の金属材料に用いられている溶接法が、アルミニウムにも適用されますが、なかでも広く使用されるのはイナートガスアーク溶接です。
イナートガスアーク溶接法は、右図のように接合される材料（母材〉と電極との間にアークを発生させ、電極の周囲からイナートガス（アルゴンやヘリウムなどの不活性ガス）を流し、溶融部を大気から保護して行う溶接法です。これにはティグ〈TIG）溶接と、ミグ（MIG）溶接の2種類があります。
ティグ溶接は、細いタングステン棒を電極とし、母材との間にアークを発生させ、そのアークにより母材と溶接棒（溶加材）を溶かしながら継手を形成する溶接法です。
ミグ溶接は、アルミニウムの細いワイヤーを電極とし、母材との間にアークを発生させ、そのアークにより電極ワイヤー〈溶加材）と母材を溶かして継手を形成する溶接法です。
レーザー溶接は、発信器から出たレーザー光を集束光学系にて高エネルギー密度(10W/c以上)の微小スポット熱源として、被加工物に照射する方法です。レーザー光が照射された被加工部は溶解されて、溶接部を形成することとなります。近年のレーザー溶接には、YAGレーザー溶接が多く用いられます。レーザー光の伝送にファイバを用いるため、自動機との組み合わせが容易となり、３次元の溶接が可能となります。
光ファイバを利用したYAGレーザ溶接装置の基本的構成
摩擦攪拌溶接は英国溶接研究所(TWI)で開発された新しい方法です。この溶接方法は図に模式的に示すように、高速で回転するツール(Stir rod)を被溶接材中に挿入して、移動させることによって接合する方法です。回転ツールと被溶接材との間で発生する摩擦熱を利用して接合する方法であり、摩擦熱により可塑化された材料が、ツールの回転によって混合され、ツールの移動によって後方に押し込まれることによって接合されます。従来の融解溶接では接合が困難であった複合材おびAl-Li合金が溶接可能であり、すべてのアルミニウム合金に適用可能です。
このほか電気抵抗溶接（スポット溶接など）は、航空機をはじめ、車両・自動車・家庭用品にも用います。
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接合(1)
1.進歩する加工技術
アルミニウムの板や押出形材などは、さまざまな加工を施すことによって、最終製品になります。アルミニウムの加工技術には成形（曲げ・絞りなど）・切削・切断・接合・表面処理などがあります。これらの加工技術は近年めざましい進歩を遂げており、アルミ製品の信頼性を高め、新しい付加価値を生み出す重要な役割を担っています。
2.接合
接合は、信頼性のある複雑な形状の構造物などいろいろな製品を作る場合に欠くことのできない重要な技術です。
アルミニウムの接合法は、大別して�ゝヽＥ�接合、�∪楾隋↓Ｍ論椶裡海弔吠�類することができます。
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粉
1.アルミニウム粉の製造方法
アルミニウム粉を製造するには種々の方法がありますが、現在、工業的に用いられている方法は、次の2つです。
(1)アルミニウムを溶湯から直接粉化する方法
(2)アルミニウムを機械的方法で粉化する方法
溶湯から直接粉化されたアルミニウム粉は、涙滴状、球状、針状、不規則形状をしており、比較的粒度も粗く表面積も小さいのに対し、機械的方法で粉化されたアルミニウム粉は、ほとんどが鱗片状であり、粒度の細かい粒ができ、表面積も大きくなります。
2.アルミニウム粉の用途
保温剤、還元（脱酸剤）、溶接棒、ロケット推進剤、粉末治金、触媒等の用途には主として粒状粉を用いますが、塗料（JIS K 5906：塗料用アルミニウム顔料）、樹脂ねり込み、発泡コンクリート等の用途には、主として機械的粒化をしたフレーク粉を用いるのが一般的です。
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鋳造
溶融状態のアルミ合金（アルミ溶湯）を鋳型に流し込んでそのまま冷却し、所定の形状の製品をつくる方法を鋳造といい、その製品を鋳物といいます。鋳造の代表的な方法には砂型鋳造・金型鋳造・低圧鋳造・スクイズキャスティング・タイカストなどがあります。
1.砂型鋳造法
鋳造法の中ではもっとも古くから行われている方法で鋳物砂でつくった鋳型にアルミ溶湯を流し込み、冷却凝固後に砂型を壊して製品を取り出すものです。
砂型鋳造は造型が容易にでき、寸法の大きな製品が簡単に生産できます。
2.シェルモールド法
けい砂に熱硬化性樹脂の粘結材を混合したものを鋳物砂に用い、金型に焼付けて薄いシェル型をつくり、これを鋳型とする鋳造法です。砂型でありながら金型鋳造と同等の寸法精度が得られる特徴があります。またシェル鋳型は強くて吸湿性がないため長期保存ができ、型の運搬も容易で、中空鋳物の中子としても使われています。
比較的小さな鋳物製品をある程度量産するのに適した方法です。
3.金型鋳造法
鋳鉄や耐熱合金鋼でつくられた鋳型で成型する方法です。アルミ溶湯の重力のみによって鋳造するため、重力金型鋳造法とも呼ばれます。
砂型鋳造にくらべ、鋳造時の冷却速度が速く、鋳物の表面（鋳肌）が美しく、寸法精度のよいち密な鋳物ができる特徴をもっています。また金型は砂型に比べ製作費用がかかりますが、くり返し使用できるため量産に適した方法といえます。
4.低圧鋳造法
金型鋳造の一種で、炉内の溶湯面に低い圧力を加えてアルミ溶湯を押し上げ注入し、注湯完了と同時に圧力を加えたまま凝固させる方法です。材料にムダがなく、均一で高品質鋳物ができるのが特徴です。
5.スクイズキャスティング
溶湯鍛造法、高圧凝固鋳造法とも呼ばれる製造方法で、金型内にアルミ溶湯を入れ、プレスによって溶湯に機械的な高圧力を加えながら凝固させます。機械的強度が高く、鋳肌・寸法精度・耐圧もれ性にすぐれており、高品質な鋳物を得る方法のひとつです。
6.ダイカスト法
あまり大型なものは少ないが、鋳造品の大量生産に適した方法です。
耐熱性鋼でつくられた複雑な形状の金型に、アルミ溶湯を高速・高圧で注入します。製品の鋳肌がきわめて美しく寸法精度にすぐれた薄肉鋳物を短時間で大量生産することができます。しかし溶湯を金型に高速で圧入するため、空気や酸化物を巻き込んで鋳物の中に気孔（鋳巣）ができやすい問題があります。近年、気孔を少なくした方法がいろいろ考案されています。
アキュラッド法、無孔性ダイカスト法（酸素雰囲気）や真空ダイカスト法、低速充填ダイカスト法などが開発され、実用化されています。
無孔性ダイカスト法は、鋳込む前に活性な酸素ガスで鋳型内の空気を置換しておきます。この鋳型内の酸素は、注入時にアルミ溶湯と反応して酸化アルミニウムとなり、それが溶湯中に分散して凝固するため、製品内にガス体が残らず、気孔として存在しないので、加熱してもふくれは発生しません。
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鍛造
素材を油圧または水圧プレスあるいはハンマーなどで鍛練し、粘り強さを与えながら必要な形にしていく方法を鍛造といいます。鍛造は平らな金敷の上で押しつぶして成形する自由鍛造と、鍛造すべき製品の形を上型・下型に彫り込んで、その型内で成形する型鍛造の2つに分けられます。
鍛造によってつくられた製品（鍛造品）は、強度が大きく衝撃や繰り返し応力にもよく耐えることができ、信頼性の高い製品をつくることができます。この特性を生かして鍛造品は航空機用部品や自動車の重要保安部品として使用されています。また、一般工業用部品としても高速回転機器部品や高い負荷のかかる機械部品などに広く使用されています。
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押出・引抜
1.押出加工
押出加工はアルミニウムやアルミ合金を400〜500℃の熱間で押出す加工方法です。一般には円柱の鋳塊（ビレット）を押出機を用いて、強い圧力を加えて各種の形状をもつダイス穴から押出して、細長い加工製品（押出材）をつくります。
この方法によると、他の加工法では製造することがむずかしい中空品や複雑な断面形状の製品でも、1回の押出工程で容易につくることが可能です。また寸法精度の非常にきびしい形状の製品をつくることもできます。
2.引抜加工
引抜加工とは、素材を加熱することなく室温で素材をダイスの狭い孔に通して引抜くことによって加工する冷間加工方法です。引抜く素材は一般に押出材が多く用いられます。
引抜は一般的に押出形材よりも細くて寸法精度がよく、表面のきれいな製品をつくることができます。この方法によって主として管、棒がつくられますが、これらは引抜材と呼ばれています。
3.押出機
押出機には油圧式押出機と水圧式押出機の2方式があり、圧力筒およびラムが水平になった横型（水平方向に押出加工する）が多く使用されています。もっともポピュラーな横型油圧式押出機では、そのほとんどが固定したダイスにビレットを押付けて押出す、直接押出法を採用しています。
押出機は押出能力が500〜3,000トン級のものが一番多く使用されていますが、大型押出機に対する関心も高まっています。わが国では最大9,500トンの横型油圧式押出機が稼働中ですが、世界では14,000トンといった水庄式大型押出機もあります。
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圧延
1.圧延加工
圧延は、アルミニウムの加工のなかでも押出と並んでもっとも重要な展伸加工法です。板材は圧延によって製造されます。圧延は平行におかれた一対のロールを回転させ、このロールとロールの間に直方体のスラブ（鋳塊）を通して薄くする加工方法です。スラブは進行方向に長く延びて薄くなり、所定の厚さになって出てきます。
このとき同時にスラブの鋳造組織を破壊し、均質で優れた性質に変えていきます。板材のほか、棒・線材も一部は圧延加工法を用いることがあります。
2.熱間圧延と冷間圧延
圧延加工は、熱間圧延（スラブを加熱して加工する）と冷間圧延（コイルを室温で加工する）の2つに大きく分けられます。
熱間圧延はアルミニウムの再結晶温度以上で行う もので、通常約400℃以上の高温度で行い容易に材料を薄く伸ばすことができ、またスラブの鋳造組織を厚板の圧延組織にかえます。
冷間圧延はふつう室温で行うもので、一般に熱間圧延の後に薄板の仕上げとして行われます。これらの圧延作業を経て、厚いスラブから薄い板へと加工されていきます。
こうして製造された薄板には、必要に応じて焼なましや安定化処理を施します。
3.圧延機の種類
圧延機の種類は、使用されるロール本数によって分けられます。アルミニウムの圧延では、一対のワークロールを駆動し、その上下に大径のバックアップロールを設けた4段圧延機および中間ロールを設けて平たん度制御、板クラウン制御能力を高めた６段圧延機が多く用いられます。一般に、4段以上の多段圧延機では高圧力下で圧延し、板の厚さと平たん度の精密な制御を可能にしています。また 2機以上の圧延機を連続して設置し、効率よく圧延を行うタンデム圧延機もあります。
圧延の方式は、従来スクリューで上下のロールギャップを調整する方式がほとんどでしたが、最近では板厚、形状の制御応答性のよい油圧圧下方式が用いられています。さらに自動板厚制御装置（AGC）、自動板形状制御装置（AFC）などの設備により、いっそう高品質な板の生産が行われています。
圧延機のロール幅は、大きなものでは熱間圧延4320mm、冷間圧延2750mm、圧延速度は最高1800〜2000m/分にも達します。
4.連続鋳造圧延法
これはスラブやビレットをつくることなく、アルミ溶湯から直接に板や線をつくり出す方法です。板の製造では米国のハンター・エンジニアリング法、カナダのハゼレット法、フランスの3C法やスイスのキャスター�兇覆匹�有名です。また線材ではイタリアのプロペルチ法、フランスのスピーディム法などがあります。
これらの方法は、ロールによる圧延方法にくらべて造塊（スラブやビレットをつくる工程）、均熱処理、熱間圧延などの工程を省略でき、製造歩留りも向上しコストダウンを可能にします。また、用途によって急冷凝固の効果などによる性能改善という利点もあります。
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アルミニウム合金のいろいろ(6)
2-2ダイカスト用合金
ダイカスト用アルミニウム合金は、加圧力を作用させて金型に高速で溶湯(溶解したアルミニウム)を注入させるのに都合のよいものが選ばれています。複雑な形状の部品をネットシェイプにつくるため、溶湯には高い流動性が求められ、また、金型への焼付きを予防するため、砂型・金型用合金では不純物とされる少量のFeを故意に添加しています。
なお、ダイカストは溶湯を高速で金型内へ射出注入するため空気を巻き込みやすく、つくられた鋳物に高温加熱を行うと巻込まれた空気が膨張してブリスターと呼ばれる内部欠陥を発生するため、通常は熱処理をしないで使用されています。
ダイカスト用金型は冷却能が大きく、速い冷却速度で成形(急冷凝固)されることによって微細な組織が得られ、高い機械的性質の製品をつくることができます。また、急冷凝固は機械的性質に及ぼす不純物の影響を受け難くしているので、多くの再生地金が使用されています。
(1)Al-Si系合金(ADC1)
この合金は、前述の砂型・金型用のAC3Aと同じような組成の合金であり、鋳造性と耐食性がよい特性から高い強度を要求しない薄肉・複雑形状の鋳物に適しており、自動車メインフレームや自動製パン器内釜などの適用例があるが使用率は少ない。
(2)Al-Si-Mg系合金(ADC3)
この合金は、砂型・金型用のAC4Aと同類の合金であり、機械的性質と耐食性がよいため自動車や自転車用部品として使用されることがあるが、使用率は少ない。
(3) Al-Si-Cu系合金
(ADC10, ADC10Z, ADC12, ADC12Z)
この合金系は、砂型・金型用のAC4Bに相当する合金で多量のSi添加で鋳造性を改善し、Cuの添加で強度を高めた合金であり、ダイカスト用合金の中で特性を総合して見た場合、鋳造性に優れた高力合金として位置づけられており、その用途は広く、使用量も多い。特に自動車エンジン部品や電気機器部品におけるシェアが高い。
合金記号の末尾にZを付けた合金は、海外規格との整合化のために1992年のJIS規格改正時に採用されたものであり、不純物としてZnを3%まで許容したものです。
(4)Al-Si-Cu-Mg系合金(ADC14)
この合金系は、当初はエンジンブロックの軽量化を目的として開発されたもので、強度、耐摩耗性にすぐれ熱膨張係数が小さいのが特徴である。自動変速機用オイルポンプボディやハウジングクラッチなどに使用されています。
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アルミニウム合金のいろいろ(5)
(6)Al-Si-Cu系合金(AC4B)
この合金系は、Al-Si系合金のSi量を減らして、Cuを添加した合金であり、耐食性はCuを含有するため劣るが、鋳造性にすぐれ強度も高いので、自動車用、電気機器用、産業機械用部品など広い分野で利用されています。
(7)Al-Si-Cu-Mg系合金(AC4D)
この合金系は、前記のAl-Si-Mg系AC4C合金のSi量を若干低くして、Cuを添加した合金です。鋳造性としての引け特性にすぐれているため耐圧性、耐熱性があり、シリンダーブロックやクランクケースなどエンジン部品や油圧機器部品に使用されています。
(8)Al-Si-Ni-Cu-Mg系合金(AC8A, AC8B, AC8C)
この合金系は、前述のAl-Cu-Ni-Mg系合金のピストンとしての不十分な特性を改善するため、Cu量を半減させSi添加量を大幅に増やして熱膨張係数を小さくし、耐摩耗性を高めた剛性の高い合金です。もちろんエンジン用ピストンに使用されています。
(9)Al-Si-Cu-Mg-Ni系合金(AC9A,AC9B)
この合金系は、Si量が最も多く、AC9A合金は23%Si、AC9B合金では19%Siを含有しています。前記のAL-Si-Ni-Cu-Mg系合金よりもさらに熱膨張係数が小さくした合金であり、高い剛性と耐摩耗性があることから2サイクルエンジン用ピストンやディーゼルエンジン用ピストンなどに使用されています。
(10)Al-Mg系合金(AC7A)
この合金系は、代表的な耐食性合金で強さも伸びも高く、切削性にすぐれています。合金の化学組成から熱処理によって強度を向上させることができない。また、溶湯は酸化やガスを吸収しやすいため鋳造性が悪い欠点がある。
主な用途は、架線金具、船舶用品、建築金具、事務機器部品などに用いられています。
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アルミニウム合金のいろいろ(4)
２．鋳造用合金
鋳造用アルミニウム合金は、各種鋳造法を利用して鋳物をつくるための合金であるが、適用する鋳造法によって要求特性が異なるので規格では鋳造法別に分類規定されています。
鋳造用アルミニウム合金には、砂型・金型鋳物用合金とダイカスト用合金の二つの系統があります。
2-1 砂型および金型鋳物用合金
後述のダイカストとは異なり、鋳型に溶湯(溶解したアルミニウム)を鋳込む際に特別な圧力を加えないため、重力鋳造法と呼ばれています。合金の種類によって鋳造性、強度、耐摩耗性、高温強さなどの特性が異なるため、その特性を活かす限られた用途に使用されています。
(1) Al-Cu-Mg系合金(AC1B)
鋳造用アルミニウム合金の中で強靱性にすぐれた合金であり、切削性がよく、電気伝導性にすぐれているため架線用導電部品、自転車用部品、航空機用油圧部品等に使用されています。しかし、耐食性が劣るため腐食環境での使用は適していません。
(2) Al-Cu-Si系合金(AC2A, AC2B)
前記の合金よりもCuの添加量を減らして強靱性を若干犠牲にしても、Siを添加することによって鋳造性の改善を図った合金であり、自動車用エンジン部品など使用量も多い。
(3) Al-Cu-Ni-Mg系合金(AC5A)
この合金は、高温での使用でも硬さを保持させようと改善した合金であり、耐食性は劣るが切削性や耐摩耗性にすぐれています。従来はエンジン用部品として使用されていたが衰退の一途をたどり、現在は、切削性と耐摩耗性に注目され、ビデオレコーダのドラムなど精密加工を要するしゅう動部品などに使用されています。
(4)Al-Si系合金(AC3A)
この合金は、Siだけを合金元素として添加したもので、鋳造性にすぐれている。強度は高くないが伸びは大きく、熱膨張係数が小さく、耐食性もよい。したがって、強度はあまり必要とせず、薄肉で複雑な形状や模様を呈する門扉やカーテンウォールなどに適しています。
(5)Al-Si-Mg系合金(AC4A,AC4C,AC4CH)
この合金系は前記のAl-Si系合金のSi量を減らして、Mgを少量加えた合金であり、すぐれた鋳造性を維持したまま機械的性質を改善した合金です。主な用途は、エンジン部品、車両部品、船舶用部品などがあげられます。AC4CH合金はAC4C合金の強靱性の向上を意図して不純物の含有を厳しく規制したものであり、自動車用ホイールなど保安的要求が高い部品に多く使用されています。
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アルミニウム合金のいろいろ(3)
(5)Al-Mg系合金(5000系アルミニウム合金)
この合金系は耐食性や溶接性が良いことから比較的種類が多く、広い用途があります。5N01や5005合金のようにMg添加量の少ないものは、装飾用材、建材、器物用材に、5052合金のように中程度のMg添加量のものは強度も中程度であり、添加量の多いものは缶蓋材や船舶、車両、化学プラントなどの構造用材として多用されています。
(6)Al-Mg-Si系合金(6000系アルミニウム合金)
この合金系は、強度、耐食性とも良好で構造用材として多用されています。アルミサッシに多量に使用されている6063合金および鉄道車両、自動車部材、陸上構造、船舶などに使用されている6N01合金は、押出し加工性にすぐれ複雑な断面形状の形材が得られます。また、少量のCuを添加して構造用鋼材に相当する耐力を有する6061合金など多くの種類があります。
(7)Al-Zn-Mg系合金(7000系アルミニウム合金)
この合金系は、Cuを含まない溶接構造用合金とCuを添加したアルミニウム合金のなかで最も高い強度をもつ合金とに分類できます。Al-Zn-Mg-Cu系合金の代表的なものは、日本で開発された超々ジュラルミンの呼称で知られる7075合金で、航空機、スポーツ用品類に使用されています。
Cuを含まないAl-Zn-Mg系合金の代表的なものに、7N01，7003合金があります。比較的高い強度があり、しかも溶接部の強度は常温に放置するだけで母材に近い強度まで回復するため溶接構造用材料として鉄道車両、陸上構造物などに使用されています。
(8)8000系合金(その他の合金)
これまでの合金系に属さないその他の材料で、急冷凝固粉末冶金合金や低密度・高剛性材として開発されたAl-Li系合金などがあります。日本では、Feを添加することによって強度と圧延加工性を付与したアルミはく用合金8021,8079が、電気通信用や包装用として使用されています。
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アルミニウム合金のいろいろ(2)
１．圧延用合金
圧延用合金は、圧延加工や押出し加工によって、板、はく、形材、管、棒などのいろいろな形状に加工される合金で、鍛造品もこれに含まれます。
アルミニウム合金のおもな性質は、添加元素の種類と添加量によって影響されます。これらは次のような合金系に区分され、合金系ごとに類似した性質をもちます。したがって、材料の選択に当たっては、使用目的に応じて最適な性質をもつ合金を選ぶことが必要です。
(1)純アルミニウム(1000系アルミニウム)
1000番台の表示は工業用純アルミニウムを示し、1100，1200が代表的です。いずれも純度99.00%以上の純アルミニウム系の材料です。ただし、1100だけはアルマイトとして知られている陽極酸化処理後の光沢をよくするために微量のCuが添加されています。1050, 1070, 1085の下二桁の数字はアルミニウムの純度を表し、それぞれ純度99.50, 99.70, 99.85% 以上の純アルミニウム材料であることを示します。この系の材料は加工性、耐食性、溶接性および電気や熱の伝導性にすぐれており、家庭用品、日用品、電気器具、送配電用材料、放熱材などに多く使用されています。しかし、強度が低いため構造材としては適していません。
(2)Al-Cu-Mg系合金(2000系アルミニウム合金)
ジュラルミン、超ジュラルミンの名称で知られる2017,2024合金が代表的なもので、鋼材に匹敵する強度があり、構造用材や鍛造材として使用されています。しかし、比較的多くのCuを添加しているため耐食性に劣り、厳しい腐食環境にさらされる場合には十分な防食処理を必要とします。航空機用材料として表面に耐食性の良い純アルミニウムの板を重ね合わせて圧延加工した合せ板として使用されることもあります。
(3)Al-Mn系合金(3000系アルミニウム合金)
代表的なものは3003合金で、Mnの添加によって純アルミニウムの加工性、耐食性を低下させることなく、強度を少し増加させたものです。器物、建材、容器などに広い用途があります。3003に相当する合金にMgを1%程度添加した3004, 3104合金は、さらに強度を高めることができるので、カラーアルミ、屋根板、アルミ缶などに多く使用されています。
(4)Al-Si系合金(4000系アルミニウム合金)
この合金系は、比較的多くのSiを添加した合金で溶融温度が低いため、主としてブレージングろう材、溶接ワイヤーとして使用されています。また、熱膨張係数が低く、耐熱性、耐摩耗性にすぐれており、鍛造ピストン材料とし用いられている4032合金もあります。
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アルミニウム合金のいろいろ(1)
アルミニウムのうち純度99.00%以上のものを純アルミニウムと呼び、また種々の元素を添加して強度を高めるなどの性質を改善したものをアルミニウム合金と呼んでいます。
アルミニウム合金は、最終製品のいろいろな要求や用途に必要な性質によって、板、はく、形材、管、棒、線および鍛造品に加工する圧延用合金と鋳物、ダイカストなどの鋳造用合金に大別され、また、それぞれ非熱処理型合金と熱処理型合金として分類できます。
非熱処理型合金は、圧延加工など主に冷間加工によって、熱処理型合金は、焼入れや焼もどしなどの熱処理によって所定の強度を得る合金です。
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地金および展伸加工用鋳塊の種類
アルミ地金は、純度や成分によって普通純度地金、高純度地金、合金地金に分類されます。また、形状や用途からはインゴット（一般原材料用鋳塊）、スラブ（圧延用に調整された鋳塊）、ビレット（押出用に調整された鋳塊）などに区別できます。
1.普通純度地金
一般に純度99.0〜99.9％のものを指し、アルミ加工メーカーが溶解するのに使いやすいような形状になっています。
通常の製品素材（板材、押出材、鋳造品、鍛造品、線材、箔など）はこの地金を用いて製造されています。
2.高純度地金
普通純度地金よりも純度が高く、純度99.95％以上のものをいいます。この地金は、いったん電気分解して取り出したアルミニウムを、もう一度三層式電解法、または偏析法などで精製してつくります。
3.合金地金
合金地金は、アルミニウムにあらかじめ何種預かの金属元素を添加して、種々の合金にしてある地金で、加工メーカーでは、これをそのまま再溶解して鋳造品などの製造に用います。
4.インゴット
加工メーカーが目的に応じて自由に溶解して使えるような形状寸法にしたアルミニウム塊の名称です。普通純度地金、高純度地金、合金地金も一般にインゴットの形で取引されます。普通に使われるインゴット（地金）は、重量20kｇにつくられており、他に展伸加工工場向けでは約500kｇと700kｇのものもあります。
（欧米では、ビレット、スラブもふくめてインゴットと 呼ぶ場合があります。）
5.ビレツト（押出用鋳塊）
ピレットは主に円柱形に鋳造し、押出加工用に切断した塊の名称で、押出機にかけて高温度で押出し、管、棒、あるいは種々の断面をした形材をつくるためのものです。
ビレットはアルミニウム、または種々のアルミ合金として成分を調整し、半連続鋳造法によって150〜600mmΦの円柱形につくられます。これを押出機の仕様にあわせて長さ100〜1,500mmに切断します。
6.スラブ（圧延用鋳塊）
大型の直方体の形状につくられた圧延用鋳塊の名称で、加熱して高温度で板状に圧延します。スラブはビレットと同じく、あらかじめ成分を調整して半連続鋳造法でつくられ、その重量は目的及び圧延設備の仕様などに応じて決められます。一般には厚さ200〜600mm程度で、おおよそ2〜28トンの重量のものとなっています。
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アルミニウムの製造工程(2)
3.アルミナ→アルミニウム
現在最も経済的にすぐれた工業的手法として、世界中で採用されているのがホール・エルー法（1886年発明）と呼ばれる電気分解による製錬法です。その工程は以下のとおりです。
まず、アルミニウムの酸化物であるアルミナを、氷晶石やふっ化アルミニウムを高温で溶かしたものに混合します。これはアルミナの融点が高いため、電気分解が可能な温度（約1000℃）で溶解させるためです。これを電解炉に入れ、電気分解によって還元すると、アルミナはアルミニウムと酸素とに分解され、溶けたアルミニウムは、電解炉の底にたまります。
この溶けたアルミニウムを取り出し、保持炉に移して必要な成分・純度に調整し、用途に応じてインゴットあるいはスラブ、ビレットに鋳造されます。
インゴットは、アルミニウムの新地金と呼ばれ、スクラップから再生した二次地金（再生地金）と区別しています。
4.水酸化アルミニウムとアルミナ
水酸化アルミニウムとアルミナは白い粉末で、アルミニウムの原料としてだけではなく化学工学、窯業などさまざまな用途に使用されています。
水酸化アルミニウムは結晶水を含み、約200℃から脱水分解を開始する性質を持ち、また酸やアルカリに溶けやすいなどの特徴があることから難燃化剤や工業用化学薬品の原料として広く使われています。またアルミナは、水酸化アルミニウムを焼成してつくられるもので、たいへん硬い、融点が2050℃と高い、電気絶縁抵抗が大きい、化学的に安定しているなどの特徴があり、研磨剤や耐火物、セラミックスなどの原料として使われています。このほかにも、身近な生活の中でもいろいろな形で使われており、そのおもなものは次のとおりです。
●飲料水： 水道水の濁り除去用無機凝集剤 〈水酸化アルミニウム）
●歯 磨： 混合される研磨剤（超微粒・高白色水酸化アルミニウム）
●洗 剤： 無リン洗剤用合成ゼオライトの原料〈水酸化アルミニウム）
●キッチン： 人造大理石の原料（高白色水酸化アルミニウム）
●自動車： スパークプラグの碍子部の原料（ローソーダアルミナ）
●ＯＡ機器： lCパッケージの原料（ローソーダアルミナ）
水酸化アルミニウムやアルミナはアルミニウム製錬以外の用途が年々広がっており、現在では世界の全生産量の約10％がこのような用途に使われています。
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アルミニウムの製造工程(1)
1.製造工程のあらまし
アルミニウムは、われわれの日常生活にさまざまな形の製品として登場していますが、そこにいたるまでには幾多の工程を経なければなりません。下図はアルミ製品素材ができるまでの製造工程の略図ですが、大別してつぎの3工程に分けられます。
●ボーキサイト→アルミナ（Al2O3）
採掘したアルミニウムの原料であるボーキサイトを、か性ソーダ液で溶かしてアルミン酸ソーダ液をつくり、そこからアルミナ分を抽出する工程です。
●アルミナ→アルミ二ウム（Al）
アルミナを溶融氷晶石の中で電気分解することによりアルミ地金を製造します。
●アルミニウム（地金）→製品素材
地金を原材料として圧延・押出・鍛造・鋳造などの加工を行い、いろいろな形の製品素材に成形する工程です。
2.ボーキサイト→アルミナ
アルミニウムの原料は、ボーキサイトと呼ばれる赤褐色の鉱石で、これから水酸化アルミニウム、アルミナなどになり、最後に銀色のアルミニウムがつくられます。
現在、アルミナは1887年にオーストリアの化学者カール・バイヤーが発明したバイヤー法（湿式アルカリ法）によって製造されています。その工程はつぎのとおりです。
粉砕されたボーキサイトにか性ソーダなどを混合し加圧加熱すると、ボーキサイト中のアルミナ分が溶け出してきます。この中から、溶けない不純物を除去したあとかくはん、冷却すると、水酸化アルミニウムの結晶が析出してきます。この結晶を真空ろ過機により取り出し、約1000℃前後の温度で焼成すると、純白のアルミナ(Al2O3）が誕生し、つぎにアルミニウムの電解製錬工程へと送られます。
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アルミニウムの特性(3)
11．美しい
アルミニウムは素地のままでも実しい金属ですが、陽極酸化皮膜処理（アルマイト処理）などさまざまな表面処理を施すことによってより美しくなり、また表面を硬くしたり、防食効果を高めたりすることができます。陽極酸化皮膜処理の際に自然発色や電解着色などによってアルミニウムに多彩な色をつけることが可能であり、建築外装や包装材などデザイン性が強く求められる分野に最適の材料です。
12．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。
13．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、さまざまな方法で容易に信頼性の高い継手が得られます。これらの接合技術の進歩はめざましく、より多くの分野で設計と施工の合理化を実現します。
14．真空特性がよい
アルミニウムを真空装置の材料に使ったとき、ガス放出率が非常に小さく真空到達性能が他の材料に比べてたいへんすぐれています。
そこで、各種の高真空ポンプや配管、高真空半導体装置、理化学実験装置などに活用されています。
15．再生しやすい
アルミニウムは他の金属と比ペると腐食しにくく、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。しかも二次地金（再生地金）をつくるのに必要なエネルギーは、新地金をつくる場合と比べてわずか3％ですむといわれています。
また品質的にも、新地金とほとんど変らないものが製造できるため、たいへん経済的な材料だといえます。
とくに飲料缶では、空き缶を回収し再資源化しようというリサイクル運動が全国各地で行われており、省資源・省エネルギーを果すとともに、地球環境保護の推進にも大きな役割を担っています。
このことは、今後ますます増加するアルミ需要に対する安定供給の大きな助けになります。
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アルミニウムの特性(2)
6．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。この特長は、アルミニウムの他の特性である、軽い、耐食性にすぐれている、加工性がよい、などと組合わせることによって、さまざまな製品に生かされます。おもな製品としては、パラボラアンテナ、船の磁気コンパスなどの計測機器、電子医療機器、メカトロニクス機器などがあげられますが、さらにはリニアモーターカーや超電導関連機器にいたるまで、その用途が大きく広がっています。
7．熱をよく伝える
アルミニウムの熱伝導率は鉄の約3倍。熱をよく伝えるということは急速に冷えるという性質にもなります。そのため冷暖房装置、エンジン部品、各種の熱交換器、ソーラーコレクター、また、飲料缶などにもこの特性が生かされています。最近の高密度化した機器、システムの過熱防止のための放熱フィンやヒートシンクとしても使われています。
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。
8．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うえ、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。
9．光や熱を反射する
よく磨いたアルミニウムは、赤外線や紫外線などの光線、ラジオやレーダーから発する電磁波、さらに各種熱線をよく反射します。純度の高いアルミニウムほどこの性質はすぐれており、純度99．8％以上のアルミニウムは放射エネルギーの90％以上を反射します。この特性を生かしたのが暖房器の反射板、照明器具、および宇宙服などで、最近ではアルミニウムに鏡面加工を施してこの特性をいっそう高め、ポリゴンミラーをはじめとした光エレクトロニクス製品にもよく使われています。
10.毒性がない
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。
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アルミニウムの特性(1)
1．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。軽量化による性能向上が時代のニーズとなっているいま、とくに自動車、鉄道車両、航空機、船舶、コンテナなどの輸送分野で多くのアルミニウムが使われています。また軽さを生かして、各種機械の高速回転部品や摺動部品の作動効率を高めたり、装置の大型化による重量増加を抑えるなど、さまざまな効果をもたらしています。
2．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。最近では、リチウムを添加した低密度、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。
3．耐食性がよい
アルミニウムは空気中では、ち密で、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）。
耐食性をさらに高め、強度も兼ね備えたアルミ合金は各種の用途に採用されており、とくに建築、自動車、船舶、海洋開発などの分野ではこの特性が大いに生かされています。
4．加工性がよい
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。
また、できあがった製品素材をさらに成形加工したり、製品の表面などに精密加工を施したりすることも比較的容易です。また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。
5．電気をよく通す
アルミニウムは導電体としてきわめて経済的な金属です。電気伝導率は銅の約60％ですが、比重が約1/3であり、そのため同じ重さの銅に比べて2倍もの電流を通すことができます。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。今後、自動車のワイヤーハーネスへの適用拡大が期待されます。
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