アルミニウム1050：組成、特性、硬さ区分ガイドおよび用途

総合概要

Alloy 1050は1xxx系の圧延アルミニウム合金に属し、約99.5％の高純度アルミニウムを主成分とする商用純アルミニウムとして分類されます。合金元素の含有量は最小限に抑えられており、電気および熱伝導性、優れた耐食性および成形性が主な材料特性となっています。1050の強度は主に加工硬化（ひずみ硬化）によって得られ、析出硬化や固溶熱処理では強化されないため、熱処理不能合金とみなされます。一般的な特性としては、低〜中程度の引張強さ、退火状態での非常に良好な延性、多くの環境での優れた耐食性、卓越した電気および熱伝導性があります。そのため、成形性、伝導性、耐食性が重要視される用途に適した材料です。

1050を指定する産業分野には、電気産業（バスバー、導体）、空調・熱交換装置（フィン、ラジエーター）、化学処理（耐食部品）、装飾トリムやサイン、そして高成形性が求められる軽量構造用途などがあります。設計者は最大の延性と伝導性が必要な場合や、コストおよび加工のしやすさが高い機械的強度よりも重視される場合に1050を選択します。強度の高い多成分合金系よりも厳しい成形や深絞りが必要な場合、あるいは異種金属間の接触腐食防止や高い電気伝導性が重要な場合に選ばれます。

硬質状態（Temper）バリエーション

硬質状態	強度レベル	伸び	成形性	溶接性	備考
O	低	高（約35–45%）	非常に良好	優秀	完全退火状態で最大の延性を持つ。
H14	中	中程度（約20–30%）	良好	優秀	1/4硬化状態まで加工硬化されており、中程度の強度向上に一般的に使用される。
H16	中〜高	比較的低い（約15–25%）	普通	優秀	1/2硬化状態まで加工硬化されており、強度と成形性のバランスを保つ。
H18	高（1xxx系では高め）	低（約8–15%）	限定的	優秀	完全硬化状態まで加工硬化され、強度とスプリングバック制御が必要な場合に使用。
T5 / T6 / T651	該当なし	該当なし	該当なし	該当なし	該当せず。1050は熱処理不能のため析出硬化による強化はできない。

硬質状態は1050の性能に直接かつ予測可能な影響を与えます。冷間加工（H硬質状態）は降伏強さや引張強さを向上させますが、延性や成形性は段階的に低下します。退火状態のOは深絞りや複雑なプレス成形で最高の成形性と最大の伸びを提供し、寸法安定性、スプリングバックの特性、またはより高い作動強度が要求される場合はH硬質状態が選択されます。

化学成分

元素	含有範囲（%）	備考
Si	最大0.25	不純物。鋳造脆化を抑制し、伝導性維持のため管理される。
Fe	最大0.40	主な不純物。強度をわずかに増加させるが、延性や伝導性を低下させる可能性がある。
Mn	最大0.05	低含有量で、この合金群では強化には使用されない。
Mg	最大0.03	微量。特定の腐食現象に対する感受性を抑制する。
Cu	最大0.05	微量。小量の含有で強度はわずかに増加するが耐食性は低下する。
Zn	最大0.05	微量。伝導性および耐食性維持のため低レベルに抑えられている。
Cr	最大0.05	微量。微細組織制御に寄与。
Ti	最大0.03	一般に粒細化剤として使用されるが微量含有に留まる。
その他（各元素）	最大0.05	純度維持のため他の不純物は個別に制限されている。
Al	残部（最小約99.5%）	主成分。高純度アルミニウムが合金特性を支配する。

1050の高純度により、アルミニウム母材の性質が性能を決定します。微量不純物（Fe、Si、Cu）は機械的強度と伝導性に影響を与え、鉄およびシリコンの含有増加は強度をわずかに上げるものの電気的性能と成形性を低下させる可能性があります。微量元素の管理を厳密に行うことで、高伝導性、優れた耐食性、優秀な延性という本合金の特長を維持しています。

機械的性質

退火状態（O）の1050は降伏強さおよび引張強さは低いものの、極めて高い伸びを示し、深絞りや圧延加工時の成形性に優れます。O状態の降伏強さは低く、板厚や加工履歴により変動しますが、設計者に大きな安全マージンを提供する一方、座屈や剛性が制限要因となる設計では注意が必要です。圧延、引抜き、曲げなどの冷間加工により加工硬化が進み、降伏強さと引張強さが向上しますが、H硬質状態では延性を犠牲にして強度とスプリングバック制御を実現します。

硬さは退火状態で低く、軟らかい延性マイクロ構造を反映し、冷間加工に伴い予測可能に増加します。疲労特性は商用純アルミニウムの標準的な範囲内で、疲労強度は控えめであり、表面状態、成形による残留応力、環境因子（腐食など）の影響を強く受けます。板厚は機械的性質に影響し、薄板は加工硬化のため表面強度が高く見えることがありますが、厚板は比較的軟らかく冷間加工に対する応答も鈍くなります。

特性	O／退火	代表的硬質状態（例：H14）	備考
引張強さ（MPa）	55–75	95–130	板厚、加工履歴および硬質状態に依存。H14はおおよそOの約2倍の強度。
降伏強さ（0.2％耐力、MPa）	20–40	60–100	加工硬化度合いにより降伏強さが増加。重要部品は試験片による確認推奨。
伸び（％）	35–45	15–30	硬化に伴い延性低下。深絞りにはO状態が必須。
硬さ（HB）	15–25	30–45	冷間加工された状態での硬さはアルミ合金として予想範囲内で増加。

物理的性質

特性	値	備考
密度	2.71 g/cm³	アルミニウム合金として標準的。質量および剛性計算に有用。
融点範囲	約660 °C	固相点と液相点が近い、ほぼ純アルミニウムであるため。
熱伝導率	約220–235 W/m·K	高い熱伝導率を持ち、放熱器や熱交換装置に最適。
電気伝導率	約58–62 % IACS	圧延合金では高い伝導率で、電気用途やバスバーに好適。
比熱	約0.90 J/g·K（900 J/kg·K）	熱容量計算の標準値。
線膨張率	約23.6 ×10^-6 /K（20–100 °C）	中程度の係数。熱サイクル設計時に考慮が必要。

高い熱伝導性および電気伝導性は、低合金元素含有量に由来し、これが1050を電気部品や熱伝達部品に選ばれる主な理由の一つです。密度は非構造部品に対し良好な比強度を提供し、融点挙動は鋳造やろう付けにおいて一般的なアルミニウムの溶解操作を必要とします。線膨張率はアルミニウムとして標準的であり、鋼材などと異種材料を組み合わせる場合は異膨張による応力に注意が必要です。

製品形態

形態	代表的な厚さ／サイズ	強度特性	一般的な硬さ（テンパー）	備考
板材（Sheet）	0.2 mm – 6 mm	圧延時の冷間加工によりH系テンパーが得られる	O, H14, H16, H18	深絞り、クラッド材、装飾仕上げに広く使用される。
プレート（Plate）	6 mm超～25 mmまで	厚肉部は軟らかく冷間加工への応答性が低い	O, H14	非常に厚いプレートではあまり一般的でない。耐食性が剛性より重要な用途に使用。
押出材（Extrusion）	大断面までのプロファイル	押出しプロファイルは通常O状態から始まり、冷間加工される場合がある	O, H14	表面品質と寸法安定性に優れ、軽量フレームや導電レールに適する。
チューブ（Tube）	様々な直径／肉厚	冷間引抜きにより機械的性質が変化する	O, H16	流体配管、耐食性と成形性が求められる構造用チューブに使用。
バー／ロッド（Bar/Rod）	丸棒・六角棒で大径まで	冷間加工によりばねや締結部品向けに強度が向上する	O, H18	リベット、ピン、軽量締結部品に一般的で、高靭性または中程度の強度が必要な用途に用いられる。

異なる製品形態は、それぞれ異なる加工ルートを経て製造され、最終的な特性に影響を及ぼします。板材や箔は圧延と焼鈍のサイクルを経て硬さ（テンパー）と晶粒サイズが決まります。押出材やチューブは熱間押出しにより成形され、多くの場合寸法精度を維持するために仕上げで冷間引抜きされます。設計者は予測可能な機械的性能と寸法管理を得るために、適切な硬さ（テンパー）と後加工（例：大きな成形後の焼鈍）を指定するべきです。

等価グレード

規格	グレード	地域	備考
AA	1050	USA	ASTM/AA規格で、約99.5%純アルミの商用純アルミニウム。
EN AW	1050A	ヨーロッパ	EN規格の変種で、EN AW-1050Aと表記されることが多く、化学成分は類似。
JIS	A1050	日本	日本工業規格相当で、電気用途や一般用途で広く使用される。
GB/T	Al99.5 / 1050	中国	中国規格表記で、AA1050に相当する高純度アルミグレード。

各規格間の等価性は概ね近いものの、不純物の限界値や加工指定（1050と1050Aなど）にわずかな違いがあり、特に導電性や表面仕上げに影響を及ぼす場合があります。地域間で代替する際は、正確な化学成分限界と硬さ（テンパー）の呼称を確認し、特に重要な電気的または引き抜き用途では機械試験データや表面状態を必ず検証してください。

耐食性

1050は大気環境およびやや穏やかな環境下で、安定で密着性のあるAl2O3の不動態皮膜を形成するため、優れた一般耐食性を示します。中性及びアルカリ性の水溶液環境でも良好な耐性を持ち、多くの有機化合物や酸化塩にも耐えます。ただし、塩化物が多い海洋環境では、隙間や付着物により塩化物が局所的に濃縮されると局部腐食（ピッチング）が発生することがあります。表面仕上げや冷間加工の有無が局部腐食の影響を左右し、研磨面やアルマイト処理などの表面処理により耐食性は向上します。

応力腐食割れは、1050のような商用純アルミでは通常のサービス条件下では一般的な破損モードではありませんが、持続的な引張応力と腐食性物質の組み合わせは過酷な場合に環境破壊を引き起こすことがあります。異種金属接触による腐食も重要で、1050は銅やステンレス鋼に対して陽極となるため、湿潤環境で電気的に接続されると優先的に腐食します。設計時には絶縁材や保護コーティングを用いて異種金属接触を管理し、促進されたガルバニック腐食を防止すべきです。

他の合金群と比べると、1050は純度が高くガルバニック微細成分が少ないため、一般耐食性では熱処理可能合金に対して優れることが多いです。Mgを含む5xxx系合金と比較すると、1050は強度は低いものの、海洋環境でのピッチング挙動は類似か若干異なります。5xxx系合金は強度が重要な用途では一般的に優れた強度と総合的な海洋耐食性を提供します。

加工性

溶接性

1050は低合金含有に起因し、TIG（GTAW）、MIG（GMAW）、スポット溶接などの一般的な溶接法に高い溶接性を示し、熱割れ感受性は低いです。一般的なフィラーロッドは商用純アルミ（AA1100）またはAl-Si系（例：4043）が使用され、流動性向上や割れ感受性低減に有効です。熱影響部の軟化は熱処理可能合金ほど問題になりませんが、薄物では溶接歪みや残留応力の管理が重要です。

切削性

1050の切削加工性は中程度で、一般的な切削性良好なアルミ合金より劣り、鉛系やシリコン含有合金ほどの良好さはありません。推奨工具は鋭利な超硬工具で、ビルドアップエッジ防止のために適度なポジティブジオメトリが求められます。切削速度と送りは保守的に設定し、切削面の加工硬化を避けるべきです。切りくずは一般に連続的で靭性があり、効率的な切りくず排出と潤滑・冷却管理が仕上げ面と寸法精度維持に不可欠です。

成形性

成形性は焼鈍されたO状態で非常に優れ、成形力が小さく鋭角な曲げ半径や深絞り形状も可能です。Oテンパーでは曲げ半径を材料厚みの数倍まで小さくできる場合が多いですが、冷間加工によりスプリングバックが増加するためH系テンパーでは工具設計に配慮が必要です。冷間加工が主要な硬化ルートであり、所望の形状を得た後にO材からH系テンパーを戦略的に作り出せます。

熱処理特性

1050は非熱処理合金であり、6xxx系や7xxx系のような溶体化処理や析出硬化による硬化はしません。性質の変更はほぼ機械的手段（冷間加工：圧延、引抜き、曲げ）によってのみ達成され、転位密度増加と結晶粒歪みにより強度が上がります。完全焼鈍により延性を回復するには、適切な温度（一般的に300～415°C、断面サイズや再結晶要求により異なる）で加熱し、その後制御炉冷で冷却することが必要で、残留応力除去とO状態への復帰を促します。

焼鈍時は過熱による晶粒粗大化や表面・機械的性質の劣化を避けるために注意が必要です。成形パス間や応力除去には正規化処理を行って寸法安定性と機械的応答を安定化させることができますが、熱処理合金のようなTテンパーによる硬化シーケンスは存在しません。

高温性能

1050の機械的強度は温度上昇に伴い急速に低下するため、設計者は荷重を受ける用途においては連続使用温度を150°Cより十分低く制限することが望ましいです。高温環境下での酸化耐性はアルミナ皮膜により一定の保護を受けますが、高温と腐食性環境が重なると薄肉部での質量減少やクリープ様変形を促進します。溶接部や熱影響部では高温曝露により局所的に機械的性質が変化することがありますが、析出硬化成分がないため複雑なテンパー変化は起こりません。

短期的な高温曝露や熱処理は可能ですが、長期的な機械的特性保持は耐熱合金と比較すると劣ります。継続した高温強度が必要な場合はより耐熱性の高いアルミ合金や他の合金系の採用を検討すべきです。

用途例

産業	代表部品	1050が選ばれる理由
電気	バスバー、導体、接地帯	高い電気伝導率と優れた成形性。
HVAC／熱交換	フィン、ラジエーター、コンデンサー部品	優れた熱伝導性と薄肉高表面積形状への成形の容易さ。
化学処理	タンク、クラッド材、継手	優れた一般耐食性と純度による化学的適合性。
コンシューマー／装飾	トリム、看板、リフレクター	明るい仕上げ、耐食性、打ち抜き加工の容易さ。
包装	箔、容器	薄肉成形に適した延性と展性、一貫したシール性。

1050は電気的・熱的伝導性、耐食性、深絞り性を重視し、高い構造強度を必要としない用途に選択されます。高純度、予測可能な成形挙動、コスト効率の良い供給が電気、HVAC、装飾市場での普及を支えています。

選定のポイント

最大の成形性、高い電気伝導性または熱伝導性、優れた耐食性が主な要件であり、かつ中程度の機械的強度で十分な場合は1050を選択してください。特に広範な冷間成形が必要な部品や、高い表面品質と伝導性が求められる場合に経済的です。

1100と比較すると、1050は一般にやや高い純度とわずかに向上した伝導性を同等の延性で提供するため、伝導性を優先する場合は1050が適しています。3003や5052などの加工硬化合金と比較すると、1050は強度を犠牲にして伝導性を高めており、耐食性能はほぼ同等またはわずかに異なります。強度向上や特定の海洋環境への耐性が求められる場合は3003/5052を選択してください。6061や6063などの熱処理可能な合金と比較すると、1050は成形の容易さ、低コスト、優れた伝導性を理由に選ばれますが、これらの熱処理合金ははるかに高い最高強度と剛性を提供します。

まとめ

アルミニウム1050は非常に高い純度、卓越した成形性、強力な電気・熱伝導性の組み合わせが必要な場合の基幹材料です。予測可能な加工硬化挙動と優れた耐食性により、多くの産業用および消費者向け用途で実用的かつ経済的な選択肢となっています。