アルミニウム1070：組成、特性、テンパーガイドおよび用途

総合概要

1070は1xxx系の圧延アルミニウム合金に属し、99.7%の名目上のアルミニウム含有量を持つ商業的に純アルミニウムとして分類されます。その指示記号は極めて低い合金元素濃度を示しており、熱処理による強化ができない純粋なグループに含まれ、主として冷間加工によって強度が向上する特性を持ちます。

主要な合金元素は微量の鉄とシリコンであり、銅、マンガン、マグネシウム、亜鉛、クロム、チタンは残留成分または管理された不純物としてわずかに含まれています。この合金は主に加工硬化（ひずみ硬化）によって強化され、析出硬化ではなく、焼鈍により延性を回復し微細組織を再結晶化します。

1070の主な特徴は、構造用アルミニウム材の中でもトップクラスの電気・熱伝導性、多くの環境下での優れた耐食性、焼鈍状態での優れた成形性、そして容易な溶接性です。これらの特性により、電気・電力配電、化学処理、反射板や照明、建築部品、熱管理用途の中でも強度より伝導性が重視される分野で広く用いられています。

エンジニアは、最大の伝導性や優れた成形性・耐食性が機械的強度の向上よりも重要な場合に、より高強度の合金より1070を選択します。複雑な成形やろう付け、薄肉部品の接合が必要な場合や、サービス環境が他の合金群に比べて安定した酸化皮膜と最小限のガルバニック作用の恩恵を受ける場合に適しています。

調質の種類

調質	強度レベル	伸び	成形性	溶接性	備考
O	低い	高い	優れる	優れる	最大の延性を得るための完全焼鈍・再結晶化状態
H12	中低	中程度	良好	優れる	軽度の加工硬化、引抜きや軽い成形に一般的
H14	中	減少	良好	優れる	ハーフハード調質、強度とストレッチ成形性のバランス良好
H16	中高	低〜中程度	可〜良好	優れる	3/4硬調質、薄肉部品の高剛性用
H18	高い	低い	制限される	優れる	フルハード、最大の冷間加工強化、成形性は限定的
H22/H24	可変	可変	可変	優れる	固溶処理・加工硬化と軽焼鈍を組み合わせた安定調質

1070は熱処理不能合金であるため、調質は強度と延性のバランスに主な影響を及ぼします。冷間加工量が増加すると強度は向上しますが伸びや成形性は減少します。したがって調質の選択は、要求される運用時の機械的剛性と部品の成形や引抜き加工の必要性との直接的なトレードオフとなります。

溶接性は、強化析出相が存在しないため調質にかかわらず優れており、溶接後は局所的に冷間加工部が焼鈍されて軟化する場合があり局所的な機械的特性の変化を設計・加工時に考慮する必要があります。

化学成分

元素	含有範囲(％)	備考
Si	≤ 0.20	主要な残留不純物。強度抑制と伝導性維持のため管理
Fe	≤ 0.40	一般的な不純物で金属間化合物を形成し機械的性質に影響
Mn	≤ 0.03	通常非常に低く、存在するとわずかに結晶粒構造へ影響
Mg	≤ 0.03	微量で、1070では析出硬化を生じない
Cu	≤ 0.05	耐食性と伝導性維持のため非常に低く抑制
Zn	≤ 0.03	残留レベル。高い亜鉛は別の合金系で使用
Cr	≤ 0.03	極微量で再結晶挙動に影響を与える場合あり
Ti	≤ 0.03	結晶粒細化剤として小量意図的に添加されることが多い
その他（各元素）	≤ 0.05	他の元素は総量を低く抑え高いAl純度を維持。Alが残部を占める

アルミニウムは組成のバランス（約99.7%）を占め、合金元素の低総量が1070の特徴です。微量元素や不純物は結晶粒径、成形挙動、自然酸化膜の安定性に影響を与え、これらの元素を厳密に管理することで高い伝導性と予測可能な冷間加工特性が確保されます。

機械的性質

1070の引張特性は、焼鈍状態で降伏強さが低く、引張強さは中程度であり、冷間加工により大幅に向上可能です。降伏強さは合金系に比べて相対的に低いため、設計では降伏前の大きな変形を許容する必要があり、焼鈍状態での伸びは通常高く、成形や深絞り加工に有利です。

焼鈍1070の硬さは低く（軟らかく柔軟）、冷間加工により段階的に上昇します。硬さは引張特性と相関し、打ち抜き加工や曲げ加工、ストレッチ成形時の工程管理に有効です。疲労強度は表面状態と冷間加工に影響され、薄板製品では表面欠陥や切り欠きが疲労寿命を支配し、冷間加工は延性を犠牲にしつつ疲労強度を向上させる効果があります。

板厚は機械的性能に大きく影響し、厚さ依存の結晶粒構造や加工履歴により降伏強度や伸びが変化します。薄板は成形性や伸びが優れる傾向があり、厚板は伸びが低く強度がわずかに高い場合があります（圧延条件による）。

特性	O/焼鈍	代表的調質（例：H14/H16）	備考
引張強さ	約60～95 MPa	約110～180 MPa	冷間加工と板厚に強く依存。圧延材料での典型値
降伏強さ	約20～45 MPa	約80～160 MPa	0.2%オフセット降伏強度は調質や前加工履歴で変動
伸び	約15～35%	約1～10%	焼鈍状態は深絞り性良好。冷間加工により延性は著しく低下
硬さ (HB)	約15～35 HB	約30～65 HB	ブリネル硬さの近似値。冷間加工に伴い強度向上に比例して上昇

物理的性質

特性	値	備考
密度	2.70 g/cm³	アルミニウム合金として標準的。質量や剛性計算に有用
融点範囲	660～660.5 °C	高純度アルミ特有の狭い固液共存領域
熱伝導率	220～240 W/(m·K)	優れた熱伝導性。構造用アルミ合金の中でもトップクラス
電気伝導率	約60～64 % IACS	配電やバスバー用途に向く高い電気伝導性
比熱	約0.90 J/(g·K)	熱容量が高く、放熱や熱バッファー用途を支援
熱膨張率	約23.6 µm/(m·K)	アルミニウムの標準的な線膨張係数。熱ひずみ設計に重要

低密度と高い熱・電気伝導性の組み合わせにより、質量の軽減、熱伝達、電流容量が材料選択の主因となる用途で1070は重宝されます。熱膨張率と伝導特性は、電子部品や建築用途の接合部設計においてCTEの不整合や熱サイクル応力管理に不可欠なデータです。

製品形状

形状	代表的な厚さ／サイズ	強度特性	一般的な調質	備考
シート	0.2〜6.0 mm	冷間圧延により強度が向上	O、H12、H14、H16	リフレクターや包装材、化粧パネルに広く使用
プレート	6.0 mm超	限られる；厚板はあまり一般的でない	O、H18	入手可能だが、低合金強度のため一般的ではない
押出材	大断面までの形状材	後続の冷間加工によって強度が決まる	O、H14	バスバー、フレーム部品、ヒートシンク用の押出形状材
チューブ	薄肉から厚肉までのパイプ	冷間加工や製管による機械的性質の制御	O、H14	化学・建築システムに使用、溶接やろう付けが容易
棒材／丸棒	直径mmから大径まで	冷間引抜きで強度向上	O、H12／H14	導体棒、ファスナー素材、特殊成形部品

シートおよび薄板製品は1070の最も一般的な形状で、成形性および熱・電気用途に最適化されています。厚板は構造用の荷重支持にはより高強度合金が好まれるため頻度は低いです。押出材や棒材形状は、断面形状や導電性が求められる場合に使用され、これらの機械的特性は主に冷間加工や調質選択によって後から決まります。

相当鋼種

規格	鋼種	地域	備考
AA	1070	アメリカ	商用純アルミニウムのAluminum Association体系の指定番号
EN AW	1070	ヨーロッパ	EN AW-1070は欧州規格における類似の組成限界に対応
JIS	A1070	日本	商用純アルミニウムに対応した日本工業規格のグレード
GB/T	1070	中国	同等の不純物限界と用途を持つ中国規格グレード

これらの相当表は化学成分の大まかな類似を示しますが、最大不純物濃度、許容される微量元素、機械的特性の試験方法には差異があります。これらの微妙な違いは調達や品質管理に影響し、重要な電気用途や成形用途では適用地域の規格に基づく証明書の試験データ確認が推奨されます。

耐食性

1070は空気中で速やかに形成される連続的かつ強固な酸化アルミニウム膜により、優れた一般大気耐食性を示します。中性および軽度に腐食性の工業環境でも良好な耐食性能を持ち、攻撃的な合金元素が含まれていないため、多くの組み立て部でガルバニック腐食による局所腐食への感受性が低減されています。

海洋環境では1070は合理的な耐食性を示しますが、塩化物によるピッチング（孔食）が汚染表面や隙間部で発生することがあります。長期の海上使用では適切な表面清浄や保護コーティング、アルマイト処理が一般的な対策です。応力腐食割れは高強度熱処理アルミ合金に比べて低強度で析出硬化相を含まないため注意度は低いです。

1070と Cu やステンレス鋼などの貴金属と組み合わせる場合は、亜鉛よりは活動度が低いものの、異種金属間接触でのガルバニック作用を考慮し、絶縁層やコーティング、犠牲防食の適用が必要です。3xxxおよび5xxxシリーズに比べ、1070は高純度および安定した酸化膜により電気・熱特性が優れ、耐食性も同等またはやや良好な場合があります。

加工特性

溶接性
1070は硬化析出相が存在しないため、TIGやMIGなどの一般的な融接法で容易に溶接可能です。溶接金属の特性はフィラー選択と溶接条件に依存し、高純度アルミ（ER1100）や流動性向上のためアルミ・シリコン系（ER4043）が一般的に使用されます。強度向上が必要な場合はAl-Mg系のER5356が用いられますが、フィラーの化学成分は導電性や耐食性に影響を与えます。

均質で清浄な1070は熱割れのリスクが低いですが、汚染、不適切な接合設計、過度の溶接速度により増加する可能性があります。熱入力と溶接金属の冶金制御により、気孔や割れを抑制可能です。熱影響部は通常、冷間加工部の焼鈍効果により軟化し、溶接後の機械的特性の勾配を設計時に考慮する必要があります。

切削性
1070の切削加工は比較的容易ですが、高い延性により長い連続した切りくずが発生しやすく、工具や加工物に絡まるため注意が必要です。推奨工具はポジティブラケ角の鋭利な超硬合金または高速度鋼カッターで、切削速度は中程度から高速、切削油冷却を十分に用いてビルドアップエッジや表面の瘤状付着を防止します。切削性指数は多くの合金アルミニウムより優れますが、切削性改良合金ほどではありません。ピークドリリングやチップブレーカーの使用が一般的です。

工具摩耗は鋼材に比べて低いですが、低硬度と加工前方での材料変形傾向により、表面仕上げや寸法精度維持には剛性の高い固定が必要です。

成形性
成形性は1070の最大の特長の一つで、特にO調質では深絞りやストレッチ成形、大きな曲げ半径を破断なく実現可能です。推奨最小曲げ半径は焼鈍状態のシートで板厚の約0.5〜1倍程度（空気曲げの場合）で、半硬化や3/4硬化調質ではより大きな半径とばね戻り制御が必要です。冷間加工により強度は急速に上昇しますが、許容成形ひずみは減少するため、通常はO調質で成形し、仕上げに軽いひずみ硬化を施すことで所用の剛性を確保します。

熱処理特性

1070は商用純アルミニウム系列の1xxx番で、熱処理による強化は不可能であり、Al-Mg-SiやAl-Cu合金のような固溶処理や人工時効は適用されません。強度は加工硬化により付与・制御され、各種H調質は加工硬化の度合いとその後の安定化焼鈍を示します。

焼鈍や完全軟化（O調質）は、組織の再結晶と変形による転位網の消失を目的とした十分な温度加熱後、制御冷却によって達成されます。強化する析出相が存在しないため、人工時効やT6類似の処理はなく、熱影響は主に軟化および冷間加工強度の喪失を引き起こします。

高温特性

1070はやや高温でも中程度の強度を保持しますが、150〜200 °C以上で顕著な軟化が起き、回復や再結晶により転位密度が低減します。持続的な高温使用には高温用途向け設計合金か機械的に安定化された設計が必要です。1070は析出強化機構がないため強度維持が難しいです。

酸化抵抗は酸化膜の安定性により良好ですが、クリープ抵抗は合金化アルミや多くの工業材料に比べて劣るため、熱伝導性や低密度を主要求とする低〜中温度用途に限定されます。高温使用される溶接継手は熱影響部の軟化や機械特性変化の時間経過評価が必要です。

用途例

業界	代表部品	1070を使う理由
電気／電力	バスバー、導体ストリップ	高い電気伝導率と複雑形状の成形性
熱管理／電子機器	ヒートシンク、サーマルスプレッダー	優れた熱伝導率と軽量性による冷却効果
照明／リフレクター	ランプリフレクター、鏡面基板	高い反射率、研磨・成形のしやすさ
化学処理	タンク、配管ライニング	耐食性と低圧用の容易な加工性
建築	外装材、装飾パネル	成形性、表面仕上げ性、耐食性

1070は高い導電性、優れた成形性、耐食性の組み合わせにより多くの部品類で低い固有強度を補っており、薄く複雑な形状に成形しつつ安定した熱的・電気的性能を維持できる点が設計者に評価されています。

選定のポイント

降伏強さや構造剛性よりも電気伝導性や熱伝導性、優れた成形性および耐食性を重視する場合は1070を選択してください。深絞りや複雑な形状にはアニーリング済みのO材質を使用し、溶接性を損なわずにわずかな強度向上が求められる場合は軽めのH材質を選択します。

1100のような工業純アルミニウムと比較すると、1070は一般にわずかに高い公称純度と伝導率を持ち、成形性も同等か若干向上している一方で、強度の向上はわずかです。3003や5052などの加工硬化系合金と比べると、1070は電気および熱伝導率が高く、耐食性も同等ですが、ピーク強度は低いため、伝導性が機械的靭性より重要な場合に選ばれます。

6061や6063などの時効硬化型合金と比較した場合、1070ははるかに低いピーク強度ながらも高い伝導率と成形のしやすさが要求される用途に適しており、重い構造荷重を負わない熱的または電気的部品において好まれます。

まとめ

1070は、高い電気および熱伝導性を卓越した成形性と耐食性と独自に両立させることから、これらの特性が設計上の優先事項となる非構造部品に最適な素材として、今なお有用なエンジニアリングアルミニウムといえます。