アルミニウム1145：組成、特性、硬さ目安および用途
共有
Table Of Content
Table Of Content
総合概要
合金1145は1xxx系アルミニウム合金に属し、商用純アルミニウムグレードとしてアルミニウム含有率が99%以上の高純度アルミニウムです。1xxx系は高い強度よりも、優れた電気・熱伝導性、耐食性および成形性を重視しています。1145の主要合金元素は残留成分や微量添加にとどまり、典型的にはシリコン、鉄、銅が非常に低濃度で制御されています。アルミニウム含有量は通常≥99.45％（バランス）と規定されています。
1145の強化は基本的にひずみ硬化（加工硬化）によるものであり、熱処理による硬化はできません。恒久的な強度向上は冷間加工（H合金調質）で達成され、軟化および回復は焼なましのO合金調質で得られます。主な特徴は、優れた電気および熱伝導性、大気中や多くの化学環境下での卓越した耐食性、焼なまし状態での優れた延性と成形性、及び溶接割れの心配がほとんどない優良な溶接性です。1145は電気導体やバスバー、化学・食品加工設備、建築用トリム、そして伝導性と耐食性が機械的強度より優先される熱交換器部品などに広く使用されています。
エンジニアは高い伝導性と耐食性が求められ、且つ成形加工や溶接が容易に行える場合に1145を選択します。高強度の合金系アルミニウムよりも、最大の伝導性、優れた表面仕上げ、低コストでのディープドロー・成形性が必要な場合に適しています。一方で、高い静的強さや硬さが要求される場合は5xxx系や6xxx系が好まれます。1145は純度と加工・使用時の利便性を重視した設計領域に位置しています。
合金調質（Temper）
| 合金調質 | 強度レベル | 伸び | 成形性 | 溶接性 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|
| O | 低い | 高い（20～40％） | 優秀 | 優秀 | 完全焼なまし、最大延性で成形・圧延に最適 |
| H12 | 低～中程度 | 中程度 | 非常に良好 | 優秀 | 軽度の冷間加工、高い成形性を保持 |
| H14 | 中程度 | 中程度（10～25％） | 良好 | 優秀 | 中程度の強度向上のための一般的な冷間加工状態 |
| H16 | 中程度～高い | 低い | 普通 | 優秀 | より強い冷間加工による延性低下、一部構造用で使用 |
| H18 | 高い | 低い（2～10％） | 制限あり | 優秀 | 強度最大の冷間加工状態で1xxx系で最高のひずみ硬化 |
| H24 | 中程度 | 中程度 | 良好 | 優秀 | 溶液処理後の部分的な再時効または安定化処理、引張強さの回復を目的 |
1145の強度向上は冷間加工（H系列）が唯一の一般的な方法であり、熱処理（T系列）は適用されません。O合金調質は微細構造を低強度・高延性状態に戻し、深絞りやスピニング加工に適しています。H12～H18の範囲を選択することで、設計者は成形性と引張強度・降伏強さのバランスを調整しつつ、基本合金の高伝導性と耐食性能を維持可能です。
化学成分
| 元素 | 含有率（％） | 備考 |
|---|---|---|
| Al | ≥99.45 | 残部。伝導性および耐食性の主要成分 |
| Si | ≤0.25 | 残留成分。Siが多いと延性が若干低下し、強度は marginal に上昇 |
| Fe | ≤0.60 | 一般的な不純物。強度に寄与するが伝導性・成形性は低下 |
| Mn | ≤0.03 | 微量。1145では影響は最小限 |
| Mg | ≤0.05 | 非常に低濃度。強度や時効硬化への寄与はほぼなし |
| Cu | ≤0.05 | 耐食性と伝導性維持のため低レベルに制御 |
| Zn | ≤0.05 | 電気特性への影響を抑えるため制御 |
| Cr | ≤0.05 | 微量の不純物として存在。影響はほとんどなし |
| Ti | ≤0.03 | 鋳造・加工時の結晶粒微細化に微量添加される場合あり |
| その他 | 合計≤0.10 | その他不純物の総和。高純度を維持するため厳密に管理 |
1145はアルミニウムを主体とし、意図的に合金元素・不純物を低く抑えています。FeおよびSiが純アルミ以上の強度付与に寄与しますが、伝導性・熱伝導性・耐食性を最大化するために最小限に制御されています。Tiや微量のMnは主に鋳造や加工時の結晶微細化のために添加され、強化相形成の目的はありません。
機械的性質
1145の引張特性は商用純アルミの特徴を示し、焼なまし状態では低から中程度の引張強さと非常に高い延性を持ちます。冷間加工により強度が増加しますが伸びは減少します。O合金調質では弾性領域が比較的直線的で、PLASTIC領域への移行と共に広い均一伸びを示します。ひずみ硬化状態では均一伸びが減少し、降伏比が増加します。硬さはO合金調質で低く、冷間加工度合いに応じて予測可能に上昇しますが、合金系アルミに比べると依然として低い水準です。
降伏強さと引張強さは合金調質と板厚に大きく依存し、薄板の冷間加工品は厚板よりも高い降伏強さを示しやすいです。疲労特性は中程度で、表面状態や残留応力による影響を強く受けます。表面が研磨され欠陥がないものや成形工程が管理されたものは、粗仕上げに比べて耐疲労寿命が改善します。成形や溶接の際には板厚の影響が重要で、厚肉部は冷間加工強化をより保持し、溶接熱により部分的に軟化（回復）が起こる可能性があります。
| 特性 | O/焼なまし | 代表的合金調質（例：H14/H18） | 備考 |
|---|---|---|---|
| 引張強さ | 約70～120 MPa（一般範囲） | 約120～170 MPa（冷間加工度で変動） | 板厚、加工履歴、合金調質により変動 |
| 降伏強さ | 約15～60 MPa | 約80～140 MPa | 冷間加工度により大幅上昇。O合金調質は低い |
| 伸び | 約25～40％ | 約2～20％ | OからH18にかけて伸びが低下。板厚と準備方法も影響大 |
| 硬さ | 約20～40 HB | 約30～60 HB | ひずみ硬化とともに硬さ増加。合金アルミよりは低い |
物理的性質
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| 密度 | 2.71 g/cm³ | 高純度アルミニウムとして標準的。軽量設計の計算に利用 |
| 融点範囲 | 約655～660 °C | ほぼ純アルミの狭い固相線－液相線範囲 |
| 熱伝導率 | 約220～235 W/m·K | 高い熱伝導性。微量不純物の存在で純アルミよりやや低下 |
| 電気伝導率 | 約58～63 %IACS | 商用アルミ合金中で優れた電気伝導性 |
| 比熱 | 約0.90 J/g·K（900 J/kg·K） | 熱管理用途に適した良好な熱容量 |
| 熱膨張率 | 約23～24 µm/m·K（20～100 °C） | アルミニウム金属の代表的な等方的熱膨張率 |
1145の高い熱伝導率および電気伝導率は、その選定理由の大きな要素であり、ヒートシンクやバスバー、導体用途に適しています。密度と比熱は他の高純度アルミニウムとほぼ同一であり、熱容量や熱応答解析に用いられます。熱膨張は多材料組立で考慮が必要で、1145と一般鋼材や複合材料との膨張差により応力集中が生じることがあります。
製品形状
| 形状 | 代表的な厚さ/サイズ | 強度特性 | 一般的な硬質処理 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| 薄板（シート） | 0.2–6.0 mm | 冷間圧延により強度が影響され、薄板はより均一に加工硬化しやすい | O、H12、H14 | 深絞り、箔加工、ヒートシンクのプレス加工に広く利用 |
| 厚板（プレート） | 6.0 mm超 | 厚みのため均一な加工硬化は低く、軟らかめの状態で納入されることもある | O、H18 | 耐食性の高い厚板が必要な用途に使用 |
| 押出材 | 断面積は数百mm²まで | 押出性状はビレットの硬質度と後続の引抜きに依存 | O、H14 | 合金元素が少ないため押出しは容易で、複雑な形状も可能 |
| チューブ | 直径は数mmから数百mmまで、肉厚は変動可能 | 肉厚と冷間加工により最終強度が決まる | O、H14、H18 | 配管、熱交換管、低圧用途に使用 |
| 棒材/丸棒 | 直径 Ø 2–100 mm | 冷間引抜きにより強度向上可能で、長尺では等方性特性を持つ | O、H14 | 導体棒、ピン、高伝導率を要する機械加工部品に使用 |
薄板・厚板と押出材では加工工程が大きく異なります。薄板・厚板は主に圧延と制御された焼鈍工程で目的の硬質処理を実現するのに対して、押出材は高純度のビレットから始まり、矯正や軽い冷間加工が後続します。用途は、O硬質処理の優れた成形性を活かした深絞りや、H硬質処理による成形や軽加工後の寸法安定性を重視した部品に分かれます。
同等鋼種
| 規格 | 鋼種 | 地域 | 備考 |
|---|---|---|---|
| AA | 1145 | 米国 | 北米で一般的に使用される合金のAluminum Association指定 |
| EN AW | 1145 | ヨーロッパ | 欧州の仕様・サプライヤーで一般的に使用される統一されたEN AW-1145 |
| JIS | A1050 / A1145（概算） | 日本 | 高純度アルミニウム用のJIS規格であり、Al99.5系に対応 |
| GB/T | Al99.45 / 1145 | 中国 | 中国規格で1145に類似した高純度アルミニウム等級を参照 |
各規格間の同等性は近いものの、最大不純物限度や許容される機械的試験方法が異なるため完全には一致しません。調達・設計時には正確な規格（AA、EN、JIS、GB/T）を指定し、ミルシートで不純物限度・硬質処理定義・処理許容範囲を確認することが重要です。電気用途や耐食性が重要な部品では、FeやSiの許容差が性能に影響することがあるため、サプライヤー間での調整が必要です。
耐食性
1145は薄く付着性の良い酸化被膜を形成し、中性および低腐食性環境で優れた大気腐食耐性を示します。均一腐食に強く、多くの産業環境でも十分な性能を発揮します。ただし、塩素イオンを含む海洋環境では、保護被膜や設計対策がなければ局所的なピッティング腐食や隙間腐食のリスクが高まります。純度が高く活性合金元素を含まないため、ガルバニック腐食のリスクはより合金元素を含むアルミニウム合金より低いものの、ステンレス鋼や銅などと電解質中で接触した場合は陽極として作用することがあります。
1xxx系にスレス腐食割れは稀であり、析出強化相がなく、残留引張強さも熱処理可能なアルミ合金に比べて低いことが理由です。しかし、溶接部や冷間加工部では残留応力や表面欠陥により、腐食環境下での局所的劣化が生じやすいため評価が必要です。5xxx系や6xxx系合金と比べると、1145は高導電率とやや優れた純粋腐食耐性を持つ代わりに機械的強度は著しく低く、純銅と比べると大気・多くの水系環境での耐腐食性は高く、かつ重量がはるかに軽量です。
加工性
溶接性
1145は硬化析出物が存在しないため、TIGやMIGなどの一般的な溶接法で容易に溶接可能です。溶接部は良好な延性と許容できる電気伝導性を示しますが、熱影響部（HAZ）では加工硬化が回復し軟化が生じます。接合部の電気伝導性が重要な用途では、低抵抗の接合設計を採用し、高純度アルミニウムや同系列の1xxx系溶接材を使用して導電性低下やガルバニック電位差を最小化することが推奨されます。
切削性
軟らかく延性のある合金であるため、1145は切削性は比較的良好ですが、加工条件が厳しい場合には急激に加工硬化が生じます。切削性指数は自由加工鋼材などより低いため、鋭利な超硬工具や高速鋼工具の使用、ポジティブの掘削角、効果的な切粉処理、制御された送り速度が必要です。適切な速度条件（中程度の主軸回転数、高めの送り速度、工具の切り込み制御）により、表面仕上げや寸法精度が容易に得られ、ビルトアップエッジや振動の抑制に効果的です。
成形性
焼鈍済みO硬質処理では非常に良好な成形性があり、反発が少なく狭い曲げ半径や大深絞りをヒビ割れリスク低で実施可能です。推奨される最小曲げ半径は板厚や硬質処理に依存しますが、O硬質処理の場合、多くの形状で板厚の1倍〜2倍程度まで小さくできます。冷間加工された硬質処理ではエッジ割れを避けるために大きめの曲げ半径が必要です。増分成形にも安定して対応可能で、深絞り・スピニング・ハイドロフォーミングはOまたは軽度のH硬質処理開始で適しています。
熱処理挙動
1145は非熱処理合金に分類され、溶体化処理や時効による著しい強度向上効果はありません。焼鈍（炉中またはバッチ）などの熱処理は加工硬化を除去して延性を回復するために用いられ、典型的には300～400 °Cでの加熱後、制御冷却によりO硬質処理に戻されます。時効硬化が見られないため、設計者は強度向上に冷間加工を活用する必要があります。
冷間圧延、引抜き、曲げなどによる加工硬化が機械的特性向上の基本経路です。Hシリーズの硬質処理は、塑性変形量と制御された焼鈍工程の組み合わせにより特性を安定化します。1145は組成よりも加工履歴に強く依存するため、成形や熱処理条件を厳密に管理し、一貫した降伏強さや引張強さの確保が重要です。
高温性能
高温では、1145は合金化アルミニウムに比べて急速に強度が低下します。主に150～200 °C以上で回復や拡散作用の促進により顕著な軟化が起こります。300 °C以上の長時間使用は機械的強度の著しい劣化を招き、構造用途の通常使用限界外です。適度な温度域では保護酸化膜により酸化は最小限ですが、激しい高温酸化環境ではスケールや表面粗化が発生する可能性があります。
溶接熱影響部は1145の溶接や熱サイクルで局所的な軟化を生じやすく、溶接近傍で冷間加工由来の強度を期待する設計は避けるべきです。熱管理や一時的な熱用途（ヒートシンク、バスバー）では、伝導性保持のため適度な温度まで1145が有効ですが、温度上昇下での機械的負荷は設計時に十分考慮する必要があります。
用途例
| 業界 | 代表部品 | 1145を使用する理由 |
|---|---|---|
| 電気 | バスバー、導体ストリップ | 高い電気伝導性と良好な溶接性 |
| 熱伝達 | ヒートシンク、フィン | 高い熱伝導率と軽量性 |
| 化学/食品加工 | タンク、配管内張り、トレー | 優れた耐食性と清浄な表面仕上げ |
| 建築 | トリム、フラッシング、パネル | 成形性、仕上げ性および耐食性 |
| 消費財/家電 | 箔、缶、反射部材 | 深絞り性と表面品質 |
1145は高強度を必要としないものの、導電性、耐食性、成形性を優先する部品で好まれます。特に電気導体や熱管理部材において、その低密度、優れた導電率と加工のしやすさの組み合わせが際立っています。単純な冶金組成により、成形・接合・仕上げの各工程で予測可能な挙動を示し、安定した生産と長期使用をサポートします。
選定のポイント
電気・熱伝導性に優れ、優れた耐食性と最大限の成形性が求められ、かつ用途が低い構造強度を許容する場合には1145を選択してください。過酷な成形作業にはO-temperの1145を使用し、成形後にある程度の寸法安定性や高い降伏強さが必要な場合にはHシリーズのテンパーを使用します。
商業的純度の1100と比較すると、1145は制御された純度と導電率がわずかに高く、強度は同等かやや向上しています。設計者は電気性能の向上のために特定の不純物限界のわずかな妥協を受け入れています。加工硬化された3003や5052のような合金と比べると、1145は優れた導電率と同等の耐食性を持ちますが、最大強度は低く構造的荷重に対する能力は劣ります。成形性と導電性が優先される場合に選ばれます。6061や6063のような熱処理可能合金と比べると、1145は導電性、耐食性、低コストが必要とされる場合に選択されますが、達成可能な最大強度は大幅に低くなります。1145は、エイジング応答や高合金強度が不要な非構造的な電気・熱用途において依然として魅力的です。
まとめ
合金1145は、高い導電率、優れた耐食性、優秀な成形性を低コストで実現する現代のエンジニアリングにおいて非常に重要な材料です。その単純な冶金学的特性により、製造時の挙動が予測可能であり、ピーク強度が主要設計条件でない電気・熱・化学的に厳しい環境での長期使用に適しています。