アルミニウム1250：組成、特性、調質ガイドおよび用途
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総合概要
Alloy 1250は1xxx系アルミニウム合金の一種で、一般に純アルミニウムの分類に属し、アルミニウム含有率が通常99％以上の商業純アルミニウムグレードです。1xxx系は極めて低い合金元素含有量が特徴であり、1250はその中でも高純度に位置付けられ、高い電気伝導率と熱伝導率、優れた耐食性が求められる用途に用いられます。
1250の主要な合金元素は実質的に不純物や微量元素であり、シリコン、鉄、銅、マンガン、マグネシウム、亜鉛、クロム、チタンなどが非常に低いレベルで含まれています。強化は析出硬化ではなく、ほぼすべて加工硬化（ひずみ硬化）によって達成されるため、1250は熱処理非対応材料であり、H系の管理された冷間加工によって高強度化されます。
主な特徴は、非常に高い電気・熱伝導率、大気および化学的耐食性の優秀さ、柔らかい調質での高い成形性、そしてホットクラック傾向の少ない優れた溶接性です。1250がよく使われる業界としては、電気分野（バスバー、導体）、熱交換・熱管理、化学処理設備、建築および装飾用途など、表面品質と耐食性が重要な分野が挙げられます。
エンジニアは最高の伝導性と成形性を優先し、伝導性や耐食性のトレードオフとなるより重い合金元素の添加による高強度化が許容されない場合に1250を選択します。低強度ながら優れた延性、表面仕上げ、耐食性能のバランスが最良のライフサイクルコストや加工経済性をもたらす場合に適しています。
調質（Temper）バリエーション
| 調質 | 強度レベル | 伸び | 成形性 | 溶接性 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|
| O | 低 | 高 | 優秀 | 優秀 | 完全に固溶化した軟質、最大の延性と伝導性を持つ |
| H12 | 低-中 | 中-高 | 非常に良好 | 非常に良好 | わずかな加工硬化、良好な成形性を保持 |
| H14 | 中 | 中程度 | 良好 | 非常に良好 | 四分硬；より高い降伏強さが必要な成形部品に一般的 |
| H16 | 中-高 | 中-低 | やや劣る | 非常に良好 | 半硬；さらなる剛性が要求される場合に使用 |
| H18 | 高 | 低 | やや劣る〜不良 | 非常に良好 | 全硬；ばね状用途や形状安定性が必要な場合に使用 |
調質は1250の強度と延性のバランスに大きく影響します。軟質のO調質は深絞りや高伝導用途で最大の成形性と伝導性を発揮し、H調質は転位密度を高めることで強度を向上させます。深絞りや電気用途にはO調質が、寸法安定性や冷間加工によって機械的性質が求められる部品にはH14～H18調質が選ばれます。
化学成分
| 元素 | 含有範囲（%） | 備考 |
|---|---|---|
| Si | ≤ 0.25 | 典型的な不純物；鋳造中の流動性には影響するが、鍛造1250ではほぼ無視できる |
| Fe | ≤ 0.40 | 一般的な不純物で、金属間化合物を形成し延性をわずかに低下させる |
| Mn | ≤ 0.05 | 微量；強化効果は最小限 |
| Mg | ≤ 0.03 | 非常に低い；析出硬化に寄与しないレベル |
| Cu | ≤ 0.05 | 耐食性と伝導性維持のため低濃度に制御 |
| Zn | ≤ 0.03 | 微量のみ；もろさを防ぐため高濃度は避ける |
| Cr | ≤ 0.03 | 微量添加により加工時の結晶粒の微細化に寄与 |
| Ti | ≤ 0.03 | 鋳造や押出時に結晶粒微細化剤として使用されることが多い |
| その他 | 合計 ≤ 0.15 | 規格で指定されていない残留元素の総量を最小限に制御 |
1250の化学組成はほぼ純アルミニウムで微量合金元素を含みます。したがって、主な機械的性質は純度や冷間加工の度合いに大きく依存します。微量のFeやSiは結晶粒の再結晶や成長、局所的な強度に影響する微細な金属間化合物を形成しますが、熱処理による強化相は生成しません。
機械的性質
1250の引張特性は商業用純アルミニウムとして典型的であり、軟質の焼鈍状態では低〜中程度の引張強さ、優れた均等伸びを示し、冷間加工の程度が増すと延性は順次低下します。降伏強さはO調質では低く、H調質で上昇しますが、降伏点/引張強さの比率は低く、より高合金のアルミニウム系に比べ早期に降伏します。
O調質の伸びはゲージ厚さや加工条件によりますが20～35％を超えることが多く、H14～H18調質では最も硬い調質で1桁台の伸びに低下します。硬さはO調質で低く（軟らかく簡単にキズが付く）、加工硬化により増加します。典型的なブリネル硬さは調質の進行により15～35 HB程度まで上昇します。
疲労特性は控えめで、表面仕上げ、成形による残留応力、部品形状に大きく依存します。冷間加工は転位構造を導入し繰返し疲労開始を抑制するため、疲労強度を向上させることがあります。厚さの影響も顕著で、極薄板（箔）は圧延による加工硬化で見かけ上強度が高いことがあり、厚板は焼鈍バルク特性に近づき局所欠陥に対して寛容です。
| 特性 | O/焼鈍 | 代表的調質（H14/H18例） | 備考 |
|---|---|---|---|
| 引張強さ | 約60～110 MPa | 約110～180 MPa | ゲージ厚さと加工硬化度合いで幅広く変動 |
| 降伏強さ | 約10～40 MPa | 約70～150 MPa | H系調質では加工硬化により降伏強さが大幅に向上 |
| 伸び | 約20～35％ | 約3～15％ | O調質は優れた延性、H18は成形特性でかなり脆化 |
| 硬さ | HB 15～25 | HB 25～45 | 硬さは加工硬化に従い増加；測定条件に依存 |
物理的性質
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| 密度 | 2.70 g/cm³ | 純アルミニウムとして典型的；軽量設計計算に利用 |
| 融点範囲 | 約660 °C（液相線） | 純アルミニウムの融点；微量不純物で凝固範囲はほぼ変化なし |
| 熱伝導率 | 約210～235 W/m·K | 構造用金属中非常に高く、放熱器や熱交換器に最適 |
| 電気伝導率 | 約34～36 MS/m（約60% IACS） | 合金アルミニウムに比べて高い電気伝導率 |
| 比熱 | 約900 J/kg·K | 熱管理に適した良好な熱容量 |
| 熱膨張率 | 約23～24 µm/m·K | やや高めの膨張率；組み立て時の接合設計に注意が必要 |
1250の物理的特性は主に高伝導性と軽量化が求められる熱管理・電気伝導用途を支えています。密度と熱膨張は多材料構成の製品で調整が必要ですが、熱伝導率は中程度の冷間加工後も良好に保持されます。
製品形態
| 形態 | 典型的な厚み/サイズ | 強度の特徴 | 一般的な調質 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| シート | 0.2～6.0 mm | 圧延や軽い加工硬化により強度が増加 | O、H12、H14 | クラッディング、パネル、熱交換器に広く使用される |
| プレート | 6.0 mm超 | 冷間圧延されない限り焼鈍バルク特性に近い | O | 1250ではシートほど一般的でない（強度が低いため） |
| 押出形材 | 数メートルまでの形状長さ | Oまたは軽加工調質で最良；不純物があれば時に時効敏感になる | O、H12 | 良好な延性と表面仕上げが押出成形の利点 |
| チューブ | 薄肉から中肉壁 | 壁成形プロセスに依存、溶接管またはシームレス管形態 | O、H14 | 熱交換や建築用配管として使用される |
| バー/ロッド | 直径最大200 mm | 機械加工や成形向けに焼鈍または半硬で供給 | O、H14 | 伝導性が重要な機械加工部品に一般的 |
加工方法の違いは選択できる調質や寸法に反映されます。シート圧延は優れた結晶粒流れと表面仕上げを与え、押出は複雑な断面形状を可能としますが、不純物管理が重要です。用途ごとに形態が使い分けられ、シートは成形パネルやフィン、押出形材は構造用プロファイルやバスバー、チューブは熱交換および流体取扱に適しています。
同等鋼種
| 規格 | 鋼種 | 地域 | 備考 |
|---|---|---|---|
| AA | 1250 | USA | 一部の従来版および商業リストで直接指定されることがある。基本的に高純度の1xxx系合金。 |
| EN AW | 1250A / 1050Aに相当 | ヨーロッパ | 1xxx系（1050A / 1200シリーズ）のEN指定は特性が重複しており、一部のサプライチェーンでは1250の直接指定が使用されることがある。 |
| JIS | A1050 / A1100に相当 | 日本 | JISでは一般にA1050/A1100を商業用純アルミとして類似の特性を有する等級としてリストアップしており、1250は多くの用途でこれらと機能的に対応する。 |
| GB/T | 1250または1050に相当 | 中国 | 中国規格にも1xxx系純度クラスが含まれており、現地の等級番号は異なることがあるが機能的な等価性が存在する。 |
地域ごとの規格や商業的な等級名は異なることがあり、一対一の直接的な等価性はあくまで概算となる場合があります。純度や不純物の限界、機械的性質の要件を確認することが重要であり、単に等級名だけで判断しないようご注意ください。表面仕上げ、硬さのバリエーション、認定された導電率などが、地域間での選定において名目上の等級よりも重要になる場合が多いです。
耐食性
大気環境下で1250は、表面に自然に形成される保護的な酸化アルミニウム皮膜により、優れた一般耐食性を示します。高純度によりガルバニック異質性および局所的電池の形成が最小化されるため、市街地や田園地帯の大気中では均一な腐食速度が低くなります。
海洋環境および塩化物含有環境では、1250は非構造部品や軽度の応力下の部品に適していますが、攻撃的な海水および機械的応力がかかる場合には、いくつかの5xxx系および6xxx系合金に比べて孔食耐性がやや劣ります。1250のような商業用純アルミ合金での応力腐食割れは稀であり、水中の塩化物環境での主な懸念は、異物や異種金属接触点周辺での局所的な孔食です。
1250をステンレス鋼や銅などのより貴な金属と接合する場合は、ガルバニック作用を考慮する必要があります。1250はより犠牲陽極として電解液存在下で優先的に腐食します。2xxx系や7xxx系の高合金系と比べて1250は耐食性に優れていますが機械的強度は大幅に低く、5xxx系(Mg含有合金)は強度と耐食性のバランスに優れており、一部の海洋構造用途では1250より優れる場合があります。
加工性
溶接性
1250は低合金含有量と優れた延性により、TIG、MIG、抵抗溶接など一般的な溶接法で高い溶接性を示します。高合金アルミニウム系列に比べて熱割れのリスクはほとんどなく、非熱処理合金のため溶接部の熱影響部の軟化も問題になりません。ただし、フィラー材の選定においては接合部の導電率や耐食性を考慮する必要があります。電気的または熱的に重要な溶接では、適合する導電率および機械的特性のフィラー合金を使用し、歪みを抑えるため熱入力管理を行ってください。
切削加工性
商業用純アルミ1250は切削加工性が中程度で、より高強度合金に比べてやや粘り気があり、切りくずは長く連続しやすいためチップブレーカー形状の工具や断続切削の利用が推奨されます。正面刃角と良好な切りくず排出特性を持つ超硬工具を用い、切削速度はビルドアップエッジや表面粗さ悪化を避けるため適切に調整してください。合金強度が低いため切削力は小さく高速送り切削が可能ですが、工具摩耗は接着や擦れによって促進されることがあります。
成形性
O材状態および若干加工された軟質テンパーでは成形性は極めて良好で、深絞り、複雑な打ち抜き加工、または高強度アルミニウム合金に比べて小半径での曲げ加工が可能です。O材状態における推奨最小曲げ半径は小さく、通常はR/t ≤ 1～2程度（単純曲げで工具や表面状態に依存）ですが、H14～H18テンパーではより大きな半径が必要で、場合により予熱または中間焼鈍を要する場合があります。冷間加工は強度を上げる一方で伸び性を低下させバネ戻りが増加するため、最終テンパーと成形工程の順序を慎重に計画する必要があります。
熱処理特性
1250は非熱処理型合金であり、固溶処理や人工時効による析出硬化で強度を増すことはできません。微細構造中に強化相を形成する十分な合金元素を含まないため、強度調整は機械的変形レベル（Hテンパー）や必要に応じて焼鈍による再結晶化工程で軟化させることで行います。
一般的な熱処理工程は、展伸材の場合350～400 °C付近で完全焼鈍し延性を回復させ、その後過度な粒成長を避けるために制御冷却を行います。冷間加工と焼鈍の繰り返しにより、特定の成形性や使用条件に応じて強度と延性の調整が可能です。また鋳造時や溶融時に微量のチタンやそのほかの精錬剤を添加することで結晶粒の微細化を行い、機械的均一性を向上させることもあります。
耐高温性能
1250はやや高温環境下でも使用可能な機械的特性を保持しますが、強度は温度上昇とともに徐々に低下し、おおよそ150～200 °C以上の負荷を受ける用途には推奨されません。低合金量のためクリープ耐性は限定的で、中程度の温度に長期間さらされると特にHテンパーで強度源となる転位構造の回復と軟化が促進されます。
高温下での酸化は酸化アルミナの形成に限られており、多くの環境で保護的ですが、長時間の高温曝露により脆化や結晶粒成長が進み靭性低下を招く恐れがあります。溶接部の熱影響部では微細構造変化が起こるものの、1250は非熱処理型合金であるため析出硬化合金にみられる典型的な熱影響部軟化は発生しません。とはいえ熱サイクルにより応力緩和が生じ、冷間加工により強化された特性は減衰します。
用途
| 産業分野 | 例示部品 | 1250を使用する理由 |
|---|---|---|
| 電気 | バスバー、導体ストリップ | 高い電気伝導率と良好な表面仕上げ |
| 海洋 | 熱交換器フィン、クラッディング | 優れた大気耐食性と成形性 |
| 航空宇宙 | 非構造用金具、シム | 熱的および電気的用途に適した高導電率と低密度 |
| 電子機器 | ヒートシンク、熱拡散体 | 卓越した熱伝導率と加工のしやすさ |
1250は強度があまり求められず、導電率や成形性が優先される用途で広く利用されています。低密度で高い熱・電気伝導率と優れた耐食性の組み合わせにより、高度な合金化が不利となる電気・熱管理や建築部材で耐久性の高い選択肢となっています。
選定のポイント
1250は最大限の電気・熱伝導率、優れた成形性および耐食性が求められ、構造的強度要件が比較的軽い場合に実用的な選択肢となります。商業用純アルミ1100と比較すると1250は導電率が類似することが多いものの、不純物の制限値に差がある場合があるため、名称だけでなく認定された導電率、利用可能なテンパーやサプライヤーの管理体制を基に選定すべきです。
3003や5052のような加工硬化合金と比較すると、1250は強度を犠牲にして導電率を高め、一般耐食性も優れることが多いため、降伏強さよりも導電性や成形性を重視する場合に1250を選びます。6061や6063のような熱処理型合金に対しては、1250は導電率と成形性が優れますが最高強度は低く、導電率、表面仕上げや耐薬品性がより重要な場合に適します。
1250を選定する際は、焼鈍状態での成形性や導電率の要求と入手可能なテンパーや板厚状況を天秤にかけ、疲労、クリープ、高温耐性の要件が合金の制限範囲内かどうかを必ず確認してください。
まとめ
合金1250は高い電気・熱伝導率、優れた耐食性、卓越した成形性を低密度材料で実現し、溶接や加工が容易であるため今なお有用です。導電性、表面品質、延性が主要設計指標である用途においては、1250は費用対効果に優れ信頼性の高いエンジニアリングソリューションを提供します。