アルミニウム 1A70：組成、特性、調質ガイドおよび用途

総合概要

1A70は、アルミニウム純度が99.7%以上に近い、1xxx系の商業用純アルミニウム合金に分類されます。1xxx系のメンバーとして、意図的な合金元素の添加は最小限で、Si、Feおよびその他微量元素が不純物として含まれていますが、強化目的の添加はほとんどありません。

この合金の強化機構は主に加工硬化（ひずみ硬化）であり、析出硬化による強化は期待できません。熱処理による大幅な強化は不可能ですが、冷間加工やアニーリングサイクルには予測可能に反応します。主な特徴は非常に高い電気および熱伝導率、大気および多くの化学環境に対する優れた耐食性、軟質材における優れた成形性、及び熱割れの傾向が少ない優れた溶接性です。

1A70の代表的な用途は、電気導体やバスバー製造、化学および食品接触機器、建築用被覆材およびトリム材、熱交換器やラジエーターフィン、そして高い導電性と成形性が要求される特殊部品などです。設計者は、導電率、成形のしやすさ、耐食性が強度対重量比の最大化や高い機械加工性・硬度より重要な場合に、強化合金よりも1A70を選択します。

この合金は、純アルミニウムに近い特性が必要な場面、例えば最大導電率、深絞り成形性、ろう付けや融合プロセスのための低不純物レベルが要求される場合に選ばれます。多くの製造シーンでは、純アルミの加工性とひずみ硬化による適度な機械的強度の妥協点として機能します。

材料調質の種類

調質	強度レベル	伸び率	成形性	溶接性	備考
O	低い	非常に高い	優秀	優秀	完全にアニーリング済みで最大の延性と導電率
H12	低～中程度	中程度	非常に良好	優秀	部分的な加工硬化；良好な成形性を保持
H14	中程度	中程度	良好	優秀	軽度の冷間加工；絞り断面やストリップ材で一般的
H16	中～高い	中程度	やや低下	優秀	強度向上のため高い加工硬化
H18	高い	低い	減少	優秀	高い静的強度のため重度の加工硬化
H24	中程度	中程度	良好	優秀	加工硬化後に部分的アニーリングし延性と強度をバランス
T5 / T6 / T651	該当なし	該当なし	該当なし	該当なし	該当しない—1A70は熱処理による強化ができず、T調質は意味を持たない

1A70において調質は機械的性質や成形性に最も大きな影響を与えます。全ての使用可能な強度は塑性変形によって導入されるためです。アニーリング済み（O調質）は伸びと成形限界を最大化し、深絞りや複雑な折り曲げ加工のデフォルトとなります。H番号が上がるにつれ降伏強さと引張強さは向上しますが、伸びと狭い半径への成形性は徐々に低下します。溶接性は調質間で良好に保たれますが、溶接部は加工硬化の消失による局所的な軟化を示す場合があります。

化学組成

元素	含有範囲（％）	備考
Al	バランス (~99.7–99.85)	主要元素。導電性と耐食性を決定。
Si	≤0.25	加工過程からの残留。不純物として溶湯の流動性に影響。
Fe	≤0.40	一般的な不純物。微細な金属間化合物を形成し延性を若干低下させる。
Mn	≤0.05	微量でほぼ強化効果なし。
Mg	≤0.03	低含有量。強化目的の添加はなし。
Cu	≤0.05	耐食性と導電率を維持するために最小限に抑制。
Zn	≤0.03	微量で影響は限定的。
Cr	≤0.05	粒成長を抑制する目的の微量管理。
Ti	≤0.03	微合金鋳鍛素材の結晶粒精錬剤として使用。
その他（各元素）	≤0.05	高純度を維持するため、残留元素の合計を制限。

組成はアルミニウムを主成分とし、不純物元素を厳格に制限して導電率、延性、耐食性を保持しています。FeおよびSiは避けられず、厚板や過度の加工後に微細な金属間相を生成し成形性を若干低下させることがあります。Mg、Cu、Znの含有がほぼ皆無であるため、析出硬化は起こらず、溶接や化学環境における挙動が一貫して予測可能です。

機械的性質

1A70の引張特性は高純度アルミニウムの特徴を持ち、アニーリング状態では降伏強さと引張強さは低いものの伸び率と均一塑性は高いです。冷間加工（H調質）により降伏強さと引張強さは著しく向上しますが、伸び率や断面収縮率は低下します。応力-ひずみ曲線は依然として延性を示しますが、加工硬化指数は合金系に比べ控えめです。厚さや加工履歴が物性に強く影響し、薄板で強く冷間加工されたストリップ材は、O調質の厚板よりも高い強度を示すことがあります。

O調質での降伏強さは熱処理可能な合金と比べて非常に低く（数MPaから数十MPa）、引張強さは調質や厚みにより異なりますが一般に数十MPa台の低値です。硬さも同様の傾向で、アニーリング材は低く、加工硬化に従い増加します。Brinell硬さはO調質で概ね十数HB、H16〜H18調質では20〜30HB台です。疲労耐久性は中程度で、延性の恩恵を受けますが、表面欠陥、過度の冷間加工、あるいは異種金属との接触による電蝕により疲労寿命が低下することがあります。

特性	O／アニーリング	代表的調質（例：H14/H18）	備考
引張強さ	60–100 MPa	110–160 MPa	厚さや冷間加工度により幅広く変動
降伏強さ	20–40 MPa	80–140 MPa	加工硬化による強さが主
伸び率	25–45%	2–20%	アニーリングは高延性；硬化調質は低伸び
硬さ	12–22 HB	20–40 HB	加工硬化に伴いBrinell硬さは上昇

物理的性質

特性	値	備考
密度	2.70 g/cm³	アルミ合金として標準的で、軽量設計に適する
融点範囲	約660〜657 °C	純アルミ融点は約660.3 °Cで、高純度合金のため狭い範囲
熱伝導率	約230〜240 W/m·K（20 °C）	非常に高く、純アルミに近く、多くの合金系より優れる
電気伝導率	約60〜64 % IACS	高い電気伝導率により導体やバスバーに適する
比熱	約0.90 J/g·K（20 °C）	アルミニウムとして標準的で、ヒートシンク設計に有用
熱膨張係数	約23〜24 µm/m·K	他のアルミ合金と同様で、熱サイクルを受ける組立体では設計上の配慮が必要

物理的特性から1A70は熱および電気用途に適していることがわかります。熱伝導率は圧延アルミとして高水準であり、電気伝導率も商業用純アルミグレードに迫ります。比較的高い熱膨張係数のため、熱サイクルを受ける組立品では拘束や公差設計に工夫が必要です。融解および鋳造挙動は純アルミに類似し、ろう付けや融合接合を簡素化しますが、酸化物の生成管理が求められます。

製品形状

形状	代表的な厚さ／サイズ	強度の挙動	一般的な調質	備考
シート	0.2–6.0 mm	調質により強度が大きく変化	O、H12、H14	被覆材、建築パネル、ヒートシンクに広く使用
プレート	6–100 mm以上	低合金のため厚さ当たりの相対強度は低め	O、H18	厚板は鋳造／加工由来の金属間化合物を含む場合あり
押出材	複雑な断面から大型プロファイルまで	冷間加工と設計による強度獲得	O、H14、H16	良好な表面仕上げと薄肉部の優れた成形性
チューブ	薄肉から中肉	引抜きおよび冷間加工による強度	O、H12、H14	シームレス・溶接の選択肢あり。熱交換器やコンデンサー用チューブに使用
バー／ロッド	直径 小径から数インチまで	冷間引抜きで高強度化	O、H18	導体、コネクタ、リベットタイプ部品に使用

シートおよび薄板形状は、1A70で最も一般的な商用製品であり、合金の優れた成形性と導電性を活かしています。押出材やチューブは、所定の強度や寸法精度を得るために引抜きおよびその後の冷間加工に大きく依存します。プレートや厚板形状は、低合金系と比較して固有強度が低いため少なく、厚板は不純物粒子の分布により靭性がやや低下する場合があります。

相当鋼種

規格	グレード	地域	備考
AA	1070	国際／米国	最も近い圧延商用純度相当品。成分・特性が類似
EN AW	1070A	ヨーロッパ	高純度圧延アルミニウムの欧州指定。許容範囲は類似
JIS	A1070	日本	用途は類似する純アルミ圧延製品の日本規格
GB/T	1A70	中国	中華人民共和国標準。化学成分範囲および調質は1xxx系列と整合

各規格間の相当鋼種は、ほとんどの用途で一般的に互換性がありますが、微量不純物や許容されるトレース元素の限界は規格間で若干異なる場合があります。これらの微妙な違いは、高導電性の電気用途や、特定不純物の許容範囲がろう付けや表面仕上げに影響を及ぼす場合に重要です。規制対象あるいは高性能用途での指定時は、必ずミルシートや規格との照合を行ってください。

耐食性

1A70は、暴露面に安定した付着性の高い酸化アルミニウム被膜が迅速に形成されるため、大気中で優れた耐食性を示します。田舎や都市部の大気環境では他の高純度1xxx系列と同水準の耐食性を持ち、銅や高マグネシウム含有による局所攻撃が生じやすい活性の高い合金系列に比べて優れた耐食性を発揮します。

海洋環境や塩化物を多く含む環境では、均一腐食には強いものの、停滞した海水中や狭隘部におけるピット腐食やすきま腐食に他のアルミニウム系と同様に注意が必要です。銅含有量が低いため、一般的なガルバニック促進は少ないですが、ステンレス鋼などの貴金属とのガルバニックカップリングには留意すべきです。カソード材料との接合面では局所的な腐食が促進される恐れがあります。

1A70は、高強度アルミ合金の中では応力腐食割れ（SCC）耐性が高い部類に入ります。これは低強度であり、銅や高マグネシウムを含まないため、SCCを引き起こす高強度状態になりにくいためです。しかし、極端な電気化学的条件下では陽極溶解や水素脆化の可能性は残ります。3xxx・5xxx系列と比べると均一腐食抵抗は同等かそれ以上ですが、構造的強度は低く、6xxx・7xxx系列と比べると強度は譲る代わりに優れた一般耐食性を有しています。

加工性

溶接性

低い合金含有量により、1A70はTIG、MIG、抵抗溶接など標準的な熔融溶接で熱割れのリスクが小さく、容易に溶接できます。H系調質では溶接部周辺で局所的に応力硬化が失われ、焼けば部分（HAZ）が軟化して軟質状態に近づくため、接合部設計の際は局所強度の低下を考慮してください。推奨される溶加材は、基材と同系の低合金または純アルミニウム系で、陽極部位形成を避ける必要があります。導電性重視用途では高純度の溶加材を使い、酸化膜や気孔の管理が重要です。

切削性

1A70は、一部の合金系より加工が難しいです。延性が高く材料が剥離・付着しやすいため、不適切な切削条件ではビルトアップエッジや粘着性の高い切屑が発生します。切削性指数はほどほど（切削性を重視した合金より低い）で、正の刃角、鋭利なカーバイドインサートと冷却液使用によりビルトアップエッジを防ぎ、切屑排出を促進して改善できます。冷間加工で硬度を上げると切削性はやや向上しますが工具寿命は短くなるため、一般的には中程度の送り速度と切削速度、適切なチップブレーカーを使用します。

成形性

O調質では優れた成形性を示し、深絞り、スピニング、複雑なプレス加工をばね戻り少なく可能にします。軟質シートの曲げ半径は小さくでき、プレス加工では厚さの1～2倍程度の最小内半径が推奨され、H調質では曲げ半径が大きくなります。強度向上は主に冷間加工によって達成され、高減肉の場合は段階的な成形と途中の焼鈍が必要です。

熱処理特性

1A70は冶金学的に熱処理可能な合金ではなく、固溶処理や時効による顕著な析出強化は発現しません。一般的なT6系処理では6xxxや7xxx系列のような特徴的な強度向上は得られません。

利用可能な熱処理は焼鈍（完全軟化）と、加工残留応力を緩和する熱安定化処理に限られます。焼鈍は再結晶温度帯まで加熱して適切な時間保持し、結晶粒成長を制御しつつ冷却する工程で、延性と導電性を回復する一方で冷間加工で得た機械的強度は低下します。

よって製品の調質変化は析出配列の変化ではなく、冷間加工と焼鈍のサイクルによって実現されます。設計者は熱処理による強化を想定せず、加工による強度調整と成形、接合シーケンスを計画する必要があります。

高温特性

1A70の機械的強度は合金系アルミニウムや多くの構造用アルミ合金と比較して温度上昇に伴い急激に低下し、約150～200 °Cを超えると有効な強度余裕が大幅に減少します。高温状態で長時間の機械的負荷がかかる用途には推奨されません。クリープや軟化が顕著となるためです。

酸化抵抗性は良好で、酸化アルミニウム被膜が保護層として機能します。ただし持続的な高温に曝される熱管理部品では表面の酸化スケールや導電率の変化に注意が必要です。溶接部では高温域の焼けば軟化が母材軟化と相まって接合部の弱点となるため、設計段階で持続高温を避けるか機械的補強を検討してください。

用途例

産業分野	代表部品	1A70が選ばれる理由
電気分野	バスバー、端子ストリップ	高い電気伝導性と成形性が求められる導体形状に適する
マリン分野	飾りトリム、ダクト	耐食性に優れ成形性が良く、低重量
航空宇宙	非構造用フィッティング、サーマルシュラウド	良好な導電性、軽量、容易な成形性
電子機器	ヒートシンク、コンデンサ用ホイル	優れた熱伝導性と高純度で熱管理用途に最適
建築	被覆材、ファシア、フラッシング	美観性、耐食性、深絞り加工性に優れる

1A70は高純度とそれに伴う導電性・熱伝達性・耐食性が設計上の優先要素であり、最大強度を要する用途ではありません。製品形状の多様さにより、軽量構造部品や非構造部品にわたり、特に深絞り、押出、広範な接合加工を活用する場合に有用です。性質のバランスから、導電性と成形性を重視する仕様における標準選択肢です。

選定のポイント

電気・熱の導電性、優れた成形性、耐食性を最優先し、最大機械的強度を求めない場合に1A70を選択してください。低合金含有とほぼ純粋な化学組成により、冷間加工で強度調整が可能で、導電性を損なうことなく導体、ヒートシンク、深絞り部品に最適です。

1100などの商業用純アルミニウムと比較すると、1A70は導電率および不純物の許容限界にわずかな差があるだけで、成形性はほぼ同等ですが、ミルの公差が若干異なる場合があります。どちらも強度よりも導電性と延性を重視して選ばれます。3003や5052などの加工硬化合金と比較すると、1A70は同等またはそれ以上の導電率と類似の成形性を提供しますが、達成可能な強度は低くなります。腐食や導電性が強度より重要な場合は1A70を選択してください。6061や6063のような時効硬化合金と比べると、1A70はピーク強度が低いものの最大の導電率と成形性が必要な場合に選ばれます。構造的強度や時効硬化が必要な場合は6061を使用してください。

総括

1A70は高純度で非常に成形性に優れたアルミニウム合金として現在も重要であり、優れた電気および熱伝導性、耐食性、溶接性の組み合わせが多くの産業分野で活用されています。導電率、深絞り加工、化学的適合性を重視し、高い構造強度を必要としないエンジニアにとって、1A70は予測可能な加工特性と板材、押出材、成形品の幅広い入手性を備えた実用的かつコスト効果の高い材料選択肢です。