アルミニウム6067：組成、特性、調質ガイドおよび用途
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総合概要
AA 6067は6xxx系アルミニウム合金の一種で、Al-Mg-Si系の熱処理可能な合金として、構造用および押出成形用途で一般的に使用されています。本合金は主にマグネシウムとシリコンを添加してMg2Si析出物を形成し強化を図っており、銅、クロム、チタンおよび微量元素を制御添加することで強度と熱安定性を調整しています。
6067の強化機構は主に析出硬化であり、さらに後加工の冷間加工も可能です。熱処理によるT5/T6/T651調質で高強度を得られ、O/H調質では成形性が向上します。特徴としては、一般的な1xxx/3xxx系合金に比べて高い強度重量比、6xxx系の典型的な良好な耐食性、適切なフィラー選択による良好な溶接性、およびピーク時調質状態での成形性がやや低下する中程度の成形性が挙げられます。
6067は航空宇宙・防衛分野の構造用押出プロファイルや継手、鉄道・重量輸送分野の高強度押出断面材、さらには高強度、加工性、耐食性のバランスが求められる特殊な土木・産業分野で広く採用されています。工程担当者は6061や6063よりも焼戻し状態および時効後の強度が高く、厚板でも比較的良好な押出性と熱安定性を維持したい場合に6067を選択します。
調質バリエーション
| 調質 | 強度レベル | 伸び率 | 成形性 | 溶接性 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|
| O | 低 | 高い (20–35%) | 非常に良好 | 非常に良好 | 完全に焼きなまし済み；成形・曲げ加工に最適 |
| H14 | 中程度 | 中程度 (10–20%) | 良好 | 非常に良好 | 中強度までの加工硬化状態 |
| T5 | 中高 | 中程度 (8–15%) | やや劣る | 良好 | 高温から冷却後、人工時効処理 |
| T6 | 高 | 中低 (8–12%) | 制限あり | 良好 | 固溶処理後、人工時効による最高強度 |
| T651 | 高 | 中低 (8–12%) | 制限あり | 良好 | 固溶処理後、伸張による応力除去、人工時効 |
| T6511 | 高 | 中低 (8–12%) | 制限あり | 良好 | T651に類似し直線加工手順が異なる |
| H111 / H112 | 中程度 | 変動あり (10–20%) | 良好 | 非常に良好 | 部分的に焼なましされた押出プロファイル向けの商用調質 |
調質は6067の強度と加工性のバランスに大きく影響し、OおよびH1x調質は優れた延性を持ち、厳しい成形作業に適しています。一方でピーク時効調質（T6/T651）は引張強さと降伏強さを最大化しますが、曲げ加工性は低下し、溶接時の熱影響部軟化に対する感受性が高まります。
化学組成
| 元素 | 含有範囲（％） | 備考 |
|---|---|---|
| Si | 0.4–0.8 | Mg2Si析出物を形成し、強度と押出性を制御 |
| Fe | 0.3–0.7 | 不純物元素；過剰なFeは延性低下と金属間化合物の形成を促進 |
| Mn | 0.05–0.20 | 粒径制御と靭性向上のための微量添加 |
| Mg | 0.6–1.1 | Siと共に主要な強化元素 |
| Cu | 0.15–0.4 | 強度向上と時効反応改善のための微添加 |
| Zn | 0.0–0.25 | 通常は低い；多量添加は時効や耐食性に影響 |
| Cr | 0.05–0.25 | 粒径制御と再結晶化感受性低減を担う |
| Ti | 0.04–0.15 | 鋳造・押出時の粒径微細化および微細構造安定化剤 |
| その他（各元素） | ≤0.05 | Ni、Pb、Sn等の残留元素を制御；総計は0.15～0.20以下 |
6067のAl-Mg-Si系は、時効中にMgとSiがMg2Si析出物を可制御的に形成するよう調整されています。少量のCuおよびCr添加が析出物の化学組成と分布を変化させ、降伏強さと高温安定性を向上させます。微量元素と最大許容不純物は靭性、成形性、溶接性を保つために低く抑えられています。
機械的性質
6067の引張挙動は6xxx系熱処理合金の特徴を示し、ピーク時効調質状態では明確な降伏点（降伏プラトー）を持ち、その後は段階的な加工硬化が続きます。焼きなまし状態では伸び率が高く降伏強さは低いですが、固溶処理、焼入れおよび人工時効後は降伏強さと引張強さが大幅に増加します。
硬さは調質と析出状態に密接に関連し、ピーク時効状態（T6/T651）では6xxx系合金の中でも高めの硬さを示します。O/H調質では柔らかく延性が高いです。疲労特性は繰返し荷重に対して合理的で、疲労強さは通常引張強さの一部であり、表面仕上げ、残留応力、溶接部に敏感です。
板厚はT6タイプの調質における達成可能な強さに影響を及ぼします。厚板では固溶体・析出物の分布や焼入速度が異なるため、ピーク強度が低下しプロパティのばらつきが大きくなる傾向があります。
| 物性 | O（焼なまし） | 主要調質（T6/T651） | 備考 |
|---|---|---|---|
| 引張強さ | 100–160 MPa | 320–360 MPa | 数値は典型的範囲；断面厚さや時効条件により変動 |
| 降伏強さ | 35–80 MPa | 280–320 MPa | T6/T651は析出硬化によりはるかに高い |
| 伸び率 | 20–35% | 8–12% | 調質強度向上に伴い伸びは低下 |
| 硬さ（ブリネル） | 30–60 HB | 85–105 HB | 時効で硬さが増加；厚板は焼入後の硬さが低下傾向 |
物理的性質
| 物性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| 密度 | 2.70 g/cm³ | 6xxx系アルミ合金の標準的な値 |
| 融点範囲 | 約582–652 °C | 成分や不純物量により固相線・液相線温度が変動 |
| 熱伝導率 | 140–170 W/m·K | 純アルミより低く、合金化や時効で若干低下 |
| 電気伝導率 | 約34–42 % IACS | 調質および合金元素の影響で変化；Cu/Mg増加で低下 |
| 比熱 | 約0.90 J/g·K | 室温付近における他のAl-Mg-Si系合金と同程度 |
| 熱膨張係数 | 約23–24 ×10⁻⁶ /K | 室温でのアルミ合金に典型的な線膨張係数 |
これらの物理定数は熱伝達や熱応力解析の設計判断に役立ちます。本合金は鋼材に比べて優れた熱伝導率を有しますが、純アルミニウムには及びません。電気伝導率は中程度で多くの構造・電子部品に十分適していますが、純アルミと比べると合金元素の添加により低下します。
製品形状
| 形状 | 代表的板厚・サイズ | 強度特性 | 一般的調質 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| シート | 0.5–6.0 mm | 均一で良好な表面品質 | O, H14, T4, T6 | 成形パネルや製作品に使用 |
| プレート | 6–100 mm | 厚板ではピーク強度の低下あり | O, T6（限定的） | 厚板は焼入れ感受性が高く、T351/T651調質で供給されることが多い |
| 押出材 | 壁厚1–50 mm | 方向性強度が最適化される | T4, T5, T6, T651 | 高強度構造プロファイルに広く用いられる |
| チューブ | 直径10–300 mm | 断面に応じた特性 | O, T6 | 無縫製または溶接管；構造用チューブや圧力用途に使用 |
| バー／ロッド | 直径5–100 mm | 良好な加工性 | O, T6 | 加工部品、ファスナー、押出しダウエルに使用 |
シートや薄い押出製品は効率的な焼入によりピーク時効特性を容易に得られますが、プレートや厚板は変形や残留応力制御のために修正された時効条件やT651類似の熱処理が必要です。6067は押出加工時に優れた流動特性を持ち、6061や6063よりより高い強度が要求される押出プロファイルに多用されます。
同等グレード
| 規格 | グレード | 地域 | 備考 |
|---|---|---|---|
| AA | 6067 | USA | Primary Aluminum Association / ASTM表示 |
| EN AW | 6067 | ヨーロッパ | EN表示は通常、棒材用合金のAA番号に対応 |
| JIS | A6067 | 日本 | 日本規格ではAプレフィックスを付け、類似の組成管理を実施 |
| GB/T | 6067 | 中国 | 中国国標は一般的にAAの組成範囲と整合性あり |
同等グレードの一覧は、主要規格間で鍛造アルミ合金に関して同じ数字指定となることが多いですが、加工管理、許容不純物限界、機械的性質要件は規格によって異なる場合があります。購入者は合金番号のみに依存せず、正確な降伏強さ・引張強さおよび検収基準を確認するために調達規格（例：ASTM、EN、JIS、GB/T）を必ず確認してください。
耐食性
6067の大気腐食耐性は、熱処理可能な6xxx系合金として良好です。自然に形成される酸化アルミニウム皮膜が基礎的な保護を提供し、都市部や工業地域の大気中での一般腐食に耐えます。塩化物が多い環境では局所腐食（ピッティング）が発生することがあり、海洋や沿岸部では適切な表面処理、アルマイト処理や塗装が一般的に指定されます。
海洋環境での6067の耐性は中程度で、2xxx系や多くの高強度Cu合金よりは良好ですが、活性塩化物浸漬環境では5xxx系Mg合金より一般的に耐食性は劣ります。溶接や機械的損傷は素地の露出を招き局所攻撃のリスクを高めるため、溶接後の耐食保護や隙間を避ける設計が推奨されます。
6xxx系合金の応力腐食割れリスクは高応力の高Cu含有合金より低いものの、高い残留または印加引張応力のある温暖な塩化物環境では無視できません。アルミは鉄鋼、銅、ステンレス鋼と接触するとアノード側となり腐食しやすいため、絶縁、塗装、犠牲陽極の設計対策が一般的です。
加工特性
6067は押出性、切削性、熱処理による強度のバランスが取れるよう設計されており、適切な材料状態（テンパー）と後加工の組み合わせで管理されます。溶接時の加熱量、溶体化処理後の急冷条件、成形方法が最終的な機械的特性と寸法安定性を決定します。
溶接性
6067は基材合金系にマッチした充填材を使用すれば、一般的なアーク溶接（TIG/GTAW, MIG/GMAW）で良好に溶接可能です。代表的な充填材は熱割れ抑制と流動性向上のための4043（Al-Si）か、より高強度が必要な場合の5356で、T6基板では4043が熱割れを最小化するため好まれます。熱影響部では析出相の溶解および過時劣化により軟化が起き、局所的に強度が低下するため、全強度回復が必要な場合は溶接後の機械的または熱処理が必要です。
切削性
6067の切削性は他の6xxx系合金と比較して中程度から良好で、多くの加工硬化した5xxx系合金より良く、鉛添加のフリーカット合金（2xxx系など）ほどではありません。TiNまたはAlTiN被膜を施した超硬工具と剛性の高い治具が最適で、高速主軸回転と中程度送り速度、連続切りくず防止具の使用が効果的です。プリテンパードまたは適切に時効した材料を加工すると表面仕上げと寸法公差性能が高くなります。
成形性
成形性はO、H111、H112テンパーで最高で、これらは最大限の延性を持ちます。T6またはT5条件での冷間成形は制限され、中間焼鈍または溶体化処理と再時効処理が必要になる場合があります。典型的な最小内曲げ半径はテンパーや厚さによりますが、O/Hは板厚の1～3倍、T6系は3～6倍を目安としてください。高強度テンパーではスプリングバックが大きいため、金型設計で考慮が必要です。
熱処理挙動
6067の溶体化処理は、約520～540 °CでMg2Siおよび他の析出相の溶解を目的とし、その後急冷して過飽和固溶体を維持します。急冷の強さは最大強度に直接影響し、冷却が遅いまたは厚肉部では過飽和度が低下し最終的な強度が下がります。
T5/T6条件へ至る人工時効工程は通常150～185 °Cで、強度や安定性のバランスにより4～24時間変動します。高温または長時間の過時効は靭性と応力腐食耐性を向上させる一方で最大強度を犠牲にします。T651は溶体化処理後に引張応力除去と人工時効を施し、機械加工部品や構造部品の寸法安定性を高めた状態を示します。
熱処理不可能なテンパーでは、制御された冷間加工（Hテンパー）や回復・焼鈍処理で強化を行います。完全焼鈍（O）は通常415 °C付近の加熱で延性回復と組織均一化を目的に施されます。
耐高温性能
6067は温度上昇に伴い降伏強さや引張強さが徐々に低下します。設計強度の著しい低下は通常100～150 °Cから見られ、約200 °Cを超える長時間使用では析出強化効果が大幅に減少します。短期間の高温使用（断続的に約150 °Cまで）は機械的性質をある程度維持可能ですが、クリープ耐性は高温専用合金に比べて限定的です。
保護性のある酸化アルミニウム皮膜により中温域で優れた耐酸化性が得られますが、通常の6067用途範囲では機械的なスケーリングは主な問題ではありません。溶接付近の熱影響部では析出相の粗大化や局所的な性質のばらつきのため高温性能が低下することがあります。
用途例
| 産業分野 | 代表部品 | 6067の使用理由 |
|---|---|---|
| 航空宇宙 | 構造用押出形材、継手、ロンジョン | 高強度対重量比、良好な押出特性、時効安定性の向上 |
| 海洋・輸送 | 鉄道車両用構造部材、車両フレーム | バランスの取れた耐腐食性と溶接可能な高強度押出材 |
| 土木・建築 | 高強度カーテンウォール押出形材、プロファイル | 寸法安定性（T651）とアルマイト処理に適した美しい表面仕上げ |
| 電子・熱関連 | 熱伝達用ブラケット、ハウジング | 十分な熱伝導性、高剛性および良好な切削性 |
| 産業機械 | 高強度加工フレームおよび機械加工継手 | 良好な切削性と時効後に高い降伏強さを実現可能 |
6067は、6061や6063よりも高い時効強度が必要な押出形状や機械加工継手に選択され、6xxx系の耐腐食性と加工性を兼ね備えた合金です。
選定のポイント
6067は押出可能で熱処理可能な合金として、高い時効降伏強さを求める設計に適し、溶接性や耐食性も合理的に確保できます。1100（商用純アルミニウム）と比較すると、6067は優れた電気・熱伝導性と成形性を若干犠牲にする代わりに、はるかに高い強度と剛性を提供します。導電性と成形のしやすさが最重要の場合のみ1100を選択してください。
3003や5052などの加工硬化系合金と比較すると、6067は構造用としてより高いピーク強度を提供し、大気腐食耐性も同等ですが、Mgリッチの加工硬化合金は過酷な海洋浸漬環境や大型冷間成形部品の用途では6067を上回ります。6061や6063との比較では、6067は高い時効強度や厚肉押出形状の安定性が要求される場合に選択され、より高価で若干成形性が劣ることを補います。入手性やコストの低さを重視するなら6061が魅力的です。
まとめ
AA 6067は6xxx系ファミリーの中で、押出形状や機械加工構造部品向けに強度、耐食性、加工性能のバランスを最適化した高強度熱処理合金として実用的な位置を占めます。溶接性と加工性の許容可能な範囲内で高い時効強度に到達できるため、航空宇宙、輸送、産業用途など軽量構造ソリューションを要する分野で今なお重要な材料です。