アルミニウム6463：組成、特性、調質ガイドおよび用途

総合概要

Alloy 6463は6xxx系アルミニウム合金の一種であり、アルミニウム－マグネシウム－シリコン合金として知られ、主に析出硬化による熱処理が可能なことが特徴です。6xxxシリーズは適度な強度と優れた成形性、表面仕上げを両立しており、6463のような合金は押出しによる建築用および構造用部材に適しています。

6463の主な合金元素はシリコンとマグネシウムで、人工時効中にMg2Si析出物を形成します。微量の鉄、マンガン、クロムおよびチタンは、残留あるいは意図的な微合金元素として結晶粒構造や加工性に影響を与えます。強度は主に固溶化熱処理後の急冷および人工時効（T5/T6系列）によって得られますが、冷間加工により一部特性を調整することも可能です。

6463の主要な特性には、良好な押出し性、陽極酸化処理に適した細かな表面仕上げ、適切な強度対重量比、Mg－Si合金に典型的な耐食性があります。溶接性は一般的なアルミニウム融接法にて良好ですが、溶接後は熱影響部（HAZ）が軟化するため、設計時に考慮が必要です。

6463を使用する代表的な業界としては、建築用押出材（窓枠、カーテンウォール）、軽構造および装飾用押出材、外観と仕上げが重視される民生用電子機器のハウジング、軽量構造部品などがあります。エンジニアは、良好な押出し性、陽極酸化品質、適度な熱処理強度の組み合わせを求める場合に、より高強度だが仕上げが難しい代替材より6463を選択します。

調質の種類

調質	強度レベル	伸び	成形性	溶接性	備考
O	低	高（20～35%）	優秀	優秀	完全アニーリング済み。成形や曲げ加工に最適。
H14	低～中	中程度（10～20%）	良好	良好	冷間加工によるひずみ硬化で適度な強度向上。
T5	中	中程度（8～15%）	良好	良好	熱間加工後に冷却し人工時効処理。押出材で一般的。
T6	中～高	低め（8～12%）	良好～普通	良好	固溶化処理後に人工時効しほぼ最大強度を実現。
T651	中～高	低め（8～12%）	良好～普通	良好	固溶化処理後、引張応力除去（ストレッチ）を行いその後人工時効。

調質の選択は強度、伸びおよび成形性のトレードオフを制御します。アニーリング（O）の調質は伸びを最大化し、バネ戻りや割れリスクを抑えたい複雑な冷間成形や曲げ加工に適しています。

T5/T6のような熱処理調質はMg2Si相の析出によって降伏強さと引張強さを大幅に向上させますが、伸びは減少し厳しい成形には制限が生じます。これらの調質は押出形材の強度と寸法安定性を優先する場合に選択されます。

化学成分

元素	含有範囲（%）	備考
Si	0.2～0.9	シリコンはMg2Si析出物の半分を形成し、押出性と強度を制御。
Fe	0.0～0.35	鉄は不純物で、金属間化合物を形成し、表面外観や延性に影響。
Mn	0.0～0.15	マンガンは結晶粒を微細化し、押出性を損なわずにわずかに強度向上。
Mg	0.4～0.9	マグネシウムはシリコンとともに主要な強化元素で析出硬化を制御。
Cu	0.0～0.1	銅は通常少量で、強度アップに寄与するが耐食性は低下。
Zn	0.0～0.2	亜鉛は微量で、6463では高濃度は稀で陽極酸化に不向き。
Cr	0.0～0.1	クロムは熱処理サイクル中の結晶粒成長を抑制し、強度維持に貢献。
Ti	0.0～0.15	チタンは鋳造やビレット製造時の結晶粒微細化に使用。
その他	残りはAl＋微量元素	残りはアルミニウムが占め、供給元によってはGaやZrなどごく微量の不純物を含む場合あり。

シリコンとマグネシウムはMg2Si析出を介した熱処理強化に不可欠な組み合わせです。副次元素は微量で結晶粒構造、鋳造性および表面仕上げの調整に用いられます。メーカーは均一な陽極酸化品質を維持し、成形性や見た目を損なう有害な金属間化合物を抑えるために微量元素の管理を厳密に行っています。

機械的性質

アニーリング状態の6463は降伏強さおよび引張強さが低く、伸びは高いため、広範な成形や曲げ加工が可能です。固溶化処理および人工時効後は、微細なMg2Si析出物のため降伏強さ・引張強さが顕著に向上しますが、その分伸びと靭性は低下します。疲労耐性はアルミニウム合金の一般的傾向に従い、表面仕上げおよび応力集中の軽減で改善し、溶接や熱影響部の過時効化で低下します。

硬さは調質や時効状態に依存し、Brinell硬さやビッカース硬さはO状態からT6状態で大幅に上昇します。板厚や断面サイズは、急冷率や時効の反応速度に影響を与えるため、得られる特性に違いが出ます。薄い押出材は厚い部材より均一に最高特性に到達しやすいです。温度や過時効化はピーク強度を低下させるため、設計時には使用温度や製造過程での熱影響を考慮する必要があります。

特性	O/アニーリング	代表的調質（T6 / T651）	備考
引張強さ	90～130 MPa	170～250 MPa	断面サイズ、組成および時効処理条件により幅がある。
降伏強さ	30～60 MPa	120～210 MPa	人工時効による降伏強さの飛躍的上昇。断面厚さによる降伏プラトーも存在。
伸び	20～35%	8～12%	時効により成形性は低下。バネ戻りや曲げ半径の設計に留意。
硬さ	20～40 HB	50～80 HB	析出硬化に伴う硬さ上昇。測定法や試料スケールにより値が異なる。

物理的性質

特性	値	備考
密度	2.70 g/cm³	Al–Mg–Si系合金として典型値。質量計算や軽量設計に使用。
融点範囲	約570～640 °C	組成により開始温度と範囲に差がある。製造時には固相点付近の長時間加熱を避ける。
熱伝導率	140～180 W/m·K	純アルミより低いが放熱用途には十分。調質により変動。
電気伝導率	約28～38 % IACS	純アルミより低く、調質や不純物レベルで変動。
比熱	約900 J/kg·K	常温におけるアルミニウム合金の近似値。
熱膨張率	22～24 µm/m·K	6xxx系合金の一般的な熱膨張係数。

物理特性から、6463は重量、熱管理、寸法管理が重要な部品に適しています。熱伝導率や電気伝導率は純アルミより低いものの、成形性、仕上げ品質、適度な伝導性の組み合わせが求められる用途で有利です。熱膨張や使用温度範囲を考慮し、熱応力や寸法変化を避ける設計が推奨されます。

製品形態

形態	代表的な厚さ・サイズ	強度特性	一般的な調質	備考
板材（Sheet）	0.5–6 mm	薄板はT5/T6時効への反応が良好。陽極酸化では表面仕上げが重要。	O, T4, T5, T6	クラッディング、パネル、装飾用途に使用される。
厚板（Plate）	6–50+ mm	厚板は冷却速度が遅いためピーク強度が低下しやすい。	O, T6（限定的）	使用頻度は低い。サイズ制限と冷却速度の遅さにより達成可能な特性が制限される。
押出形材（Extrusion）	薄肉から非常に厚肉断面まで	調質により性能調整が優れており、薄肉断面は高強度の時効が可能。	O, T5, T6, T651	最も一般的な形態。建築用プロファイルに最適な優れた表面仕上げを持つ。
チューブ（Tube）	直径 小〜大、壁厚1–10 mm	溶接または無縫製のチューブは時効可能。壁厚が最終特性を左右。	O, T5, T6	構造用チューブや建築用手すりに多用される。
丸棒・棒材（Bar/Rod）	直径 3–50 mm	丸棒は固溶化処理および時効処理が可能。機械加工性は一般的に良好。	O, T6	機械加工部品や小型構造部材に使用される。

6463はその合金成分と加工法により、滑らかで陽極酸化に適した表面と良好な寸法管理が可能な押出形材が主力製品形態です。板材および厚板は平面性やパネル特性が必要な場合に用いられますが、厚みや冷却条件の制約により、厚板では特定調質の効果が制限されます。製造者は通常、機械的特性や表面仕上げ要件に応じて各製品形態に最適な調質および後処理（ストレッチング、時効）を指定します。

対応等級

規格	等級	地域	備考
AA	6463	米国	アルミニウム仕様書や供給カタログで一般的な呼称。
EN AW	6463	ヨーロッパ	しばしばEN AW‑6463として表記。化学成分の制限や公差はEN規格により異なる場合がある。
JIS	A6063（おおよそ）	日本	JIS A6063はMg-Si系の類似合金だが、化学組成は完全一致しない。
GB/T	6463	中国	同じ数値呼称の中国規格が存在するが、ロット集団の公差が異なる場合がある。

地域によって規格は名目上は6463をMg-Si族で対応させていますが、不純物限界や機械試験方法、許容調質などに微妙な違いが存在します。国際調達時は等級番号だけに頼らず、ミルシートで実際の化学成分と調質公差を検証してください。対応はあくまで概算であり、供給者の資格認定を行い、表面仕上げや機械的目標の達成を確実にすべきです。

耐食性

6463の大気環境耐食性は他の6xxx系合金と同等であり、陽極酸化または塗装することで建築用途に十分適しています。合金は自然に保護酸化膜を形成し、都市部や工業地帯の大気に対して良好な耐久性を示しますが、表面仕上げや陽極酸化の品質が長期的な性能に大きく影響します。

海洋環境や塩化物濃度の高い環境では、6463は一般腐食には強いものの、塩化物濃度が高く洗浄作用が働く場合に局所的なピッティング腐食が発生することがあります。高Mg含有の5xxx系合金が持つ優れた犠牲防食特性はないため、設計時には海水近接使用において防護塗装、陽極酸化、または陰極防食の採用を検討する必要があります。

応力腐食割れ（SCC）への感受性は高強度の7xxx系に比べ低いものの、引張応力と腐食環境が組み合わさると、特に過時効（過熟）または溶接部で発生の可能性があります。ステンレス鋼や銅などの貴金属系材料との電気的連続性と電解質の存在により、アルミニウムの局所腐食が促進されることがあるため、絶縁または保護塗装の実施が推奨されます。

1xxx系および3xxx系と比較すると、6463は若干導電率が低い代わりに強度が向上し、大気環境耐食性は同等です。5xxx系と比べると、6463は建築用表面仕上げと陽極酸化性に優れますが、海水耐性は劣ります。

加工性

溶接性

6463はTIG（GTAW）やMIG（GMAW）などの一般的な溶融溶接に適しており、押出形材のロボット溶接や手溶接にも向いています。使用推奨フィラーは流動性が高く割れにくい4043（Al-Si系）、強度重視には5356（Al-Mg系）があり、サービス環境や溶接後の仕上げに応じて選択してください。

溶接により熱影響部（HAZ）で析出物の溶解・再析出が起き、特にT6やT651調質では局所的に機械的特性が低下する場合があります。設計段階でHAZの軟化を考慮し、必要に応じて溶接後熱処理や機械的設計によって過剰応力を避ける対策を行うべきです。熱割れは典型的な問題ではありませんが、ジョイント設計不良、汚染、高拘束などで発生することがあるため、表面の清浄化と適切な溶接速度がリスク軽減に有効です。

機械加工性

6463の加工性は中程度で、他の6xxx系合金と同等です。高強度熱処理合金より加工しやすいが、自由切削性の高い2xx系ほどではありません。生産加工には超硬工具が推奨され、軽加工には高速度鋼工具も使用可能です。最適な切削速度、送り速度、工具形状は調質や硬さに依存します。剛性の高い固定具とチップブレーカー形状が表面仕上げと寸法精度の向上に寄与します。

切りくずは連続的で延性があり、切削時にはビルトアップエッジと表面酸化を抑えるため冷却液の供給を維持してください。高度に陽極酸化された外観重視部品では、仕上げ加工と工具摩耗管理に注意し、陽極酸化で目立つ表面欠陥を防止します。

成形性

成形性はO調質およびT4で非常に良好、T5/T6でも押出形プロフィールの中程度の成形に適しています。最低曲げ半径は調質と厚さに依存し、退火状態で板厚のT/2から2T程度（Tは材料厚さ）が推奨されます。表面割れ防止のためT6ではより大きな曲げ半径が必要です。

冷間加工は強度を上げる反面、延性を減少させます。設計段階で最終的な人工時効前に成形工程を行うよう順序を組むべきです。深絞りや強いストレッチ成形が必要な場合はOまたはT4調質を選び、適切な潤滑と金型半径を用いて端部割れを防止します。

熱処理挙動

6463は熱処理可能な6xxx系合金であり、主に固溶化処理－急冷－時効のシーケンスに反応します。典型的な固溶化処理は510–540 °Cの範囲でMg2Siを固溶体中に溶解させ、速やかに急冷して過飽和固溶体を保持します。その後の人工時効（T5/T6）で微細なMg2Si析出物が形成され、降伏強さおよび引張強さが向上します。

T5調質は熱間加工後の冷却と直接人工時効により得られ、完全な固溶化処理を省いた中程度の強度向上と良好な寸法安定性を押出形材に提供します。T6（固溶化処理＋人工時効）は析出強化を最大限に近づけます。過時効（過熟）や高温下での長時間暴露は析出物の粗大化を招き、ピーク強度を低下させます。

T調質は再固溶化処理でのみ復元可能であり、設計者は意図しない過時効や未時効を避けるため、特定機械的仕様を満たすパーツに対して熱サイクルの管理が必要です。溶接部品ではHAZの局所的な析出物溶解・再析出が原因で特性が低下することがあり、重要用途では溶接後熱処理による均一特性の回復が推奨されます。

高温特性

6463の使用温度範囲は析出物の安定性が維持される範囲に制限され、連続使用では約120–150 °C以上で降伏強さ・引張強さが徐々に低下します。短時間の高温暴露は許容される場合がありますが、時効挙動が進行すると寸法安定性と機械特性に影響を及ぼします。

アルミニウムは保護酸化膜を形成するため、鉄系合金と比べて高温での酸化は少ないですが、スケールや表面変色は発生し、陽極酸化や外観に影響が出ます。溶接部のHAZでは熱による軟化が起き、疲労寿命を低下させるため、高温耐性が求められる設計ではより高温安定性に優れた合金を検討してください。

6463のクリープ耐性は高温荷重の長時間負荷に対して限定的であり、軟化温度近くでの長時間使用部材への使用は避けるべきです。熱サイクル条件下では疲労強度の低下および微細構造の粗大化の可能性を考慮してください。

用途

産業分野	製品例	6463が選ばれる理由
建築	窓枠、カーテンウォール押出形材	優れた押出性、アノダイズ処理に適した表面仕上げ、寸法管理の精度
自動車	トリム、装飾レール	良好な表面仕上げ、中程度の強度と軽量化の両立
航空宇宙（非重要部品）	内装部品、フェアリング	非構造部品に適した良好な強度対重量比と表面外観
海洋	装飾用手すり、トリム	適切なコーティングおよびアノダイズ処理による耐食性
電子機器	筐体、放熱ハウジング	良好な熱伝導性、消費者向け製品に適した美観仕上げ

6463は、複雑な押出断面形状と高品質なアノダイズ表面が要求される部品にしばしば選ばれ、中程度の熱処理強度も備えています。この合金は仕上げ品質、時効硬化状態での機械的特性、加工のしやすさのバランスが取れており、建築用途や軽量構造市場での採用が持続しています。

供給業者はしばしば、T5またはT6状態で押出形材を提供し、指定された表面処理を施すことで、直接取り付けや必要に応じた二次加工や仕上げを可能にしています。

選定のポイント

高品質な押出表面仕上げとアノダイズ処理に加え、中程度の熱処理強度と優れた押出性を求める設計には6463を選択してください。この合金は外観と寸法管理が重視される建築用押出形材や装飾的な構造部材に理想的です。

純アルミニウム（1100）と比較すると、6463は電気伝導性や熱伝導性、成形性の一部を犠牲にする代わりに、時効後の強度が大幅に向上するため、構造的な剛性やアノダイズ仕上げが求められる場合に適しています。3003や5052のような加工硬化系合金と比べると、6463は一般に時効後の最高強度が高く、耐食性は同等かやや劣ります。成形後の熱処理や押出成形加工が含まれるプロセスでは6463を選ぶと良いでしょう。

6061や6063といった他の熱処理型合金と比較しては、最高強度が6061よりやや低いものの、アノダイズ用の優れた表面仕上げと押出性を重視する場合に6463が選択されます。より高い強度が求められる重量構造の場合は6061が適した選択肢となる場合もあります。選定時には、仕上げ品質と押出形状の複雑さのニーズに対してコストおよび入手性のバランスを考慮してください。

まとめ

アルミニウム合金6463は、優れた押出性、アノダイズに適した表面仕上げ、中程度の時効強化機械的特性を要求される用途において広く用いられる6xxx系合金です。加工性、溶接性、熱処理時の挙動の予測可能性の組み合わせにより、外観や寸法管理が強度と同様に重要視される建築用、装飾用、軽量構造部品に対して信頼性の高い選択肢となっています。