アルミニウム 8079：組成、特性、硬質状態ガイドおよび用途
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包括的概要
Alloy 8079はアルミニウム8xxxシリーズに属し、このシリーズは主に包装材、電気用途、箔製品向けに開発された低合金および特殊アルミニウム合金群です。8079は低強度で高い成形性を持ち、ピークの構造強度よりも一貫した圧延性と表面品質を重視した化学組成に分類されます。
8079の主な合金元素は、微量のマンガン、マグネシウムおよびその他の残留元素を含む鉄とシリコンの低レベル添加であり、基体は実質的に工業純アルミニウムです。強化効果は主に固溶強化と冷間加工（加工硬化）によって達成され、2xxxや6xxxシリーズに用いられる古典的な析出硬化は利用されていません。
8079の主な特徴には、優れた成形性、良好な表面仕上げ、大気環境下での許容される耐食性、高合金構造材に比べて高い電気および熱伝導性があります。適切なフィラーワイヤを用いたガスシールド融着溶接では溶接性も良好であり、低合金成分のため熱割れの感受性は低いです。
代表的な用途は、包装（箔およびラミネート製品）、柔軟および剛性包装材加工業者、電気導体、成形性および表面品質が重要な軽量構造用途などです。エンジニアは延性、表面品質、導電性のバランスが求められ、高強度の熱処理可能合金が不要または加工が複雑になる場合に8079を選択します。
硬化状態の種類
| 硬化状態 | 強度レベル | 伸び | 成形性 | 溶接性 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|
| O | 低 | 高 | 優秀 | 優秀 | 完全焼鈍、深絞りや箔加工に最大限の延性を発揮 |
| H12 | 低〜中 | 中程度 | 非常に良好 | 非常に良好 | 僅かな加工硬化、良好な成形性と寸法安定性を保持 |
| H14 | 中 | 中程度 | 良好 | 非常に良好 | 中程度の強度を持つ一般的な商用硬化状態で良好な絞り加工性 |
| H18 | 中〜高 | 低め | やや劣る | 良好 | ばね性や剛性が求められる用途向けに高い加工硬化 |
| T4 (利用される場合) | 低〜中 | 高 | 非常に良好 | 非常に良好 | 固溶処理後自然時効；低合金8xxx系には稀 |
| T5 (稀) | 中 | 中程度 | 良好 | 良好 | 熱間加工後の人工時効処理 |
| T6 (稀) | 中〜高 | 低め | 限定的 | 良好 | 改良化学組成での人工時効処理による高強度化；標準8079では稀 |
硬化状態の選択は8079の機械的性質に直接かつ予測可能な影響を与えます。O硬化は深絞りや箔製造向けに最大の延性と成形性を提供し、H系硬化は伸びや成形性を犠牲にして降伏強さと強度を段階的に高めます。
シートおよびストリップでは、ばね戻り制御と成形性のバランスのためにH12〜H18のH系硬化が最も一般的に使用されます。T系硬化は稀であり、特許化学組成または特定の供給者処理で制限的な析出効果が得られる場合にのみ適用されます。
化学成分
| 元素 | 含有率範囲 (%) | 備考 |
|---|---|---|
| Si | 0.10–0.60 | 鋳造時の流動性を制御し、圧延挙動に影響を与える分散物を形成 |
| Fe | 0.20–1.00 | 一般的不純物で強度と結晶粒構造に影響；高Feは若干延性を低下 |
| Mn | 0.02–0.30 | 少量添加で結晶粒を微細化し成形性を大きく損なわずに強度向上 |
| Mg | 0.01–0.20 | 通常は低め；強度を僅かに上げるが耐食性維持のため低く保持 |
| Cu | 0.01–0.20 | 通常最小化；若干の添加で強度上昇も耐食性低下の可能性 |
| Zn | 0.01–0.25 | 成形性を損なう高強度相形成を防ぐため低濃度で管理 |
| Cr | 0.00–0.10 | 一部の製造者バリアントで再結晶制御用の痕跡添加 |
| Ti | 0.00–0.10 | 鋳造時の結晶粒制御に使用されることが多い |
| その他（残留元素含む） | 残部（Al） | Alの残留と微量元素を含み、供給者や製品形態により仕様が異なる |
8079の化学組成は、高い延性、表面品質、導電性を維持しながら純アルミニウムよりも適度に強度向上させる目的で意図的に抑えられています。シリコンと鉄が主な合金および残留元素であり、圧延の安定性、機械的ばらつき、結晶粒の構造に影響を与えます。
マンガン、マグネシウム、制御された不純物の微量添加は、再結晶挙動の調整、圧延時のエッジ割れ低減、冷間加工への応答を設定しつつ、耐食性を良好に維持するために各メーカーにより活用されています。
機械的性質
8079の引張特性は、低合金で熱処理不可のアルミニウム合金に典型的なもので、低〜中程度の引張強さと焼鈍や軽度加工硬化状態でかなりの均一伸びと総伸びを示します。降伏強さは硬化状態と板厚に依存し、薄板の冷間圧延H系硬化は厚板の焼鈍品に比べて高い降伏強度と早い塑性変形の開始を示します。疲労性能は非重要な繰返し荷重には十分ですが、低い降伏強度と耐力限界のため高強度合金と比べると制限されます。
延性はO硬化状態で高く（深絞りや複雑成形に適する）、H番号が増加するにつれて順次減少します。硬さは強度および冷間加工に連動し、軟らかい焼鈍材料は低硬さで成形性良好、H系硬化はブリネルまたはビッカース硬さで適度に増加します。板厚は強度と延性の両方に影響し、圧延後に薄板の方が加工硬化や結晶粒サイズの影響により見かけ上の強度が高くなります。
破断形態は通常の成形歪みで延性破壊となりますが、鋭いノッチや曲率半径では局所加工硬化が微細空隙の集合を促進し、低い全体ひずみで破壊が始まる可能性があるため注意が必要です。表面欠陥、介在物、エッジ状態は引張強さのばらつきに大きく影響し、重要な成形工程の品質管理で評価されるべきです。
| 特性 | O/焼鈍 | 代表的硬化状態（例：H14/T6） | 備考 |
|---|---|---|---|
| 引張強さ（UTS） | 70–120 MPa | 120–210 MPa | 板厚、製造処理、硬化状態により幅がある |
| 降伏強さ（0.2%オフセット） | 30–50 MPa | 70–160 MPa | H系硬化は一般的なシート厚さで焼鈍品の降伏強さを約倍以上にする |
| 伸び（A50 mm） | 25–40% | 8–20% | 成形性要求が硬化状態選択の要因；焼鈍状態は最大伸び |
| 硬さ（HB/ビッカース） | 20–35 HB | 35–70 HB | 硬さは冷間加工量に依存；比較のための概算値 |
物理的性質
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| 密度 | 2.70 g/cm³ | 商用アルミニウム合金の標準値；質量と剛性計算に利用 |
| 融点範囲 | 643–658 °C | 鋳造・加工の実用限界；不純物により固相線・液相線は若干変動 |
| 熱伝導率 | 160–220 W/m·K | 多くの合金と比較して高い；純度および冷間加工量に依存 |
| 電気伝導率 | 45–60 % IACS | 純アルミニウムより低いが、多くの構造用合金より高く導体用途に重要 |
| 比熱 | 約900 J/kg·K | エレクトロニクスや成形工程の熱管理計算に有用 |
| 熱膨張係数 | 23–24 µm/m·K (20–100 °C) | 他のアルミニウム合金と類似；熱サイクルや接合部設計に関連 |
これら物理的性質により、8079は成形性能とともに熱および電気伝導性が求められる用途に適しています。密度とヤング率は他のアルミ合金とほぼ同じで、多くの用途で優れた強度重量比を実現します。
熱伝導率および電気伝導率は、合金化の程度や冷間加工の度合いに大きく影響されます。これらのパラメータに敏感な用途向けには、サプライヤーが特定のコイルや板材ロットごとに測定済みの導電率を提供することが一般的です。
製品形態
| 形態 | 代表的な厚さ/サイズ | 強度特性 | 代表的な硬質処理 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| シート | 0.2–6.0 mm | 冷間圧延により強度が増加し、薄板ほど見かけの強度が高くなる | O, H12, H14, H18 | 包装材、パネル、成形部品に広く使用される |
| プレート | >6.0 mm | 厚板は成形性が低く、大きな結晶粒径は靭性低下を招く | O、設計されたH硬質処理 | 加工を伴う厚肉部材に使用されるがあまり一般的ではない |
| 押出材 | 可変 | 強度は合金組成の変更および押出ひずみに依存する | 改良された場合は固溶化/時効後のH硬質処理 | 標準の8079はサプライヤーによる改良がない限り複雑な押出材にはほとんど使用されない |
| チューブ | カスタム | 冷間加工および引抜きにより強度が増し、壁厚が降伏強さに影響 | O, H硬質処理 | 軽量配管や熱交換器部品、包装用コアに使用される |
| 棒材/丸棒 | 各種直径 | 通常は引抜き/圧延され強度が増加 | H硬質処理 | 非構造部品や導電部品に使用されることが多いがあまり一般的ではない |
8079の最終的な特性は加工経路に大きく依存し、圧延スケジュール、アニーリング温度、制御冷却により結晶粒径や組織が決まり、成形性やスプリングバック特性を支配します。シートおよびストリップが主な製品形態であり、包装や装飾用途に向けて厳しい厚さおよび表面仕上げ公差で生産されます。
押出材およびプレートは、粗大な金属間化合物を避けるために改良された組成か、均一化および熱間加工工程の厳密な管理が必要です。これらが使用される際は、耐食性や表面品質が重要視される非重要構造部品としての用途が一般的です。
対応グレード
| 規格 | グレード | 地域 | 備考 |
|---|---|---|---|
| AA | 8079 | アメリカ | 複数のメーカーが包装用シート/ホイルとして使う認知された商業指定 |
| EN AW | — | ヨーロッパ | 単一の普遍的なEN AWの対応品はなく、8xxx系（8006、8011など）が類似領域を占める |
| JIS | — | 日本 | 地域内の対応品は統一されておらず、サプライヤーの認証を確認する必要がある |
| GB/T | — | 中国 | 中国の規格はファミリーグレードを使用する場合があり、正確な8079の対応はメーカーのデータシートで確認が必要 |
8079は商業的・用途指向の指定であり、厳密に標準化された構造用合金ではないため、国際的に常に1対1で対応する標準グレードが存在しません。サプライヤーや地域の規格機関は近似の8xxx系グレードにマッピングすることがありますが、成分範囲や許容される硬質処理は異なる場合があります。
用途や特に電気伝導性、表面仕上げ、成形性の公差が重要な場合は、各地域間での代替時に製造証明書および製品データシートの確認が必須です。
耐食性
8079は低合金アルミニウムに典型的な大気環境での良好な耐食性を示し、安定した酸化膜を形成して穏やかな環境下で基材を保護します。屋内や郊外・都市部の大気環境で性能が良く、表面汚染がなく適切な前処理および後処理（洗浄、変換被膜など）が施されていれば、中程度の腐食性環境でもピット腐食に耐性を示します。
海洋環境では塩化物堆積が持続し保護膜が損なわれる場合、局所腐食が発生しやすくなります。海洋用途では表面仕上げ、コーティング、合金選定に注意が必要であり、厚肉化や犠牲設計によって長期リスクの軽減を図ります。8xxx系の低合金である8079では、一般的な使用条件では応力腐食割れ（SCC）は稀ですが、過酷な環境と引張応力、特定の硬質処理の組み合わせによりリスクが高まる場合があります。
異種金属とのガルバニック作用は通常のアルミニウム挙動に従い、8079はステンレス鋼や銅合金に対してアノード側（犠牲陽極）となり、マグネシウムに対してはカソード側になります。異種金属接合部では絶縁コーティングや犠牲陽極の使用が推奨されます。5xxx系マグネシウム合金と比較すると、8079は概ね同等かやや低い塩化物耐性を持ちますが、より高強度のアルミニウム-マグネシウム合金に比べて成形性と表面品質に優れます。
加工性
溶接性
8079の溶接（TIG/MIG）は、低合金含有と良好な凝固特性により概ね容易です。4xxx系Al-Siまたは5xxx系Al-Mgのフィラーが用途に応じて選択され、4043および5356が代表的ですが、使用環境や溶接後の陽極酸化処理の要件を考慮してフィラー選択を行います。高拘束条件や不十分なジョイント精度による熱割れのリスクは低いものの存在し得ます。予熱はほとんど不要ですが、良好なジョイント清浄度と熱入力管理がH A Zの軟化を抑制するため重要です。
切削性
8079の切削性は中程度から良好で、より高強度の合金に比べて加工しやすいものの、非常に純粋な商業グレードほどの自由切削性はありません。ミーリングや旋盤加工にはポジティブラケット角を持つ超硬工具と剛性の高い固定具が推奨されます。高送り・浅切込の切削条件が最良の表面品質を生み、ビルトアップエッジの発生を抑えます。切りくず制御は一般的に良好で、クーラントはくっつき防止と表面仕上げの向上に有効です。
成形性
成形性は8079の主な強みのひとつで、特にOおよび軽度のH硬質処理で深絞り、ロール成形、複雑なスタンピングに適しています。推奨される最小曲げ半径は硬質処理と厚さに依存しますが、多くのシート硬質処理では肉厚の0.5～1.0倍の内曲げ半径と小さく済みます。重要形状の場合は実証的な試験を推奨します。冷間加工で強度は増加しますが、延性は低下します。多段成形工程では中間焼鈍などの対策により成形性を回復可能です。
熱処理特性
8079は標準的な商業組成において実質的に熱処理効果を受けない合金であり、強度調整は冷間加工（ひずみ硬化）および熱アニーリングサイクルによって行われます。固溶化処理や人工時効（Tシリーズ処理）は、実用的な濃度で沈殿物形成元素を含まないため、一般的には適用されません。
アニーリングは延性の回復と微細組織の再結晶化に使用され、産業的には厚みや望ましい粒径に応じて約300～415 °C程度で行い、その後制御冷却されます。改良された組成を持つサプライヤーでは限られた固溶化処理および時効を実施することもありますが、これは例外的なケースでミルのデータシートに従う必要があります。H硬質処理は制御圧延や引抜きによるひずみ硬化が標準的手法であり、冷間加工率に比例して降伏強さおよび引張強さが予測可能な範囲で増加します。
高温特性
高温環境では約100〜150 °Cを超えると徐々に強度が低下し、アニーリング温度域に近づくと著しい軟化が発生します。200〜300 °C付近の長期暴露は微細組織の回復と結晶粒拡大を促進し、機械的性能および寸法安定性を低下させます。酸化は通常の酸化アルミニウム層形成に限定されますが、持続的な高温使用の主な制限は表面酸化よりも機械的特性の低下です。
溶接時の熱影響部（HAZ）ではアニーリング効果による局所的軟化が見られる可能性があり、設計時に局所強度低下および変形の可能性を考慮する必要があります。高温構造用途には8079は一般的に適さず、持続的な高温負荷にはより耐熱性の高いアルミニウム合金や代替材料を選択すべきです。
用途
| 産業分野 | 代表部品 | 8079が使用される理由 |
|---|---|---|
| 包装 | フレキシブルおよびラミネート箔、真空成形蓋 | 優れた成形性、表面仕上げおよび安定した圧延挙動 |
| 自動車 | 内装トリムパネル、装飾部品 | 高い成形性と良好な表面品質で、プレス加工および塗装部品に最適 |
| 船舶 | 非構造用ハウジング、トリム | 露出部品に適した十分な耐食性と軽量性 |
| 電子機器 | ヒートスプレッダー、導電箔 | 薄箔向けの成形性を備えた良好な熱伝導性および電気伝導性 |
| 建設 | フラッシング、被覆トリム | 建築意匠部材に適した成形のしやすさと耐食性 |
8079は、表面品質、延性、導電性が最重要視される包装および薄板成形用途で最も活用されています。低合金含有と厳密に管理された加工により、深絞りや箔生産、その他の大変形成形プロセスにおける標準材料として選ばれています。
設計者は、最大強度よりも成形性と表面特性を優先し、さらに導電性や熱性能が付加的な機能的メリットを提供する場合に8079を選択します。
選定のポイント
最優先事項が深絞り性、表面仕上げ、熱/電気伝導性であり、ピークの構造強度よりもこれらが重要な場合は8079を選択してください。包装用箔、薄板成形部品、および導電箔で、清浄性および表面外観が求められる用途に理想的です。
商業純アルミ（例：1100）と比較すると、8079はわずかに導電性を犠牲にし、コストが若干高いものの、圧延の安定性、機械的強度の管理、薄板での加工信頼性が向上しています。3003や5052のような加工硬化合金と比べると、8079は同等またはそれ以上の成形性と同程度の耐食性を有しながら、最大強度は低めです。6061や6063のような熱処理性合金と比べると、最大強度は低いものの、成形性に優れ、薄板では表面仕上げも優れる傾向があります。複雑な成形や表面品質が構造強度より重要な場合に8079を選択してください。
まとめ
アルミニウム8079は、高い成形性、一貫した表面品質、優れた熱・電気伝導性を要求される現代のエンジニアリング分野で価値ある材料です。低合金成分を厳密に管理し、冷間加工に対する予測可能な応答性を持つため、包装、薄板成形、非構造部品の製造性と仕上がりが重要な用途において実用的な選択肢となっています。