アルミニウム EN AW-1200：組成、特性、調質ガイドおよび用途
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総合概要
EN AW-1200は、1xxx系鍛造アルミニウム合金に属し、通常99.0%程度の純アルミニウムを示す商業用純アルミニウムです。1xxx系は非常に低い合金元素含有量が特徴であり、熱処理による強化は行わず、主に加工硬化（ひずみ硬化）によって機械的強度を得る非熱処理合金として分類されます。
EN AW-1200の主要な合金元素および不純物成分は、鉄とシリコンが主な残留元素で、銅、マンガン、マグネシウム、亜鉛、クロム、チタンが微量含まれます。これらの微量元素は成形性、導電性、結晶粒構造に影響を与えますが、合金系に見られるような顕著な強化相は形成しません。
EN AW-1200の主な特長は、優れた電気伝導率および熱伝導率、多くの環境における非常に良好な耐食性、アニーリング状態での卓越した延性と成形性、優れた溶接性です。機械的強度は合金アルミニウムと比べて低いものの、軟らかく高い加工性により、成形や導電性、接合が主な設計要件である用途に適しています。
EN AW-1200の代表的な用途は、電気・電子分野（母線、箔材、コネクタ）、化学処理装置、建築部材、包装材および箔、耐食性と成形性が高強度より重視される輸送部品などが挙げられます。エンジニアは、ピークの機械的強度よりも高い伝導性、優れた成形性、低コスト、簡単な加工を優先する際にEN AW-1200を選択します。
材質状態（Temper）バリエーション
| 材質状態 | 強度レベル | 伸び率 | 成形性 | 溶接性 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|
| O | 低 | 高 | 優秀 | 優秀 | 完全退火品、最大の延性と伝導性 |
| H12 | 低～中 | 中 | 非常に良い | 優秀 | ひずみによる部分硬化、良好な成形性を維持 |
| H14 | 中 | 中 | 良好 | 優秀 | 中程度の強度を持つ一般的な商用半硬状態 |
| H16 | 中～高 | やや低い | 普通 | 優秀 | 延性を減らした高強度向けの材質 |
| H18 | 高 | 低 | 限定的 | 優秀 | 強く加工硬化した状態で成形能力は制限される |
| H22 | 低～中 | 中 | 非常に良い | 優秀 | 冷間加工後の熱処理による安定化 |
| H24 | 中 | 中 | 良好 | 優秀 | 加工硬化後に部分アニーリングして特性を安定させる |
| H26 | 中～高 | やや低い | 普通 | 優秀 | より大きな冷間加工により強度向上 |
| H111 | 低～中 | 良好 | 非常に良い | 優秀 | わずかに冷間加工し特性を制御 |
EN AW-1200の材質状態は主に加工時に与えられる冷間加工の度合いによって強度を制御します。アニーリング品（O）は最大の延性と伝導率を持ち、Hシリーズの材質状態は加工硬化により引張強度や降伏強度を高める代わりに延性や成形性を犠牲にします。
この合金は基本的に純アルミニウムであるため、溶接性は材質状態に関わらず優れていますが、成形品や荷重を受ける部品の材質状態選択時には溶接熱影響部周辺の局所的な軟化や冷間加工の可逆性を考慮する必要があります。
化学成分
| 元素 | 含有範囲（％） | 備考 |
|---|---|---|
| Al | 残部（約99.0） | 主成分、不純物除去後の残り |
| Si | ≤ 0.30（典型的には0.03～0.15） | 製造過程の残留物。流動性を若干向上させる場合あり |
| Fe | ≤ 0.60（典型的には0.20～0.50） | 主要な残留元素。結晶粒構造や強度に若干影響 |
| Mn | ≤ 0.05 | 非常に低く、強化効果はほぼ無視できる |
| Mg | ≤ 0.03 | 微量で、この合金における時効硬化は発生しない |
| Cu | ≤ 0.05 | 低濃度で、存在すると耐食性を若干低下させる場合あり |
| Zn | ≤ 0.05 | 微量で強化効果はほとんど無い |
| Cr | ≤ 0.05 | 微量。加工中の結晶粒安定に影響を与える場合がある |
| Ti | ≤ 0.03 | 一般的に結晶粒微細化剤として使用。微量含有 |
| その他 | 合計≤ 0.15 | Ni、V、Snなどの他の残留元素を含む |
EN AW-1200は非常に高いアルミニウム純度によって性能が支配されており、不純物元素は電気および熱伝導性を高く保ち、延性を保持するために低濃度で制御されています。微量の添加や残留元素は再結晶や結晶粒サイズ、圧延や成形時の表面仕上げに影響を与えますが、2xxx系から7xxx系合金に見られる析出強化効果は生じません。
機械的性質
EN AW-1200は商業用純アルミニウムに特徴的な引張特性を示します。アニーリング状態では比較的低い引張強度と顕著な破断伸びが得られ、冷間加工により強度は予測可能に向上します。降伏強度はO材で低いですが、H系材質状態で冷間加工に応じて大幅かつ制御可能に上昇し、設計者は冷間変形によって特性調整が可能です。伸び率はO状態で優れており（板厚にもよりますが20～30%以上）、加工硬化により減少します。
硬さは合金系に比べて低く、アニーリング材でBrinell硬さは20HB台前半程度、H系材質状態で多少上昇します。疲労特性は多くの繰返し荷重用途で許容されますが、加工硬化や合金系アルミと比べると劣ります。疲労強度は冷間加工により改善しますが、析出硬化が無いため限界があります。板厚やゲージは機械的特性に影響を与え、薄板ほど加工に伴う冷間加工層や表面硬化層によって強度が高く見える傾向です。
| 特性 | O／アニーリング | 代表的材質状態（例：H14） | 備考 |
|---|---|---|---|
| 引張強さ | 約60～110 MPa | 約110～160 MPa | 板厚や正確な材質状態により異なる。H系はおおむねOの約2倍の強度 |
| 降伏強さ | 約25～60 MPa | 約70～120 MPa | 冷間加工に伴い増加。O状態は非常に低い降伏強度 |
| 伸び率（破断伸び） | 約25～40% | 約8～20% | Oでは高延性、加工硬化により徐々に低下 |
| 硬さ | 約15～30 HB | 約30～45 HB | 全体的に低硬さで、冷間加工度合いに応じて増加 |
物理的特性
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| 密度 | 2.71 g/cm³ | アルミニウム標準値。質量計算や剛性設計に使用 |
| 融解範囲 | 約650～660 °C | 純アルミニウムに近い一相融解 |
| 熱伝導率 | 約220～240 W/m・K（20 °C時） | 極めて高く、純アルミニウムに近い。放熱用途に適する |
| 電気伝導率 | 約55～63 % IACS | 高伝導率で、導体や母線用途に適合 |
| 比熱 | 約0.90 kJ/kg・K（0.214 kcal/kg・°C） | 良好な熱容量で熱設計に有用 |
| 熱膨張率 | 約23～24 µm/m・K（20～100 °C） | 典型的なアルミニウムの膨張。組立設計時に考慮必須 |
EN AW-1200はほぼ純アルミニウム構成であることが物理的特性に反映されており、熱管理や電気用途に適しています。伝導性や軽量構造を活かす設計者は、低密度と高い熱・電気伝導率、管理しやすい熱膨張を組み合わせた特性の恩恵を受けられます。
融解範囲および酸化挙動は純アルミニウムに準じるため、ろう付け、はんだ付け、溶接などの加工は高純度アルミニウムの確立された手法に従います。適切なフラックス選定や表面前処理が最適な接合には重要です。
製品形状
| 形状 | 代表的な厚さ/サイズ | 強度の挙動 | 一般的な硬さ（テンパー） | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| シート | 0.15 mm ～ 6 mm | 硬さおよび冷間圧延率によって強度が変化 | O, H12, H14, H24 | クラッド材、フォイル、建築用パネルに広く使用 |
| プレート | 6 mm超 ～ 30 mm以上 | 厚板では冷間加工による強化が小さい | O, H22 | 厚みのある断面は、強い圧延がなければ低い強度を保持 |
| 押出形材 | 大断面までのプロファイル | 後続の冷間加工により強度が変化 | O, H111, H14 | フレーム、バスバー、建築部材として使用されることが多い |
| チューブ | 薄肉・厚肉チューブ | 同等の硬さのシートに類似した機械的性質 | O, H16, H18 | 圧延および溶接による成形、またはシームレス成形 |
| バー/ロッド | 各種直径 | 引抜きや冷間加工により強度が変化 | O, H12, H14 | 電導用棒材、ファスナー、加工部品に使用 |
シートおよび薄板製品は、EN AW-1200の成形性および導電性の高さから最も一般的な形状です。プレートや構造用断面材は耐食性や溶接のしやすさが求められ、強度要求が控えめな場合に使用されます。押出形材や引抜き棒材は、成形性を維持する硬さや、組み立て部品に有用な加工硬化強度を持つ硬さで提供可能です。
加工の違い（圧延の圧下率、焼鈍、制御冷却）は、表面仕上げや結晶粒構造、方向性特性に大きく影響します。あらかじめ硬さ、厚さ、成形の目的を指定することで、ミルは成形や接合に適した製品を供給し、下流工程の再加工を最小限に抑えられます。
相当鋼種
| 規格 | 鋼種 | 地域 | 備考 |
|---|---|---|---|
| AA | 1200 | 国際 / USA | 商用純アルミ1200；EN AW-1200に対応 |
| EN AW | 1200 | ヨーロッパ | 同じ圧延合金のEN規格表記 |
| JIS | A1200 / A1050相当 | 日本 | JISには類似の純アルミ鋼種あり；正確な呼称と組成は確認が必要 |
| GB/T | 1A00（例：1200シリーズ） | 中国 | 中国規格でも類似の商用純アルミ分類；仕様詳細を要確認 |
相当鋼種は基本的に同じ材料クラス—商用純アルミで類似の不純物限度—を示しますが、各地域の規格により最大不純物レベル、認証要件、使用可能な硬さに違いがあります。エンジニアは異なる地域間で鋼種を代替する際、該当規格に基づいた板材・プレート番号と供給元の化学成分・機械試験証明書を必ず確認してください。
耐食性
EN AW-1200は安定した保護的な酸化アルミ膜の形成により、優れた大気耐食性を持ちます。ほとんどの農村および都市環境下で均一腐食や一般的な汚染物質に対して非常に良好な耐性を示します。
海洋環境や塩化物が多い環境下では、1xxx系合金は一般腐食に強いものの、停滞した高濃度塩化物条件下ではピッティング腐食を受けやすいです。銅や他の活性合金元素を含まないため、2xxx系や7xxx系合金に比べて局部腐食の感受性は低減されます。
応力腐食割れはEN AW-1200のような商用純アルミ鋼で少なく、SCC（応力腐食割れ）を促進する析出物相が存在しないためです。ただし、設計上は引張残留応力や適切に絶縁されていない高貴な金属との電気的接触を避けるべきです。ステンレス鋼、銅、チタンとのガルバニック作用が起きると、EN AW-1200は陽極となり腐食が促進されるため、電気的絶縁が重要です。
他の合金系と比較すると、1xxx系は純金属としての耐食性と導電性に優れ、3xxx/5xxx系は同等かそれ以上の強度を持ちつつ良好な耐食性があり、6xxx/7xxx系はより高強度ですが特定の局部腐食に対する脆弱性が増します。
加工特性
溶接性
EN AW-1200はTIGやMIG/MAGなど一般的な溶融接合プロセスで良好に溶接可能であり、ろう付けや抵抗溶接も対応します。実質的に純アルミのため、熱割れは最小限ですが、溶接熱影響部（HAZ）が軟化することがあり、寸法安定性のために溶接後の機械的・熱処理が必要になる場合があります。機械的性能を向上させつつ導電性や耐食性も保つために、4043や5356などの高合金含有の充填材が一般的に用いられます。
切削性
EN AW-1200の切削性は中程度から良好ですが、焼なまし状態で比較的延性が高く、切削時に粘りやすいため、自由切削用アルミ合金に比べると劣ります。正の切れ角を持つ工具形状、鋭い超硬合金材質、適切な切りくず制御装置が推奨され、長く糸状になる切りくずを管理します。高切削速度、浅い切込み、優れた冷却・エアブラスト管理により、表面仕上げと工具寿命が向上します。
成形性
成形性はEN AW-1200の最大の強みの一つです。O硬さであれば、小半径、深絞り、スピニング、複雑な折り曲げが低バネバックで可能です。最小曲げ半径は硬さや板厚に依存しますが、O硬さでは一般に板厚の1～2倍程度まで対応可能です。H系硬さはより大きな半径とバネバックの補正を必要とします。複雑な形状への成形では、連続成形や中間焼鈍が標準的に行われます。
熱処理の挙動
EN AW-1200は熱処理不能合金であり、2xxx～7xxx系のように固溶処理や時効硬化により強度が向上することはありません。強度向上は冷間圧延、引抜き、曲げなどの機械的加工および自然安定化プロセスによって達成されます。
焼鈍（完全軟化からO硬さへの復元）は通常300～400 °Cに加熱し、一定時間保持後、緩冷または炉冷により行われます。これにより再結晶が進み延性と導電性が回復します。H系硬さは冷間圧延の圧下率と低温熱安定化の組み合わせで機械的特性や残留応力をコントロールして得られます。
高温性能
固溶強化がほとんどなく、時効硬化機構もないため、高温下ではEN AW-1200の強度は徐々に低下します。継続的な構造用途では、降伏強さや剛性の明確な低下を避けるため、おおよそ100～150 °C以下の使用が推奨されます。短時間の高温曝露には耐えられますが、軟化や結晶粒成長が進行します。
サービス温度でのアルミの酸化により薄い保護的な酸化アルミナ膜が形成され、さらなる酸化を抑制しますが、この合金の通常の稼働温度では高温スケールは問題になりません。溶接部のHAZ部では局所的な軟化が見られ、長時間の高温負荷は薄肉部におけるクリープ促進を招く可能性があります。
用途例
| 産業分野 | 代表的な部品 | EN AW-1200が使われる理由 |
|---|---|---|
| 自動車 | ライニング材、遮熱板、装飾トリム | 非構造部品向けの優れた成形性と耐食性 |
| 海洋 | ダクト、クラッド材、非構造用金具 | 塩害環境での耐食性と加工のしやすさ |
| 航空宇宙 | 非重要装備金具、フェアリング | 軽負荷部品に適した良好な強度対重量比と優れた成形性 |
| 電子機器 | バスバー、放熱器、EMIシールド | 高い電気・熱伝導性により効率的な熱・電気設計が可能 |
| 包装・食品 | フォイル、缶、容器 | 食品接触やバリア用途の純度、耐食性、不活性性 |
EN AW-1200は電気的または熱的性能、耐食性、成形のしやすさが優先され、構造強度が高くない用途で選ばれます。その特性の組み合わせにより、多様な非構造部品や半構造部品の幅広い用途を支えます。
選定のポイント
高い導電性、最大の成形性、低密度、優れた耐食性が主要要件で、引張強さが重要でない場合はEN AW-1200が第一選択肢となります。深絞りや複雑な成形を行う場合はO硬さを指定し、強度と寸法安定性を若干向上させたい場合はH系硬さを選択してください。
1100のような商用純アルミニウムと比較すると、EN AW-1200は同等の導電性と成形性を持ちますが、不純物の限度がわずかに異なる場合があります。設計者は導電性のわずかな差異を許容し、特定の供給元の入手可能性を重視します。一般的な加工硬化合金である3003や5052と比較すると、EN AW-1200は強度が低いものの、電気導電性が優れ、耐食性も同等であるため、導電性が重要な場合に好まれます。熱処理可能な合金である6061や6063と比較すると、EN AW-1200は優れた延性と導電性を提供しますが、最高強度はかなり劣ります。成形性、接合の容易さ、導電性が高い機械的性能の必要性を上回る場合に選択されます。
まとめ
EN AW-1200は、商用純アルミニウムの伝統的な強みである高い電気・熱伝導性、優れた成形性、優れた耐食性を、シンプルな加工性と幅広い入手性と組み合わせているため、現在でも有用です。高強度よりも導電性、成形性、耐食性を優先する用途において、EN AW-1200は予測可能な性能と経済的な生産オプションを提供します。