アルミニウム EN AW-6060：組成、特性、調質ガイドおよび用途

総合概要

EN AW-6060は6xxx系アルミニウム合金（Al-Mg-Si系）で、米国規格では6060、欧州規格ではEN AW-6060として一般的に呼ばれています。これは熱処理可能なアルミニウム-シリコン-マグネシウム合金で、中程度の強度と優れた押出し性および表面仕上げを兼ね備えています。主要な合金元素はシリコンとマグネシウムで、熱処理によりMg2Si析出物を形成し、析出硬化による強化効果を発揮します。特徴としては、中程度の強度、大気環境での非常に良好な耐食性、良好な溶接性、軟化および自然時効状態における優れた成形性が挙げられます。

EN AW-6060を最も多く使用する産業には、建築用押出形材、建設業、自動車の二次構造部品、そしてプロファイル、チュービング、レールなどの一般工学部品があります。この合金は、押出し性、加工性、表面仕上げ（アルマイト処理の挙動）、および適切な強度と重量のバランスが求められる場合に選ばれます。設計者は、機械的安定性が必要な場合には軟質の商業純度合金より6060を好み、押出し表面品質や寸法公差、改善された成形性が優先される場合にはより高強度の6xxx系変種よりも6060を選択します。

調質バリエーション

調質	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、最大の延性と成形性
H14	中低	中	良好	優秀	変形硬化、冷間成形制限あり、軽量部材向け
T5	中	中	良好	良好	熱間加工後に冷却し人工時効処理、押出形材によく用いられる
T6	高	低～中	普通	中程度	固溶処理後に人工時効処理で最高強度を実現
T651	高	低～中	普通	中程度	固溶処理後に伸びによる応力除去処理、寸法安定性向上

EN AW-6060の調質は機械的特性と成形性に大きな影響を及ぼします。焼鈍（O）調質は曲げや深絞りに最適な延性を提供し、T6調質は伸びや成形性を犠牲にして最高の降伏強さと引張強さを得られます。

T5やT6のような熱処理可能な調質は寸法安定性や加工後の歪みにも影響し、T651は固溶処理と焼入れ後の残留応力を最小限に抑える必要がある場合によく指定されます。

化学成分

元素	含有範囲（%）	備考
Si	0.30–0.60	シリコンはMg2Si形成に寄与し、押出し性および表面仕上げの改善に役立つ。
Fe	≤0.15	鉄は不純物であり、金属間化合物を形成する可能性があるため、延性と表面外観を保つため低く抑えられる。
Mn	≤0.05	マンガンはこの合金では微量であり、硬化効果はほとんどない。
Mg	0.35–0.50	マグネシウムはシリコンと結合してMg2Si析出物を形成し、時効硬化をもたらす。
Cu	≤0.05	銅は耐食性環境での強度低下を抑えるため低含有。
Zn	≤0.10	亜鉛は厳密に管理されており、主な強化元素ではない。
Cr	≤0.05	クロムは制限され、一部のバリアントで晶粒組織の制御に寄与。
Ti	≤0.10	チタンは鋳造品やインゴットの晶粒微細化のため微量含有することがある。
その他（各々）	≤0.05	残留元素や微量元素は合金特性維持のため制限される。

MgとSiの比率は重要であり、Mg2Si析出物が固溶処理および時効処理後の主な強化相となります。鉄やその他不純物を低く保つことで表面仕上げ、押出し性、延性を保護し、シリコン成分は押出し時の流動性やアルマイト処理後の外観向上にも寄与します。

機械的性質

EN AW-6060の引張特性は古典的な析出硬化型の挙動を示します。焼鈍状態は低い降伏強さと高い均一伸びを示し、ピーク時効調質は著しく引張強さと降伏強さが向上する一方で延性は低下します。降伏点は肉厚や調質履歴に敏感で、薄肉押出材や適切に管理された熱処理はより高い有効降伏強さおよび引張強さを生み出します。硬さは析出状態に追従するため、時効中の工程管理に有用な指標です。

疲労特性は中程度の応力用途に適切であり、疲労強度は表面仕上げ、アルマイト欠陥、押出形状に大きく影響されます。切り欠きや冷間加工部位は応力集中の影響で、平滑な試験片に比べ疲労寿命を大幅に低下させます。板厚や断面形状は焼入れ時の冷却速度に影響し、析出物分布を変えるため、厚肉部では最高ピーク強度が若干低下し、特殊な熱処理条件が必要な場合があります。

微細構造状態（Mg2Si析出物の分布や粗大金属間化合物の存在）は破壊挙動と延性の調質間の遷移を制御します。溶接部は親材のT6調質より熱影響部で軟化し、局所的な静的・疲労強度が低下します。これを防ぐには溶接後の熱処理や適合するフィラーメタルの選択が求められます。

特性	O/焼鈍	代表的調質（T6）	備考
引張強さ	95–140 MPa	170–230 MPa	値は肉厚や時効条件に依存する。
降伏強さ	35–80 MPa	110–170 MPa	O調質では非常に低いがT6で大幅に増加。
伸び	12–25%	6–12%	強度の高い調質や厚肉で伸びは低下。
硬さ	約35–45 HV	約60–90 HV	硬さは析出物量に比例し、品質管理として用いられる。

物理的特性

特性	値	備考
密度	2.70 g/cm³	鍛造アルミニウム合金に典型的で、軽量設計の計算に有用。
融点範囲	約555–650 °C	固相線-液相線の幅は合金成分と微量元素で変動。
熱伝導率	約160–180 W/m·K	純アルミより低いが鋼材より高く、熱拡散に適する。
電気伝導率	約30–40 % IACS	合金化のため純アルミより低いが、非重要導体用途に十分。
比熱	約900 J/kg·K	常温でのアルミ合金として標準的。
熱膨張係数	約23–24 ×10⁻⁶ /K	比較的高い膨張率で、異種材料を組み合わせる構造では注意が必要。

EN AW-6060は良好な熱伝導性と軽量を兼ね備え、構造物の重量が重要な放熱部品に適しています。電気伝導率は最高ではないため、最大導電性が必要な用途には向きませんが、多くの電子筐体や導電性構造物には十分適用可能です。

融点範囲と熱膨張特性から、溶接や熱処理時の歪み防止や混合材料を用いる組立の接合方法・治具設計には注意が必要です。

製品形状

形状	代表的厚さ・寸法	強度特性	代表的調質	備考
板（シート）	0.5–6 mm	均一強度、冷間加工に敏感	O, H14, T5	パネル、被覆材、加工部品に使用。
厚板（プレート）	6～50 mm以上	冷却速度低下によりピーク強度が下がる傾向	O, T6（一部限定）	大型プレートは少ないが構造部材に用いられる。
押出材	薄肉から複雑形状まで	優秀で調質により最適化可能	T5, T6, T651	EN AW-6060の主な商用形態で、優れた流動性と表面品質を有する。
管（チューブ）	肉厚1～10 mm、各種径	押出材に類似、冷間引抜きの場合あり	O, T6	手すり、フレーム、低圧圧力用途に使用。
丸棒・棒材	6～60 mm	良好な寸法安定性	O, T6	切削材料や旋盤加工部品の元材として使用。

EN AW-6060は優れた流動特性と高品質な表面仕上げ、寸法精度を得やすいため、押出加工が主流です。板および厚板は、強度と成形性のバランスをとるため異なる圧延条件や熱処理が必要であり、厚肉材は特別な焼き入れ条件を設定しないとピークT6特性を十分に得られない場合があります。

冷間加工および曲げ、パンチング、絞りといった二次加工は、OまたはT4/T5調質で最も効率的です。T6調質の部品は、剛性および強度を最大化する必要がある場合に機械加工されるか、そのまま使用されることが多く、深絞り加工には適しません。

同等材種

規格	材種	地域	備考
AA	6060	USA	ASTMの6xxx系鍛造合金定義に準拠した、米国で一般的な呼称です。
EN AW	6060	ヨーロッパ	EN規格によるヨーロッパの呼称であり、機械的性質は調質により規定されることが多いです。
JIS	A6060	日本	JISは類似した化学組成を持ちますが、不純物の規制値は若干異なる場合があります。
GB/T	6060	中国	中国規格相当品であり、押出製品に関してわずかな公差差異がみられます。

各規格間の相当材種は化学組成が概ね類似していますが、公差や保証機械的性質は国ごとの仕様や製品形態（押出形材か板材か）によって異なる場合があります。購入者は調質の定義やロット試験要件を必ず確認してください。T6やT651といった呼称は、一部の規格では認証要件や寸法公差に異なる対応があるため注意が必要です。

耐食性

EN AW-6060は、保護的な酸化被膜と比較的低い銅含有量により、大気環境で良好な耐食性を示します。都市部や農村部の環境では性能が良好であり、陽極酸化処理を施すことで外観の向上と建築用途や外露環境での耐食性がさらに高まります。MgおよびSiの存在はバリア層の耐食性能に大きな影響を及ぼさず、局所的な腐食は主に表面欠陥や機械的損傷に伴って発生しやすいです。

海洋環境では中程度の耐食性を持ちますが、塩素イオンの付着が長時間続いたり、保護被膜が損なわれたりするとピッティング腐食や隙間腐食が生じることがあります。海洋用途の設計では、保護被膜、陽極酸化処理、排水設計を組み合わせて停滞した海水の接触を最小化します。ステンレス鋼や銅含有合金など、より貴な金属との電気的接触と電解質の存在はガルバニック腐食を促進するため、適切な絶縁や犠牲陽極の設置が必要です。

6xxx系合金は、2xxx系や7xxx系の高強度合金と比較して応力腐食割れ（SCC）への感受性が低く、特に押出形材で一般的に使用される調質で顕著です。ただし、過酷な環境や持続的な引張応力下では局所的な応力腐食割れや剥離腐食が発生することがあり、溶接後処理や残留応力低減設計によってリスクを軽減します。

加工特性

溶接性

EN AW-6060は、適切なフィラー合金と手順を用いればTIGおよびMIG溶接で良好に溶接可能です。熱入力や継手の準備が多孔質や熱影響部の軟化制御に重要となります。一般的なフィラー材料にはAlSi系（例：4043）や、機械的性質に合わせて熱割れリスクを低減するAlMgSi系が使われ、溶接後の強度や使用環境に応じて選択されます。熱割れのリスクは中程度ですが、適切な溶接順序や必要に応じた予熱、拘束の管理により制御可能です。T6調質材の溶接部は析出物溶解によって熱影響部が一般に軟らかくなります。

切削性

EN AW-6060はシリコン含有により、純アルミニウムより切削性が良好です。細かいポジティブジオメトリの超硬工具と良好な冷却・潤滑により、表面仕上げと工具寿命が向上します。加工速度は中～高速域が推奨され、荒加工は高送り、仕上げは浅切込みが適します。切屑は連続性があり付着しやすいため、切屑割り機構と冷却戦略で工具の詰まりを防ぎ、寸法精度を改善します。

成形性

成形性はO状態またはT4状態で非常に優れており、曲げ、深絞り、ロール成形が小径の曲げ半径やバネ戻り少なく行えます。T6状態では成形性が大幅に低下し、局所アニーリングや固溶処理なしの打抜きや激しい曲げは推奨されません。単純曲げの板厚に対する最小内曲げ半径は通常1～1.5倍程度で、複雑な絞りやストレッチ成形には適切な金型や予熱・潤滑が必要です。

熱処理挙動

EN AW-6060は熱処理可能合金であり、主な強化機構はMg2Siの析出硬化です。溶体化処理は520〜550 °Cの範囲で行われ、既存の析出物を溶解し、急冷によって過飽和固溶体を保持します。その後、人工時効（析出熱処理）が160～200 °Cで所望の強度に応じて実施されます。T5は溶体化処理なしの人工時効を指し（通常は熱間加工後に冷却された押出材に適用）、T6は溶体化処理プラス人工時効を指します。

自然時効（T4）から人工時効（T6）への調質変遷が、強度と延性のバランスを調整するために利用されます。自然時効は中程度の強度を与え、人工時効はより高いピーク強度を実現します。過時効は析出物の粗大化を進行させて強度を低下させますが、破壊靭性や寸法安定性を向上させるため、歪みを最小化するための中間調質が選択されることもあります。

熱処理が困難な用途では冷間加工による強化も限定的に可能ですが、6060合金の主な強化機構ではありません。アニーリング処理でO状態に戻すと、最大限の加工性と後加工機械加工性が保証されます。

高温特性

EN AW-6060は温度上昇に伴い降伏強さおよび引張強さが徐々に低下します。約120〜150 °C以上の持続使用で顕著な強度低下が始まります。約200 °Cまでの短時間の使用は許容され得ますが、析出物の粗大化を加速しピーク強度の性能を低下させます。これらの温度では保護酸化被膜により酸化は最小限に抑えられますが、長期間の高温曝露は機械的性質を変化させ、再認証が必要になる場合があります。

溶接および熱処理部は、高温使用に特に敏感であり、熱影響部や母材での析出物の安定性が機械的挙動を制御します。繰り返し熱負荷環境では、締結部や異種材料接合部での熱膨張差や剛性変化を考慮し、疲労や緩みを防止する設計が必要です。

用途例

産業分野	代表的部品	EN AW-6060が選ばれる理由
自動車	トリム、レール、非重要構造用プロファイル	良好な押出性、表面仕上げ、および二次構造に十分な強度
海洋	窓枠、レール、建築金物	耐食性と陽極酸化処理の適合性による露出環境対応
航空宇宙	内装部品、非一次構造用押出材	軽量で寸法管理に優れた二次部品向け
電子機器	ヒートシンク、筐体	熱伝導性と成形性、仕上げ品質の良さを両立

EN AW-6060は主に押出形材に選定され、表面外観や断面品質の安定性、機械的強度のバランスが求められます。超高強度が必要ない構造および建築用途で、コスト効果の高い選択肢となります。

選定のポイント

EN AW-6060は、1100などの商用純アルミニウムより強度が高く、優れた加工性と表面仕上げを求める場合に実用的な選択肢です。1100と比較すると、わずかに電気伝導率を犠牲にしていますが、引張強さと降伏強さが大幅に向上し、押出適性も改善されています。

3003や5052などの加工硬化型合金と比較すると、EN AW-6060は時効後のピーク強度が高く、陽極酸化の外観も優れています。ただし、3xxx系や5xxx系は重い成形加工における延性が良好で、一部の海洋腐食耐性において優れることがあります。6061や他の高強度6xxx系合金と比較すると、6060はピーク強度は低いものの、複雑な押出形状や優れた表面仕上げで好まれることが多く、押出性、仕上げ、コストを強度より優先する際に適します。

材料選定では、深絞り加工に対して最終強度を考慮し、成形作業にはOまたはT4/T5調質を指定し、剛性・強度が必要な完成部品にはT6またはT651調質を指定してください。溶接熱影響部や後処理の必要性にも注意が必要です。

まとめ

EN AW-6060は、押出性能、表面仕上げ、耐食性、および十分な時効強度のバランスを備えており、多くの構造・建築用途で広く使用されるアルミニウム合金です。調質や製品形態の範囲が広く、信頼性の高い性能を求めるエンジニアにとって、高強度系アルミニウム合金の複雑さやコストを伴わずにコスト効果の高い選択肢となっています。