アルミニウム 2011
アルミニウム 2011 の概要
アルミニウム 2011 は、高い被削性を持つ快削アルミニウム合金で、優れた切りくず生成性と、高速 CNC 加工における短いサイクルタイムで知られています。アルミ合金の中でも「被削性の標準」と称されることが多く、厳しい公差が求められる高精度の旋削部品や大量生産に最適です。
鉛（Pb）を含有し、優れた表面仕上げ特性を持つことから、アルミニウム 2011 は、コネクタ、継手、シャフト、ブッシュ、ならびに精密電子部品・自動車部品の CNC 加工 に広く使用されています。
アルミニウム 2011 の化学的・物理的・機械的特性
化学成分（代表値）
元素 | 含有範囲（質量%） | 主な役割 |
|---|---|---|
アルミニウム（Al） | 残部 | 良好な熱特性を備えた軽量な母材 |
銅（Cu） | 5.0–6.0 | 強度と硬さを向上 |
ビスマス（Bi） | 0.2–0.6 | 被削性と切りくず分断性を向上 |
鉛（Pb） | 0.2–0.6 | 快削性（切削性）を向上 |
鉄（Fe） | ≤0.7 | 残留元素 |
ケイ素（Si） | ≤0.4 | 残留元素 |
亜鉛（Zn） | ≤0.3 | 残留元素 |
その他 | ≤0.15（合計） | 残留元素 |
物理特性
特性 | 代表値 | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
密度 | 2.82 g/cm³ | ASTM B311 |
融点 | 535–645°C | ASTM E299 |
熱伝導率 | 25°Cで 140 W/m·K | ASTM E1952 |
電気伝導率 | 20°Cで 39% IACS | ASTM B193 |
線膨張係数 | 23.2 µm/m·°C | ASTM E228 |
比熱容量 | 875 J/kg·K | ASTM E1269 |
ヤング率 | 70 GPa | ASTM E111 |
機械的特性（T3 調質）
特性 | 代表値 | 試験規格 |
|---|---|---|
引張強さ | 330 MPa | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 275 MPa | ASTM E8/E8M |
伸び | ≥10% | ASTM E8/E8M |
硬さ | 95 HB | ASTM E10 |
疲労強度 | 100 MPa | ASTM E466 |
耐衝撃性 | 中 | ASTM E23 |
アルミニウム 2011 の主な特長
卓越した被削性：アルミニウム 2011 は被削性 100%（ベンチマーク基準）と評価され、優れた切りくず制御、最小限の工具摩耗、高速生産を実現します。複雑形状の CNC 旋削部品に最適です。
優れた表面仕上げ：高送り条件でもクリーンでバリの少ない表面を得やすく、精密旋盤加工では一般に Ra ≤0.8 µm 程度の仕上げが可能です。
中程度の強度と良好な寸法安定性：T3 状態で最大 275 MPa の耐力を提供し、反りや残留応力が少ないため、高精度公差の継手やコネクタに適しています。
溶接性と耐食性が低い：鉛および銅の含有により溶接性と耐食性が低下します。そのため、部品は加工後に保護コーティングを施すのが一般的です。
構造用途／耐荷重用途には不向き：耐食性と疲労寿命が低いことから、2011 は寸法精度と再現性が求められる非構造用途に限定して使用されます。
アルミニウム 2011 の CNC 加工課題と対策
加工上の課題
鉛含有に関する配慮：鉛を含むため、環境用途や医療用途では特別な取り扱いが必要となる場合があります。
溶接性の制限：高温割れリスクや鉛蒸気の懸念により、溶接は推奨されません。
加工後の保護が必要：未処理のままだと酸化しやすい傾向があります。
最適化された加工戦略
工具選定
項目 | 推奨内容 | 理由 |
|---|---|---|
工具材質 | 無コートまたは TiN コーティング超硬 | 仕上げ性と切りくず分断を向上 |
形状 | 鋭利な刃先、高いすくい角 | 切りくず制御を促進し、工具負荷を低減 |
切削速度 | 250–500 m/min | 高速旋削および穴あけ加工を可能にする |
送り速度 | 0.10–0.35 mm/rev | 厳しい公差と滑らかな仕上げを維持 |
クーラント | 軽油ミスト、またはドライ切削 | 切りくず堆積を抑え、視認性を向上 |
アルミニウム 2011 切削条件（ISO 513 準拠）
加工工程 | 速度（m/min） | 送り（mm/rev） | 切込み量（mm） | クーラント圧力（bar） |
|---|---|---|---|---|
荒加工 | 250–400 | 0.20–0.35 | 1.5–3.0 | ドライまたはミスト |
仕上げ加工 | 400–500 | 0.05–0.10 | 0.2–0.8 | ミスト／潤滑は任意 |
アルミニウム 2011 CNC 部品の表面処理
アルマイト処理：銅含有量が高いため効果は限定的です。適切な前処理を行わない場合、色ムラが発生することがあります。
粉体塗装：膜厚 60–100 µm のコーティングにより、耐食性と意匠性を付与します。
電解研磨：既に高い表面仕上げをさらに Ra ≤0.2 µm まで向上させます。外観部品や摺動面などで一般的に使用されます。
パッシベーション：追加コーティング前の表面洗浄および腐食抑制の目的で適用されます。
ブラッシング：塗装や粉体塗装の前処理として用いられ、化粧用途や産業用パネルで一般的です。
アロジン処理：一時的な耐食性と導電性の確保に使用され、特に電気用途で有効です。
UV コーティング：薄い保護層を追加し、高光沢のコンシューマー向け部品を保護します。
ラッカー塗装：透明塗膜により耐酸化性と外観品質を高め、回転の早い消費財での意匠性向上に有効です。
アルミニウム 2011 の産業用途
自動車：被削性を優先し、強度は二次的となる締結部品、ノブ、ブッシュ、トランスミッション用コネクタなど。
コンシューマーエレクトロニクス：カスタム継手、ノブ、スイッチ部品、低荷重の構造インターフェースなど。
航空宇宙（非構造用途）：高い表面品質が求められるアビオニクス制御部品、カプラ、回転ノブなど。
医療機器（非接触用途）：機器筐体、調整ねじ、非インプラントの機械部品など。
機械・自動化：CNC 精密旋削部品、スペーサ、ブッシュ、電子部品筐体など。
