アルミニウム 3103
アルミニウム 3103 の概要
アルミニウム 3103 は、非熱処理型のアルミニウム-マンガン合金で、優れた耐食性、中程度の強度、良好な成形性を特長とします。3xxx 系合金の一つとして、長期的に大気腐食や化学腐食への耐性が求められる建築用パネル、食品グレード容器、化学プロセス設備などで広く使用されます。
成形しやすく加工性も良好なため、アルミニウム 3103 は、建設、食品、HVAC（空調）産業におけるパネル、ブラケット、ハウジング、配管部品などの CNC 加工 に頻繁に採用されています。
アルミニウム 3103 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 | 軽量・耐食用途の母材金属 |
マンガン（Mn） | 0.9–1.5 | 強度向上および耐食性の改善 |
鉄（Fe） | ≤0.70 | 残留元素 |
ケイ素（Si） | ≤0.60 | 残留元素 |
銅（Cu） | ≤0.10 | 残留元素 |
亜鉛（Zn） | ≤0.10 | 残留元素 |
その他 | ≤0.15（合計） | 微量元素 |
物理特性
特性 | 代表値 | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
密度 | 2.73 g/cm³ | ASTM B311 |
融点 | 635–655°C | ASTM E299 |
熱伝導率 | 25°Cで 160 W/m·K | ASTM E1952 |
電気伝導率 | 20°Cで 38% IACS | ASTM B193 |
線膨張係数 | 23.6 µm/m·°C | ASTM E228 |
比熱容量 | 900 J/kg·K | ASTM E1269 |
ヤング率 | 70 GPa | ASTM E111 |
機械的特性（H14 調質）
特性 | 代表値 | 試験規格 |
|---|---|---|
引張強さ | 180–200 MPa | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 160 MPa | ASTM E8/E8M |
伸び | ≥10% | ASTM E8/E8M |
硬さ | 50–60 HB | ASTM E10 |
疲労強度 | 80 MPa | ASTM E466 |
耐衝撃性 | 高い | ASTM E23 |
アルミニウム 3103 の主な特長
優れた耐食性：大気環境、工業環境、軽度の化学環境で高い耐食性を示し、HVAC や食品設備における配管、ダクト、外装材に適します。
中程度の強度と良好な加工性：1050 のような純アルミより強度が高く、成形性も損なわれにくいため、構造要件と意匠要件の両方を満たす CNC 部品に適しています。
優れた溶接性：TIG/MIG および抵抗溶接に対応し、割れが発生しにくい材料です。溶接後の寸法精度が求められる組立品にも適しています。
非熱処理型合金：H14、H16、H18 などの冷間加工（加工硬化）によって強度を付与します。熱サイクル下でも特性が安定しています。
環境配慮（リサイクル性）：リサイクル性が高く、性能劣化が小さいため、サステナブル設計やグリーン製造の取り組みでも採用が進んでいます。
アルミニウム 3103 の CNC 加工課題と対策
加工上の課題
表面が比較的軟らかい：取扱い・クランプが不適切だと、傷やかじりが発生しやすくなります。
構成刃先（BUE）：材料の付着により刃先の鋭さが低下し、面粗さが悪化する場合があります。
熱伝導率が中程度：厳しい公差を狙う場合、冷却条件の最適化が必要になることがあります。
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 | ノンコート超硬または TiN コート工具 | 付着を抑え、刃先を鋭利に維持 |
形状 | 大きなすくい角＋研磨エッジ | 切りくず生成を安定化し、面品位を改善 |
切削速度 | 200–400 m/min | 面粗さと生産性のバランス |
送り速度 | 0.10–0.25 mm/rev | 高精度とバリ低減に寄与 |
クーラント | ドライまたはミスト | 摩擦低減と表面品質維持（過冷却を回避） |
アルミニウム 3103 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 | 200–300 | 0.15–0.25 | 2.0–4.0 | ドライまたはミスト |
仕上げ加工 | 300–400 | 0.05–0.10 | 0.2–1.0 | ミストまたは低圧フラッド |
アルミニウム 3103 CNC 部品の表面処理
アルマイト処理：Type II および硬質アルマイトに対応し、表面硬度と耐食性の向上に有効です。膜厚は一般に 5–25 µm 程度。
粉体塗装：膜厚 60–100 µm の塗膜で高い密着性と耐 UV 性を付与し、建築・消費財部品の外観と耐久性を向上します。
電解研磨：Ra ≤0.2 µm まで面粗さを改善でき、クリーンルーム用途や意匠用途で有効です。
パッシベーション：汚染物を除去し、加工後の耐食性を補強する目的で使用されます。
ブラッシング：パネル、カバー、操作面などに Ra 0.8–1.6 µm のサテン仕上げを付与します。
アロジン処理：導電性と耐食性を両立し、航空・電子筐体などに適します。
UV コーティング：透明膜（5–15 µm）で環境耐性を追加し、意匠面やブランド部品の保護に有効です。
ラッカー塗装：表示板や建築パネル向けに、透明・光沢の保護膜として用いられます。
アルミニウム 3103 の産業用途
HVAC／換気：温度変化や湿度に晒されるダクト、配管、構造ブラケットなど。
建築：耐食性と意匠性を活かした装飾パネル、外装材、屋外サイン。
食品・飲料プロセス：衛生性と耐酸化性が求められる容器、パネル、ライナー。
消費財：CNC 加工筐体、インターフェースパネル、装飾金具。
輸送：振動や屋外環境に晒される車両向けの軽量ハウジング、支持部品、防護パネル。
