アルミニウム 4045
アルミニウム4045の概要
アルミニウム4045 は、高シリコン含有のアルミニウム合金で、主にろう付けアルミニウム製熱交換器や自動車用ラジエーターのクラッド層として使用されます。約10%のシリコン含有量により、優れたトレーサビリティ、良好な耐食性、そして熱的安定性を提供します。単体の構造用合金として使用されることは一般的ではありませんが、ろう付け接合部に高い精度、一貫性、熱伝導性が求められる多層複合部品においては極めて重要な材料です。
アルミニウム4045 は、CNC加工において、主に熱交換、HVAC、自動車用熱マネジメントシステムに使用される、ろう付けまたは複合パネルの二次加工用途で利用されます。
アルミニウム4045の化学的・物理的・機械的特性
化学成分（代表値）
元素 | 含有量範囲（質量%） | 主な役割 |
|---|---|---|
アルミニウム（Al） | 残部 | 導電性および成形性の基材 |
シリコン（Si） | 9.0–11.0 | ろう付け特性および熱伝導性を向上 |
鉄（Fe） | ≤0.80 | 残留元素 |
銅（Cu） | ≤0.30 | 残留元素 |
マンガン（Mn） | ≤0.05 | 残留元素 |
マグネシウム（Mg） | ≤0.05 | 残留元素 |
亜鉛（Zn） | ≤0.10 | 残留元素 |
その他 | ≤0.15（合計） | その他の残留元素 |
物理的特性
特性 | 代表値 | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
密度 | 2.68 g/cm³ | ASTM B311 |
融点範囲 | 570–600°C | ASTM E299 |
熱伝導率 | 25°Cで135 W/m·K | ASTM E1952 |
電気伝導率 | 20°Cで38% 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（クラッド材または焼なまし状態）
特性 | 代表値 | 試験規格 |
|---|---|---|
引張強さ | 90–120 MPa | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 35–60 MPa | ASTM E8/E8M |
伸び | ≥18% | ASTM E8/E8M |
硬さ | 30–40 HB | ASTM E10 |
疲労強度 | 低い | ASTM E466 |
耐衝撃性 | 中程度 | ASTM E23 |
アルミニウム4045の主な特長
優れたろう付け性： 高いシリコン含有量により融点が低下し、均一なろう付け接合が可能となるため、熱交換器やHVAC部品のクラッド材に最適です。
複合層における良好な耐食性： 3003や4343などの芯材と組み合わせることで、特にラジエーターやコンデンサー用途において犠牲陽極保護を提供します。
優れた熱伝導性： 135 W/m·Kの熱伝導率により、CNC加工されたコンパクトな冷却チャネルや放熱フィンで効率的な放熱が可能です。
軟質で成形性に優れる： 高い延性を有し、成形、曲げ、スウェージ加工に適しています。熱アセンブリにおける小R用途に最適です。
高強度用途には不向き： 引張強さおよび硬さが低いため、荷重を支える部品ではなく、主にクラッド層やろう付け層として使用されます。
アルミニウム4045のCNC加工における課題と対策
加工上の課題
軟らかく粘着性のある挙動： 高い切削圧下で工具への付着や目詰まりが発生する可能性があります。
エッジの変形： 薄肉部や支持のない領域では、仕上げ加工中に変形することがあります。
シリコン含有による摩耗： 未コーティング工具では摩耗が進みやすくなります。
最適化された加工戦略
工具選定
項目 | 推奨 | 理由 |
|---|---|---|
工具材質 | DLCまたはTiAlNコーティング超硬工具 | シリコンによる摩耗に耐性 |
工具形状 | シャープなすくい角と最小限の逃げ | 滑らかな切削と切りくず排出を促進 |
切削速度 | 200–300 m/min | 表面品質を維持しつつ発熱を低減 |
送り速度 | 0.10–0.20 mm/rev | 寸法公差と平坦度を維持 |
クーラント | ミストまたは軽度のフラッド | 付着防止および冷却効果 |
アルミニウム4045の切削条件（ISO 513準拠）
加工内容 | 速度（m/min） | 送り（mm/rev） | 切込み量（mm） | クーラント圧力（bar） |
|---|---|---|---|---|
荒加工 | 200–250 | 0.15–0.20 | 1.5–2.5 | 25–35（ミスト） |
仕上げ加工 | 250–300 | 0.05–0.10 | 0.2–0.8 | 30–50（ミスト／フラッド） |
アルミニウム4045 CNC部品の表面処理
アルマイト処理： シリコン含有量が高いため難易度が高く、色ムラが生じる場合があります。均一な外観には前処理が必要です。
粉体塗装： 耐久性と耐UV性に優れた推奨コーティングで、一般的な膜厚は60–100 µmです。
電解研磨： 合金成分の影響により用途は限定的ですが、特定の寸法研磨には使用可能です。
不動態化処理： コーティング密着性と耐酸化性を高めるための前処理として用いられます。
ブラッシング： コーティングやラベル前の下地処理に有効で、一般的なRaは0.8–1.6 µmです。
アロダイン処理： HVACおよび電子筐体において導電性と表面保護を向上させます。
UVコーティング： 可視パネルを傷や表面劣化から保護します。
ラッカー塗装： 外観品質と耐食性を向上させ、意匠部品や露出部品に適しています。
アルミニウム4045の産業用途
自動車産業： トレーサビリティと耐食性が重要なラジエーターチューブ、コンデンサープレート、インタークーラーパネル。
HVACおよび冷却システム： 空調および冷凍ユニットに使用される熱交換器フィンや冷却プレート。
電子機器および電力システム： CNC加工アセンブリにおける受動型ヒートシンクおよび熱拡散板。
食品加工設備： ろう付けアルミニウムの完全性が求められる熱伝達パネルおよび密閉チャネル。
産業機械： 高い熱伝導性を備えたベースプレート用の精密加工クラッドシート。
