アルミニウム 5083
アルミニウム 5083 の概要
アルミニウム 5083 は、熱処理による強化ができないアルミニウム‐マグネシウム‐マンガン系合金で、卓越した耐食性、焼なまし状態での高強度、そして極限環境での優れた性能で知られています。海水や工業薬品に対する優れた耐性により、海洋分野および輸送産業用途に最適です。
本合金は、重荷重構造部品、燃料タンク、造船部品、低温（極低温）容器などの CNC 加工 において優れた性能を発揮します。信頼性の高い溶接性と中程度の被削性を備える アルミニウム 5083 は、強度・耐食性・長期安定性が求められる部品に最適な選択肢です。
アルミニウム 5083 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 | 軽量性と耐食性を提供する母材 |
マグネシウム（Mg） | 4.0–4.9 | 主要な強化元素であり、耐食性にも寄与 |
マンガン（Mn） | 0.4–1.0 | 靭性と疲労特性を向上 |
クロム（Cr） | 0.05–0.25 | 耐食性と応力耐性を向上 |
鉄（Fe） | ≤0.40 | 残留元素 |
ケイ素（Si） | ≤0.40 | 残留元素 |
銅（Cu） | ≤0.10 | 低含有により耐食性を維持 |
亜鉛（Zn） | ≤0.25 | 残留元素 |
チタン（Ti） | ≤0.15 | 結晶粒微細化 |
物理特性
特性 | 代表値 | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
密度 | 2.66 g/cm³ | ASTM B311 |
融点 | 570–640°C | ASTM E299 |
熱伝導率 | 25°Cで 121 W/m·K | ASTM E1952 |
電気伝導率 | 20°Cで 28% IACS | ASTM B193 |
線膨張係数 | 25.1 µm/m·°C | ASTM E228 |
比熱容量 | 900 J/kg·K | ASTM E1269 |
ヤング率 | 72.5 GPa | ASTM E111 |
機械的特性（H116／O 調質）
特性 | 代表値 | 試験規格 |
|---|---|---|
引張強さ | 305–340 MPa（H116） | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 215–240 MPa（H116） | ASTM E8/E8M |
伸び | ≥12%（H116）、≥18%（O） | ASTM E8/E8M |
硬さ | 80 HB（H116） | ASTM E10 |
疲労強度 | 115 MPa | ASTM E466 |
耐衝撃性 | 非常に優れる | ASTM E23 |
アルミニウム 5083 の主な特長
卓越した耐食性：海水、塩水噴霧、化学環境での優れた性能により、5083 は海洋、防衛、タンク用途の定番合金です。高塩化物環境において応力腐食割れが発生しない特性を示します。
非熱処理状態での高強度：熱処理なしで引張強さ 340 MPa を実現し、熱による歪みを避けたい溶接構造や極低温タンクに最適です。
優れた溶接性：MIG／TIG 溶接に対応し、熱影響部（HAZ）での強度低下が最小限です。構造健全性を確保するため、溶加材として 5183 または 5356 が一般的に使用されます。
中程度の被削性：被削性評価は快削黄銅の約 55% 程度です。適切な工具形状と切りくず排出技術により、仕上げ部品で ±0.01 mm の公差および Ra ≤1.6 µm を達成できます。
極低温靭性と寸法安定性：氷点下環境でも良好に性能を発揮し、LNG 輸送や航空宇宙の低温保管用途に適しています。
アルミニウム 5083 の CNC 加工課題と対策
加工上の課題
構成刃先の発生：低速加工時に工具へ付着しやすい。
低硬度：適切な刃先処理がないと、工具摩耗や表面かじりが発生しやすい。
溶接歪みへの感受性：溶接後の寸法精度を維持するため、平坦なクランプと安定した治具固定が必要。
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 TiB₂ コーティング超硬 | BUE と刃先摩耗を抑制 |
形状 | ポジティブすくい角、広いチップポケット | 切りくず流れを改善し、切削抵抗を低減 |
切削速度 | 150–300 m/min | 発熱と仕上げ面のバランスを最適化 |
送り速度 | 0.10–0.30 mm/rev | びびりを抑え、仕上げ面を確保 |
クーラント | 大流量フラッド | 切削域を冷却し、切りくずを排出 |
アルミニウム 5083 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 | 150–220 | 0.15–0.30 | 2.0–4.0 | 20–30（フラッド） |
仕上げ加工 | 220–300 | 0.05–0.15 | 0.2–1.0 | 30–50（フラッド） |
アルミニウム 5083 CNC 部品の表面処理
アルマイト処理：Type II は 5–25 µm の酸化皮膜で耐食性を付与します。Type III（硬質アルマイト）は最大 50 µm の膜厚まで耐摩耗性を向上しますが、マグネシウム含有量が高いため、色の均一性が変動する場合があります。
粉体塗装：60–120 µm の塗膜により、耐 UV 性、耐摩耗性、腐食性薬品への耐性を向上します。静電塗装で施工し、約 200°C で焼き付け硬化します。
電解研磨：Ra 0.2 µm 未満の仕上げを実現し、クリーンルームや航空宇宙用途で部品の清浄性と疲労寿命を向上します。
パッシベーション：コーティングやシールの前処理として適用し、汚染物を除去して酸化皮膜の安定性を高めます。
ブラッシング：建築用仕上げ、ラベル、装飾パネル向けに、Ra 0.8–1.6 µm の表面を形成します。
アロジン処理：MIL-DTL-5541F に準拠するクロメート化成皮膜で、耐食性を付与しつつ導電性を維持します。海洋用途や電子機器用途に広く使用されます。
UV コーティング：5–15 µm の透明塗膜により、外観重視部品の耐擦傷性と耐薬品性を向上します。
ラッカー塗装：10–30 µm の透明膜が、サインや制御盤パネルを腐食や取り扱い摩耗から保護します。
アルミニウム 5083 の産業用途
マリン：耐食性と溶接健全性が求められる船体、デッキ、水中部品。
輸送：高い強度対重量比が必要な構造パネル、極低温タンク、トレーラー。
防衛：装甲板、海軍構造物、腐食性環境または戦場環境にさらされる移動型筐体。
エネルギー：熱交換器、LNG タンク部品、配管サポートなど、熱的・機械的信頼性が必要な用途。
建築システム：高湿度または工業気候で使用される外装、カバー、構造要素。
