アルミニウム 6061
アルミニウム6061の概要
アルミニウム6061は、優れた耐食性、良好な機械的強度、卓越した溶接性を備えた、熱処理可能な展伸（鍛錬）アルミニウム合金です。バランスの取れた成分により、軽量で耐久性があり、中～高強度が求められるCNC加工用途で最も広く使用されるアルミ合金となっています。
アルミニウム6061は、厳しい公差、優れた表面仕上げ、一貫した寸法精度が求められる高精度CNC加工アルミ部品に非常に適しています。被削性と成形性に優れるため、6061アルミ部品は自動車、航空宇宙、民生電子機器、海洋、構造用途など幅広い産業で使用されています。
アルミニウム6061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（wt.%） | 主な役割 |
|---|---|---|
アルミニウム（Al） | 残部 | 母材元素、軽量で耐食性に優れる |
マグネシウム（Mg） | 0.8–1.2 | 強度と加工硬化率を向上 |
ケイ素（Si） | 0.4–0.8 | 強度と耐摩耗性を向上 |
鉄（Fe） | ≤0.7 | 残留元素 |
銅（Cu） | 0.15–0.4 | 硬さと耐疲労性を向上 |
クロム（Cr） | 0.04–0.35 | 耐食性と靭性を向上 |
亜鉛（Zn） | ≤0.25 | 残留元素 |
チタン（Ti） | ≤0.15 | 結晶粒微細化剤 |
物理的特性
特性 | 代表値 | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
密度 | 2.70 g/cm³ | ASTM B311 |
融点 | 582–652°C | ASTM E299 |
熱伝導率 | 167 W/m·K（25°C） | ASTM E1952 |
電気伝導率 | 43% IACS（20°C） | ASTM B193 |
線膨張係数 | 23.6 µm/m·°C | ASTM E228 |
比熱容量 | 896 J/kg·K | ASTM E1269 |
縦弾性係数 | 68.9 GPa | ASTM E111 |
機械的特性（T6調質）
特性 | 代表値 | 試験規格 |
|---|---|---|
引張強さ | 290–310 MPa | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 240–276 MPa | ASTM E8/E8M |
伸び | ≥12% | ASTM E8/E8M |
硬さ | 95 HB | ASTM E10 |
疲労強度 | 96 MPa（最大応力500 MPa） | ASTM E466 |
衝撃抵抗 | 中程度 | ASTM E23 |
アルミニウム6061の主な特長
優れた被削性：6061のT6調質材は、快削黄銅（C36000＝100%）に対して被削性評価90%を達成します。乾式またはミストクーラント条件下で、超硬工具により送り量最大0.3 mm/rev、切削速度500 m/min超にも対応可能です。
耐食性：6061は緻密な酸化アルミニウム（Al₂O₃）表面層を形成し、大気および海水腐食に対して優れた耐性を発揮します。アルマイト処理を施した場合、ASTM B117の塩水噴霧試験1000時間において、顕著な孔食なしに合格します。
溶接性と溶接後強度回復：MIGおよびTIG（AWS A5.10の溶加材ER4045またはER5356）に適合します。熱処理された6061-T6部品は、160～190°Cで8～10時間の溶接後熱処理により、元の耐力の最大80%まで回復します。
高い比強度：密度2.70 g/cm³、T6での引張強さ約310 MPaにより、6061は約115 kNm/kgの比強度を提供し、航空機グレードの押出材やフレームなどの構造用途で好まれる合金です。
寸法安定性：残留応力が低く、熱伝導率（167 W/m·K）が高いため、高速加工や温度変化時の歪みを最小化し、高精度CNC用途で±0.005 mmの公差をサポートします。
国際規格への適合：6061は、ASTM B209（板材）、B221（押出材）、ISO 6361-2などの国際規格を満たす、または上回り、グローバルな産業サプライチェーンにおける材料信頼性を確保します。
アルミニウム6061のCNC加工における課題と対策
加工上の課題
構成刃先（BUE）：低速域では材料が工具に付着しやすく、表面仕上げを劣化させる場合があります。
熱膨張：膨張係数が高いため、精密部品では寸法安定性に影響する可能性があります。
切りくず処理：長く連続した切りくずが発生し、自動化工程や微細形状の加工を妨げることがあります。
最適化された加工戦略
工具選定
項目 | 推奨 | 理由 |
|---|---|---|
工具材質 | 無コートまたはTiB₂コート超硬 | BUEを低減し、工具寿命を延長 |
形状 | 高いすくい角、研磨フルート | 切りくず排出を改善し、摩擦を低減 |
切削速度 | 250–600 m/min | 良好な表面仕上げのために最適化 |
送り | 0.10–0.30 mm/rev | 工具寿命と切りくず厚みを両立 |
クーラント | ミストまたはフラッドクーラント | 発熱を抑え、切りくずを排出 |
アルミニウム6061切削条件（ISO 513準拠）
工程 | 速度（m/min） | 送り（mm/rev） | 切込み量（mm） | クーラント圧（bar） |
|---|---|---|---|---|
荒加工 | 250–350 | 0.15–0.30 | 2.0–5.0 | 20–30（フラッド） |
仕上げ加工 | 400–600 | 0.05–0.15 | 0.2–1.0 | 30–50（ミスト／フラッド） |
アルミニウム6061 CNC部品の表面処理
アルマイト（陽極酸化）：耐食性と耐摩耗性を高め、複数色の外観仕上げにも対応します。硬質アルマイトでは表面硬さが最大400 HVまで向上します。
粉体塗装：厚く耐久性の高い保護膜（通常60～100 µm）を付与し、優れた耐UV性と耐薬品性を実現します。
電解研磨：Ra ≤0.2 µmの超平滑で耐食性の高い表面を形成し、医療やクリーンルーム部品に最適です。
不動態化処理（パッシベーション）：埋込み汚染物を除去して酸化皮膜を再生し、高精度アルミアセンブリの耐食性を向上させます。
ブラッシング：装飾・機能用途向けに、マットまたはサテン調の表面仕上げ（Ra約0.8～1.6 µm）を作り出します。
アロダイン処理：寸法を変えずに導電性を維持した耐食保護を提供し、航空宇宙や電子機器で広く使用されます。
UVコーティング：高速硬化型の保護仕上げで、高い透明性、耐擦傷性、表面シール性を提供し、外観重視のアルミ部品に適しています。
ラッカー塗装：光沢またはマット層で外観を向上させ、指紋や環境摩耗からアルミ表面を保護します。
アルミニウム6061の産業用途
航空宇宙：航空機用フィッティング、構造ブラケット、航空宇宙グレードのハウジング。
自動車：エンジンマウント、サスペンション部品、シャシー要素。
海洋：海水耐性ハードウェア、構造フレーム、沿岸・海洋システムで使用される船体フィッティング。
消費者向け製品：家電・電子機器向けに、外観性と剛性が求められるハウジング、パネル、カスタム筐体。
産業機器：治具、定盤、フレーム、オートメーション／生産システムで使用される高性能エンクロージャ。
