アルミニウム 7050
アルミニウム7050の概要
アルミニウム7050 は、航空宇宙および構造用途向けに開発された高強度・熱処理可能な7xxx系アルミニウム合金で、優れた強度、応力腐食割れ（SCC）に対する高い耐性、そして高い靭性が求められる用途に適しています。主要合金元素として亜鉛（Zn）を含む7050は、7075に匹敵する強度レベルを提供しつつ、耐食性が向上し、厚肉部品においてより優れた性能を発揮します。
アルミニウム7050 は、CNC加工により、高応力・疲労・環境暴露下で使用される重要な航空宇宙、軍用、および高性能構造部品に広く用いられています。
アルミニウム7050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 | 軽量性と耐食性を提供する母材 |
亜鉛（Zn） | 5.7–6.7 | 析出硬化における主要な強化元素 |
マグネシウム（Mg） | 1.9–2.6 | 強度を高め、耐食性を向上 |
銅（Cu） | 2.0–2.6 | 焼入れ性と疲労特性を向上 |
ジルコニウム（Zr） | 0.08–0.15 | 結晶粒を微細化し、靭性を向上 |
鉄（Fe） | ≤0.15 | 残留元素 |
ケイ素（Si） | ≤0.12 | 残留元素 |
その他 | ≤0.15（合計） | 一貫性確保のため管理される残留元素 |
物理的特性
特性 | 代表値 | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
密度 | 2.85 g/cm³ | ASTM B311 |
融点範囲 | 475–635°C | ASTM E299 |
熱伝導率 | 25°Cで130 W/m·K | ASTM E1952 |
電気伝導率 | 20°Cで38% IACS | ASTM B193 |
線膨張係数 | 23.5 µm/m·°C | ASTM E228 |
比熱容量 | 870 J/kg·K | ASTM E1269 |
ヤング率 | 71 GPa | ASTM E111 |
機械的特性（T7451調質）
特性 | 代表値 | 試験規格 |
|---|---|---|
引張強さ | 510–570 MPa | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 430–480 MPa | ASTM E8/E8M |
伸び | ≥10% | ASTM E8/E8M |
硬さ | 150–170 HB | ASTM E10 |
疲労強度 | 200–240 MPa | ASTM E466 |
破壊靭性（K_IC） | 最大 40 MPa√m | ASTM E399 |
アルミニウム7050の主な特長
卓越した比強度（強度/重量比）： 低密度を維持しながら高い機械強度を提供するため、航空機フレーム、胴体リブ、隔壁（バルクヘッド）に最適です。
優れた耐食性： 7075と比較して、7050は応力腐食割れ（SCC）および層状（剥離）腐食に対する耐性が高く、特に厚肉断面で有利です。
高い破壊靭性： 7050-T7451は優れた損傷許容性を備え、繰返し荷重下で疲労の影響を受けやすい部品に適しています。
T7451調質での優れた被削性： 6061より硬いものの、適切な工具を用いれば良好に加工でき、厳しい公差が求められる航空宇宙グレード部品の製作が可能です。
溶接性は低いが、締結には最適： 亜鉛と銅の含有量が高いため溶融溶接は推奨されません。推奨される接合方法は、機械的ファスナーやボルト締結アセンブリです。
アルミニウム7050のCNC加工における課題と対策
加工上の課題
高強度＝工具摩耗の増加： 超硬工具は高送り条件では急速に劣化する可能性があります。
加工硬化のリスク： 不適切な切込みやパスにより、スプリングバックやエッジ近傍の応力発生につながる場合があります。
切りくず処理の問題： 長い切りくずが表面品質や工具経路に干渉することがあります。
最適化された加工戦略
工具選定
項目 | 推奨 | 理由 |
|---|---|---|
工具材質 | TiAlNまたはTiCNコーティング超硬工具 | 熱に強く、摩耗を最小化 |
工具形状 | ポジティブすくい角、チップブレーカ付きインサート | 切りくず排出と切削の安定性を向上 |
切削速度 | 100–250 m/min | 工具寿命と材料硬さのバランスを最適化 |
送り速度 | 0.08–0.25 mm/rev | 精度を維持しつつ良好な仕上げを実現 |
クーラント | 高圧フラッド（≥30 bar） | 放熱性を高め、工具摩耗を低減 |
アルミニウム7050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 | 100–150 | 0.20–0.25 | 2.0–3.5 | 30–50（フラッド） |
仕上げ加工 | 180–250 | 0.08–0.15 | 0.2–1.0 | 50–70（フラッド） |
アルミニウム7050 CNC部品の表面処理
アルマイト処理: 耐摩耗性と耐食性を付与します。T7451処理後は、タイプIIまたは硬質アルマイト（25–50 µm）を推奨します。
粉体塗装: 外観性と環境遮蔽に有効です。膜厚は60–100 µm。
電解研磨: 一般的ではありませんが、精密航空宇宙部品において疲労寿命を改善する場合があります。
不動態化処理: 通常、コーティング前に表面の清浄性と密着性を高める目的で使用されます。
ブラッシング: 航空機の操作パネルなどで、均一なサテン仕上げ（Ra 0.8–1.6 µm）を実現します。
アロダイン処理: アビオニクス筐体や防衛グレード部品向けの、MIL-DTL-5541準拠クロメート処理です。
UVコーティング: 露出部品に耐擦傷性と光沢を付与します。
ラッカー塗装: 密閉部品における寸法安定性と仕上げ品質を保持します。
アルミニウム7050の産業用途
航空宇宙・航空: 疲労耐性が求められる構造リブ、降着装置フィッティング、胴体フレーム、翼部品。
防衛: 耐衝撃性と破壊靭性が必要なCNC加工ハウジングおよび装甲インターフェース。
自動車（モータースポーツ）: レースおよび高性能車向けの高応力サスペンションブラケット、ナックル、デフハウジング。
産業機械: 振動および繰返し荷重を受ける精密構造部品。
ロボティクスおよびオートメーション: 高サイクル動作下で使用される軽量ロボットアーム、アクチュエータ、関節コネクタ。
