アルミニウム 7055
アルミニウム7055の概要
アルミニウム7055 は、航空宇宙の構造用途向けに特別に設計された高強度・熱処理可能なアルミニウム-亜鉛合金です。入手可能なアルミニウム合金の中でも最高クラスの強度を有し、優れた圧縮特性、高い破壊靭性、そして応力腐食割れ（SCC）耐性の向上を実現します。特に厚肉部材において、その性能が際立ちます。
アルミニウム7055 は、重量低減が構造性能を損なってはならない航空機フレーム、胴体構造、ならびに防衛・輸送分野の高荷重支持部品において、CNC加工用材料として選定されることが多い合金です。
アルミニウム7055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 | 軽量で耐食性のある構造を形成する母材 |
亜鉛（Zn） | 7.7–8.4 | 析出硬化における主要な強化元素 |
マグネシウム（Mg） | 1.8–2.3 | 機械的強度と疲労強度を向上 |
銅（Cu） | 2.0–2.6 | 硬さを高め、クリープ耐性を改善 |
ジルコニウム（Zr） | 0.08–0.15 | 結晶粒を微細化し、耐食性を向上 |
クロム（Cr） | ≤0.04 | 粒界制御（微量） |
ケイ素（Si） | ≤0.12 | 残留元素 |
鉄（Fe） | ≤0.15 | 残留元素 |
物理的特性
特性 | 代表値 | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
密度 | 2.83 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37% IACS | ASTM B193 |
線膨張係数 | 23.2 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（T7751/T7651調質）
特性 | 代表値 | 試験規格 |
|---|---|---|
引張強さ | 655–700 MPa | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 620–655 MPa | ASTM E8/E8M |
伸び | ≥7% | ASTM E8/E8M |
硬さ | 170–190 HB | ASTM E10 |
疲労強度 | ~240 MPa | ASTM E466 |
破壊靭性 | 高い | ASTM E399 |
アルミニウム7055の主な特長
航空宇宙設計向けの超高強度： アルミニウム7055は、アルミニウム合金の中でも最高クラスの耐力（最大655 MPa）を達成し、重量が重要となる胴体および翼の構造に最適です。
優れた応力腐食耐性（ASTM G47）： ジルコニウム添加と最適化された熱処理により、7055は厚肉部でも優れたSCC耐性を示し、従来の7075-T6を上回ります。
高い破壊靭性： 繰返し荷重下でのき裂進展に対する抵抗性が高く、高応力・高疲労の航空機用ジョイントやブラケットに適しています。
中程度の被削性（快削鋼B1212比で60%評価）： 6061や2024ほどの被削性はありませんが、最適条件と適切な切りくず排出により、高精度なCNC加工が可能です。
熱処理可能で寸法安定性が高い： アルミニウム7055は一般にT7751またはT7651調質で供給され、高強度と低残留応力を両立するため、CNC精密加工に適しています。
アルミニウム7055のCNC加工における課題と対策
加工上の課題
高強度 → 工具摩耗が大きい： 工具・冷却条件が最適化されていない場合、工具劣化が加速します。
切りくずの付着とビルドアップ： 特に乾式または冷却不足の加工で温度が上がると発生しやすくなります。
微細形状部での脆性： 薄肉部では、びびりや微小割れを避けるための配慮が必要です。
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コーティング超硬またはPCD工具 | 高速乾式切削における耐熱・耐摩耗性 |
工具形状 | 高すくい角、正のチップブレーカ | 切削抵抗と付着を低減 |
切削速度 | 120–220 m/min | 生産性と工具寿命のバランス |
送り速度 | 0.10–0.25 mm/rev | 加工硬化やたわみを抑制 |
クーラント | フラッドまたは高圧スルースピンドル | 熱負荷を低減し、切りくず排出を改善 |
アルミニウム7055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 | 120–160 | 0.20–0.25 | 2.0–3.0 | 30–50（フラッド） |
仕上げ加工 | 180–220 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 50–70（フラッド／ミスト） |
アルミニウム7055 CNC部品の表面処理
アルマイト処理: タイプIIアルマイトは耐酸化性と外観品質を向上させます。硬質アルマイトは耐摩耗性を高め、膜厚50 µmまで対応可能です。
粉体塗装: 航空宇宙用カバーや消費者向け電子機器に、堅牢な外部保護を付与します。
電解研磨: 航空宇宙用ブラケットの疲労強度や応力割れ耐性の向上に寄与します。
不動態化処理: 一般にアルマイト前に用いられ、表面の清浄性を確保します。
ブラッシング: Ra 1.0–1.6 µmで、見える航空機パネルやトリム部品に適用されます。
アロダイン処理: 導電性を確保しつつ、MIL-DTL-5541準拠の表面保護を航空宇宙用電子部品に提供します。
UVコーティング: コントロール筐体やアクセスカバーの色持ちと表面光沢を向上させます。
ラッカー塗装: 厳密な公差が求められる航空宇宙グレードの装飾トリムに使用されます。
アルミニウム7055の産業用途
航空宇宙・航空: 最大限の強度対重量性能が求められる翼リブ、スパー、胴体フレーム、耐圧隔壁、シートレール。
防衛: 軽量装甲板、UAVフレーム、ミサイル構造、ブラケットなど、優れた耐衝撃性と寸法精度が必要な用途。
輸送（鉄道／航空貨物）: 高荷重の鉄道車両構造、航空貨物コンテナ、輸送フレーム。
高性能ロボティクス: モバイル／フライト対応ロボットプラットフォーム向けの構造アームや高強度ジョイント。
モータースポーツ工学: ロールケージのノード、サスペンション部品、コントロール筐体などの重要な荷重支持要素。
