アルミニウム 7075
アルミニウム7075の概要
アルミニウム7075は、高強度で熱処理可能なアルミニウム合金で、特に航空宇宙および自動車分野において、優れた機械的性能と疲労強度を発揮します。高い比強度（強度／重量比）で知られ、動的荷重下での耐久性が求められる構造用途では、多くのアルミ合金を上回る性能を示します。
T6およびT73調質における良好な被削性と高い硬さにより、アルミニウム7075は、治具、フレーム、サスペンション部品、軍用グレード機器などの高性能部品を対象としたCNC加工に最適です。
アルミニウム7075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 | 軽量な母材で耐食性を付与 |
亜鉛（Zn） | 5.1–6.1 | 析出硬化による主要強化元素 |
マグネシウム（Mg） | 2.1–2.9 | 強度と硬さを向上 |
銅（Cu） | 1.2–2.0 | 硬さと耐摩耗性を向上 |
クロム（Cr） | 0.18–0.28 | 耐食性と靭性を向上 |
鉄（Fe） | ≤0.50 | 残留元素 |
ケイ素（Si） | ≤0.40 | 残留元素 |
マンガン（Mn） | ≤0.30 | 残留元素 |
チタン（Ti） | ≤0.20 | 結晶粒微細化元素 |
物理的特性
特性 | 代表値 | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
密度 | 2.81 g/cm³ | ASTM B311 |
融点 | 477–635°C | ASTM E299 |
熱伝導率 | 130 W/m·K（25°C） | ASTM E1952 |
電気伝導率 | 33% IACS（20°C） | ASTM B193 |
線膨張係数 | 21.2 µm/m·°C | ASTM E228 |
比熱容量 | 960 J/kg·K | ASTM E1269 |
縦弾性係数 | 71.7 GPa | ASTM E111 |
機械的特性（T6/T73調質）
特性 | 代表値 | 試験規格 |
|---|---|---|
引張強さ | 510–570 MPa（T6） | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 430–505 MPa（T6） | ASTM E8/E8M |
伸び | ≥7%（T6）、≥11%（T73） | ASTM E8/E8M |
硬さ | 150–175 HB | ASTM E10 |
疲労強度 | 160 MPa（T6） | ASTM E466 |
衝撃抵抗 | 高い（T73） | ASTM E23 |
アルミニウム7075の主な特長
高い比強度（強度／重量比）：アルミニウム7075は、アルミ合金の中でも最高クラスの引張強さを有し、荷重支持能力を維持しながら軽量化を実現できます。航空機の構造部材や高速で動作する可動アセンブリに最適です。
優れた疲労強度：特にT6調質では、繰返し応力下での亀裂進展を抑えるよう設計されており、翼構造、ギアボックス、高サイクルの機械部品に適しています。
中程度の耐食性：6061や6063ほどの耐食性はありませんが、海洋環境や高湿度環境では、アルマイト処理やアロダイン処理により追加保護を付与できます。
寸法安定性と耐摩耗性：高い硬さと強度によりたわみが少なく、工具摩耗も抑えられるため、熱サイクル中の歪みを最小化しつつ、CNC加工で±0.005 mmの公差維持が可能です。
成形性は低いが被削性は良好：深い曲げや成形には不向きですが、超硬工具でクリーンに高速加工できるため、高精度部品を効率良く生産できます。
アルミニウム7075のCNC加工における課題と対策
加工上の課題
高い硬さ：軟質アルミ合金に比べて工具摩耗が早く進みます。
加工硬化：局所的な硬化を避けるため、安定した切削が必要です。
熱の影響：深切込みでは発熱が大きくなりやすいため、適切な冷却が求められます。
最適化された加工戦略
工具選定
項目 | 推奨 | 理由 |
|---|---|---|
工具材質 | 微粒超硬またはコーティング超硬 | 刃先摩耗に強く、鋭利性を維持 |
形状 | ニュートラル～高いすくい角 | 刃先強度と切りくず排出性のバランスを確保 |
切削速度 | 150–250 m/min（T6） | 過熱と工具損傷を抑制 |
送り | 0.08–0.20 mm/rev | 適切な切りくず厚みを維持し工具寿命を延長 |
クーラント | 高圧フラッドまたはミスト | 熱変形を抑え、クリーンな仕上げを確保 |
アルミニウム7075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 | 150–200 | 0.15–0.20 | 2.0–4.0 | 30–50（フラッド） |
仕上げ加工 | 200–250 | 0.05–0.10 | 0.2–1.0 | 50–80（ミスト／フラッド） |
アルミニウム7075 CNC部品の表面処理
アルマイト（陽極酸化）：タイプIIおよび硬質アルマイトにより耐食性と表面硬さを向上できますが、色の均一性は変動する場合があります。
粉体塗装：耐衝撃性の保護層を追加し、屋外用途や過酷環境部品で優れた化学安定性を提供します。
電解研磨：外観と耐食性を高め、重要な航空宇宙ハードウェアに適します。
不動態化処理（パッシベーション）：残留汚染物を低減し、加工後の酸化皮膜の健全性を回復します。
ブラッシング：マットまたはサテン仕上げを付与し、高頻度で触れる部品や外観重視部品に適します。
アロダイン処理：寸法影響の少ない導電性・耐食性仕上げで、航空用途で広く採用されています。
UVコーティング：民生電子機器向けに、耐薬品性と仕上げ耐久性を付与する速硬化透明層を提供します。
ラッカー塗装：工具、光学部品、機械ハウジングなどで、加工面の保護と外観向上に有効です。
アルミニウム7075の産業用途
航空宇宙：胴体フレーム、着陸装置、ブラケット、アクチュエータなど、高強度と疲労性能が求められる部品。
防衛・装備品：高い硬さと構造剛性を要する機器部品や装備用コンポーネント。
自動車：レースグレードのサスペンションアーム、ホイールハブ、高性能リンケージ、構造マウント。
ロボティクス：高性能ロボットアーム、ドローンフレーム、振動や動作負荷を受ける構造エンクロージャ。
治具・金型：精密治具、ダイ、金型プレートなど、耐摩耗性・高精度・寸法安定性が求められる用途。
