6061と7075の比較：これらの合金の特性を比較する

6061や7075のようなアルミニウム合金は、現代の機械には欠かせない材料である。6061は、曲げ加工が容易で、耐食性が高く、溶接性に優れているため、一般的な用途に適している。7075は2倍近い強度を持ちますが、耐食性の低下や溶接性の悪さから、航空機やレーシングカーなど特定の用途に限定されています。この記事では、6061合金と7075合金の機械的性能の違いと用途について説明します。

概要 6061アルミニウム合金

6061アルミニウムは6000シリーズのアルミニウム合金に属する。主な元素はマグネシウムとケイ素です。代表的な重量組成は以下の通り：

アル	Si	亜鉛	Mg	ムン	Cr	銅	フェ	ティ
バランス	0.40 - 0.80 %	0-0.25 %	0.80 - 1.20 %	0-0.15 %	0.04 - 0.35 %	0.15 - 0.40 %	0-0.70 %	0-0.15 %

この配合により、6061アルミニウムは強度、溶接性、耐錆性に優れている。構造部品や自動車部品に広く使用されている。

概要 7075アルミニウム合金

7075アルミニウムは7000シリーズに属し、亜鉛が主な合金元素である。代表的な重量比組成は以下の通り：

アル	Si	亜鉛	Mg	ムン	Cr	銅	フェ	ティ	Zr
バランス	0 - 0.40 %	5.6 - 6.10 %	2.1 - 2.50 %	0 - 0.30 %	0.07 - 0.23 %	1.20 - 1.60 %	0 - 0.50 %	0 - 0.2 %	0 - 0.25 %

亜鉛の含有量が高いため、7075アルミニウムの強度は非常に高く、560MPaに達します。また、耐疲労性にも優れています。しかし、耐食性は6061よりも劣るため、しばしば保護コーティングが必要になります。

どちらの合金も丈夫で有用ですが、組成の違いが性能に影響します。6061アルミニウムは溶接性に優れ、腐食に強いため、一般的な用途に最適です。7075アルミニウムはより強度が高く、航空宇宙部品のような高応力用途に最適です。それぞれの正確な組成を知ることは、メーカーやエンジニアがニーズに合った材料を選択するのに役立ちます。

合金の比較：6061対7075

6061アルミニウムと7075アルミニウムは機械的性質が異なるため、それぞれ異なる作業に役立ちます。

プロパティ	6061アルミニウム合金	7075アルミニウム合金
引張強さ	310 MPa	560 MPa
降伏強度	276 MPa	480 MPa
硬度	95 HB	150 HB
熱伝導率	167 W/m-K	130 W/m-K
融点	582 - 652 ℃	477-635 ℃
電気伝導度	43% IACS	33% IACS
加工性	グッド	フェア

引張強さと降伏強さ

7075アルミニウムは6061よりもはるかに強い。T6の状態での引張強さは約560MPaで、約310MPaに達する6061のほぼ2倍です。降伏強さも約480MPaと高く、6061のT6は約276MPaです。この特性により、7075は航空機部品や軍用機器のような高応力用途に最適な選択肢となっている。

硬度と延性

7075のブリネル硬度は150HBで、へこみに強く、摩耗に強い。そのため、硬く長持ちする用途に最適です。一方、6061はより柔軟で、折れることなく曲げることができるため、成形や加工が容易です。

せん断強度

7075のせん断強度は6061の約1.5倍で、せん断力に直面する構造物では7075の方が優れている。この強度は、材料がばらばらになることなく大きな荷重を受け止めなければならない航空宇宙工学では特に重要である。

耐食性

どちらの合金も腐食に強いが、6061は屋外ではよりよく機能する。天然の酸化皮膜が風雨の攻撃から守ってくれる。7075は銅を多く含むため、湿気や腐食に対する耐性が劣る。

密度

6061アルミニウムの平均は約2.70g/cm³ですが、7075アルミニウムは2.81g/cm³と少し密度が高くなっています。より重いですが、7075は密度が高いため強度が高く、高応力用途に適しています。

熱伝導率

6061の熱伝導率は約167W/m・Kで、熱をよく伝える。この熱伝導性により、熱交換器などに有用です。7075アルミニウムの熱伝導率は約130W/m・Kと低いため、温度制御が重要な用途では慎重に検討する必要があります。

融点

6061の溶融温度は582～652℃（1080～1205°F）で、強度を高めるための熱処理や溶接が容易である。7075アルミニウムの溶融温度は477～635°C（890～1175°F）と低く、加工方法に影響します。

電気伝導率

6061アルミニウムの導電率は約43% IACSですが、7075アルミニウムの導電率は33% IACSです。このため、優れた電気的性能を必要とする用途には6061が適しています。

耐食性

どちらの合金も、空気中で表面に形成される保護酸化膜によって腐食に耐える。しかし、その組成は耐食性に影響する。6061は銅が多く、条件によっては腐食につながる。7075は合金の配合が異なるため、通常は耐食性に優れています。

陽極酸化処理

陽極酸化処理化学浴中の電流を利用して、金属に強靭な装飾層をコーティングする。6061（6XXXシリーズ）のようなアルミニウム合金は、これがよく似合う。透明なコーティングは、その下の金属を遮蔽します。7075合金も有効です。同じように透明なシールドを形成しますが、亜鉛の量に注意してください。

これらの合金の製法

CNC加工

CNC加工アルミニウム、特に6061や7075のような合金の製造には、いくつかの重要な工程があります：

CNCフライス加工:回転する切削工具を使用してアルミニウム材料を除去し、詳細な形状や特徴を作成します。

CNC旋盤加工:アルミワークが回転する間、切削工具は所定の位置に留まり、円筒形部品の製造に最適。

CNCドリル:回転ドリルビットは、一貫したサイズと深さの正確な穴を作成します。

溶接プロセス

7075アルミニウム：溶接が難しい。通常、TIGまたはレーザー溶接が必要。予熱（150～200℃）により応力が軽減され、溶接後の時効処理により強度が回復する。

6061アルミニウム：溶接が容易。TIG、MIG、レーザー溶接が可能。通常、予熱は必要ないが、厚板では中程度の加熱が必要な場合がある。

熱処理

アルミニウム 7075

溶液処理：470～490℃に加熱し、1～2時間保持した後、水で急冷する。
エージング処理：120～160℃に加熱し、16～24時間保持し、強度と硬度を高める。

アルミニウム6061

溶液処理：530～550℃に加熱し、1～2時間保持した後、水で急冷する。
エージング処理：160～180℃に加熱し、8～12時間保持し、強度と硬度を向上させる。

アプリケーション

6061アルミニウム合金と7075アルミニウム合金は、特定の用途のニーズに応えるその明確な特性により、様々な産業で広く利用されています。

航空宇宙産業

航空宇宙産業において、6061アルミニウムは、腐食の影響に対する大きな耐性を提供し、その機械的特性に対して永続的な機能性を持つため、航空機の骨組み、機体、翼に理想的な材料セグメントです。7075アルミニウムは主に、高い強度と構造的完全性を必要とする民間および軍用航空機の高応力航空機部品を構成する際に、効率的な材料と見なされます。