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6060アルミニウムがこれほど多用途である理由を知りたいですか？ 数値を見てみましょう。ベース材質として約97.2％のアルミニウムに加え、0.35～0.6％のマグネシウムと、同程度のシリコンが含まれています。マグネシウムは固溶体硬化と呼ばれるプロセスによって機械的強度を高めます。一方、シリコンは押出加工時の金属の流動性を改善するという異なる役割を持ち、多くの製品で見られる非常に薄い肉厚を均一に形成するのに役立ちます。この配合により、6060は破断前までに約12％伸びるため、形状を形成しつつも構造を維持する必要がある用途に最適です。シリコン含有量が多い他の合金と比較して、6060は最大の強度を追求するわけではありません。代わりに、特に複雑な曲げ加工や形状において亀裂が発生しやすい材料と比較して、割れに耐える性能に重点を置いています。
| 財産 | 6060アルミニウム | 6063 アルミニウム | 6005アルミニウム |
|---|---|---|---|
| シリコン含有量 | 0.3–0.6% | 0.4–0.8% | 0.6–0.9% |
| マグネシウム含有量 | 0.35–0.6% | 0.6–1.0% | 0.4–0.7% |
| 耐力（T5 テンパー） | 150 MPa | 215 MPa | 195 MPa |
| 主な利点 | 優れた冷間加工性 | 優れた陽極酸化仕上げ | より高い積載能力 |
6060合金と6063の比較においては、確かにトレードオフがあります。T5状態での引張強さは約15％低下しますが、その代わりに得られるのははるかに優れた押出性です。複雑な形状や詳細なプロファイルにおいては、約20％の改善が大きな違いを生みます。6005アルミニウムとの違いはシリコン含有量にあります。より狭いシリコン含有範囲により、製造工程での金型寿命が長くなります。6005合金は剛性において自動車規格を満たすためにより多くのシリコンを必要としますが、これは長期的には工具摩耗を増加させる原因になります。多くの建築家は、形状精度が重要であり、腐食抵抗性が不可欠となる海水付近の建物に特に6060を選択します。海岸沿いの構造物には、湿気に対してもその構造的な完全性を失わない素材が必要です。
6060アルミニウム押出材の特性は、その熱処理状態によって明らかに変化します。自然時効後のT4状態では、この合金は通常、引張強さで約160〜180MPa、伸びで約14〜18%に達します。これにより多くの用途に十分な強度を確保しつつ、ある程度の冷間加工が可能になります。T5熱処理状態へ移行すると、制御冷却プロセスにより耐力が約130MPaまで高まります。最大の性能を得るためには、人工時効を行うT6熱処理状態では、引張強さがさらに高まり190〜210MPaの範囲に達します。なぜこのような差が生じるのでしょうか？ ここでは、マグネシウムシリサイドの析出物の形成が大きな役割を果たしています。6000系合金に関するさまざまな研究から、こうした微細構造の変化が機械的特性の向上にどのように寄与するかが一貫して示されています。そのため、建築家やエンジニアは構造上の要件に基づいて、しばしば異なる熱処理状態を仕様として指定します。
T66の焼きなまし処理は、6060アルミニウムの安定性を本当に向上させ、通常のT6で見られる厄介な特性変動を約30％低減します。これは、この長時間の時効処理によって降伏強さが異なる製造ロット間でも±5 MPa程度の範囲内で非常に一貫性を持つようになったためです。そして驚くべきことに、12％の伸び率も維持しています。安定化された微細構造によるもう一つの利点として、材料のクリープ抵抗性も実際に向上しています。80度の温度においても、以前より約20％熱応力に強くなっています。これは、常に加熱と冷却サイクルを繰り返す部品を製造する場合に非常に重要です。何百フィートにもわたる大規模なカーテンウォール工事において、T66処理を施した6060押出材を選ぶことで、経年変化による寸法変動を心配する必要がなくなります。これは現場で20年から30年経過した後において特に重要です。
引張強度の数値は物語の一部に過ぎません。6063アルミニウムはT6状態で約220MPaに達するのに対し、6060は210MPaとやや低いです。しかし、材料が破断するまでどれだけ伸びるかという点では、6060が類似の状態における6063の12％に対して18％の伸び率を示し、圧倒的に勝っています。これは、地震多発地域において建物部材が突然の力に耐えながらも折れずに曲がる必要がある場合に非常に重要です。多くの構造エンジニアは、現代的な建物外装を支えるケーブルシステムなど、引張力にさらされる部品において特に6060-T66の使用を選択しています。その理由は、重量に対する強度が標準的な6063オプションよりも15％向上しているため、これらの用途において有利だからです。
6060アルミニウム押出の特徴は、加熱して押出加工する際に非常に優れた流動性を発揮する特殊な化学成分の配合にあります。マグネシウムとシリコンの含有量が細かく調整されており、金属が約450〜500度の間で柔軟な状態を保ちます。この温度域では、工場の作業員が複雑な形状に材料を押し通すことができ、他の金属では破損してしまうような形状でも対応可能です。このように優れた流動性を持つため、複数の通路を備えた複雑な部品から、自動車や建物用のスタイリッシュなトリム部品まで、さまざまな製品を製造できます。さらに、内蔵された断熱材付きの高級建築用プロファイルも、常に寸法精度の高い製品が得られます。
実際の製造現場でのテストによると、6060合金は類似する6005合金と比較して、金型摩耗が約18〜22％少ないことが示されています。これは主にシリコン含有量が少なく、プロセス全体での熱処理性に優れているためです。押出機での作業においては、工具が早期に摩耗し始める前に、15〜18メートル／分の速度で運転が可能です。これは、ダウンタイムがコストに直結する大量生産において非常に大きな利点です。さらに、温度変化中に材料がどれだけ安定していられるかが、廃材の大幅削減につながります。多くの工場では、すべてが適切にセットアップされスムーズに運転を開始した後、スクラップ率を4％未満まで抑えることができると報告されています。
0.8〜1.2mmの薄肉部分を扱う際、6060アルミニウム押出材は、通常の6063合金に比べて急冷後の形状保持性が約30％優れています。製造業者は、鋳塊の高度な予熱技術を素材の応力下で硬化する特性と組み合わせることにより、熱交換システムや軽量構造に必要な複雑な中空断面や微細溝を製造することが可能になります。この高い制御レベルにより、航空宇宙規格を満たす部品において、±0.05mm以内の肉厚精度を達成することが可能となり、特に重要な用途においては、ミリ単位のわずかな差が大きな意味を持つ場合に非常に重要です。
6060アルミニウム押出材は優れた冷間成形性を持っており、T4状態では材料の厚さの約3倍の曲げでもヒビが入ることなく成形することが可能です。これは素材の組成にマグネシウムとシリコンがバランスよく含まれているためであり、建築家やデザイナーが近年流行りの曲線的な窓枠や滑らかな丸みを帯びた建物外装を制作できる理由でもあります。他の硬質アルミニウム材と比べて、6060は成形後でも少なくとも15％の延展性を維持しており、寸法精度が厳密に求められる詳細なプロジェクトにおいて特に重要な特性です。この特徴により、製作者は高い柔軟性を持ちつつも、厳しい寸法公差を満たすことが可能になります。
6060アルミニウム押出材の強固な継手を製作するにあたり、GTAWおよびFSWは特に優れた方法として知られています。これらの方法では、溶接継手において元の金属の強度の約85～92％を維持できるため、溶接接合としては非常に優れた性能を示します。ただし、多くの重要な産業用途においては、溶接後の追加工程が必要になります。T5テンパと呼ばれる溶接後の熱処理により、溶接箇所で失われた耐食性を回復することができます。2024年に構造エンジニアが行った最新の研究では、摩擦攪拌溶接（FSW）された6060継手を過酷な条件下で試験した結果、5,000時間の塩水噴霧暴露後でも145MPaの耐力が維持されていることが確認されました。このような性能は、これらの溶接が適切に行われれば、どれほどの耐久性を有しているかを物語っています。
海岸大気を模倣した加速暴露試験において、6060アルミニウム押出材は標準的な6063合金と比較して10年間の相当使用後に30％低いピッティング深さを示しました。都市汚染抵抗性のベンチマーク結果は以下の通りです。
| 環境 | 質量減少 (mg/cm²) | ピッティング深さ (µm) |
|---|---|---|
| 工業地域 | 1.2 | 20 |
| コースタル | 2.8 | 45 |
| 地方の | 0.7 | 12 |
この合金のクロームフリー前処理システムにより、建築用途で25年間の性能保証が可能となっており、2018年以降の欧州のファサードプロジェクトの94%が腐食関連の故障がゼロであることを報告しています。
6060アルミニウム押出材は、最適化されたシリコン・マグネシウム比率により優れた表面均質性を示し、製造仕上げ面において12%未満の反射率変動を達成しています。この一貫性により陽極酸化処理の予測可能な結果が得られ、6060は6063合金と比較して30%低いエネルギー費用で20～25μmの酸化皮膜を形成することが可能です。
2024年に欧州42件のカーテンウォール施工事例を分析した結果、都市環境において5年後に陽極酸化処理された6060押出材は98.6％の色安定性を維持した一方、6063は91.2％の評価にとどまりました。『2024 Architectural Surface Trends Report』では、6060材のパラメトリックファサードシステムにおける採用が拡大していることが紹介されています。これは、表面粗さが<0.8μm Raと滑らかで、光の拡散をシームレスに実現できるためです。
6060アルミニウム押出材は、押出速度の最適化およびスクラップ率が22％低いことにより、6063と比較して組み込み済み炭素量を18％削減します。また、Cradle to Cradle Silver認証を取得し、再利用率が95％と高いことからEUタクソノミーの要件にも合致しており、ドイツおよびスカンジナビア諸国で調査された新設のネットゼロエネルギービルの73％で仕様指定されています。
