アルミニウム 元素 記号。 アルミニウム合金の種類

【激ムズ】これができたら理系? 元素記号クイズ

アルミニウム 元素 記号

アルミニウムは金属元素としては地球で最も多い元素じゃよ。 【アルミニウムの化学記号表】 発見者 フリードリヒ・ヴェーラー ドイツ 発見された年代 1827年 元素記号 Al 原子番号 13 英語表記 aluminium 分類 銀白色・金属 原子量 26. 75 主な用途 アルミ合金 ジュラルミン合金 アルミホイル 一円硬貨 アルミ缶 航空機部材 送電線部材 スーツケース アタッシュケース 日本の1円硬化がアルミニウムで製造されておることはおそらくみんなご存知の事じゃろう。 1円玉を手にしてみると、10円硬貨、5円硬貨、等と比較してもとても軽いことに気づくはずじゃ。 この軽く感じる体感は大きさの違いだけではなく質量・比重が小さい点がひとつのポイントでもあるのじゃ。 そして硬度もそこそこに高いため硬さもある点じゃ。 10段階の指標で物質の硬度を示したでは、アルミニウムの酸化鉱物がダイヤモンドに次ぐ硬度9となっておった事からも十分な硬度を持つ元素であることもわかるのぉ。 更に地球上の地殻内にアルミニウムは豊富に存在する元素であることも確認されておる。 その為、アルミニウムを原料とする製品はとても我々の日常生活の中の至る場所でアルミニウム合金やアルミニウム製品を見つけることができるのじゃ。 また街の至る場所に設置されている自動販売機のジュース。 この自動販売機のジュースはアルミ缶で出来ておるのぉ。 毎晩夕食を作ってくれるお母さん。 キッチンの周りを見回しながらお手伝いをしていると、アルミホイルが置かれていることに気づくかもしれん。 家族旅行などで銀色のスーツケースを使っていれば、その銀色のスーツケースもアルミ製の製品の可能性が高いのぉ。 このようにアルミニウムは我々の生活に深く馴染んでいる、生活に欠かせない元素でもある事を覚えておこう。 このアルミニウムの発見者はドイツの化学者であるフリードリヒ・ヴェーラー。 ヴェーラーは1827年に世界で初めて単離が難しいとされていたアルミニウム化合物から純粋なアルミニウムを単離する事に成功しました。 しかしヴェーラーが単離に成功する3年前の1825年にはスウェーデンの物理学者、エルステッドがカリウムを還元剤とした「塩化アルミニウム」からのアルミニウムの単離に成功しており、ヴェーラーはエルステッドが行ったカリウムによる還元法を改良することで純粋なアルミニウムの単離に成功したことも事実です。 また多くの元素の研究や発見に貢献したイギリスのハンフリー・デービーは1807年に、アルミナを電気分解する事でやや不純物を含むアルミニウムの単離に成功しております。 しかし、更に歴史を遡ると、フランスの化学者であるアントワーヌ・ラヴォアジエが明礬石 みょうばんせき に含まれる未知の金属の存在を提唱しており、この未知の金属をアルミーヌと名付けている事が判明しております。 「化学でポン」では純粋な単離に成功したヴェーラーを発見者としておりますが、こうして見るとアルミニウムの発見には多くの化学者や物理学者の熱心な研究や貢献があったことがわかります。 ここでは、地殻中の埋蔵量が豊富であるアルミニウムに関する基礎的な知識や製造にまつわる課題について学習します。 におけるアルミニウムは13族・第3周期元素として配置されておる。 アルミニウムは地球の地殻中にとても多く含まれておる元素のひとつで、埋蔵量は酸素やケイ素に次いで多い豊富な資源じゃ。 しかし、アルミニウムを精製する為には、膨大な費用がかかる為、製品の大量生産を行う際には製造コスト面の課題が常に問題視されておる元素でもある。 アルミニウムが使用されいる最も有名なものは、まず第一に 「1円玉硬貨」があげられるのぉ。 実は1円玉は金額の価値に対する製造価格が最も高額な硬貨としても知られておる。 経済の話しになるが、もし激しいインフレーションが発生し紙幣の価値が意味をなさないような状況になった場合。 このような激しいインフレが発生してしまったならば、1万円札のような紙でできた紙幣よりもアルミという市場流通性の高い1円玉硬貨の方が価値が高くなるような事態も起こりうるのじゃな。 そんなことある訳ないでしょ~。 そんな事になるならみんな1円玉を貯めこんでしまうよ。 いやいや、冗談でも何でもなく、このように貨幣の価値が意味をなさなくなるような事は世界中の歴史の中で何度も発生していることなのじゃ。 事実、日本でも戦後の物資不足が発生していた時は、どんなに貨幣を持っていても食料を購入することができなかったような時代もあった。 使えるか使えないかわからないようなお金よりも、実際に生活に必要となる衣類や食料の方がすぐに必要じゃから、食料は衣類などとの物々交換でようやく手に入れる事ができたような時代が日本でもほんの数十年前にあったのじゃよ。 ひえ~、本当にそんな事があったんだね。 今日から高価な価値を持つアルミニウムでできている1円玉を大切にしなきゃ。 アルミニウムでできている為、ポンちゃんのように価値が高いから大切にしよう!という考えも確かにあるが、小さな1円であってもおろそかにしてはいけないよ!という意味を持つことわざでもあるのじゃ。 尚、ちょっと話がそれたが、最後にちょっと面白い不思議な話をしよう。 実は1円玉硬貨を1枚作るためにかかる費用、製造価格はおよそ2円かかる。 日本では1円玉を作る為に、2円のコストをかけているというのも面白い話じゃのぉ。 このアルミニウム合金は軽量化が求められる航空機分野でも機体の主要好材料として大活躍をしております。 安全性の基準となる金属の硬さを合金で補うことで、丈夫で軽量の金属鋼板が航空機の機体にはふんだんに使用されております。 ここでは航空機分野におけるアルミニウム合金の活用や、アルミニウム合金の普及状況、航空機に利用する利点について学習します。 有名な所では誰もが知っている航空機。 航空機に搭乗した経験がある者も多いかと思うが、あれだけの大きな乗り物となればその重量はかなりの重さであることは容易に想定できるのぉ。 また搭乗する人たちだけでなく、たくさんの物資の輸送も行う航空機にとって機体の軽量化は絶対必要条件のひとつともなっておる。 最近の航空機はちょっと割安な運賃で運行する、ジャンボジェット機よりもちょっと小型の航空機が増えてきてるんだよね。 近年生産されている航空機の多くは、安全性を損なわない事を前提として更なる軽量化を行うことが重要な開発の一部となっておる。 尚、この航空機の機体を軽量化する最大の目的は燃料の消費量と機体の重量が密接に関連しておることが関与しておることが原因にある。 言うまでもなく航空機の機体は軽ければ軽いほど少ない負担で飛行が可能となるため、燃料消費量も軽減できることになる。 その為、飛行機の機体に使用されている構造部材や主翼部分の鋼板は全てアルミニウム合金であるジュラルミン鋼が使用されておる航空機が大半となっておるのじゃな。 そうなると当然、航空機の燃費がアップすることにも繋がるのぉ。 アルミニウムの比重は、主要金属類の代表とも言える「鉄」や「銅」などと比較すると比重はとても小さい。 重さも約3分の1程度であるため、同じ合板で機体を覆った場合は機体の重量を半分程度まで軽減させることが可能となってくる訳じゃ。 そうじゃな。 尚、航空機に使用されておるアルミニウム合金は銅やマグネシウム・マンガン等の他の金属元素との合金であるジュラルミンと呼ばれる合金じゃ。 尚、ジュラルミンは旅行用のスーツケースや仕事用のアタッシュケース、家の窓のアルミサッシ等、おそらく誰もが見かけた事があるアルミニウム合金なのじゃよ。 しかし純粋なアルミニウム合金は非常に柔らかく、単体で使用するには剛性が劣るため、様々な元素とかけ合わせて加工を加えることで、軽量で強い強度を保持する合金となります。 軽量金属アルミニウム合金がどのような金属元素と合成されており、どのような用途で実際に使用されているのか? ここでは、もう一歩踏み込んでアルミニウム合金の特徴や種類、製法による分類について学習します。 金属類は合金とすることで強度を高めたり、合金の割合を変化させることで様々な用途に対応できるようになるものが多い。 特に鉱石や土から抽出・分離された純度の高いアルミニウムは軽量ではあるがとても柔らかいため、製品として使用するには合金にする必要があるのじゃな。 なるほど~!アルミニウムを他の金属と混ぜあわせて合金にすると、ちゃんとした硬い材料だけどアルミニウムの特徴を活かした軽量化された金属を作ることができるって事なんだね。 うむ、その通りじゃ。 アルミニウム合金としてはジュラルミン鋼・超ジュラルミン・超々ジュラルミンが広く知られておるが、これらのアルミニウム合金の特徴はやはり、軽くて丈夫である。 という点がとても重要な要素となっておるのじゃよ。 その為、剛性を保持しながらも軽量化が必要となる航空機の主要部分や自動車のボディーやエンジン部品にもアルミニウム合金は使用されている。 ここでは、アルミニウム合金の種類と規格、種類別の主な用途や各種合金に使用されている元素について下記表にまとめておいたのでチェックしておく事じゃ。 この2種類とは、「鋳造材」と「展伸材」と呼ばれるものじゃ。 鋳造材の製法は自動車のアルミホイール等に代表される金型に溶解したアルミ合金溶融液を流し込む基本的な製法じゃ。 金型を使用するこの製法は自動車のエンジンパーツや細かい形状の部品も製造が可能となっておる。 また展伸材は、前述したアルミニウム合金の種類一覧表に記載しておるように大型の航空機や船舶等に使用する板材などがあるのぉ。 アルミホイールでも知られるように自動車の部品には多くのアルミニウム合金を使用した製品が商品化されております。 ここではエンジン部品やホイール部分に何故アルミニウム合金が使用されてきたのか? そして軽量化を目的とした自動車開発がどんどん進行していく流れの中で、安全面は本当に大丈夫なのか?という素朴な疑問点についてチェックしていきます。 尚、近年では自動車の燃費向上を目的として内燃機関内のピストンやシリンダーブロック部分にチタンやニッケルなどを混ぜあわせ耐熱性を高めたアルミニウム合金が使用されるようになって来ておるのじゃよ。 へぇ~、アルミニウム合金は自動車のパーツなんかにも使用されていたんだね。 知らなかったなぁ。 トヨタ車のプリウスやアクアなどのハイブリッド・カーや電気だけで走行が可能となる電気自動車にとって燃費・実走距離の向上は非常に重要な課題となってきておる。 この実際に走行が可能となる距離は、我々は燃費という形で考慮しておるのじゃが、この燃費という基準が車選びの大きなポイントへと変化してきた時代背景も関係しておるのじゃ。 自動車部品で最も市場に流通しておるのはおそらくアルミホイール。 現在の自動車のホイールは鋳造されたアルミホイールが主流となっておるのぉ。 また自動車のボディーにアルミニウム合金が使用されておる車としては、古くからマツダのRX7やホンダのNSXと呼ばれるスポーツカーに使用されてきた歴史がある。 ボディー全面にアルミニウム合金を使用すると車両重量は圧倒的に軽くなるため、軽量化が重要なスポーツカーに採用されてきた訳じゃな。 尚、アルミは鉄よりも製造コストがかかりアルミ製は鉄製の製品と比較すると当然価格も高くなっておる。 ここまで解説してきた通り、アルミニウム自体は地球上に豊富に存在する元素である事から、今後は製造コスト面における技術開発が期待されるのぉ。 しかし、使用する部品や材料を減らしていくことは1つの不安を産むことにもなっておる。 それってやっぱり安全面のこと?色んなものを減らしてボディーが軽くなって燃費が上がるのは嬉しいことだけど、色々削りすぎちゃったらやっぱり安全面で大丈夫?って思ってしまうよね。 うむ、そうじゃのぉ。 しかし車両重量をどんどん軽量化する努力を続けてきた自動車メーカー各社は、当然安全面についても十分考慮しながら自動車の開発を進めておる。 その為、軽量化を達成しながらも安全面に関して更に安全性の高いシステムを搭載した自動車等も開発されるようになってきておる。 その為、今のところは軽量化と安全性に関しては両立できていると考えても良いじゃろう。 もし自動車のカタログ等を見る機会があれば、「同じ車種」の過去の車両重量と現在のモデルの車両重量を比較してみると面白いかもしれんのぉ。

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アルミニウム 元素 記号

耐食性 大気中で自然に耐食性のよい酸化皮膜が形成され、自己防護するので優れた耐食性を持っている。 鉄鋼のように赤さびを生ずることがない。 3. 加工性 展延性に富み、板、箔、棒、管、線、形材など種々の形状の製品を容易に製造することができる。 成形加工、切削加工なども容易であるので、きわめて広い用途で使用される。 表面処理 無色透明な酸化皮膜を表面に形成させるアルマイト処理により、美しい銀白色の金属光沢を保持したまま耐食性、耐摩耗性を飛躍的に改善させることができる。 また、染色、自然発色、電解発色などの方法により種々の色調を与えることができるため家庭用品、建築物の内外装にも多く使用される。 5. 低音特性 温度が低下するにつれて強度は上昇し、超低温範囲に至るまで普通鋼のような低温ぜい性を示さない。 このため低温プラント装置にも広く使われている。 7. 電気伝導性 銅の60%の導電率を有し、銅の半分程度の重さのアルミニウムを使用して銅と同量の電流を通すことができ、送電線、配電線として適している。 8. 熱伝導性 熱を伝えやすく、熱交換器、エンジン部品、家庭用品、冷暖房装置に使用されている。 9. 反射性 アルミニウムの表面は、熱、電波をよく反射するので、暖房器の反射板、照明器具、パラボラアンテナに用いられる。 10. 非磁性 電磁気の磁場にほとんど影響されず、磁気をおびることがない。非磁性を必要とする各種電気機器に用いられる。 11. 有害性 毒性がなく、食品類との反応もないので、食品包装容器、家庭用器物に適している。 12. リサイクル性 スクラップの再生が他の金属に比べ非常に容易で、スクラップ価値が高い。 このため資源の有効活用、廃棄物公害防止に役立っている。 種類 アルミニウムとは アルミニウムは軟らかく、展伸性に富むが、用途によってさらに強度を高めるなどの性質を改善する必要がある場合には、種々の元素を加えたアルミニウム合金として使用される。 アルミニウム合金は板、箔、形材、管、棒、線、鍛造品などの展伸材、鋳物、ダイカストなどの鋳造材に大別される。 アルミニウム合金の分類を以下、表に示す。 展伸材と鋳造材はそれぞれ非熱処理型合金と熱処理型合金に大別される。 非熱処理型合金は製造のまま、あるいは圧延、押出し、引抜きなどの冷間加工によって、熱処理型合金は焼入れ、焼きもどしなどによって、それぞれの所定の強度を得るものである。 ただ、熱処理型合金の場合でも、熱処理によって得られる強度よりさらに高い強度を得るため冷間加工することがあり、非熱処理型合金の場合にも、焼なまし、安定化処理のような熱処理が施されることがある。 さらに、これらの合金は主要添加元素の種類によって分類することができる。 個々の合金の特性は各合金系のなかで類似性を示すので、この分類を理解することは使用材料を選択するうえで便利なことが多い。 呼称 アルミニウムとは 展伸材の呼称 JISでは個々のアルミニウム合金材料に次の例に示すような表示で呼称をつけている。• 第2位の数字は0が基本合金を示し、1以降の数字については、基本合金の改良また派生合金であることを示す。 ただし、わが国で開発され、国際アルミニウム合金に相当する合金を見出せない場合は第2位目の数字に代えてNを記す。 4位の数字に続いて1~3個のローマ字が附されるが、これは材料の形状および製造条件を示す記号、あるいは寸法許容度を示す等級記号である。 ハイフォンに続くHまたはTを冠した数字は材料の加工硬化状態または熱処理状態などの調質を示す質別記号であるが、他にF、Oなどの文字が使用される。展伸材の形状および製造条件を示す呼称の記号とその意味を表1. 1に示す。 鋳造材の呼称 JISによる鋳造材の呼称例を次に示す。• AC4C(鋳造製品記号の例)• ADC12(ダイカスト製品記号の例)• AC4C. 1, AC4C. 2 (AC4C鋳物に対応する地金記号の例:<. 1>および<. 2>は純度区分を表し、<. 2>が高純度ベースの地金である。) 最初のAは展伸材と同様、アルミニウム合金であることを示す。Aに続くC(Casting)、DC Die Casting の記号は製品記号でそれぞれ鋳物、ダイカストであることを示している。製品記号に続く1、2、3・・・・・の数字は添加元素による種別を示す。数字の次に続くA、B、Cなどの記号は同一合金系の中で合金元素の添加量が異なることを示す。 質別記号は展伸材と同じ要領で使用される 表1. 3参照。 一般的性質 アルミニウムとは アルミニウム合金のおもな性質は添加元素の種類、量によって影響される。したがって材料の選択にあたっては個々の使用目的に応じて最適な性質をもつ合金を選ばなければならない。 展伸材 代表的なアルミニウム合金展伸材の一般的性質を表1. 2に示すが、合金系ごとに類似な性質をもつ。 1) 1000系アルミニウム 1000番台の表示は工業用純アルミニウムを示し、1100、1200が代表的で、いずれも99. 1100は陽極酸化処理(アルマイト)後光沢を良好にするCuが微量添加されている。 1050、1070、1085はそれぞれ純度99. 50、99. 70、99. この系の材料は加工性、耐食性、溶接性などに優れるが、強度が低いので構造材には適さない。 しかし、強度を要しない家庭用品、日用品、電気器具に多く用いられる。 純アルミニウムに含まれるおもな不純物はFe、Siであるが、不純物が少なくなるにしたがって耐食性が向上し、陽極酸化処理後の表面光沢が改善される。 このため、化学、食品、工業用タンク、装飾品、ネームプレート、反射板などに使われる。 また、Fe、Siの量によってプレス成形性が影響されるため、その量、比を合金元素と同じように制御することも行われる。 なお電気伝導性、熱伝導性にも優れるため、1060、1070は送配電用材料、放熱材として多く用いられている。 2) 2000系合金 ジュラルミン、超ジュラルミンの名称で知られる2017、2024が代表的なもので、鋼材に匹敵する強度を持つ。 しかし比較的多くの銅を含むため耐食性に劣り、腐食環境にさらされる場合には十分な防食処理を必要とする。 航空機用材料として表面に防食を目的に純アルミニウムを合わせ圧延したクラッド材が使用されている。 2014は高強度鍛造材として広い用途をもっている。 溶融溶接性は他のアルミニウム合金に比して劣るため結合にはおもにリベット、ボルト接合、抵抗スポット溶接が行われる。 切削性は良好で、特にPb、Biを添加した2011は優れた快削性合金として機械部品に多く用いられている。 3) 3000系合金 3003はこの系の代表的な合金で、Mnの添加により純アルミニウムの加工性、耐食性を低下させることなく、強度を少し増加させたものである。 器物、建材、容器などに広い用途をもつ。 4) 4000系合金 4032はSiの添加により熱膨張率を抑え、耐摩耗性の改善を行ったもので、さらにCu、Ni、Mgなどの微量添加により耐熱性を向上させ、鍛造ピストン材料として用いられる。 4043は溶融温度が低く、溶接ワイヤー、ブレージングろう材として使用される。 また、この合金はSi粒子の分散により陽極酸化処理皮膜が灰色呈するためビル建築の外装パネルにも使用されている。 5) 5000系合金 Mg添加量の比較的少ないものは装飾用材や器物用材に多いものは構造材として使用される。 したがって合金の種類が多い。 Mg添加量の少ない合金としては装飾用材、高級器物として用いられる5N01、車輌用内装天井板、建材、器物材として用いられる5005が代表的なものである。 中程度のMgを含有するものとしては5052が代表的で中程度の強度をもつ材料としてもっとも一般的なものである。 5083はMg含有量の多い合金で比熱処理合金としては最も優れた強度をもち、溶接性も良好である。 このため、溶接構造材として船舶、車輌、化学プラントなどに使用されている。 この系の合金は冷間加工のままでは強さがやや低下し、伸びが増加するという経年変化を示すので安定化処理が行われる。 海水や工業地帯の汚染雰囲気に強く、外観を問題にしなければ防食処理を施す必要は比較的少ない。 また、5083のようにMgを多く含むものは過度の冷間加工をあたえたまま、高温で使用すると応力腐食割れを生じることがあるので、通常、構造材としては軟質材が使用される。 6) 6000系合金 この系の合金は強度、耐食性とも良好で、代表的な構造用材として上げられる。 ただ、溶接のままでは継手効率が低く、ビス、リベット、ボルト接合による構造組立が行われることが多い。 鉄塔、クレーンなどに用いられる。 6063は優れた押出性を備え、建築用サッシを中心に、6061ほど強度を必要としない構造材として使用される。 6N01は6063と6061の中間の強度を有する合金で1982年にJISに登録された。 後者はわが国では、いわゆる三元合金として親しまれている。 7N01がその代表的合金で溶接構造用材料として鉄道車輌などに用いられている。 なお、この系の合金は熱処理が適切でない場合には応力腐食割れを生ずることがあるので注意する必要がある。 このためにJISに示された標準熱処理条件よりは過時効となる条件で焼き戻しが行われることもある。 ほかに8000系合金として国際登録されている急冷凝固粉末冶金合金やその他の新技術の研究とともに新合金が数多く開発されている。 鋳造材 鋳造材は展伸材にくらべて使用されている合金成分が各国で異なっている場合が多く、添加元素のわずかな違いで別の種類とみなされるものが多い。 調質 アルミニウムとは アルミニウム合金は冷間加工、溶体化処理、時効硬化処理、焼きなましなどによって、強度、成形性その他の性質を調整することができる。 このような操作によって所定の性質を得ることを調質といい、調質の種類を質別という。 アルミニウム合金の性質は質別によって著しく変わるので材料の使用目的、加工方法により最も適したものを選ぶことが重要である。 JIS規格に規定されている質別とその記号を表1. 3に示す。 展伸材のできるまで アルミニウムとは.

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