A2011の特徴・使用用途・規格別比較について解説

A2011とは

A2011が含まれるアルミ2000系は銅（Cu）とマグネシウム（Mg）の合金です。銅を添加したことで鉄鋼材料に匹敵する強度をもつアルミ材料になります。一方銅を添加したことにより耐食性は低くなります。また他のアルミ同様、溶接性が低いという特徴もあり、用いる際には注意が必要です。

A2011の特徴

A2011の特徴として強度、溶接性、耐食性、被切削性が挙げられます。

強度

A2011は銅（Cu）とマグネシウム（Mg）の合金であるため、鉄鋼材料に匹敵する強度を持っています。具体的に、強度を示す降伏点は295(N/mm^2)、引張り強さは385(N/mm^2)です。

アルミ合金の中で最も一般的なA5052は降伏点が90(N/mm^2)、引張りが195(N/mm^2)と、比較するとA2011の強度が高いのは明らかです。

強度比較表

	降伏点(N/mm^2)	引張り強さ(N/mm^2)
A2011	295	385

溶接性

A2011は溶接性が低いといった特徴を持っています。

金属のおいて溶接変形は、溶接時に材料に与えられる熱による局部的な材料の膨張・収縮によって発生します。

アルミニウム合金は鉄鋼材料に比べて2倍以上熱伝導性が高いため、アルミニウム合金の溶接時には鉄鋼材料に比べて多量の熱が材料に加わる傾向にあります。その結果、溶接による膨張量の増加に繋がり、溶接完了後に残る溶接変形が大きくなります。

そのため、接合にはねじ固定やリベットを用います。

耐食性の低下

一般的なアルミニウム合金の表面には、非常に緻密な構造をした保護力の強い酸化被膜が形成されています。しかしA2011は銅を含んだ合金のため、海水に対する耐食性は劣ります。

被削性

被削性とは、切削加工でどの程度削りやすいかを示したものになります。つまり被削性が良いということは、削りやすい素材という事になります。

切削加工をする場合、材料価格よりも加工工賃の割合の方が大きくなり場合があり、切削加工の価格を落とすことで全体のコストを抑えることができるため、切削性は切削加工においては非常に重要です

A2011は強度を持ったA2017に鉛（Pb）とビスマス（Bi）が添加されたアルミニウム合金のため、被切削性が良いです。そのため、軽い素材で切削加工が必要な場合はA2011がおすすめです。

他の規格との違い

アルミニウムには純アルミニウムのA1000系、アルミニウム合金のA2000系、A5000系、A6000系、A7000系、アルミニウム鋳物といった多くの種類があります。またその種類によって材質の特性が変わります。そのため、ここでは主要なアルミニウム合金とA2021を比較していきたいと思います。

A2011とA5052の違い

上で述べたようにA2021はマグネシウム（Mg）と銅（Cu）の合金のため、鉄鋼材料に匹敵する機械的強度を付与したアルミ材料です。実際に強度を示す降伏点は295-310(N/mm^2)、引張り強さは380-405(N/mm^2)になります。一方でA5052は、降伏点90(N/mm^2)、引張り強さ195(N/mm^2)です。このようにA2011はアルミニウム合金の中では強度はかなり高いと言えます。またA2011とA5052の違いとして、耐食性が挙げられます。A5052は表面に非常に緻密な構造をした保護力の強い酸化皮膜が形成されているため、高い耐食性を持っています。一方でA2011は銅(Cu)とマグネシウム(Mg)の合金であるため、銅の影響を受けて耐食性は低いです。

つまり、A2011とA5052の違いは強度と耐食性にあります。

	耐食性	強度
A2011	×	◎
A5052	◎	◯

A2011とA2017の違い

同じアルミ2000系のため、基本的な特徴は似ています。ただ一点異なる特徴があり、それは切削性です。A2011はA2017に鉛(Pb)とビスマス(Bi)を添加したものであるため、切削性がA2017と比較して高いです。そのためA2011は別名「快削ジュラルミン」と呼ばれています。

つまり、A2011とA2017の違いは快削性にあります。

A2011を選定するときのポイント

材料選定は「品質 (Quality)」、「コスト (Cost)」、「納期 (Deliverry)」のQCDの3軸を同時に達成されるようにすることが肝要です。

多くの場合最初の判断基準は軽さです。軽さが必要な場合はアルミニウム材料やプラスチック材料を使うことになるので、アルミに含まれるA2011が適しています。

その次の判断基準は用途です。A2011は銅を含んでいるため強度が強い一方で、耐食性は低いです。そのためA2011を選ぶ際には、錆びやすい環境下での使用を目的とした製品には使用しない方がいいです。

用途

シャフト、光学部品、ネジ部品などに用いられています。

A2011の性質

機械的性質

A2011の降伏点は295(N/mm^2)、引張り強さは385(N/mm^2)です。

物理的性質

比重(g/cm^3)	縦弾性係数(×1000Kgf/mm^2)	溶解温度範囲(℃)	膨張係数(1/k)	熱伝導率(cal/℃•cm•sec)
2.82	7.2	541〜638	22.9×10^-6	0.41

化学的性質（％）

Si	Fe	Cu	Zn	Al	(Bi+Pb)
0.4	0.7	5.0-6.0	0.3	残り	1.0-2.0