「アルミは溶接しにくい」
そんな話を聞いたことがあるかもしれません。
確かに、鉄と同じ感覚で溶接しようとすると、うまくいかない。酸化皮膜、熱伝導率の高さ、溶接割れ——アルミ特有の「クセ」があるのは事実です。
でも、「つなぎにくい」わけではない。
溶接、ろう付け、接着、リベット、ボルト締結、そして摩擦攪拌接合（FSW）——アルミニウムには、用途に応じた多彩な接合方法があります。
このページでは、各接合法の特徴と使い分け、そして「アルミだからこそ」の注意点を整理しました。
アルミ接合の「クセ」を知る
まず、アルミニウムを接合する際に知っておくべき特性があります。
1. 表面の酸化皮膜
アルミは空気に触れると瞬時に酸化皮膜（Al₂O₃）を形成します。この皮膜の融点は約2,050℃。アルミ本体の融点（約660℃）より遥かに高い。
つまり、アルミが溶けても皮膜は溶けない。これが溶接時に「なじみが悪い」原因になります。
2. 熱伝導率が高い
アルミの熱伝導率は鉄の約3倍。溶接時に加えた熱がすぐに逃げていくため、鉄より大きな入熱が必要です。
3. 熱膨張係数が大きい
アルミは鉄の約2倍膨張します。溶接後の冷却で収縮し、歪みが出やすい。
4. 溶接割れのリスク
一部の合金（特に2000系、7000系）は、溶接時に高温割れを起こしやすい。合金選定と溶接条件の管理が重要です。
これらの「クセ」を理解した上で、適切な接合法を選べば、アルミは十分に「つなげる」素材です。
接合方法の比較——何を優先するかで選ぶ
| 接合法 | 強度 | 気密性 | コスト | 分解可否 | 向いている用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| TIG溶接 | ◎ | ◎ | 中 | × | 精密部品、薄板、見た目重視 |
| MIG溶接 | ◎ | ◎ | 低〜中 | × | 構造材、量産品 |
| FSW（摩擦攪拌接合） | ◎ | ◎ | 高（設備） | × | 長尺接合、歪み低減が必要な場面 |
| ろう付け | ○ | ◎ | 中 | × | 熱交換器、複雑形状の接合 |
| 接着 | ○ | ○ | 低〜中 | △ | 異種材料、薄板、応力分散 |
| リベット | ○ | △ | 低 | △ | 航空機、分解不要な機械締結 |
| ボルト締結 | ○ | △ | 低 | ◎ | 分解・再組立が必要な箇所 |
各接合法の特徴と使いどころ
TIG溶接——精密さと美しさの両立
特徴
タングステン電極を使い、アルゴンガスでシールドしながら溶接。入熱を細かくコントロールでき、仕上がりが美しい。
向いている場面
- 薄板（1〜3mm程度）の接合
- 外観品質が求められる製品
- 精密機器、食品機械など
注意点
- 溶接速度が遅く、量産には不向き
- 熟練した技術者が必要
- 交流（AC）溶接機が必要（酸化皮膜を除去するため）
MIG溶接——生産性とコストのバランス
特徴
溶接ワイヤを自動送給しながら溶接。TIGより高速で、量産に向く。
向いている場面
- 中〜厚板の構造材
- フレーム、架台など
- コストと生産性を重視する場面
注意点
- 薄板は熱で穴が開きやすい
- スパッタ（飛散粒）が出る
- TIGほどの仕上がりの美しさは期待できない
FSW（摩擦攪拌接合）——溶かさずに「練り合わせる」
特徴
回転するツールを押し当て、摩擦熱で材料を軟化させて「練り合わせる」接合法。材料を溶融させないため、溶接割れや歪みが極めて少ない。
向いている場面
- 長尺材の突き合わせ接合（鉄道車両、船舶など）
- 溶接割れしやすい合金（2000系、7000系）の接合
- 歪みを最小限に抑えたい精密構造
注意点
- 専用設備が必要（初期投資が高い）
- 接合部の形状に制約がある
- 裏当て材が必要な場合が多い
ろう付け——複雑な形状を一度に接合
特徴
母材より融点の低いろう材を溶かして接合。毛細管現象で隙間に浸透するため、複雑な形状の接合に適す。
向いている場面
- 熱交換器のチューブとフィンの接合
- 複数箇所を同時に接合したい場面
- 薄肉部品の接合
注意点
- 母材の強度より接合強度は低い
- フラックス（溶剤）の洗浄が必要な場合がある
- 接合部の隙間管理がシビア
接着——異種材料との架け橋
特徴
構造用接着剤で接合。応力が面で分散するため、薄板や異種材料の接合に有効。
向いている場面
- アルミと樹脂、CFRPなど異種材料の接合
- 応力集中を避けたい薄板構造
- 振動減衰が必要な箇所
注意点
- 表面処理（脱脂、プライマー）が接合強度を左右する
- 耐熱性、耐久性は接着剤の選定次第
- 剥離方向の荷重に弱い
【コラム】ボーイング747と300万本のリベット
航空機の外板は、なぜ溶接ではなくリベットで留められているのでしょうか。
ボーイング747には、約300万本のリベットが使われていると言われています。
理由は「疲労」への強さ。
航空機は、離着陸のたびに機体が膨張・収縮を繰り返します。上空では気圧差で機体が膨らみ、地上では元に戻る。この繰り返しが何万回も続く。
溶接は剛結合。力を逃がす場所がなく、繰り返し荷重で亀裂が入りやすい。
一方、リベットは「点」で留める。わずかに動く余地があり、応力を分散できる。万が一、1本のリベットが破損しても、隣のリベットが荷重を受け持つ。
古い技術だからといって、劣っているわけではない。
「何でつなぐか」は、「何を優先するか」で決まる。その好例です。
リベット——航空機が証明した信頼性
特徴
金属ピンで物理的に締結。溶接できない場所、異種金属の接合に有効。
向いている場面
- 航空機の外板接合
- 振動環境での接合
- 溶接熱を避けたい場面
注意点
- 穴を開ける必要がある（断面欠損）
- 気密性は期待できない（シール併用が必要）
- 分解は困難（ドリルで削り取る）
ボルト締結——分解・再組立の自由
特徴
最も基本的な機械締結。分解・再組立が容易。
向いている場面
- メンテナンスで分解が必要な箇所
- 熱膨張係数が異なる材料同士の接合
- 設計変更・調整の可能性がある箇所
注意点
- 穴を開ける必要がある
- 緩み止め対策が必要
- アルミは鉄より柔らかいため、締め付けトルク管理に注意
接着剤の限界を超える——CAM接合という選択肢
従来の接合法には、それぞれ得意・不得意があります。
特に「熱を逃がしたい」用途では、接着剤の存在が課題になることがありました。
接着剤は金属に比べて熱を通しにくい。放熱が必要な場面では、接着層が「見えない壁」となって熱の移動を阻害してしまう。
この課題を根本から解決するのが、**CAM接合（TIMフリー接合）**です。
輝創株式会社との共同開発で実現したこの技術は、金属表面の酸化被膜を利用して、接着剤なしで異種材料を直接接合します。
技術的なアドバンテージ
- 熱抵抗ほぼゼロ——介在物がないため、熱がスムーズに伝わる
- VOCフリー——揮発性有機化合物を使わないクリーンなプロセス
- 多様な素材に対応——シリコンウエハ×銅、アルミ×銅、金属×ガラスなど
半導体チップの放熱、パワー半導体の冷却構造など、「熱との戦い」が設計課題となる分野で、新しい選択肢を提供します。
→ CAM接合の詳細はこちら
異種材料との接合——アルミの「相性」
アルミニウムと他の材料を接合する場面は多い。ただし、注意点もあります。
アルミ × 鉄・ステンレス
課題：電蝕（ガルバニック腐食）のリスク
水分があると、電位差によりアルミが優先的に腐食します。
対策：
- 絶縁ワッシャー、絶縁ブッシュを挟む
- 塗装やコーティングで絶縁
- 接合部をシールして水分を遮断
アルミ × 樹脂・CFRP
課題：溶接ができない
対策：
- 構造用接着剤
- 機械締結（インサートナット、リベット）
- アルミ側にアンカー形状を設け、樹脂をインジェクション
アルミ × アルミ（異なる合金）
課題：溶接性の違い
例えば、6063と2017を溶接しようとすると、2017側で割れが発生しやすい。
対策：
- 溶接性の良い合金同士を選定
- 溶接が難しい組み合わせは、機械締結や接着を検討
- FSWなら溶融しないため、異種合金でも対応可能な場合あり
接合設計で押さえておくこと
1. 「何を優先するか」を明確にする
| 優先事項 | 推奨する接合法 |
|---|---|
| 強度・気密性 | TIG溶接、MIG溶接、FSW |
| 生産性・コスト | MIG溶接、リベット、ボルト |
| 分解・再組立 | ボルト締結 |
| 異種材料との接合 | 接着、機械締結、CAM接合 |
| 歪み最小化 | FSW、接着、機械締結 |
| 放熱性能 | CAM接合 |
2. 合金の溶接性を確認する
| 合金系 | 溶接性 | 備考 |
|---|---|---|
| 1000系（純アルミ） | ◎ | 溶接しやすいが強度は低い |
| 3000系 | ◎ | 良好 |
| 5000系 | ◎ | 溶接構造物に最適 |
| 6000系 | ○ | 良好だが、溶接後に強度低下あり |
| 2000系 | △ | 高温割れしやすい。FSW推奨 |
| 7000系 | △ | 高温割れしやすい。FSW推奨 |
3. 後工程との整合性を考える
- 溶接後にアルマイト処理をするなら、溶接ビードの仕上げが必要
- 塗装するなら、溶接スパッタの除去を忘れずに
- 接着なら、表面処理のタイミングと保管環境に注意
まとめ——「つなぎ方」も設計の一部
アルミニウムは、確かに鉄とは違う「クセ」がある。
でも、その特性を理解すれば、接合の選択肢はむしろ広い。
- 強度と気密性を求めるなら、溶接
- 異種材料と組み合わせるなら、接着や機械締結
- 歪みを抑えたいなら、FSW
- 放熱性能を最大化したいなら、CAM接合
- 分解したいなら、ボルト
「どうつなぐか」は、製品の性能、コスト、生産性を左右する設計判断そのものです。
アルミの接合で迷ったら、まず「何を優先するか」を明確にする。そこから最適解が見えてきます。
関連ページ
- → アルミニウムの特性と用途：15の主要特性・4つの注意点
- → アルミニウムの成形加工性
- → CAM接合（TIMフリー接合）の詳細
