アルミニウムの特性「軽さ」「比重」「密度」について解説

アルミニウムは「軽さ」が最大の特長です。アルミニウムの比重は約2.7で、鉄(7.8)や銅(8.9)と比べて3分の1以下です。この軽さは、輸送分野での使用において、燃費改善や効率向上に貢献しています。例えば、航空機のアルミ合金構造材料により、重量軽減と燃料効率向上が実現されています。

比重についての詳細説明

比重とは

比重(密度)は、体積あたりの質量を示す値です。密度は通常、質量/体積で表され、単位はグラム毎立方センチメートル(g/cm³)またはキログラム毎立方メートル(kg/m³)です。比重1は水の密度を基準にした相対的な値で、1立方センチメートルの水の質量が1グラムであることを意味します。これは、密度で表すと1 g/cm³(または1000 kg/m³)となります。

比重は、ある物質の質量を基準物質(水や空気)の質量と比較する指標です。固体や液体の比重を計測する場合、基準として1気圧・4℃の条件下における同体積の水が用いられます。

比重の具体例

比重が1の物質は、水と同じ密度を持つことを意味します。比重が1より大きい物質は、水よりも重いため水に沈みます。逆に、比重が1より小さい物質は、水よりも軽いため水に浮きます。

比重と密度

比重

  • 水の比重:1.0
    • 1立方センチメートル (cm³) の水の質量は1グラム (g) です。
  • アルミニウムの比重:2.7
    • 1立方センチメートルのアルミニウムは2.7グラムの質量を持ちます。これは、水の2.7倍の重さです。
  • ステンレスの比重:約7.8
    • 1立方センチメートルのステンレスは約7.8グラムの質量を持ちます。これは、水の約7.8倍の重さです。

密度

  • 水の密度:1.0 g/cm³ (1000 kg/m³)
  • アルミニウムの密度:2.7 g/cm³ (2700 kg/m³)
  • ステンレスの密度:約7.8 g/cm³ (7800 kg/m³)

アルミの比重が約2.7となる理由

アルミニウムの比重が約2.7となるのは、その原子構造と結晶構造によるものです。

アルミニウムは体心立方格子構造を持ち、この構造は比較的密度が低いことが特徴です。また、アルミニウム自体の原子量が比較的軽いことも、低い比重に寄与しています。

さらに、アルミニウム合金の場合、主成分であるアルミニウムに加え、軽量な元素(マグネシウムなど)が添加されることが多く、これも全体の比重を低く保つ要因となっています。

アルミニウムの種類ごとの比重

アルミニウムの比重は合金の種類によって異なります。以下の表に代表的なアルミニウム合金の比重、主成分、別名、および主な用途を示します。

アルミニウム合金系列比重 (g/cm³)主な成分別名主な用途
1000系 (純アルミニウム)2.71Al 99% 以上純アルミ電気・化学工業、装飾用途
2000系 (銅合金)2.78 – 2.85Al, Cu 主成分ジェラルミン航空機構造材、トラックホイール
3000系 (マンガン合金)2.73 – 2.80Al, Mn 主成分飲料缶、屋根材、キッチン用品
4000系 (シリコン合金)2.65 – 2.76Al, Si 主成分溶接材料、車両用パネル
5000系 (マグネシウム合金)2.65 – 2.70Al, Mg 主成分海洋環境、圧力容器、建築構造材
6000系 (マグネシウム・シリコン合金)2.70 – 2.80Al, Mg, Si 主成分アルミサッシ用合金建築構造材、自動車部品、フレーム
7000系 (亜鉛合金)2.80 – 2.95Al, Zn 主成分航空宇宙、スポーツ用品、高強度部品
8000系 (その他合金)2.70 – 2.90Al, その他元素リチウム電池用箔材、特殊用途

アルミニウムと他の金属の比重の比較

以下の表に、一般的な金属の比重を示します。

金属の種類英語表記元素記号元素番号比重 (g/cm³)
CopperCu298.93
IronFe267.87
チタンTitaniumTi224.51
アルミニウムAluminiumAl132.7
マグネシウムMagnesiumMg121.74

アルミニウムはこれらの金属と比較して非常に軽量で、この特性は特に軽量化が求められる分野で重要です。

アルミニウムの電気伝導性とコスト

電気伝導性

アルミニウムの電気伝導率は銅の約60%ですが、アルミニウムの比重は銅の約1/3です。これにより、同じ重量のアルミニウムと銅を比較すると、アルミニウムの方が約2倍の電流を流すことができます。

コストのメリット

アルミニウムは銅と比較して価格が2〜3倍安価です。材料価格の高騰により、アルミニウムの使用はコストダウンにもつながります。例えば、大手電力会社は配電線を銅線からアルミ線に変更したり、大手空調機器メーカーは熱交換機の材料を銅からアルミニウムに変更したりしています。

アルミニウム使用時の注意【酸化被膜の影響

アルミニウムは電気伝導性が高いものの、表面は強固な酸化被膜に覆われています。この酸化被膜により接触抵抗が高くなることや、溶接やハンダ付けが難しいという課題があります。しかし、ニッケルメッキやスズメッキ、銀メッキ、金メッキを施すことで、酸化被膜の影響を軽減し、接触抵抗を低減させることができます。

最後に

アルミニウムは、その軽さと比重の低さから、自動車や航空機などの輸送機器での使用が広く普及しています。比重が約2.7と低いため、燃費改善や効率向上に寄与します。また、電気伝導性が高く、コスト面でも優れているため、配電線や熱交換器などでも利用されています。アルミニウムの酸化被膜の影響を適切に管理することで、その特性を最大限に活かすことができます。

参考 一般社団法人 日本アルミニウム協会 (Japan Aluminium Association)

公式サイト: 日本アルミニウム協会

 加藤軽金属工業株式会社について

 
 

加藤軽金属工業株式会社は、アルミニウムの押出し、形材製造から加工、配送、組立まで一貫したサービスを提供しています。 私たちの生活に不可欠なアルミ形材を通じて、お客様の多様なニーズに応えることを使命としています。 お客様への約束 加藤軽金属工業株式会社では、お客様への約束として最高の品質とサービスを提供します。 以下の点において、お客様の期待を超える努力を続けています。

関連記事

品質管理 ビレット新塊(バージン材)再生塊、納入検査ビレット成分表 納入時の長さは [ φ155 × 5800 mm ] [ φ204 × 5800 or 6000 mm ] になり、これを必要な長さに切断し様々な形状へ押出を[…]

関連記事

私たちの企業理念 Mission, Vision, Valuesをご紹介します。 Our Mission 会社の存在意義・使命 【 寄り添い型探し 】 親身になって相手の気持ちを理解しようとし、共感する。社会・顧客ニーズを理[…]

提供する製品とサービス
関連記事

当社保有の金型は整備済みで、いつでも注文を受け付けています。 【金型保有不要・管理費不要】ローコストかつ短納期でお届けします。 アルミ形材受け入れ加工開始のご案内 この度、2024年6月より、他社押出形材の加工を受注でき[…]

お客様からのよくあるご相談 これらのご相談に、私たちは価格だけでなく、お客様とのコミュニケーションを最も重要視して対応しています。 製品の仕様やデザインに関する疑問まで、どのようなことでもお気軽にご相談ください。 加藤軽金属工業株式会社は、アルミの専門家として、親身になってお客様をサポートします。
関連記事

私たちは、お客様の要望やニーズを理解し、それを反映させた魅力的な商品やサービスを提供することを目指しています。この記事では、私たちの会社の紹介と、注文までの流れをご案内いたします。 会社紹介 加藤軽金属工業は、ただモノ[…]

ご相談ください

アルミ形材受け入れ加工開始のご案内

この度、2024年6月より、アルミ形材の加工を受注できるようになりましたことをご報告いたします。詳細はお気軽にお問い合わせください。 これからも、皆様のご期待に応えられるよう、さらなるサービスの向上に努めてまいります。どうぞよろしくお願いいたします。

>当社のウェブサイトに訪れていただき、誠にありがとうございます。

当社のウェブサイトに訪れていただき、誠にありがとうございます。

私たちはアルミ押出の専門家として、品質と信頼性に妥協のないサービスを提供しております。 皆様のご要望に最も適したアルミ製品を作ることが、私たちの使命です。 このウェブサイトでは、私たちのサービスや技術についての情報を随時更新していますので、 どうぞごゆっくりとご覧ください。 何か質問や不明点がありましたら、どうぞお気軽にお問い合わせください。 皆様からのご訪問とご連絡を、心よりお待ちしております。

CTR IMG