アルミニウムとは
前回はステンレス鋼についてお話しました。今回は、人々の生活に欠かせないもう一つの重要な金属についてお話します。それはアルミニウムです。アルミニウムと言えば、皆さんにとっては目新しいものではないでしょう。今では、この金属はいたるところで見られます。皆さんが飲む清涼飲料水の缶にも、毎日使うスマートフォンにも、頭上を飛ぶ飛行機にも使われています。この「白い」金属は、発見以来、産業と日常生活に静かな革命をもたらしてきました。 しかし、アルミニウムがこれほどまでに特別で、不可欠な存在となったのはなぜでしょうか？ その誕生と、人々の生活においてますます重要な存在となった理由を探るために、その歴史を掘り下げてみましょう。
金属とアルミニウム
アルミニウムを採掘するまでの苦難の歴史
アルミニウムの歴史は、人間の創意工夫の歴史です。Wikipedia（アルミニウム – Wikipedia）によると、アルミニウムの発見は1825年にデンマークの物理学者ハンス・クリスチャン・エルステッドによって発表されました。その後、1856年にフランスの化学者アンリ・エティエンヌ・サンテクラール・ドゥヴィルがこの金属の工業生産を開発しました。しかし、この種の金属の生産は、技術的に限界があり、依然として厄介なものでした。そのため、アルミニウムは金よりも価値のある貴重な金属と考えられていました。 例えば、ナポレオン3世はアルミニウム製のカトラリーを王室のゲスト専用としていました。地殻中では最も豊富な金属（鉄よりも多い！）であるにもかかわらず、1886年までは人々の生活にはあまり使われていませんでした。この年、ポール・エルーとチャールズ・マーティン・ホールがアンリ・エティエンヌ・サントクロワ・ドヴィルの研究を元にアルミニウムの大量生産に成功しました。それ以来、アルミニウムは誰もが知る素材となり、歴史の舞台に登場したのです。
生アルミニウム
化学記号Alで表されるアルミニウムは、実は銀色をした金属の一種です。酸素との親和力が強いため、大気中に放置すると表面に酸化皮膜が形成されます。 これが、アルミニウムの板や部品を手に取ると、白いものが巻き付いているように見える理由であり、一般的に認識されている金属の白い外観につながっているのです。しかし、白い層のない磨き上げられたアルミニウムを手に取ると、金属は本来の色をしています。この自己保護層は、塩分や酸性の環境下でも金属を自然に保護し、腐食から守ります。
合金またはアルミニウム
さらに、アルミニウムは比較的軽量で、優れた延性も備えています。また、モース硬度が2.75（鉄は4.5）と、鉄や他の一般的な金属と比較して比較的柔らかい金属です。これは主に、アルミニウムの結晶構造（FCC）がHCPよりも安定性が低く、この構造で構成された金属は変化しやすいことが原因です。 この特殊な構造により、金属の融点も比較的低くなります。こうした特性により、人々は硬さを高め、融点を上げるために、アルミニウム合金という合金を開発しました。
この合金は、アルミニウムと合金化元素の混合物です。代表的な合金化元素には、銅、マグネシウム、マンガン、シリコン、スズ、ニッケル、亜鉛などがあります。人々は、異なる特性を得るために、異なる合金化元素を添加します。 合金化元素のほとんどは高剛性と高融点という性質を持っているため、合金にもこれらの性質が備わります。合金はアルミニウムの生来の欠点を改善し、利点を維持しながら、純粋な金属よりも広く産業で使用されています。合金が元の素材から受け継いだ最も有用な性質のひとつは、優れた延性です。この性質と軽量性が組み合わさることで、さまざまな産業におけるアルミニウム合金の汎用性の確固たる基盤となっています。
アルミニウムのリサイクル
リサイクルが難しく、自然界での自己分解に300年以上を要するプラスチックと比較すると、アルミニウムははるかにリサイクルが容易です。アルミニウムリサイクル協会のデータによると、2006年までにアルミニウム製品の約30%が再利用品によって生産されています。現在では、テスラのような企業が電気自動車のフレームにアルミニウムを採用することで、重量を削減し、バッテリー駆動距離を延ばしています。また、世界最大のアルミニウム資源需要国である中国では、2023年のリサイクル率が80.33%に達しました。関係者のたゆまぬ努力により、リサイクル率は大幅に向上しています。
しかし、2000年代と比較すると、2020年代の金属需要も急増しています。 タクマ、ケイスケ、ケンイチ（2021）の研究によると、アルミニウムと他の一般的な金属の需要は大幅に増加している。そのため、金属の再生率をさらに高めるか、再生プロセスを合理化して省エネルギー化を図る必要がある。CuiとRoven（2010）の研究によると、 現在、アルミニウムは、再溶解やその後の精製といった従来からある方法でリサイクルすることができます。しかし、室温または中程度の温度で圧縮や押出成形を利用する固相リサイクルのような新しい方法では、従来のものに比べて多くのエネルギーを節約することができます。その結果、この金属のリサイクルにおいて大きな成果を収めているにもかかわらず、私たちはさらに、資源の完全リサイクルとリサイクルのグリーン化を推進する必要があります。
アルミニウムの用途
産業におけるアルミニウムの用途
アルミニウムは鋼鉄と比較すると密度が3分の1しかありません。しかし、驚くほどの強度があるため、重量が重視される産業には理想的な素材です。重量が重視される産業といえば、真っ先に航空産業が思い浮かぶでしょう。実際、ボーイングやエアバスなどの航空機メーカーは、この素材を自社製品の製造に使用していますが、最近では炭素繊維を主原料とする複合材料に注目が集まっています。例えば、新型のA350-1000は、機体の外板の主要材料として複合材料を使用していますが、機体の胴体フレームの主要材料としては、他の材料よりも優れているという理由で、依然としてアルミニウムリチウム合金を使用しています。 さらに、自動車業界もこの合金の大ファンです。最近登場した電気自動車は、製品走行距離を伸ばすために、重量のあるバッテリーの重量を相殺するためにアルミニウムを使用することが多いのです。
アルミニウム導電率
アルミニウムはエネルギー伝達においてもスーパースターです。その伝導性は、電線として主に使用される銅の60%にすぎませんが、 しかし、アルミニウムの低価格と優れた延性を考慮すると、長距離送電においてはアルミニウム線は銅線に代わる優れた選択肢となります。近い将来、アルミニウム製電線管が回路で広く使用されるようになるかもしれません。また、一部の再生可能エネルギー企業は、この素材をソーラーパネルのフレームや風力タービン部品の製造にも利用しています。さらに、アルミニウムは将来的に超伝導体としても機能する可能性があります。南カリフォルニア大学の科学者たちは、この素材に比較的高温で機能する超伝導体を見出しました。
弊社はお客様に何を提供できるでしょうか？
弊社上海凱陶は25年以上にわたり、アルミニウムおよびその合金の加工に専念してきた企業です。世界屈指の金属メーカーと提携しており、製品の原材料の品質は保証されています。 また、素材をより良く加工するために、先進的なCNC機械、板金機械、ダイカストマシンを保有しています。さらに、製品の外観品質を確保するための一連の品質管理プロセスも備えています。また、表面粗さ測定器、塩水噴霧試験機、引張試験機などの品質管理機械も保有しており、製品の品質を再チェックしています。 その結果、当社の製品の品質についてはご心配には及びません。当社は、自動車産業や科学機器産業を含む世界中の幅広い業界と協力してきました。そのため、当社の製品群には、望遠鏡の本体、コントロールアーム、アルミニウム製ブレーキなど、アルミニウム製のほとんどの製品が含まれています。当社は、お客様一人ひとりに最高の品質を提供いたします。皆様と協力し、素晴らしい体験を提供できることを願っております。
