軽い・強い・安い！優秀すぎるアルミニウムの特性や種類を解説！

① DATA

• 原子番号：13
• 元素記号：AI
• 和名：軽銀(けいぎん)、礬素(ばんそなど)
• 比重：2.7
• 融点：660.32℃
• 沸点：2519℃
• 密度：2.7g/立方センチメートル
• モース硬度：2.75(ビッカース硬度は167MP)
• 用途：硬貨、アルミホイル、アルミ缶、構造材、建材、家庭用品、装飾品など

和名の軽銀は、「軽量で見た目が銀に似ている」ことから名づけられました。

アルミニウムと言えば銀白色で鏡面加工された表面はギラギラと光を反射して、軽くて安価。そんなイメージがありますが、いずれも間違っていません。これらの特性から、本当に様々な用途で活躍しています。

アルミニウムの優れた特性はまだまだたくさんあるので、そちらは次項をご覧ください。

② 歴史

アルミニウムの歴史を紐解くと、なぜミョウバンを語源とするのかが見えてきます。

と言うのも、アルミニウムは実はミョウバンよりもずっと後に人々に認知された金属であるため。

金、銀、銅などは古代から人類にとって欠かせない素材として用いられてきましたが、アルミニウムが工業化されたのは19世紀に入ってからです。

アルミニウムは本来、地球の地殻の約8％を占めると言われるほど豊富です。

これは、酸素とシリコンに次いで多い素材となります。

つまり、地球上に存在する金属の中では最も豊富、ということですね。

しかしながら、アルミニウムは自然に単体で金属生成されづらい特性があります。そのため鉱石や土壌に埋もれたままとなり、発見が遅れた、というわけです。

一方でアルミニウムの鉱石であるミョウバンは、古代から使用されてきました。

ちなみにギリシャの歴史家ヘロドトスが、自著でミョウバンに言及していたことから遅くとも紀元前5世紀には既に普及していたと考えられます。

ミョウバンは染料などを用途としていたようですが、どのような性質のものかはハッキリとはわかりませんでした。

16世紀になり、ミョウバンとは土壌から採れる塩由来であることが判明します。ミョウバンを生成する土は「アルミナ」と呼ばれるようになりました。

その後さらに時代を経た1807年、イギリスの化学者ハンフリー・デービーによってアルミナの電気分解が成功されます。

完全な分離はできなかったものの、デービーは新しい金属を発見し、それをアルミアム(alumium)と名づけました。

その後アルミナム(aluminum)を提唱しましたが、他の科学者たちはアルミニウムを使用し、後者の方が定着したのは今日の通りです。

ただ、北米大陸ではaluminumが今なお使われています。

さらに紆余曲折を経て、ようやくアルミニウムが取り出せたのは1825年のことです。

デンマークの物理学・化学者ハンス・クリスティアン・エスルテッドが成功しました。

とは言え、当時はまだ十分な量のアルミニウムを生成できなかったため稀少性が高く、とても工業用途で用いられるようなものではありません。

当時、アルミニウムを取り出すのに、金以上のコストをかけなくてはならなかったとか。

しかしながら1854年、フランスの化学者アンリ・エティエンヌ・サント＝クレール・ドビーユによって工業製法が発表され、1856年同学者によって工業生産がスタート。

ようやく安価にアルミニウムが手に入るようになります。すると実はアルミニウムは豊富な金属であることがわかり、価格が下落。

加えて後述する数々の優れた特性が広まったことから、20世紀半ばには、アルミニウムは私たちの生活のあらゆるシーンで用いられる金属としての地位を確立していきました。

ちなみに日本で一円玉の造幣が始まったのが1955年です。

これは戦時下、軽量で強靭なアルミニウムへの軍事需要が高まり、結果として民生用のアルミニウムが手に入りづらい時代が続きました。

しかしながらアルミニウム供給がまた再開されたこと、加えて高度経済成長へと突き進む日本の節目にあったことから、100％アルミニウムの一円玉が新調された次第です。

特性① 軽い

アルミニウムの密度は2.7g/㎤です。ちなみに鉄の密度は7.8g/㎤、銅は8.9g/㎤です。

密度とは単位堆積あたりの重量ですが、アルミニウムが金属としては非常に軽量であることがわかりますね。

そのため機器類の軽量化によく用いられており、身の回りの電子機器はもちろん、重量を減らすことが大きな課題である航空機器でも重宝されています。

特性② 強い

アルミニウムは強度の高さも自慢です。さらに表面加工や熱処理、合金素材によってより高い剛性を獲得しています。

特性③ 加工性が高い

あらゆる形状への加工が容易です。箔のように薄くすることはもちろん、比較的複雑な形状を作り出すこともできます。

また、融点が低いため、はんだ付けやロウ付けなどといった溶接を行いやすいことも挙げられます。鋳造もしやすく、あらゆる形状の鋳物製造に適しています。

なお、金属の多くは加工するほどに硬度を高めていく加工硬化が見られますが、アルミニウムは加工硬化係数が低く、追加工するにも適しています。

特性④ 電気をよく通す

電気伝導率の高い金属は珍しくありませんが、アルミニウムは軽量であるため同じ重さの他金属と比べると高い電気伝導が可能です。

この電気伝導率の高さは、エレクトロニクスにおいて欠かせません。

また、高電圧送電線のほとんどに使われています。ただし常温常圧以外の条件下ではこの限りではありません。

特性⑤ 熱をよく通す

熱をよく通すことは、高温だけでなく低温にもよく反応し、すぐに冷えるという特性を示します。

そのため冷暖房装置やエンジン部品、各種熱交換器、ヒートシンクなどに用いられます。

こちらも銅など金属にも当てはまることですが、アルミニウムは軽量である、という強みがあるため、自動車のファンやラジエーターなどにはアルミニウムが主に用いられます。

特性⑥ 低温に強い

温度が下がると脆弱になる金属もありますが、アルミニウムは極低温下においても脆性破壊がありません。

そのため低温下で使用される電子機器はもちろん、宇宙開発やバイオテクノロジーといった、近未来的な開発にもよく使われています。

特性⑦ 錆びづらい

アルミニウム自体は実は酸化しやすい金属です。

しかしながら空気中で金属表面に酸化被膜を生成することができ、それによって内部が保護されており、結果として耐食しづらく錆びづらい性質をもちます。

ただしこれは中性環境下に限られており、酸性・アルカリ性になると被膜が破壊され、腐食が発生する可能性があります。

特性⑧ きらびやかな銀白色

銀色で遠目からでもわかるきらびやかさを有しています。

表面に鏡面加工を施してさらにその輝きを増し、光や熱を反射させる手法も一般的です。もっとも、多くの金属は銀白色で、有色のものは金と銅のみです。

金と合金させたり、アルマイト処理によって着色したりすることも可能です。

特性⑨ 再生可能でエコ

アルミの空き缶は売れる、という話を聞いたことがあるかもしれません。

アルミニウムは融点が低く、再生が一般に広まっているエコな金属です。

再生にコストも大きくはかからず(新規で作るのと比べても低い)、しかも加工性・鋳造性の容易さから再生産品の質は新品と大きく変わりません。

これは地球にとっても経済的にとっても優しいことを意味しますね。

特性⑩ 安い

地球の地殻で豊富に生成されていること。加えて前述した再生の容易さから、アルミニウムは非常にリーズナブル。

そのためコストを大きくかけず、優れた機器を生産することが可能です。

このコスト面は大きなメリットで、ワイヤーハーネスなど既存の金属からアルミニウムに取って代わられたものは少なくありません。

特性⑪ 帯磁しづらい

磁気帯びは多くの精密機器にとって不具合の原因になります。

精密に設計されたパーツ同士が磁気を帯びることで引き寄せ合ってしまい、場所がずれたりパーツが変形してしまったりするためです。

アルミニウムは非磁性体で地場に影響されませんので、高精度さが要求される電子医療機器などで採用されてきました。

特性⑫ 人体に影響しない

アルミニウムは酸化被膜が形成されているため他元素と化合しづらく、結果として人体に影響を与えません。

無味無臭であることも大きいでしょう。そのため飲料容器はもちろん、医療機器や医薬品の包装などにも用いられます。

なお、アルミニウムの抗菌作用に関する報告もいくつか出ているようです。