そこにいたるまでには幾多の工程を経なければなりません。下図はアルミ製品素材ができるまでの製造工程の略図ですが、大別してつきの3工程に分けられます。性ソーダ液で溶かしてアルミン酸ソーダ液をつくり、そこからアルミナ分を抽出する工程です。●アルミナ→アルミニウム(ADアルミナを溶融氷晶石の中で電気分解することによりアルミ地金を製造します。加工を行い、いろいろな形の製品素材に成形する工程です。最後に銀色のアルミニウムがつくられます。現在、アルミナは1887年にオーストリアの化学者カール・バイヤーが発明したバイヤー法式(湿式アルカリ法)によって製造されています。その工程はつぎのとおりです。粉砕されたボーキサイトにか性ソーダなどを混合し加圧加熱すると、ボーキサイト中のアルミナ分が溶け出してきます。冷却すると、水酸化アルミニウムの結晶が析出してきます。ウムの電解製錬工程へと送られます水酸化アルミニウムとアルミナ水酸化アルミニウムとアルミナは白い粉末で、アルミニウムの原料としてだけではなく化学工学、窯業などさまざまな用途に使用されています。水酸化アルミニウムは結晶水を含み、約200°Cから脱水分解を開始する性質を持ち、また酸やアルカリに溶けやすいなどの特徴があることから難燃化剤や工業用化学薬品の原料として広く使われています。電気絶縁抵抗が大きい、化学的に安定しているなどの特徴があり、研磨剤や耐火物、セラミックスなどの原料として使われています。このほかにも、身近な生活の中でもいろいろな形で使われており、そのおもなものは次のとおりです。無リン洗剤用合成ゼオライトの原料(水酸化アルミニウム)●キッチン人造大理石の原料(高白色水酸化アルミニウム)●自動車スパークプラグの碍子部の原料(ローソーダアルミナ)●OA機器ICパッケージの原料(ローソーダアルミナ)水酸化アルミニウムやアルミナはアルミニウム製錬以外の用途が年々広がっており、現在では世界の全生産の約10%がこのような用途に使われています。アルミナ→アルミニウム現在最も経済的にすぐれた工業的手法として、世界中で採用されているのがホール・エルー法(1886年発明)と呼ばれる電気分解による製錬法です。アルミニウムの酸化物であるアルミナを、氷晶石やふっ化アルミニウムを高温で溶かしたものに混合します。これを電解炉に入れ、電気分解によって還元すると、アルミナはアルミニウムと酸素とに分解され、溶けたアルミニウムは、電解炉の底にたまります。ビレットに鋳造されます。インゴットは、アルミニウムの新地金と呼ばれ、スクラップから再生した二次地金(再生地金)と区別しています。純度99.0〜99.9%のものを指し、アルミ加工メーカーが溶解するのに使いやすいような形状になっています。純度が高く、純度99.95%以上のものをいいます。アルミニウムにあらかじめ何種類かの金属元素を添加して、種々の合金にしてある地金で、加工メーカーでは、これをそのまま再溶解して鋳造品などの製造に用います。インゴット加工メーカーが目的に応じて自由に溶解して使えるような形状寸法にしたアルミニウム塊の名称です。一般にインゴットの形で取引されます。(地金)は、重量20kgにつくられており、他に展伸加工工場向けでは約500kgと700kgのものもあります。ビレット、スラブもふくめてインゴットと呼ぶ場合があります。)ビレット(押出用鋳塊)ビレットは主に円柱形に鋳造し、押出加工用に切断した塊の名称で、押出機にかけて高温度で押出し、管、棒、あるいは種々の断面をした形材をつくるためのものです。ビレットはアルミニウム、または種々のアルミ合金として成分を調整し、半連続鋳造法によって150〜600mmΦの円柱形につくられます。これを押出機の仕様にあわせて長さ100〜1,500mmに切断します。スラブ(圧延用鋳塊)大型の直方体の形状につくられた圧延用鋳塊の名称で、加熱して高温度で板状に圧延します。スラブはビレットと同じく、あらかじめ成分を調整して半連続鋳造法でつくられ、その重量は日的及び圧延設備の仕様などに応じて決められます。アルミニウムの加工のなかでも押出と並んでもっとも重要な展伸加工法です。板材は圧延によって製造されます。(鋳塊)を通して薄くする加工方法です。スラブは進行方向に長く延びて薄くなり、所定の厚さになって出てきます。このとき同時にスラブの鋳造組織を破壊し、均質で優れた性質に変えていきます。板材のほか、棒・線材も一部は圧延加工法を用いることがあります。熱間圧延(スラブを加熱して加工する)と冷間圧延(コイルを室温で加工する)の2つに大きく分けられます。冷間圧延はふつう室温で行うもので、一般に熱間圧延の後に薄板の仕上げとして行われます。これらの圧延作業を経て、厚いスラブから薄い板へと加工されています。して製造された薄板には、必要に応じて焼なましや安定化処理を施します。圧延機の種類は使用されるロール本数によって分けられます。アルミニウムの圧延では、一対のワークロールを駆動し、その上下に大径のバックアップロールを設けた4段圧延機および中間ロールを設けて平たん度制御、板クラウン制御能力を高めた6段圧延機が多く用いられます。板の厚さと平たん度の精密な制御を可能にしています。2機以上の圧延機を連続して設置し、効率よく圧延を行うタンデム圧延機もあります。(AFC)などの設備により、いっそう高品質な板の生産が行われています。これはスラブやビレットをつくることなく、アルミ溶湯から直接に板や線をつくり出す方法です。板の製造では米国のハンター・エンジニアリング法、カナダのハゼレット法、フランスの3C法やスイスのキャスターIIなどが有名です。線材ではイタリアのプロペルチ法、フランスのスピーディム法などがあります。工程を省略でき、製造歩留りも向上しコストダウンを可能にします。アルミニウムやアルミ合金を400~500°Cの熱間で押出す加工方法です。押出して、細長い加工製品(押出材)をつくります。この方法によると、他の加工法では製造することがむずかしい中空品や複雑な断面形状の製品でも、1回の押出工程で容易につくることが可能です。素材を加熱することなく室温で素材をダイスの狭い孔に通して引抜くことによって加工する冷間加工方法です。引抜く素材は一般に押出材が多く用いられます。引抜は一般的に押出形材よりも細くて寸法精度がよく、表面のきれいな製品をつくることができます。この方法によって主として管、棒がつくられますが、これらは引抜材と呼ばれています。多く使用されています。ポピュラーな横型油圧式押出機では、そのほとんどが固定したダイスにビレットを押付けて押出す、直接押出法を採用しています。大型押出機に対する関心も高まっています。わが国では最大9,500トンの横型油圧式押出機が稼働中ですが、世界では14,000トンといった水圧式大型押出機もあります。素材を油圧または水圧プレスあるいはハンマーなどで鍛錬し、粘り強さを与えながら必要な形にしていく方法を鍛造といいます。鍛造は平らな金敷の上で押しつぶして成形する自由鍛造と、鍛造すべき製品の形を上型・下型に彫り込んで、その型内で成形する型鍛造の2つに分けられます。応力にもよく耐えることができ、信頼性の高い製品をつくることができます。この特性を生かして鍛造品は航空機用部品や自動車の重要保安部品として使用されています。一般工業用部品としても高速回転機器部品や高い負荷のかかる機械部品などに広く使用されています。鋳型に流し込んでそのまま冷却し、所定の形状の製品をつくる方法を鋳造といい、その製品を鋳物といいます。中ではもっとも古くから行われている方法で鋳物砂でつくった鋳型にアルミ溶湯を流し込み、冷却凝固後に砂型を壊して製品を取り出すものです。シェルモールド法けい砂に熱硬化性樹脂の粘結材を混合したものを鋳物砂に用い、金型に焼付けて薄いシェル型をつくり、これを鋳型とする鋳造法です。砂型でありながら金型鋳造と同等の寸法精度が得られる特徴があります。型の運搬も容易で、中空鋳物の中子としても使われています。耐熱合金鋼でつくられた鋳型で成型する方法です。アルミ溶湯の重力のみによって鋳造するため、重力金型鋳造法とも呼ばれます。しく、寸法精度のよいち密な鋳物ができる特徴をもっています。一種で、炉内の溶湯面に低い圧力を加えてアルミ溶湯を押し上げ注入し、注湯完了と同時に圧力を加えたまま凝固させる方法です。材料にムダがなく、均一で高品質鋳物ができるのが特徴です。呼ばれる製造方法で、金型内にアルミ溶湯を入れ、プレスによって溶湯に機械的な高圧力を加えながら凝固させます。もれ性にすぐれており、高品質な鋳物を得る方法のひとつです。ダイカスト法あまり大型なものは少ないが、鋳造品の大量生産に適した方法です。耐熱性鋼でつくられた複雑な形状の金型に、アルミ溶湯を高速・高圧で注入します。製品の鋳肌がきわめて美しく寸法精度にすぐれた薄肉鋳物を短時間で大量生産することができます。溶湯を金型に高速で圧入するため、空気や酸化物を巻き込んで鋳物の中に気孔(鋳巣)ができやすい問題があります。近年、気孔を少なくした方法がいろいろ考案されています。アキュラッド法、無孔性ダイカスト法(酸素雰囲気)や真空ダイカスト法、低速充填ダイカスト法などが開発され、実用化されています。無孔性ダイカスト法は、鋳込む前に活性な酸素ガスで鋳型内の空気を置換しておきます。この鋳型内の酸素は、注入時にアルミ溶湯と反応して酸化アルミニウムとなり、それが溶湯中に分散して凝固するため、製品内にガス体が残らず、気孔として存在しないので、加熱してもふくれは発生しません。表面処理アルミニウムはもともと美しい地肌とすぐれた耐食性を持っている金属ですが、さまざまな表面処理を施すことによってこれらの特性をさらに高めたり、新しい特性を付加したりすることができます。(光沢処理)、ほうろう、めっきなどがあります。アルマイト※」の名でも知られるアルミニウムの陽極酸化皮膜処理は、わが国が誇る世界的な技術です。アルミニウムは活性な金属であり、大気中では酸素と結合して自然に表面に薄い酸化アルミニウムの皮膜を形成します。この酸化アルミニウムは、それ以上変化しないという性質を持っているので、内側のアルミニウムを保護する役目をもち、そのために、一般にアルミニウムが腐食しにくいといわれるわけです。実際には、電解液(硫酸、しゅう酸、その他の有機酸の中にアルミニウム製品を入れ、これを陽極として弱い直流、交流または、交直流の電流を流すと、表面に酸化皮膜が形成されます。電解条件やアルミ合金の種類をいろいろに組合せることによって、シルバー、ゴワールド、アンバー、黒などの色を出したり(発色・着色)、耐摩耗性を付与した、より硬い皮膜をつくることもできます。酸化皮膜の表面には、たくさんの小さな穴(直径0.01〜0.05μm60〜800個/μm2)があいています。これを圧力容器に入れて、蒸気を吹込み圧力を加えるか、またはふっとう水の中に入れて、穴の表層部に水酸化アルミニウムを形成させて穴を密閉し表面をなめらかにします。このことを封孔処理といい、このとき染料を穴にしみ込ませて着色することもできます。アルミニウムの表面処理は、従来おもに装飾性や耐食性を高めるために行われていました。最近になってエレクトロニクス、その他の先端技術分野のニーズに対応し、すぐれた機能を持たせる表面機能化技術が開発されています。これは陽極酸化皮膜処理や化成皮膜処理、めっきなどの技術を応用して機能性皮膜を生成しようとするものです。塗装アルミコイルに塗料(ポリエステル系アクリル系、エポキシ系、ふっ素系など)を連続的に焼付けしたアルミ塗装板(カラアルミと呼ぶ)のほか、成形加工の前あるいは後に塗装|するアルミ缶、アルマイト下地に塗装するアルミサッシ、ブラインド、建材などが代表的です。用途が拡|大しています。機械的な表面仕上げ機械的な表面仕上げ方法としては、エンボス加工、表面ダル(くもり)加工、ショットブラスト、バフ研磨、バレル研磨などがあります。エンボス加工は、建材や装飾材としてよく用いられます。レーザーを用いた表面ダル加工は、自動車のボディパネルなどに使用されています。