อลูมิเนียมมีส่วนผสมทางเคมีอะไรบ้าง?

อลูมิเนียม (Aluminum) เป็นโลหะที่มีน้ำหนักเบา สามารถนำไปผลิตเป็นวัสดุสำหรับงานอุตสาหกรรมได้หลากหลายประเภท โดยอลูมิเนียมที่ใช้งานทั่วไปมีทั้งอลูมิเนียมบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์และอลูมิเนียมอัลลอย (Aluminum Alloy) ซึ่งมีการเติมธาตุผสมเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกล ความสามารถในการขึ้นรูป และความต้านทานต่อการกัดกร่อน

ส่วนผสมทางเคมีของอลูมิเนียมแต่ละเกรดจะแตกต่างกันตามมาตรฐานวัสดุ โดยทั่วไปแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก (Weight Percent หรือ wt.%) ธาตุที่พบได้บ่อย ได้แก่ แมกนีเซียม ซิลิกอน สังกะสี ทองแดง แมงกานีส โครเมียม และเหล็ก

บทความนี้จะอธิบายองค์ประกอบทางเคมีของอลูมิเนียม 3 เกรดที่นิยมใช้ในงานอุตสาหกรรม ได้แก่ 6061, 7075 และ 5083 พร้อมเปรียบเทียบคุณสมบัติและการเลือกใช้งานให้เหมาะสม

ธาตุผสมในอลูมิเนียมมีหน้าที่อะไร?

ธาตุผสมแต่ละชนิดมีผลต่อคุณสมบัติของอลูมิเนียมแตกต่างกัน โดยผลลัพธ์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับปริมาณธาตุเพียงอย่างเดียว แต่ยังขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิต การอบชุบ และสภาพวัสดุด้วย

• แมกนีเซียม (Mg): ช่วยเพิ่มความแข็งแรง โดยเฉพาะในอลูมิเนียมกลุ่ม 5xxx และมีบทบาทในการเกิดสารประกอบเพิ่มความแข็งแรงในกลุ่ม 6xxx และ 7xxx
• ซิลิกอน (Si): ทำงานร่วมกับแมกนีเซียมเพื่อสร้างสารประกอบ Mg2Si ซึ่งมีส่วนสำคัญต่อการเพิ่มความแข็งแรงจากการอบชุบในกลุ่ม 6xxx
• สังกะสี (Zn): เป็นธาตุผสมสำคัญของอลูมิเนียมกลุ่ม 7xxx โดยทำงานร่วมกับแมกนีเซียมและทองแดงเพื่อเพิ่มความแข็งแรง
• ทองแดง (Cu): ช่วยเพิ่มความแข็งแรงในโลหะผสมบางกลุ่ม แต่ปริมาณและโครงสร้างจุลภาคอาจส่งผลต่อความต้านทานการกัดกร่อน
• แมงกานีส (Mn): มีส่วนช่วยเพิ่มความแข็งแรงและควบคุมโครงสร้างจุลภาคของวัสดุ
• โครเมียม (Cr): มีบทบาทในการควบคุมโครงสร้างเกรนและพฤติกรรมการตกผลึกใหม่ของโลหะผสมบางเกรด
• เหล็ก (Fe): เป็นธาตุที่พบได้ในอลูมิเนียมหลายเกรด โดยมักมีการจำกัดปริมาณเพื่อควบคุมผลต่อคุณสมบัติของวัสดุ

1. ส่วนผสมทางเคมีของอลูมิเนียม 6061

อลูมิเนียม 6061 อยู่ในกลุ่ม 6xxx Series มีแมกนีเซียมและซิลิกอนเป็นธาตุผสมสำคัญ สามารถเพิ่มความแข็งแรงด้วยกระบวนการอบชุบทางความร้อน และมีความสามารถในการเชื่อมและต้านทานการกัดกร่อนที่เหมาะกับงานอุตสาหกรรมทั่วไป

ตารางองค์ประกอบทางเคมีของอลูมิเนียม 6061

ธาตุ	สัญลักษณ์	ปริมาณโดยน้ำหนัก (%)
แมกนีเซียม	Mg	0.8–1.2
ซิลิกอน	Si	0.4–0.8
ทองแดง	Cu	0.15–0.40
โครเมียม	Cr	0.04–0.35
เหล็ก	Fe	ไม่เกิน 0.70
แมงกานีส	Mn	ไม่เกิน 0.15
สังกะสี	Zn	ไม่เกิน 0.25
ไทเทเนียม	Ti	ไม่เกิน 0.15
อลูมิเนียม	Al	ส่วนที่เหลือ

คุณสมบัติเด่นของอลูมิเนียม 6061

• มีความแข็งแรงระดับปานกลางถึงสูงตามสภาพวัสดุ
• สามารถอบชุบเพื่อเพิ่มความแข็งแรง เช่น สภาพ T6
• มีความสามารถในการเชื่อมที่ดีเมื่อใช้กระบวนการเหมาะสม
• มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมทั่วไป
• เหมาะกับงานกลึง CNC และงานผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักร

อลูมิเนียม 6061 นิยมใช้ผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักร โครงสร้างน้ำหนักเบา อุปกรณ์ขนถ่าย และชิ้นส่วนประกอบทางวิศวกรรม โดยสามารถศึกษารายละเอียดของ เพลาอลูมิเนียม 6061 เพื่อประกอบการเลือกวัสดุสำหรับงานกลึงและงานอุตสาหกรรม

2. ส่วนผสมทางเคมีของอลูมิเนียม 7075

อลูมิเนียม 7075 อยู่ในกลุ่ม 7xxx Series โดยมีสังกะสี แมกนีเซียม และทองแดงเป็นธาตุผสมสำคัญ สามารถเพิ่มความแข็งแรงด้วยกระบวนการอบชุบทางความร้อน จึงได้รับความนิยมในงานที่ต้องการอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง

ตารางองค์ประกอบทางเคมีของอลูมิเนียม 7075

ธาตุ	สัญลักษณ์	ปริมาณโดยน้ำหนัก (%)
สังกะสี	Zn	5.1–6.1
แมกนีเซียม	Mg	2.1–2.9
ทองแดง	Cu	1.2–2.0
โครเมียม	Cr	0.18–0.28
เหล็ก	Fe	ไม่เกิน 0.50
ซิลิกอน	Si	ไม่เกิน 0.40
แมงกานีส	Mn	ไม่เกิน 0.30
ไทเทเนียม	Ti	ไม่เกิน 0.20
อลูมิเนียม	Al	ส่วนที่เหลือ

คุณสมบัติเด่นของอลูมิเนียม 7075

• มีความแข็งแรงสูงเมื่อผ่านกระบวนการอบชุบที่เหมาะสม
• มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง
• เหมาะกับงานกลึงและกัด CNC
• นิยมใช้กับชิ้นส่วนเครื่องจักรและอุปกรณ์ที่ต้องการความแม่นยำ
• มีข้อจำกัดด้านการเชื่อมและความต้านทานต่อการกัดกร่อนบางประเภท

อลูมิเนียม 7075 เหมาะกับงานชิ้นส่วนอากาศยานบางประเภท อุปกรณ์จับยึด และชิ้นส่วนทางวิศวกรรมที่ต้องการความแข็งแรงสูง โดยสามารถศึกษาผลิตภัณฑ์ แผ่นอลูมิเนียม 7075 และ เพลาอลูมิเนียม 7075 ตามรูปแบบการนำไปผลิตชิ้นงาน

3. ส่วนผสมทางเคมีของอลูมิเนียม 5083

อลูมิเนียม 5083 อยู่ในกลุ่ม 5xxx Series มีแมกนีเซียมเป็นธาตุผสมหลัก ร่วมกับแมงกานีสและโครเมียม โดยเป็นอลูมิเนียมที่ไม่สามารถเพิ่มความแข็งแรงด้วยกระบวนการอบชุบแบบตกตะกอนเช่นเดียวกับ 6061 และ 7075

จุดเด่นของอลูมิเนียม 5083 คือความแข็งแรงที่เหมาะกับงานโครงสร้าง ความสามารถในการเชื่อม และความต้านทานต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมทางทะเลเมื่อเลือกสภาพวัสดุอย่างถูกต้อง

ตารางองค์ประกอบทางเคมีของอลูมิเนียม 5083

ธาตุ	สัญลักษณ์	ปริมาณโดยน้ำหนัก (%)
แมกนีเซียม	Mg	4.0–4.9
แมงกานีส	Mn	0.4–1.0
โครเมียม	Cr	0.05–0.25
เหล็ก	Fe	ไม่เกิน 0.40
ซิลิกอน	Si	ไม่เกิน 0.40
ทองแดง	Cu	ไม่เกิน 0.10
สังกะสี	Zn	ไม่เกิน 0.25
ไทเทเนียม	Ti	ไม่เกิน 0.15
อลูมิเนียม	Al	ส่วนที่เหลือ

คุณสมบัติเด่นของอลูมิเนียม 5083

• มีความแข็งแรงสูงในกลุ่มอลูมิเนียมที่ไม่สามารถเพิ่มความแข็งแรงด้วยการอบชุบแบบตกตะกอน
• มีความสามารถในการเชื่อมที่ดี
• เหมาะกับงานโครงสร้างและงานทางทะเล
• มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนที่ดีเมื่อเลือกสภาพวัสดุเหมาะสม
• สามารถขึ้นรูปและแปรรูปตามข้อกำหนดของงาน

อลูมิเนียม 5083 นิยมใช้ในงานต่อเรือ ถังเก็บวัสดุบางประเภท และโครงสร้างที่ต้องการน้ำหนักเบาควบคู่กับความสามารถในการเชื่อม โดยสามารถศึกษารายละเอียด แผ่นอลูมิเนียม 5083 เพื่อประกอบการเลือกใช้งาน

เปรียบเทียบส่วนผสมทางเคมีของอลูมิเนียม 6061, 7075 และ 5083

อลูมิเนียมทั้งสามเกรดมีองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน โดยเฉพาะธาตุผสมหลักซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติและลักษณะการใช้งาน

องค์ประกอบ	6061	7075	5083
กลุ่มโลหะผสม	6xxx	7xxx	5xxx
ธาตุผสมหลัก	Mg + Si	Zn + Mg + Cu	Mg
แมกนีเซียม (%)	0.8–1.2	2.1–2.9	4.0–4.9
สังกะสี (%)	ไม่เกิน 0.25	5.1–6.1	ไม่เกิน 0.25
ซิลิกอน (%)	0.4–0.8	ไม่เกิน 0.40	ไม่เกิน 0.40
การเพิ่มความแข็งแรงด้วยการอบชุบ	ได้	ได้	ไม่ได้ด้วยวิธีตกตะกอน
จุดเด่น	งานทั่วไปและงานเชื่อม	ความแข็งแรงสูง	งานเชื่อมและงานทางทะเล

ข้อมูลดังกล่าวเป็นช่วงองค์ประกอบทางเคมีโดยทั่วไปของแต่ละเกรด ไม่ใช่ผลวิเคราะห์ของวัสดุแต่ละล็อต ผู้ใช้งานควรตรวจสอบเอกสารรับรองวัสดุและมาตรฐานผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องก่อนนำไปใช้ในงานวิศวกรรม

อลูมิเนียม 6061, 7075 และ 5083 ควรเลือกเกรดไหน?

การเลือกเกรดอลูมิเนียมควรพิจารณาจากลักษณะการรับแรง สภาพแวดล้อม กระบวนการผลิต และข้อกำหนดทางวิศวกรรม ไม่ควรพิจารณาจากปริมาณธาตุผสมเพียงอย่างเดียว

เลือกอลูมิเนียม 6061 เมื่อต้องการใช้งานอเนกประสงค์

เหมาะกับงานชิ้นส่วนเครื่องจักร โครงสร้างน้ำหนักเบา งานเชื่อม และงานกลึง CNC ที่ต้องการสมดุลระหว่างความแข็งแรง ความสามารถในการผลิต และความต้านทานต่อการกัดกร่อน

เลือกอลูมิเนียม 7075 เมื่อต้องการความแข็งแรงสูง

เหมาะกับงานที่ต้องการอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง เช่น ชิ้นส่วนเครื่องจักรความแม่นยำสูงและงานอุปกรณ์เฉพาะทาง แต่ต้องพิจารณาข้อจำกัดด้านการเชื่อมและการกัดกร่อนเพิ่มเติม

เลือกอลูมิเนียม 5083 สำหรับงานเชื่อมและงานทางทะเล

เหมาะกับงานโครงสร้างเชื่อม งานต่อเรือ และอุปกรณ์ที่ต้องการความต้านทานต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมทางทะเล โดยต้องเลือกสภาพวัสดุและมาตรฐานให้เหมาะกับอุณหภูมิและสภาพการใช้งานจริง

ทำไมต้องตรวจสอบค่าเคมีจาก Material Certificate?

แม้อลูมิเนียมจะระบุเกรดเดียวกัน แต่ผลวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของวัสดุแต่ละล็อตอาจแตกต่างกันภายในช่วงที่มาตรฐานอนุญาต เอกสารรับรองวัสดุจึงมีความสำคัญสำหรับงานที่ต้องการตรวจสอบย้อนกลับและควบคุมคุณภาพ

ข้อมูลที่ควรตรวจสอบ ได้แก่

• เกรดและมาตรฐานวัสดุ
• หมายเลขล็อตหรือหมายเลขการผลิต
• ผลวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี
• สภาพวัสดุหรือ Temper
• ผลทดสอบคุณสมบัติเชิงกลตามข้อกำหนด
• รายละเอียดขนาดและรูปแบบผลิตภัณฑ์

สำหรับงานที่มีข้อกำหนดเฉพาะ ควรขอเอกสารรับรองจากผู้จำหน่ายก่อนสั่งซื้อ เพื่อยืนยันความสอดคล้องกับมาตรฐานที่โครงการต้องการ

ศึกษาผลิตภัณฑ์อลูมิเนียมจากเสริมชัยสตีล

ร้านเสริมชัยสตีลมีข้อมูลผลิตภัณฑ์อลูมิเนียมหลายเกรดสำหรับงานกลึง งานผลิตชิ้นส่วน และงานอุตสาหกรรม ผู้ที่ต้องการเลือกวัสดุสามารถศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ หมวดผลิตภัณฑ์อลูมิเนียม

การเลือกใช้อลูมิเนียมให้เหมาะสมควรพิจารณาทั้งส่วนผสมทางเคมี คุณสมบัติเชิงกล สภาพวัสดุ และกระบวนการผลิต เพื่อให้ได้วัสดุที่ตรงกับความต้องการและสามารถควบคุมต้นทุนได้อย่างมีประสิทธิภาพ