อลูมิเนียมมีส่วนผสมทางเคมีอะไรบ้าง?

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

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

ธาตุสัญลักษณ์ปริมาณโดยน้ำหนัก (%)
แมกนีเซียมMg0.8–1.2
ซิลิกอนSi0.4–0.8
ทองแดงCu0.15–0.40
โครเมียมCr0.04–0.35
เหล็กFeไม่เกิน 0.70
แมงกานีสMnไม่เกิน 0.15
สังกะสีZnไม่เกิน 0.25
ไทเทเนียมTiไม่เกิน 0.15
อลูมิเนียมAlส่วนที่เหลือ

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

ธาตุสัญลักษณ์ปริมาณโดยน้ำหนัก (%)
สังกะสีZn5.1–6.1
แมกนีเซียมMg2.1–2.9
ทองแดงCu1.2–2.0
โครเมียมCr0.18–0.28
เหล็กFeไม่เกิน 0.50
ซิลิกอนSiไม่เกิน 0.40
แมงกานีสMnไม่เกิน 0.30
ไทเทเนียมTiไม่เกิน 0.20
อลูมิเนียมAlส่วนที่เหลือ

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

ธาตุสัญลักษณ์ปริมาณโดยน้ำหนัก (%)
แมกนีเซียมMg4.0–4.9
แมงกานีสMn0.4–1.0
โครเมียมCr0.05–0.25
เหล็กFeไม่เกิน 0.40
ซิลิกอนSiไม่เกิน 0.40
ทองแดงCuไม่เกิน 0.10
สังกะสีZnไม่เกิน 0.25
ไทเทเนียมTiไม่เกิน 0.15
อลูมิเนียมAlส่วนที่เหลือ

คุณสมบัติเด่นของอลูมิเนียม 5083

  • มีความแข็งแรงสูงในกลุ่มอลูมิเนียมที่ไม่สามารถเพิ่มความแข็งแรงด้วยการอบชุบแบบตกตะกอน
  • มีความสามารถในการเชื่อมที่ดี
  • เหมาะกับงานโครงสร้างและงานทางทะเล
  • มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนที่ดีเมื่อเลือกสภาพวัสดุเหมาะสม
  • สามารถขึ้นรูปและแปรรูปตามข้อกำหนดของงาน

อลูมิเนียม 5083 นิยมใช้ในงานต่อเรือ ถังเก็บวัสดุบางประเภท และโครงสร้างที่ต้องการน้ำหนักเบาควบคู่กับความสามารถในการเชื่อม โดยสามารถศึกษารายละเอียด แผ่นอลูมิเนียม 5083 เพื่อประกอบการเลือกใช้งาน

เปรียบเทียบส่วนผสมทางเคมีของอลูมิเนียม 6061, 7075 และ 5083

อลูมิเนียมทั้งสามเกรดมีองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน โดยเฉพาะธาตุผสมหลักซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติและลักษณะการใช้งาน

องค์ประกอบ606170755083
กลุ่มโลหะผสม6xxx7xxx5xxx
ธาตุผสมหลักMg + SiZn + Mg + CuMg
แมกนีเซียม (%)0.8–1.22.1–2.94.0–4.9
สังกะสี (%)ไม่เกิน 0.255.1–6.1ไม่เกิน 0.25
ซิลิกอน (%)0.4–0.8ไม่เกิน 0.40ไม่เกิน 0.40
การเพิ่มความแข็งแรงด้วยการอบชุบได้ได้ไม่ได้ด้วยวิธีตกตะกอน
จุดเด่นงานทั่วไปและงานเชื่อมความแข็งแรงสูงงานเชื่อมและงานทางทะเล

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