環境への負荷を減らそうと技術変革を遂げてきた自動車。ガソリンエンジンの時代から、大きな課題とされてきたのが、燃費の向上に加えて、航続距離を伸ばすための車両重量の軽量化です。アルミニウムには「鉄に比べて軽いけれど弱くて価格が高い」という印象がありますが、航空機や新幹線などの構造用材料としてすでに使われています。そして様々な課題を克服する技術が開発されて、今では、量産車にもアルミニウムが使われるようになってきました。現在、一般社団法人軽金属学会事務局長を務める櫻井健夫さんは、㈱神戸製鋼所で30年以上にわたり自動車用のアルミニウム合金板を開発し、その事業戦略にも携わってきました。その功績から2017年には軽金属学会功労賞を受賞しました。大のクルマ好きという櫻井さんに、自動車用アルミニウムのこれまでとこれからについて伺いました。

バブル時代の憧れの高級車「アルミボディ」はみんなの車に

—自動車の軽量化のためにアルミニウムが使われるようになったのですね。

アルミニウムの比重は鉄の1/3です。すでに自動車ではエンジンブロックやトランスミッションケースなどにアルミニウムを融かして型に流し込んでつくった鋳造（ちゅうぞう）部品が使われています。さらにドアやボンネットの蓋（フード）などの「自動車パネル」を鋼板からアルミニウム板に換えれば、50%ほど軽量化できます。

実際に、自動車１台当たりのアルミニウム使用量（「自動車用アルミニウム合金使用量」を「自動車生産台数」で割ることで算出）は、1980年には約40キログラムでしたが、2021年は約190キログラムと大幅に増えています（図１）。

—自動車パネル用にアルミニウム合金板が使われ始めたのはいつ頃からでしょうか。 —アルミボディの自動車は憧れの存在だったのでしょうね。量産車にもアルミニウム合金板が採用されるようになったきっかけがあったのでしょうか。

—アルミニウム合金板は具体的にどこに使われているのでしょうか？

—アルミニウム合金にはさまざまな系統（種類）がありますね。自動車にはどの系統のアルミニウムが使われているのでしょうか？

課題を克服して強く美しく

—自動車パネルのアルミニウム化はすんなりと進んだのでしょうか。

—具体的にはどのような課題を克服してきたのでしょうか。

「ヘム加工」とは、アルミニウム合金板を90度-135度-180度という工程を経て徐々に折り曲げる加工です。例えばドアは外側の合金板を折り曲げて内側の合金板をくるむように接合されています（写真２）。鋼板の場合は厚さが0.7mm程度ですが、アルミニウム合金板は1.0mmと若干厚めです。厚いものほど折り曲げた際に表面が割れやすいという問題が生じます。

「鮮映性」とは、表面の鮮明度のことです。5000系アルミニウム合金板は力を加えて成形加工すると表面に筋が入ってしまいます。塗装をするとさらにその筋が目立つので厄介です（写真3左）。それを、金属の結晶組織の大きさを調整したり、製造時にアルミニウム合金板に歪みを加えたりして改善しました（写真3右）。

 —では、ベークハード性の課題はどのように解決したのでしょうか？

—6000系のアルミニウム合金板は熱で強くなるのですね。アルミニウム合金のジュラルミンの発見では「時間をおいたら強くなっていた」という時効硬化のエピソードが有名ですね。

アルミニウム化した自動車の接合技術

—自動車のアルミニウム化によって接合方法は変わったでしょうか。

—接着剤は使われているのでしょうか。

—接着剤を機械的締結や溶接と併用することで、接合の信頼性を上げているのですね。

—自動車のアルミニウム化はこれからも進みそうですか。

後編「これからの自動車のアルミニウム化〜日本アルミニウム協会が示すビジョン」の記事へ続く。

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取材・執筆：サイテック・コミュニケーションズ　大石かおり（ライター）

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