アルミニウム 6063 vs 6061：熱伝導率が高いのはどちらか

Nov 07,2024

ヒートシンク用アルミニウム 6063 vs 6061：熱伝導率が高いのはどちらか

簡単な回答：熱伝導に関しては、6063-T5 が優れています。約 200 W/m·K に対して 6061-T6 は 155～170 W/m·K で、約 15～25% 優れており、押出加工用に作られた合金です。6061 はより強度が高い合金（降伏強度は約 2 倍）で、切削性に優れ、CNC 加工のヒートシンクや構造部品の標準です。経験則：押出成形ヒートシンクプロファイルは 6063、機械加工ヒートシンクまたはヒートシンク兼構造体は 6061、そして表面積が実際の冷却性能を左右する場合、15% の熱伝導率の差だけでより弱い部品を選ぶべきではありません。

どちらの合金も 6000 系アルミニウムであり、両方とも陽極酸化処理に適しており、電子機器で広く使用されています。しかし、これらは互換性がなく、熱部品にとって重要な違いは、熱伝導率、押出性、強度、表面仕上げです。このガイドでは、数値と決定ルールを、一般的な公表値とともに説明します。設計が重要な場合は、特定のテンパーとサプライヤー証明書を確認してください。

6063 と 6061 の熱伝導率が異なる理由

アルミニウム合金の熱伝導率は、合金元素が追加されると低下します。これらの元素が熱を運ぶ電子を散乱させるためです。6061 はより多くの合金含有量（マグネシウムとシリコンが多く、さらに少量の銅と鉄）を含んでいます。特に銅は熱伝導率を著しく低下させます。6063 はより含有量の少ない合金で、マグネシウムとシリコンが少なく、銅は意図的に添加されていません。合金による散乱が少なく、熱の流れが良くなります。

これが、6063 が業界の押出合金である理由でもあります。含有量の少ない化学組成はダイスをより容易に流れ、薄いフィンスロットをより確実に充填し、より速い押出速度を可能にします。6061 も押出加工は可能ですが、フィンプロファイルの押出速度は遅く、薄肉部の充填が均一になりにくいです。フィン付きアルミプロファイルを見かけたら、それはほとんどの場合 6063 です。

6061 を使用すると、熱性能はどのくらい低下しますか？

正直な答え：データシートが示唆するほどではありません。一般的な公表値では、6063-T5 は約 200 W/m·K、6061-T6 は 155～170 W/m·K の範囲です。これは約 15～25% の実際の差です。

特性（代表値）	6061-T6	6063-T5
熱伝導率	155～170 W/m·K	約 200 W/m·K
引張強さ	約 310 MPa	約 185～205 MPa
降伏強度	約 275 MPa	約 145 MPa
押出性	良好、薄いフィンでは遅い	優れている
陽極酸化処理の外観	ストリーキングが見られる場合がある	明るく均一
被削性	切りくずがきれいで、仕上げ面が良好	柔らかく、やや粘着性がある
代表的な用途	機械加工ヒートシンク、構造部品	押出フィンプロファイル

工学的な現実は次のとおりです。ヒートシンクの性能は、合金の熱伝導率の最後の 20% よりも、総表面積と空気の流れに大きく依存します。フィンが 1 枚多い、またはわずかに高いフィンを備えた 6061 ヒートシンクは、同じ外形の 6063 ヒートシンクを簡単に上回ります。熱伝導率が最も重要になるのは、スペースが非常に狭く、すべてのフィンが重要になる場合です。そして、まさにそのような場合に、最高の押出合金のみが製造できる薄くて密度の高いフィンが必要になります。

6063 を選ぶべきなのはどのような場合ですか？

ヒートシンクが押出成形される場合は、6063 を選択してください。押出速度が速く、薄いフィン部の充填性に優れ、熱伝導率も高いため、標準となっています。LED ドライバー、電源、アンプ、通信機器用の押出ヒートシンクは、ほぼすべて 6063 であり、陽極酸化処理された表面はより明るく均一に仕上がります。ヒートシンクが製品の外観の一部である場合、これは目に見える価値です。

6063-T5 と T6 は慎重に選択してください。T5 は、プレス機から出た直後に冷却され、人工時効処理されることを意味します。安価で、機械的負荷が小さいほとんどのヒートシンクに適しています。T6 は、溶体化処理と完全時効処理が施され、強度が高くなりますが、コストがかかります。取り付け荷重も支えるヒートシンクは T6 が適している場合がありますが、単純なフィンプロファイルには必要ありません。

6061 を選ぶべきなのはどのような場合ですか？

部品が熱伝導と構造支持の 2 つの役割を担う場合は、6061 を選択してください。シャーシ壁を兼ねる CNC 加工ヒートシンク、基板やコネクタを取り付ける筐体ベースプレート、繰り返し組み立て・分解されるねじ付き取り付け穴を持つコールドプレートなどには、6061 の約 2 倍の降伏強度と、よりきれいな機械加工特性が求められます。6063 のねじ山は剥がれやすく、6061 のタップ穴はトルクに耐えます。

機械加工ヒートシンクが通常 6061 であるのには、実際的な理由もあります。6061 はきれいに切削でき、材料の引きずりなしに厳しい公差を維持できるため、薄いフィンと精密な取り付け面を同じセットアップでフライス加工する場合に重要です。当社のCNC 機械加工ヒートシンクは、図面に特に指定がない限り、デフォルトで 6061 を使用しています。また、押出材から最終製品に移行する部品については、6063 プロファイルを機械加工しています。

シナリオ	推奨合金	理由
押出フィンプロファイル、LED/電源	6063-T5	熱伝導率、押出性、コスト
機械的負荷がかかる押出ヒートシンク	6063-T6	合金の熱的利点を失わずに強度を確保
CNC 機械加工ヒートシンク、試作または低量産	6061-T6	被削性、強度、金型不要
シャーシまたは筐体壁に統合されたヒートシンク	6061-T6	構造的役割、ねじ切り機能
最高密度フィン設計、狭いスペース	6063（スカイビングまたは押出）	フィン 1g あたりの最高の熱伝導率

陽極酸化処理と表面仕上げについては？

どちらの合金も陽極酸化処理に適しており、ヒートシンクの場合、陽極酸化層は通常プラスに働きます。硬くて暗いコーティングは、裸の金属よりもわずかに熱を放射します。違いは外観に現れます。6063 は、ストリーキングが少なく、明るく均一な仕上がりに陽極酸化処理されます。これは、目に見える押出製品で 6063 が主流であるもう 1 つの理由です。6061 に含まれる銅と鉄は、特に黒などの濃い色の場合、大きな陽極酸化処理面に微妙な色むらやスケールとして現れることがあります。筐体内に隠れる純粋に機能的なヒートシンクには、誰も気にしません。工業デザインの一部として目に見えるヒートシンクには、6063 の方が見た目が良くなります。

注意点が 1 つあります。陽極酸化処理は絶縁体であり、厚いハードコート層は空気表面に測定可能な熱抵抗を追加します。高性能ヒートシンクの場合、設計者はベース接触面をマスキングするか、薄い装飾用陽極酸化処理を指定することがあります。熱抵抗の目標値が厳しい場合は、計算を行ってください。当社の熱抵抗ガイドでは、コーティングを計算に含める方法を示しています。

合金の選択によって熱抵抗の目標値は変わりますか？

わずかに変わります。ヒートシンクの熱抵抗は、合金ではなく、空気側の対流（フィンと空気の流れ）によって支配されます。合金の熱伝導率は、ベース内部の広がり抵抗、つまり熱が部品のフットプリントからフィンまでどれだけ効率的に伝わるかに影響します。ベースが厚く、熱源が小さい場合、6061 と 6063 の違いにより、小さなヒートシンクでは広がり抵抗が数分の 1 K/W 変動し、大きなヒートシンクではほとんど変動しません。数分の 1 度を追い求めている場合は、まずフィン面積と空気の流れに注力し、その後で合金のアップグレードをボーナスとして検討してください。

プロセスと合金の両方をまだ検討中の場合は、押出、CNC 機械加工、スタンピング、スカイビングを比較した当社のヒートシンクタイプガイドから始めてください。また、熱仕様（ワット数、周囲温度、最高温度、外形寸法）をお送りいただければ、当社の ISO9001 認証を取得した東莞工場にて、押出ヒートシンクから CNC 機械加工ヒートシンクまで、営業日 12 時間以内に適切な合金とプロセスをお見積もりします。

よくある質問

ヒートシンクには 6063 と 6061 のどちらが適していますか？

A: 熱伝達のみを考慮する場合、6063 です。約 200 W/m·K に対して 6061 は 155～170 W/m·K です。ただし、6061 は約 2 倍の強度があり、機械加工性に優れています。押出フィンには 6063 を、ヒートシンクが構造を兼ねる場合は 6061 を使用してください。

ほとんどの押出ヒートシンクに 6063-T5 が使用されるのはなぜですか？

A: 合金含有量が少ないため熱伝導率が高く、押出ダイスをより速く流れ、薄いフィン部を確実に充填できます。また、陽極酸化処理により、より明るく均一な仕上がりになります。

6061-T6 アルミニウムの熱伝導率はどのくらいですか？

A: 一般的な公表値は 155～170 W/m·K です。6063-T5 の約 200 W/m·K、純アルミニウムの約 210～230 W/m·K と比較してください。

6061 の代わりに 6063 からヒートシンクを機械加工できますか？

A: 可能ですが、6063 は柔らかく切削時に粘着性があるため、薄いフィンや微細な形状は 6061 の方が加工しやすいです。ほとんどの CNC 機械加工ヒートシンクは 6061-T6 を使用します。6063 は押出ラインで使用されます。

アルミニウム合金はヒートシンクの性能に本当に影響しますか？

A: フィン面積や空気の流れほどではありませんが、無視できるものではありません。合金の違いにより、ベースの広がり抵抗が多少変化します。まずプロセスと構造上の理由で合金を選択し、その後で熱収支のためにフィンと空気の流れを最適化してください。

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