銅及び銅合金の分類と性質
銅および銅合金は、商用金属の主要なカテゴリーの 1 つです。 優れた電気伝導性と熱伝導性、優れた耐食性、優れた強度と耐疲労性、外観など、幅広い特性を備えています。 機械加工、ろう付け、溶接が簡単に行えます。
銅および銅合金の選択
銅および銅合金の主な選択基準は次のとおりです。
電気伝導率: 銅は工業用金属の中で最も伝導性が高くなります。 銀または他の元素を追加すると、導電性を大幅に損なうことなく、強度、軟化に対する耐性、またはその他の特性を向上させることができます。
熱伝導率: この特性は電気伝導率に似ています。 銅合金はこの特性に役立ち、良好な耐食性が合金化による導電性損失の増加を補います。
色と外観: 多くの銅合金には独特の色があり、物体が風化するにつれて変化する可能性があります。 ほとんどの合金では、不利な腐食条件下でも表面を高水準に準備して維持するのは簡単です。 多くの合金は、そのままの形で、または金属メッキ後に装飾用途に使用されます。 これらの合金には、銅のサーモン ピンクからイエロー、ゴールド、グリーン、そして風化した状態では深いブロンズに至るまで、特定の色があります。 大気にさらすとグリーンまたはブロンズ仕上げになり、一部の製品形態ではプレアロイが利用可能です。
製造の容易さ: ほとんどの合金は、鋳造、熱間または冷間成形、機械加工、接合などが容易に行えます。これらの合金は、多くの場合、他の金属と比較される標準となります。
合金の特性
多くの合金は固溶強化されていますが、銅の結晶構造に基づいており、優れた延性を備えています。 ほとんどの合金は冷間加工によってさらに強化でき、それによって有用な延性を維持しながら引張強度と疲労強度が向上します。 一部の合金は分散強化でき、一部は非常に高い強度レベルまで時効硬化できます。
さまざまな種類の金属合金
銅は本質的に商業的に純粋な銅であり、通常は非常に柔らかく延性があり、合計の不純物含有量は最大約 0.7% です。 これらの材料は、電気伝導性や熱伝導性、耐食性、外観や色、加工の容易さなどを考慮して使用されます。 これらはあらゆる工業用金属の中で最も高い導電率を持ち、延性が非常に高く、ろう付けが容易で、多くの場合溶接が可能です。 一般的な用途には、電気配線と継手、バスバー、熱交換器、屋根、壁被覆、水道管、空気管、プロセス装置などがあります。
高銅合金には、ベリリウム、クロム、ジルコニウム、錫、銀、硫黄、鉄などのさまざまな合金元素が少量含まれています。 これらの元素は、強度、耐クリープ性、加工性、はんだ付け性など、銅の 1 つ以上の基本的な特性を変化させます。 ほとんどの用途は上記の銅の用途と似ていますが、使用条件はより極端です。
真鍮は最大 45% の亜鉛を含む銅と亜鉛の合金で、加工性を向上させるために少量の鉛が、強度のために錫が添加される可能性があります。 銅 - 亜鉛合金は単相であり、鍛造状態では最大約 37% の亜鉛を含みます。 単相合金は優れた延性を持ち、通常は強度を高めるために冷間加工条件で使用されます。 約 37% を超える亜鉛を含む合金は二相合金であり、単相合金よりも高い強度を持っていますが、室温での延性は限られています。 二相真鍮は通常、鋳造または熱仕上げされます。 真鍮の一般的な用途は、建設、絞り加工および回転コンテナおよびコンポーネント、ラジエーターコアおよびタンク、電気端子、プラグおよび照明器具、ロック、ドアハンドル、銘板、配管工のハードウェア、ファスナー、カートリッジ、ポンプセット用のシリンダーなどです。
青銅は、銅と錫に、リン、アルミニウム、シリコン、マンガン、ニッケルの少なくとも 1 つを加えた合金です。 これらの合金は高強度を実現し、優れた耐食性を備えています。 これらは、ばねや固定具、金属成形ダイス、ベアリング、ブッシュ、端子、接点やコネクタ、建設用アクセサリや機能に使用されます。 鋳造青銅を彫像に使用することはよく知られています。
白銅ニッケルは銅とニッケルの合金で、少量の鉄と、場合によっては少量のクロムや錫などの他の合金が含まれています。 この合金は水中での耐食性に優れており、熱交換器、復水器、ポンプや配管システム、船体の外装などの海水用途に広く使用されています。
洋白は55～65％の銅をニッケルや亜鉛と合金化したもので、加工性を向上させるために鉛が添加されることもあります。 これらの合金は、銀は含まれていませんが、スターリングシルバーに似た外観にちなんで名付けられました。 これらは、宝飾品やネームプレート、シルバー プレート (EPNS) のベース、バネ、留め具、コイン、鍵、カメラの部品として使用されます。
