ジーニースチール(天津)有限公司

D. 運輸業界への応用

Jun 13, 2024

D. 運輸業界への応用

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※発送

アルミニウム青銅、マンガン青銅、アルミニウム黄銅、砲金(錫亜鉛青銅)、洋白、ニッケル銅合金(モネル合金)など、多くの銅合金は海水に対する耐食性が優れているため、造船用の標準材料となっています。一般に、銅と銅合金は軍艦や商船の載貨重量の 2-3% を占めています。

軍艦やほとんどの大型商船のプロペラは、アルミニウム青銅または真鍮で作られています。大型船のプロペラ1つあたりの重量は20-25トンです。クイーンエリザベスとクイーンメアリー航空母艦のプロペラの重量はそれぞれ35トンです。大型船の重い尾軸には「アドミラル」砲金が使用されることが多く、舵とプロペラの円錐ボルトも同じ材料で作られています。銅と銅合金は、エンジンとボイラー室でも大量に使用されています。世界初の原子力商船は、30トンのニッケル銀コンデンサーチューブを使用しました。最近では、アルミニウム真鍮チューブがオイルタンクの大型加熱コイルとして使用されています。100,000-トンの船にはこのような石油貯蔵タンクが12個あり、対応する加熱システムはかなり大規模です。船上の電気機器も非常に複雑です。エンジン、モーター、通信システムなどは、ほぼ完全に銅と銅合金に依存して動作します。 大小の船のキャビンは銅や銅合金で装飾されていることが多く、木造船の場合でも、木造構造を固定するには銅合金(通常はシリコン青銅)のネジと釘を使用するのが最適です。このようなネジは、圧延によって大量生産できます。

かつては船体が海洋生物に汚染され航行に支障をきたすのを防ぐため、銅コーティングによる保護がよく行われていましたが、現在では銅含有塗料を塗ることで解決するのが一般的です。

第二次世界大戦では、ドイツ軍の磁気機雷から艦船を守るため、対磁力機雷装置が開発されました。鋼鉄の船体の周囲に銅の帯を円形に取り付け、電流を流して艦船の磁場を中和し、機雷が爆発しないようにしたのです。

※ 車

自動車は、車の種類とサイズに応じて、1台あたり10〜21キログラムの銅を使用し、自動車の場合は重量の約6〜9%を占めます。銅と銅合金は主に、ラジエーター、ブレーキシステムのパイプライン、油圧装置、ギア、ベアリング、ブレーキ摩擦パッド、配電および電力システム、ガスケット、およびさまざまなジョイント、アクセサリ、アクセサリーに使用されます。その中でも、ラジエーターは比較的大量の銅を使用しています。現代のチューブベルトラジエーターは、真鍮ストリップを使用してラジエーターチューブに溶接し、薄い銅ストリップを曲げてラジエーターフィンにします。

近年、銅製ラジエーターの性能をさらに向上させ、アルミ製ラジエーターに対する競争力を高めるために、多くの改良が行われました。材料面では、銅に微量元素を添加して、熱伝導率を失わずに強度と軟化点を高め、ストリップの厚さを減らして鋼材を節約しました。製造技術面では、銅管の高周波溶接またはレーザー溶接を使用し、ラジエーターコアの組み立てには鉛汚染の影響を受けやすい軟質はんだの代わりに銅軟質はんだを使用しています。ろう付けされたアルミ製ラジエーターと比較して、同じ放熱条件、つまり同じ空気と冷却液の圧力降下下では、新しい銅製ラジエーターはより軽量で、サイズが大幅に小さくなっています。鋼の優れた耐腐食性と長寿命と相まって、銅製ラジエーターの利点はより明白です。

※鉄道

鉄道の電化には大量の銅と銅合金が必要です。架空線1キロメートルあたり2トン以上の特殊形状の銅線が必要です。強度を高めるために、少量の銅(約1%)または銀(約1%)が添加されることがよくあります。さらに、列車のモーター、整流器、制御、ブレーキ、電気、信号システムはすべて、銅と銅合金に依存して動作します。

※航空機

航空機のナビゲーションも銅と切り離せません。たとえば、航空機の配線、油圧、冷却、空気圧システムには銅素材が必要で、ベアリングリテーナーと着陸装置のベアリングにはアルミニウム青銅パイプが使用され、ナビゲーション機器には耐磁性鋼合金が使用され、多くの機器には銅の弾性要素が使用されています。

E. 機械および冶金産業における応用

※ 機械工学

銅部品はほとんどすべての機械に使用されています。モーター、回路、油圧システム、空気圧システム、制御システムに使用される大量の鋼に加えて、ギア、ウォームギア、ウォーム、カップリング、ファスナー、ねじり部品、ネジ、ナットなど、真鍮と青銅で作られたさまざまな伝動部品と固定部品があります。機械内で互いに相対的に移動するほとんどすべての部品は、耐摩耗性銅合金製のベアリングまたはスリーブを使用する必要があります。特に、10,000トンの大型押し出し機と鍛造プレスのシリンダースリーブとスライドはほぼすべて青銅製であり、鋳物の重量は数トンに達することがあります。多くの弾性要素は、ほとんどすべてシリコン青銅と錫青銅で作られています。溶接ツール、ダイカスト金型などは、銅合金と切り離せないものです。

※冶金設備

冶金業界は電力消費量が多く、「電気の虎」と呼ばれています。冶金工場の建設には、通常、銅に依存した巨大な送配電システムと電力操作設備が必要です。また、乾式冶金では、連続鋳造技術が主導的な地位を占めており、重要なコンポーネントである結晶化装置には、クロム銅や銀銅などの高強度で高熱伝導率の銅合金が主に使用されています。電気冶金における真空アーク炉と電気スラグ炉の水冷るつぼは鋼管で作られており、さまざまな誘導加熱誘導コイルに銅管または特殊形状の銅管を巻き、水を流して冷却します。

※合金添加剤

銅は、鋼やアルミニウムなどの合金の重要な添加元素です。低合金構造用鋼に少量の銅(0.2-0.5%)を添加すると、鋼の強度と大気および海洋腐食に対する耐性が向上します。耐腐食鋳鉄やステンレス鋼に銅を添加すると、耐腐食性がさらに向上します。約30%の銅を含む高ニッケル合金は、原子力産業で広く使用されている有名な高強度耐腐食性「モネル合金」です。

高強度アルミニウム合金の多くは銅を含んでいます。焼入れ、時効熱処理により、合金中に分散した微粒子が析出し、強度が大幅に向上します。これを時効硬化アルミニウム合金と呼びます。その中でも有名なのはジュラルミンまたは硬質アルミニウムで、銅、マンガン、マグネシウムを含むアルミニウム合金で、航空機やロケットの製造に重要な構造材料です。

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