銅について知っておくべきことすべて
銅は遷移元素で、化学記号はCu、英語はcopperです。純銅は柔らかい金属で、表面を切ったばかりのときは金属光沢のある赤橙色で、単体では赤紫色です。延性が良く、熱伝導性や電気伝導性が高いため、ケーブルや電気電子部品に最もよく使われる材料です。また、建材としても使え、多くの種類の合金を作ることができます。銅合金は機械的性質が優れ、抵抗率が非常に低く、その中でも青銅と真鍮が最も重要です。さらに、銅は機械的性質を損なうことなく何度もリサイクルできる耐久性のある金属でもあります。
材料の特性と特徴
銅は地殻と海洋に存在する金属です。地殻中の銅含有量は約 0.01% ですが、銅鉱床によっては銅含有量が 3% ～ 5% に達することもあります。自然界の銅のほとんどは化合物、つまり銅鉱石として存在します。
銅は、電気伝導性、熱伝導性、非磁性、耐腐食性、延性などの優れた物理的および化学的性質を備えています。電気伝導性と熱伝導性は銀に次ぐものです。純銅は非常に細い銅線に引き伸ばされ、非常に薄い銅箔にすることができます。純銅の新鮮な断面はバラ色ですが、表面に銅酸化物の皮膜が形成されると、外観は紫がかった赤色になるため、赤銅と呼ばれることがよくあります。
1. 電気伝導性と熱伝導性：銅の電気伝導性と熱伝導性は銀に次ぐものです。また、価格は金や銀よりもはるかに安価です。純銅は非常に細い銅線に引き伸ばされ、非常に薄い銅箔にすることができます。
2. 耐食性：一般的に、銅の耐食性は金、白金、銀、チタンよりも低く、金、白金、銀は貴金属であり、実際の適用規模は非常に小さいですが、鉄、亜鉛、マグネシウムなどの金属と比較すると、銅は耐食性が強いです。アルミニウムと比較すると、銅は非酸化酸、アルカリ、海水による腐食に対してより耐性がありますが、大気、弱酸などの媒体に対する耐食性は銅よりもアルミニウムのほうが優れています。
3. 加工と成形が容易：銅は中程度の強度（200〜360MPa）を持ち、変形抵抗はアルミニウムよりも大きいが、鋼鉄やチタンよりもはるかに小さい。銅は可塑性が良く、圧延、押し出し、鍛造、延伸、スタンピング、曲げなどの熱間および冷間圧力加工の大きな変形に耐えることができます。圧延と延伸の変形度は、中間焼鈍やその他の熱処理なしで95％以上に達することができます。
4. 色: 純銅はシンプルで上品な紫色(青銅とも呼ばれます)で、銅合金は黄金色(H65真鍮)、銀白色(洋白、亜鉛洋白)、青色(アルミニウム青銅、錫青銅)など、さまざまな美しい色があり、華やかであったり、威厳があったりして、人々にとても人気があります。
5. 抗菌性：銅は細菌やその他の微生物の増殖を抑制します。水中の細菌の99％は銅環境で5時間殺菌されます。これは飲料水の輸送、食品器具、海洋工学などにとって非常に重要です。
6. 溶接性：銅は、軟ろう付け、ろう付け、ガスシールドアーク溶接などの方法で溶接しやすいです。少量のリンを含むリン脱酸銅は、溶接性が優れています。銅は熱伝導率が良いため、銅の溶接には高出力、高エネルギーのビーム溶接設備が必要であり、ガス保護を使用するのが最適です。スポット溶接は一般的に推奨されません。
7. メッキ：銅はメッキ性に優れており、ニッケルやクロムなどの高融点金属で電気メッキしたり、スズや亜鉛などの低融点金属で溶融メッキしたりすることができます。
製品プロセスと分類
銅を含む鉱物は比較的一般的で、そのほとんどは明るく目を引く色をしています。これらの鉱石を空気中で焙煎すると酸化銅 CuO になり、その後炭素で還元されて金属銅が得られます。純銅で作られた物体は柔らかすぎて曲がりやすいです。銅に錫を加えると銅錫合金、つまり青銅ができることが分かりました。銅と金の合金は、さまざまな装飾品や道具にすることができます。亜鉛を加えると真鍮になり、錫を加えると青銅になります。
1. 真鍮 - 銅亜鉛合金。亜鉛含有量が増えるにつれて、色が黄赤色から淡黄色に変わります。真鍮は純銅よりも機械的特性が高く、通常の状況では錆びたり腐食したりしません。可塑性が高く、機械製造業界でさまざまな構造部品の製造に広く使用されています。
2. 青銅 - 銅と錫の合金（亜鉛とニッケルを除き、他の元素を含むすべての合金は青銅と呼ばれます）。耐摩耗性、機械的性質、鋳造特性、耐腐食性に優れています。合金中の錫含有量は通常 10 % を超えず、高すぎると可塑性が低下します。
3. 銅ニッケル - 銅ニッケル合金。構造用銅ニッケル合金と電気用銅ニッケル合金に分けられます。構造用銅ニッケル合金は機械的性質が高く、耐食性に優れています。電気用銅ニッケル合金は一般に特殊な熱電特性を持っています。有名な工業用マンガン銅、コンスタンタン、銅はマンガン含有量が異なるマンガン銅ニッケルです。これらは精密電気計測機器、可変抵抗器、熱電対、電気ヒーターなどの製造に欠かせない電気材料です。
建設および設置ノード
銅の加工と使用には数千年の歴史があり、建築における銅の応用は、銅芸術とカーテンウォール製品の2つの主要なシステムにまとめることができます。
銅工芸とは、建物内の銅扉、衝立壁画、手すりなどを含む装飾的な銅工芸品のことです。これらの装飾作品は主に専門の銅工芸職人によって作られており、それぞれの作品は極めて高い芸術的価値を持っていると言えます。
銅製のカーテンウォールや屋根の使用は、ステンレス鋼などの一部の金属の使用と似ています。市場には銅プラスチック複合パネルや風力ハニカムパネルなどの製品もあります。プロジェクトの要件が高くない場合は、背面補強リブや亜鉛メッキ鋼板サポートを使用するより簡単な方法で平坦性を向上させることができます。
