銅および銅合金の種類と特性
銅は産業や生活に必要な代表的な非鉄金属素材のひとつで、その種類は数多くあります。実用化の歴史は古く、紀元前400年ごろのエジプトの墓から出土するなど、世界各国で古くから使われている身近な素材です。現在実用化されている銅や銅合金の多くは、当時のものと比べると種類も性能も比べものにならないほどですが、銅の基本的な性質は大きく変わっていません。鉄にはない性質こそが、銅を有用な素材にしているのです。
銅および銅合金の特性
銅の最も優れた特性は、加工性、電気伝導性、熱伝導性です。銅線の例からもわかるように、銀に次いで電気伝導性、熱伝導性が高く、多くの電気部品、モーター、配線、回路基板などに使用されています。
銅が古くから広く使われてきた理由の一つに、加工しやすいということが挙げられます。延性に優れ、圧延や押し出しなどの塑性加工がしやすい代表的な金属です。また、銅は仕上がり面が美しく、色も多彩であることも、銅をあらゆるところで見かける理由の一つです。
また、熱間鍛造性に優れているため、複雑な製品の加工に適しています。また、バネ性にも優れており、ベリリウム銅やリン青銅などの疲労強度の高い銅合金を使用しています。鋼材と異なり、極低温でも組織が壊れないため、低温脆性にも優れた素材です。また、耐食性にも優れており、貴金属であるため接触による腐食にも強いと言われています。
一般的には使用温度は200度以下で、耐熱性に優れていても最高使用温度は250度～300度程度です。白銅など400度以上の温度でも使用できる銅合金もあります。一方、極低温でも脆くならないので問題なく使用できます。
銅素材の各種
銅には種類によって純銅、真鍮、青銅、白銅、洋白、白銅、ベリリウム銅などがあります。純銅のほかに、銅に亜鉛、鉛、スズ、アルミニウム、ニッケルなどを単独または組み合わせて作られた銅合金です。
また、銅は製造方法によって伸銅品と鋳造品の2種類に分けられ、実に銅製品の90%近くが伸銅品と言われています。また、銅合金の中でも最も多く使われている素材が真鍮で、純銅と真鍮が銅需要の大半を占めていると言われています。
銅のシンボル
銅材の表記記号（銅の伸び）もこれらの分類と一致しています。銅およびC1020（無酸素銅）などの銅合金は、JIS規格ではアルファベットのCと4桁の数字で表されます。C1の1000番台は純銅または銅を多く含む合金で、C17ベリリウム銅やC19チタン銅も含まれる範疇です。C2801、C2700などの2000番台は黄銅や丹青銅などの銅-亜鉛Cu-Zn銅合金、C3604などの3000番台は快削黄銅で、切削性を向上させるためにPbが添加されています。 4000シリーズはCu-Zn系にSn（スズ）を添加したネーバル黄銅、C5000シリーズはC5191が代表例のリン青銅（Cu-Sn-P合金）、C6161、C6191などの6000シリーズはアルミ青銅、計器バルブ用黄銅、高力黄銅、C7351などの7000シリーズは洋白、白銅（銅ニッケル合金）となっています。各銅合金の特徴については、各銅合金のページで簡単にご紹介しています。
銅の典型的な物理的性質
融点約1084度
沸点約2360度
比熱（20度）385J/kg·度
密度 8.96g/cm3 (20度)
縦弾性係数（ヤング率）117.7kN/mm2
熱膨張係数（20-100度）16.8x10-6 /度
電気伝導率 100%IACS
抵抗率（20度）1.7241μΩ·cm
抵抗温度係数（20度）0.00397/度
磁化率 -0.080x10^-6 cgs 単位/グラム
