銅のバリエーション:あなたのプロジェクトに最適な素材は?

金属材料の基礎知識

銅とは?

銅(どう)は、自然界で広く見られる金属元素の一つで、化学記号はCu、原子番号は29です。古代から人類にとって非常に重要な金属として利用されてきました。その歴史は古く、約1万年前には銅の加工が始まっていたとされています。

銅の特徴の一つは、その美しい赤褐色の輝きです。さらに、柔らかく加工しやすい性質と優れた導電性、熱伝導性を持っています。このため、電線や電子機器の部品、建築材料、さらには装飾品など、幅広い分野で活用されています。また、銅は抗菌性が高く、医療や水回りの製品にも使用されることがあります。

銅の性質

銅(どう)は、私たちの生活や産業に欠かせない金属で、その性質の多様性がさまざまな用途を可能にしています。

まず、銅の最も特徴的な性質の一つは、優れた導電性と熱伝導性です。銀に次いで電気をよく通す性質を持ち、電線や電子機器の配線などに広く利用されています。また、熱を効率的に伝えるため、熱交換器や調理器具にも適しています。この特性のおかげで、銅はエネルギー効率を向上させる素材として重宝されています。

次に、銅は加工のしやすさでも知られています。柔らかく延性に富むため、薄く引き延ばしたり、細い線に加工したりすることが可能です。そのため、細密な部品や装飾品の製造にも適しています。さらに、銅は腐食に強い性質を持ち、大気中では表面に酸化銅の層(緑青)が形成されることで内部を保護します。この耐久性は、建築材料や屋外の装飾品に利用される理由の一つです。

また、銅には抗菌性という興味深い性質もあります。表面に付着した細菌を短時間で殺菌することができるため、医療機器や食品加工設備、さらには水回りの製品にも使用されています。

銅はそのままでも役立つ金属ですが、他の金属と組み合わせて合金を作ることで、さらに幅広い特性を得ることができます。例えば、スズを加えた青銅や亜鉛を加えた黄銅は、それぞれの特性を生かしてさまざまな用途に利用されています。

このように、銅はその物理的・化学的性質によって、エネルギー、建築、医療、日用品など多くの分野で重要な役割を果たしています。私たちの生活を支える銅の多彩な性質を理解することで、その価値をさらに実感できるのではないでしょうか。

銅の種類

純銅

純銅(じゅんどう)とは、非常に高い純度を持つ銅のことを指し、一般的に99.9%以上の銅を含む金属を指します。純度が高いため、銅本来の特性が最大限に発揮されることが特徴です。

純銅の最大の特性は、その優れた導電性です。純銅は金属の中で銀に次いで電気をよく通すため、電線やケーブル、配電設備などに多く使用されています。また、熱伝導性にも優れているため、冷却装置や熱交換器、さらには調理器具など、熱を効率的に利用する場面でも重宝されています。

また、純銅は柔らかく加工しやすいという特徴も持っています。この性質により、薄い板や細い線、複雑な形状に成形することが容易です。そのため、装飾品や精密機械部品、さらには芸術作品の素材としても利用されています。

さらに、純銅は耐腐食性にも優れています。大気中で酸化すると表面に薄い酸化銅の膜(緑青)が形成され、内部を保護する役割を果たします。この性質により、建築材料や屋外で使用される設備においても高い耐久性を発揮します。

ただし、純銅にはいくつかの弱点もあります。その一つが、強度が低いことです。これを補うために、スズや亜鉛などの他の金属を混ぜて合金(青銅や黄銅)を作り、さまざまな用途に対応することが一般的です。

純銅は、その純粋さゆえに銅本来の特性を最大限に生かすことができる金属であり、現代社会において欠かせない素材の一つです。電気・熱を効率的に伝える能力や加工のしやすさは、私たちの生活や産業の基盤を支える重要な要素となっています。

純銅にも更に種類があり、タフピッチ銅(C1100)、無酸素銅(C1020)、りん脱酸銅(1201)、クロム銅(C1221)があります。
純銅は一般的に構造用途ではなく、導電性や熱伝導性が重視される場面で使用されます。

黄銅

黄銅(おうどう)は、銅と亜鉛を主成分とする合金の一種で、一般には「真鍮(しんちゅう)」とも呼ばれます。銅が約60~70%、亜鉛が約30~40%の割合で混ぜられることで、独特の金色の輝きと優れた物性を持つ合金が生まれます。この美しい色合いから、古くから装飾品や建築材料としても愛用されています。

黄銅の特徴の一つは、加工のしやすさです。銅に比べて硬度が高くなり、耐久性が向上している一方で、切削や圧延などの加工が容易であるため、細かい部品の製造や装飾品の作成に適しています。また、鋳造しやすいため、複雑な形状の製品にも対応できます。

さらに、黄銅は耐腐食性にも優れています。湿気や酸化に対する抵抗力が高いため、屋外や水回りでも長期間使用可能です。この特性を活かし、水道管やバルブ、楽器など、さまざまな用途で使用されています。特に楽器では、その音響特性が評価され、トランペットやサクソフォンといった金管楽器の主要素材として広く利用されています。

黄銅の性質は、亜鉛の含有量によって変化します。例えば、亜鉛の割合が多いと硬度が上がり、強度が増しますが、その分加工性が低下します。このため、用途に応じて適切な配合が選ばれることが一般的です。

また、黄銅は他の金属を少量加えることでさらに特性を改良できます。例えば、鉛を加えることで加工性を向上させた鉛黄銅や、アルミニウムを加えて耐食性を向上させたアルミ黄銅など、多様なバリエーションが存在します。

黄銅はその多彩な特性と美しい外観から、装飾品や建築部材、楽器、機械部品など、私たちの生活のさまざまな場面で役立っています。その機能性とデザイン性を兼ね備えた万能な合金として、今後も広く利用されます。

黄銅にもいくつかの種類に分かれ、C2600:七三黄銅(銅が約70%、亜鉛が約30%)、C2801:六四黄銅(銅が約60%、亜鉛が約40%)、C3604:快削黄銅(銅が57.0-61.0%、鉛が1.8-3.7%、鉄が0.50%以下、鉄+錫が1.0%以下、残りが亜鉛)、C3771:鍛造用黄銅(銅が57.0-61.0%、鉛が1.0-2.5%、鉄+錫が1.0%以下、残りが亜鉛)、C4600台:ネーバル(naval)黄銅(錫を添加したもの)、CAC201:黄銅鋳物1種などがあります。

  1. 物理的特性
    • 黄銅は、黄色がかった金属色をしており、その名前はこの黄色に由来します。
    • 銅と亜鉛の比率によって変化しますが、一般的には銅よりも硬く、強度が高く、耐食性があります。
  2. 化学的特性
    • 黄銅は、銅と亜鉛の相互作用によって形成されるため、銅や亜鉛の個々の特性を組み合わせたものです。
    • 黄銅は錆びにくいため、屋外や海洋環境などの耐食性が求められる環境で広く使用されます。
  3. 用途
    • 黄銅は、機械部品、工具、ボルト、ナット、バルブ、接続部品など、さまざまな機械工学的および建築的用途に使用されます。
    • また、黄銅は装飾品や彫刻、芸術作品などの美術品にも使用されます。その美しい外観と耐食性から、建築や室内装飾においても広く使用されています。

黄銅の組成や用途は多様であり、その特性は銅と亜鉛の組み合わせによって決まります。工業的な黄銅は、特定の用途に応じてさまざまな配合で製造され、その特性を最大限に活かされます。

青銅

青銅(せいどう)は、銅にスズを主成分として加えた合金で、古くから多くの用途で使用されてきた金属です。スズ以外にも、リン、アルミニウム、ニッケルなどを加えることによって、用途に応じた特性を持たせることができます。青銅はその歴史の長さから「ブロンズ」とも呼ばれ、文化や技術の発展において重要な役割を果たしてきました。

青銅の特徴の一つは、強度と耐久性です。銅単体に比べて硬度が増し、機械的強度も向上します。また、耐腐食性にも優れており、湿気や酸化に強いため、長期間安定して使用することができます。この特性は、古代から青銅が武器や工具、貨幣などに使用されてきた理由の一つです。

また、青銅は優れた鋳造性を持っています。液体状態での流動性が高く、細かい形状や複雑なデザインを成形しやすいため、彫刻や美術品、さらには機械部品の製造に適しています。歴史的に有名な青銅像や青銅器がその好例です。

青銅はまた、摩擦や摩耗に強いという性質も持っています。このため、機械のベアリングやギアなど、耐久性が求められる部品にも使用されています。さらに、スズの添加により非磁性を持つため、磁気に影響を受けない部品としても活用されています。

青銅にはさまざまな種類があります。たとえば、リンを加えたリン青銅は、弾性と耐摩耗性が高いため、ばねや接点材料として使用されます。また、アルミニウムを加えたアルミ青銅は、さらに耐腐食性と強度が向上し、船舶や海洋構造物など過酷な環境で使用されます。

青銅の文化的・歴史的な意義も見逃せません。「青銅器時代」という言葉が示すように、青銅は人類の文明発展において重要な役割を果たしました。青銅製の武器や道具は、社会や技術の進歩を象徴する存在でした。

青銅は、機能性と美しさを兼ね備えた金属として、現在も産業から芸術、さらには文化的なシンボルに至るまで、幅広い分野で活用されています。その多様性と長い歴史を持つ魅力的な合金です。

  1. 理的特性
    • 青銅は光沢のある金属色をしており、その名前は古代の技術者たちが付けた名前で、銅の色と錫の色を組み合わせたものです。
    • 青銅は、銅と錫の結合により、銅単体よりも硬度が高くなり、強度も向上します。また、耐摩耗性も持ちます。
  2. 化学的特性
    • 青銅は銅と錫の合金であり、その化学的性質は銅と錫の個々の性質に由来します。
    • 一般的に、青銅は錆びにくい性質を持ちますが、環境や使用条件によっては酸化することがあります。
  3. 用途
    • 青銅は古代からさまざまな目的で広く使用されてきました。青銅器時代は、この合金の名前が由来する時代であり、武器や道具、装飾品などが作られました。
    • 現代では、青銅は機械部品、軸受、歯車、彫刻、彫像、音楽器、建築材料など、さまざまな分野で使用されています。
    • 青銅の耐摩耗性や耐蝕性、または装飾的な特性を活かした製品が、建築や芸術においても広く利用されています。

青銅は、その特性や歴史的な重要性から、古代から現代まで幅広い用途で使用されてきました。その多様な特性は、さまざまな産業や文化的な活動において価値があります。

白銅

白銅(はくどう)は、銅にニッケルを主成分として加えた合金で、その名前の通り、銀白色の美しい光沢を持つ金属です。一般的には、銅を50~70%、ニッケルを30~50%の割合で混ぜたものが白銅とされますが、用途に応じてマンガンや鉄などの他の金属を含むこともあります。この銀白色の外観と優れた物性から、工業や日用品、装飾品まで広く利用されています。

白銅の特徴

  1. 高い耐食性
    白銅の最大の特徴の一つは、優れた耐腐食性です。ニッケルを加えることで、酸や塩分に対する耐性が高まり、特に海水や湿潤な環境での使用に適しています。この特性を活かし、船舶の部品や海洋構造物、さらには化学工場の配管やタンクの素材として利用されています。
  2. 高い強度と耐摩耗性
    白銅は、銅単体や他の多くの合金と比べて強度が高く、摩耗にも強い性質を持っています。そのため、硬貨、機械部品、さらには楽器など、強度が求められる製品にも適しています。日本の硬貨の一部にも白銅が採用されており、日常生活で触れることが多い金属の一つです。
  3. 美しい銀白色の外観
    銀白色の光沢を持つ白銅は、その外観の美しさから装飾品やインテリア製品にも利用されています。銀に似た外観を持ちながら、銀よりもはるかに腐食しにくいという利点があります。この特性により、ジュエリーや時計の素材としても注目されています。
  4. 加工性
    白銅は、柔軟性と延性に優れているため、プレス加工や切削加工がしやすく、複雑な形状の製品を作ることが可能です。

白銅の用途

  • 硬貨: 日本や世界各国の硬貨に使用されています。日本では、50円硬貨や100円硬貨が白銅製です。
  • 船舶部品: 耐腐食性を活かして、プロペラや船体の一部に採用されています。
  • 装飾品: 美しい外観と耐久性から、ジュエリーや時計のケース、アクセサリーに利用されています。
  • 産業用途: 化学工場の配管、タンク、熱交換器、バルブなど、耐食性が求められる設備に使われます。

白銅は、機能性と美観を兼ね備えた優れた合金で、産業から日常生活、芸術まで幅広い分野で活躍しています。その耐腐食性や強度、美しい外観から、これからも多くの場面で利用されます。

洋白

洋白(ようはく)は、銅を主成分とし、ニッケルと亜鉛を加えた合金の一種で、英語では「ニッケルシルバー(Nickel Silver)」とも呼ばれます。名前に「シルバー」が含まれていますが、銀(Ag)は含まれていません。その美しい銀白色の光沢が特徴で、装飾品や日用品、楽器など、さまざまな分野で利用されています。

洋白の成分と特徴

  1. 成分
    洋白は、銅(約50~65%)、ニッケル(10~25%)、亜鉛(10~35%)を基本成分とします。この配合により、洋白特有の光沢や機械的特性が得られます。
  2. 耐食性
    洋白は、ニッケルの添加により優れた耐腐食性を持っています。湿気や酸性の環境でも錆びにくく、長期間美しい外観を保つことができます。この性質から、屋外で使用される製品や水回りのアイテムにも適しています。
  3. 美しい外観
    銀白色の金属光沢が最大の魅力の一つです。銀のような高価な金属を使わずに、類似の外観を実現できるため、コストパフォーマンスに優れています。
  4. 機械的強度と加工性
    洋白は高い強度と適度な柔軟性を併せ持っており、加工性にも優れています。切削、圧延、鍛造など、さまざまな加工方法に対応できるため、細かなデザインや精密な部品を作るのに適しています。

洋白の用途

  1. 装飾品やアクセサリー
    その美しい光沢と耐久性から、ネックレス、イヤリング、ブレスレット、時計のケースなど、装飾品に広く利用されています。銀製品の代替としても人気です。
  2. 楽器
    洋白は耐腐食性と音響特性を持つため、クラリネットやサクソフォンなどの木管楽器のキィ部分や金管楽器の一部に使用されます。
  3. 硬貨
    洋白の強度と耐摩耗性を活かし、一部の国では硬貨の素材として採用されています。
  4. 食器やカトラリー
    ナイフやフォーク、スプーンなどの製造に使用され、美しい見た目と耐久性を両立しています。
  5. 産業用途
    洋白の耐腐食性と機械的特性を活かして、バルブ、配管、熱交換器などにも利用されています。

洋白は、その美しい外観、優れた耐腐食性、加工性から、多くの分野で重要な役割を果たしている金属合金です。特に装飾品や楽器、食器の分野でその魅力を発揮しています。銀に似た外観を持ちながら、実用性とコストの面で優れているため、現代でも広く利用されています。

まとめ

銅は古代から利用されており、青銅器時代の到来と共に重要な工業用金属として認識されました。古代エジプトやメソポタミア、ギリシャなどの文明では、銅の使用が盛んでした。

そして、銅は古代の通貨としても使用され、金属の鋳造技術の発展に貢献しました。

銅は、その特性により現代の産業においても重要な役割を果たしており、電子機器、航空宇宙産業、再生可能エネルギー技術など、さまざまな分野で広く使用され、なくてはならない金属の一つです。

銅一覧

種類  旧称  旧記号形    状化          学          成          分          (%)
CuPbFeSnZnAlAsBeMnNiSiP
C1011電子管用無酸素銅EOFCu××99.99以上≦0.001≦0.0001
C1020無酸素銅OFCu××99.96以上
C1100タフピッチ銅 1種TCu×199.90以上
印刷用銅  11種CuPP11
C1201りん脱酸銅 1A種DCu×1A99.90以上
C1220りん脱酸銅 1B種DCu×1B99.90以上
C1221りん脱酸銅  2種DCu×2-99.8
99.75以上
C1401印刷用銅 12種CuPP1299.30以上
C1700ベリリウム銅 1種BeCu×11.60~
1.79
C1720ベリリウム銅 2種BeCu×21.80~
2
C2051雷管用銅CuRD98.0~99.0≦0.05≦0.05残部
C2100丹銅 1種RBs×194.0~96.0≦0.05≦0.05残部
C2200丹銅 2種RBs×289.0~91.0≦0.05≦0.05残部
C2300丹銅 3種RBs×384.0~86.0≦0.05≦0.05残部
C2400丹銅 4種RBs×478.5~81.5≦0.05≦0.05残部
C2600製紙ロール黄銅 1種Bs×168.5~71.5≦0.05≦0.05残部
黄銅 1種溶接
C2680黄銅 2A種Bs×2A溶接64.0~68.0≦0.05≦0.05残部
C2700製紙ロール黄銅 2種Bs×263.0~67.0≦0.05≦0.05残部
黄銅 2種
C2720黄銅 2B種Bs×2B62.0~64.0≦0.07≦0.07残部
C2800製紙ロール黄銅 3種Bs×359.0~63.0≦0.10≦0.07残部
黄銅 3種
C2801黄銅 3種Bs×359.0~62.0≦0.10≦0.07残部
C3501ニップル用黄銅PbBs×60.0~64.00.7~1.7≦0.20残部
C3560快削黄銅 11種PbBs×1161.0~64.02.0~3.0≦0.10残部
C3561快削黄銅 14種PbBs×1457.0~61.02.0~3.0≦0.10残部
C3601快削黄銅 特1種BsBM×1S59.0~63.01.8~3.7≦0.30残部
C3602快削黄銅 1種BsBM×159.0~63.01.8~3.7≦0.50残部
C3603快削黄銅 特2種BsBM×2S57.0~61.01.8~3.7≦0.35残部
C3604快削黄銅 2種BsBM×257.0~61.01.8~3.7≦0.50残部
C360556.0~60.03.5~4.5≦0.50残部
C3710快削黄銅 12種PbBs×1258.0~62.00.6~1.2≦0.10残部
C3712鍛造用黄銅 1種PbBs×158.0~62.00.25~1.2≦0.8残部
C3713快削黄銅 13種PbBs×1358.0~62.01.0~2.0≦0.10残部
C3771鍛造用黄銅 2種PbBs×257.0~61.01.0~2.5≦1.0残部
C425087.0~90.0≦0.05≦0.051.5~3.0残部
C4430復水器用黄銅 1種BsTP170.0~73.0≦0.05≦0.050.9~1.2残部0.02~
0.06
C4621ネーバル黄銅 1種NBsP161.0~64.0≦0.20≦0.100.7~1.5残部
C4622ネーバル黄銅 1種NBsB×161.0~64.0≦0.30≦0.200.7~1.5残部
C4640ネーバル黄銅 2種NBsP259.0~62.0≦0.20≦0.100.50~1.0残部
C4641ネーバル黄銅 2種NBsB×259.0~62.0≦0.50≦0.200.50~1.0残部
C51024.5~5.5
C51113.5~4.5
C5191りん青銅 2種PB×25.5~7.0
C5210ばね用りん青銅PBS×≦0.05≦0.107.0~9.0≦0.20
C5212りん青銅 3種PB×37.0~9.0
C5341快削りん青銅 1種PbPBB10.8~1.53.5~5.8
C5441快削りん青銅 2種PbPBB23.5~4.53.0~4.51.5~4.5
C614088.0~92.5≦0.011.5~3.5≦0.206.8~8.0≦1.0
C6161アルミ青銅 1種AB×183.0~90.02.0~4.07.0~0.50~
102
C6191アルミ青銅 2種AB×281.0~88.03.0~5.08.5~0.50~
112
C6241アルミ青銅 3種AB×380.0~87.03.0~5.09.0~0.50~
122
C6280アルミ青銅 4種AB×478.0~85.01.5~3.58.0~0.50~
112
C6301アルミ青銅 5種AB×577.0~84.03.5~6.08.5~0.50~
10.52
C6711楽器弁用黄銅11種BsPV1161.0~65.00.10~0.7~1.5残部0.05~
11
C6712楽器弁用黄銅12種BsPV1258.0~62.00.10~残部0.05~
11
C6782高力黄銅 1種HBsB×156.0~60.5≦0.500.10~残 部0.20~0.50~
 2種HBsB×2122.5
C6783高 力 黄 銅 3種HBsB×355.0~59.0≦0.500.20~残部0.20~1.0~3.0
1.52
C6870復水器用黄銅 4種BsTF4S76.0~79.0≦0.05≦0.05残部1.8~2.50.02~
0.06
C6871復水器用黄銅 2種BsTF276.0~79.0≦0.05≦0.05残部1.8~2.50.02~
0.06
C6872復水器用黄銅 3種BsTF376.0~79.0≦0.05≦0.05残部1.8~2.50.02~
0.06
C7060復水器用白銅 1種CNTF1≦0.051.0~1.8≦0.500.20~
1
C7100復水器用白銅 2種CNTF2≦0.050.50~≦0.500.20~
11
C7150復水器用白銅 3種CNTF3≦0.050.40~≦0.500.20~
11
C7164≦0.051.7~2.3≦0.501.5~2.5
C7351洋白 1種NS×170.0~75.0-1≦0.25残 部0~0.50
≦0.10
C7451洋白 4種NS×463.0~67.0-1≦0.25残部0~0.50
≦0.10
C7521洋白 2種NS×262.0~66.0-1≦0.25残 部0~0.50
≦0.10
C7541洋白 3種NS×360.0~64.0-1≦0.25残部0~0.50
≦0.10
C7701ばね用洋白・NSS×54.0~58.0-1≦0.25残 部0~0.50
洋白特種≦0.10
C7941快削洋白PbNSB60.0~64.00.8~1.8≦0.25残部0~0.50
銅一覧表
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