真鍮、錫青銅、赤銅、白銅：違いについて

人類が銅を使った最古の証拠は、およそ1万年前にさかのぼり、考古学者がイラク北部で自生の銅から作られた銅のビーズを発見したことによります。中国では、銅の使用はおよそ4,000年前までさかのぼることができます。当初は精錬された銅が物を作るのに使われていましたが、銅は柔らかく、耐久性にも限界があったため、銅の特性を高めるために他の金属と組み合わせた銅合金が開発されました。

今日、銅合金はその組成と特性からいくつかのカテゴリーに分類されています：

• 白銅（洋白または洋銀とも呼ばれる）：銅、ニッケル、亜鉛の合金で、銀を含まない。外観は銀白色で、耐食性に優れている。白銅は宝飾品、銀製品、電気接点などに使われる。
• 銅：純銅と高銅合金（99.3%以上の銅を含む）は、優れた電気・熱伝導性、耐食性、成形性を持つ。これらは電気配線、配管、熱交換器などに使われます。
• 真鍮：銅と亜鉛の合金で、亜鉛の含有量は通常5%～45%。純銅に比べて強度、加工性、耐食性が向上している。黄金色と音響特性により、楽器、装飾品、海洋用途に人気がある。
• 青銅：伝統的には銅と錫の合金だが、現代の青銅にはアルミニウム、シリコン、ニッケルなど他の元素が含まれることもある。ブロンズは真鍮よりも強度が高く、耐食性に優れています。海洋金物、彫刻、ベアリングなどによく使われる。

その違いは何ですか？

赤銅

純銅としても知られる赤銅は、99.5%から99.95%の銅を含み、残りは微量の不純物からなる高純度の銅合金です。この素材はその特徴的なローズレッド色によって区別され、酸化すると紫色を帯びます。

純銅等級の呼称システムは通常、接頭辞「T」の後に数字列が続く方式を採用している。連番が大きくなるにつれ、銅の含有量は一般に減少する。例えば、T1はT3より純度が高いことを示す。他の純銅等級にはTP2やTAg0.1があり、後者には特性を高めるために少量の銀が含まれています。導電性と成形性に優れた無酸素銅は、TU1およびTU2と呼ばれます。

赤銅は優れた電気・熱伝導性、高い延性、優れた耐食性を示します。これらの特性は、特に電気・電子産業における様々な用途に理想的な材料です。ケーブルやワイヤーなどの導電体、バスバー、コネクターなど、高い導電性と成形性を必要とする部品の製造に広く使用されています。

また、純度が高いため加工性に優れ、伸線、圧延、押し出しなどの成形加工を効率よく行うことができます。この特性は、加工硬化に対する耐性と相まって、赤銅を複雑な形状や細線の製造を必要とする用途に適しています。

電気的な用途に加え、赤銅は熱管理システム、配管設備、美観と耐食性が重視される建築部材にも使われています。生体適合性があるため、特定の医療用途にも適しています。

真鍮

真鍮は銅と亜鉛を主成分とする万能合金で、銅が主成分です。この2つの金属がベースとなる一方で、鉛、錫、アルミニウム、マンガン、ニッケルといった他の元素が、硬度、強度、加工性、耐食性といった特定の特性を高めるためにしばしば組み込まれます。真鍮独特の金色の色合いは成分によって異なり、銅の含有量が多いほど赤みを帯びるのが一般的です。

真鍮の分類は、一般的に銅の含有量に基づいており、「H」の文字の後に銅の含有率が付けられます。例えば、H59は約59%の銅を含み、H90は約90%の銅を含む。より複雑な黄銅合金は、重要な合金元素の化学記号とそれぞれの割合を含む拡張命名法を使用して指定されます。例えば、HPb89-2は89%の銅と2%の鉛を含む黄銅合金を示します。

黄銅は、優れた延性、成形性、耐摩耗性などの優れた機械的特性を示します。融点が比較的低い（組成により900℃から940℃の範囲）ため、鋳造や機械加工が容易です。この合金固有の柔らかさと耐摩耗性が相まって、バルブ、パイプライン、頻繁な作動が必要な流体処理システムなどの用途に理想的です。

さらに、真鍮は優れた音響特性を持っているため、トランペット、トロンボーン、サクソフォンなどの楽器に広く使用されている。また、加工が容易で腐食に強いことから、銃器のカートリッジケースや、建築装飾品、船舶用金具などにも使用されている。

工業用途では、電気・熱伝導率の高さから黄銅が選ばれることが多く、純銅ほどではないにせよ、その特性は大きい。この特性と耐食性が相まって、黄銅は電気部品や熱交換器など、それほど過酷でない環境での使用に適しています。

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ブロンズ

青銅は古代から利用されてきた合金である。錫青銅として知られる最も初期のものは、主に銅と錫で構成されていた。

時代とともに青銅の定義は拡大し、亜鉛（黄銅）やニッケル（キュプロニッケル）を多量に含むものを除く、すべての銅合金が含まれるようになりました。青銅合金の顕著な例としては、鉛青銅、アルミニウム青銅、シリコン青銅などがある。青銅は通常、風雨にさらされると青緑色のパティナ（古色）を帯びた特徴的な赤褐色を呈する。中国では、青銅合金はしばしば "Q "の文字の後に、亜鉛を除く主合金元素の化学記号とその含有率を用いて指定されます。例えば、Q Al5は約5%のアルミニウムを含むアルミニウム青銅を示します。

いくつかの標準化された鋳造銅合金の等級は、産業界で広く使われています。例えば、5-5-5スズ青銅（ZCuSnPb5Zn5）はスズ、鉛、亜鉛をそれぞれ約5% 含み、残りは銅です。もう一つの一般的な合金は10-3アルミニウム青銅（ZCuAl10Fe3）で、約10%のアルミニウムと3%の鉄を含んでいます。錫青銅合金は、その優れた鋳造性と凝固時の収縮の少なさで有名であり、タービンブレード、ギア、ベアリング、バルブシートなど、要求の厳しい用途の精密部品の製造に理想的です。

各青銅合金は、特定の用途に適したユニークな特性を提供します。例えば、アルミニウム青銅は、特に海洋環境で優れた強度と耐食性を提供し、鉛青銅は、強化された機械加工性を提供し、多くの場合、ブッシュやベアリングに使用されています。特定の青銅合金の選択は、機械的特性、耐食性、耐摩耗性、加工の容易さなど、アプリケーションの特定の要件に依存します。

白銅

白銅は、洋白または洋銀とも呼ばれ、銅とニッケルを主成分とする合金で、第三成分として亜鉛が加えられることが多い。その独特の銀白色の外観は、銅を主成分としていることを裏付けています。具体的な呼称は地域や用途によって異なりますが、いくつかの規格では「CUXXX」システムが一般的です。

白銅合金は、主な用途によって大きく2種類に分類されます：

1.構造用白銅：これらの合金は、特に海洋環境での優れた耐食性と、光沢のある仕上げを維持する能力で珍重されている。強度や延性などの機械的特性も優れています。一般的なグレードは以下の通り：

• B30（Cu-30Ni）：約30%のニッケルを含み、耐食性に優れる。
• B10（Cu-10Ni）：約10%のニッケルを含有し、特性とコストパフォーマンスのバランスを提供します。これらの合金は、美観と耐久性が重要な精密機器、医療機器、船舶用継手、建築用途などで幅広く使用されています。

2.電気白銅：これらの合金は、電気的・熱的特性、特に高い電気抵抗率と低い抵抗温度係数を持つように設計されています。特筆すべきグレードは以下の通りです：

• BMn3-12：この合金は通常3%のマンガンと12%のニッケルを含み、優れた熱電特性を提供します。電気白銅合金は、抵抗素子、熱電対、その他、温度範囲にわたって安定した抵抗が必要な電気部品に広く使用されています。

価格

価格面では、銅合金には明確な階層があり、純銅（しばしば赤銅と呼ばれる）が最も高い価格帯になります。これは主にその優れた電気伝導性と熱伝導性、そして優れた耐食性によるものです。純銅の次に高価なのはキュプロニッケル（白銅）です。この合金は一般的に銅とニッケルからなり、特に海洋環境では強度と耐食性が向上します。

銅と錫を主成分とする合金である青銅は、価格帯の第3位を占めている。アルミニウムブロンズやシリコンブロンズのような特殊なブロンズは、そのユニークな特性により、より高価格で取引される可能性があります。

銅と亜鉛の合金である真鍮は、一般的に銅合金の中で最も経済的な選択肢です。安価で、加工性がよく、外観も魅力的であるため、さまざまな用途でよく使われます。しかし、最も安価な銅合金であるにもかかわらず、鉄や鋼のような鉄系金属に比べ、真鍮はかなり高価であることに注意が必要です。

この価格構造は、原料コストだけでなく、各合金の特定の特性、製造プロセス、および市場の需要を反映しています。エンジニアリング用途の材料を選択する際には、初期の材料コストだけでなく、寿命、使用環境での性能、ライフサイクルコスト全体といった要素も考慮することが不可欠です。