5 真鍮の種類と分類方法

真鍮とは？

真鍮は銅と亜鉛を主成分とする万能合金で、一般的には銅が主成分です。通常の黄銅として知られる標準的な配合は、様々な割合のこれら2つの金属から構成されています。合金に鉛、錫、アルミニウム、ニッケルなどの元素が加わると、特殊黄銅に分類され、それぞれ特定の用途に合わせたユニークな特性が得られます。

この銅と亜鉛の合金は、優れた耐食性、高い成形性、特筆すべき耐摩耗性など、非常に優れた特性を兼ね備えていることで有名です。真鍮は独特の黄金色を呈し、その組成によって赤みがかったものから銀色に輝くものまで様々です。その低摩擦特性と抗菌特性は、様々な産業での有用性をさらに高めています。

真鍮は、特に配管やHVACシステムなど、多くの用途で広く使用されています。耐食性に優れ、高圧にも耐えられることから、バルブ、水道管、エアコン用接続管などの素材として選ばれています。熱伝導性が高いため、ラジエーターや熱交換器にも最適です。さらに、真鍮はその耐久性、加工性、美的魅力により、楽器、装飾金物、電気部品、船舶用途に広く使用されている。

真鍮は汎用性があり、純銅に比べてコストパフォーマンスに優れているため、現代の製造業やエンジニアリングの分野で重要な役割を担っています。

真鍮の種類

鉛ブラス

鉛は黄銅に実質的に不溶であり、結晶粒界に沿って不連続な粒子として存在する。α鉛黄銅は耐衝撃性に劣り、高温での塑性が低いため、冷間成形や熱間押出し加工に限定される。これに対し、(α+β)鉛黄銅は高温で優れた塑性を示し、鍛造加工に適している。

錫ブラス

黄銅に錫を添加すると、合金の耐熱性が著しく向上し、特に海水腐食に対する耐性が高まる。この特性から、錫黄銅は「海軍黄銅」と呼ばれている。錫は銅ベースの固溶体に溶け込み、強度特性を向上させる。

しかし、錫含有量がある閾値を超えると、脆いε相 (Cu3Sn金属間化合物) が形成され、塑性変形が阻害される。そのため、錫黄銅の錫含有量は通常、重量比で0.5～1.5%に制限されている。

一般的な錫黄銅合金には、HSn70-1、HSn62-1、HSn60-1がある。HSn70-1は高延性合金で、冷間および熱間成形の両方に適している。後者の2つの鋼種はα+(α+β)二相組織を持ち、しばしば少量のε相を含む。これらの合金は室温で低い塑性を示し、主に熱間加工に適している。

マンガン・ブラス

マンガンは、他の合金元素に比べ、固体の黄銅中で高い溶解性を示します。1-4%マンガンの添加は、延性を損なうことなく黄銅の強度と耐食性を著しく向上させます。マンガン黄銅は通常、(α+β)組織を示す。HMn58-2は、このカテゴリーで一般的に使用される合金で、冷間および熱間成形の両方で優れた加工性を提供します。

アイアン・ブラス

鉄を含む黄銅合金では、鉄が鉄リッチ粒子として析出し、結晶粒微細化の核となる。このメカニズムは再結晶粒の成長を抑制し、合金の機械的・技術的特性を向上させる。これらの黄銅中の鉄含有量は、通常1.5%以下に制限され、その結果、(α+β)ミクロ組織となる。これらの合金は高温で高強度、靭性、良好な塑性を示し、同時に冷間加工も可能である。HFe59-1-1は、このカテゴリーで広く使用されている合金です。

ニッケルブラス

ニッケルは銅と連続した固溶体を形成し、黄銅のα相領域を著しく拡大する。ニッケルの添加は、大気環境と海洋環境の両方で黄銅の耐食性を大幅に向上させます。

さらに、ニッケルは黄銅の再結晶温度を上昇させ、より微細な結晶粒の形成を促進する。単相α構造を特徴とするHNi65-5ニッケル黄銅は、室温で優れた塑性を示し、効果的な熱間加工も可能です。

しかし、ニッケル黄銅中の鉛不純物の含有量が高くなると、合金の熱間加工性が著しく損なわれるため、厳密に管理することが極めて重要です。

真鍮の組成

純度測定

真鍮の純度を調べるには、アルキメデスの原理を利用して試料の体積と質量を測定し、銅と亜鉛の密度から真鍮に含まれる銅の割合を算出することができる。

コモンブラス

一般的な黄銅は銅と亜鉛の合金である。亜鉛の含有量が35%未満の場合、亜鉛は銅に溶解して単相α構造を形成することができ、これは単相黄銅として知られている。この構造は良好な可塑性を持ち、冷間および熱間プレスに最適です。

亜鉛の含有量が36%から46%の範囲にある場合、単相のαと銅-亜鉛ベースのβ固溶体が存在し、これは二相黄銅として知られている。β相は黄銅の塑性を低下させ、引張強度を高めるため、熱間加圧加工にのみ適している。亜鉛の含有量が増え続けると引張強度が低下し、使い物にならなくなる。

黄銅のコードは "H+数字 "で表され、"H "は黄銅を表し、"数字 "は銅の質量分率を表す。例えば、H68は銅含有量68%、亜鉛含有量32%の黄銅を表す。

鋳物黄銅の場合、ZH62のようにコードの前に「Z」を付ける。例えば、ZCuZnZn38は亜鉛含有量38%、残りは銅の鋳物黄銅を表す。

H90とH80は単相黄銅で、黄金色をしている。H59は二相黄銅で、ボルト、ナット、ワッシャー、バネなど電気器具の構造部品に広く使われている。通常、単相黄銅は冷間変形加工に使用され、二相黄銅は熱間変形加工に使用される。

スペシャル・ブラス

通常の黄銅に他の元素を添加してできた合金は特殊黄銅と呼ばれる。一般的に添加される元素には鉛、錫、アルミニウムがあり、それぞれ鉛黄銅、錫黄銅、アルミニウム黄銅と呼ばれる。これらの元素を添加する目的は、主に黄銅の引張強度と加工性を向上させるためである。

特殊黄銅のコードは、「H＋主添加元素（亜鉛を除く）の記号＋銅の質量分率＋主添加元素の質量分率＋その他の元素の質量分率」で表されます。例えばHPb59-1は、銅の質量分率が59%、主添加元素である鉛の質量分率が1%、残りが亜鉛であることを示します。

黄銅の熱処理仕様

黄銅の熱間加工温度は750～830℃である。焼きなましは520～650℃の間で行われ、応力除去焼きなましは通常260～270℃の低温で行われます。これらの正確な温度範囲は、最適な機械的特性と微細構造を達成するために重要である。

環境対応型黄銅C26000（別名カートリッジ黄銅、C2600）は、優れた成形性、高い引張強度、優れた被削性、良好な溶接性、堅牢な耐食性などの優れた特性を示します。これらの特性は、熱交換器、製紙設備、精密機械部品、複雑な電子部品など、さまざまな用途に最適です。

C26000黄銅は、多様な製造ニーズに対応するため、幅広い寸法を取り揃えています。厚さは0.01mmの極薄から2.0mmの厚板まで、幅は2mmの薄板から600mmの厚板までと幅広い。この材料の汎用性は、完全焼鈍（O）、4分の1硬質（1/2H）、4分の3硬質（3/4H）、完全硬質（H）、超硬質（EH）、スプリング硬質（SH）などの調質オプションによってさらに高まります。これらの調質は、特定の用途の要求を満たすために調整された機械的特性を可能にします。真鍮はGB（中国）、JIS（日本）、DIN（ドイツ）、ASTM（アメリカ）、EN（ヨーロッパ）を含む複数の国際規格に準拠しており、グローバルな互換性と品質保証を保証します。

C26000黄銅の卓越した加工性は、特に高精度加工に適しています。その最適な切り屑生成特性と低い工具摩耗特性は、高速自動旋盤と高度なCNC（コンピュータ数値制御）マシニングセンターの両方に最適な選択肢であり、優れた表面仕上げを持つ複雑で厳しい公差の部品の製造を可能にします。