加工前に知っておくべき黄銅の主な特性

真鍮は、より優れた機械的特性、耐食性、成形性を持つため、日常的な製造において人気のある合金材料です。銅と亜鉛を主成分とする黄銅は、その組成を変えることで様々な物理的・化学的特性を得ることができる。本稿では、黄銅の最も重要な特性、例えば強度、電気伝導性、熱伝導性、耐食性について包括的に説明し、読者の皆様がこの重要な工学材料について学習できるようにします。

ブラスとは？

真鍮は、主に銅と亜鉛からできており、加工が容易で、耐食性に優れ、シャープで洗練された外観のため、デザイナーに好まれています。真鍮は、銅と亜鉛を慎重に溶かし、どのような特性を求めるかにもよりますが、通常55～95%の銅と5～45%の亜鉛を混ぜ合わせます。真鍮の製造工程は、まず銅を溶鉱炉で約1050℃まで溶かし、融点が約420℃と低い亜鉛を加えます。この2つをよく混ぜて均一な混合物にし、加工性や硬度などの品質を高めるために鉛や錫を加えることもあります。すべてが混ざったら、金型を使ってインゴットやビレットに流し込んで冷やし、圧延、押し出し、機械加工ができる状態にします。

真鍮の色

真鍮の明るい黄色から金のような外観は、美観の問題であると同時に実用性の問題でもある。

この色は、合金中の銅と亜鉛の正確な比率によっても決まり、銅の含有量が多いほど真鍮は赤みを帯び、亜鉛の含有量が多いほど淡い銀黄色になります。製造中、鋳造、押し出し、機械加工などの工程で合金の新しい表面が露出し、本来の金属光沢が発揮されます。さらに研磨やバフ研磨などの表面処理を施すと、合金は明るくなり、黄金色が濃くなります。

機械加工に使用される一般的な黄銅の等級

機械加工に使用される一般的な黄銅の等級はいくつかあり、最も一般的な等級はC26000、C27400、C28000、C36000で、それぞれ異なる組成と特性を持ち、特定の機械加工用途に適しています。

真鍮 C26000

C26000、またはカートリッジ黄銅は、およそ70%の銅と30%の亜鉛を含み、延性、耐食性、強度、特に湿潤環境において優れたブレンドを提供します。その加工性は有鉛黄銅と比較するとまずまずだが、冷間加工や機械加工が可能で、弾薬の薬莢、自動車のラジエーター・コア、ハードウェア・トリムなどの製品に適している。

真鍮 C27400

C27400（黄銅）は、約63%の銅と37%の亜鉛を含み、加工性に優れ、亜鉛の割合が多いため経済的で、材料費を抑えることができる。適度な強度と十分な耐食性が求められる配管継手やチューブ、低価格の金物に適している。

真鍮 C28000

C28000はマンツ・メタルとも呼ばれ、銅含有量60%、亜鉛含有量40%程度で、海洋環境下での作業において、より高い強度と優れた耐食性を発揮する。機械加工性が良く、建築用パネル、海洋金物、靭性が必要な構造部品に使用される。

真鍮 C36000

C36000または快削黄銅は、銅61.5%、亜鉛35.5%、鉛2～3%を含み、被削性を著しく向上させるため、高速加工に使用される。鉛が含まれているため、規制基準を遵守するために特別な取り扱いが必要となる。CNCで加工する材種の選択は、強度、加工性、耐食性、および最適な性能と経済性を実現するための用途固有の要件の妥協点である。

黄銅合金の世界同等品

次の表は、一般的な黄銅等級の等価物である：

US-UNS	CN-GB	英国BSI	ディーアイエスオー	日本工業規格
C26000	H68	CZ106	CuZn30	C2600
C27400	H62	CZ109	銅亜鉛40	C2720
C28000	H59	CZ109	銅亜鉛40	C2800
C36000	HPb62-3	CZ124	CuZn36Pb3	C3601

黄銅合金の機械的性質

標準鋼種C26000、C27400、C28000、およびC36000は、それぞれ特定の機械加工用途に適した組成と特性を持っています。以下は、それぞれの機械的特性について詳しく調べたものである。

引張強度：338～469MPa

典型的な黄銅合金の引張強さは338MPaから469MPaで、調質（例えば焼きなましや半硬質）や合金組成によって異なる。このことは、これらの合金が破断する前に大きな引張力や伸張力に耐えることを示唆しています。自動車部品や構造部品のように、部品が断続的または反復的な引張力に曝される機械加工用途では、その引張強度は、部品が引張で破損しないことを保証します。

降伏強度：120～350MPa

標準的な黄銅合金の降伏強度は、調質および合金の組成によって120～350MPaの範囲にある。これは、材料が塑性変形を始める応力の指標であり、成形や曲げなどの機械加工に不可欠な考慮事項です。ラジエーター・チューブ、ファスナー、船舶用継手など、荷重下での形状保持が最も重要な部品の場合、この降伏強度が部品の変形に耐えることを保証するため、機械加工技術者は厳しい公差と構造的完全性を達成することが保証される。

弾性係数：110 GPa

標準的な黄銅合金の弾性係数は110GPaからで、弾性剛性です。この弾性率は、材料が加工力を受けても変形しにくい度合いを示すため、コネクターやバルブステムのような複雑な部品の加工に最適です。電気部品や配管部品の精密加工のような寸法安定性の高い用途では、弾性率はスプリングバックを最小限に抑え、機械加工で近い公差を保持する信頼性を提供します。

ポアソン比：0.31

典型的な黄銅合金のポアソン比は約0.31で、材料の軸方向のひずみに対する横方向のひずみを示している。このオフセット比により、機械加工時の変形が予測可能となり、装飾金具や精密金具のような複雑な形状の成形に利用することができます。複雑なプレス加工や高速機械加工のように、寸法の精度が問題となる場合、このポアソン比は、材料が均等に変形することを保証し、あらゆる種類の予期せぬ歪みを回避します。

伸び10%〜55%

標準的な黄銅合金の伸びは10%から55%の間で、調質度と含有量によって異なり、延性を決定する。破断することなく大きく伸びるため、冷間成形や、 チューブや継手のような複雑な部品の加工に便利であ る。ラジエーター・コアや配管部品など、極端 なレベルの成形が必要な場合、高伸び材は成形時に 割れない部品を提供し、機械加工技術者に柔軟 性と信頼性のある製造を可能にする。

硬度：55～93HRB

一般的な黄銅合金の標準硬度は55～93HB（ロックウェルB）で、切削工具耐性を反映しています。この範囲は、装飾金物、構造部品、精密歯車などの耐久性を犠牲にすることなく、容易な加工性をサポートします。高速加工など、表面仕上げと工具寿命が重要な用途では、この硬度により、工具が摩耗を制御してきれいな切削を行うことができ、一貫性と効果的な加工結果が保証されます。

次の表は、一般的な黄銅合金の主な特性を示しています。 CNC加工.

グレード	C26000	C27400	C28000	C36000
引張強度	345 MPa	385 MPa	420 MPa	320 MPa
降伏強度	205 MPa	160 MPa	240 MPa	120 MPa
伸び	25%	50%	33%	15%
弾性係数	110 GPa	110 GPa	100 GPa	100 GPa
ポアソン比	0.31	0.31	0.31	0.31
熱伝導率	120 W/(m-K)	120 W/(m-K)	120 W/(m-K)	120 W/(m-K)
電気伝導率	28% IACS	28 % IACS	28 % IACS	28 % IACS
硬度	70 HRB	80 HRB	74 HRB	65 HRB
密度	8.58 gm/cm³	8.44 g/cm3	8.0 g/cm3	8.2 g/cm3

真鍮は腐食するのか？

真鍮は耐食性に優れていますが、環境によっては腐食します。真鍮の腐食速度は、空気中では非常に遅く、きれいな淡水ではほとんど腐食しません。海水ではわずかに高く、年間0.0075～0.1mmです。水中のフッ化物は黄銅にほとんど影響を与えないが、塩化物は深刻な腐食につながり、ヨウ化物は大きな損傷につながる。黄銅は、酸素（O₂）、二酸化炭素（CO₂）、硫化水素（H₂S）、二酸化硫黄（SO₂）、アンモニア（NH₃）などのガスを含む水中では腐食の影響を強く受けやすい。真鍮はまた、ミネラルウォーター中、特に硫酸鉄（Fe₂（SO₄）₃）が含まれている場合、単純な腐食に弱い。真鍮は、硝酸と塩酸では激しく腐食するが、硫酸ではゆっくりと腐食する。真鍮は、水酸化ナトリウム（NaOH）水溶液では驚くほど激しく腐食に抵抗する。

真鍮の用途

真鍮のユニークな特性は、様々な産業での使用を可能にしている。

建設業界： 真鍮は、ラジエーター、蛇口、管継手、ファスナー、ハードウェア部品など、建設業界で幅広く使用されています。耐食性と機械的特性が高いため、水道管や配管システムには避けて通れない素材であり、湿潤条件下でも長寿命と信頼性を提供します。

エレクトロニクス産業： 黄銅の高い電気伝導性は、電子機器、端子、コネクター、その他の電気機器に最適な材料です。また、機械的強度が高いため、電子コネクターにも適しており、長寿命とともに機能性を提供します。

楽器： 真鍮は、その美しい仕上げと特徴的な音響特性により、トランペットやチューバなどの楽器の製造に広く応用されている。時計製造の材料としては、その機械加工性と外観から、形と機能を向上させる見栄えの良い複雑な部品の要素として人気があります。

自動車・機械部門 真鍮は、ベアリング、ギア、スプリングなどの精密機械部品や、特定の自動車部品の製造に使用されています。その切削性は、過酷な用途での機械的ストレスに耐える高精度の部品製造を可能にします。

航空宇宙と防衛 黄銅は、航空宇宙機械や一部の防衛産業用の精密部品の製造に使用されています。その耐食性と強度特性は、耐久性と精度が最も重要な用途で保証された性能を保証します。

エネルギー産業： 黄銅は、発電、特に火力発電所のコンデンサーやソーラーヒーター、石油化学プラントの容器、パイプライン、熱交換器などで幅広く使用されています。その優れた熱伝導性と過酷な環境に対する耐性により、黄銅はエネルギー用途で信頼できる選択肢となっています。

ソガワークスについて

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