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2023 年 10 月 08 日

真鍮、青銅、銅の違い – 何が違うのか

カテゴリー
材料
公開日: 2023 年 10 月 8 日
最終更新日: 2025 年 5 月 28 日
真鍮、青銅、銅の違い – それぞれの違いは何か 画像ブログ
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真鍮、青銅、銅の微妙な違いを肉眼で見分けるのは困難です。そのため、設計者やエンジニアは、素材を選ぶ際にこれら3つの素材をどのように区別すべきか戸惑うことがよくあります。実際、これら3つは類似した特性を持つ一方で、元素組成など多くの異なる特性も持っています。

この記事では、機械加工でよく使用される材料の種類、特徴、用途を紹介し、材料選択の提案や一般的な技術フローを示しながら、専門的な材料の観点からこれら 3 つを区別する方法を説明します。

真鍮、青銅、銅の違い

真鍮合金

黄銅合金 は主に銅(Cu)と亜鉛(Zn)で構成されており、一般的に 一般的な真鍮 or シンプルな真鍮物理的、機械的、化学的特性は、他の元素(鉛、スズ、アルミニウム、ニッケルなど)の組成比によって異なります。

長所と短所

優位性

  • 優れた機械的特性(強度と可塑性のバランス)。
  • 優れた電気伝導性と熱伝導性(純銅に次ぐ)。
  • 耐腐食性(特に大気および淡水環境)。
  • 加工が容易(冷間/熱間成形、機械加工、鋳造)。

デメリット

  • 高亜鉛真鍮は「脱亜鉛腐食」(酸性または海水環境)を起こしやすいため、過酷な条件には特殊な合金が必要です。
  • 一部のグレードでは応力腐食割れが発生する可能性があります。

代表的なアプリケーション

タイプ共通グレード特性用途
標準真鍮H68 (銅68%、亜鉛32%)
H62 (銅62%、亜鉛38%)
優れた可塑性または高い強度H68: カートリッジケース、コンデンサーなどに使用されます。
H62: 強度が高く、ラジエーターやネジなどに使用されます。
鉛黄銅HPb59-1(鉛含有量1~3%)加工性の向上バルブ、時計ギア、機械加工部品
錫真鍮HSn70-1(0.8%~1.3%含有)海水中の耐腐食性を高める海洋部品、海水パイプ
アルミ真鍮HAI77-2(アルミニウムおよび微量のヒ素を含む)強度と耐腐食性を向上船舶用熱交換器、凝縮器管
シリコン真ちゅうHS80-3鋳造性能と耐摩耗性の向上鋳物、ポンプ本体
  • 産業用: バルブ、パイプ、熱交換器、ベアリング。
  • ディスプレイ・電子機器関連: 電気コネクタ、端子。
  • 構築: 装飾要素、ドアハンドル、ハードウェア。
  • 宝品: 楽器(例:トランペット)、彫刻、メダル。

一般的な真鍮合金

ここでは、指定された真鍮合金の詳細な比較を示します。主な利点と一般的な用途を強調しています。

真鍮合金の比較

合金構成主な利点主なアプリケーション
合金260銅70%、亜鉛30%優れた冷間加工性、優れた耐腐食性カートリッジケース、宝石、熱交換器
合金272銅63%、亜鉛37%260よりも高い強度を持ち、良好な延性を維持電気コネクタ、スプリング、ファスナー
合金33066% 銅、33.5% 亜鉛、0.5% 鉛鉛添加による切削性の向上配管継手、バルブ、低圧システム
合金35362% 銅、36.2% 亜鉛、1.8% 鉛優れた快削性時計部品、精密機器、歯車
合金36061.5% 銅、35.5% 亜鉛、3% 鉛真鍮の中で最も優れた加工性(100%評価)大量生産の旋削部品、継手、バルブ
合金38557% 銅、40% 亜鉛、3% 鉛優れた加工性と曲げ特性建築用トリム、装飾金物
C48200-C4850060~63% Cu、Zn+1~3% Snスズ添加による耐食性の向上船舶用ハードウェア、ポンプ部品
合金46460% Cu、39% Zn、1% Sn優れた海水耐腐食性(「Naval Brass」)船舶用プロペラ、船舶用継手、凝縮器管

物理的特性

一般的な真鍮(Cu-Zn合金)亜鉛含有量は通常 5% ~ 45% の範囲です。

  • 亜鉛含有量 <35%: 単相α固溶体(α-黄銅)を形成し、可塑性が良好で冷間加工に適しています。
  • 亜鉛含有量 >35%: β相(β-黄銅)を形成し、強度は増すが可塑性は低下するため、熱間加工に適しています。

色と光沢

  • 標準真鍮 (銅含有量が高い):明るい 黄金色の黄色 (純銅と同様)、亜鉛含有量が増加すると(例: Zn 20% 以上)、淡黄色に変化します。
  • 特殊真鍮 (添加物あり): 色はさまざまです (例: 鉛真鍮は灰色がかっており、アルミニウム真鍮は銀白色です)。

密度

範囲 8.4 ~ 8.7 g/cmXNUMX (亜鉛の密度は純銅より低いため、わずかに低くなります)。

電気伝導性と熱伝導性

  • 電気伝導性: 純銅25~40% (亜鉛によって還元されます)。
  • 熱伝導率が高く、熱交換器やラジエーターに適しています。

融点

  • 亜鉛含有量が多いほど減少します:
  • 純銅: 1083°C
  • 一般的な真鍮(例:H62): 900-940°C
  • 高亜鉛真鍮(亜鉛40%) ~880℃

機械的性質

強度と硬度

  • 標準真鍮(例:H70): 抗張力 300〜400 MPa、中程度の硬度(HV 80〜120)。
  • 高亜鉛黄銅(例:H60): 強度最大 500 MPaで ただし、延性は低下します。
  • 特殊真鍮(例:アルミニウム真鍮HAI77-2): 引張強度が超過 600 MPaで.

延性

  • α-黄銅(Zn <35%): 冷間加工性に優れています(スタンピング、絞り加工など)。
  • α+β黄銅(Zn >35%): 熱間加工性は優れているが、冷間成形性は劣る。

耐摩耗性

  • 鉛黄銅(例:HPb59-1): 自己潤滑性(ベアリング/ギアに最適)。
  • アルミニウム真鍮(例:HAI77-2): 硬度が高く、耐摩耗性に優れています。

化学的性質(耐食性)

一般的な環境

  • 大気および淡水腐食に耐えます (鋼鉄よりは優れていますが、ステンレス鋼よりは劣ります)。
  • 保護層を形成する Cu₂O酸化物層.

過酷な環境

  • 海水: 錫黄銅(例:HSn70-1)は耐性が良いが、高亜鉛黄銅は 脱亜鉛 (選択的亜鉛浸出)。
  • 酸/アルカリ: HCl/H₂SO₄に対する耐性は低いが、弱アルカリでは安定する。
  • 応力腐食割れ(SCC)アンモニアまたは湿ったH₂S環境では危険です。

緩和戦略

  • 追加 ヒ素(As) or スズ(Sn) 脱亜鉛を減らすため。
  • 保護を強化するためにコーティング(ニッケル、クロムなど)を施します。

機械加工性と成形性

冷間加工

  • α-黄銅(例:H68): 理想的な 深絞り、冷間圧造、圧延.
  • 鉛黄銅(例:HPb59-1): 切削性に優れています(鉛含有のため切削性に優れます)。

熱間加工

  • α+β黄銅(例:H59): に適し 鍛造、熱間圧延 (β相は高温での可塑性を向上させます)。

キャスタビリティ

シリコン/マンガン真鍮は、精密鋳造に優れた流動性を提供します。

主な考慮事項

熱処理: 焼鈍処理により、冷間加工時の応力が軽減され、可塑性が向上します。

処理鉛を含む真鍮は、環境規制(鉛含有量に関する RoHS 規制など)に準拠する必要があります。

銅(Cu)

  赤みがかったオレンジ非常に延性があり、展性のある非鉄金属で、 電気伝導性と熱伝導性真鍮、青銅、銅の中で唯一天然の金属である銅は、その独特の特性から現代の産業で広く使用されています。

長所と短所

優位性:

  • 最高の電気伝導性と熱伝導性 一般的な金属の中では(銀に次ぐ)。
  • 非常に延性と展性に優れている (ワイヤー状に引き伸ばしたり、シート状に巻いたりできます)。
  • 耐食 (水、配管、海洋での使用において長寿命)。
  • リサイクル可能な (リサイクル後も特性を保持します)。
  • 抗菌剤 (医療・衛生用途に使用)。

デメリット:

  • 高価な アルミニウムやスチールに比べて。
  • ヘビー (Al や Ti よりも密度が高い)。
  • 純粋な形で柔らかい (構造強度を高めるために合金化が必要です)。
  • 変色 (時間が経つにつれて緑色の緑青が現れます)。

主な用途

業種あなたが使用します
Electrical 配線(使用率 60%)、モーター、変圧器、PCB。
構築配管パイプ、屋根、建築外装材。
ディスプレイ・電子機器関連ヒートシンク、コネクタ、半導体。
輸送手段ラジエーター、ブレーキライン、船体。
健康抗菌表面、手術器具。
貨幣ペニー(亜鉛を混ぜたもの)、地金。

一般的な銅のグレード

銅101 / C10100(無酸素高伝導銅、OFHC)

優位性:

  • 最高純度 (≥99.99% Cu)、ほぼ無酸素(O ≤ 0.0005%)
  • 最高の電気/熱伝導性 (IACS ≥101%)
  • 優れた延性 深絞りおよび冷間加工用
  • 水素脆化耐性 高温還元環境向け

用途:

  • 高精度電子機器(半導体リード、真空管部品)
  • 超伝導ケーブル、高周波信号伝送
  • 航空宇宙/原子力産業(無酸素要件)

銅 110 / C11000(電解タフピッチ銅、ETP)

優位性:

  • Cost Effective (銅99.90%以上、酸素含有量0.02~0.04%)
  • 良好な導電性 (IACS ≥100%)
  • 溶接可能/はんだ付け可能 バランスの取れた作業性

還元雰囲気下では「水素病」になりやすい

用途:

  • 電力ケーブル、変圧器の巻線
  • 建築用屋根・排水システム
  • 一般的な金物(ボルト、リベット)

銅 122 / C12200(リン脱酸銅、DHP)

優位性:

  • 脱酸素化 (0.015-0.04% P)、水素脆化リスクなし
  • 優れた溶接性 ろう付けおよび溶融溶接用
  • より良い耐食性 C11000よりも(特に酸性環境)

導電率がわずかに低い(IACS 約98%)

用途:

  • 冷凍/空調配管(耐圧・耐腐食性)
  • 熱交換器、水道管
  • 化学処理装置

銅 145 / C14500(テルル銅)

優位性:

  • テルル合金 (0.4-0.7%)、 優れた機械加工性 (鉛入り真鍮に相当)
  • 高い導電性を維持 (IACS ≥90%)
  • より良い耐摩耗性 純銅よりも

延性の低下(冷間鍛造には適さない)

用途:

  • 電気スイッチ接点、回路遮断器部品
  • 精密機械加工部品
  • 溶接電極チップ

物理的特性

プロパティ値/説明
原子番号29
密度8.96 g /cm³
融点1083°C(1981°F)
沸点2567°C(4653°F)
色圏赤みがかったオレンジ色(湿った空気中では緑色に変色する)
結晶構造面心立方体 (FCC)
電気伝導性約100% IACS*(シルバーに次ぐ)
熱伝導率401 W/m·K(優れた熱伝導性)
磁気特性非磁性(反磁性)

*IACS = 国際軟銅規格(純銅 = 100% ベースライン)。

機械的性質

プロパティ
抗張力210~350 MPa(焼鈍)
降伏強さ33~250 MPa(焼戻し度により異なる)
伸び(延性)45~60%(焼鈍し)
硬さ(ブリネル)35~150 HB(加工硬化により変化)
弾性率110~128GPa
  • 柔らかく延性のある 焼きなましすると(曲げたり、引いたり、叩いたりするのが簡単)。
  • 硬化可能 冷間加工により(延性は低下するが強度は増加する)。

化学的性質

プロパティ行動
酸化湿った空気中で保護性の緑色の緑青(Cu₂O、CuCO₃)を形成します。
耐食性水、土壌、非酸化酸に最適です。
反応性アルカリには耐性がありますが、硝酸 (HNO₃) と熱硫酸 (H₂SO₄) には溶解します。
抗菌剤自然に細菌を殺菌します(病院、ドアノブなどに使用)。

ブロンズ合金

青銅合金 主に 銅(Cu)とスズ(Sn)物理的、機械的、化学的特性は、他の元素(アルミニウム、シリコン、リン、ニッケルなど)の組成比によって異なります。青銅は、 強度、耐腐食性、耐摩耗性ベアリング、船舶用ハードウェア、芸術的な用途に最適です。

長所と短所

Advantages:

  • 高強度・高硬度 (真鍮よりも優れ、鋼鉄に近い)。
  • 優れた耐摩耗性 (ベアリングやギアに最適)。
  • 優れた耐食性 (特に海洋環境において)。
  • 低摩擦・自己潤滑 (鉛を含んだ青銅)。
  • 良好なキャスタビリティ (彫刻、鐘、機械部品などに使用)。

短所:

  • もっと高い 真鍮や一部の鋼よりも。
  • 重い アルミニウム合金よりも。
  • 導電性が低い 純銅や真鍮よりも優れています。
  • 一部のグレードは脆い (例:高錫青銅)。

一般的な青銅合金とその用途

以下に、指定された青銅合金の詳細な内訳を示します。組成と一般的な用途も含まれています。

青銅の組成と種類

タイプ典型元素他社とのちがい
錫青銅 (クラシックブロンズ)銅 + 3~20% スズ硬度が高く、耐摩耗性に優れています。
アルミニウムブロンズCu + 5~12% Al(+Fe、Ni)優れた強度と海水耐腐食性。
シリコンブロンズCu + 1~5% Si (+Zn、Mn)溶接性に優れ、海洋および建築用途に使用されます。
リン青銅銅 + スズ + 0.01~0.35% P耐疲労性が高く、バネや電気接点に使用されます。
ニッケル青銅(白銅)銅 + 10~30% ニッケル耐食性に優れ、造船や貨幣に使用されます。

高強度青銅合金の比較

合金構成キーのプロパティ主なアプリケーション
合金863(マンガン青銅)63% Cu、25% Zn、7% Mn、3% Fe、2% Al非常に高い強度(最大110 ksiの降伏強度)+優れた耐摩耗性
+海水中での優れた耐腐食性
船舶用プロペラ、高耐久性ブッシング、採掘設備、ウォームギア
合金907(錫青銅)銅89%、スズ11%優れた耐疲労性 + 優れた耐腐食性
+中程度の強さ
中荷重用ベアリング、ポンプ部品、バルブシート
合金917(鉛錫青銅)銅83%、スズ14%、鉛3%優れた加工性 + 優れた軸受特性
+優れた疲労強度
高負荷ブッシング、航空機ベアリング、タービンワッシャー
合金955(アルミニウム青銅)銅81%、アルミニウム11%、鉄4%、ニッケル4%最高の強度(最大95 ksi降伏強度)
+優れた耐腐食性+優れた摩耗特性
船舶用ハードウェア、化学処理装置、高耐久性ギア、航空宇宙部品
C932(高鉛錫青銅)銅、7%スズ、7%鉛、3%亜鉛優れた軸受特性+優れた切削性(快削性80%)+優れた耐摩耗性ベアリング、ブッシング、スラストワッシャー
C954(アルブロンズ)銅、10%アルミニウム、5%鉄、5%ニッケル
優れた強度(YS最大95 ksi)
+優れた耐摩耗性
+優れた耐腐食性
高強度海洋部品、ポンプ
C655(高強度シリコン青銅)銅、3%シリコン、1%マンガン優れた耐食性
+優れた溶接性
+高い強度対重量比
溶接構造物、船舶用ハードウェア
C510(錫リン青銅)銅、5%スズ、0.2%リン優れたバネ特性+高い疲労強度+優れた導電性バネ、電気接点、楽器
C71500(70/30 Cu-Ni合金)銅、30%ニッケル比類のない海水耐腐食性+優れた生物付着耐性+優れた耐侵食性熱交換器、船体、淡水化プラント

物理的および機械的特性

プロパティ値/説明
密度7.5~8.8 g/cm³(合金によって異なる)
融点850~1050℃(組成により異なる)
抗張力200~800 MPa(アルミ青銅は1000 MPaを超える場合があります)
硬さ(ブリネル)60~250 HB(加工硬化グレードはそれ以上)
電気伝導性15 ~ 40% IACS (純銅よりも低い)
熱伝導率50~120 W/m·K
耐食性優れている(特に海水中)

青銅 vs. 真鍮 vs. 銅

プロパティブロンズ真鍮
典型元素Cu + Sn(+Al、P、Ni、Zn)Cu + Zn(+Pb、Mn、Fe、Al、Si)純銅
第3章:濃度★★★★★(高:800MPa以上)★★★☆☆(中:400MPa)★★☆☆☆(低圧:200MPa)
耐食性★★★★★(最高:特に海水に強い)★★★★☆(良い)★★★★★(素晴らしい)
伝導度★★☆☆☆(低:15%IACS)★★★☆☆ (中: 28% IACS)★★★★★ (最高: 100% IACS)
費用★★★★☆(高)★★★☆☆(中)★★★★★(最高)
被削性★★★★☆(高)★★★☆☆
(中)
(最高)
★★★★★
主な用途ベアリング、海洋、彫刻配管、楽器、金物電気配線、熱交換器

真鍮、青銅、銅の見分け方

色、組成、性能、一般的な用途などによって真鍮、青銅、銅を素早く区別します。

色を観察する(最も簡単な方法)

金属色圏
赤茶色 (酸化すると緑色に変わります。例:自由の女神像)。銅は酸化すると緑色に変わります。
真鍮明るい金黄色 (亜鉛が多いほど黄色が薄くなります)。真鍮は「偽金」のように見えます
ブロンズ鈍い金色または赤褐色 (真鍮よりも暗く、アルミニウム青銅は銀色に見えることがあります)。青銅はより鈍く、濃い緑/黒に変色することがあります。

サウンドテスト(ブロンズと真鍮の比較に最適)

  • ブロンズ: 深く短い「ドスン」という音(錫の減衰効果による)。
  • 真鍮: 明るく響き渡る音(亜鉛により共鳴します)。
  • : より柔らかく、中程度のピッチ。

Use Case: ブロンズのベルは低い音を出し、金管楽器(例:トランペット)は高い音を出します。

硬度と重量をチェック

金属硬度(モース)密度(g /cm³)気分
3.08.96柔らかく、曲がりやすく、重い。
真鍮3.0-4.08.4-8.7銅よりも硬いですが、加工可能です。
ブロンズ3.0-4.57.5-8.8最も硬い(鋼鉄に近いグレードもあります)。

ホイール試乗:

  • 鍵で傷をつける: 青銅は傷つきにくいですが、銅は傷がつきやすいです。
  • 手に持って重さを量ってみると、銅が最も重く感じます (ただし、微妙です)。

マグネットテスト(クイック除去)

  • これら 3 つはすべて非磁性です。
  • 磁石に引きつけられる場合は、銅メッキ鋼である可能性が高いです。

一般的な使用方法

金属典型的な用途暗示
電線、配管パイプ、屋根。赤みがかっており、柔らかく、熱/電気を伝導します。
真鍮蛇口、ドアノブ、楽器。金色に輝き、装飾的。
ブロンズベアリング、船のプロペラ、彫像。鈍く、重く、厳しい環境で使用されます。

製品概要

  • 色圏 最も速い(酸化に注意)。
  • 音 + 硬さ 真鍮/青銅を分けます。
  • 使用法 役立ちます (例: 電線 = 銅、蛇口 = 真鍮)。

結論

ブロンズは 多用途で高性能な合金 その価値は 強度、耐腐食性、耐摩耗性真鍮よりも高価ですが、過酷な環境(例:海水、重機)において優れた性能を発揮します。主な用途は以下のとおりです。

  • ベアリング&ブッシング (例:C932)。
  • 船舶用プロペラとポンプ (例: C955 Al-Bronze)。
  • 芸術と楽器 (例: ベルブロンズ、シンバル)。
  • スプリングと電気接点 (例: C510 リン青銅)。

プロジェクトに適切なマテリアルを選択するためのヒント

間の選択 銅、真鍮、青銅 評価が必要 機械的特性、耐食性、導電性、コスト, アプリケーション要件以下は体系的な選択ガイドです。

主要なニーズに基づいた迅速な選択

要件最良の選択理由
高い電気/熱伝導性純銅は最高の導電性(100% IACS)を備え、配線や熱交換器に最適です。
海水/耐腐食性ブロンズスズ/アルミニウム青銅は海水腐食に耐え、船舶用ハードウェアに最適です。
機械加工性と低コスト真鍮機械加工が容易 (例: 鉛入り真鍮 C360) で、バルブやネジなどの大量生産部品に最適です。
高強度・耐摩耗性ブロンズアルミニウム/リン青銅(例:C954)は 800 MPa 以上に達し、ベアリングやギアに使用されます。
装飾的/金のような外観真鍮真鍮は金に似ており、備品や建築装飾に広く使用されています。
抗菌特性自然に細菌を殺菌します。病院の接触面に使用されます。

アプリケーション固有の推奨事項

電気電子

  • ベスト:銅
  • 配線、PCB、トランス(最適な導電性)。
  • 高精度信号には無酸素銅 (OFC) を使用します。
  • 代替品:真鍮(C260)
  • 低コストのコネクタ/端子 (導電性が多少犠牲になります)。

機械/摩耗部品

  • 最優秀賞:銅
  • C932(鉛青銅): 自己潤滑ベアリング。
  • C954(アルミニウム青銅): 高負荷ポンプ、プロペラ。
  • 代替品:真鍮(C360)
  • 低ストレスギア、ロック(コストは低いが寿命は短い)。

建築と装飾

  • ベスト:ブラス
  • C385(建築用ブロンズ):ドアノブ、手すり(美観+耐久性)。
  • C230(レッドブラス): ヴィンテージスタイルの装飾。
  • 代替品: 銅
  • 屋根/雨樋(変色防止コーティングが必要)。

海洋/化学環境

  • 最優秀賞:銅
  • C464(海軍ブロンズ): 海水配管、船舶用継手。
  • C71500(白銅): 熱交換器(海水に耐性があります)。
  • 避ける: 海水中の真鍮/銅(脱亜鉛/腐食しやすい)。

芸術と楽器

  • ベスト:ブラス
  • トランペット、サックス(明るい音、簡単に鋳造可能)。
  • 最優秀賞:銅
  • 彫刻、鐘(アンティークな緑青が現れます)。

コストと持続可能性

  • 予算にやさしい: 真鍮(青銅より20~30%安価)。
  • 長期的な耐久性: ブロンズ(メンテナンスコストを削減します)。
  • 環境にやさしい:
  • 鉛入り真鍮 (例: C360) は使用せず、鉛フリーの代替品 (例: C485) を使用してください。
  • 銅は100%リサイクル可能です。

製品概要

  • : 電気、熱、抗菌の用途に最適です。
  • 真鍮: コスト効率が高く、機械加工が可能で、装飾性に優れています。
  • ブロンズ: 重作業、海洋、耐摩耗用途に最適です。

実際の例:

  • 家庭用蛇口真鍮(C272)はコストと耐食性のバランスが取れています。
  • 船の方向: 海水耐久性に優れたブロンズ(C932)。
  • データセンターの配線: 信号損失ゼロの無酸素銅(OFC)。

金属加工技術、推奨ジンティロン技術

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