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黄銅は真鍮ともいい、主に銅（Cu）と亜鉛（Zn）の合金で、種類によってアルミや錫、鉛、マンガン、鉄などの合金元素を添加した銅合金のことです。青銅には、銅（Cu）と錫（Sn）の合金である「すず青銅」と、これらにリン（P）を添加した「リン青銅」とがあります。
| 黄銅 | 青銅 | |
| 成分・組成 | 銅（Cu）と亜鉛（Zn） | 銅（Cu）と錫（Sn）、リン（P） |
| 種類 | 丹銅、七三黄銅、六四黄銅、快削黄銅、ネーバル黄銅、アルミニウム黄銅、高力黄銅、アドミラルティ黄銅、錫入り黄銅など | すず青銅、りん青銅、アルミニウム青銅など |
| 引張強さ | 黄銅：250～650N/mm2 | りん青銅：300～800N/mm2 |
| 特徴 | 銅合金でもっとも良く使われる。展性、延性、曲げ性、絞りなどに優れた丹銅、七三黄銅、めっき性のよい65/35黄銅など。Znの含有比率によって物理的性質が変わる。 | 黄銅よりも海水に対する耐食性がよい。耐摩耗性に優れる。ばね特性に優れたりん青銅。強度、硬度、耐力に優れ、耐食性や耐海水性にも優れたアルミニウム青銅など。 |
リン青銅とは!?特性や用途
リン青銅は、リンを加えることで青銅の利点を維持しながら高性能化した合金です。電子部品や機械部品などに広く利用され、特に有用なばね材として知られています。
リン青銅の特性
リン青銅は、銅とスズの合金である青銅にリンを加えることで、青銅内部に含まれる酸化銅を脱酸した金属です。サビとして存在する酸化銅を取り除くことで、強度や硬度が向上し、耐摩耗性や弾性が改良されます。そのため、リン青銅は、加工性が高く耐食性に優れた青銅をより優れた合金にしたものといえるでしょう。
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リン青銅の特性 |
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| 強度、耐摩耗性が高い | 引張強さや耐摩耗性の指標であるリン青銅の硬度については、鍛造やプレスによる加工硬化で3倍程度まで値に開きがあるものの、鉄鋼と同程度のリン青銅もあり、純銅と比べると約1.5～3倍です。 |
| 耐疲労性に優れる | 耐疲労性については引張強さと相関があることから、鉄鋼と同程度で、純銅よりも優れていると言えます。また、ばね用リン青銅という種類では、リン青銅に低温焼きなましを実施するため、金属内部の残留応力が取り除かれ、本来の耐疲労性能を発揮することができます。 |
| ばね性に優れる | ばね性の指標となる靭性と弾性については、リン青銅の弾性は純銅と同程度ですが、靭性は純銅の1.5～3倍にもなります。 |
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導電性・熱伝導性が高い |
導電性や熱伝導性は、スズの含有量が少ない種類のリン青銅で、銅の1/2程度、真鍮の2倍程度となっており、強度の高い銅合金の中では比較的高い値を示します。 |
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非磁性である |
リン青銅を含む銅合金のほとんどは非磁性ですが、磁性金属である鉄やコバルトが不純物として混入してしまうと、わずかながらも磁性を示してしまいます。その場合、電子機器などに用いるとノイズなどの原因になってしまうので注意が必要です。 |
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化学的腐食に強い |
銅合金は鉄などの実用金属の中では耐食性が高いですが、リン青銅は、真鍮を腐食させる亜硫酸でも耐食性を示すなど、銅合金の中でも化学的腐食に強いです。 |
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曲げ・絞り加工性に優れる |
切削、プレス、曲げ、絞りなどの加工が可能。スズの含有量が多い種類ほど、強度や硬度が高まり、展延性も低くなります。リン青銅は、銅合金の中では硬いため、真鍮などと比べると切削性が良いとは言えません。そのため、リン青銅では、プレスや鍛造、曲げ・絞りなどの加工方法を選択することが多いです。 |
リン青銅の用途
リン青銅は、電子部品や機械部品、日用品などに広く利用されています。電子部品では、非磁性であることや導電性の高さを活かし、スイッチ、コネクター、リレー端子、リード端子、リードフレーム（ICを外部配線と接続するための端子）などに。機械部品では、強度や耐摩耗性、耐食性に優れることから、ボルトやナット、軸受や歯車などに。また、優れたばね性を活かしたばね材として、電子機器用の非磁性電気伝導ばねや機械用のばねなどに用いられています。リン青銅は、日用品として、楽器や様々な金物などにも広く利用されています。
リン青銅の種類
リン青銅は、傾向として、スズを多く含有するほど強度や耐摩耗性は高くなりますが、導電性や熱伝導性は低下します。そのため、ズズの含有量が1.0～2.3％と少ないC5050とC5071では、導電性が高いことから、端子やコネクターなどの電子部品に用いられています。一方、ズズの含有量が3.5～9.0％に及ぶC5102、C5111、C5191、C5212では、強度や耐摩耗性に優れることから、電子部品のほか、機械部品、また、ばね材としても多く利用されています。ただし、より高いばね性能を必要とする場合は、低温焼きなましによって弾性や疲労強度を向上させたC5210やC5240が選択されます。
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| 材料記号 | スズ含有率（％） | リン含有率（％） | 合計含有率（％） |
| C5050 | 1.0-1.7 | 0.15％以下 | 99.5％以上 |
| C5071 | 1.7-2.3 | 0.15％以下 | 99.5％以上 |
| C5111 | 3.5-4.5 | 0.03-0.35 | 99.5％以上 |
| C5102 | 4.5-5.6 | 0.03-0.35 | 99.5％以上 |
| C5191 | 4.4-7.0 | 0.03-0.35 | 99.5％以上 |
| C5212 | 7.0-9.0 | 0.03-0.35 | 99.5％以上 |
ばね用リン青銅の種類
| 材料記号 | スズ含有率（％） | リン含有率（％） | 合計含有率（％） |
| C5050 | 7.0-9.0 | 0.03-0.35 | 99.5％以上 |
| C5071 | 9.0-11.0 | 0.03-0.35 | 99.5％以上 |
黄銅の特性
黄銅は、銅65％、亜鉛35％の合金を一般的なものとします。銅と亜鉛の割合によって物性が変化し、亜鉛の割合を増やすほど硬度が増していきます。しかし、硬度が増すと同時に脆さも増すため、亜鉛の割合が45％を超えると実用的ではなくなってしまう点には注意が必要です。また、銅と亜鉛の割合を変えるだけではなく、鉄や錫などの素材を添加することによって切削しやすくしたり、耐食性を高めたりすることもできます。これによって黄銅は細かく分類されることになります。黄銅は剛性や耐食性、耐海水性を高めていても展延性や熱間鍛造性、切削加工性が失われず加工しやすいため、複雑な形状や細かい装飾に加工することが可能で、さまざまな用途に黄銅は用いられています。他にも、黄銅は導電性が高いといった特性があります。この特性を利用して蛍光灯の口金部の差し込みピンやコンセントなどに使用されています。
| C2600 | 七三黄銅（銅70％、亜鉛30％） | イエローブラスとも呼ばれる黄銅。 |
| C2801 | 六四黄銅（銅60％、亜鉛40％） | 亜鉛の割合が高く、黄金色に近い黄色となります。 |
| C3604 | 快削黄銅（銅57％～61％、鉛1.8％～3.7％、鉄0.05％以下、鉄+錫1％以下、残部が亜鉛） | 被削性を高めるために鉛を添加しています。 |
| C3117 | 鍛造用黄銅（銅57％～61％、鉛1％～2.5％、鉄+錫1％以下、残部が亜鉛） | 熱間鍛造性と被削性が高い材料。 |
| C4430 | アドミラルティ黄銅（銅70％～73％、鉛0.05％以下、鉄0.05％以下、錫0.9％～1.2％、ヒ素0.02％～0.06％、残部が亜鉛） | 耐食性、耐海水性に優れ、特に海水による腐食に強い。脱亜鉛腐食を防ぐためにヒ素を添加しています。 |
| C4621 | ネーバル黄銅（海軍黄銅）（銅61％～64％、鉛0.2％以下、鉄0.1％以下、錫0.7％～1.5％） | 耐海水性を高めるために錫を添加しています。 |
| C6782 | 高力黄銅（銅56％～65％、鉛0.5％以下、鉄0.1％～1％、アルミ0.2％～2％、マンガン0.5％～2.5％、残部が亜鉛） | 六四黄銅をベースに鉄、アルミ、マンガンを添加し、高力の名の通り強度に優れています。耐食性や熱間鍛造性も高く、船舶用のプロペラ軸やポンプ軸に使用されています。 |
| CAC201 | 黄銅鋳物1種（銅83％～88％、亜鉛11％～17％） | 亜鉛を15％程度に制御した黄銅です。ろう付けしやすくフランジや電気部品などに使用されます。 |
黄銅の用途
黄銅にはさまざまな特性があり、その特性を利用て製品を作ります。例えば、黄銅は導電性が高いという特徴があるため、コンセントなどの部品に使用されており、他にも端子コネクターや配線器具などにも使用されます。また、黄銅の熱間鍛造性の高さを活かした製品というとガスコンロのバーナーヘッドがあります。黄銅は600度～800度に加熱することで複雑な形状のものを容易に製造することができます。黄銅は金、銀、クローム、ニッケルなどのメッキ加工がしやすい素材です。メッキを施したり、ヒ素を添加したアドミラルティ黄銅を使用することによって脱亜鉛腐食への対策となり、台所やトイレなどの水回りの配管や継手に使用されます。黄銅は金管楽器にも使用されています。複雑な形状に加工しやすく耐食性があり、響きやすい特性のある黄銅は楽器の制作にうってつけの素材です。また、黄銅は比較的安価で入手できるため、銀やプラチナを使用して楽器を制作するよりも大幅に価格を抑えられる点も利点となっています。
リン青銅の加工事例
| 材料 | C5212 |
| 加工方法 | 順送型プレス加工 |
| 用途 | 照明器具部品 |
| 材料 | C5102 |
| 加工方法 | 順送型プレス加工 |
| 用途 | 端子 |
黄銅・真鍮加工事例
| 材料 | C2680 |
| 加工方法 | 旋盤加工 |
| 用途 | バルブ関連部品 |
| 材料 | C3604」 |
| 加工方法 | 機械加工 |
| 用途 | 機械部品 |
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