真鍮とは:特性、種類、製造方法

真鍮は光沢のある黄金色をしており、何世紀にもわたってデザイナー、芸術家、インテリアデザイナーを魅了してきました。その魅力は寺院、住宅、建物の装飾に用いられています。また、優れた加工性と硬度も備えているため、自動車部品、建築、機械用途にも活用されています。

真鍮は銅と亜鉛から作られています。新石器時代には、真鍮はカラミン黄銅と呼ばれ、銅鉱石と呼ばれていました。古代の文献では、真鍮は銅と錫の合金である青銅を指していました。

この記事では、真鍮合金の組成、真鍮ハンドルや真鍮ハードウェアなどの真鍮の用途、真鍮部品の製造技術について説明します。

真鍮の使用の歴史

古代文明では、ヨーロッパや中東など多くの地域で、黄銅やゴールドブラスといった真鍮製の工芸品が発見されています。真鍮は銅と亜鉛から構成されていました。

真鍮は歴史を通じて様々な用途に使用されてきました。ローマ帝国では真鍮製の貨幣、真鍮製の軍事装備、真鍮製の彫像が使用され、中世ヨーロッパでは真鍮製の彫刻や工芸品が広く使用されました。

真鍮製品は、硬貨や彫像から真鍮蒸気機関、真鍮電信システム、真鍮造船の製造まで、革命を起こしてきました。

真鍮の色は何色ですか

真鍮は亜鉛と銅で構成されているため、黄金色をしています。真鍮合金の中には、真鍮の組成に応じて茶色や赤色のものもあります。
真鍮は、イエローブラス、ゴールドブラス、ファイアブラス(レッドブラス)など、色によって名前が付けられることもあります。

真鍮の正確な色合いは、真鍮の組成と表面処理によって決まります[5]。真鍮の色は亜鉛の組成の変化によって変化します。

真鍮合金のUNS番号、一般名、色を示す表

一般名

UNSいいえ 色圏

ETP銅

11000

柔らかいピンク

95/5 金メッキ金属

21000

赤茶色

90/10 金メッキ金属

22000

ブロンズゴールド

85/15 金メッキ金属

23000

タンゴールド

70/30 真鍮 26000

グリーンゴールド

真鍮の色の違い 副本

真鍮の組成とは

真鍮は主に銅と亜鉛から作られています。真鍮の成分は、通常、亜鉛が5~45%、銅が55~95%の範囲で変化し、マンガン、シリコン、アルミニウム、リン、鉛などの他の元素が少量含まれています。

これらの追加元素は真鍮合金の特定の特性を高める可能性がある。

合金名

銅(Cu)

構成(%)

亜鉛(Zn)

構成(%)

その他の要素

(%)

海軍真鍮

59-62 39-42 0.75-1.25Sn

アドミラルティブラス

71-74 26-29

0.02~0.06として

マンツメタル

60-63

37-40

黄銅

67-70

30-33

アルファブラス

60-70

30-40

カートリッジ真ちゅう

70-73

27-30

レッドブラス 85

15

真鍮の種類は何ですか?

さまざまな種類の真鍮合金の用途と特性を示す表

真鍮タイプ

特性

用途

アルファブラス

· 冷間加工性

· 優れた耐腐食性

· ハードウェア

· 電気コネクタ

カートリッジ真ちゅう

· 良好な成形性

・高い引張強度

· 配管継手

· 弾薬ケース

海軍真鍮

· 良好な加工性

· 海水中での耐腐食性

· 船舶のプロペラ。

· 船舶用ハードウェア、

アドミラルティブラス

· 耐腐食性

· 熱間加工性

· コンデンサーチューブ

· 熱交換器

マンツメタル

・耐脱亜鉛性に優れています。

・ 高強度

· 船体

· 建築用途

黄銅 · 良好な冷間成形性

· 中程度の耐食性

· 楽器

· 配管部品

レッドブラス · 濃い赤色

· 良好な加工性

・ ジュエリー

· 装飾品

真鍮の性質

真鍮のさまざまな特性を示す表

プロパティ

詳細説明

色圏

色は黄金色。

密度

 8.4~8.7 g/cm³の範囲。

融点

900°C ~ 940°C、つまり 1652°F ~ 1724°F です。

抗張力

338-469MPa

硬度

真鍮の硬度は80~140Hvです。他の金属に比べて柔らかいですが、他の元素を添加したり、熱処理を施すことで硬度を高めることができます。

電気伝導性

真鍮は電気伝導性に優れているため、真鍮製の電気部品と配線を使用しています。電気伝導率は15.9(S/m)*10です。6

熱伝導率

優れた熱伝導率により、効率的な熱伝達を実現します。115℃における熱伝導率は20W/mKです。

耐食性

全体的に、すべての真鍮は優れた耐食性を備えていますが、真鍮の組成によって異なる場合があります。

被削性

 優れた加工性により、成形や加工が容易です。
延性

延性が高い

音響特性

 真鍮合金はその音響特性でよく知られており、それが真鍮製の楽器が使われる理由です。

真鍮の種類

1. アルファ・ブラス

アルファ黄銅の典型的な組成は、亜鉛30~40%、銅60~70%です。アルファ黄銅は優れた耐食性と優れた冷間加工性を備えています。真鍮製ハードウェアや真鍮製電気コネクタは、アルファ黄銅から製造・使用されています。

2.アルファベータブラス
アルファベータ真鍮は、亜鉛と銅の異なる組成で構成されています。

アルファ-ベータ黄銅はベータ黄銅とアルファ黄銅の両方の特性を兼ね備えているため、さまざまな用途に適しています。

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3.ベータブラス

ベータブラスは、アルファブラスに比べて亜鉛含有量が高く、通常45%の亜鉛で構成されています。ベータブラスは優れた音響特性で知られており、金管楽器の製造に使用されています。

4.ホワイトブラス

白真鍮は、典型的な真鍮成分で構成されますが、スズ、アルミニウム、シリコン、マグネシウム、リンなどの他の元素が追加されています。

銀色をしています。白真鍮は、耐磨耗性や変色防止などの特性で知られており、主に装飾用途に使用されます。

5.レッドブラス(ファイアブラス)
レッドブラスは別名「グライディングメタル」とも呼ばれます。レッドブラスの一般的な成分は、銅85%、亜鉛15%です。

深紅色で加工性に優れ、装飾品、金管楽器、宝飾品などに用いられます。

6.海軍将校
ネーバル黄銅は、亜鉛39~42%、銅59~62%、そして少量の錫0.75~1.25%で構成されています。錫の存在により、海水中での優れた耐食性と良好な加工性が実現されています。

海軍用真鍮は、船舶のプロペラ、真鍮製の配管継手、洗面所の真鍮製のハンドル、船舶用金物の製造に使用されます。

7.カートリッジブラス
カートリッジ黄銅は、銅70~73%と亜鉛27~30%で構成されています。カートリッジ黄銅は、優れた成形性と高い引張強度を備えています。

カートリッジ真鍮は、弾薬ケース、真鍮製楽器、真鍮製ハンドル、配管継手などの真鍮製品の製造に使用されます。

8.耐脱亜鉛黄銅
この真鍮合金は、その名の通り、真鍮合金からの亜鉛の損失に耐えるように設計されています。

耐脱亜鉛性真鍮合金は、最大 85% の高含有量の銅と、ヒ素やスズなどの追加元素で構成されています。

真鍮製造技術

1.キャスティング
この方法は、大型で複雑な真鍮部品の開発に使用されます。

真鍮の鋳造では、溶かした真鍮を鋳型に流し込み、所望の形状に成形します。その後、熱応力を解放するために焼きなまし処理を行います。

2.押し出し
真鍮棒、真鍮バー、真鍮チューブは、このプロセスから形成されることが多いです。

押し出し加工では、真鍮を金型で製造し、均一な長い形状を作ります。

3.切断と成形
製造におけるこの切断成形のステップは、真鍮製品の特定の形状と寸法を実現するために行われます。

切断と成形は、以下に示すさまざまなプロセスを通じて行うことができます。

  • 鍛造
  • スタンピング
  • 機械加工
  • 圧延
  • 描画
  • 深い描画
  • 紡績

4.ろう付け
このプロセスは、2 つの真鍮部品を接合することによって行われ、接合部品の間に真鍮フィラーが溶かされて注入されます。

5.粉末冶金
真鍮製品は、セラミックの製造と同様に粉末冶金法によって開発されます。真鍮の粉末を圧縮・焼結する工程です。

現代技術

1.3D印刷
真鍮の3Dプリントは、真鍮を溶かし、層ごとに積層することで一つの製品に仕上げる積層造形法です。この方法により、真鍮製品を一度に開発することが可能です。

また、この方法は複雑な形状の開発にも非常に効果的です。
ワイヤーEDM(放電加工)。
放電加工法を用いたワイヤー放電加工法で高精度・寸法精度の高い真鍮製品を開発できます。

2.レーザー切断
レーザー切断は、真鍮を他のどの方法よりも高精度に、極めて微細なレベルで切断・彫刻することを可能にします。レーザービームを用いて、真鍮板や真鍮シートを高精度かつ精密に切断します。

3.ウォータージェット切断
高圧ジェット水と研磨材を組み合わせ、真鍮素材を切断することで、寸法精度の高い真鍮部品を製造します。この工程では、真鍮素材を切断する際に熱を発生しません。

4.CNC真鍮 機械加工
真鍮の CNC 加工は、真鍮の一貫した硬度と安定した加工性により、あらゆる金属材料の中でも最も簡単な加工方法の 1 つとして際立っています。

熟練した機械エンジニアにとって、真鍮はCNC加工に最適な素材です。真鍮の組成は様々な環境に適応し、人体へのリスクは最小限に抑えられています。

そのため、その用途は非常に幅広く、特に医療機器や食器類に多く用いられています。

  • ファスナー
  • バルブ
  • パイプ継手
  • ギア
  • 動力伝達部品
  • 新エネルギーバッテリー部品
  • 装飾部品(抗菌ドアハンドル、装飾パネル)
  • 精密機器部品(計測機器、航海機器、時計)

真鍮熱処理

真鍮の製造後に行われる最も一般的な熱処理は焼きなましです。真鍮の焼きなましは、製造された真鍮製品から熱応力と機械的応力を解放するために行われます。

真鍮の焼きなましでは、真鍮製品は特定の高温まで加熱され、その後ゆっくりと室温まで冷却されます。

表は、さまざまなタイプの真鍮の焼きなまし温度を示しています。

真鍮合金

アニーリング温度(°C)

アルファブラス

450-650

カートリッジ真ちゅう

400-600

海軍真鍮

400-600

アドミラルティブラス

425-600

マンツメタル

450-650

黄銅

400-600

レッドブラス

400-600

真鍮 vs ブロンズ

真鍮と青銅はどちらも銅合金の一種です。真鍮は主に銅と亜鉛で構成され、いくつかの添加元素が黄金色をしています。一方、青銅は主に銅と錫で構成され、赤褐色をしています。

ゴールドブラスとイエローブラス

ゴールドブラスは、亜鉛(銅70%、亜鉛30%)に比べて銅の含有量が多いため、「リッチブラス」と呼ばれます。一方、イエローブラスはカートリッジブラスとも呼ばれ、銅と亜鉛の含有量が中程度で、銅67~70%、亜鉛30~33%です。

ゴールドブラスとイエローブラスの組成の違い

真ちゅう製アプリケーション

真鍮の装飾用途

真鍮は美しい仕上げと美しい色彩から、主に装飾用途に使用されています。キッチンやバスルームの備品だけでなく、キッチン用品、真鍮製の取っ手、家具部品、オフィス用品なども真鍮で製造されています。

バー装飾品の需要増加は、真鍮の汎用性と美的魅力によるものです。真鍮製の蛇口は高品質の真鍮から製造されています。真鍮製の蛇口は、モダンなバスルームデザインにも伝統的なバスルームデザインにも、洗練された時代を超越した外観を提供します。

真鍮の機械用途

  • 真鍮製配管器具
    真鍮は優れた耐腐食性を備えているため、真鍮製の配管器具などの水関連の用途に適しており、長期にわたる性能を保証します。
  • 真ちゅう取付具
    真鍮は摩擦が少なく、耐腐食性に優れているため、真鍮コネクタ、真鍮バルブ、真鍮継手などの配管システム部品に適しています。
  •  真鍮製の留め具と金具
    真鍮ファスナーは、その高い強度から真鍮から開発されており、機械アセンブリにおいて安全で信頼性の高い接続を提供します。

金管楽器

真鍮は独特の音響特性と展性を有しています。音を効果的に共鳴させるため、楽器の製造に用いられています。真鍮製の楽器には、フレンチホルン、チューバ、コルネット、トランペット、トロンボーンなどがあります。

トロモーネ・フレンチホルン

真鍮自動車部品

真鍮は、機械加工性、熱伝導性、耐腐食性などの特性を独自に組み合わせており、真鍮製自動車部品の製造に適しています。

一般的に製造されている真鍮製の自動車部品は
1.ラジエーター

2.燃料噴射システム

3.ブレーキシステム

4.冷却システムコンポーネント

5.トランスミッション部品

真鍮の建築用途

真鍮は、機械加工の許容誤差が小さく、延性、展性、劣化耐性、銅が含まれているため抗菌性があり、次のようなさまざまな建築用途に使用されています。

  • 手すり
  • ドアノブと鍵
  • 手すり
  • 保護および装飾仕上げ
  • 建築用真鍮アングルバー 

真鍮ファサードクラッディング真鍮

真鍮のメリットとデメリット

利点

不利益

耐食性

高価な

魅力的な外観

他のものより強度が低い 金属 比較的延性があります。

被削性

融点が低い

電気伝導性

 脱亜鉛化

汎用性

 変色

リサイクル性

高密度

よくあるご質問

真鍮は錆びますか?

真鍮は耐食性に優れているため錆びませんが、時間の経過とともに変色することがあります。

緑青とは何ですか?

自然な酸化プロセスにより金属表面に緑がかったまたは茶色がかった膜が形成されることを緑青といいます。

真鍮は水が関係する用途に適していますか?

はい、真鍮は銅の成分により優れた耐食性を備えているため、洗面所のドアハンドル、蛇口、配管継手などの水に関係する用途に使用できます。

結論

真鍮は、優れた成形性、高い引張強度、優れた機械加工性、海水中での耐腐食性、熱間加工性など、そのユニークな複合特性により、古くからさまざまな用途に使用されてきました。

真鍮の特性と種類を理解することで、製品に最適な真鍮を選ぶことができます。Tirapidの機械工は、真鍮のCNC加工において長年の経験を有しています。お気軽にprojects@tirapid.comまでお問い合わせください。

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