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何世紀にもわたり、銅、真鍮、青銅は人類の歴史において重要な役割を果たしてきました。特筆すべきは、この3つの素材はいずれもリサイクル性が高く、採掘や採取の必要性を減らし、環境の持続可能性に貢献していることです。これらの金属は、赤みがかった色合いが共通しているため、しばしば「レッドメタル」としてグループ化され、特に青銅と銅を区別する際に混乱を招くことがあります。
そこで、これらの違いを明確にするために、この記事を作成しました。これらの金属の違いをわかりやすく明確に理解していただくことを目的としています。これらの金属のユニークな特性、用途、比較優位性を探ることで、皆さんは十分な情報を得た上でプロジェクトを決定することができるようになるでしょう。それでは、時代を超越した価値のあるこれらの金属について探求を始めましょう。
ブラスとは？
真鍮は銅と亜鉛を主成分とする非鉄合金である。アルミニウム、鉄、ケイ素、マンガン、鉛、錫などの他の元素も、わずかな割合で様々な特性を示します。しかし、亜鉛の濃度が高いため、この合金は堅固で延性があります。
銅とは何か？
真鍮や青銅とは異なり、銅は純粋な非鉄遷移金属です。工業用の加工に直接使用することができます。しかし、他の精錬金属と混ぜることで合金を作ることができます。銅の様々な優れた特性の中で、最大のものはバクテリアと闘う能力です。
ブロンズとは？
青銅は、銅(88%)と錫(12)が過剰に含まれた鈍い金色をした合金です。そのため、銅を主成分とする合金としても知られている。ブロンズ金属は主に建築、工業用途、メダル、楽器などに使用される。
真鍮 vs 青銅 vs 銅：徹底比較
構成
真鍮は主に銅と亜鉛からなる非鉄合金である。鉛、鉄、ケイ素、アルミニウム、マンガン、その他の元素が含まれることもある。同時に、青銅は銅と錫の量の違いによる銅の合金である。ニッケル、リン、アルミニウム、亜鉛も青銅合金の一部です。
しかし、銅は真鍮や青銅とは異なり、自然界に存在する金属であり、99.9%という純粋な形で存在することが多い。
カラー
真鍮、青銅、銅のもうひとつの違いはその色である。一般的に真鍮の色は黄味がかった金色で、金具に適している。同時に、青銅は赤褐色に近い色を示す。しかし、銅の色も青銅とよく似ている。唯一の違いは色合いで、銅の色調は特徴的で比較的新鮮です。それに比べてブロンズの色合いは比較的くすんでいます。
特性による比較
機械的特性
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硬さ
剛性に関しては、青銅はこれら3つの金属の中で優れた特性を示している。青銅は、銅と錫の組成により、その顕著な剛性と機械的応力下での変形抵抗で知られている。銅は、可鍛性で延性のある材料ではあるが、青銅ほどの剛性はないため、高い剛性を必要とする用途には適さない。亜鉛合金を含む黄銅は、剛性という点では銅と青銅の中間に位置する。
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硬度
3つの金属の硬度を区別するには、ブリネル硬度スケールのスコアが最も効果的です。このスケールによると、銅の硬度は35点、真鍮は約55～73点、青銅は40～420点です。この値から、青銅が最も硬い金属であることがわかる。したがって、割れやひびが入りやすいのです。
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タフネス
靭性という点では、延性が高く可鍛性の金属である銅は優れた靭性を持っている。破断する前に大きく変形することができる。これは、電気配線のような、硬度よりも柔軟性や弾性が重要な用途で有利です。
真鍮は、亜鉛が含まれているため銅よりも展性が劣るが、それでも相応の靭性を備えている。壊れる前にある程度の変形に耐えることができるため、靭性と耐食性など他の特性のバランスが求められる用途に適しています。
青銅は銅と錫の合金であるため、高い靭性を持っています。破断する前に大きなエネルギーを吸収することができるため、ベアリングや彫刻、船舶用機器など、強度と靭性が重要な用途に適しています。
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強度またはねじり強度
銅、真鍮、青銅が異なるもう一つの重要な特性は強度です。銅はその導電性で珍重されるものの、お伝えしたように3つの中では最も強度が低い。真鍮はその亜鉛合金成分のおかげで、純銅に比べて高い引張強度を示す。しかし、銅と錫の組成を持つ青銅は、この3つの中で最も強いものとして際立っている。
このため、強靭な強度を必要とする用途では青銅が好まれ、黄銅は強度とその他の望ましい特性のバランスをとる。銅は、強度は劣るものの、生の強度よりも電気伝導性や柔軟性が優先される用途で役立っている。
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曲げ強度
曲げ強さとは、曲げて変形させようとする力に耐える材料の能力を指す。黄銅、銅、青銅の中で、青銅は一般的に最も高い曲げ強さを示す。青銅の銅と錫の合金に錫を加えることで、曲げの力を受けたときの変形に耐える能力が高まります。
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疲労強度
疲労強度で黄銅、銅、青銅を比較すると、青銅が最も高い疲労強度を示すことが多い。この疲労強度の増加は、青銅の銅と錫の合金化に起因しています。銅は、その固有の延性と可鍛性により、一般に疲労強度は低くなります。
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圧縮強度
圧縮強さとは、材料を押しつぶそうとする力に抵抗する能力のことです。ここでも、青銅が3つの中で最も高い圧縮強度を持つ材料として目立つことが多い。銅は、圧縮強度は中程度ですが、一般的に青銅よりも圧縮強度は低くなります。
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クリープ
耐クリープ性とは、一定の荷重や応力、特に高温下での変形に耐える材料の能力である。青銅は耐クリープ性に優れています。銅と黄銅は、高温で長時間の応力を受けると徐々に変形しやすいということです。
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引張強さと降伏強さ
引張強度は、材料が破壊されることなく最大荷重に耐えるために必要です。そのため、青銅は支持なしで最大荷重に耐えることができ、材料強度が求められる工程に最適です。350～635MPaの引張強度を保持することができます。
さらに、真鍮は338MPaから469MPaの引張強さに耐えることができる。しかし、銅の強度は210MPaと最も低い。材料が変形する最大点が降伏強さである。したがって、青銅の最大降伏強度は125MPaと800MPaで、銅や黄銅よりも高い。一方、銅の降伏強度は約33.3MPaと最も低く、黄銅は95～124MPaに耐える。
物理的性質
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密度
純粋な金属である銅は、比較的密度が高い。その密度は1立方センチメートルあたり約8.92グラム（g/cm³）です。このため、銅は比較的重い素材であり、重量が懸念される用途では考慮する必要があります。真鍮の密度は銅と亜鉛の中間に位置します。黄銅の組成にもよりますが、密度は通常8.4～8.73g/cm³です。真鍮の密度は、銅と亜鉛の中間に位置する。青銅も黄銅と同様の密度範囲にあり、通常8.5～8.8 g/cm³の間です。ブロンズも黄銅と同様の密度範囲にある。
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融点
金属の融点はその成形性を決定する。融点の低い材料は比較的成形しやすい。真鍮対青銅対銅の中では、青銅が最も融点が低く、最も成形しやすい材料である。
- 銅の融点：1085
- 真鍮の融点：927
- 青銅の融点：913°C
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熱伝導率
材料が熱を伝導する能力は熱伝導率と呼ばれる。青銅の熱伝導率は229～1440BTU/hr・ft²・°Fで最も高い。一方、銅の熱伝導率は223 BTU/hr・ft²・°Fです。一方、真鍮の熱伝導率は64 BTU/hr・ft²・°Fです。
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電気伝導率
銅は、産業における材料の電気的使用に関しては、3つの材料の中でよく知られている。銅はほぼ100%の導電率を持ち、電気配線として最も信頼できる選択肢です。しかし、真鍮は銅に比べて28%の導電性しかありません。青銅の導電率は約15%で、最も低い導電率です。
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熱膨張
熱膨張は他の最も重要な特性のひとつで、銅は比較的高い熱膨張係数を持つことで知られています。熱を加えると、銅は大きく膨張します。銅と亜鉛の合金である真鍮は、銅の熱膨張特性の一部を受け継いでいます。
しかし、亜鉛を加えると、純銅に比べて熱膨張係数がわずかに減少する。青銅は熱膨張率の点では真鍮と同じような範囲にある。熱膨張係数も純銅よりやや低い。
化学的性質
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耐食性
金属を比較する場合、耐食性が最も重要なパラメーターとなる。一般的に、青銅は真鍮や銅よりも最も耐食性の高い金属です。これは、空気に触れると酸化し、主に海水などの過酷な環境に耐える防御層を形成するためです。
銅も青銅と同様、酸化によりシールド層を形成し、優れた耐食性を発揮する。しかし、これらの合金（青銅と銅）に含まれる銅が塩素化合物にさらされると、劣化する可能性があります。逆に、黄銅は最も耐食性の低い合金である。マンガンを多く含む黄銅は、耐食性に優れている。
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耐酸化性
耐酸化性は、銅、黄銅、青銅の間に大きな違いをもたらす特性です。銅は空気や湿気に触れると酸化しやすくなります。その結果、時間が経つにつれて緑がかったパティーナが形成され、ある程度の保護効果はありますが、耐酸化性が高いとは言えません。
一方、真鍮の腐食について言えば、その組成に亜鉛が組み込まれており、腐食や変色に対する抵抗力を高めている。真鍮は銅よりも耐酸化性が高い。ブロンズは耐酸化性に優れ、銅と真鍮の両方を凌ぐ傾向がある。青銅に錫が含まれているため、酸化や腐食からしっかりと保護され、過酷な環境条件にさらされる用途に適した素材です。
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化学的安定性
確かに、化学的安定性という点では、この3つの材料はいずれも、通常の環境条件下で、化学反応や腐食に対して立派な耐性を示している。銅は高い化学的安定性を示し、黄銅と青銅はそれぞれ亜鉛と錫との銅合金として、良好な化学的安定性を受け継いでいる。
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熱安定性
熱安定性に関しては、銅と真鍮の中で青銅が最も耐熱性の高い素材である。銅や真鍮は常温では熱的に安定していますが、融点は青銅よりも低く、大きな変形や軟化を起こすことなく高温に耐えることができます。
加工特性
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キャスティング・パフォーマンス
重要な特性として見られる鋳造性能は、これら3つの合金の間で異なる。高い熱伝導率で知られる銅は、細部まで精巧な鋳造が可能で、芸術的・装飾的な用途に適しています。真鍮は可鍛性と耐久性のバランスが取れている。一方、銅と錫の組成を持つ青銅は、複雑で精密な部品の鋳造に優れています。
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鍛造性能
鍛造は、金属が熱と圧力による成形や形成に耐える能力として知られています。銅は優れた鍛造性能を持っています。大きなひび割れや変形を起こすことなく、様々な形状に簡単に鍛造することができるため、大規模な成形を必要とする用途に適しています。
真鍮も、銅の可鍛性に亜鉛の強度を加えたもので、鍛造能力はそこそこある。しかし、その中でも青銅の鍛造性能は優れている。錫の存在が鍛造工程に耐える能力を高め、その結果、正確な成形と複雑なディテールが実現する。
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熱処理性
銅は一般的に、伝統的な意味での熱処理はできません。熱処理工程にあまり反応せず、熱にさらされても特性は変わりません。一方、黄銅も一般的には熱処理できません。
個々の成分である銅と亜鉛は別々に熱処理が可能であるが、出来上がった黄銅合金は熱処理による特性の大きな変化は見られない。一方、青銅はある程度の熱処理性を示し、特に合金元素を追加したり、特定の青銅組成が関与している場合はその傾向が顕著です。
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成形性
銅は柔軟性が高いため、塑性変形によって損傷することのない優れた成形性を持っている。そのため、銅を使えばミクロン単位のワイヤーを簡単に作ることができる。さらに、黄銅も成形性に優れている。しかし、青銅は硬度が高いため、成形性は極めて低い。
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溶接性
異なる素材を接合する能力を溶接性と呼ぶ。酸素を含まない銅は容易に溶接できる。そのため、真鍮に比べて溶接性が高い。銅の溶接には TIGまたはMIG 溶接技術。
しかし、黄銅合金の溶接にはTIG、MIG、銀はんだが使用できる。黄銅合金の亜鉛含有量が20%未満の場合、溶接性は高い。一方、20%以上の亜鉛を含む場合は、溶接性は低い。
他の青銅合金の中で、シリコン青銅は約3%のシリコンと約1%のマンガンを持つため、青銅の中で最も溶接しやすいでしょう。それ以外の青銅の溶接は、その硬さゆえに難しい。
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加工性
で 加工銅は真鍮や青銅よりも曲げやすい。それによると、銅は真鍮や青銅よりも曲げやすい。その柔軟性と高い弾性により、機械加工にも耐えることができます。
それに比べ、黄銅は柔軟性に欠けるため、機械加工が難しくなる。また、青銅は最も硬い金属であるため、機械加工性は劣る。
真鍮 vs 青銅 vs 銅：用途
それぞれの金属の重要な用途を論じなければ、その比較は不完全なものになってしまう。では、いくつか見てみよう：
| メタル | 仕様 | アプリケーション |
| 真鍮 | 装飾と美的用途 | 時計と時計部品 |
| 楽器 | ||
| 電気端子 | ||
| 付属品 | ||
| 配管・配管設備 | ||
| ブロンズ | 機能的、審美的な目的で使用される多目的金属 | 彫刻 |
| ベル | ||
| シンボル | ||
| 楽器 | ||
| マリンアプリケーション（ボート、船舶） | ||
| ブッシュとベアリング | ||
| 石油化学部品および石油掘削装置 | ||
| スプリングと電気コネクター | ||
| 銅 | 機械加工アプリケーション | 潜水艦の反バイオ燃料部品 |
| 建設業界 | ||
| 配管工事 | ||
| 建築部品 | ||
| エレクトロニクス | ||
| 優れた熱伝導性による熱交換器とヒートシンク | ||
| 通信部品 | ||
| 真空管 |
真鍮 vs 青銅 vs 銅：分類と利用可能な等級
真鍮、青銅、銅は以下の等級に分類される：
| メタル | グレード | はじめに | アプリケーション |
| 真鍮 | アロイ260 | カートリッジとも呼ばれ、光沢のある黄色の外観を持つ。優れた冷間加工特性で有名。 | 弾薬、自動車、ファスナー、楽器、プラグ、電子機器、金物。 |
| 合金 272 | 黄銅とも呼ばれ、62～65%の銅と37%の亜鉛からなる。この合金は亜鉛の量が多いため、応力やひび割れに弱い。しかし、錫を配合することで、そのリスクを軽減することができます。 | コールドヘッド部品、ポンプ・シリンダー・ライナー、熱交換器シェルなどの建築および工業用途。 | |
| アロイ330 | またはC33000黄銅は、鉛の割合が低いため、機械加工、成形、冷間加工、はんだ付け、ろう付けに理想的と考えられている。 | 業務用、家庭用チューブ、金物、配管アクセサリー | |
| アロイ353 | または彫刻家用黄銅は、高い被削性、耐摩耗性、強度を備えています。黄銅353は銅62%、亜鉛36.2%、鉛1.8%から成る。 | クロック、ギア、ヒンジ、ホイール、アダプター、カップリングなど | |
| アロイ360 | 快削黄銅とも呼ばれ、一般的に61.5%の銅と35.5%の亜鉛からなり、成形性を高めている。滑らかで金のような外観が特徴です。 | ボルト、ナット、コネクター、ポンプシャフト、バルブステムなどの装飾用途および機能部品の製造。 | |
| アロイ464 | 海軍黄銅としても知られるこの黄銅は、海水や苛酷な環境での優れた耐食性で有名です。さらに、高温にも耐えられるため、熱間成形や曲げ加工にも適している。 | マリンハードウェア、ファスナー、ウェアプレート、コンデンサーチューブ、キャノン、ブッシングなど | |
| 銅 | アロイ101 | エンジニアリング分野で最も使用されている銅合金。高い導電性と延性が、この無酸素銅合金の主な特性です。 | エレクトロニクス、自動車、日用品 |
| アロイ110 | 卓越した電気伝導性を示す。銅の組成は99.9%で、ほぼ0.04%であり、この合金の純度を保証します。110合金は耐食性に優れていますが、特定の化学物質には敏感です。 | 電子機器、配線、配管金物、装飾金物など | |
| アロイ122 | DHP銅としても知られるこの合金は、リンを含んでおり、重加工用途に最適です。さらに、この合金は機械加工、溶接、ろう付け、成形が容易です。 | エアコン、ガス管、オイル・バーナー・チューブ、冷蔵庫、配管チューブなどの家庭用および工業用アプリケーション。 | |
| アロイ145 | 別名テルル銅。テルルとリンが多量に含まれているため、この名がついた。この合金の主な特徴は、優れた熱伝導性と電気伝導性、良好な機械加工性、高い成形性です。 | 電気スイッチ、コネクター、クランプ、EDMアノード、ファスナー、ピン、モーター部品、接点。 | |
| ブロンズ | アロイ932 | 鉛入り錫の含有量が高く、非加圧部品の製造に最適。優れた耐摩擦性と強度品質で人気がある。 | ベアリング、バルブ部品、スラストワッシャー、ブッシング、軽量ギア、ポンプ。 |
| 合金 954 | 高い降伏強度、引張強度、優れた延性を特徴とするアルミニウム青銅。さまざまな環境で安心して使用できる。 | 産業用機器と取り付け、すなわちブッシュとベアリング。 |
適切な金属合金を選択するための主な考慮事項
銅、真鍮、青銅の違いを明確にした上で、次に重要なのはその選択です。適切な素材を選ぶことで、部品の形成において高品質な結果が保証されます。理想的な決断を下すには、以下のような考慮が有益でしょう。
- 予算はプロジェクトに使用する素材を選ぶ際の最重要事項です。3つの中で最も高価なのは銅で、真鍮は最も安価です。したがって、お金がない場合は真鍮が適しています。
- 材料を購入する前に、その材料の加工性を確認する必要があります。銅は最も加工しやすい金属なので、スムーズな加工を楽しむために銅を選ぶとよいでしょう。
- 最後に、その素材を必要とする用途を考慮してください。例えば、電気伝導性が要求される場合は銅が最適ですが、海水用には青銅が理想的です。
真鍮、青銅、銅という3つの金属のあらゆる側面と特性を知れば、それらを区別して選ぶことはとても簡単になります。全体としては、銅が最も有利な特性を持っています。しかし、その選択は用途や用途によります。あなたのプロジェクトに理想的な金属を選ぶには、上に挙げた重要な考慮事項の助けを借りなければなりません。
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よくあるご質問
1.真鍮、青銅、銅の中で最も硬い金属はどれか？
青銅は錫を含むことで強度が増すため、真鍮や銅よりも硬い傾向にあるが、正確な硬度は合金の組成によって異なる。
2.真鍮製品が銅製品よりも好まれるのはなぜですか？
真鍮が銅に取って代わりつつあるのは、銅に比べ展性が高く、加工が容易で、融点が低いため、鋳造や様々な形状への成形が容易だからです。さらに、耐食性と美観も重要な役割を果たしています。
3.青銅、真鍮、銅のどれかに磁性があるか？
ブロンズ、黄銅、銅は非鉄金属で、磁気的挙動に必要な元素である鉄を含んでいない。
4.真鍮、青銅、銅、どれがコストパフォーマンスが高いか？
真鍮は青銅や銅よりも安い傾向にあるが、市況や特定の合金の種類によって価格が異なることがある。銅は電気的用途での需要が高く、導電性に優れているため、より高価になる傾向があります。
5.それとも銅や青銅の方が良いのでしょうか？
真鍮、青銅、銅の各素材は、それぞれの用途に応じて選択する必要があります。真鍮は継手や工具として、青銅は海洋環境での強度と耐食性を提供し、銅はその高い伝導性により電気部品材料として優れています。
6.青銅は簡単に割れたり錆びたりするのか？日光に当たるとどうなりますか？
ブロンズはその強度と弾力性で知られ、圧力で割れたり、時間の経過とともに亀裂が生じたりすることはほとんどありません。ブロンズは鉄のように錆びることはありませんが、長時間日光にさらされることで、構造的な完全性には無害でありながら、古色化が促進されることがあります。
