真鍮合金の謎: あまり知られていない 15 の秘密

単純な真鍮の定義と特性、および異なる亜鉛含有量が真鍮の性能に与える影響。

普通黄銅（コモン黄銅とも呼ばれる）は、銅と亜鉛の二元合金です。一般的に、亜鉛含有量が多い単純黄銅は強度が高くなりますが、可塑性は比較的低くなります。工業用途では、黄銅の亜鉛含有量は通常45%以下です。亜鉛含有量が高すぎると合金が脆くなり、性能が低下するためです。黄銅中の亜鉛含有量を変えることで、異なる機械的特性を持つ黄銅を得ることができます。例えば、亜鉛含有量が46%から50%を超える黄銅は、硬くて脆いため、加圧加工できません。

特殊真鍮の複合合金化により、異なる元素による性能変化を実現。

真鍮の性能を向上させるため、技術者たちは他の合金元素を導入し、特殊な真鍮を生み出しました。一般的に使用される合金元素には、シリコン、アルミニウム、スズ、鉛、マンガン、鉄、ニッケルなどがあります。

• アルミニウム：アルミニウムを添加すると、真鍮の降伏強度と耐食性が向上しますが、可塑性はわずかに低下します。アルミニウム含有量が4%以下の真鍮は、優れた総合特性を示し、加工や鋳造に適しています。
• 錫: 1% の錫を添加すると、真鍮の海水および海洋雰囲気の腐食に対する耐性が大幅に向上するため、「海軍真鍮」として知られています。また、錫は真鍮の切削性能も向上させます。
• 鉛：真鍮に鉛を添加する主な目的は、切削性能を向上させ、耐摩耗性を向上させることであり、鉛は真鍮の強度にほとんど影響を与えません。
• マンガン:マンガン黄銅は優れた機械的特性、熱安定性、耐腐食性を示し、アルミニウムを添加するとその特性がさらに向上し、滑らかな表面の鋳造物を作成できます。
• シリコン：シリコンは真鍮の機械的特性、耐摩耗性、耐腐食性を大幅に向上させます。シリコン真鍮は鋳造性に優れ、溶接や切削加工も可能です。主に船舶や化学機械部品の製造に使用されます。
• 鉄：真鍮に鉄を加え、少量のマンガンを加えると、真鍮の再結晶温度が向上し、結晶が微細化され、機械的性質が向上し、真鍮は高い靭性、耐摩耗性、大気および海水中での優れた耐腐食性を持つようになるため、摩擦や海水による腐食を受ける部品の製造に使用できます。
• ニッケル：ニッケルは黄銅の再結晶温度を高め、結晶粒を微細化し、機械的特性と耐食性を向上させ、応力腐食割れの発生傾向を低減します。ニッケル黄銅は優れた熱処理特性を有し、造船業やモーター製造業で広く使用されています。

銅と亜鉛の組成の多様性は多面的で、さまざまな割合があります。

真鍮は単一の材料ではなく、銅と亜鉛を異なる割合で混合した合金であり、多様な特性を有しています。銅と亜鉛を異なる割合で混合することで、真鍮は多様な性能変化を示し、エンジニアリング分野に欠かせない材料となっています。

単相真鍮と二相真鍮の特性と適切な加工方法。

真鍮中の亜鉛含有量が39%未満の場合は、合金は単相構造を示し、単相真鍮と呼ばれます。このタイプの真鍮は優れた可塑性を有し、熱間および冷間加圧加工に適しています。亜鉛含有量が39%を超えると、合金は単相と銅-亜鉛系固溶体の両方を含むようになり、二相真鍮と呼ばれます。二相真鍮は可塑性が低い一方で引張強度が高いという特徴があり、熱間加圧加工に適しています。エンジニアは、特定のニーズに合わせて適切な種類の一般的な真鍮を選択できます。

一般的な真鍮のコード表現。

一般的な真鍮は「H + 数字」の形式で表されます。「H」は真鍮の種類を表し、続く数字は銅の質量分率を表します。例えば、H68は銅68%、亜鉛32%の真鍮を表します。鋳造真鍮の場合は、通常、ZH62のように、名称の前に「Z」の文字が付きます。このシンプルで明確な命名法は、エンジニアが必要な材料を迅速に特定するのに役立ちます。

冷間変形加工と熱間変形加工の用途差別化。

エンジニアリング分野において、一般的な真鍮は様々な加工プロセスにおいて重要な役割を果たしています。通常、単相真鍮は冷間加工に適しており、二相真鍮は熱間加工に適しています。この区別は、一般的な真鍮の多様性を反映しており、様々なエンジニアリングニーズに合わせた材料の選択と適用を可能にします。

幅広い用途。

黄銅は、その多様性と優れた特性により、様々な分野で幅広い用途に使用されています。電気工学分野では、効率的な電線、ケーブル、回路基板の製造に使用され、電気信号の効率的な伝送を確保しています。また、製造業においても、自動車産業から建設分野に至るまで、様々な部品やコネクタに加工され、重要な役割を果たしています。

価格、高強度、高硬度、優れた可塑性などの性能上の利点。

H59黄銅合金は黄銅ファミリーの一員であり、価格が手頃であることも大きな利点の一つです。強度と硬度に優れ、大きな外力にも耐え、良好な可塑性を有し、高温状態での加圧加工にも良好に耐えます。そのため、H59黄銅は工業製造、金物部品などの幅広い用途に使用されています。例えば、機械部品、溶接部品、各種銅製品の製造において、H59黄銅は独自の性能上の利点を発揮します。

耐腐食性および吊り上げ方法の欠如。

H59真鍮の耐食性は平均的で、一部の先進合金に比べるとわずかに劣ります。しかし、適切な表面処理を施すことで、耐食性を効果的に向上させることができます。例えば、亜鉛メッキ、ニッケルメッキ、防錆コーティングなどです。これらの処理により、H59真鍮はより幅広い用途に適合します。耐食性はH59真鍮の最大の特長ではありませんが、そのコストパフォーマンスを考えると、極度に腐食しやすい環境ではない多くの用途において、H59真鍮は費用対効果の高い選択肢となります。

H62真鍮との対比。

H59黄銅とH62黄銅は、優れた加工性能やある程度の耐食性など、性能面で多くの類似点があります。しかし、両者の間には大きな違いもあります。H62黄銅は一般に銅含有量が高く、いくつかの点でより優れた導電性と熱伝導性を示しますが、強度と硬度はわずかに低下する場合があります。化学成分の面では、H59黄銅の銅含有量は57.0％〜60.0％であり、亜鉛含有量は高くなります。H62黄銅の平均銅含有量は62％と高く、亜鉛含有量は過剰です。応用分野では、H59黄銅は強度と硬度が高いため、機械部品、溶接部品、装飾銅製品によく使用されます。H62黄銅は可塑性と靭性に優れているため、水道管継手、ラジエーターなど、曲げが必要な部品に広く使用されています。プロセス性能の面では、H59黄銅の鋳造、切断、溶接、熱間プレス加工、冷間プレス加工は一言で言えば「一語に尽きる」です。 H62真鍮にもこれらの優れた技術がありますが、熱間プレス時に熱脆性が生じやすく、処理温度を厳密に管理する必要があります。

優れた機械的特性と耐腐食性。

H90黄銅とH96黄銅は、一般的な黄銅合金であり、優れた機械的性質と耐食性を備えています。H90黄銅は銅含有量が高く、電気伝導性と熱伝導性に優れ、電気接点、電気絶縁材料、導電部品の製造によく使用されます。優れた機械的性質と圧力加工性を持ち、強度がやや高く、表面処理性能も良好で、金メッキやエナメル塗装が可能で、弾丸の薬莢の主材料となっています。H90黄銅は優れた機械的機能と耐食性を備え、熱間および冷間プレス加工や簡単な錫メッキにも耐えることができ、主にラジエーターの熱間および冷間パイプ材料やラジエーターウェーブベルトに使用されています。H96黄銅は亜鉛含有量が高く、加工性と耐摩耗性に優れ、機械部品、バルブ、パイプ、ボルトの製造によく使用されます。H96黄銅は優れた機械的性質を持ち、引張強度≥340MPa、降伏強度≥180MPa、伸び≥30%、硬度75-100HBです。同時に、H96黄銅は、良好な電気伝導性と熱伝導性、約28％IACSの電気伝導性、約120W / m·Kの熱伝導性など、優れた物理的特性も備えています。さらに、H96黄銅は、特に大気および淡水環境において優れた耐食性を備えています。H90およびH96黄銅は、優れた可塑性と加工性を備えており、鍛造、冷間引抜、圧延などのプロセスにより、さまざまな形状の部品に加工でき、複雑な加工や精密加工に適しています。湿潤、酸性、アルカリ性の環境でも長期間安定して動作し、高温、摩耗、疲労に耐えることができ、さまざまな過酷な作業環境に適しています。

応用分野は様々で、H90 は電気分野でよく使用され、H96 は機械製造などで使用されます。

H90真鍮は、その優れた導電性と熱伝導性のため、電気分野でよく使用されます。たとえば、電気接点、電気絶縁材料、導電部品の製造に使用されます。H96真鍮は、その優れた加工性と耐摩耗性のため、機械製造分野でよく使用されます。H96真鍮合金棒は、その高い強度と延性のため、機械部品、ギア、ボルト、その他の耐摩耗性が必要な部品の製造によく使用されます。H96真鍮合金パイプは、その優れた導電性と耐腐食性のため、エアコン、冷蔵庫、その他の冷凍装置の配管システムに広く使用されていますが、造船や化学機器にも使用されています。H96真鍮合金ストリップは、電子部品、コネクタ、装飾部品の製造によく使用されます。H96真鍮合金板は、計器、装飾板、さまざまな機械部品の製造に使用されます。

銅、亜鉛、微量の不純物の含有量範囲を含む詳細な組成。

H96黄銅の主成分は銅（Cu）と亜鉛（Zn）で、銅含有量は95.0%～97.0%、亜鉛含有量は2.0%～4.0%です。また、鉛（Pb）、鉄（Fe）、アルミニウム（Al）などの微量の不純物も含まれており、その含有量は通常0.1%未満です。

機械的特性、物理的特性および耐食性パラメータ。

H96黄銅は機械的特性において優れた特性を有します。引張強度は340MPa以上、降伏強度は180MPa以上、伸びは30%以上、硬度は75～100HBです。物理的特性においては、H96黄銅は優れた電気伝導性と熱伝導性を有し、導電率は約28% IACS、熱伝導率は約120 W/m・Kです。特に大気環境および淡水環境において優れた耐食性を示します。

さまざまな業界でのさまざまなフォームの応用。

• H96真鍮合金棒は、その高い強度と延性により、機械部品、ギア、ボルト、その他耐摩耗性が求められる部品の製造に広く使用されています。標準直径は通常3mmから100mmの範囲で、長さはご要望に応じてカスタマイズ可能です。
• H96真鍮合金管は、優れた導電性と耐腐食性を備えているため、空調、冷蔵庫などの冷凍設備の配管システムに広く使用されているほか、造船や化学設備にも使用されています。標準管径は6mmから200mmです。
• H96真鍮合金条は、電子部品、コネクタ、装飾部品の製造に広く使用されています。標準厚さは0.1mmから3mmで、幅はご要望に応じてカスタマイズ可能です。
• H96真鍮合金板は、計器、装飾板、各種機械部品の製造に使用されます。標準厚さは0.2mmから10mmで、幅と長さはお客様のご要望に応じてカスタマイズ可能です。

真鍮合金は、主にリサイクル性という点で、大きな環境価値を有しています。合金材料である真鍮は、使用後にリサイクルできるため、資源の無駄を削減し、環境への負荷を軽減することができます。

廃真鍮のリサイクルと再利用は、現代社会における環境保護の追求に合致するだけでなく、持続可能な発展を強力に支えるものです。廃真鍮は、収集・分別、洗浄処理、破砕・粉砕、分離処理、製錬といった一連の処理工程を経て、資源のリサイクルを実現します。

収集・分別段階では、古い機械部品や電子機器など、真鍮を含む廃棄物を収集し、様々な種類の真鍮合金を選別します。洗浄処理により、真鍮表面の汚れ、油脂、その他の不純物を取り除き、後続の処理に備えます。真鍮材料は粉砕・破砕され、容易に分離・処理できるよう小さな破片に砕かれます。磁気分離、浮選、分光分析などの適切な分離方法により、真鍮材料は他の不純物や異種金属から分離されます。最終的に、真鍮材料は製錬所に送られ、高温溶解で不純物が除去され、リサイクルされた真鍮合金が得られます。

回収された真鍮合金材料については、再利用基準を満たすことを確認するために、組成分析と品質試験を実施する必要があります。市場の需要に応じて、これらのリサイクルされた真鍮合金は、新しい真鍮製品の製造に再利用することができ、閉ループサイクルを形成し、天然資源への依存をさらに低減します。

結論として、真鍮合金はリサイクル可能であるため、環境保護において重要な役割を果たし、持続可能な社会の構築に貢献します。

科学技術の継続的な進歩とさまざまな産業の継続的な発展により、真鍮合金の性能と応用分野は拡大し続け、将来に新たなチャンスをもたらします。

技術面では、新素材の研究開発の継続的な進歩により、黄銅合金の性能はますます向上します。例えば、異なる合金元素を添加することで、黄銅の強度、耐摩耗性、耐腐食性などの特性が向上し、より幅広い用途のニーズを満たすことができます。同時に、生産プロセスの改善とインテリジェント製造の発展により、黄銅合金の生産効率と製品品質が向上し、生産コストが削減されます。

応用分野では、自動車、機械製造、電子機器などの産業の継続的な発展に伴い、高強度耐摩耗性黄銅合金の需要は継続的に増加します。例えば、自動車業界では、車両の軽量化、省エネ、排出ガス削減の需要が高まり、自動車部品分野における高強度耐摩耗性黄銅合金の応用が拡大し続けるでしょう。電子機器業界では、電子機器の置き換えが加速するにつれ、優れた導電性と熱伝導性を備えた黄銅合金の需要が継続的に増加するでしょう。

さらに、環境保護政策の強化と消費者の環境保護に対する要求の向上に伴い、黄銅合金の製造プロセスは環境保護と省エネをより重視するようになるでしょう。例えば、クリーンエネルギーの利用、廃棄物の排出削減といったグリーン生産技術は、今後の黄銅合金業界における重要な発展トレンドとなるでしょう。

つまり、真鍮合金の将来は有望であり、性能と応用分野の継続的な拡大は、さまざまな業界に新たな機会と課題をもたらすでしょう。