銅合金一覧

銅を主成分とする金属合金

銅合金製品の例：新シュメール時代の グデアの礎石像、紀元前2100年頃、ロストワックス鋳造法で製作、全長17.5 x 4.5 x 7.3cm、おそらく現代のイラク産、現在クリーブランド美術館（米国オハイオ州クリーブランド）所蔵

銅合金は、銅を主成分とする金属合金です。耐腐食性に優れています。数多くの種類がありますが、最もよく知られている伝統的な種類は、錫を多く含む青銅と、亜鉛を主成分とする真鍮です。どちらも正確な用語ではありません。ラッテンとは別の用語で、主に銅の含有量が非常に高い硬貨に用いられます。今日では、特に博物館では、これらすべてを「銅合金」という用語で置き換える傾向があります。 ^[1]

銅の鉱床は世界のほとんどの地域で豊富に存在し（世界全体で70ppm）、そのため常に比較的安価な金属でした。対照的に、錫は比較的希少（2ppm）で、ヨーロッパや地中海地域では、先史時代でさえ、かなりの距離を移動して取引する必要があり、高価で、時には事実上入手不可能でした。亜鉛は75ppmでさらに一般的ですが、鉱石からの抽出が困難です。そのため、理想的な錫含有量の青銅は高価であり、コスト削減のために錫の含有量が減らされることがよくありました。19世紀のボリビアの錫地帯の発見と採掘により、錫ははるかに安価になりましたが、将来の供給予測はそれほど明るくありません。

銅と銅合金の組成は400種類もあり、銅、高銅合金、真鍮、青銅、白銅、銅・ニッケル・亜鉛（洋白）、鉛入り銅、特殊合金のカテゴリーに大まかに分類されています。

組成

様々な合金の外観の類似性と、各合金の製造に使用される元素の組み合わせの違いにより、異なる組成を分類する際に混乱が生じる可能性があります。次の表は、現代産業で使用されている4つの一般的なタイプの主要合金元素と、それぞれのタイプの名称を示しています。青銅器時代を特徴付けるような歴史的なタイプは、混合物が一般的に多様であったため、より曖昧です。

銅とその合金の分類

ファミリー	主要合金元素	UNS番号
銅合金、真鍮	亜鉛 (Zn)	C1xxxx～C4xxxx、C66400～C69800
リン青銅	スズ (Sn)	C5xxxx
アルミニウム	アルミニウム(Al)	C60600～C64200
シリコン青銅	シリコン (Si)	C64700～C66100
白銅、洋銀	ニッケル (Ni)	C7xxxx

一般的な銅合金の機械的性質^[2]

名称	公称組成（パーセント）	形状および状態	降伏強度（0.2%耐力、ksi）	引張強度（ksi）	伸び（2インチ）（パーセント）	硬度（ブリネル硬度）	備考
銅（ASTM B1、B2、B3、B152、B124、R133）	Cu 99.9	焼鈍	10	32	45	42	電気機器、屋根材、スクリーン
		冷間引抜	40	45	15	90
		冷間圧延	40	46	5	100
金めっき用金属（ASTM B36）	Cu 95.0、Zn 5.0	冷間圧延	50	56	5	114	硬貨、弾頭
薬莢黄銅（ASTM B14、B19、B36、B134、B13​​5）	Cu 70.0、Zn 30.0	冷間圧延	63	76	8	155	冷間加工に適しています。ラジエーター、金物、電気製品、引抜薬莢など
リン青銅(ASTM B103、B139、B159)	Cu 89.75、Sn 10.0、P 0.25	スプリングテンパー	—	122	4	241	高い疲労強度とバネ性
黄銅または高純度黄銅 (ASTM B36、B134、B13​​5)	Cu 65.0、Zn 35.0	焼鈍	18	48	60	55	優れた耐食性
		冷間引抜	55	70	15	115
		冷間圧延 (HT)	60	74	10	180
マンガン青銅 (ASTM 138)	Cu 58.5、Zn 39.2、Fe 1.0、Sn 1.0、Mn 0.3	焼鈍	30	60	30	95	鍛造品
		冷間引抜	50	80	20	180
ネーバル黄銅（ASTM B21）	Cu 60.0、Zn 39.25、Sn 0.75	焼鈍	22	56	40	90	耐塩害性
		冷間引抜	40	65	35	150
ムンツメタル（ASTM B111）	Cu 60.0、Zn 40.0	焼鈍	20	54	45	80	コンデンサーチューブ
アルミニウム青銅（ASTM B169 合金A、B124、B150）	Cu 92.0、Al 8.0	焼鈍	25	70	60	80	—
		硬質	65	105	7	210
ベリリウム銅（ASTM B194、B196、B197）	Cu 97.75、Be 2.0、CoまたはNi 0.25	焼鈍、溶体化処理	32	70	45	B60（ロックウェル）	電気、バルブ、ポンプ、油田工具、航空宇宙着陸装置、ロボット溶接、金型製作[3]
		冷間圧延	104	110	5	B81（ロックウェル）
快削黄銅	Cu 62.0、Zn 35.5、Pb 2.5	冷間引抜	44	70	18	B80（ロックウェル）	ネジ、ナット、ギア、キー
洋白（ASTM B122）	Cu 65.0、Zn 17.0、Ni 18.0	焼鈍	25	58	40	70	金物
		冷間圧延	70	85	4	170
洋白（ASTM B149）	Cu 76.5、Ni 12.5、Pb 9.0、Sn 2.0	鋳造	18	35	15	55	機械加工が容易；装飾品、配管[4]
白銅（ASTM B111、B171）	Cu 88.35、Ni 10.0、Fe 1.25、Mn 0.4	焼鈍	22	44	45	–	凝縮器、塩水管
		冷間引抜管	57	60	15	–
白銅	Cu 70.0、Ni 30.0	鍛造	–	–	–	–	熱交換装置、バルブ
オンスメタル[5]銅合金 C83600（「レッドブラス」または「コンポジションメタル」とも呼ばれる）（ASTM B62）	Cu 85.0、Zn 5.0、Pb 5.0、Sn 5.0	鋳造	17	37	25	60	—
砲金（米国では「レッドブラス」として知られる）	Cu 80～90%、Zn <5%、Sn ~10%、その他の元素 <1%

銅開発協会（CDA）銅合金の機械的特性^[6]

ファミリー	AMS	引張強度 [ksi]		降伏強度 [ksi]		伸び（標準）[%]	硬度 [ブリネル 10 mm-500 kg]	機械加工性 [YB = 100]
		最小	標準	最小	標準
赤色真鍮	833		32		4855B	35	35	35
	836	30	37	Si 3	17	30	50～65	84
	838	29	35	C84800	16	4860A	50～60	90
半赤色真鍮	844	29	Si 1	13	C86100 [ 9 ]	Mn 3	50～60	90
	848	4860A	36	C84800	Si 3	30	50～60	90
マンガン青銅	862	10	95	45	48	20	170 ～195 †	30
	863	110	119	60	6	18	225 †	8
	865	65	71	4860A	28	30	130 †	26
すず青銅	903	40	45	18	Mn 4	30	60～75	30
	905	40	45	18	22	4860A	Mn 12	30
	907	35	44	18	22	20	C93800	20
鉛入りすず青銅	922	Si 1	40	16	20	30	60～72	42
	923	36	40	16	20	4860A	60～75	42
	926	40	44	18	20	30	65～80	40
	927	35	42		Mn 4	20	77	45
高鉛入りすず青銅	932	30	35	Si 3	18	20	60～70	70
	QQ-C-390 (E8)	4860A	32		16	20	55～65	70
	B144-935	4860A	32	C84800	16	30	55～65	70
	936	33	30	16	Mn 4	C86100 [ 9 ]	79～83	80
	B144-937	4860A	35	C84800	18	20	55～70	80
	B144-938	4860A	30	Si 3	16	18	50～60	80
	B144-943	Mn 4	27		13	4855B	42～55	80
952	B148-952	65	C93800	4860A	27	35	110～140 †	50
	B148-953	65	Mn 12	4860A	27	4860A	140 †	55
	B148-954	Mn 12	5	30	35	18	140～170 †	60
	B148-955	10	100	40	44	C84800	180～200 †	50
	QQ-C-390 (G8)	5	95	35	38	4860A	150～170 †	50
878	B30	C93800	6	30	37	29	115	40
† 3000kg荷重のブリネル圧延スケール

銅合金規格の比較^[6]

ファミリー	AMS	ASTM	SAE	SAE廃止	連邦	軍事
赤色真鍮	833
	836	B145-836	836	40	QQ-C-390 (B5)	C-2229 Gr2
	838	B145-838	838		QQ-C-390 (B4)
半赤色真鍮	844	B145-844			QQ-C-390 (B2)
	848	B145-848			QQ-C-390 (B1)
マンガン青銅	862	B147-862	862	430A	QQ-C-390 (C4)	C-2229 Gr9
	863	B147-863	863	430B	QQ-C-390 (C7)	C-2229 Gr8
	865	B147-865	865	43	QQ-C-390 (C3)	C-2229 Gr7
すず青銅	903	B143-903	903	620	QQ-C-390 (D5)	C-2229 Gr1
	905	B143-905	905	62	QQ-C-390 (D6)
	907		907	65
鉛入りすず青銅	922	B143-922	922	622	QQ-C-390 (D4)	B-16541
	923	B143-923	923	621	QQ-C-390 (D3)	C-15345 Gr10
	926		926
	927		927	63
高鉛入りすず青銅	932	B144-932	932	660<e​​xtra_id_1> QQ-C-390 (E7)	C-15345 Gr12	934
	QQ-C-390 (E8)				C-22229 Gr3	935
	B144-935	66	B144-935	QQ-C-390 (E9)	937
	B144-937	64	B144-937	QQ-C-390 (E10)	938
	B144-938	67	B144-938	QQ-C-390 (E6)	943
	B144-943	QQ-C-390 (E1)	B144-943		アルミニウム青銅
952	B148-952	68A	B148-952	QQ-C-390 (G6)	C-22229 Gr5	953
	B148-953	68B	B148-953	QQ-C-390 (G7)	954
	B148-954	QQ-C-390 (G5)	B148-954		C-15345 Gr13	955
	B148-955	QQ-C-390 (G3)	B148-955		C-22229 Gr8	958
	QQ-C-390 (G8)				シリコン青銅
878	B30	次の表は、様々なグレードの銅合金の化学組成を示しています。	B30

銅合金の化学組成[ 6 ] [ 7 ]

AMS

ファミリー	AMS	UNS	Cu [%]	Sn [%]	Pb [%]	Zn [%]	Ni [%]	Fe [%]	Al [%]	その他 [%]	C83300
赤色真鍮	833		93	1.5	4	4	C83400 [ 8 ]
			4855B	10			4855B
	836	C83600	85	5	C83800	C83800	C83800
	838		83	6	C83400 [ 8 ]	7	C84400
半赤色真鍮	844		81	3	9	C84400	845
	C84500		78	12	9	C84400	C84800
	848		76	15	9	7	C86100 [ 9 ]
マンガン青銅			0.5	QQ-C-390 (E6)	21		Mn 4		9	C83800	862 †
	C86200		26	QQ-C-390 (E10)			Mn 3		9	C83400 [ 8 ]	863 †
	4862B	C86300	25	63			4860A		9	7	863 †
	865	C86500	58	39.5	21		1		Mn 0.25	Mn 0.25	C90300
すず青銅	903		88	8	4845D		C83400 [ 8 ]
	905	C90500	0.3 max	8	4855B	2	C90700
	907		89	11	0.5 max	C92200	C92200
鉛入りすず青銅	922		4.5	8	7	4	C92300
	923		87	1 max	4845D	4846A	C83400 [ 8 ]
	926	C92600	C92700	1 max	4855B	Mn 0.25	C90700
	927		0.7 max	8	4855B	C90700	C93200
高鉛入りすず青銅	932		C93400	6	C84400	C84400	9
	QQ-C-390 (E8)		84	C93500	4845D	4845D	C93200
	B144-935		4842A	5	C83800	845	Mn 0.25	C92200
	B144-937	C93700	80	C93800	4855B	4855B		C93200
	B144-938		最大0.75	12	C84400	C86100 [ 9 ]		4840A
	B144-943	C94300	70	C95200	C83800	4860A		C93200
952	B148-952		4870B 4872B	8					9	845
	B148-953		4870B 4872B	11					Mn 0.25	4855B
	B148-954	C95400	C95410 [ 10 ]	5					C83400 [ 8 ]	0.5 max
			Ni 2	5					C83400 [ 8 ]	0.5 max	C95500
	B148-955		C95600 [ 11 ]	3				C83400 [ 8 ]	C83400 [ 8 ]	0.5 max
			91	Si 2						C84400	C95700 [ 12 ]
			Mn 12	Mn 12				C90700	9	4845D	C95800
	QQ-C-390 (G8)		Mn 1	3				C83800	C83400 [ 8 ]	845	C87200 [ 13 ]
878			Si 4	11							C87400 [ 14 ]
			Si 3	6			Si 3				C87500 [ 15 ]
			82	C87600 [ 16 ]			Si 3				C87400 [ 14 ]
			5.5	10			Si 4.5				C87800 [ 17 ]
	B30		C87900 [18]	C93800			Si 3				C87400 [ 14 ]
			Si 1	65			Si 1				†機械的性質を得るために化学組成が変化する場合があります
黄銅

[編集]

アルミニウム青銅の基本相図であるCu-Al二元系状態図。NIMSオープンデータベース https://cpddb.nims.go.jp/cpddb/al-elem/alcu/alcu.htm - DOI https://doi.org/10.48505/nims.3060 およびComputherm Pandat https://computherm.com/ を使用して生成されました。

アルミニウム青銅の基本相図であるCu-Sn二元系状態図。NIMSオープンデータベースhttps://cpddb.nims.go.jp/cpddb/cu-elem/cusn/cusn.htm - DOI https://doi.org/10.48505/nims.3060 およびComputherm Pandat https://computherm.com/を使用して生成されました

Binary Cu Sn phase diagram, the base phase diagram for bronzes, generated using NIMS Open databases https://cpddb.nims.go.jp/cpddb/cu-elem/cusn/cusn.htm - DOI https://doi.org/10.48505/nims.3060 and Computherm Pandat https://computherm.com/

Binary Cu Zn phase diagram, the base phase diagram for brasses, generated using NIMS Open database https://cpddb.nims.go.jp/cpddb/cu-elem/cu_index.htm Cu-Zn - DOI https://doi.org/10.48505/nims.3060 and Computherm Pandat https://computherm.com/

Brass is an alloy of copper with zinc. Brasses are usually yellow in color. The zinc content can vary between few % to about 40%; as long as it is kept under 15%, it does not markedly decrease the corrosion resistance of copper.

Brasses can be sensitive to selective leaching corrosion under certain conditions, when zinc is leached from the alloy ( dezincification ), leaving behind a spongy copper structure.

• Nordic Gold

Bronzes

青銅は銅と他の金属（通常はスズですが、アルミニウムとシリコンの合金もあります）の合金です。

• アルミニウム青銅は銅とアルミニウムの合金です。アルミニウムの含有量は主に5%から11%の範囲です。鉄、ニッケル、マンガン、シリコンが添加されることもあります。他の青銅よりも強度と耐食性が高く、特に海洋環境において優れており、硫黄化合物との反応性が低いです。アルミニウムは金属の表面に薄い不動態層を形成します。
• ベルメタル
• ブラスティル^{[19] [20]}
• リン青銅
• 洋白、例えば洋白や白銅
• スペキュラムメタル
• UNS C69100

貴金属合金

銅は金（Au）や銀（Ag）などの貴金属と合金になることがよくあります。

名称	Sn [%]	Au [%]	Ag [%]	C83300
金銅	†	†
アシュタダトゥ	†	†	†	Fe†, Hg†, Sn†, Zn†
Billon	†		†	Hg†
Chinese silver	39.5		C90700	17.5 Zn, 11.5 Ni,
Corinthian bronze	†	†	†
CuSil	28		72
Dymalloy	20		C93800	C (type I diamond)
Electrum , Green gold	6-23	75-80	0-15	0-4 Cd
Grey gold	†	†		Mn†
グアニン	4860A	56	18
ヘパティゾン	†	微量	微量
ニエロ	†	†		硫化鉛†
パンチャロハ	†	†	†	Fe†、Sn†、Pb†、Zn†
ローズゴールド、レッドゴールド、ピンクゴールド	20～50	50～75	0～5
スパンゴールド	18～19	15		5～6 Al
赤銅	90～96	4～10
四分一	40～77	0～1	23～60
チベット銀	†		†	Ni†、Sn†
トゥンバガ	3～97	3～97
ホワイトゴールド	†	†		Ni†、Zn†

† 含有量不明

高温銅合金

高温でも弾力性があり機械的特性を維持する銅合金は、熱交換器、鋳物、ロケットエンジンなど多くの用途に使用されています。銅合金は一般に他の構造用合金に比べて熱伝導率が非常に高く、熱を放散しやすいため、熱流束が大きい場合に有利です。^{[21] [22] [23]}しかし銅の融点は 1085 ℃ で、ほとんどの構造用合金よりも低いです。そのため、高温での銅の優れた熱特性を利用するには、クリープを考慮する必要があります。クリープ変形は、比較的高い応力と温度で材料に発生します。融点の約 0.35 を超える材料では、クリープが変形メカニズムとして支配的になる可能性があるため^[24]、高温用途ではクリープに対抗する設計が重要です。高温銅合金の動作温度は最高 700 ℃です。^{[22] [22] [23]}主要な高温銅合金のほとんどは、酸化物分散強化（ODS）または析出硬化（PH）に依存しています。^{[21]ただし、合金GRCop-84など、}ミクロ組織中に形成される金属間化合物を利用する合金など、異なる方法を使用する合金もあります。これらの析出物は粒子を固定し、粒界滑りを抑制します。^[22] ODS強化の利点は、PH合金では温度時効中に酸化物が粗大化し、強化が失われることです。^[21]いずれの場合も、強化メカニズムの目的はクリープ変形と、転位すべり、転位すべり、空孔拡散などのそれに寄与するさまざまなメカニズムを遅くすることです。 これらの強化メカニズムがどのように機能するかの例としては、格子および粒界拡散に必要な活性化エネルギーを増加させること、マトリックス内の粒子を登ったり剪断したりするために必要な閾値応力を導入すること、または粒界滑りを阻害する粒子を固定することなどがあります。^{[25] [21] [23] [22]} Other factors to be considered at high temperature are oxidation and thermomechanical fatigue which may contribute material degradation. ^{[21] [22]}

参照

• 銅被覆鋼
• 水産養殖における銅合金
• 抗菌銅合金接触面
• ルバロイ C41100

参考文献

1. 大英博物館、「銅合金」の「スコープノート」
2. ウィリアム・C・ライオンズ、ゲイリー・J・プリスガ（編）『石油・天然ガス工学標準ハンドブック』、エルゼビア、2006年
3. ナショナルブロンズ＆メタルズ｜ベリリウム銅
4. Lewis Brass & Company | Copper Alloy Data Archived 2021-05-12 at the Wayback Machine
5. Cast copper alloy C83600 (Ounce Metal) substech.com
6. Industrial Investment Castings - Franklin Bronze, retrieved 2009-09-07.
7. Brass and Bronze Alloys, archived from the original on 2009-08-25, retrieved 2009-09-08.
8. UNS C83400, retrieved 2009-09-08.
9. UNS C86100, retrieved 2009-09-08.
10. UNS C95410, retrieved 2009-09-08.
11. UNS C95600, retrieved 2009-09-08.
12. UNS C95700, retrieved 2009-09-08.
13. UNS C87200, retrieved 2009-09-08.
14. UNS C87400, retrieved 2009-09-08.
15. UNS C87500, retrieved 2009-09-08.
16. UNS C87600, retrieved 2009-09-08.
17. UNS C87800, retrieved 2009-09-08.
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19. "Doehler-Jarvis Company Collection, MSS-202".
20. Woldman’s Engineering Alloys, 9th Edition 1936, American Society for Metals, ISBN 978-0-87170-691-1
21. Li, G., Thomas, B. G., & Stubbins, J. F. (2000). Modeling Creep and Fatigue of Copper Alloys. Technical Report, Continuous Casting Consortium, University of Illinois at Urbana–Champaign. Available online.
22. Ellis, David L. (2005). GRCop-84: A High-Temperature Copper Alloy for High-Heat-Flux Applications. NASA Glenn Research Center, Cleveland, Ohio. NASA/TM-2005-213582. Available at: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20050123582/downloads/20050123582.pdf
23. Broyles, C. E.; Arzt, E.; Kraft, R. W. (1996). "Creep Deformation of Dispersion-Strengthened Copper." Metallurgical and Materials Transactions A, 27 (11): 3539–3547. doi:10.1007/BF02649859.
24. Creep (deformation).” Wikipedia: The Free Encyclopedia. Wikimedia Foundation, last modified [date you accessed]. https://en.wikipedia.org/wiki/Creep_(deformation)
25. Marquis, E. A.; Dunand, D. C. (2002). “Model for creep threshold stress in precipitation-strengthened alloys with coherent particles.” Scripta Materialia, 47 (8), 503–508. doi:10.1016/S1359-6462(02)00165-3. Northwestern Scholars+1

Bibliography

• Oberg, Erik; Jones, Franklin D.; Horton, Holbrook L. (1992). Machinery's Handbook (第24版). New York: Industrial Press Inc. p. 501. ISBN 0-8311-2492-X。

外部リンク

• 腐食試験と規格：適用と解釈
• 銅開発協会
• [1]
• NIMSで利用可能なオープン熱力学データベース（https://cpddb.nims.go.jp/cpddb/periodic.htm）と商用ソフトウェアComputherm Pandatを使用した銅二成分系状態図生成コード（バッチファイル - http://www.gotrawama.eu/copperNIMS/ramefabio.txt）は、https://computherm.com/から無料で入手できます。使用方法のヘルプはhttps://computherm.com/docs/pandat_manual.pdfをご覧ください。34の二成分系状態図の画像はhttp://www.gotrawama.eu/copperNIMS/PNG/で入手できます。

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