「青銅」を加工する方法

■ 「青銅」とは
■ 「青銅」を合成する方法
■ 「銅」の「基本情報」
■ 「純銅」の「種類」
■ 「銅合金」の「種類」

■ Gallery

青銅（ブロンズ）は、
「銅（Cu）」に別の金属である「スズ（Sn）」を混ぜた金属。

「銅（Cu）」を主成分として、
「スズ（Sn）」を含ませた合成された「合成金属」の1つ。
「合成金属」は「合金」とも呼ばれる。


「スズ（Sn）」を混ぜることで、
「硬度」が増し、
「加工」する時や、
「加工」した後も使いやすい「金属」になる。


「芸術品の銅像」「メダル」「十円玉」などは、
「銅」を主成分としている「青銅」が使用されている。


「青銅」は、
空気中の「酸素」と結合することによって、
「酸化」することで、
「青」に変化する。
最初から青いわけではなく作られた直後はスズの割合によって赤茶色や金色白金色をしています。 しかしそれらは空気中の酸素と反応して錆びてしまいその錆びた色が青緑色なので錆びた後の色から「青銅」と呼ばれるようになりました。

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青銅（ブロンズ）は、
「銅（Cu）」を主成分として、
「スズ（Sn）」を含ませた合成された金属「合金」。

融点温度「1084.62℃」の「銅」と
融点温度「232℃」の「スズ」を
混合することで、「凝固点降下」が発生し、
「スズ」の割合を「30％」にすることで、
「銅」「スズ」の合成金属は、「融点」が「約700℃程度」に低下する。
「合金」にすることで、低温での「鋳型加工」や「彫金」が楽になる。

「スズ」の割合は、
さらに高くすると、更に融点が下がり、
研磨して磨くことで、「白銅色～銀色」になり、
自然な色合いの綺麗な「鏡」になるが、
「もろく」「割れやすい」という特徴が出てくる。

逆に、
「銅」の含有率を増やすと、
「銅」の色味が出てきて「黄金～茶色」となる。

「炭素粉末」を加えることで、
「加熱溶融」の時に、金属が酸素と反応するのを防ぎ、
「不純物」として含まれる「金属酸化物」を還元しやすくなる。


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「銅」には、
「銅」のみの「純銅」と、
「銅」に他の金属を混ぜた合成金属「銅合金」に、
大きく分類することができる。

項目	説明
正式名称	銅
英語単語	Copper（カッパー）
融点温度	1084.62℃
色	光沢のある「銅色（ブロンズ色）」
色の経年変化	「銅」の「経年色変化」は、「酸化による色変化」でもあり、 「光沢のある「銅色」　→　赤褐色　→　褐色　→　暗褐色　→　黒褐色　→　緑青色」となっている。 最初は、「光沢」がなくなり、 最後は、「緑青色」になる。 「自由の女神」が「緑青色」になっているのは、「銅」を主成分としているから。
酸化後の色	緑青色
特徴	加工がしやすく「加工性」に優れた「金属」の一つ。 ・形を変化させやすい。 ・寿命が長い ・熱伝導率が高い ・導電性が高い ・殺菌性が高い
純銅	「銅」の「純度」が 「99.9%」となる「銅」を 「純銅」と呼ぶ。 余分な物質が混在しないため、 「導電率」「熱伝導率」が極めて高い金属。 主な用途は、 「銅線」「電子機器材料」として使用される。
銅合金	「銅合金」は、 「銅」を主成分として、 他の金属を混ぜて合成して作成した「合成金属」のことをいう。 主な用途は、 「彫像」「メダル」などの「芸術品」「硬貨」「日用品」に加工される。 代表的なのは、 「錫（スズ）」を混ぜて合成する銅合金「青銅」。 「銅」と「青銅」は異なるものだが、 「銅」というと「青銅」のことを言っていることも多い。 他にも「真鍮」「ベリリウム銅」「クローム銅」などもある。 「真鍮」は、「銅」に「亜鉛」を混ぜた「銅合金」。

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銅は大きく分けて「純銅」と「銅合金」に区別されます。純銅とはその名の通り、純度が99.9%以上となる銅を指します。余分な物質が混在していないため、高い導電率及び熱伝導率を誇り、銅線や電子機器材料の素材として使用されるのが強みです。 また、同じ純銅でも溶解中に金属内に残る酸素量によって、種類が異なります。ここからは、具体的にどのような種類あるのか、確認していきましょう。

純銅の種類	説明	主な使用用途
無酸素銅	「無酸素銅」とは、 「純銅」の中でも「酸素」をほとんど含まない「純銅」のことを意味する。 最も「純度が高い」のが特徴。 銅内に含まれる「酸素」の量は、わずか「0.001%～0.005%程度」。 特に「電子管」で用いられる「無酸素銅」の純度は、「99.99%以上」。 限りなく「純銅」に近い物となっている。 「無酸素銅」は、「溶接」「ろう付け」が必要な加工物に適している。	・バスバー ・ガスケット ・リチウムイオン電池に使用されるタブリード電極 ・パワーモジュールに使用されるベース板 ・ヒートスプレッダー ・トランスに使用されるコイル材 ・母線スパッタリングターゲット
タフピッチ銅	「タフピッチ銅」は、 内部に微量の酸素が含まれている「純銅」。 優れた「導電性」「熱伝導性」を備えている。 他の「銅タイプ」に比べて、「加工性も高い」。 「化学工業」「器物」「建築」で使用される傾向にある。 内部に「酸素」がわずかではあるため、高温下の環境には不向き。 「600℃以上」に加熱された場合、「水素」と反応し、表面に亀裂が生じる「水素脆化」リスクがある。 そのため、「還元性ガス」のある環境下での「溶接」などには不向き。	・バスバー ・ガスケット ・リチウムイオン電池に使用されるタブリード電極 ・パワーモジュールに使用されるベース板 ・ヒートスプレッダー ・トランスに使用されるコイル材 ・母線スパッタリングターゲット
脱酸銅	「脱酸銅」は、 「水素脆性」が懸念点となっている「タフピッチ銅」に「脱酸処理」が施された「銅」。 「脱酸」の際、「りん」を使用したものは「りん脱酸銅」となる。 「タフピッチ銅」と比べて「耐熱性」が向上し、「溶接」「ロウ付け」にも対応可能となる。 しかし「180～200℃」で「軟化」することに注意。 脱酸処理の影響から、「タフピッチ銅」と比べて「導電性」が低下する。	・水道 ・給湯器 ・建築素材 ・空調配管材 ・電気冷蔵庫 ・ヒューズキャップ

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「銅合金」は、
「銅」を主成分として、
他の金属を混ぜて作られた「合成金属」のことを意味する。

良く知られているのは、
「銅」を主成分として「錫（スズ）」を混ぜた「青銅」が良く知られ、
「青銅」が「銅」だと思われていることがある。

「銅合金」の「種類」

銅合金の名称	説明
青銅	英単語では「Bronze」。 「銅」を主成分として、 「錫（スズ）」「亜鉛」「鉛」の「4元素」を混ぜた「合成金属」で、 「銅合金」とも呼ばれる。 作りたての「青銅」は光沢があり、 時とともに、「赤銅色」「黄金色」「黄白色」「白銀色」となる。 酸化すると「サビ」が付着し「緑青色」になる。 「銅（Cu）」を主成分として、 「スズ（Sn）」を含ませた合成された金属。 「スズ（Sn）」を「30％」含ませると、 「鏡」のような色合いになる。 「スズ（Sn）」を多くすると、 割れやすく、もろくなる。
すず青銅	展延性に優れた「青銅」となる。 「青銅」の中でも「硬い」点が特徴。 「型打加工」などにも対応可能。
りん青銅	「弾性」「耐摩耗性」「耐疲労性」などに優れた「青銅」。 「バネ」「歯車」などに用いられる。 「すず青銅」に比べ、機械に用いられやすい。
アルミニウム青銅	「青銅」の中でも、「高い耐性」を持つ。 特に「耐海水性」に優れている。 「船舶部品」に良く使用されている。
ベリリウム銅	「ベリリウム銅」は、 「銅」に「数パーセント」の「ベリリウム」が添加された「銅合金」。 「銅合金」の中でも「強度」がずば抜けている。 「導電性」「疲労特性」「耐熱性」「耐食性」が優れている。 「」銅の持つ「強み」をそのままに、様々な性能がプラスされているのが「ベリリウム銅」のポイント。 「時効硬化処理」の前にあたる「時効材」の時であれば、「複雑な加工」にも対応できる性質がある。 「ベリリウム銅」の主な用途 ・コネクター ・スイッチ ・リレー
クローム銅	「クローム銅」は、「クロム銅」とも呼ばれる「銅合金」の一つ。 「銅」に「クロム」を「0.4～1.2％」程度添加している。 「導電性」が「銅合金」の中で「非常に高い」。 「溶接用電極材」として使用される。 「熱伝導性」「耐熱性」「耐食性」「硬度」「耐磨耗性」「耐疲労性」が高い・ 「高温度の環境」でも、「硬度」「拡張力」を維持し続けることが可能。 「クローム銅」の主な用途 ・シーム溶接用電極輪 ・シーム溶接機の給電ブッシュ ・バッキングプレート ・ガスタービン、蒸気タービン用軸受の裏金 ・鋼材連鋳用モールド ・銅線アニーリング用プーリー ・各種コネクター ・プローブカード補強板 ・製鉄所内スカーフィングマシン関連部品 ・電磁気分析装置ターゲット材 ・各種抵抗溶接用電極材
真鍮	「真鍮」は、「銅」に「亜鉛」を混ぜた「銅合金」。 「真鍮」の合成条件として、 「20％以上」の「亜鉛」が含有が必要がある。 「真鍮」は、「赤み」がかった金属となる。 「強度」「しなやかさ」を備えた金属として知らる。 さまざまな形に加工できる強みがある。 「真鍮」は、細かく分類され、 「丹銅」「黄銅」「快削黄銅」「ネーバル黄銅」などの種類がある。 それぞれ、「加工性の高さ」などが異なる。

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「銅」は、
時間の経年変化によって、
「色」が変化することが、
明確にわかる「金属」の一つ。
「酸化」によって「変色」が発生しやすい特徴を持っている。


「新品の銅」の色は、「光沢のある美しい赤褐色」。
時間とともに「酸化」が進むことによって、
「変色」が発生しやすいのが「銅」の特徴。


「銅」の「時間」「酸化」による「色」の経年変化


「銅」が「酸化」すると、
最終的に、「緑青色」となる。
「緑青色」に変色した「銅」は、
美しさもあり、人気が高く、「建物」「屋根」「モニュメント」に良く使用される。

「大阪城」「自由の女神」などは、
「緑青色」に変化した「銅」の代表的な例。



「銅」が「変色」するのは、
「錆（さび）」が大きな要因となっている。

「錆（さび）」は、
金属の表面にある「原子」が、
「酸素」「水分」などに触れることで生成される「腐食物」のこと。

「銅」のサビにあたる「銅錆」は、
水分内にある「溶存酸素」などに触れると、「銅の表面」に「酸化第一銅」という「銅錆」が生成される。


「銅」の色変化の流れ

銅の色
光沢のある「銅色」	新品の「銅」の色
赤褐色	水分内にある「溶存酸素」などに触れ、「銅の表面」に「赤褐色」の銅錆「酸化第一銅」が生成される。
褐色	「酸化第一銅」が徐々に酸化し「黒褐色」になっていく過程。
暗褐色	「酸化第一銅」が徐々に酸化し「黒褐色」になっていく過程。
黒褐色	「酸化第一銅」が黒くなると「黒褐色」の「酸化第二銅」が生成される。
緑青色	「黒褐色」の銅錆「酸化第二銅」が「酸素・亜硫酸ガス・水」に反応すると、「塩基性硫酸銅」が発生し、緑青色の銅錆「緑青（ろくしょう）」が発生する。

「緑青色」の銅錆「緑青（ろくしょう）」は、
人体に「有害」と言われていたが、
実は「無害」だったので、
「1984年8月」に「厚生労働省（当時は厚生省）」が、
と認定。
だが、
一緒に含まれていることがある 「ヒ素」「鉛」は、毒性があるので注意が必要。


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