真鍮金属の特性と用途について学ぶ
ThoughtCo / アシュリー・ニコール・デレオン
真鍮はバイナリです 合金 構成されている 銅 と 亜鉛 何千年もの間生産され、その加工性、硬度、腐食抵抗、および魅力的な出現。
プロパティ
- 合金の種類: バイナリ
- コンテンツ: 銅 & 亜鉛
- 密度: 8.3-8.7 g/cm3
- 融点: 1652-1724 °F (900-940 °C)
- モース硬度: 3-4
特徴
さまざまな真鍮の正確な特性は、真鍮合金の組成、特に銅と亜鉛の比率によって異なります。ただし、一般的に、すべての真鍮は、機械加工性、または高い強度を維持しながら金属を所望の形状や形状に容易に成形できることで評価されています。
亜鉛含有量の多い真鍮と少ない真鍮には違いがありますが、すべての真鍮が考慮されます。 可鍛性 と 延性 （低亜鉛真鍮はもっとそうです）。真鍮は融点が低いため、鋳造も比較的容易です。ただし、鋳造用途では、通常、亜鉛含有量が高い方が好まれます。
亜鉛含有量の少ない真鍮は、冷間加工、溶接、ろう付けが容易です。銅の含有量が高いと、金属がその表面に保護酸化層 (緑青) を形成し、さらなる腐食を防ぐことができます。これは、金属が湿気や風化にさらされる用途において貴重な特性です。
金属は優れた熱と 電気伝導性 (電気伝導率は純銅の 23% から 44% です)、耐摩耗性と耐スパーク性があります。銅と同様に、その静菌特性により、バスルームの備品や医療施設で使用されています。
真鍮は低摩擦で非磁性の合金と考えられていますが、その音響特性により、多くの「ブラスバンド」楽器に使用されています。芸術家や建築家は、深い赤から黄金色まで、さまざまな色で製造できる金属の美的特性を高く評価しています。
アプリケーション
真鍮の貴重な特性と製造の比較的容易さにより、真鍮は最も広く使用されている合金の 1 つになりました。黄銅のすべての用途の完全なリストを作成するのは大変な作業ですが、黄銅が使用されている産業と製品の種類を理解するために、使用されている黄銅のグレードに基づいていくつかの最終用途を分類して要約することができます。
快削黄銅 (例: C38500 または 60/40 黄銅):
- ナット、ボルト、ねじ部品
- 端末
- ジェット
- タップ
- インジェクター
歴史
銅と亜鉛の合金は紀元前 5 世紀に中国で生産され、紀元前 2 世紀から 3 世紀にかけて中央アジアで広く使用されました。しかし、これらの装飾的な金属片は、生産者が意識的に銅と亜鉛を合金化したという証拠がないため、「天然合金」と呼ぶのが最も適切です.代わりに、合金は亜鉛が豊富な銅鉱石から製錬され、粗製の真鍮のような金属が生成された可能性があります。
ギリシャとローマの文書は、現代の真鍮に似た合金を意図的に製造したことを示唆しています。 銅を使用 また、カラミンとして知られる酸化亜鉛に富む鉱石は、紀元前 1 世紀頃に発生しました。カラミン真鍮はセメンテーション プロセスを使用して製造されました。このプロセスでは、スミソナイト (またはカラミン) 鉱石を粉砕した坩堝で銅を溶かしました。
高温では、このような鉱石に含まれる亜鉛が蒸発して銅に浸透し、それによって亜鉛含有量が 17 ～ 30% の比較的純粋な真鍮が生成されます。この真鍮の製造方法は、19 世紀初頭まで 2000 年近く使用されていました。ローマ人が真鍮の製造方法を発見して間もなく、合金は現代のトルコの地域で硬貨に使用されていました。これはすぐにローマ帝国全体に広がりました。
種類
「真鍮」は、幅広い範囲の銅 - 亜鉛合金を指す総称です。実は、EN（欧州規格）規格で定められた真鍮の種類は60種類以上あります。これらの合金は、特定の用途に必要な特性に応じて、さまざまな組成を持つことができます。
製造
真鍮は、ほとんどの場合、銅スクラップと亜鉛インゴットから製造されます。スクラップ銅は、必要な正確な等級の真鍮を製造するために特定の追加元素が望まれるため、その不純物に基づいて選択されます。
亜鉛は、銅の融点である 1981° F (1083°C) よりも低い 1665°F (907°C) で沸騰して気化するため、最初に銅を溶かす必要があります。溶けたら、製造する黄銅の等級に適した比率で亜鉛を加えます。蒸発による亜鉛の損失については、まだある程度の余裕があります。
この時点で、 リード 、アルミニウム、シリコン、またはヒ素を混合物に加えて、目的の合金を作成します。溶融合金の準備ができたら、それを金型に流し込み、凝固させて大きなスラブまたはビレットにします。ビレット (ほとんどの場合、アルファ-ベータ黄銅) は、加熱された金属を金型または熱間鍛造によって押し出す熱間押出によって、ワイヤー、パイプ、およびチューブに直接加工できます。
押し出しまたは鍛造されていない場合、ビレットは再加熱され、スチールローラーに供給されます (熱間圧延として知られるプロセス)。その結果、厚さが 0.5 インチ未満のスラブになります (<13mm). After cooling, the brass is then fed through a milling machine, or scalper, that cuts a thin layer from the metal in order to remove surface casting defects and oxide.
酸化を防ぐためにガス雰囲気下で、合金を加熱し、再び圧延するプロセスとして知られています。 アニーリング 、それが約 0.1' (2.5mm) の厚さのシートに低温 (冷間圧延) で再び圧延される前に。冷間圧延プロセスは真鍮の内部粒子構造を変形させ、はるかに強くて硬い金属になります。所望の厚さまたは硬度が達成されるまで、このステップを繰り返すことができる。
最後に、シートをのこぎりで切断し、必要な幅と長さを作ります。すべてのシート、鋳造、鍛造、および押し出し加工された真鍮材料は、通常は塩酸と硫酸で作られた化学浴にかけられ、黒い酸化銅のスケールと変色を取り除きます。