銅は有色金属で色合いが美しく、切削加工や塑性加工が容易で、しかも鋳造性も良好なため、鉄よりも遥かに古くから使用されています。とくに熱伝導性や電気伝導性も良好ですから、現在でも電気工業用には欠かせない金属で、鋳造材(鋳物)と展伸材(棒材、板材、線材など)があります。

銅および銅合金鋳物は、JISの記号はCAC(Copper Alloy Castingの頭文字)で表示し、純銅、黄銅、青銅など種々の合金鋳物が規定されています。CACの記号に続けて３桁の数字で合金の種類を分類しています。

合金の種類としては、100系から800系まであり、最初の数字が合金系を示し、最後の１桁の数字によってさらに細分類しています。表１にその種類と主な用途を示すように、電気部品から機械部品にいたるまで広範囲の分野で使用されています。一般には砂型鋳造、金型鋳造、遠心鋳造または精密鋳造によって造られていますが、連続鋳造法によって造られる例も多いため、JIS H 5121においては銅合金連続鋳造鋳物として規定しています。この場合の記号は、３桁の数字の後ろにC(Continuous：連続)を付記して、一般の鋳造品とは区別しています。例えば、高力黄銅連鋳鋳物としてSAC301C、SAC302C、SAC303CおよびSAC304Cの4種類があり、一般の高力黄銅鋳物よりも強さや硬さが優れています。

表1　銅および銅合金鋳物の分類と主な用途

銅および銅合金展伸材は種類が多く、しかも加工性が優れているためアルミニウムと同様に、板や条、棒や線、管など種々の形状のものが造られています。JISの記号はCで表示し、それに続けて４桁の数字によって合金の種類を分類しています。合金の種類としては、1000系、2000系、3000系、4000系、6000系、および7000系があり、最初の数字が合金系を示し、そのあとの３桁の数字によってさらに細分類しています。なお、４桁の数字の後に材料の形状を表す記号が付記されています。例えば、板(Plate)にはP、線(Wire)にはW、管(Tube)にはTの記号を付記します。

表２に銅および銅合金の分類と用途を示すように、多種多様のものが使い分けられています。銅合金を代表する黄銅(Cu－Zn合金)は真鍮とも呼ばれ、塑性加工性が容易であり、機械的性質が優れていることから、種々の分野で使用されています。黄銅は図1(JIS H 0500より)に示すように、冷間加工によって硬化しますが、そのときの残留応力や外的な引張応力に起因して、時期割れを生じることがあります。これは応力腐食割れといわれるもので、アンモニアを含む環境ではとくに発生しやすい現象です。この応力腐食割れの防止には、450～500℃で加熱して応力除去することが有効です。

表２　銅および銅合金(展伸材)の分類と主な用途

図１　C2680R(黄銅：厚さ0.7mm)の加工硬化曲線

ばね用銅合金としては、JIS H 3130にベリリウム銅、チタン銅、リン青銅および洋白が規定されています。その中でも、ベリリウム銅は引張強さ、耐摩耗性、ばね特性、導電性が優れていますから、各種ばねや軸受などに用いられています。ただし、ベリリウム銅をばねとして用いる場合には、熱処理によって硬さや引張強さを高めます。すなわち、ばねに用いる場合には、800℃位で溶体化処理し、そのままもしくは冷間加工した後に300～500℃で2～3時間の時効処理を行います。一例として、表３にC1720の時効処理前後の機械的性質(JIS H 3130)を示すように、時効処理によって1000MPa以上の引張強さが得られます。

表３　ベリリウム銅(C1720)の時効処理前後の機械的性質

時効処理温度：315±5℃

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