銅は古くから活用されており、伝導性や熱伝導率が優れた物質です。純銅以外にも真鍮やリン青銅など様々な種類があり、それぞれの性質も異なります。このページでは銅の特徴について紹介するので、板金加工をする際の参考にしてください。
銅とは
JIS記号でCopperの頭文字を取って「C」と表現され、そのあとに4桁の数字をつけ表示されます。1000系から7000系まで合金の種類があり、銅は人類が手にした初めての金属とも言われている物質です。
銅の最大の特徴は伝導率や熱伝導性が優れているという点。そのため精密機械などにも幅広く用いられているでしょう。以前は農工具や貨幣などにも用いられていましたが、ただ純銅は比較的高価な素材なので日用品で用いられるケースはほとんどありません。
- 純銅…純度が99.9％以上のもの。
- ベリリウム銅…銅にベリリウムとコバルトを配合した合金のこと。
- 真鍮…黄銅とも呼ばれ、銅と亜鉛の合金のこと。
- リン青銅…銅とスズの合金のこと。
銅の特性
導電率・熱伝導率が高い
銅は金属の中でも電気や熱が伝わりやすい性質を持っています。導電性の高さは銀に次いでおり、価格などの面から電線などに銅が用いられていることが多いでしょう。また熱伝導率はアルミニウムなどの物質よりも優れているため、銅鍋として活用されています。他にも熱交換器・電子機器部品・エアコン・冷蔵庫・パソコン・携帯電話など身近な製品にも欠かせない金属です。
加工しやすい
非常に柔らかく、伸ばす・押し込むなどを行うことで形を変えやすい特性を持った物質です。曲げ加工や絞り加工、切削加工など幅広い加工が行え、さらに細かな模様も描くことができます。それらの特性を生かし、銅線・銅板・銅管・銅棒など幅広い製品に活用されているでしょう。さらに銅は金属としての寿命も長い特徴があり、バルブ・歯車など長い期間活用される部品にも銅が用いられています。
耐食性が高い
他の金属よりも耐食性に優れているという特徴もあります。金属と言えば海水が苦手とするものが多いですが、銅は海水にも耐食性が高いと言われている物質です。ただし塩酸や硝酸、硫酸などの化学物質に侵されやすいので、それらの物質と同時に用いるのは注意した方が良いでしょう。これらの性質を活用して、屋根・船のスクリューなどの材料として活用されるケースが多いようです。
銅の種類
無酸素銅（C1020）
無酸素銅とは文字通り酸素の含有量が最も低い銅（酸素量0.001～0.005％）の種類です。また純度99.96％以上の純銅であるということもポイントです。
無酸素銅は純銅かつ酸素をほぼ含んでいない銅であり、銅本来の性質がとても顕著に表れています。導電性や熱伝導性、加工性にとても優れている反面、強度的に劣っていることも特徴です。
タフピッチ鋼（C1100）
タフピッチ銅は純度99.90％以上という純銅であり、さらにおよそ0.02～0.05％の酸素が含有されている銅の種類です。純銅において無酸素銅ほどの純度は持っていないものの、耐食性や耐候性に優れており、展延性や絞り加工性といった特性にも優れています。
ただし、600度以上の温度で加熱すると水素が含有酸素と反応して水素脆化を生じます。
りん脱酸銅は無酸素銅と同様に純度99.96％ほどの純銅で、かつ0.015～0.04％ほどのりんが含有されているどうです。熱伝導性、展延性、絞り加工性といった性質が優れており、耐食性や耐候性にも優れているため幅広い環境でも利用しやすいことがメリットです。
ただし、含有されているりんの影響で導電性が低くなっています。
銅板加工の種類
切断加工
切断加工とは文字通り、金属の板などを任意の形状やサイズに切断する金属加工です。切断方法には複数のものがあり、例えば個人がハサミやカッターナイフなどを使って薄い金属板を切断するのも切断加工といえます。
一般的に銅板加工における切断加工は難易度が高いとされており、ハサミなどで切断する場合は変形に注意しなければなりません。また、反射率と熱伝導率の高い銅はレーザー加工との相性が悪く、基本的にはタレパン加工やワイヤーカットが用いられます。
切削加工
切削加工とは、刃を持つ回転工具などを利用して素材の金属に穴を開けたり任意の部分を削ったりする加工です。一般的にはフライス盤という切削工具を用いるフライス加工と、円筒形状のパーツを高速回転させながら穴を開けたり水を削ったりする旋盤加工の2種類が存在します。
また、職人が手作業で行う加工と、コンピュータ制御によって加工をオートメーション化する加工があり、全社は汎用加工、後者はNC加工といったように区別されることもあります。
研削加工
研削加工とは、高速で回転する砥石を使って金属を削りながら加工する方法です。回転するパーツの力によって形状を整えるという点では切削加工と似ていますが、研削加工はあくまでも砥石による摩擦によって金属を削り取っていくことがポイントです。
研削加工は切削加工よりも一度に削り取れる範囲が小さく、加工速度は遅くなります。しかし研削加工は細かい部分で調整することが可能であり、切削加工よりも高精度の加工や仕上げを行いたい場合に有効です。
曲げ加工
曲げ加工とは金型を使ったり工具を使ったりしながら、任意の形に金属板などの素材を曲げる加工です。
銅は柔らかい金属であり、曲げや変形を行っても壊れにくい素材といえます。そのため曲げ加工との相性が高いことはポイントです。
ただし、銅板には素材ごとに圧延方向が存在しており、その方向を無視して曲げ加工を行うと素材が割れるなどのリスクが増大します。また、厚みのある板を曲げ加工した場合、内側が縮んで外側が伸びるというズレが生じることにも注意してください。
溶接加工
溶接加工はガスや電気、レーザーなどのエネルギーを使って素材となる金属を溶かし、同じ金属同士を溶着したり、異なる金属同士を溶着したりする加工です。
銅は熱伝導率が高く、熱が逃げやすい金属であり、溶接加工の熱の影響が現れやすい金属です。そのため溶接加工の難易度は高いとされており、銅を溶接する場合は十分な技術と経験、設備を備えた会社へ依頼しなければなりません。
なお、銅の溶接には一般的にガス溶接やアーク溶接、ろう付けが使われます。
