銅・真鍮・アルミニウム

銅は導電性、熱伝導性に優れた素材です。
導電性が高い性質を利用して電極や配線に利用されたり、熱伝導性が高い性質を利用して調理器具などに使われたりしています。
加工性に優れている一方で、酸化しやすいというデメリットもあります。

真鍮は銅と亜鉛の合金で、特に亜鉛が20％以上のものになります。亜鉛の含有量を変えることで、物性値が変化します。比較的安価で、加工しやすいことから様々な工業製品に利用されています。

銅は、金属の中でも熱伝導性・電導性・加工性・展延性に優れているため、それらの性質を活かして情報通信や精密機器、産業用途としても幅広く利用されています。

高い熱伝導性を活かした例として冷却用途があります。熱伝導性が高いということは熱くなりやすい反面、冷めやすい性質も持つことになります。アルミニウムや苛性ソーダの精錬過程では、大きな電流を交流から直流へ変換する際に、半導体に大きな熱影響が及びます。そのため、熱伝導の高い銅に冷却水を循環させ、熱影響を抑制させることができます。

熱伝導性を活かしたもう一つの例として、クライオポンプがあります。クライオポンプは、真空ポンプの一つです。真空容器内に極低温面を作ることで蒸気圧が低下し、気体が凝結、吸着します。吸着した気体を排気することで真空状態が作られます。この極低温面を作る際に熱伝導性の高い銅が使用されます。

その他にもテレビ、パソコン、エアコンなどの家電製品にも使用されています。熱伝導性が高いということは熱くなりやすい反面、冷めやすい性質も持つことになるので、エアコンや冷蔵庫を作るのに適しています。また銅の加工がしやすいという利点も家電製品内部の細かな部品を作るのに重宝されています。

材料名	材料記号	特徴
青銅鋳物	CAC403(BC3)	CAC406に比べて、耐圧性、摩耗性、引張強さ及び伸びが良い。鉛浸出量は少ない。
青銅鋳物	CAC406(BC6)	耐圧性、耐摩耗性、被削性及び鋳造性が良い。
無酸素銅	C1020	導電性・熱伝導性・展延性・絞り加工性に優れ、溶接性・耐食性・耐候性がよい。還元性雰囲気中で高温に加熱しても水素ぜい化を起こす恐れがない。
タフピッチ銅	C110	導電性・熱伝導性に優れ、展延性・絞り加工性・耐食性・耐候性がよい。
りん脱酸銅	C1220	展延性・絞り加工性に優れ、溶接性・耐食性・耐候性・熱伝導性がよい。還元性雰囲気中で高温に加熱しても水素ぜい化を起こす恐れがない。
黄銅	C2700	びょう、小ねじ、ピン、かぎ針、ばね、金網などに使用される。
真鍮	C2801	強度が高く、展延性がある。
快削黄銅1種	C3602	被削性に優れる。展延性がある。
快削黄銅2種	C3604	被削性に優れる。
りん青銅	C5191	ばね性に優れ、強度が高く、曲・絞り加工性が良い。
アルミニウム青銅	C6191	耐摩耗性、耐食性に優れる。

銅の板金加工

銅は柔らかい金属でありながら脆さがないので、加工性にすぐれています。曲げ加工や絞り加工が容易に出来ます。

しかし、銅板には圧延方向に素材の流れがあります。この流れに逆らって曲げ加工をすると、割れなどの原因になります。

また、曲げ加工を行うと、曲げの内面が縮み、曲げの外面は伸びます。銅板がどの程度伸び縮みするかをあらかじめ計算してから曲げ加工を行わないと、加工後の寸法にズレが生じ、やり直しが必要になってしまいます。

銅は刃先に溶着しやすい性質を持っているため、品質管理として次の2点が重要になります。

1点目に、加工には超硬素材を使用したすくい角の大きいシャープな刃先を持つ切削工具を使用することが大切です。
すくい角の大きい工具では、銅粉が工具への溶着を防止することができます。また刃先をシャープに保つことにより、切削抵抗が増加して切削面が荒れることを防ぎます。

2点目に、銅のマシニング加工では、油性のクーラントの使用が重要です。
溶着を防ぐことを目的として、刃先を冷却するクーラントですが、銅の場合では水溶性クーラントの使用では変色が起きるため油性クーラントが推奨されます。またクーラントを使用することで、切削速度を高めることができ、良好な加工面を実現することにより、バリの発生を抑えることができます。

渡邊製作所の銅加工について

先述の銅加工の品質管理にも記載がありますが、当社では水溶性クーラントによる変色防止についても、生産計画を考慮しながら、加工後長時間放置をしないような工夫や、変色防止剤などによる予防も行っています。

さらに、使用する刃物も粘性の高い金属の加工に適した刃物選定を行い長時間の連続加工が行えるような体制を作っています。
当社のパレットプールタイプの横型マシニングセンタやFMSと組み合わせることで、さらに効率の良い加工を実現できます。

当社の特徴

当社の大きな特徴として、銅の材料調達から加工・ろう付け・表面処理などを一貫生産で対応いたします。上述した様に、銅は高コストの材料です。加工サプライヤーにとっては、加工リスクが高く、材料の自社調達を嫌がる会社も少なくありません。

また、銅の表面処理で多用される銀メッキも使用する金属の性質上、非常にコストが高い表面処理となります。
つまり、材料・表面処理の双方でリスクが高く、きちんとリスク管理が出来ている会社を選定する必要があります。

銅加工の実績と取り組み

当社は、年間の銅材の仕入金額は約6500万円・銀メッキ製品の売上件数が約800件に達し、十分な実績があります。
最近では、銅と真鍮の異種素材のろう付け製品にもチャレンジし治具設計からはじまり、フラックスやろう材の選定、入熱方法のタイミングや時間管理等お客様と二人三脚で試行錯誤しながらモノづくりを行ってきた経験があります。