黄銅

黄銅(こうどう、おうどう[1]: brass)は、亜鉛合金で、特に亜鉛が20%以上のものをいう。真鍮(しんちゅう)と呼ばれることも多い。

五円硬貨。銅60-70%、亜鉛40-30%の黄銅製。

歴史

青銅と並ぶ重要な銅合金で、少なくとも紀元前後に古代ローマ人が銅鉱と亜鉛鉱を混ぜて精製して使用していたが、両単体金属を溶かし合わせて作るようになったのは、十六世紀に亜鉛金属が発見されてからである[2]

先史時代から使用されていたが[3]、製造時に使う亜鉛蒸気が金属として認識されていなかったため、銅亜鉛合金としての真の性質は中世後期まで理解されていなかった[4]

初期は、亜鉛が豊富に含まれる銅鉱石を精練して自然に得ていたと考えられる[5]。ローマ時代までにはセメント化プロセスを使用したカラミンブラスが開発され、19世紀半まで類似手法で製造されるようになった[6]。最終的には、16世紀にヨーロッパに導入されたスペルター法に置き換えられた[5]

紀元前3千年紀には、西アジアや地中海東岸地域でごく少数の痕跡が確認されている[7]。しかし、隔絶された痕跡として紀元前5世紀の中国で真鍮の例が知られる[8]

なお、使用が確実な古代ローマではデュポンディウスセステルティウスなどの貨幣に使用されていた。

物性

銅-亜鉛混合系の相図。横軸は銅・亜鉛混合比、縦軸は温度を示す。混合比によりα相,β相,γ相等の異なるをとる。

配合の比によって外見が変化し、亜鉛の量が増えるに従い銅赤色→黄金色→帯赤銀白色となり、機械的性質も変わるが一般的に引っ張り強さ・硬さ・延びともに良好で加工しやすく比較的安価なため、機械器具や日用品に極めて広い用途を持つ。また、鉛・錫・ニッケルなどを加えると特別な性質を持つので、用途に応じて特殊黄銅(鉛入黄銅・ネーバル黄銅・高力黄銅など)として製作される[9]

亜鉛のみとの合金では亜鉛の割合が増すごとに硬度を増すが、同時に脆さも増すため、亜鉛45%以上では実用に耐えない。最も一般的な黄銅は、銅65%、亜鉛35%のものである。また、銅と亜鉛の割合によって物性が変化する。JISでは銅合金として扱われ、材料記号は頭文字Cで始まる4桁記号で表される。下記に例を示す。

  • C2600:七三黄銅(銅が約70%、亜鉛が約30%) イエローブラスとも言う。
  • C2801:六四黄銅(銅が約60%、亜鉛が約40%) 黄金色に近い黄色を示す。
  • C3604:快削黄銅(銅が57.0-61.0%、鉛が1.8-3.7%、が0.50%以下、鉄+錫が1.0%以下、亜鉛は残部) 被削性を高めるためにを添加している。
  • C3771:鍛造用黄銅(銅が57.0-61.0%、鉛が1.0-2.5%、鉄+錫が1.0%以下、亜鉛は残部)
  • C4600台:ネーバル(naval)黄銅(海軍黄銅とも言う) (すず)を添加し耐海水性を高めたもの。
  • CAC201:黄銅鋳物1種

いずれの黄銅も展延性に優れており、よく冷間加工で使用される。適度な硬さと過度ではない展延性によって、旋盤フライス盤などによる切削加工が容易でなおかつ価格もほどほどなので、微細な切削加工を要求される金属部品の材料としての使用頻度が高い[10]

特徴

黄銅の比較的低い融点(組成に応じて900〜940°C、1,650〜1,720°F)とその流動特性により、黄銅は青銅や亜鉛などより簡単に鋳造可能である。

物に当たっても火花が出ないため、火気厳禁の場所での工具に利用された。

リサイクル性
2002年の本によると90%回収されており、強磁性ではないため磁石によって容易に選別可能である[11]

用途

黄銅製の水洗便器のスパッド

前記の特性ゆえに、昔からまたは近年では紙幣の印刷機などの精密機械水洗便所給水管便器給水スパッド、理化学器械類や鉄道模型等の素材、弾薬の薬莢や金属模型などに広く使用されている。

日本では仏具、多くの金管楽器などに多用されている(金管楽器の別名であるブラス(brass)は黄銅の英名に由来している)。

また、1948年から現在に至るまで、日本で発行されている五円硬貨(品位は銅60%-70%、亜鉛40%-30%)の素材としても使われている。日本の貨幣素材としてのこの組成は、戦争に使用した薬莢や弾帯その他の兵器のスクラップを材料に用いたのが起源で、五円硬貨に使われる以前は、終戦直後の五十銭硬貨(大小2種あり)に使われ、また1948年の五円硬貨と同時に発行が開始された一円硬貨にも使われていた。また戦前にも日本で1938年の烏一銭黄銅貨が発行されたこともあったが、これは「黄銅貨」と称しても組成が戦後の黄銅貨と異なり、この硬貨の品位は銅90%、亜鉛10%で、トムバック黄銅と呼ばれる組成である。その一銭・五十銭および一円の黄銅貨はいずれも現在通用停止となっている。

また、に似た美しい黄色の光沢を放つことから金の代用品にもされ、poorman's gold貧者の金)と呼ばれる。日本の時代劇において小道具として使われる偽の小判も真鍮製のものが多い。

日本では、黄銅の製法は18世紀江戸時代になって普及したとされてきたが[12][13][14]、2014年4月21日、12世紀平安時代に作られたとされる写経に黄銅が大量に使われていることが奈良大学東野治之教授らの調査によって判明した[12][13][14]。亜鉛は比較的、低温で蒸発してしまうため、精錬が難しく、日本では江戸時代まで黄銅を作ることが出来なかったとされていたが[13]、既に12世紀には、黄銅は日本でも製造され、金の代用品とされていたことが新たに分かった[14]寛永通宝にも真鍮製のものがあり、これは一文銭よりやや大型で裏面に波の模様があり、四文に通用した。

これ以外にエッチングして模型に使用される場合もあるほか、市販されている金色の塗料の多くには黄銅の微粉末が使われている。ただし、塗料については、経年により黒く変色し輝きを失うことがあり、ラテックス類・生ゴムに塗ると黄銅の成分(銅と亜鉛)によりゴムを分解腐食させてしまう欠点がある。

文化

英語の慣用句で、組織のトップを top brass、高級将校を brass hat と言う。また「真鍮色の」という意味の brazen は、「恥知らず、図々しい」という意味をもつ。

アンモニアによる腐食
イギリス領インド帝国イギリス軍内部で、夏場に厩舎に保管されていた弾薬の薬莢がクラックしていたのが発見された。調査の結果、夏場の熱さで厩舎内のアンモニアが蒸発し、それによって弾薬に使用される真鍮を腐食させたと判明した。この現象は、特定の季節に発生したことから、シーズンクラッキングと呼ばれる。
プレート
教会に寄進されるプレート(モニュメンタル・ブラス)に使用された。13-16世紀のイギリスで、プレートに彫られた文字や絵画をプレートの上に紙を置き、で擦って複写する技法である乾拓することが流行り、ブラスラビング(直訳すると黄銅擦り)と呼ばれた。

脚注

  1. 「こうどう」は漢音、「おうどう」は呉音
  2. 小学館編『世界原色百科事典 1 あ-おそ』小学館、昭和41年、p.565「黄銅」
  3. Thornton, C. P. (2007) "Of brass and bronze in prehistoric southwest Asia" in La Niece, S. Hook, D. and Craddock, P.T. (eds.) Metals and mines: Studies in archaeometallurgy London: Archetype Publications. 1-904982-19-0
  4. de Ruette, M. (1995) "From Contrefei and Speauter to Zinc: The development of the understanding of the nature of zinc and brass in Post Medieval Europe" in Hook, D.R. and Gaimster, D.R.M (eds) Trade and Discovery: The Scientific Study of Artefacts from Post Medieval Europe and Beyond London: British Museum Occasional Papers 109
  5. Craddock, P.T. and Eckstein, K (2003) "Production of Brass in Antiquity by Direct Reduction" in Craddock, P.T. and Lang, J. (eds) Mining and Metal Production Through the Ages London: British Museum pp. 226–7
  6. Rehren and Martinon Torres 2008, pp. 170–5
  7. Thornton 2007, pp. 189–201
  8. Zhou Weirong (2001). “The Emergence and Development of Brass Smelting Techniques in China”. Bulletin of the Metals Museum of the Japan Institute of Metals 34: 87–98. オリジナルの2012-01-25時点におけるアーカイブ。. https://web.archive.org/web/20120125061916/http://sciencelinks.jp/j-east/article/200112/000020011201A0425152.php.
  9. 小学館編『世界原色百科事典 1 あ-おそ』小学館、昭和41年、p.565「黄銅」
  10. 金属の切削加工材としては、金や純銅などの軟らかい金属は展延性がありすぎて粘りが強く、硬い金属は削りにくく割れやすくどちらも微細な切削加工はしにくい。
  11. M. F. Ashby; Kara Johnson (2002). Materials and design: the art and science of material selection in product design. Butterworth-Heinemann. pp. 223–. ISBN 978-0-7506-5554-5. https://books.google.com/books?id=-RN57euC7x8C&pg=PA223 2011年5月12日閲覧。
  12. “平安期の金字経から真ちゅう 制作者、費用ごまかす?”. 日本経済新聞. (2014年4月21日). http://www.nikkei.com/article/DGXNASDG2104C_R20C14A4CR8000/ 2014年4月21日閲覧。
  13. “平安の金字経に黄銅 利ざや稼ぐ? 発色のため?”. 東京新聞. (2014年4月22日). オリジナルの2014年4月22日時点におけるアーカイブ。. https://web.archive.org/web/20140429205011/http://www.tokyo-np.co.jp/article/national/news/CK2014042202000144.html 2016年10月7日閲覧。
  14. “真鍮合金、平安期に - 定説覆す発見/奈良大が分析”. 奈良新聞. (2014年4月22日). http://www.nara-np.co.jp/20140422090033.html 2014年4月29日閲覧。

参考文献

  • 門間改三『機械材料』SI単位版,実教,1993年,ISBN 978-4-407-02328-2

関連項目

  • 丹銅(たんどう):亜鉛が5~20%未満、赤みが強い。ゴールドブラスとも言う。
  • 洋白(銅と亜鉛とニッケルの合金)
  • 青銅(銅と錫の合金)
  • 砲金(銅と錫の合金)
  • 白銅(銅とニッケルの合金)
  • 赤銅(銅と金の合金)
  • セバ屑(銅含有量が65%、亜鉛含有量が35%位の板の新くず)
  • コーペル屑(銅含有量が60%、亜鉛含有量が40%位の板の新くず)
  • 脱亜鉛腐食

外部リンク

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.