黄銅 C220
真鍮 C220 の概要
真鍮 C220（カートリッジブラス）は、銅を約70%、亜鉛を約30%含む銅-亜鉛合金です。この合金は、優れた成形性、耐食性、そして他の黄銅合金と比べて比較的低コストである点が高く評価されています。真鍮 C220 は被削性も良好で、複雑形状や厳しい公差を持つ部品の製作に適しているため、CNC 加工サービスで一般的に使用されています。特に、高い延性と中程度の強度が求められる産業用途で重宝されています。
特性のバランスに優れることから、真鍮 C220 は配管、電気、装飾用途などさまざまな分野で広く利用されています。真鍮 C220 の CNC 加工部品は、配管用継手、電気コネクタ、工業用金物（ハードウェア）などの部品に用いられます。
真鍮 C220 の化学・物理・機械特性
化学成分（代表値）
元素 | 組成範囲（wt.%） | 主な役割 |
|---|---|---|
銅（Cu） | 60.0–70.0% | 強度、耐食性、電気伝導性を付与 |
亜鉛（Zn） | 30.0–40.0% | 強度、延性、被削性を向上 |
鉄（Fe） | ≤0.1% | 残留元素であり、特性への影響は最小限 |
鉛（Pb） | ≤0.1% | 被削性と潤滑性を改善 |
物理特性
特性 | 代表値 | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
密度 | 8.4 g/cm³ | ASTM B311 |
融点 | 900–950°C | ASTM E29 |
熱伝導率 | 20°Cで 120 W/m·K | ASTM E1952 |
電気伝導率 | 20°Cで 20–30% IACS | ASTM B193 |
線膨張係数 | 19 µm/m·°C | ASTM E228 |
比熱容量 | 380 J/kg·K | ASTM E1269 |
弾性率 | 105 GPa | ASTM E111 |
機械特性（焼なまし材）
特性 | 代表値 | 試験規格 |
|---|---|---|
引張強さ | 310–460 MPa | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 220–370 MPa | ASTM E8/E8M |
伸び | 30–40% | ASTM E8/E8M |
硬さ | 60–90 HB | ASTM E10 |
疲労強度 | ~200 MPa | ASTM E466 |
耐衝撃性 | 良好 | ASTM E23 |
注：これらの値は焼なまし状態の真鍮 C220 における代表値であり、具体的な加工条件によって変動する場合があります。
真鍮 C220 の主な特長
優れた延性
真鍮 C220 は高い延性で知られ、幅広い形状へ容易に成形できます。特に、曲げ、プレス（打ち抜き）、深絞りなどの加工が必要な用途に適しています。
中程度の強度と良好な被削性
真鍮 C220 は中程度の強度を有しつつ、最大の特長は加工のしやすさにあります。高速 CNC 加工に適しており、工具摩耗を最小限に抑えながら迅速に切削できます。
耐食性
真鍮 C220 は、一般的に水、空気、穏やかな薬品に曝される環境で良好な耐食性を示します。このため、配管部品や電気部品において人気の高い材料です。
コスト効率
他の黄銅合金と比べて比較的低コストであるため、配管用継手や電気コネクタなど、大量生産が必要な用途における経済的な選択肢となります。
外観の美しさ
真鍮 C220 は美しい金色の外観を持ち、宝飾品、トリム、消費財の外装部品など、装飾用途に最適です。
真鍮 C220 の CNC 加工における課題と対策
加工上の課題
切りくず（チップ）の生成
真鍮 C220 は加工中に長く糸状の切りくずを生成することがあり、加工プロセスや生産性に影響を与える場合があります。
対策：チップブレーカを使用して切りくず形状を制御し、送り条件を調整し、高圧クーラントを適用して切りくず排出性を向上させます。
工具摩耗
被削性に優れる一方で、亜鉛含有の影響により、長時間の加工では工具摩耗が発生する場合があります。
対策：高性能な超硬工具を使用し、切削速度を調整し、適切な潤滑を確保して工具寿命を延長します。
表面仕上げ
特に高速加工時には、真鍮 C220 の加工で良好な表面仕上げを得ることが難しくなる場合があります。
対策：鋭利な工具を使用し、切削条件を調整して滑らかな仕上げを実現し、摩擦低減のために軽いクーラントを適用します。
加工硬化
真鍮 C220 は、過大な切削抵抗や過度な切削速度が加わると加工硬化を起こし、その後の加工が難しくなることがあります。
対策：中程度の切削速度を使用し、切れ味の良い工具を維持し、適切な冷却手法を適用して加工硬化を防止します。
最適化された加工戦略
工具選定
パラメータ | 推奨 | 理由 |
|---|---|---|
工具材質 | ハイス（HSS）インサート付き超硬工具 | 超硬工具は優れた耐摩耗性と切削効率を提供 |
工具形状 | ポジティブすくい角、シャープエッジ | 切りくず排出性と表面仕上げを向上 |
切削速度 | 200–300 m/min | 工具摩耗を低減し、過度な発熱を防止 |
送り | 0.10–0.15 mm/rev | 滑らかな切削を確保し、材料変形を防止 |
クーラント | 大量クーラント（フラッド）またはエアブロー | 発熱を抑え、表面仕上げを向上 |
真鍮 C220 の切削条件（ISO 513 準拠）
加工 | 速度（m/min） | 送り（mm/rev） | 切込み（mm） | クーラント圧（bar） |
|---|---|---|---|---|
荒加工 | 200–250 | 0.20–0.30 | 2.0–3.5 | 25–35 |
仕上げ加工 | 250–350 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 30–50 |
真鍮 C220 の代表的な加工方法
加工プロセス | 真鍮 C220 における機能とメリット |
|---|---|
複雑形状や微細公差を持つ部品の精密加工。 | |
継手やバルブ向けのスロット、溝、複雑形状の製作に最適。 | |
ブッシュ、コネクタ、機械部品などの円筒部品の旋削に使用。 | |
ファスナー、継手、精密部品向けの穴加工に最適。 | |
ベアリングやブッシュなどの部品の内径加工に最適。 | |
ギアやシャフトなど、摩耗が発生する部品に滑らかな仕上げを提供。 | |
自動車および航空宇宙用途向けの複雑で多機能な部品の製作に最適。 | |
厳しい公差が必要な機械・電気システム向けに高精度部品を提供。 | |
自動車および産業用部品における複雑形状や微細ディテールの加工に有効。 |
真鍮 C220 の CNC 部品向け表面処理
電気めっき：黄銅部品の耐久性を高め、電気コネクタに最適です。
研磨：滑らかで反射性の高い仕上げを実現し、装飾用途および機能部品に適します。
ヘアライン（ブラッシング）：マット仕上げを形成し、工業用途における耐食性向上に寄与します。
PVD コーティング：高応力用途での耐摩耗性を高める耐久コーティングを付与します。
不動態化処理：特に薬品や湿気に曝される部品の耐食性を向上させます。
粉体塗装：屋外用途や装飾部品向けに、厚い保護仕上げを提供します。
テフロンコーティング：非粘着性と耐薬品性の層を付与し、高性能機械用途に最適です。
クロムめっき：光沢のある耐食性皮膜を付与し、耐久性と外観性を両立します。
