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ベリリウム銅

ベリリウム銅は高強度かつ耐食性に優れた銅合金で、優れた機械特性と電気伝導性が求められる精密部品の CNC 加工に最適です。航空宇宙、自動車、電気分野で広く使用され、高応力および過酷な用途においても信頼性の高い性能を発揮します。

ベリリウム銅（Beryllium Copper）の概要

ベリリウム銅（CuBe）は、銅に少量のベリリウム（通常 0.5～3%）を添加した高性能銅合金で、母材である銅の機械特性を大幅に向上させます。高い強度・硬さ・電気伝導性を併せ持ち、非常に汎用性の高い材料として、航空宇宙、自動車、電子機器など幅広い分野で採用されています。また、高い熱・電気伝導性と良好な耐食性のバランスにより、高負荷環境でも信頼性の高い性能を発揮します。

ベリリウム銅は、高強度・導電性・耐摩耗性が重要となる用途で多用されます。精密工具、電気コネクタ、高性能部品の製造に適しており、靭性と導電性の両方が求められる業界で特に有効です。こうした特性から、ベリリウム銅はCNC 加工サービスで選定されることが多く、要求の厳しい用途向けのCNC 加工銅部品の製造に広く利用されています。

ベリリウム銅の化学特性・物理特性・機械特性

化学成分（代表値）

元素	含有量範囲（wt.%）	主な役割
銅（Cu）	97–99.5	優れた導電性を与える母材
ベリリウム（Be）	0.5–3.0	強度・硬さ・耐摩耗性を向上
鉄（Fe）	≤0.5	強度の改善に寄与
ニッケル（Ni）	≤1.0	耐食性と靭性を強化
その他元素	≤0.5	特性への影響が小さい残留元素

物理特性

特性	代表値	試験規格／条件
密度	8.3 g/cm³	ASTM B311
融点	900°C–960°C	ASTM E29
熱伝導率	20°C で 130 W/m·K	ASTM E1952
電気伝導率	20°C で 15–30% IACS	ASTM B193
線膨張係数	17.5 µm/m·°C	ASTM E228
比熱容量	380 J/kg·K	ASTM E1269
ヤング率	120 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	500–1200 MPa	ASTM E8/E8M – 全断面試験片
耐力（0.2%）	450–900 MPa	ASTM E8/E8M – オフセット法
伸び	2%–15%	ASTM E8/E8M – ゲージ長 = 50 mm
硬さ	150–300 HB	ASTM E10 – ブリネル硬さ（10 mm 球／500 kg 荷重）
疲労強さ	~500 MPa	ASTM E466 – 回転曲げ疲労（10⁷ 回）
衝撃抵抗	良好	ASTM E23 – V ノッチ、室温

注：これらの値は焼なまし状態のベリリウム銅の代表値です。熱処理により機械的強度はさらに向上しますが、一般的に硬さが上がるほど伸びは低下します。

ベリリウム銅の主な特長

高い強度と硬さ

ベリリウム銅は、銅合金の中でも特に高い強度を持ち、引張強さは最大 1200 MPa に達します（ASTM E8/E8M）。このため、強度と耐久性が重要な用途に最適です。さらに、熱処理によって硬さを大幅に高めることができ、耐摩耗性、耐疲労性、高応力下での変形抵抗を向上させます。

優れた電気伝導性と熱伝導性

高強度でありながら、ベリリウム銅は比較的良好な電気伝導性（15～30% IACS）と熱伝導性（130 W/m·K）を保持します（ASTM B193 および ASTM E1952）。この「高強度×導電性」の組み合わせにより、高性能電気コネクタ、ばね接点、靭性と電流伝送性能の両方が必要な電気部品に最適です。

耐食性

ベリリウム銅は、特に湿潤環境や海洋環境で高い耐食性を示します。孔食や変色（ターニッシュ）に強く、過酷環境での長期使用に適しています。耐食性の高さは部品寿命の延長に寄与し、厳しい環境下での交換頻度低減にもつながります。

優れた成形性と加工性

ベリリウム銅は、強度を維持しつつ複雑形状に加工しやすく、CNC 加工にも適しています。冷間加工や焼なましを組み合わせることで、多様な形状・寸法に対応可能です。線材、板材、棒材などさまざまな形態で利用され、精密部品製造の自由度を高めます。

非磁性と高温安定性

ベリリウム銅は非磁性であり、磁気干渉を最小化したい用途に有利です。また、比較的高温下でも強度と成形性を保持しやすく、航空宇宙や電気システムなどの高温環境用途に適しています。

ベリリウム銅の CNC 加工における課題と解決策

加工上の課題

高い強度と靭性

ベリリウム銅は高強度であるため、加工時には工具摩耗が増えやすく、特に高速加工や不適切な工具選定では工具寿命低下につながります。

解決策：TiAlN など耐摩耗コーティングを施した超硬工具を使用し、切削速度を抑えつつ適切な送り条件を設定して工具摩耗を低減します。

切りくず生成

硬さの影響で硬く長い切りくずが発生しやすく、切りくずの絡みや詰まりが表面品質の低下や加工トラブルを引き起こす場合があります。

解決策：チップブレーカ付き工具や正のすくい角工具で切りくず排出性を改善し、安定したクーラント供給で切りくず除去を促進します。

大きな切削抵抗

高強度材料のため切削抵抗が大きく、ビビり振動が発生すると工具・ワーク双方にダメージを与える可能性があります。

解決策：治具剛性とクランプ安定性を確保し、制振工具の活用や切削条件（速度・送り）の最適化で振動を抑制します。

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	超硬工具またはサーメット工具	高硬度・耐摩耗性により高強度材に適合
工具形状	正のすくい角、シャープな刃先	切りくず排出を改善し、工具摩耗を低減
切削速度	150–250 m/min	除去能率と工具温度をバランス
送り	0.05–0.20 mm/rev	工具負荷を抑え、精度を維持
クーラント	フラッドクーラントまたはエアブロー	冷却・潤滑により摩擦低減、切りくず詰まり防止

ベリリウム銅の切削条件（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	150–200	0.10–0.20	2.0–4.0	25–40（フラッドクーラント）
仕上げ加工	200–250	0.05–0.10	0.5–1.0	30–50（フラッドクーラント）

ベリリウム銅における一般的な加工サービス

ベリリウム銅は、高強度・優れた電気伝導性・高い耐摩耗性が求められる部品に適しており、さまざまな CNC 加工サービスで利用されます。以下は代表例です：

加工プロセス	ベリリウム銅への適合性
CNC 加工	高強度・高靭性の精密部品成形に最適
CNC フライス加工	平面、ポケット、複雑形状を高精度で加工可能
CNC 旋削加工	ブッシュ、棒材、コネクタなど円筒部品に適合
CNC 穴あけ加工	バリを抑えた高精度穴加工に最適
CNC 中ぐり加工	滑らかな面と高精度径の穴拡大に適合
CNC 研削加工	高強度部品に対して高品位な面粗さと公差を実現
多軸加工	複雑形状を 1 回の段取りで加工し、精度と効率を向上
精密加工	重要部品向けの厳しい公差と高い再現性を確保
放電加工（EDM）	微細形状や難加工部位の精密加工に最適

ベリリウム銅 CNC 部品向け表面処理

電解めっき: ニッケル、銀、金などの薄膜金属を付与し、耐摩耗性と耐食保護を向上させます。
研磨: 滑らかで反射性の高い仕上げを実現し、外観と電気接触性能を向上させます。
ヘアライン（ブラッシング）: つや消し・サテン調の外観を与え、反射を抑えつつ意匠性を高めます。
PVD コーティング: 耐摩耗性・耐食性を高め、意匠性のある色調仕上げにも対応します。
不動態化（パッシベーション）: 表面の不純物や酸化物を除去し、耐食性を向上させます。
粉体塗装: 過酷環境向けに、耐摩耗・耐候・耐湿性に優れた厚膜保護層を形成します。
テフロンコーティング: 耐薬品性と低摩擦（非粘着）特性が必要な部品に最適です。
クロムめっき: 耐久性と耐摩耗性を高め、光沢のある耐食仕上げを提供します。

ベリリウム銅の産業用途

電気・配電: 強度と導電性が重要なコネクタ、電気接点、高性能バスバーなどに使用されます。
航空宇宙・防衛: 高応力条件で使用されるコネクタ、アクチュエータなどの部品に適しています。
自動車: EV／ハイブリッド車向けの高性能電気コネクタ、端子、耐摩耗部品に使用されます。
コンシューマーエレクトロニクス: 高い導電性と信頼性が求められる、コネクタ、ばね接点、精密部品に使用されます。