銅 C510（りん青銅）
銅合金 C510（りん青銅）の概要
銅合金 C510（一般にりん青銅として知られる）は、少量のリン（P）とスズ（Sn）を添加することで、強度、耐摩耗性、疲労特性を向上させた銅合金です。優れた電気特性を一定程度維持しつつ、靭性と耐食性（特に腐食環境下での安定性）が強化されています。この合金は、高強度・高耐久性が求められ、厳しい使用環境でも安定した性能が必要な CNC機械加工サービス に広く使用されています。
銅合金 C510 は、電子機器、自動車、製造業向けの精密 CNC加工銅部品 に最適です。高い耐久性と耐疲労性を活かし、電気コネクタ、ばね、その他の機械部品など、摩耗や繰り返し荷重に耐える必要がある用途に用いられます。
銅合金 C510（りん青銅）の化学的・物理的・機械的特性
化学成分（代表値）
元素 | 含有量範囲（重量%） | 主な役割 |
|---|---|---|
銅（Cu） | 90.0% | 電気伝導性と耐食性を提供 |
スズ（Sn） | 4.0–6.0% | 強度、耐摩耗性、耐食性を向上 |
リン（P） | 0.01–0.35% | 強度と耐摩耗性を向上し、酸化を抑制 |
その他元素 | ≤0.5% | 特性への影響が小さい残留元素 |
物理的特性
特性 | 代表値 | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
密度 | 8.73 g/cm³ | ASTM B311 |
融点 | 930°C | ASTM E29 |
熱伝導率 | 60 W/m·K（20°C） | ASTM E1952 |
電気伝導率 | 15–25% IACS（20°C） | ASTM B193 |
線膨張係数 | 19.5 µm/m·°C | ASTM E228 |
比熱容量 | 380 J/kg·K | ASTM E1269 |
弾性率 | 105 GPa | ASTM E111 |
機械的特性（焼鈍状態）
特性 | 代表値 | 試験規格 |
|---|---|---|
引張強さ | 450–650 MPa | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 300–450 MPa | ASTM E8/E8M |
伸び | 12–25% | ASTM E8/E8M |
硬さ | 85–130 HB | ASTM E10 |
疲労強度 | 約200 MPa | ASTM E466 |
耐衝撃性 | 中程度 | ASTM E23 |
注：これらの値は焼鈍状態の銅合金 C510 の代表値であり、具体的な加工条件によって変動する場合があります。
銅合金 C510（りん青銅）の主な特長
優れた強度と耐久性
銅合金 C510 は高い引張強さを備え、ばね、軸受、ブッシュなど、耐久性が要求される機械用途に適しています。
中程度の電気伝導性
電気伝導率は 15–25% IACS で、高強度を維持しながら一定の導電性が必要な電気用途に使用されます。
高い耐摩耗性と耐疲労性
リン添加により耐摩耗性が向上し、繰り返し動作や機械的ストレスにさらされる部品用途に適しています。
耐食性
銅合金 C510 は、特に海水や軽度の腐食環境に対して高い耐食性を示し、海洋および工業用途に最適です。
被削性の改善
合金設計により強度を保ちながら良好な被削性を実現し、効率的で高精度な CNC 加工が可能です。
銅合金 C510（りん青銅）の CNC 加工における課題と対策
加工上の課題
工具摩耗
銅合金 C510 は高強度のため、特に高速加工において工具摩耗が大きくなる場合があります。
対策：TiN または TiAlN コーティング付き超硬工具を使用し、切削速度を管理して摩耗を低減し、工具寿命を延長します。
切りくず生成
材料の強度と靭性により、長く糸状の切りくずが発生して加工効率を低下させることがあります。
対策：チップブレーカを使用し、クーラント流量を最適化してスムーズな切りくず排出を促進します。
加工硬化
銅合金 C510 は加工中に加工硬化しやすく、その後の加工が難しくなる場合があります。
対策：中程度の切削速度を採用し、十分なクーラントを供給し、鋭利で高品質な工具を使用して加工硬化を最小化します。
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 | TiN コーティング付き超硬工具 | 摩耗を低減し、工具寿命を向上 |
工具形状 | 正のすくい角、鋭利な刃先 | 切りくず排出性を改善し、溶着を低減 |
切削速度 | 80–150 m/min | 過度な発熱を防ぎ、工具摩耗を低減 |
送り速度 | 0.08–0.12 mm/rev | 安定した切削を確保し、加工硬化を低減 |
クーラント | フラッドクーラント または エアブロー | 熱の蓄積を抑え、切りくず排出を補助 |
銅合金 C510 の切削条件（ISO 513 準拠）
加工工程 | 切削速度 (m/min) | 送り (mm/rev) | 切込み深さ (mm) | クーラント圧力 (bar) |
|---|---|---|---|---|
荒加工 | 80–120 | 0.10–0.15 | 2.0–3.0 | 25–40 |
仕上げ加工 | 120–150 | 0.05–0.08 | 0.5–1.0 | 30–50 |
銅合金 C510（りん青銅）の主な加工方法と用途
加工プロセス | 銅合金 C510（りん青銅）における機能・利点 |
|---|---|
高強度の機械部品に対して厳しい公差を実現します。 | |
歯車、ばね、軸受などの複雑部品の製作に最適です。 | |
高い寸法精度が必要な円筒部品の加工に適しています。 | |
コネクタおよび高性能機械部品向けの精密穴加工を行います。 | |
高い公差と滑らかな仕上げが求められる内径加工に最適です。 | |
機械および電気部品向けに微細な表面仕上げを提供します。 | |
複雑形状と高精度な特徴部を持つ部品製造に最適です。 | |
高い機械的ストレスを受ける部品に対して、厳しい公差を実現します。 | |
機械組立における微細形状や小型部品の複雑特徴加工に使用されます。 |
銅合金 C510 CNC 部品の表面処理
電解めっき: 海洋環境での耐食性と耐久性を向上させるため、ニッケルまたは金めっきを付加します。
研磨: Ra 0.2–0.4 µm の滑らかな光沢仕上げを実現し、電気伝導性と外観品質を向上させます。
ブラッシング: 装飾部品および機械部品に適した、均一なサテン仕上げを提供します。
PVDコーティング: 重負荷用途における摩耗・腐食保護のため、2–5 µm の耐久皮膜を付加します。
パッシベーション: 産業・海洋環境における耐食性を高め、部品寿命を延長します。
粉体塗装: 耐UV性と耐候性を高めるため、50–100 µm の均一な保護塗膜を形成します。
テフロンコーティング: 摺動機械部品に適した、低摩擦で耐薬品性のある層を付加します。
クロムめっき: 耐食性が必要な高荷重用途向けに、光沢のある耐久仕上げ（膜厚 10–20 µm）を付加します。
銅合金 C510（りん青銅）の産業別用途
航空宇宙産業: 航空宇宙用途における高性能電気コネクタおよびスイッチ部品に使用されます。
電力・エネルギー分野: 電気バスバー、コネクタ、スイッチなど、電力設備向け部品に最適です。
自動車産業: 大電流用途における電気接点、端子、その他電装部品に使用されます。
