銅 C905（シリコン青銅）
銅合金 C905（シリコンブロンズ）の概要
銅合金 C905（Silicon Bronze：シリコンブロンズ）は、主に銅（Cu）とシリコン（Si）を主体とし、微量の合金元素を含む高性能銅合金です。特に海洋・工業環境における耐食性が非常に優れており、強度・延性・耐久性のバランスが良いことから、CNC機械加工サービス において幅広く採用されています。過酷な条件下（海水、薬品雰囲気、屋外、さらには高温環境など）で使用される部品の製造に適した材料です。
また、鋳造性に優れ、強度と耐食性が高いことから、耐久性が求められる用途に適しています。CNC加工銅合金 C905 部品は、バルブ、ギア、ブッシング、構造部材などの高応力部品に使用され、航空宇宙、海洋、エネルギーなど要求水準の高い分野で活躍します。
銅合金 C905（シリコンブロンズ）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） | ≥94.5% | 強度と導電性の基盤となる母材 |
シリコン（Si） | 1.8–3.5% | 耐食性と強度を向上 |
鉄（Fe） | ≤1.0% | 強度と耐摩耗性を向上 |
マンガン（Mn） | ≤1.0% | 靭性を高め、耐食性にも寄与 |
スズ（Sn） | ≤0.5% | 特に海水環境での耐食性をさらに補強 |
物理的特性
特性 | 代表値 | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
密度 | 8.8 g/cm³ | ASTM B311 |
融点 | 1,020°C | ASTM E29 |
熱伝導率 | 80 W/m·K（20°C） | ASTM E1952 |
電気伝導率 | 18% IACS（20°C） | 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 | 110 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 | 460–590 MPa | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 300–450 MPa | ASTM E8/E8M |
伸び | 25–35% | ASTM E8/E8M |
硬さ | 70–90 HB | ASTM E10 |
疲労強度 | 約250 MPa | ASTM E466 |
耐衝撃性 | 良好 | ASTM E23 |
注：上記は焼鈍状態の銅合金 C905 の代表値であり、実際の値は加工・熱処理条件により変動する場合があります。
銅合金 C905（シリコンブロンズ）の主な特長
優れた耐食性
銅合金 C905 は特に海洋環境での耐食性に優れており、ボート金具、ポンプ部品など水中用途に適しています。
高い強度と靭性
純銅と比較して強度・靭性が大幅に向上しており、高応力条件下でも安定した性能を発揮します。
高い耐摩耗性
耐摩耗性が高く、ブッシングやベアリングなど摩擦が大きい用途に適しています。
良好な溶接性・鋳造性
銅合金 C905 は溶接および鋳造が比較的容易で、複雑形状部品の製造において高い自由度を提供します。
過酷環境に最適
高温・腐食性雰囲気などの厳しい環境でも性能を維持し、工業、海洋、化学用途に適した材料です。
銅合金 C905（シリコンブロンズ）のCNC加工における課題と対策
加工上の課題
高い強度と硬さ
銅合金 C905 の高強度・高靭性により、特に高速加工では工具摩耗が進行しやすくなります。
対策：超硬またはセラミック工具を使用し、適切な切削条件と十分なクーラント供給で工具寿命を延長します。
加工硬化
他の青銅合金と同様に、銅合金 C905 は加工硬化を起こしやすく、後工程の加工性を低下させる場合があります。
対策：刃先を鋭利に保ち、切削速度を下げ、十分な冷却で加工硬化の影響を抑制します。
切りくず（チップ）生成
糸状の長い切りくずが発生すると、切りくず絡みや溶着により加工品質が低下する恐れがあります。
対策：チップブレーカの活用と送り条件の最適化により、切りくず排出性を改善します。
工具摩耗
靭性と硬さにより、条件が不適切な場合は工具摩耗が過大になりやすい材料です。
対策：工具の定期点検・交換を行い、耐摩耗性の高いコーティング付きインサートを使用して摩耗を抑制します。
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 セラミック工具 | 耐摩耗性が高く、寿命を確保しやすい |
工具形状 | 正のすくい角、鋭利な刃先 | 切削抵抗を低減し、切りくず排出を改善 |
切削速度 | 100–150 m/min | 発熱を抑え、工具寿命を確保 |
送り速度 | 0.10–0.20 mm/rev | 安定切削を維持し、変形を防止 |
クーラント | 高圧クーラント または エアブロー | 発熱抑制と仕上げ面品質の改善に有効 |
銅合金 C905 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 | 100–150 | 0.10–0.20 | 2.0–3.5 | 30–50 |
仕上げ加工 | 150–200 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 35–50 |
銅合金 C905（シリコンブロンズ）の代表的な加工方法
加工プロセス | 銅合金 C905（シリコンブロンズ）における機能・利点 |
|---|---|
強度と耐食性が求められる部品を高精度に加工するのに表示です。 | |
海洋・産業用途の溝加工、ポケット加工、複雑形状の加工に使用されます。 | |
バルブ部品などの円筒形状部品や機械部品の加工に適しています。 | |
機械システムの締結や配管向けの穴加工に適しています。 | |
ブッシングやベアリングなどの内径部を高精度に仕上げます。 | |
耐摩耗部品に対して高い表面品質（面粗さ）を実現します。 | |
海洋・産業用途の多機能部品を少工程で高精度に加工できます。 | |
高性能環境で使用される機械部品に対し、厳しい公差を実現します。 | |
航空宇宙や重機用途など、複雑形状・微細形状の加工に適しています。 |
銅合金 C905 CNC 部品の表面処理
電解めっき: 海洋部品などで耐食性をさらに向上させる保護皮膜を付与します。
研磨: 平滑で光沢のある仕上げを実現し、外観品質の向上に有効です。
ブラッシング: マット調の意匠性を付与しつつ、産業部品向けの均一な表面を作ります。
PVDコーティング: 耐摩耗性を向上させ、過酷環境での部品寿命を延長します。
パッシベーション: 合金の耐食性を補強し、海水暴露などの環境で安定性を高めます。
粉体塗装: 耐UV、耐傷、耐薬品性に優れた耐久塗膜を形成します。
テフロンコーティング: 低摩擦・耐薬品性の層を付与し、摺動部や薬品環境に適します。
クロムめっき: 光沢仕上げと耐食性を両立し、産業部品の保護に有効です。
