銅ニッケル合金とは？

キュプロニッケル銅ニッケル合金とは、銅とニッケルを主成分とする合金の一種で、特定の用途に合わせた様々な組成の合金があります。一般的に、これらの合金は60%から90%の銅を含み、ニッケルは残りの部分を構成し、時には強度や耐食性などの特定の特性を高めるために鉄やマンガンなどの元素を加えることもあります。

この合金は、海水腐食に対する顕著な耐性、優れた熱伝導性、抗菌性で珍重されている。バランスの取れた組成のため、キュプロニッケルは海洋工学から硬貨、計器に至るまで幅広い産業で使用されている。

キュプロニッケルの外観は、ニッケルの含有量によっ て銀色から黄金色まで変化する。ニッケル濃度が高いほど、より銀色に近い金属になる。

キュプロニッケルの化学組成

キュプロニッケルの化学組成は、そのユニークな特性と様々な用途への適性を定義している。以下はその主要成分の内訳である：

• 銅（Cu）:合金の60%から90%を形成し、可鍛性と熱伝導性を与える。
• ニッケル（Ni）:10%から30%まであり、耐食性と強度を向上。
• 鉄（Fe）:通常2%以下で、特に海水中での強度と耐浸食性を向上させるために添加される。
• マンガン (Mn):通常1%以下で、耐摩耗性を高め、合金の耐久性に寄与する。
• その他の要素:微量の亜鉛や錫は、特定の産業ニーズに合わせて特性を調整するため、特殊グレードに含まれることがある。
• 共通グレード:
  • 90/10:~銅：～90%、ニッケル：10%、鉄：～1%、マンガン：＜1%
  • 70/30:~銅：～70%、ニッケル：30%、鉄：～1%、マンガン：＜1%
• コンポジション・コントロール:安定した性能と信頼性を確保するため、製造時に正確な比率が維持される。

キュプロニッケルの特性

キュプロニッケルの魅力は、バランスのとれた機械的・物理的特性にあり、幅広い用途に適している。以下は、その主な特性の詳細である：

機械的特性

• 引張強度:グレードにより異なるが、90/10キュプロニッケルは300～400MPa、70/30は500MPaに達し、堅牢な構造的完全性を提供する。
• 延性:30-40%の伸びを示し、破断することなく変形するため、複雑な形状の成形に最適。
• 硬度:70～120HB（ブリネル硬度）の範囲で、厳しい環境下での耐摩耗性を確保。
• 耐疲労性:繰り返し応力に耐える優れた能力で、船舶や産業システムの部品に不可欠。
• ワーク・ハードニング:機械加工中に硬化する可能性があり、精度を維持し欠陥を避けるためには慎重な工具選択が必要。

物理的性質

• 耐食性:保護酸化被膜を形成し、特に海水中で卓越した耐食性を発揮する。
• 密度:8.9～8.94g/cm³の範囲で、ニッケルを含むため純銅よりわずかに密度が高い。
• 熱伝導率:熱交換器や熱管理システムに適している。
• 電気伝導率:純銅の5-10%程度で、高導電性の電気的用途での使用は制限されるが、熱電対のような特殊な用途には適している。
• 融点:ニッケル含有量によって1100℃から1240℃の間で、ニッケル品位が高いほど融点が高くなる。
• 外観:銀白色にわずかに金色の色調を帯び、硬貨や装飾用途に美的魅力を与える。
• 磁気:一般に非磁性だが、グレードによっては微量の鉄分がわずかに磁性を帯びることがある。

キュプロニッケル合金のさまざまな等級とは？

キュプロニッケルの性能と特性は、組成によって異なる。ここでは最も一般的なグレードを紹介する：

C70600(CuNi 90/10)

この鋼種は90%銅と10%ニッケルから成り、鉄とマンガンが少量添加されています。海水中での優れた耐食性で知られ、海洋用途によく使用される。

C71500(CuNi 70/30)

70%銅と30%ニッケルを使用したこのグレードは、優れた強度と耐食性を備えています。熱交換器、コンデンサー、海上プラットフォームなど、より要求の厳しい用途に最適です。

その他のグレード

66/30/2/2（銅、ニッケル、鉄、マンガン）のようなあまり一般的でない鋼種は、ニッチな用途向けに調整されている。これには航空宇宙用や特殊な産業機器用の高強度部品が含まれます。各鋼種は、コスト、性能、耐環境性のバランスをとるために慎重に設計されています。

グレードの選択は、腐食性要素、温度、または機械的ストレスにさらされるようなアプリケーションの要求によって異なります。機械加工業界のような製造業者は、精密部品に適した合金を選択するために、これらの区別に頼っています。

銅-ニッケル合金は何に使われるのか？

キュプロニッケルは、そのユニークな物理的、化学的、機械的特性の組み合わせにより、いくつかの産業で広く採用されています。ここでは、最も顕著な用途のいくつかを紹介する：

マリンアプリケーション

キュプロニッケルは海水に対する耐性があるため、造船、海水淡水化プラント、海上石油プラットフォームでよく使われる材料である。以下のような部品に使用されている：

• 海水パイプ
• コンデンサー
• 熱交換器
• 船体
• プロペラ

電気・計装

優れた導電性と耐食性により、キュプロニッケルは様々な用途に使用されている：

• 熱電対
• 電気抵抗器
• 計装チューブ

貨幣

この合金は耐久性に優れ、見た目も美しいため、世界的に多くの硬貨がキュプロニッケルで作られている。例えば、米国のニッケルやクォーター、ダイムの外層はこの合金でできています。

自動車および航空宇宙

キュプロニッケルは、ブレーキ・ライン、油圧サスペンション・システム、各種航空宇宙部品の製造に使用されている。

医療用途

その生体適合性から、キュプロニッケルは医療器具やインプラントに適しているが、この分野ではチタンやステンレス鋼に比べて一般的ではない。

銅ニッケル合金の長所と短所

他の材料と同様に、キュプロニッケルにも長所と限界があります。これらを理解することは、メーカーやエンジニアがその使用について十分な情報に基づいた決定を下すのに役立ちます。

メリット

• 耐食性:キュプロニッケルの、特に海水中での錆や腐食に対する抵抗力は比類がなく、海洋や工業用途に理想的です。
• 耐久性:合金の強度と耐摩耗性により、性能が長持ちし、メンテナンスコストを削減できる。
• 熱伝導率:熱を効率的に伝える能力があり、熱交換器や同様のシステムに適している。
• 美的アピール:キュプロニッケルの銀色の光沢は、装飾用途や硬貨に適している。
• 作業性:機械加工、鍛造、成形が比較的容易なため、複雑なデザインも可能。

デメリット

• コスト:70/30グレードのようにニッケル含有量が高い場合、キュプロニッケルは黄銅やステンレス鋼のような他の合金よりも高価になる。
• ワーク・ハードニング:加工中、合金は硬化する可能性があるため、欠陥を避けるには慎重な工具管理が必要である。
• 限られた強さ:耐久性はあるが、キュプロニッケルはいくつかの高性能合金ほど強くないため、極端な機械的強度を必要とする用途での使用は制限される。

これらの要素を比較検討することにより、産業界は、性能とコストおよび用途要件のバランスをとりながら、キュプロニッケルがニーズに適した材料であるかどうかを判断することができる。

カプロニッケルのニーズにPrecionnを選ぶ理由

精度が重要で、材料の性能が譲れない場合、 プレシオン は、機械加工業界における信頼できるパートナーです。高品質のカスタム部品を専門とするPrecionnは、海洋、工業、エンジニアリングの各分野における国際的な顧客の厳しい要求を満たすために、キュプロニッケルを含む最高級の材料を利用しています。精密さ、革新性、顧客満足度へのコミットメントにより、Precionn はすべての機械加工部品が卓越した耐久性と性能を発揮することを保証します。

Precionnがどのようにお客様の次のプロジェクトを専門的な機械加工ソリューションでサポートできるかの詳細については、当社のウェブサイトをご覧いただくか、今すぐ当社チームにお問い合わせください。

よくある質問キュプロニッケルに関するよくある質問