BC3とBC6は青銅鋳物に分類される銅合金で、砲金とも呼ばれます。青銅鋳物は耐食性や耐圧性のほか、機械的特性に優れるため様々な用途に使用されています。本記事ではBC3とBC6の特徴だけでなく、相違点や加工方法について紹介します。青銅鋳物について詳しくなりたい方や、加工に活かしたいと考えている方は最後までご覧ください。
BC3、BC6とは？
BC3とBC6は銅合金鋳物の中でも青銅鋳物に該当し、Cu（銅）に対してSn（スズ）やZn（亜鉛）、Pb（鉛）などの元素を添加した合金です。はじめに銅合金鋳物について、詳しく確認していきましょう。
銅合金鋳物
代表的な銅合金鋳物は、下記の6つがあります。
・青銅鋳物
・りん青銅鋳物
・黄銅鋳物
・高力黄銅鋳物
・シルジン青銅鋳物
・アルミニウム青銅鋳物
BC3とBC6をはじめとする青銅鋳物は、JIS規格（日本工業規格）に基づいて様々な種類に分類できます。たとえば1種は、湯流れや被削性に優れる合金です。湯流れとは、溶湯金属が鋳型に流れることを指します。湯流れが悪い材料は、鋳造プロセス中の鋳型に流れ込む過程で、温度が低下し凝固してしまいます。
凝固した金属は溶湯の流れを止めてしまう可能性があるので、鋳型に金属が流れ込みません。
そのため湯流れは、鋳造工程における重要なパラメータです。
BC3が該当する青銅鋳物3種は、耐食性が2種よりも優れています。一方でBC6が該当する6種は耐圧性や耐摩耗性、被削性や鋳造性に優れており、バルブや給水栓に使用されています。
青銅鋳物の特徴は、銅合金の中でも鋳造性に優れていることです。鋳造時の溶解温度は種類によって異なり、具体例は次のとおりです。
・2種（BC2）1250～1300℃
・3種（BC3）1250～1300℃
・6種（BC6）1150～1200℃
・7種（BC7）1150～1200℃
溶解温度だけでなく、鋳込温度も合金ごとに変わります。具体的な鋳込温度は、下記のとおりです。
・2種（BC2）1150～1200℃
・3種（BC3）1150～1200℃
・6種（BC6）1050～1100℃
・7種（BC7）1050～1100℃
りん青銅鋳物は青銅鋳物に比べて、機械的特性が良好である特徴を有します。なぜならP（リン）を添加して、材料の硬さを向上させているためです。りん青銅鋳物は2種と3種に分類でき、2種は耐食性と耐摩耗性が良好です。一方で3種は硬さと耐摩耗性に優れている特徴があり、油圧シリンダーなどに使用されています。
黄銅鋳物はZnを添加した銅合金で、真鍮として知られています。Znは40%以下含まれており、含有量の違いによって呼称が変わります。たとえばZnが30%の黄銅鋳物は「七三黄銅」、40%の場合は「四六黄銅」です。
黄銅鋳物は1種と2種、3種があり、それぞれ特徴が異なっています。1種はろう付けしやすい合金であり、2種は鋳造に適しています。3種は2種に比べて、機械的特性を改善した合金です。
四六黄銅に対して以下の元素を添加し、優れた機械的特性を有する合金が「高力黄銅鋳物」です。
・Fe（鉄）
・Mn（マンガン）
・Al（アルミニウム）
・Ni（ニッケル）
・Sn
マンガン黄銅とも呼ばれる高力黄銅鋳物は、高い耐食性が求められる用途として機械部品に使用されています。
シンジン青銅鋳物は、ZnとSi（シリコン）を含んでいる銅合金です。1種は湯流れが良く、耐食性や強度に優れています。2種は1種を改良して強度を向上させた合金であり、3種は1種より強度が高く湯流れも良好です。
高力黄銅鋳物の機械的特性を向上させた合金が、アルミニウム青銅鋳物です。耐熱性や耐食性、耐摩耗性だけでなく、比重が小さいため軽量が要求される航空部品にも使用されています。
・青銅鋳物
・りん青銅鋳物
・黄銅鋳物
・高力黄銅鋳物
・シルジン青銅鋳物
・アルミニウム青銅鋳物
BC3とBC6をはじめとする青銅鋳物は、JIS規格（日本工業規格）に基づいて様々な種類に分類できます。たとえば1種は、湯流れや被削性に優れる合金です。湯流れとは、溶湯金属が鋳型に流れることを指します。湯流れが悪い材料は、鋳造プロセス中の鋳型に流れ込む過程で、温度が低下し凝固してしまいます。
凝固した金属は溶湯の流れを止めてしまう可能性があるので、鋳型に金属が流れ込みません。
そのため湯流れは、鋳造工程における重要なパラメータです。
BC3が該当する青銅鋳物3種は、耐食性が2種よりも優れています。一方でBC6が該当する6種は耐圧性や耐摩耗性、被削性や鋳造性に優れており、バルブや給水栓に使用されています。
青銅鋳物の特徴は、銅合金の中でも鋳造性に優れていることです。鋳造時の溶解温度は種類によって異なり、具体例は次のとおりです。
・2種（BC2）1250～1300℃
・3種（BC3）1250～1300℃
・6種（BC6）1150～1200℃
・7種（BC7）1150～1200℃
溶解温度だけでなく、鋳込温度も合金ごとに変わります。具体的な鋳込温度は、下記のとおりです。
・2種（BC2）1150～1200℃
・3種（BC3）1150～1200℃
・6種（BC6）1050～1100℃
・7種（BC7）1050～1100℃
りん青銅鋳物は青銅鋳物に比べて、機械的特性が良好である特徴を有します。なぜならP（リン）を添加して、材料の硬さを向上させているためです。りん青銅鋳物は2種と3種に分類でき、2種は耐食性と耐摩耗性が良好です。一方で3種は硬さと耐摩耗性に優れている特徴があり、油圧シリンダーなどに使用されています。
黄銅鋳物はZnを添加した銅合金で、真鍮として知られています。Znは40%以下含まれており、含有量の違いによって呼称が変わります。たとえばZnが30%の黄銅鋳物は「七三黄銅」、40%の場合は「四六黄銅」です。
黄銅鋳物は1種と2種、3種があり、それぞれ特徴が異なっています。1種はろう付けしやすい合金であり、2種は鋳造に適しています。3種は2種に比べて、機械的特性を改善した合金です。
四六黄銅に対して以下の元素を添加し、優れた機械的特性を有する合金が「高力黄銅鋳物」です。
・Fe（鉄）
・Mn（マンガン）
・Al（アルミニウム）
・Ni（ニッケル）
・Sn
マンガン黄銅とも呼ばれる高力黄銅鋳物は、高い耐食性が求められる用途として機械部品に使用されています。
シンジン青銅鋳物は、ZnとSi（シリコン）を含んでいる銅合金です。1種は湯流れが良く、耐食性や強度に優れています。2種は1種を改良して強度を向上させた合金であり、3種は1種より強度が高く湯流れも良好です。
高力黄銅鋳物の機械的特性を向上させた合金が、アルミニウム青銅鋳物です。耐熱性や耐食性、耐摩耗性だけでなく、比重が小さいため軽量が要求される航空部品にも使用されています。
BC3とは？
BC3は耐食性が優れている青銅鋳物で、鋳造しやすい長所があります。表記は旧JIS記号に基づいており、現在は新JIS記号に沿って「CAC403」と記されています。成分規格は以下のとおりです。
・Cu（銅）86.5～89.5%
・Sn（スズ）9.0～11.0%
・Zn（亜鉛）1.0～3.0%
・Pb（鉛）1.0%以下
・Ni（ニッケル）1.0%以下
・Fe（鉄）0.2%以下
・P（リン）0.05%以下
・Sb（アンチモン）0.2%以下
・Al（アルミニウム）0.01%以下
・Si（シリコン）0.01%以下
・Cu（銅）86.5～89.5%
・Sn（スズ）9.0～11.0%
・Zn（亜鉛）1.0～3.0%
・Pb（鉛）1.0%以下
・Ni（ニッケル）1.0%以下
・Fe（鉄）0.2%以下
・P（リン）0.05%以下
・Sb（アンチモン）0.2%以下
・Al（アルミニウム）0.01%以下
・Si（シリコン）0.01%以下
BC6とは？
BC6は耐圧性や耐摩耗性、被削性や鋳造性に優れる青銅鋳物で、新JIS記号は「CAC406」と表記されます。JIS規格で定められている成分は、下記のとおりです。
・Cu（銅）83.0～87.0%
・Sn（スズ）4.0～6.0%
・Zn（亜鉛）4.0～6.0%
・Pb（鉛）4.0～6.0%
・Ni（ニッケル）1.0%以下
・Fe（鉄）0.3%以下
・P（リン）0.05%以下
・Sb（アンチモン）0.2%以下
・Al（アルミニウム）0.01%以下
・Si（シリコン）0.01%以下
・Cu（銅）83.0～87.0%
・Sn（スズ）4.0～6.0%
・Zn（亜鉛）4.0～6.0%
・Pb（鉛）4.0～6.0%
・Ni（ニッケル）1.0%以下
・Fe（鉄）0.3%以下
・P（リン）0.05%以下
・Sb（アンチモン）0.2%以下
・Al（アルミニウム）0.01%以下
・Si（シリコン）0.01%以下
BC3とBC6の加工方法
BC3とBC6は鋳造性に優れるため、主に鋳造が使用されます。鋳造では高温で金属材料を溶かし、鋳型に溶湯を流し込んで任意の形状に仕上げる加工方法です。溶湯金属は固体とは異なり鋳型に合わせて形状を変えられるので、製品形状の自由度が高くなります。したがって複雑形状の作製に適しているプロセスだといえます。
ただし鋳造の際は、欠陥発生に注意が必要です。なぜなら溶けた金属が冷えると、固体に変化するときに体積収縮が生じてしまい、内部に空洞ができるためです。この空洞は欠陥として、製品内に残存することになります。
このほか青銅鋳物は、工具を使用して加工する「切削加工」や、2つの金型に負荷をかける「プレス加工」により加工できます。加工では材料のノウハウが必要になるため、失敗したくない方は、実績のある企業へ依頼するようにしましょう。
ただし鋳造の際は、欠陥発生に注意が必要です。なぜなら溶けた金属が冷えると、固体に変化するときに体積収縮が生じてしまい、内部に空洞ができるためです。この空洞は欠陥として、製品内に残存することになります。
このほか青銅鋳物は、工具を使用して加工する「切削加工」や、2つの金型に負荷をかける「プレス加工」により加工できます。加工では材料のノウハウが必要になるため、失敗したくない方は、実績のある企業へ依頼するようにしましょう。
BC3とBC6の組織
BC3とBC6は添加元素によって、様々な特性を発現しています。たとえばSnの添加量が増加するにつれて、硬さや耐力が向上する傾向にあります。ただし5%以上添加すると、δ（デルタ）相と呼ばれる化合物が形成されるため、伸びや靭性が低下してしまうので注意が必要です。
またPは、青銅鋳物の湯流れに影響を及ぼしています。Pを添加するほど湯流れは良好になり、0.05%といった少量でも効果があります。
Niは、鋳造時の凝固収縮による欠陥発生を抑制する元素です。さらにCuとθ（シータ）相と呼ばれる化合物を形成し、耐摩耗性が向上します。
Znは湯流れなどの鋳造性を改善するため、積極的に添加される元素です。ZnはCuよりも酸素と反応しやすい特徴があるため、鋳造プロセス中に酸化亜鉛を形成しやすく、溶湯から排出されます。他元素より優先的に反応するため、他元素の酸化物混入を防げます。
BC3の主な機械的特性は、次のとおりです。
・引張強さ245N/mm3以上
・伸び15%以上
一方でBC6の機械的特性は、次のとおりです。
・引張強さ195N/mm3以上
・伸び15%以上
またPは、青銅鋳物の湯流れに影響を及ぼしています。Pを添加するほど湯流れは良好になり、0.05%といった少量でも効果があります。
Niは、鋳造時の凝固収縮による欠陥発生を抑制する元素です。さらにCuとθ（シータ）相と呼ばれる化合物を形成し、耐摩耗性が向上します。
Znは湯流れなどの鋳造性を改善するため、積極的に添加される元素です。ZnはCuよりも酸素と反応しやすい特徴があるため、鋳造プロセス中に酸化亜鉛を形成しやすく、溶湯から排出されます。他元素より優先的に反応するため、他元素の酸化物混入を防げます。
BC3の主な機械的特性は、次のとおりです。
・引張強さ245N/mm3以上
・伸び15%以上
一方でBC6の機械的特性は、次のとおりです。
・引張強さ195N/mm3以上
・伸び15%以上
BC3とBC6の用途
BC3は耐圧性や耐摩耗性が要求される部品などに使用されています。主な用途は、以下のとおりです。
・軸受
・ポンプ
・バルブ
・歯車
・電動機器部品
・一般機械部品
一方でBC6は、次の用途に使用されています。
・バルブ
・ポンプ
・軸受
・一般機械部品
・景観鋳物
・美術鋳物
・軸受
・ポンプ
・バルブ
・歯車
・電動機器部品
・一般機械部品
一方でBC6は、次の用途に使用されています。
・バルブ
・ポンプ
・軸受
・一般機械部品
・景観鋳物
・美術鋳物
まとめ
BC3とBC6は青銅鋳物の一種で、耐圧性や耐摩耗性に優れている銅合金です。鋳造性が良好なため、鋳造で加工されることが多いといった特徴がありますが、切削加工などの加工法にも使用できます。フィリールでは加工の実績が豊富なだけでなく、材料や加工ノウハウがあります。製品を高品質に仕上げたいと考えている方は、フィリールに相談してみてはいかがでしょうか。
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