銅の各種グレードは、商業用金属の主要なグループの一つを形成しており、その優れた電気伝導性、熱伝導性、耐食性、および加工のしやすさから高く評価されています。銅は非磁性であり、はんだ付けやろう付けによって容易に接合できるほか、多くの銅グレードでは、各種のガス溶接、アーク溶接、抵抗溶接などの方法を用いて溶接することも可能です。 これらの品種の分類や指定方法を理解することは、特定の用途に適した材料を選定するための第一歩となります。
銅の品位は、銅、低銅合金、真鍮、青銅、銅ニッケル合金、ニッケルシルバー合金の6つのグループに分類されます。各グループは、その主たる合金元素によって定義され、統一番号体系（UNS）の中でそれぞれ明確な範囲を占めています。
図1：6つの銅グレードの分類の概要
第1のグループである銅は、本質的に商業用純銅です。この材料は通常、柔らかく延性があり、不純物の総含有量は約0.7%未満です。商業用純銅のグレードは、UNS番号C10100からC13000で指定されています。
この系列の中で、電解タフピッチ銅（C11000）は、カソード銅、すなわち電解精錬された銅から製造されます。 これはすべての電気用銅グレードの中で最も一般的であり、100% IACSを超える高い電気伝導率を備えています。C11000はC12500と同じ酸素含有量ですが、硫黄含有量および全体的な純度において異なり、硫黄を含む総金属不純物の含有量は50 ppm未満です。
無酸素銅のC10100およびC10200グレードも、この系列に属します。 これらは、非酸化条件下で最高品質のカソード銅を誘導溶解して製造されます。この非酸化条件は、粒状グラファイト浴による被覆と、水素濃度の低い保護的な還元雰囲気によって形成されます。その高純度さから、要求の厳しい電気・電子用途に特に適しています。
2つ目のグループである希薄銅合金には、銅の基本的な特性の1つまたは複数を改質するために、少量のさまざまな合金元素が添加されています。これらの添加量は控えめに抑えられているため、材料は純銅の導電性や加工性を大部分維持しつつ、強度、硬度、または軟化抵抗性の向上といった改良効果を得ることができます。
黄銅は第3のグループを構成し、亜鉛を主合金元素とする銅合金です。亜鉛含有量を変化させたり、鉛、スズ、アルミニウムなどの元素を少量添加したりすることで、色、強度、成形性、加工性において幅広い特性が得られます。 一グループとして、鍛造用真鍮はUNS規格においてC20500から始まる範囲を占めています。これらは最も広く使用されている銅合金の一つであり、配管継手、締結具、装飾用金物、電気部品などに用いられています。
第4のグループである青銅は、伝統的には銅と錫の合金でしたが、現在ではこの用語は、主な合金元素によって定義されるいくつかのグループを包括しています。これらには、錫青銅（リン青銅とも呼ばれる）、アルミニウム青銅、ケイ素青銅などが含まれます。 青銅は一般的に、銅や黄銅よりも高い強度を備え、優れた耐食性および耐摩耗性も兼ね備えているため、軸受、ブッシュ、ばね、船舶用部品などに適している。青銅は、UNS番号体系においてC50000からC69999までの範囲を占めている。
第5のグループである銅ニッケル合金は、銅ニッケルまたはキュプロニッケルとも呼ばれています。これらは、主要な合金元素として1.5%から45%のニッケルを含んでいます。 UNS規格では、鍛造用銅ニッケル合金はC70000からC73499までの番号で指定されている。これらの合金は、主に海水に対する耐食性に優れていることから、硬貨、海水用機器、蒸発器、熱交換器用チューブ、自動車の油圧・冷却システムの製造に広く使用されている。
6番目のグループはニッケルシルバーです。その名前とは裏腹に、ニッケルシルバーには銀は含まれておらず、ニッケルを添加した真鍮とみなすことができます。 ニッケル含有量は用途によって大きく異なりますが、通常は9％から30％の範囲にあります。銅含有量は概ね60％から65％でほぼ一定ですが、ニッケル含有量が増加するにつれて亜鉛含有量は減少します。ニッケル含有量が高いほど、色は白くなり、耐食性も高まりますが、その一方で延性も低下します。
ニッケルシルバーは、その耐食性、美しい色合い、そして優れた冷間成形性から高く評価されています。代表的な製品としては、自動車用ラジエーター、ボールペン、楽器の鍵盤から、トランジスタの筐体、電気接点、建築用金物、カトラリーまで多岐にわたります。 UNS規格では、鍛造ニッケルシルバーはC73500からC79999までの番号で指定されています。
この記事では、銅を6つの合金ファミリーに分類しています。「銅」シリーズに関連するガイドでは、この記事と併せて知っておくべきトピックを網羅しています。「銅の特性」では、各ファミリーを区別する導電率、耐食性、強度について詳しく解説しています。 『銅の規格』では、各グレードを正確に定義するために用いられる指定体系について解説し、『銅の規格基準』では、地域ごとにこれらの指定を規定する枠組みを提示しています。これらを組み合わせることで、グレードの分類と、その背景にある特性、指定、規格との関連性を明らかにしています。
銅の品目は、銅、低銅合金、真鍮、青銅、銅ニッケル合金、およびニッケルシルバー合金に分類されます。それぞれの種類は、導電性、強度、耐食性、および加工性のバランスがそれぞれ異なります。
商業用純銅（UNS C10100～C13000）は、軟らかく延性があり、不純物の総含有量は約0.7%未満です。 希薄銅合金には、銅の導電性や加工性の多くを維持しつつ、銅の基本的な特性の1つまたは複数を変化させるために、意図的に少量の合金元素が添加されている。
真鍮は、亜鉛を主合金元素とする銅合金であるのに対し、青銅は伝統的には銅と錫の合金であった。今日では、「青銅」という用語には、アルミニウム青銅、ケイ素青銅、および類似の合金も含まれる。青銅は一般的に高い強度と優れた耐摩耗性を備えているのに対し、真鍮はその加工性、機械加工性、および外観の高さが評価されている。
電解タフピッチ銅（C11000）は、最も一般的な電気用銅のグレードであり、IACSの100％を超える高い導電性を備えています。さらに高い純度が求められる場合には、無酸素銅のグレードであるC10100およびC10200が使用されます。
ニッケルを1.5％から45％含む銅ニッケル合金は、主に海水に対する耐食性に優れていることから、硬貨、海水用機器、蒸発器、熱交換器用チューブ、および自動車の油圧・冷却システムなどに使用されています。