ベリリウム銅

ベリリウム銅（BeCu ）は、ベリリウム銅（CuBe）、ベリリウム青銅、スプリング銅とも呼ばれ、0.5～3％のベリリウムを含む銅合金です。^[1]ベリリウム銅合金は、強度が高く、熱と電気の両方の伝導性が優れているため、よく使用されます。^[2]延性、金属加工における溶接性、機械加工特性のために使用されます。危険な環境用のツール、楽器、精密測定装置、弾丸、航空宇宙分野でのいくつかの用途など、多くの特殊な用途があります。ベリリウム銅およびその他のベリリウム合金は有害な発がん物質であり、製造中に有毒な吸入の危険があります。

ベリリウム銅は、延性があり、溶接や機械加工が可能な合金です。純銅と同様に、非酸化性酸（塩酸や炭酸など）やプラスチック分解生成物（^{[さらに説明が必要]）に対する耐性があり}、摩耗 やかじりにも耐性があります。熱処理により、強度、耐久性、電気伝導性を高めることができます。

ベリリウム銅は、銅ベースの合金の中で最も高い強度（最大 1,400 MPa（200,000 psi））を達成します。^[3]熱伝導率は62 Btu/h-ft-°F（107 W/mK）で、工具鋼の 3～5 倍です。固体の融点は 1590 ° F（866 ° C）、液体の融点は 1800 °F（982 °C）です。熱間成形性に優れています。C17200 ベリリウム銅合金は、強度と硬度が鋼に似ています。ピーク時のロックウェル硬度特性^{[さらなる説明が必要]}は、200 ksi と RC45 の範囲です。

C17200 は、海水や坑内環境などの過酷な条件にさらされても効果的な耐腐食性を発揮します。硫化物や塩化物による応力腐食割れに耐え、二酸化炭素や水素脆化の影響にも耐えます。

銅合金は一般的に非発火性であると考えられてきました。C17200は手工具や機械工具での使用に耐える強度を持っています。これらの非発火性の特徴は、石油・ガス産業や火薬産業などの爆発性環境に最適です。^[4]

ベリリウムを含む粉塵、ミスト、または煙を吸入すると、肺と血流の間の酸素交換が制限される慢性ベリリウム症を引き起こす可能性があります。国際がん研究機関(IARC) は、ベリリウムをグループ 1 のヒト発がん物質として挙げています。米国国家毒性プログラム(NTP) もベリリウムを発がん物質として挙げています。銅中のベリリウム含有量が 2.5% 未満の銅ベリリウム合金は、発がん物質として指定されていません。

ベリリウム銅は、ばね、ばね線、ロードセル、および繰り返しの応力や歪みを受けても形状を維持する必要のあるその他の部品に使用される非鉄合金です。導電性が高く、バッテリーや電気コネクタの低電流接点に使用されます。

ベリリウム銅は火花を発しませんが、物理的に強靭で非磁性であり、ゾーン 0、1、2 のATEX 指令の要件を満たしています。ベリリウム銅製のドライバー、ペンチ、レンチ、冷間チゼル、ナイフ、ハンマーは、石油掘削装置、炭鉱、穀物倉庫などの爆発の危険がある環境で使用できます。火花を発しない工具に時々使用される代替金属は、アルミニウム青銅です。ベリリウム銅製の工具は、スチール製の工具に比べて高価で強度も劣りますが、危険な環境でのベリリウム銅の特性は、欠点を上回る可能性があります。BeCu の多様な用途には、次のものがあります。

• 特定の打楽器、特にタンバリンやトライアングルは、ベリリウム銅の安定した音色と共鳴により、
• 希釈冷凍機などの超低温極低温装置は、この温度範囲での機械的強度と比較的高い熱伝導率を備えています。
• ブロー成形法によるプラスチック容器（ほとんどのプラスチック製ミルクジャグを含む）の製造用金型。^[5]
• 徹甲弾 ^[6]ですが、 このような用途は珍しいです。なぜなら、鋼合金で作られた弾丸ははるかに安価で、同様の特性を持っているからです。
• 傾斜掘削業界における掘削同時測定(MWD) ツール。ツールから受信した磁場強度データに磁力計が使用されるため、非磁性合金が必要です。
• 磁気共鳴画像診断装置 (MRI)の保守作業。MRI 装置では、高強度の磁場により鉄製の工具の使用が危険となり、磁場内の磁性物質が画像を乱す可能性があります。
• RF 密閉 (無線周波数の漏洩に対する耐性) シールを作成するために使用されるガスケット、EMCテストで使用されるドアの電子シール、および無響室。
• 1980 年代には、ベリリウム銅はゴルフクラブ、特にウェッジとパターの製造に使用されていました。ベリリウム銅のクラブヘッドの感触を好むゴルファーもいますが、規制上の懸念と高コストのため、現在ベリリウム銅のクラブは生産されておらず、入手が困難になっています。
• インディアナ州エルクハートのキーファー・プレーティング（廃業）は、シカゴのシルケ・ミュージック社向けにベリリウム銅製のトランペットベルを製造した。この軽量ベルは、一部のミュージシャンが好む音を出す。^[7]
• ベリリウム銅線^[8]は、丸型、角型、平型、コイル状、スプール状、直線状など、さまざまな形状で生産されています。
• ベリリウム銅バルブシートとガイドは、コーティングされたチタンバルブを備えた高性能 4 ストローク エンジンで使用されています。BeCu は、粉末鋼や鉄製のシートとガイドよりも 7 倍も速くバルブから熱を放散します。BeCu は柔らかいため、バルブの摩耗が減り、バルブの寿命が長くなります。^{[引用が必要]}

ベリリウム銅 (C17200 および C17300) は、銅ベースの合金の中で最も高い強度を実現する時効硬化合金です。バネ、複雑な形状、または複雑な形状に成形した後、時効硬化することができます。弾力性、耐腐食性、安定性、導電性、低クリープ性 が高く評価されています。

焼き入れベリリウム銅は C17200 と C17300 で、時効硬化と冷間引抜き加工が施されています。軽い応力緩和が可能であれば、それ以上の熱処理は必要ありません。直径に沿って巻くのに十分な延性があり、バネやほとんどの形状に成形できます。焼き入れワイヤは、ベリリウム銅の特性が求められるが、完成品の時効硬化が現実的ではない場合に最も役立ちます。

C17510 および C17500 ベリリウム銅合金は時効硬化が可能で、優れた電気伝導性、物理的特性、耐摩耗性を備えています。高温での電気伝導性や特性の保持が重要なバネやワイヤーに使用されます。

高強度ベリリウム銅合金には、2.7%ものベリリウム（鋳造）、または1.6～2%のベリリウムと約0.3%のコバルト（鍛造）が含まれています。強度は時効硬化によって得られます。これらの合金の熱伝導率は、鋼とアルミニウムの熱伝導率の中間です。鋳造合金は、射出成形金型で形成されることがよくあります。鍛造合金はUNSによってC17200～C17400に指定され、鋳造合金はC82000～C82800に指定されています。硬化プロセスでは、焼きなましされた金属を急速に冷却する必要があり、その結果、銅にベリリウムが固溶します。その後、少なくとも1時間200～460°Cに保たれ、銅マトリックス内に準安定ベリリド結晶が析出します。平衡相を超えて時効処理すると、ベリリド結晶が枯渇し、強度が低下します。鋳造合金のベリリドは、鍛造合金のベリリドと似ています。

高伝導性ベリリウム銅合金には、0.7%ものベリリウムと少量のニッケルとコバルトが含まれています。これらの合金の熱伝導率はアルミニウムよりも高く、純銅よりもわずかに低く、電気接点としてよく使用されます。^[9]

• 規格と特性 - 銅および銅合金の微細構造 - 銅ベリリウム
• 国家汚染物質目録 - ベリリウムおよび化合物のファクトシート
• 国家汚染物質目録 - 銅および化合物ファクトシート
• 銅ベリリウムとニッケルベリリウムのデータシート
• 銅ベリリウムおよびニッケルベリリウム WIRE データシート 2009-06-27 にWayback Machineでアーカイブ
• 「Beralcast – ベリリウムアルミニウム合金」。IBC Advanced Alloys。2015年7月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年7月22日閲覧。
• 「銅ベリリウムマスター合金」。ウルバ冶金工場、カザフスタン。
• 「銅ベリリウム合金」。Materion 、オハイオ州メイフィールドハイツ。