銅は錆びますか？銅が緑色に変色するのはなぜですか？

銅は様々な業界で広く使用されている素材です。優れた導電性から、電線の製造に最適です。また、メーカーはCNC加工にも適していると考えています。しかしながら、錆びるのではないかと懸念し、銅の使用に懐疑的な方も多いようです。そこで、銅は錆びるのかという疑問に答える必要に迫られました。

 

錆びやすい素材で作られた製品は長持ちしません。そのため、メーカーだけでなく、お客様もそのような素材を好みません。そのため、銅が錆びるかどうかを知ることは非常に重要です。これは、銅がお客様に適しているかどうかを判断するのに役立ちます。この記事では、銅の錆びや腐食について説明します。それでは始めましょう！

 

錆とは？

分かりやすい言葉のように思えますが、ほとんどの人が誤解しています。一般的に、錆と腐食は同じものだと思われがちですが、これは誤りです。

 

錆は、鉄または鉄をベースとした材料に特有の腐食の一種です。鉄が酸素と反応すると、酸化鉄（Fe₂O₃）と呼ばれる赤褐色の薄片が生成されます。この酸化層は一般的に錆と呼ばれ、材料の品質を劣化させる可能性があります。鉄を含まない材料は錆びません。

 

ご存知のように、銅には鉄がほとんど含まれていません。そのため、酸化鉄層は生成されません。そのため、銅は錆びません。一般的に、錆と腐食は混同されています。腐食とは、化学反応によって起こる材料の劣化です。例えば、材料を塩水に放置すると、劣化が始まり、腐食が始まります。

 

しかし、この材料は腐食はしているものの、錆びているわけではありません。覚えておいてください。すべての材料は腐食する可能性がありますが、錆びは鉄を含む材料に特有のものです。腐食は、あらゆる手段によって材料の劣化を引き起こす広範なカテゴリーです。一方、錆び自体も、鋼鉄などの鉄含有材料で発生する腐食の一種です。

 

銅は腐食しますか？

はい、銅製品は腐食する可能性があります。しかし、腐食はすぐには進行せず、数年かけて始まることもあります。例えば、銅製品は通常、最初の4～5年間は良好な状態を保ちます。その後、湿気、塩水、その他の要因により、徐々に腐食が始まります。

 

銅は空気や湿気にさらされてもすぐに腐食するわけではありません。銅は酸素と反応して化学反応を起こします。この化学反応の結果、酸化銅の層が形成されます。この酸化銅（CuO）は、二酸化炭素やその他の炭酸塩にさらされても銅の表面に残ります。

 

露出により、酸化銅の層は緑色になります。この緑色の酸化銅の層は緑青と呼ばれます。興味深いことに、この緑青は銅を腐食から守る重要な役割を果たします。銅の緑青は、それ以上の湿気や酸素との接触を防ぎます。

 

銅は酸素と反応して腐食することはないため、これらの緑青層は長年にわたって良好な状態を保ちます。しかし、熱や紫外線などの外的要因により、この薄い緑青層は時間の経過とともに劣化し始めます。この層が枯渇すると、酸素が銅と接触します。銅は酸素と反応し、酸化反応が始まります。

 

銅は、第二の緑青層が形成される前に劣化します。第二の緑青層が再生される前に、銅の一部が腐食します。しかし、銅のこの腐食プロセスは非常に遅く、完全に劣化するには何年もかかります。一般的に、銅製品は7年から25年は良好な状態を保ちます。

 

銅が緑色に変色するのはなぜですか？

 

銅が緑色に変色するのは、緑青層が形成されるためです。実際には、銅の色は以前と同じ、つまりオレンジがかった緑色のままです。銅の表面にさらに薄い緑青層が形成されます。この層は緑色で、銅の表面上に存在します。そのため、銅はより緑がかって見えます。

 

純銅の色は、一般的に赤みがかったオレンジ色です。銅は酸素と接触すると酸化銅の層を形成します。酸化銅（CuO）の色は暗褐色です。しかし、この酸化銅層は二酸化炭素や硫黄化合物にさらされ続けます。そのため、酸化銅の色は暗褐色から緑がかった色に変化します。

 

この層は緑青と呼ばれ、銅の表面を腐食から保護します。緑青の下の銅は赤橙色のままですが、銅の表面の緑青は緑がかった色をしています。そのため、銅製品はより美しく見えます。

 

時間の経過とともに、緑青層は弱くなり、劣化し始めます。この層が破壊されると、赤橙色の元の銅が現れます。つまり、銅自体の色は変化しません。代わりに、銅は表面の緑青によって緑がかった色に見えます。しかし、緑青層の劣化は急激ではなく、何年もかかります。

 

銅が錆びるにはどれくらいの時間がかかりますか？

銅製品の寿命については、明確な答えはありません。3年ほどで終わる場合もあれば、30年ほどで終わる場合もあります。銅製品の寿命は、お手入れの仕方によって異なります。また、銅が塩水や化学薬品にさらされると、腐食が早まり、逆に塩水にさらされると腐食が早まります。

 

先ほども述べたように、銅は酸素と反応します。この反応の結果、酸化銅層が形成されます。その後、この層は緑色に変化し、緑青と呼ばれます。緑青は銅を腐食から守る重要な役割を果たします。さらに、他の化学薬品や塩水も銅に直接接触しません。

 

緑青が銅の表面を覆っているため、銅は安全で長持ちします。しかし、銅はお手入れを怠らず、緑青層が劣化しないように注意する必要があります。さらに、銅製品を熱や紫外線にさらさないでください。一般的に、適切なお手入れとメンテナンスを行えば、銅は5年から25年ほど持ちます。

 

銅の緑青（腐食）とCNC加工の関係

 

銅はCNC加工によく用いられる金属です。切削や成形が容易ななど、様々な優れた特性を備えています。しかし、脆い緑青層が加工の課題となる場合があります。一般的に、銅のCNC加工はスムーズで簡単なプロセスです。

 

腐食が銅のCNC加工にどのような影響を与えるかを詳しく見ていきましょう。

 

1- 表面汚染による工具摩耗

前述のように、銅は酸素と反応して緑青層を形成します。この層は薄いですが、非常に耐久性と強度に優れています。さらに、研磨性も高く、より複雑な構造をしています。この層を破壊したり、切削したりすることは容易ではありません。

そのため、緑青層のある銅を使用すると、CNC加工はより困難になる可能性があります。銅表面の緑青層の硬さにより、材料を切削する工具が損傷する可能性があります。さらに、工具が最初に緑青層を切削してから銅材料を切削するため、CNC加工の精度に影響が出ます。

 

2- 切削挙動の不安定さ

材料が滑らかであれば、CNC工作機械で簡単に切断・成形できます。しかし、材料が硬い場合、切断は非常に困難になります。銅の表面には緑青（パティーヌ）と呼ばれる表面処理が施されており、非常に硬いからです。

切削中にカッターが誤動作し、誤った切削面を形成することがあります。銅自体は柔らかく、緑青は硬いということを忘れないでください。そのため、カッターが緑青を切断する際に力を加えると、銅は切断されます。しかし、カッターはそれを制御できず、銅に誤った切削面を形成する可能性があります。その結果、切削品質が不安定になる可能性があります。

 

3- 銅の非磁性は切削片の回収に影響

この点は腐食や緑青の問題ではなく、銅の加工において非常に重要です。ご存知のとおり、銅は非磁性金属であり、磁石に付着しません。CNC工作機械には切削片排出システムが搭載されています。

材料が切断されると、切削片は磁石である切削片回収センターに引き寄せられます。しかし、銅を切断すると、その破片や切削片は一点に集まるわけではありません。切削片は切削片排出センターに設置された磁石に引き寄せられないため、オペレーターは切削片を手作業で機械から取り除く必要があります。

 

4- 摩擦は大きな問題ではありません

銅の融点は1,085℃と非常に高い温度です。CNC加工では、切削工具が銅材料を切断・成形する際に熱を発生します。銅の融点は非常に高いため、切削工具から発生する熱の影響を受けません。むしろ、銅は優れた熱伝導性を持ち、熱を素早く放散することでCNC加工をサポートします。

 

よくある質問

 

銅は錆びる代わりにどうなるのですか？

銅は鉄を含まないため、錆びません。しかし、塩水やその他の化学反応にさらされると腐食します。

 

緑青は銅に有害ですか？

いいえ！緑青層は銅材料に有害ではありません。むしろ、銅を腐食から保護し、保護するのに非常に効果的です。

 

銅は濡れると錆びますか？

いいえ、銅は濡れても錆びません。しかし、銅を塩水に長時間放置すると腐食します。しかし、この銅の腐食は非常にゆっくりと進行し、時間がかかります。

 

結論

 

銅は製造業において不可欠な素材です。様々な業界で広く使用されています。優れた導電性を持つ銅は、電線や電子機器に最適です。しかし、その人気にもかかわらず、錆びや腐食について多くの人が混乱しているようです。

 

一般的に銅は錆びないと考えられています。しかし、銅は時間の経過とともに腐食します。この記事では、銅を腐食から保護する緑青層の形成についても説明しました。また、腐食がCNC加工にどのような影響を与えるかについても説明します。