CW617N 真鍮ガイド：特性、CNC加工、部品および表面処理

CW617N真鍮は、バルブ、配管継手、および熱間鍛造や二次精密加工を必要とする配管部品に広く使用されている一般的な金属です。これは、CW617Nが加工しやすく鍛造しやすい素材であるためです。このガイドを読んで、CW617N真鍮の特性を理解し、CW617N真鍮が優れた被削性と鍛造性を持つ理由、そしてこの真鍮グレードがCNC部品プロジェクトに最適な選択肢であるかどうかを判断してください。

CW617N真鍮とは何ですか？

CW617Nは、銅、亜鉛、鉛を主成分とする欧州規格の真鍮合金です。CZ122またはCuZn40Pb2とも呼ばれます。銅、亜鉛、鉛の元素の組み合わせにより、この真鍮は優れた熱間鍛造性と高い被削性を備えています。これらの特性により、複雑な形状と高い精度が求められる部品の製造に適しています。

CW617Nは真鍮製DZRですか？

いいえ、CW617N真鍮は通常、脱亜鉛腐食耐性（DZR）ではありません。亜鉛と銅が含まれているため、湿潤環境では脱亜鉛腐食を起こしやすい性質があります。CW617N真鍮には、水中で亜鉛が真鍮から洗い流されるのを防ぐのに役立つヒ素は含まれていませんが、銅を豊富に含む不動態皮膜を生成できるアンチモンまたはヒ素を添加することで、この材料の脱亜鉛腐食耐性を向上させることができます。

CW617N真鍮は、何に相当しますか？

Cw617nは、C38000（米国/UNS規格）やCZ122（英国/BS規格）など、多くのグレードに相当します。ここでは、Cw617nと同等の材料をすべて一覧にした表を作成しました。お客様の要件やご予算に応じてお選びください。

注：CW617N相当材料とは、これらの材料をCW617Nの代わりに使用できるという意味ではありません。濃度や製造方法のわずかな違いでも、必要な特性に影響を与える可能性があるためです。

Cw617nの化学組成

あらゆる物質の化学組成は、その優れた特性の基盤となります。そのため、エンジニアや製造業者にとって、CW617Nの組成を理解することは不可欠です。なぜなら、特定の用途への適合性を判断するために、材料の特性を評価する必要があるからです。ここでは、CW617Nの化学組成をご紹介します。

亜鉛と銅は、真鍮合金の二相構造に関与しています。強度と延性のバランスを取るために、アルファ相は耐食性を担い、ベータ相は強度を高めます。

鉛はcw617n真鍮の加工性および用途に大きな影響を与える。しかし、鉛の存在はcw617nで作られた部品の飲料水システムでの使用を制限する。

鉛が被削性を向上させる理由

合金形成過程において、鉛は銅-鉛マトリックスに溶解せず、粒界に析出し、軟質粒子として残ります。このような挙動により、長くて連続した糸状の切りくずの発生を防ぎ、CW617Nの被削性が向上します。さらに、切削時に発生する熱によって鉛が溶融し、潤滑剤として作用することで、切削点における摩擦を低減し、工具の摩耗を防ぎます。

鉛はCw617n黄銅の用途を制限するのか？

はい、米国をはじめとする多くの国では、飲料水システムにおけるCW617Nの使用が制限されています。鉛が水に溶け出す可能性があるためです。ご存知の通り、鉛は人体や周囲の環境に有害な有毒金属です。したがって、CW617Nは水環境で使用される部品の製造には適していません。

CW617Nの特性

真鍮合金CW617Nの独特な物理的・化学的特性は、その加工性や用途に影響を与えます。これらの特性を理解することで、エンジニアは信頼性の高い性能を実現するための効果的な加工方法を決定できるようになります。それでは、CW617Nの物理的・化学的特性について詳しく見ていきましょう。

CW617Nの物理的特性

表示されている値は、室温付近における標準的な参考値です。実際の値は、温度、合金組成、および供給元の仕様によって若干異なる場合があります。

前述のとおり、CW617N真鍮の高い密度は、過剰な振動を低減し、よりスムーズな切削性能を実現します。CW617N真鍮はステンレス鋼に比べて熱伝導率が高く、切削領域から熱を逃がし、加工中の工具摩耗を低減します。

CW617Nの機械的特性

CW617N真鍮の機械的特性は、特定の産業用途における性能に直接影響します。CW617Nの引張強度と、バルブ本体、配管継手、ねじ込みコネクタなどの合金部品の降伏強度は、内部流体圧力に耐えるために重要です。

10～25%の伸び率範囲により、十分な延性が得られます。設置時の応力、振動、わずかな配管のずれなどにさらされる部品に効果的です。組み立て時の亀裂発生の可能性を低減します。

これらの特性を総合すると、CW617Nは以下のような用途に適しています。

• 配管システム
• 水制御弁
• 圧縮フィッティング
• 中圧産業用部品。

CW617N真鍮の室温における代表的な機械的特性を以下にまとめる。

CW617N材は優れた被削性を示します。CW617Nの切削特性は、工業的な加工条件下でも安定しています。鉛粒子は、複雑な形状における切りくず制御を改善します。例えば、滑らかな座面を形成することが可能です。このような表面は、精密部品の組み立てやOリングの密閉性にとって不可欠です。

Tuofaは、各部品に必要な強度、硬度、延性、および加工性能を評価し、信頼性の高いCNC加工のために適切なCW617N材の形状と状態をお客様が選択できるよう支援します。

CW617N真鍮はCNC加工に適していますか？

はい、CW617NはCNC加工に最適で、被削性は約90～95%です。被削性の高さの要因は以下のとおりです。

鉛含有量のおかげでチップ制御が良好

• 適度な硬度と強度
• ステンレス鋼と比較して熱伝導率が高い

CW617N真鍮のCNC加工における課題

CW617NのCNC加工は容易ですが、それなりの課題も伴います。鉛の濃度と二相マトリックス構造のため、旋削、フライス加工、穴あけなどの複雑な加工工程においていくつかの課題が生じます。以下に、この材料を扱う際にエンジニアが直面する可能性のある主な課題をいくつか挙げます。

ねじ山や穴のバリ

上記の表で述べたように、この材料は優れた可塑性と延性を示します。切断を容易にする延性は、可塑性と組み合わさると、滑らかな仕上がりを実現する上で課題となります。出口部分では、ワイヤや糸の材料は容易に切断されずに引き伸ばされ、バリが発生します。

穴の入口にバリがあると、組み立て時に摩擦が生じます。その結果、部品が完全に装着される前に、ねじ山がずれたり、トルク値が高くなったり、ねじ山のかじりが発生したりします。

これを防ぐには、鋭利で適切なすくい角を持つ工具など、最適化された工具が必要です。また、穴あけ後に45度の面取り加工を行うこともできます。

糸の品質を高く保つ

CW617Nは、304や316ステンレス鋼に比べて比較的軟らかいため、ねじ切り加工中に材料の裂け、ねじ山の転がり、弾性変形が生じやすくなります。そのため、エンジニアは、鋭利で研磨された超硬インサートと改良された側面送り方式を組み合わせることで、高いねじ品質を維持する必要があります。これにより、半径方向の切削圧力を最小限に抑えることができます。

表面に傷がつきやすい

CW617n合金は硬度がそれほど高くないため、表面に傷がつきやすい。切削加工中、切削屑がワークピース上に垂れ下がることがある。この問題を解決するには、高圧クーラントを使用して切削屑を瞬時に除去する必要がある。

一般的なCW617N CNC加工部品

現在、当社はこの真鍮合金を用いて製造される精密部品、具体的にはバルブ本体、真鍮製継手、コネクタなどの製造へと移行しています。

CW617Nバルブボディ

エンジニアリングの専門家は、バルブ本体にCW617N真鍮を好んで使用します。これは、複雑な形状に熱間鍛造しても割れや内部空隙が生じないためです。そのため、水漏れの心配なく給水システムを設置できます。さらに、高い引張強度により、PN25からPN40までの高水圧にも耐えることができるため、バルブに最適な素材と言えます。

CW617N 真鍮製継手およびコネクタ

ねじ込み式アダプタやニップルなどの継手やコネクタの製造には、専門家はCW617N合金を好んで使用します。この合金は高い引張強度を持つため、ねじ山の損傷や破損を防ぎます。また、これらの継手の金属構造は非常に緻密であるため、高水圧下でもピンホールからの漏れを防ぎます。

CW617N カスタム真鍮部品

Tuofaのように真鍮のCNC加工サービスを提供する多くのメーカーは、CW617Nを使用してカスタム真鍮部品も製造しています。加工が容易でコスト効率も良いため、ステンレス鋼の場合のように追加の工具費用をかけずに、複雑なプロトタイプのフライス加工や旋削加工が可能になります。

CNC加工真鍮部品にCW617Nを選ぶ理由とは？

機械加工された真鍮部品にCW617nを選ぶ理由は、その加工性と優れた強度にあります。複雑な部品でも修正が可能です。機械加工部品に真鍮CW617nを選ぶべき理由を、さらに詳しく見ていきましょう。

被削性と強度のバランスが良い

前述の通り、CW617Nは鉛の含有により優れた被削性を示します。被削性に加えて、水圧システムにおける高い水圧にも耐えうる優れた強度を備えています。そのため、自動化された精密部品製造におけるベンチマーク合金となっています。

熱間鍛造および精密機械加工に適しています

CW617N真鍮はα+β真鍮構造のため、優れた熱間鍛造性を有しています。熱間鍛造を施すと、その塑性により複雑な形状の部品を成形できます。肉厚を変化させても割れが生じることはありません。CNC加工されたブランクは緻密で非多孔質であり、内部に空隙がないため、Oリング溝や精密なシールシート用のCNCフライス加工や穴あけ加工に適しています。

高い費用対効果

CW617Nは、大規模生産において経済的です。これは、CNC工作機械内での効率性の高さによるものです。優れた加工性により、部品あたりのサイクルタイムが短縮され、工具摩耗が最小限に抑えられ、超硬インサートの寿命が延びます。結果として、生産コスト全体の削減につながります。

CW617NとCW614N：どちらの真鍮が優れているのか？

CW617N合金とCW614N合金のどちらを選ぶかは、製造する部品によって異なります。部品は熱間鍛造が必要な場合と、原材料から直接機械加工する場合とがあります。それぞれの材料がどのような部品に使用できるかを以下に示します。

鍛造バルブボディ用CW617N

専門家は、鍛造による高精度バルブの製造において、cw617nを好んで使用します。この材料は優れた熱塑性を有しており、複雑な鍛造金型にも破損や亀裂なくスムーズに流れ込むため、肉厚の異なる形状のバルブを製造することが可能です。

旋削加工真鍮部品用CW614N

CW614NはCW617Nに比べて鉛含有量が高く（2.5～3.5％）、鍛造加工時に亀裂や空隙が生じる可能性があります。そのため、CNC旋盤加工で直接部品を製造できる場合に使用されます。

高速旋削加工時、CW614Nは短く脆い針状の切りくずを生成し、切削領域から容易に飛散します。工具摩擦を最小限に抑えることで構成刃先（BUE）の発生を防ぎ、工具摩耗を低減するため、ピンやストレートコネクタの加工に効果的です。

CW617N真鍮を使用すべきでない場合

優れた加工性と特定の条件下での顕著な特性にもかかわらず、この材料の使用はお勧めしません。使用をお勧めしないケースは以下のとおりです。

鉛制限用途における制限

この合金に鉛が添加されているのは、純粋に加工性を向上させるためですが、合金CW617nが水と継続的に接触すると、発がん性があり有害な鉛が水中に溶出する可能性があります。そのため、米国安全飲料水法およびNSF/ANSI 61やNSF/ANSI/CAN 372などの関連規格では、飲料水システムで使用されるバルブや継手に含まれる鉛の量を規制しており、接液面における加重平均含有量の上限は0.25%となっています。 

CW511L（CuZn38As）などの代替材料を使用することもできます。CuZn38Asは鉛を含まず、CW617N合金とほぼ同じ物理的および化学的特性を持っています。

海洋環境における制約

亜鉛を多く含む塩素環境にさらされる海洋環境では、真鍮の腐食や脱亜鉛腐食が発生する可能性があります。亜鉛が材料から溶出し、多孔質で強度の低い部品が残ります。そのため、銅含有量が高く亜鉛含有量が低いC46400のような材料の使用をお勧めします。C46400は銅60%、亜鉛39%です。

CW617N真鍮部品の表面処理

CW617N合金で製造された部品は、表面仕上げを向上させ、部品の寿命を延ばすために表面処理が施されます。CW617N真鍮部品に適した一般的な表面仕上げには、以下のようなものがあります。

真鍮製バルブ部品へのニッケルメッキ

研磨性のある流体と接触する産業で使用される真鍮製バルブ部品は、変色する可能性があります。脱亜鉛腐食が発生することもあります。この問題を解決するために、ニッケルメッキが施されます。薄いニッケル層を塗布することで、流体と基材との相互作用を防ぎ、構造物の早期破損を防止します。

クロムメッキと研磨

クロムメッキと研磨は、構造的な強度と美観の両方を向上させるための高度な表面処理です。エンジニアは、高級配管器具、衛生バルブ、露出型家庭用継手などにこのような仕上げを施します。クロムは下地の真鍮の酸化を防ぎ、硬水による汚れの付着も防ぎます。

事例紹介：Tuofa社によるCW617N真鍮部品のカスタマイズ

当社のドイツ人顧客の一社は、機器に使用される回転支持部品の製造を当社に依頼しており、コスト上昇のため、CW617N真鍮の代わりに1.4301ステンレス鋼を使用したいと考えている。

しかし、評価の結果、お客様にはCW617N真鍮の使用をお勧めしました。というのも、ご希望の部品は鍛造と二次精密加工を組み合わせる必要があるためです。CW617Nは優れた熱間鍛造性と良好な被削性を備えているため、CNC加工のコストを削減できます。

さらに、1.4391ステンレス鋼と比較して、CW617Nは加工の難易度、工具摩耗、ねじ切り加工のリスクを低減できます。また、この部品は海や高圧産業用途などの腐食性の高い環境では使用されません。CW617Nは表面処理により、外観、組立性能、および一般的な耐食性に関する要件を満たすことができます。

• ニッケルめっき
• クロムメッキ
• 研磨

その結果、お客様は鍛造ブランク、加工代、治具設計を最適化することでコストを抑えるため、CW617ソリューションを選択されました。Tuofaが提供した加工ソリューションは、お客様の予算だけでなく、部品の性能も考慮しているため、お客様は大変満足されました。

結論

CW617N真鍮合金は、経済的かつ高精度なバルブおよび配管部品に最適な素材です。加工性に優れ、高い耐応力性を備えているため、エンジニアから高い評価を得ています。製造業者や販売業者も、この素材を使用することで、望ましい性能を実現しています。

FAQ

鍛造CW617N部品にCNC加工が必要な理由

鍛造部品は、±0.01 mmという所望の精度を達成するためにCNC加工が必要です。一方、曇りガラス部品は、熱膨張のため、±0.3 mmから±0.5 mmの精度となります。

CW617Nは飲料水関連部品に使用できますか？

いいえ、鉛含有量が2.5%と高いため、ヨーロッパ地域では飲料水部品には使用されていません。ただし、歴史的には飲料水供給システムで広く使用されていました。

CW617Nバルブ部品に共通する加工上の特徴は何ですか？

CW617Nバルブ部品に共通する加工上の特徴は以下のとおりです。

• 高精度NPTまたはBSPパイプねじ
• 鏡面仕上げのOリングシール溝
• バルブシート用の、非常に同心性の高い内部球状空洞。