銅の密度とは？純金属と合金の完全ガイド

銅の密度は、その最も特徴的な工学的特性のひとつである。室温では 純銅の標準密度は8.96 g/cm³ (8960 kg/m³)です。これは重量計算、構造荷重、熱設計、材料コスト評価に広く使われる基準値です。真鍮や青銅のような銅合金と比較して、この値がどうなのかを理解することは、機械加工や成形、シス テムレベルの設計で正確な材料を選ぶために不可欠です。

銅の密度とは

純銅の安定した密度は 8.96 g/cm³ 約20℃で。
銅は元素金属（原子番号29、原子質量63.546u）で、以下の元素を持つ。 面心立方(FCC) 結晶構造は、原子が緊密かつ均一にパッキングされている。この規則正しいパッキングにより、内部の空隙が最小限に抑えられている。 高水準で安定した予測 工学的条件を超えて。

密度の測定値には温度や微量不純物によるわずかなばらつきがあるが、工学的な計算では問題ない、 8.96g/cm³が標準基準値である。

銅の純度と密度安定性

市販の銅は、製錬と電解の工程を経て高純度に精製され、多くの場合、その純度は最高値に達する。 99.9%純度（例：C11000） またはそれ以上である。この純度レベルでは、密度は非常に低いままである。 8.96 g/cm³酸素含有量や精製方法によるわずかな違いがあるだけである。

これらのバリエーションは 重量や荷重の計算に影響するには小さすぎるしかし、彼らは 導電性と用途の選択に影響を与える-電気、熱、構造用途で銅の等級が異なるのはそのためです。

銅合金の密度とは？

銅合金の密度が変化するのは、合金元素が原子質量と結晶構造内の原子の詰め方を変えるからです。異なる合金元素を入れると、純銅よりわずかに軽くなったり、重くなったりします。

 

黄銅（銅-亜鉛合金）

黄銅は主に銅と亜鉛の合金である。亜鉛は銅よりも密度が低いため、ほとんどの黄銅等級は、銅と亜鉛の合金である。 やや軽いの範囲にある。 8.4～8.7 g/cm³.正確な密度は、亜鉛の含有量と、強度や加工性を調整するために使用される追加元素によって異なる。

青銅（Cu-Sn系／Cu-Al系／Cu-Ni系）

青銅とは、銅合金の一群を指す。 スズ、アルミニウム、ニッケル を主な合金元素とする。青銅の密度は黄銅よりも大きく変化し、一般的に以下の間である。 7.4および8.9 g/cm³.錫ブロンズは銅の密度に近い傾向がありますが、アルミニウムブロンズはより軽く、ニッケルブロンズはより重く、より強くなります。

キュプロニッケル（Cu-Ni合金）

キュプロニッケルは銅合金である。 ニッケル が主な添加物である。ニッケルの密度は銅とほぼ同じであるため、キュプロニッケル合金の密度は一般的に以下の間となる。 8.9および9.0 g/cm³-純銅に非常に近いか、わずかに高い。これらの合金は耐食性に優れ、海洋や高圧環境での安定性が評価されています。

銅の密度に影響を与える要因

銅とその合金の実際の密度に影響を与える主な要因には、以下のようなものがある：

• 温度だ： 銅は熱膨張の原理に従っている。温度が上昇すると、体積は膨張し 密度がわずかに減少.
• 合金元素： 原子質量や体積の異なる元素を加えることで、合金全体の密度は大きく変化する。
• 多孔性： 材料内部の空隙や隙間（気孔率）により、実測密度は理論密度より低くなります。

1. 銅の密度の計算方法

   銅部品の密度を決定するために必要なのは、次の2つの値だけである。 質量 そして ボリューム.その方法は、形状が レギュラー または イレギュラー.

   方法1：アルキメデスの原理（不規則な形状の場合）

   銅の部分がカーブしていたり、複雑な形状をしている場合に使用します。

   1. 空気中の部品の質量を測定する。

   2. 完全に水に沈め、水中での見かけの質量を測定する。

   3. 2つの測定値の差は、置換された水の体積を決定するために使用される。

   4. 計算した体積で質量を割ると密度が求まる。

   鋳物、曲面、標準形状のない部品に適しています。

   方法2：直接測定（規則的な形状の場合）

   部品の形状が標準的な場合に使用する。

   1. 質量を測る。

   2. ノギスやマイクロメーターを使って、長さ、幅、高さ、直径などの寸法を測る。

   3. 適切な幾何学式を使って体積を計算しなさい。

   4. 質量を体積で割って密度を求める。

   銅の棒、板、ブロック、シリンダー、寸法が明確な機械加工部品に適しています。

銅の密度と他の金属との比較

銅 (8.96 g/cm³)は、一般的に使用される材料の中では中程度の密度を持つ金属と考えられている。

コモンメタル	密度（約g/cm³)	銅に対する特性
アルミニウム（Al）	2.70	軽い： 銅より約70%軽い。
亜鉛	7.14	ライター： 真鍮の主成分。
鉄（Fe）	7.87	少し軽い： 一般的な構造材。
銅（Cu）	8.96	ベンチマーク 中程度の高密度。
銀（Ag）	10.49	重い： 銅より17%重い。
鉛	11.34	重い： 銅よりもはるかに密度が高い。

銅密度の実用的応用

銅の比重は単なるデータではなく、直接的な意味を持つ。 実用的価値 様々な業界において、質量、体積、重量の計算に直接関係することが多い。

• 重量と負荷の計算： 密度は大型の最終的な重量を決定する 電気系統 (変圧器や大電力ケーブルのような）構造支持や輸送コストに直接影響する。
• 構造的な安定性： について 配管・パイプ の場合、銅とその合金の密度は、流体で満たされたときのシステムの構造的な総荷重を計算する上で非常に重要です。
• 純度と品質管理： 密度は重要なツールである。 合金の識別と純度チェック.密度を正確に測定することで、メーカーは、材料が組成と純度に関する正確な仕様に適合していることを確認することができる。

よくある質問

ここでは、銅の密度や関連する材料特性について、よくある質問にお答えします：

銅の相対密度は？

カッパーズ 相対密度 は、4℃の水の密度に対する銅の密度の比である。水の密度はおよそ 1.0 g/cm³銅の相対密度は約 8.9.相対密度は無次元（単位なし）の数値である。

銅スクラップの密度は？

の密度である。 銅スクラップ は、その形状や圧縮度によって異なる。純粋で圧縮された銅ブロックを指す場合、その密度は純銅に近く、約8.9g/cm³です。ばらばらで圧縮されていないスクラップ（ワイヤ ー束や削りくずなど）の場合、測定された密度は8.9 g/cm³程度です。 見かけ密度 は、内部ボイドのために著しく低くなる。

最も密度の高い3つの金属とは？

現在の科学的測定に基づくと、最も密度の高い3つの元素金属は以下の通りである：

1. オスミウム:密度は約 22.59 g/cm³
2. イリジウム（Ir）:密度は約 22.56 g/cm³
3. プラチナ (Pt):密度は約 21.45 g/cm³

なぜ電線は軽いアルミニウムではなく銅でできているのか？

アルミニウムの方が軽量ですが、銅の方が電気伝導性に優れ、機械的強度に優れ、耐酸化性が高いのです。このような特性から、銅はほとんどの送電や電子機器に使われる材料として好まれています。

結論

銅の密度（約 8.96 g/cm³銅合金の密度は組成によって大きく変化します。銅合金の密度は組成によって大きく異なり、温度、気孔率、合金化が主な影響要因です。銅とその合金の密度を正確に知ることは、正確な材料量の計算、構造的な重量管理、電気的な効率と完全性を確保するために極めて重要です。

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