銅と銅合金 — 材料工学

銅は電気と熱の導体の代表格だ。他の実用金属でここまで熱をよく通すものはなく、まさにそれがで本当の難敵になる：の熱は、溶接部をちゃんと溶かす前に、冷たい母材へどんどん逃げていく。だから銅の溶接では、とにかく大電流、そして厚肉ならしっかりだ。

まず種類から。（Cu-OF）と脱酸銅（Cu-DHP）が、配管や熱交換器に使う一般的な純銅だ。重要：酸素を含む銅（Cu-ETP）はそう簡単に溶接しちゃいけない。酸素が炎の水素と結びついて水蒸気になり、金属の中で気泡を裂く。これを水素病という。だから溶接構造物には、いつも無酸素銅か脱酸銅を使う。

次に合金。（銅-亜鉛）はバルブや継手の定番だが、溶接温度で亜鉛が蒸発する。逃げる亜鉛蒸気は有毒なだけじゃなく（）、ビードにを残す。は、船舶の海水配管や熱交換器用の材料だ。どの系統もそれぞれ専用のが要る。

青銅では、まず（赤青銅）と（黄青銅）を区別しろ。色を見ればすぐ分かる。錫青銅（、）は赤みがあって銅色に光る。アルミニウム青銅（）は逆に黄金色で、と見間違えるほど似ている。だから現場でもよく混同される。どちらもベリリウムを含まず、加工時の健康リスクは問題ない。まったく違うのが（、）だ。たった2%ほどので鋼並みに硬くなり、それでいて電気も通す。バネ、コンタクト、防爆工具に最適だ。ただしこの合金こそ危険物、詳しくはすぐ後で。

青銅の熱管理は短く強く： 青銅は思っている以上に熱に弱い。決め手は高い入熱と短い時間の組み合わせだ。ダラダラ当て続けるんじゃなく、さっと溶かしてすぐ次へ進む。出力が低いまま「じりじり焼く」と青銅の特性を壊す。合金元素が燃えて、組織が傷む。つまり、しっかり電流、短時間、手早く作業だ。

⚠️ ベリリウム：危険物！ ベリリウムとその化合物は有毒で発がん性がある。ベリリウム銅の研削、、研磨ではベリリウムを含む粉じんとヒュームが出て、肺を恒久的に傷める。は認定された職業病だ（BK-Nr. 1110）。だからベリリウム入り部品は絶対に乾式研削するな、換気なしで溶接するな。集じん、適切な呼吸保護具、湿式の粉じん抑制で作業しろ。粉じんは圧縮空気で舞わせず、湿らせて回収するか、クラスHの産業用掃除機で吸え。拘束力のある保護措置は危険物質令（GefStoffV）とTRGS 900に書いてある。迷ったら安全衛生の専門家に聞け。

では3つの典型的な落とし穴がある。一つ目は高い熱伝導率：なしで厚い銅をやると、きれいな溶込みが得られず、ビードが表面で「くっつく」だけだ。二つ目は気孔：銅は溶融状態で水素を溶かし、凝固時に気孔ができる。清浄で油分のない表面と乾いたが必須だ。三つ目は特定合金の感受性で、これは溶加材の選定でコントロールする。

銅の溶接はほとんど（直流、電極マイナス）で、厚肉ならMIGや被覆アークでもいい。はアルゴンかアルゴン-ヘリウム。ヘリウムは溶融池に熱を足してくれる。高い熱伝導率に奪われる分を、まさにそこで補うんだ。