機械設計の図面を見ると、銅合金鋳物の材質として
- CAC402(BC2)
- CAC403(BC3)
- CAC406(BC6)
- CAC502(PBC2)
など、さまざまな材料が使われていることに気づきます。
アルミ鋳物のように「定番材が1つ」というわけではなく、なぜ銅合金鋳物はここまで材質が分かれているのでしょうか?
この記事では、銅合金鋳物の材料選定の考え方を軸に、各CAC材の違いと使い分けをわかりやすく解説します。
読むことで、用途に応じた正しい材料選定ができるようになります。
銅合金鋳物とは?アルミ鋳物との違い
銅合金鋳物とは、銅(Cu)をベースにスズ(Sn)や亜鉛(Zn)などを加えた鋳物材料です。
アルミ鋳物との大きな違いは、
👉 用途によって材料特性が大きく変わること
です。
アルミ鋳物ではAC4Cのようなバランス型材料が広く使われますが、
銅合金鋳物では
- 強度
- 耐食性
- 耐摩耗性
などの要求性能によって材料が明確に分かれます。
そのため、用途に応じて最適な材質を選ぶ必要があります。
なぜ銅合金は材質が多いのか
銅合金鋳物の最大の特徴は
👉 「性能特化型の材料」であることです。
例えば
- ポンプ → 耐食性が重要
- 軸受 → 耐摩耗性が重要
- 構造部品 → 強度が重要
このように用途ごとに求められる性能が大きく異なります。
そのため、アルミ鋳造のような「万能材料」ではなく、用途ごとに最適化された材料が存在するのです。
CAC材の種類と特徴(一覧)
| 材料 | 特徴 | 主な用途 |
|---|---|---|
| CAC402(BC2) | バランス型 | 一般機械部品 |
| CAC403(BC3) | 強度重視 | 構造部品 |
| CAC406(BC6) | 耐食性・鋳造性 | ポンプ・バルブ |
| CAC502(PBC2) | 耐摩耗性 | 軸受・摺動部 |
各材料の違いをわかりやすく解説
CAC402(BC2)|バランス型の標準材料
BC2は、銅合金鋳物の中でも比較的バランスの良い材料です。
- 強度・耐食性・加工性のバランスが良い
- 一般機械部品に広く使用される
👉 迷ったときの基準材料
として使われることが多いです。
CAC403(BC3)|強度を重視するならこれ
BC3はBC2よりも強度が高い材料です。
- 機械的強度が高い
- 耐圧部品などに適している
ただしその分、鋳造性や加工性はやや難しくなります。
👉 強度が必要な場面で選ばれる材料
です。
CAC406(BC6)|ポンプ・バルブで定番
BC6は、銅合金鋳物の中でも特に使用頻度が高い材料です。
- 耐食性が高い
- 鋳造性が良い
- 流体部品に適している
特に
👉 ポンプ・バルブ・水回り部品
では定番材料です。
👉 迷ったらBC6
と言われることも多い材料です。
CAC502(PBC2)|耐摩耗ならこれ一択
PBC2はリン青銅系の材料で、耐摩耗性に優れています。
- 摩耗に強い
- 摺動特性が良い
- 軸受用途に最適
そのため
👉 ブッシュ・ベアリング・摺動部
に使用されます。
👉 摩耗が関わるならPBC2
が基本です。
特殊銅合金(LBC・ALBC)とは?
銅合金鋳物の中には、一般的なBC系やPBC系とは異なる高機能な特殊材も存在します。
その代表が
- LBC(鉛青銅)
- ALBC(アルミニウム青銅)
です。
これらは特定用途に特化した材料であり、設計者が知っていると材料選定の幅が大きく広がります。
LBC(鉛青銅)|摺動性能を極めた材料
LBCは、銅にスズと鉛(Pb)を添加した青銅系合金です。
最大の特徴は
👉 非常に優れた摺動性(滑り性能)
です。
特徴
- 摩擦が少ない
- 焼き付きにくい
- 潤滑性が高い
- なじみ性が良い
そのため
👉 軸受・ブッシュ・摺動部品
に最適です。
PBCとの違い
よく比較されるのがPBC(リン青銅)です。
| 材料 | 特徴 |
|---|---|
| PBC | 強度・耐摩耗 |
| LBC | 摺動性・なじみ性 |
- 高負荷 → PBC
- 低摩擦 → LBC
という使い分けになります。
ALBC(アルミニウム青銅)|最強クラスの強度と耐食性
ALBCは、銅にアルミニウム(Al)を添加した合金です。
特徴は一言で言うと
👉 「強い・腐食しない・減らない」です。
特徴
- 非常に高い強度
- 耐摩耗性が高い
- 耐食性(特に海水)に優れる
- キャビテーションに強い
主な用途
- 船舶部品
- 海水ポンプ
- バルブ
- 高負荷摺動部
👉「過酷環境ならALBC」という位置づけです。
なぜ特殊材が必要になるのか
通常のBC系材料では対応できない場面があります。
例えば
- 高負荷の摺動 → PBCでも不足
- 海水環境 → BC6では腐食
- 高強度要求 → BC3では不足
こうした場合に
👉 LBC・ALBCのような特殊材が選ばれます。
特殊材となるため、当社では標準材料ではありませんが、製造可能かは一度ご相談ください。
なぜ用途によって材料が変わるのか
銅合金鋳物では、用途によって最適な材料が明確に分かれます。
代表例
- 一般用途 → BC2
- 強度 → BC3
- 耐食 → BC6
- 摩耗 → PBC2
- 低摩擦 → LBC
- 高強度・過酷環境 → ALBC
銅合金鋳物の材料選定の考え方
設計者が材料を選ぶ際は、次の3つが重要です。
① 何が一番重要か
- 強度
- 耐食性
- 摩耗
② 使用環境
- 水
- 海水
- 摺動
③ コストと加工性
- 加工しやすいか
- 材料コストは適切か
👉 この3つでほぼ決まります。
よくある質問(FAQ)
- BC2とBC6の違いは何ですか?
-
BC2はバランス型、BC6は耐食性重視の材料です。
水や流体が関わる場合はBC6が選ばれることが多くなります。 しかし最近は鉛をいやがる事が増えたため、BC2に置き換える事案も増えています。 - PBC2はなぜ高価なのですか?
-
スズなどの合金元素が多く含まれており、さらに耐摩耗性能が高いためです。
その分、用途が限定される高機能材料です。 - 銅合金鋳物はなぜ高いのですか?
-
金、銀、銅、と言われるほど金属自体に価値があり、銅自体の価格が高いことに加え、鋳造や加工の難易度も高いためです。 その分、性能面でのメリットがあります。
まとめ|銅合金は「用途で選ぶ材料」
アルミ鋳物はAC4Cのような標準材料が存在しますが、
銅合金鋳物は
👉 用途ごとに最適な材料が存在する
という点が大きく異なります。
最後にまとめると
- 迷ったら → BC6
- 強度なら → BC3
- 摩耗なら → PBC2
- 一般用途 → BC2
この考え方を押さえておけば、材料選定で迷うことは少なくなります。
設計・試作のご相談について
銅合金鋳物は、材料選定によって性能やコストが大きく変わります。
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