試作人基礎講座

本日は金属について解説していきます！
性質や特性など詳しく解説していきますので、是非ご覧ください♪

金属の定義

皆さんは金属と聞いてどのような金属を思い浮かべますか？
私は鉄です。
あの重くて、丈夫そうな感じがいかにも金属という印象を受けます。
しかし、人によってとらえ方が異なるかと思ったので定義を調べてみました。
色々な情報から要約したのが以下となります。

金属【きんぞく】
金・銀・銅・鉄・アルミニウムなど、自然界から産出される金属元素およびその合金の総称。
独特の光沢をもち、熱や電気の伝導率が高い。
強度が大きく展性・延性に富むので、様々な方法で加工される。

①特徴的な光沢「金属光沢」

金属は、古くからアクセサリーなどに使われてきました。
それは金属特有の光沢である「金属光沢」を持つからでしょう。

②熱を伝える「熱伝導性」

フライパンに火をかけると、その熱が伝わって、お肉が焼けます。
このように熱を伝える性質を「熱伝導性」といいます。

③電気を通す「電気伝導性」

コンセントや、電線に使用されるように金属は電気を通します。
この性質を「電気伝導性」といいます。

④薄く広がる「展性」

金属に圧力や打撃などの圧縮する力を加えると破壊されることなく、板や箔状に薄く広がります。
この性質を「展性」といいます。

⑤線状に伸びる「延性」

金属に引っ張る力を加えると破壊されることなく、引き伸ばされます。
この性質を「延性」といいます。

これらの性質をすべて持っている物質が金属です。

主な金属の種類

地球上に存在する約120種類のうち、金属元素は約80種類を占めています。
しかし、そのうちのほとんどは普段耳にする機会がないものばかりです。
ここでは、一般的な金属＋αの金属を挙げてみることにします。

Ag　銀	Fe　鉄	Pt　白金
Al　アルミニウム	Ge　ゲルマニウム	Li　リチウム
Au　金	Hg　水銀	Sn　錫
Be　ベリリウム	Mg　マグネシウム	Ta　タンタル
Cd　カドミウム	Mn　マンガン	Ti　チタン
Co　コバルト	Mo　モリブデン	V　バナジウム
Cr　クロム	Ni　ニッケル	W　タングステン
Cu　銅	Pb　鉛	Zn　亜鉛

鉄(鉄鋼)と非鉄金属

金属にはいくつかの種類の分け方があります。
そのうちの一つが「鉄(鉄鋼)」、非鉄金属に大別する方法です。
世の中の存在する金属の多くは鉄のため、鉄かそうでないかで分ける方法です。
鉄(鉄鋼)とは鉄を主成分とする金属の総称で、代表的な鉄(鉄鋼)には「純鉄」「鋼」「ステンレス」などがあります。
非金属とは鉄を主成分としない金属の総称で、代表的な非鉄金属には「アルミニウム」「マグネシウム」「銅」などがあります。

軽金属と重金属

金属は基本的に重いものです。
その金属の中でも軽いものもあります。
それが軽金属です。
「軽金属」「重金属」で分ける方法があります。

軽金属とは比重が4以下(あるいは5以下)の比較的軽い金属のことで、代表的な軽金属には「マグネシウム(比重1.7)」「アルミニウム(2.7)」「ベリリウム(1.9)」などがあります。
重金属とは比重が4以上(あるいは5以上)の比較的重い金属のことで、代表的な重金属には「金(比重19.3)」「タングステン(19.3)」「鉄(7.9)」などがあります。
※比重・・・4℃の状態の水(比重1.0)と比較してどのくらい重い物質であるかを示す重さの基準となる指標。
つまり、水より4倍以上(5倍以上)重い金属を重金属、それよりも軽い金属を軽金属と言い換えることも可能です。

「チタンは軽金属？重金属？」

基準である比重4以上(5以上)という数値はJISなどの規格で明確に規定されているものではありません。
一般的な基準である比重4以上という目安で見れば比重4.5のチタンは重金属に分類されます。
しかし、比重5以上を重金属として定義することもあるため、その場合では軽金属となります。
チタンの比重は4.5で、中間値となるので難しいところですが、私見では、チタンは軽くて強い金属の代表種ですので、軽金属としての認識です。

貴金属と卑金属

錆びやすさ(イオン化傾向)での分類もできます。
イオン化傾向とは液体中での酸化(イオン化)のしやすさの傾向を示します。
貴金属とは活性が低く、安定していて錆びにくい(イオン化傾向が低い)金属のことで、代表的な貴金属には「金」「銀」「プラチナ」などがあります。
卑金属とは活性が高く、不安定で錆びやすい(イオン化傾向が高い)金属のことで、代表的な卑金属には「鉄」「アルミニウム」「マグネシウム」があります。
※イオン化傾向・・・液体中での酸化(イオン化)のしやすさ。
水素と比較してイオン化傾向が大きいか小さいかで錆びやすいか錆びにくいかを判断します。

銅は貴金属？卑金属？

水素と比較してイオン化傾向が低いということで考えれば、銅は貴金属となります。
しかし、貿易の分野では関税に影響することから、明確に28の金属が卑金属として定められており、その中に銅も含まれています。
加工屋の見解としては、銅は湿気や素手で触れた際の素地の色調の変化が顕著な材質のため、卑金属の印象となります。

ベースメタルとレアメタルとプレシャスメタル

埋蔵量や生産量で分類することが可能です。

ベースメタルとは埋蔵量、生産量ともに多く、日用品から産業用品まで幅広く使用される金属のことで、代表的な金属には世界で最も多く生産、消費されている「鉄」、缶の素材である「アルミ」や貨幣に使用される「銅」があります。
レアメタルとは埋蔵量が少なかったり、埋蔵量は豊富でも採掘、生産が難しいため希少性が高い金属のことで、代表的な金属には乾電池に使われる「マンガン」「リチウム」、埋蔵量は多いが精錬が難しい「チタン」があります。
プレシャスメタルとは埋蔵量が少なく、特に耐食性が高い金属のことで、代表的な金属には「金」「銀」「プラチナ」があります。
いわゆる貴金属といわれる金属です。

合金とは

純鉄や純アルミニウムのように単一の金属元素からなる純金属は精錬が大変だったり、加工時の使い勝手が悪かったりします。
そこでほかの元素を添加することにより、加工性向上や性能向上を図ります。
錆びやすい鉄にクロムを加えると錆びにくくなります。(ステンレス鋼)
燃えやすいマグネシウムにカルシウムを加えると燃えにくくなります。(マグネ鋳物)
軟らかいアルミニウムにマグネシウムを加えると強度が上がって加工しやすくなります。(アルミA5000系)
このように単一の金属元素に他の元素を添加して、スペックを変化させた金属が合金です。

こちらの記事はセキダイ工業株式会社様の記事を参照しております。

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