建築・設備で使う真鍮（ブラス）の特性と設計・施工ガイド

2025年12月25日 最終更新日時 : 2025年12月25日 エバープレイ編集部

真鍮とは：基本概要

真鍮（ブラス、brass）は主に銅（Cu）と亜鉛（Zn）を合金した材料で、建築・土木分野においては装飾金物、建具、配管部品、照明器具、手摺りなど幅広く用いられます。銅の展延性と亜鉛の強化効果が組み合わさることで、加工性、耐食性、外観の良さ、導電性・熱伝導性など多様な特性を示します。用途に応じて亜鉛含有量や添加元素（鉛、ニッケル、アルミニウムなど）を調整した多様な系統が存在します。

組成と代表的な種類

  • α系真鍮：亜鉛含有量が比較的低く（概ね37％以下）延性・加工性に優れる。展延加工や引抜きに向く。
  • α-β系（複相）真鍮：亜鉛含有量が中程度で機械的強度が高く、鋳造や熱間成形に適する。
  • 高亜鉛真鍮：強度は高まるが延性が低下し、脆性化や脱亜鉛（dezincification）のリスクが出る場合がある。
  • 鉛入り（フリー・マシナブル）真鍮：機械加工性を高めるために微量の鉛を添加したもの。旋盤加工やボルト・ナットなどの製造で使われるが、飲料水用途では鉛規制の対象となる。
  • 耐脱亜鉛性真鍮（DZR / dezincification resistant brass）：配管・水回り部材で要求される耐久性を確保するために特別設計された合金群。

物性・機械特性（設計上の留意点）

真鍮の密度はおよそ8.4～8.7 g/cm3、熱伝導性や電気伝導性は銅に次ぐ良好さを示します。引張強度や硬度は組成によって大きく変わるため、設計時は具体的な材種（牌号）を指定することが重要です。一般に亜鉛含有量が増すほど強度は上がりますが、延性・靱性は低下します。

また、機械加工性に優れる一方で切削時の切りくず制御や工具寿命に配慮が必要な材種もあります。鉛添加真鍮は切削加工性が高いが環境規制の観点で注意が必要です。

腐食と経年変化（パティナ・脱亜鉛化）

真鍮は屋内外ともに比較的耐食性が高いですが、環境条件により表面変化が生じます。空気中の硫化物や硫黄化合物の存在により暗色化（硫化）することがあり、時間経過で緑色の被膜（パティナ）が形成される場合もあります。特に海浜地域や塩分を含む雰囲気では腐食が促進されます。

重要な劣化メカニズムとして脱亜鉛（dezincification）があり、亜鉛が選択的に溶脱するとスポンジ状の銅残渣ができて強度や密封性が低下します。これを避けるために配管用途では耐脱亜鉛性真鍮や表面処理が求められます（例：DZR真鍮）。

加工・施工方法

  • 切削・機械加工：旋盤、フライス加工、タッピング等で良好に加工できる。切削潤滑や切りくず排出に留意。
  • 圧延・押出・鍛造：板材や棒材の圧延、押出成形でプロファイルを作る。冷間加工で硬化するため、時にはアニーリング（焼鈍）を行う。
  • 鋳造：鋳造性に優れるため複雑形状の部品に利用。鋳巣や気泡に対して計画的な金型設計と後処理が必要。
  • ろう付け・はんだ付け・溶接：銅系合金同士はろう付けやはんだ付けで接合されることが多い。溶接は難易度が高い場合があり、適切な技術と材質選定が必要。

表面仕上げと保護（意匠と耐候性）

見た目の良さが真鍮の大きな魅力です。研磨して鏡面にしたり、サテン（ヘアライン）仕上げにしたり、化学的に着色してアンティーク調のパティナを作ることもできます。屋外使用や公共空間では以下のような保護策が一般的です。

  • 透明ラッカー塗装：光沢を保持し、酸化を抑える。ただし、劣化したラッカーは再塗装が必要。
  • 有色化学パティナ：設計的に古色仕上げを与える方法。
  • 電気めっき（ニッケルめっき等）：外観や耐食性を高めるが基材の風合いは変わる。

建築での主な用途と具体的事例

  • 建具金物（ドアノブ、錠前、ヒンジ、戸当り）：高い意匠性と手触りの良さから採用。公共建築では抗菌性を評価されることもある。
  • 手摺り・バルコニーの装飾材：耐候性と見た目の調和を重視。
  • 照明器具・ランプシェード：熱伝導性と加工性を活かしたデザイン。
  • 装飾モールディング・壁飾り：鋳造や押出で複雑形状を実現。
  • 配管・水栓部品：特殊な耐脱亜鉛処理をしたものが水回りで使用される。飲料水接触部材には法規制（鉛含有規制）への適合が必要。

衛生性（抗菌性）

銅含有合金は表面の微生物減少効果が認められています。米国環境保護庁（EPA）は一部の銅合金（ブラスを含む）を抗菌表面として登録しており、医療施設や公共部位での採用が増えています。ただし抗菌性は表面状態や汚れの有無に左右されるため、設計は清掃・維持管理計画と合わせて行うべきです（参考：EPAの抗菌銅合金登録情報）。

環境規制・安全性（鉛問題とリスク管理）

従来の加工性向上のための鉛添加真鍮は、飲料水に接する部材では鉛の溶出問題から法規制の対象になっています。各国で「鉛フリー」や「低鉛」基準（米国のReduction of Lead in Drinking Water ActやNSF/ANSI 規格など）が制定されています。建築設計時は使用目的に応じて適合材質を選び、規格適合証明書や成分証明を取ることが重要です。

金属接触と電気化学腐食（接触腐食）対策

真鍮は他金属と接触した場合、電位差による腐食（接触腐食）が発生することがあります。特にアルミニウムやステンレスと組み合わせる際は絶縁材の挿入、適切なシーリング、排水設計などで電気的連続を遮断する対策が必要です。

選定の実務ポイント

  • 用途（装飾、構造、流体接触など）に応じた牌号指定を行う。
  • 海岸近くや化学工場など腐食性環境では耐食性の高い材種や表面処理を採用する。
  • 水回り用途は脱亜鉛性と鉛溶出に関する規格適合を確認。
  • 加工性と予算、納期を総合的に考慮し、最適な板厚や加工法を決定する。

メンテナンス・修理

汚れや酸化は定期清掃で改善できます。鏡面仕上げの場合は非研磨性の中性洗剤で洗浄し、必要に応じて金属用ポリッシャーや再塗装（ラッカー）を行います。深刻な脱亜鉛や割れが生じた場合は部材交換を検討してください。

リサイクルとサステナビリティ

真鍮は銅・亜鉛を主成分とするため、リサイクルの価値が高く、循環利用に適した材料です。建築の解体時にも回収・再溶解して新たな合金に再利用できるため、ライフサイクル評価（LCA）上の利点があります。

設計者へのまとめと実務アドバイス

真鍮は見た目、加工性、耐食性、抗菌性など多くの利点を持ち、建築分野で重宝される素材です。一方で脱亜鉛や鉛溶出、接触腐食などのリスクを理解した上で材種選定、表面処理、施工・メンテナンス計画を立てることが必要です。具体的には用途に適した牌号指定、海岸性雰囲気では防錆措置、飲料水用途では鉛規制への適合確認、異種金属接触部の絶縁などを設計段階で明記してください。

参考文献

カテゴリー
建築・土木
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