鉛青銅 成分 とJIS規格で変わる被削性と規制リスク

鉛青銅 成分 とJIS規格で押さえるべきポイント

あなたが今の成分のまま量産すると、知らないうちに1ロット丸ごと不良在庫になるかもしれません。

鉛青銅 成分 の基本構成とJIS記号ごとの違い

鉛青銅は、基本的に銅に錫と鉛を加えた合金で、用途によってJIS記号と成分が大きく変わります。 代表的な鉛青銅鋳物としては、CAC602（LBC2）、CAC603（LBC3）、CAC604、CAC605（LBC5）などがあり、それぞれ銅・錫・鉛の配合比率が規定されています。 例えばCAC602では銅82〜86％、錫9〜11％、鉛4〜6％という範囲で、標準的な軸受やバルブ部品に用いられます。 一方で、重荷重軸受向けに使われることの多いCAC605では、銅70〜76％、錫6〜8％、鉛16〜22％と、鉛含有量が一気に2〜3倍近くまで跳ね上がるのが特徴です。 鉛青銅の成分は、銅が土台、錫が強度と耐摩耗性、鉛がなじみ性と被削性を受け持つというイメージで押さえると整理しやすいでしょう。 hirano-gokin(http://hirano-gokin.com/material.html)
つまり構造がシンプルです。

銅と錫だけの青銅に比べると、鉛青銅は鉛が固溶せず、組織内で偏析しやすいという金属組織上のクセがあります。 この偏析はマクロに見ると、鋳物断面に鉛リッチな領域が点在する形になり、軸受としてはなじみ性と焼付き防止に寄与します。 例えば内径50 mmの軸受ブッシュを想像すると、針の先〜米粒サイズほどの鉛の島が面全体にばらまかれているような状態だとイメージすると分かりやすいはずです。 こうした組織は加工性にも強く影響し、切削時に微細な鉛の粒が潤滑剤のように働いて工具の負荷を下げます。 tech-journey(https://www.tech-journey.jp/column/bro230915/)
結論は「鉛の偏析を味方にする」です。

JIS規格では、化学成分が「何%以上、何%以下」という形で細かく規定されており、わずか1〜2％の鉛量の差が許容される合金も少なくありません。 小さな数字に見えますが、たとえば1 kgのインゴットなら、鉛1％の違いは10 g、直径10 mmの丸棒に換算すると10数本分に相当するため、連続加工での工具寿命やバリの出方が変わってきます。 つまり、図面に「CAC603」と書くか「CAC605」と書くかで、現場が求められる加工条件も、歩留まりも変わるということです。 hokutohgiken.co(https://hokutohgiken.co.jp/%E9%9D%92%E9%8A%85%E3%81%AEjis%E8%A6%8F%E6%A0%BC%E3%81%AB%E3%81%A4%E3%81%84%E3%81%A6%E8%A7%A3%E8%AA%AC/)
ここが図面段階での分かれ道ということですね。

鉛青銅 成分 と被削性・工具寿命・加工コストの関係

現場感覚として、「鉛が多い＝必ず削りやすい」と考えがちですが、実際には鉛青銅の成分バランスと加工条件の組み合わせによって、工具寿命や仕上げ面が大きく変わります。 鉛は快削性に寄与しますが、同時に銅・錫の比率や硬度が変わるため、工具にかかる衝撃や摩耗のメカニズムも変化します。 たとえば快削性の指標である被削性指数では、鉛入り黄銅が基準を100〜200とすると、鉛入り青銅や鉛入りケイ素青銅などは120前後の値が挙げられており、「鉄よりもかなり削りやすいが、柔らかすぎてもバリや仕上げ面が荒れやすい」という特徴があります。 ptsmake(https://www.ptsmake.com/ja/cnc-machining-bronze-best-grades-tips-tolerances-guide/)

工具寿命のイメージをつかむために、NC旋盤で外径30 mm、長さ100 mmの鉛青銅丸棒を加工するケースを考えてみましょう。 鉛が少なめのCAC602級では、適正条件を選べば超硬工具1本で100本〜150本程度の加工が可能な一方、鉛が多く軟らかいCAC605級で送り・回転を上げ過ぎると、バリ取りや面粗度NGで実質的な歩留まりが8割程度まで落ちることもあります。 この場合、表面の「削りやすさ」だけを優先して条件を攻めると、検査での不合格品が増え、かえって再加工時間や工具交換回数が増えてコストアップにつながります。 okazakiseiki.co(https://okazakiseiki.co.jp/casting/dougoukin-namari/)
つまり被削性と歩留まりはセットです。

対策としては、「どのロットの成分範囲を使っているか」をきちんと把握したうえで、材質ごとに標準切削条件をテーブル化しておくのが有効です。 具体的には、CAC602、CAC603、CAC605など代表材質ごとに、回転数、送り、切込み、使用工具材種を一覧表にしておき、図面の材質変更やロットの切り替え時に条件も必ず見直す運用がポイントになります。 これにより、「なんとなく前の条件で回す」ことによるバリ増加や、工具早期摩耗による突発ダウンタイムを防ぎやすくなります。 ito-seimitsu(https://ito-seimitsu.com/faq/1090/)
加工条件の標準化が基本です。

鉛青銅 成分 と環境規制・健康リスク（RoHS・飲料水用途）

鉛青銅の最大のメリットは被削性や軸受性能ですが、その一方で鉛そのものが環境と健康に対してリスクを持つため、各種規制の対象になっています。 EUのRoHS指令などでは、鉛の含有量に厳しい上限が定められており、鉛入り青銅でも例外規定を使って適用されてきましたが、用途によっては今後さらに制限が強化される可能性があります。 特に飲料水関連のバルブや給水部品では、鉛溶出に関する規制やガイドラインが設けられており、鉛青銅をそのまま使うと採用できない、もしくは追加の表面処理が必要になるケースが増えています。 j-net21.smrj.go(https://j-net21.smrj.go.jp/solution/qa/productdev/Q1379.html)
鉛の扱いには注意が必要です。

実務上のインパクトとして大きいのは、「従来から使っている鉛青銅の成分で、突然RoHSや顧客規格に引っかかる」パターンです。 例えばJIS H5120で規定される砲金CAC401では、鉛が3.0〜7.0％含まれており、EU RoHSの一般的な0.1％上限と比べると桁違いの濃度です。 同じく棒材の快削リン青銅C5441では鉛3.5〜4.0％ですが、こちらはRoHS適合合金として利用されているケースもあり、材質・用途・規格の組み合わせで「使えるかどうか」が変わってきます。 現場としては「青銅だから大丈夫」ではなく、「この合金記号＋この用途で法的にOKかどうか」を毎回確認する体制が必要です。 j-net21.smrj.go(https://j-net21.smrj.go.jp/solution/qa/productdev/Q1379.html)
規制確認が原則です。

健康リスクの観点では、切粉や研削粉の扱いにも注意が求められます。 鉛を含む切粉を乾式で大量に発生させると、微細な粉じんとして作業環境中に浮遊し、長期間高濃度に曝露した場合には健康への影響が懸念されます。 例えば、1日あたりドラム缶1本分（約200 L）の鉛青銅切粉が出るような量産ラインでは、集塵設備や切削油管理、作業者の個人防護具の選定が重要になります。 リスク低減の狙いで、鉛フリー青銅や低鉛合金への置き換えを検討する場合は、被削性や工具コストも合わせて比較し、総コストでの損益を評価すると判断しやすくなります。 ptsmake(https://www.ptsmake.com/ja/cnc-machining-bronze-best-grades-tips-tolerances-guide/)
結論は「成分と用途で線を引く」です。

鉛青銅 成分 が軸受性能・なじみ性・焼付き防止にもたらす効果

鉛青銅が軸受材料として重宝される理由のひとつが、鉛成分によるなじみ性と焼付き防止効果です。 鉛は銅にほとんど固溶しないため、組織内で微細な粒として存在し、相手軸と擦れ合う際に局所的な変形・潤滑の役割を果たします。 これにより、相手側の硬い軸が多少荒れていても、初期なじみでうまく面が整い、局部的な高温・高荷重による焼付きが起きにくくなります。 shouei-shouten(http://www.shouei-shouten.com/14489362409153)

具体例として、CAC605（LBC5）は鉛16〜22％と高い含有量を持ち、なじみ性・耐焼付き性に優れた材質として位置づけられています。 例えば直径100 mmの大型軸受で、荷重が数トンレベルかかるような用途でも、適切な潤滑と組み合わせることで、長期にわたって安定した運転が可能です。 軸受幅50 mmのブッシュの場合、接触面積はおよそ100 mm × 50 mm＝5,000 mm²、はがき約30枚分の面積に相当し、その広い面積に鉛の微細な粒が均一に散らばることで、面圧の分散とミクロな潤滑が期待できます。 jcp.joemate.co(https://www.jcp.joemate.co.jp/product/CAC605-LBC5/)
いい特性の使い方ですね。

一方で、鉛が多すぎると強度や疲労特性に影響するため、荷重条件によっては錫や他元素を増やした別系統の青銅が選ばれることもあります。 「低速・高荷重でなじみ重視」なら高鉛系、「高速・中荷重で疲労寿命重視」なら他の青銅系、といった使い分けを意識すると材質選定がスムーズになります。 軸受のトラブル解析で摩耗粉や焼付き跡を観察するときも、「この鉛量、この相手材、この潤滑条件」という3点セットで考えると原因に近づきやすくなります。 tech-journey(https://www.tech-journey.jp/column/bro230915/)
結論は用途別の棲み分けです。

鉛青銅 成分 を踏まえた図面指定・代替材検討の実務ポイント（独自視点）

ここまで見てきたように、鉛青銅の成分は被削性・軸受性能・環境規制のすべてに関わるため、図面でどう指定するかが現場の負担とリスクを大きく左右します。 しかし実際の図面では、「鉛青銅相当」「ブロンズ材」など曖昧な指示になっているケースも少なくありません。 このような場合、発注先ごとに異なる成分の材料が入ってきて、同じ図面なのに加工条件や検査結果がばらつく原因になります。 hokutohgiken.co(https://hokutohgiken.co.jp/%E9%9D%92%E9%8A%85%E3%81%AEjis%E8%A6%8F%E6%A0%BC%E3%81%AB%E3%81%A4%E3%81%84%E3%81%A6%E8%A7%A3%E8%AA%AC/)

実務的におすすめなのは、まず社内でよく使う鉛青銅を3〜4種類に絞り込み、そのJIS記号と成分範囲、主な用途、加工上の注意点を社内標準としてまとめておくことです。 例えば「一般軸受用はCAC603」「高荷重・なじみ重視はCAC605」「環境配慮・低鉛系は別材」といった分類を行い、それぞれに対応する加工条件表と検査項目をセットで管理します。 これにより、新規図面や設計変更の際に、現場や加工委託先と共通言語で相談できるようになります。 hirano-gokin(http://hirano-gokin.com/material.html)
社内標準化が条件です。

代替材検討の場面では、「規制対応のため鉛量を減らしたいが、被削性が落ちてコストアップしたくない」というジレンマがよく出てきます。 ここでは、単に材料単価だけではなく「材料＋加工＋品質保証＋廃棄処理」のトータルコストで比較することが重要です。 例えば鉛フリー青銅に切り替えた場合、材料単価が1 kgあたり数百円上がったとしても、切削時間20％増・工具費30％増・検査工数増加という要素を加味すると、年間トータルでは別の合金の方が安くなることもあります。 このため、試作段階で各材質の加工実績をしっかり記録し、後から参照できるようにしておくと、経営層への説明もしやすくなります。 ptsmake(https://www.ptsmake.com/ja/cnc-machining-bronze-best-grades-tips-tolerances-guide/)
つまり数字で比較することですね。

鉛青銅の成分や規格を深く理解しておくと、外注先とのトラブル防止にもつながります。 例えば、「いつもの鉛青銅よりバリが多い」「仕上げ面が荒れやすい」というクレームが出たときに、単に条件のせいにするのではなく、「今回のロットの鉛量・錫量はどうか」「JIS記号は同じか」「代替材が混ざっていないか」といった観点で共同確認ができれば、原因究明が早くなります。 将来的に鉛規制がさらに厳しくなった場合にも、こうした成分ベースの知識があれば、落ち着いて代替材への移行計画を立てることができるはずです。 okazakiseiki.co(https://okazakiseiki.co.jp/casting/dougoukin-namari/)
これは現場の武器になります。

鉛青銅のJIS規格と代表的な成分範囲を一覧で確認したい場合は、以下のような鋳物メーカーの技術資料が参考になります。 jcp.joemate.co(https://www.jcp.joemate.co.jp/product/CAC605-LBC5/)
平野合金「青銅鋳物の主要成分一覧表」：CAC602〜CAC605など鉛青銅鋳物のCu・Sn・Pb成分範囲と用途の概要がまとまっており、図面検討や材質選定時の前提確認に有用です。
ジョー・コーポレーション「CAC605 (LBC5)」：高鉛鉛青銅の化学成分・機械的性質・用途が詳しく記載されており、高荷重軸受用途の検討に役立ちます。
岡崎精機「銅合金鋳造における鉛の影響」：鉛を含む銅合金のメリットと環境・健康上の問題点が整理されており、規制対応や代替材検討の背景理解に適しています。

金属加工の現場で、いま一番悩んでいるのは「規制対応」と「加工コスト」のどちらでしょうか？

hirano-gokin(http://hirano-gokin.com/material.html)

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jcp.joemate.co(https://www.jcp.joemate.co.jp/product/CAC605-LBC5/)

okazakiseiki.co(https://okazakiseiki.co.jp/casting/dougoukin-namari/)

j-net21.smrj.go(https://j-net21.smrj.go.jp/solution/qa/productdev/Q1379.html)

j-net21.smrj.go(https://j-net21.smrj.go.jp/solution/qa/productdev/Q1379.html)

項目	代表JIS材	主な成分範囲	特徴
標準鉛青銅	CAC602 (LBC2)	Cu 82〜86％ / Sn 9〜11％ / Pb 4〜6％	汎用軸受やバルブ部品向け、バランスの良い強度と被削性
高鉛鉛青銅	CAC603 (LBC3)	Cu 77〜81％ / Sn 9〜11％ / Pb 9〜11％	なじみ性と被削性が高く、摩耗条件が厳しい部品に適する
重荷重軸受用	CAC605 (LBC5)	Cu 70〜76％ / Sn 6〜8％ / Pb 16〜22％	高鉛により耐焼付き性・なじみ性に優れるが規制面の確認が必須
砲金系青銅	CAC401	Cu 79〜83％ / Sn 2〜4％ / Pb 3〜7％ / Zn 8〜12％	一般機械部品向け、RoHS適合可否は用途と条件による