合金の例とその成分
合金とは、金属に1種類以上のほかの元素を混ぜたもので、たいていはほかの金属ですが、炭素のような非金属のこともあります。合金は通常、材料を一緒に溶かしてつくられ、含まれる純粋な金属よりも、硬い、強い、あるいは腐食に強いことが多いです。ここでは、身近な合金とその成分を紹介します。
- 青銅(ブロンズ):銅とスズ(スズはおよそ12%であることが多い)。彫像、鐘、シンバルに使われます。
- 真ちゅう:銅と亜鉛。楽器、ドアノブ、配管の継ぎ手に使われます。
- 鋼:鉄に少量の炭素(約2%まで)を加えたもの。建物、橋、自動車に使われます。
- ステンレス鋼:鉄に10.5%以上のクロム(さらにニッケルを加えることが多い)を加えたもの。さびにくく、食器類や流し台に使われます。
- 鋳鉄:鉄に約2〜4%の炭素と少量のケイ素を加えたもの。硬いがもろく、フライパンやエンジンブロックに使われます。
- スターリングシルバー:銀92.5%と、たいてい銅であるほかの金属7.5%。装身具や銀食器に使われます。
- はんだ:スズに少量の銀と銅を加えたもの(昔のはんだはスズと鉛)。簡単に溶けて電子部品を接合します。
- ピューター(しろめ):大部分がスズで、少量の銅とアンチモンを含みます。食器や装飾品に使われます。
- ホワイトゴールド:金にパラジウム、ニッケル、銀を混ぜたもので、ロジウムでめっきされることが多い。装身具に使われます。
- ジュラルミン:アルミニウムに約4%の銅と、マグネシウム、マンガンを加えたもの。軽くて強く、航空機に使われます。
- ニクロム:約80%のニッケルと20%のクロム。トースターやヘアドライヤーの発熱線に使われます。
- 歯科用アマルガム:水銀に銀、スズ、銅を混ぜたもの。銀色の歯の詰め物に使われます。
合金が純粋な金属より強い理由
純粋な金属では、原子がきれいな層状に並んでおり、その層が互いにすべることができるため、金属は比較的やわらかく、曲げやすくなっています。銅に混ぜるスズや鉄に混ぜる炭素のように、大きさの異なる原子を加えると、この層が乱れて、すべりにくくなります。これが、青銅が銅より硬く、鋼が純粋な鉄より強い理由です。
合金は混合物か化合物か
ほとんどの合金は、組成が変わりうるため混合物です。たとえば真ちゅうには、約5%から40%を超える量まで亜鉛が含まれていることがあります。多くは固溶体と呼ばれる均一な混合物ですが、鋼の中の炭化鉄のように、化合物の小さな結晶を含む合金もあります。