金属についての考察：銅

金属についての考察： 銅

文明は銅の製錬から始まったと言える。その何千年も前に、人類は粘土を焼いて置物や容器を作っていたが、製錬には明白ではないいくつかの段階が必要だった。結局のところ、粘土の焼成は、あるレベルでは、粘土を火の中に落とすだけで達成できる。

銅を精錬するために、私たちの祖先はそうしなければならなかった：

1. マラカイト(写真参照)または他の銅鉱石を取り、細かく砕く。
2. 粉砕したマラカイトと炭素を混ぜる。
3. 容器に入れた混合物を1,⁰⁸⁵℃まで加熱する。

マラカイト鉱石

薪の火でこの温度を実現するのは、私にとっては驚くべきことだ。ハンバーガーを焼くときのことを考えてみてほしい。ハンバーガーを焼いた後、油を落とすためにグリルをつけたままにする。20分後に戻ってくると、グリルは⁵⁰⁰℃になっている。熱さを感じる。ガスを止めようとつまみに触れただけでも、その熱さに尻込みしてしまう。この温度、500^oFはわずか²⁶⁰oCである！古代人が薪とふいごを使って1,⁰⁸⁵℃に到達したのは、実に印象的だ。ちなみに、¹⁰⁰oCから1,^5000Cまで、摂氏を華氏に変換するための経験則は、2XC=Fである。

3つの手順の合流は直感的でないだけでなく、昔の製錬所が⁹⁰⁰℃にしか到達できず、何度失敗したかを考えてみてほしい。もし銅が1,²⁰⁰℃くらいで溶けるなら、文明は始まらなかっただろうと私は主張してきた。この温度は、薪の火で到達するには少し高すぎるかもしれない。銅の製錬は他の金属の研究を促し、最終的には銅の製錬よりもさらに直感的でないプロセスである鉄の加工を発見するに至った。だから、銅の成功は鉄の製造に必要だったのだと思う。

銅製錬は定住を促し、貿易を活性化させる産業となった。有能な銅製錬工は、競争上の優位性を保つために、自分の技術の一部を秘密にしていただろう。銅を精錬することで、他のことをするよりも多くの利益を得ることができたので、初期の専門家であったことはほぼ間違いない。

これらのことを考えると、銅製錬の発見がなければ、私たちはまだ小屋やティピーに住み、石器を使い、商業も文字も数学もない遊牧生活を送っていたかもしれないと私は思う。このテーゼを裏付ける例として、1400年代のアメリカ大陸の先住民の状況が挙げられる。これらの原住民は金属を錬成することを学んでおらず、それゆえ上述の文明の後続的な側面も欠いていた。

今日、銅は銀に次ぐ優れた導電性を持つことから、エレクトロニクスの基礎素材となっています。銅の延性は、クラックが入りにくいという点で、プリント配線板のトレースやメッキのスルーホールの形成に役立っているようです。

加えて、銅ははんだと電気的、機械的に結合する能力を持っていることも、現代の電子機器における導電性アセンブリー材料として、銅を勝たせるもうひとつの特徴です。

銅は10千年以上にわたって使用されてきたが、他の金属と同様、その90～95％は1900年以降に採掘されたものである。毎年約15,000,000トン（MT）が使用されており、アルミニウムの22,000,000MT、鉄鋼の1,000,000,000MTに次ぐ規模である。

次回は、はんだ付けの際に錫が銅とどのように金属間化合物を形成するかについて説明する。このように、はんだペースト、はんだワイヤー、はんだプリフォームは、電子機器組立の重要な構成要素となっています。

乾杯

ロン博士