JP2000063968A

JP2000063968A - 電気・電子部品用銅合金

Info

Publication number: JP2000063968A
Application number: JP10235075A
Authority: JP
Inventors: Tetsuzo Ogura; 哲造小倉
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-08-21
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 2000-02-29
Anticipated expiration: 2018-08-21
Also published as: JP3846664B2

Abstract

(57)【要約】【目的】強度、導電率、耐熱性、耐アーク摩耗性及び
耐機械的摩耗性などが良好で、かつ通電による発熱で導
電率の低下が少ない電気・電子部品用銅合金を得る。【構成】Ａｇ：０．０１〜０．３ｗｔ％、Ｆｅ：０．
００５〜０．０２ｗｔ％未満、Ｐ：０．００５〜０．０
５ｗｔ％を含み、さらに必要に応じて、Ｂ、Ｃ、Ｓ、Ｃ
ａ、Ｖ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｂｉ、
Ｐｂ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｚｒ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ａｕ
の各元素０．００１〜０．１ｗｔ％並びにＺｎ：０．０
０１〜１ｗｔ％のうちから選ばれた１種又は２種以上の
元素を合計で１ｗｔ％以下含有し、残部Ｃｕと不可避不
純物からなる銅合金。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気・電子部品用銅
合金、特に各種スイッチ、モーターコンミュテータな
ど、電気回路のＯＮ−ＯＦＦが繰り返される接点部品に
用いられる銅合金に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スイッチ、モーターコンミュテータな
ど、電気回路のＯＮ−ＯＦＦが繰り返される接点部品
は、強度、導電率はもちろんのこと、耐熱性（通電によ
る発熱で軟化し難いこと）、さらにはＯＮ→ＯＦＦの動
作時に起こるアーク放電で摩耗し難いことが要求され
る。本用途には、無酸素銅（Ｃ１０１００、Ｃ１０２０
０）、タフピッチ銅（Ｃ１１０００）などが高導電率を
有することで用いられている。また、耐アーク摩耗性を
付与したＡｇ入り無酸素銅（Ｃ１０４００、Ｃ１０５０
０、Ｃ１０７００）、Ａｇ入りタフピッチ銅（Ｃ１１３
００、Ｃ１１４００、Ｃ１１５００、Ｃ１１６００）な
どが用いられている。しかし、これら（Ａｇ入り）無酸
素銅及び（Ａｇ入り）タフピッチ銅は、強度及び耐熱性
の不足による機械的な耐摩耗性の不足が欠点であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、特開平２−２５
５３１号公報には、上記材料の機械的性質及び耐熱性を
向上させ、機械的な耐摩耗性を改善した銅合金として、
Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ−Ａｇ合金が開示されている。これは、
Ｆｅ：０．０２〜０．５ｗｔ％、Ｐ：０．０２〜０．１
５ｗｔ％、Ａｇ：０．０１〜０．３ｗｔ％、残部Ｃｕ及
び不可避不純物からなり、Ｆｅ_２Ｐの析出により導電率
を低下させることなく機械的な耐摩耗性の向上を図り、
同時にＡｇの添加により耐アーク摩耗性の向上を図ると
いうものである。しかし、このＣｕ−Ｆｅ−Ｐ−Ａｇ合
金の場合、当初の導電率は高いが、接点部品として使用
中に導電率が著しく低下することがあることが分かっ
た。

【０００４】これは、スイッチ、モーターコンミュテー
タなど、電気回路のＯＮ−ＯＦＦが繰り返される接点部
品では、特に接点付近で温度上昇が大きく、条件によっ
ては融点又は融点付近まで達することがあり、そのた
め、析出していたＦｅ_２Ｐが再び固溶するためである。
Ｆｅ_２Ｐが固溶することにより導電率が低下すると、ジ
ュール熱の発生が多くなり、発生したジュール熱の抜熱
も遅れ、接点部品の寿命の低下をきたす。本発明は従来
技術の上記問題点に鑑みてなされたもので、強度、導電
率、耐熱性、耐アーク摩耗性及び耐機械的摩耗性などが
良好で、かつ通電による発熱で導電率の低下が少ない電
気・電子部品用銅合金を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するためにＣｕ−Ａｇ−Ｆｅ−Ｐ系合金について鋭
意研究した結果、Ｆｅ及びＰを微量範囲に制御すること
により、上記の目的を達成できることを見い出し、本発
明をなすに至った。すなわち、本発明に係るＣｕ合金
は、Ａｇ：０．０１〜０．３ｗｔ％、Ｆｅ：０．００５
〜０．０２ｗｔ％未満、Ｐ：０．００５〜０．０５ｗｔ
％を含み、さらに必要に応じて、Ｂ、Ｃ、Ｓ、Ｃａ、
Ｖ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｐ
ｂ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｚｒ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ａｕ
の各元素０．００１〜０．１ｗｔ％並びにＺｎ：０．０
０１〜１ｗｔ％のうちから選ばれた１種又は２種以上の
元素を合計で１ｗｔ％以下含有し、残部Ｃｕと不可避不
純物からなる。また、本発明に係る銅合金は、導電率が
８０％ＩＡＣＳ以上であること、さらに８００℃で３０
分間焼鈍後の導電率が７０％ＩＡＣＳ以上であることを
特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る銅合金の成分
及び導電率の限定理由について説明する。（Ａｇ）Ａｇは導電率をほとんど低下させずに、アーク
放電による摩耗を抑制する元素である。また、強度及び
耐熱性を向上させ機械的な摩耗をも抑制する効果があ
る。しかし、０．０１ｗｔ％未満ではその効果が小さ
く、０．３ｗｔ％を超えて含有してもその効果が飽和す
るとともに、コストが上昇する。従って、Ａｇは０．０
１〜０．３ｗｔ％とする。さらに望ましい範囲は、０．
０３〜０．１５ｗｔ％である。

【０００７】（Ｆｅ及びＰ）Ｆｅ及びＰは、化合物を形
成することにより、導電率の低下を抑えつつ、強度及び
耐熱性を向上させ機械的な摩耗を抑制する効果がある。
しかし、いずれの元素も０．００５ｗｔ％未満ではこれ
らの効果が小さく、Ｆｅは０．０２ｗｔ％以上、Ｐは
０．０５ｗｔ％を超えると、通電による発熱で導電率が
低くなり好ましくない。従って、Ｆｅは０．００５〜
０．０２ｗｔ％未満、Ｐは０．００５〜０．０５ｗｔ％
とする。Ｐのさらに望ましい範囲は、０．００５〜０．
０２ｗｔ％である。

【０００８】（副成分）Ｂ、Ｃ、Ｓ、Ｃａ、Ｖ、Ｇａ、
Ｇｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｂｅ、Ｍ
ｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｃ
ｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ａｕ、Ｚｎ等の副
成分元素は、強度及び耐熱性並びに耐機械的摩耗性を一
層向上させるために、導電率の許容範囲で適宜添加する
ことができる。これらの元素は、０．００１ｗｔ％未満
では効果が小さく、Ｚｎ以外の各元素は０．１ｗｔ％、
Ｚｎは１ｗｔ％を超えると、導電率の低下が顕著となり
好ましくない。従って、上記元素のうちＺｎ以外の各元
素は０．００１ｗｔ％〜０．１ｗｔ％、Ｚｎは０．００
１ｗｔ％〜１ｗｔ％のうちから選ばれた１種又は２種以
上の元素を、合計で１ｗｔ％以下含有することができ
る。

【０００９】（導電率）スイッチ、モーターコンミュテ
ータなど、電気回路のＯＮ−ＯＦＦが繰り返される接点
部品は、温度上昇を防ぐことにより寿命向上が可能とな
る。温度上昇を防ぐためには、ジュール熱の発生を抑制
するとともに、発生したジュール熱を抜熱することが重
要である。そのためには導電率を８０％ＩＡＣＳ以上に
することが望ましく、それ未満では寿命の低下をきた
す。さらに望ましい範囲は、８５％ＩＡＣＳ以上であ
る。前記組成の銅合金で８０％ＩＡＣＳ以上、さらに８
５％ＩＡＣＳ以上の導電率を達成することが可能であ
る。

【００１０】（８００℃で３０分間焼鈍後の導電率）上
記接点部品は、接点付近が最も温度上昇が大きく、条件
によっては融点又は融点付近まで達することがある。そ
の場合でも、導電率が大きく低下しないようにするため
に、Ｆｅ、Ｐの含有量を前記の範囲内に抑え、高温にな
った場合の固溶量を制限する必要がある。高温で固溶化
した時の導電率の指標として、８００℃で３０分間焼鈍
後の導電率を用いたとき、この値を７０％ＩＡＣＳ以上
にすることが望ましく、これ未満では接点部品の寿命の
低下をきたす。前記組成の銅合金で７０％ＩＡＣＳ以上
の導電率（８００℃で３０分間焼鈍後）を達成すること
が可能となった。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例について、比較例とと
もに以下に説明する。表１に示す化学組成の銅合金を、
クリプトル炉にて木炭被覆下で大気溶解し、ブックモー
ルドに鋳造し、５０×８０×２００ｍｍの鋳塊を作製し
た。この鋳塊を９００℃に加熱し熱間圧延後、直ちに水
中急冷し厚さ１５ｍｍの熱延材とした。この熱延材の表
面の酸化スケールを除去するため、表面をグラインダで
切削した。これを冷間圧延した後、３５０〜５００℃で
２時間の析出焼鈍を施した後、３０％の仕上冷間圧延を
施した。このようにして板厚２．０ｍｍに調整した材料
を試験に供した。これらの供試材について、引張強さ、
耐力、硬さ、耐熱性、導電率及び耐アーク摩耗性を下記
要領にて調査した。

【００１２】

【表１】

【００１３】＜引張強さ、耐力＞ＪＩＳＺ２２４１
に記載の方法に準じた。なお、耐力はオフセット法で永
久伸び０．２％を採用した。試験片は、ＪＩＳＺ２
２０１の５号試験片を用いた。＜硬さ＞ＪＩＳＺ２２４４に記載の方法に準じた。
なお、試験荷重は５ｋｇｆとした。＜耐熱性＞供試材を各温度で１時間加熱した後の硬さを
測定し、初期硬さの９０％になる温度を求めた。

【００１４】＜導電率＞ＪＩＳＨ０５０５に記載の
方法に準じた。電気抵抗の測定はダブルブリッジを用い
た。なお、測定は上記供試材（製品）及びその供試材を
８００℃で３０分間焼鈍した材料について実施した。＜耐アーク摩耗性＞陰極に、根元径φ５ｍｍ、先端径φ
０．７ｍｍの無酸素銅製電極を用い、陽極に各供試材を
用いた。両電極を接触させ、開放電圧１２Ｖ、直流電流
１００Ａの条件で電流を流しつつ、陰極を１ｍｍ／ｓの
速度で開放した時の各供試材（陽極）のアーク放電によ
る摩耗深さを測定した。

【００１５】以上の調査結果を表２に示す。これらの結
果より、本発明例のＮｏ．１〜１７はいずれの特性も良
好である。ただし、Ｎｏ．１、２はＡｇが少なめで、ア
ーク摩耗量がやや大きい。Ｎｏ．６はＦｅ、Ｐが低め
で、強度及び耐熱性がやや低くなっている。Ｎｏ．７、
８はＦｅ、Ｐが多めで、強度及び耐熱性がやや高くなっ
ているが、焼鈍後の導電率がやや低くなっている。Ｎ
ｏ．９〜１８は副成分添加により、強度及び耐熱性がや
や高くなっている。一方、比較合金Ｎｏ．１９はＡｇが
少ないため、アーク摩耗量が大きい。比較合金Ｎｏ．２
０はいずれの特性も良好であるが、Ｎｏ．５と比較して
Ａｇの増量に見合った特性の向上が認められない。比較
合金Ｎｏ．２１はＦｅ／Ｐが少ないため、強度及び耐熱
性が低い。比較合金Ｎｏ．２２〜２４はＦｅ又は（及
び）Ｐが多いため、強度及び耐熱性が高くなっている
が、Ｎｏ．２２、２３については焼鈍後の導電率が低
く、Ｎｏ．２４については製品及び焼鈍後の導電率が低
くなっている。Ｎｏ．２５、２６は、副成分の含有量が
高く、製品の導電率及び焼鈍後の導電率が低くなってい
る。

【００１６】

【表２】

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、強度、導電率、耐熱
性、耐アーク摩耗性及び耐機械的摩耗性などが良好で、
かつ通電による発熱で導電率の低下が少ない（電気・電
子部品用、特にスイッチ、モーターコンミュテータな
ど、電気回路のＯＮ−ＯＦＦが繰り返される接点部品
用）銅合金を得ることができる。

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａｇ：０．０１〜０．３ｗｔ％、Ｆｅ：
０．００５〜０．０２ｗｔ％未満、Ｐ：０．００５〜
０．０５ｗｔ％を含み、残部Ｃｕと不可避不純物からな
ることを特徴とする電気・電子部品用銅合金。
【請求項２】Ａｇ：０．０１〜０．３ｗｔ％、Ｆｅ：
０．００５〜０．０２ｗｔ％未満、Ｐ：０．００５〜
０．０５ｗｔ％を含み、さらにＢ、Ｃ、Ｓ、Ｃａ、Ｖ、
Ｇａ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｂ
ｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚ
ｒ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ａｕの各元
素０．００１〜０．１ｗｔ％並びにＺｎ：０．００１〜
１ｗｔ％のうちから選ばれた、１種又は２種以上の元素
を合計で１ｗｔ％以下含有し、残部Ｃｕと不可避不純物
からなることを特徴とする電気・電子部品用銅合金。
【請求項３】導電率が８０％ＩＡＣＳ以上であること
を特徴とする請求項１又は２に記載された電気・電子部
品用銅合金。
【請求項４】導電率が８０％ＩＡＣＳ以上であり、か
つ８００℃で３０分間焼鈍後の導電率が７０％ＩＡＣＳ
以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載され
た電気・電子部品用銅合金。