JPH09263864A - 耐放電摩耗性が優れる銅合金 - Google Patents
耐放電摩耗性が優れる銅合金Info
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- JPH09263864A JPH09263864A JP9778596A JP9778596A JPH09263864A JP H09263864 A JPH09263864 A JP H09263864A JP 9778596 A JP9778596 A JP 9778596A JP 9778596 A JP9778596 A JP 9778596A JP H09263864 A JPH09263864 A JP H09263864A
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- Japan
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- copper alloy
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- electric
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐放電摩耗性に優れた銅合金を得る。
【解決手段】 Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％を含有し、
さらに必要に応じてＭｇ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ａ
ｌ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｔｉ：０．０１〜１．０
ｗｔ％、Ｃｒ：０．０１〜１．５ｗｔ％、Ｍｎ：０．０
１〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ：０．０１〜３．０ｗｔ％、Ｃ
ｏ：０．０１〜３．０ｗｔ％、Ｎｉ：０．０１〜４．０
ｗｔ％、Ｚｎ：０．０１〜５．０ｗｔ％、Ｚｒ：０．０
１〜１．０ｗｔ％、Ａｇ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｓ
ｎ：０．０１〜２．０ｗｔ％のうち少なくとも１種類以
上を総量で０．０１〜６．０ｗｔ％含有し、残部が銅及
び不可避不純物からなる銅合金。
さらに必要に応じてＭｇ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ａ
ｌ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｔｉ：０．０１〜１．０
ｗｔ％、Ｃｒ：０．０１〜１．５ｗｔ％、Ｍｎ：０．０
１〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ：０．０１〜３．０ｗｔ％、Ｃ
ｏ：０．０１〜３．０ｗｔ％、Ｎｉ：０．０１〜４．０
ｗｔ％、Ｚｎ：０．０１〜５．０ｗｔ％、Ｚｒ：０．０
１〜１．０ｗｔ％、Ａｇ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｓ
ｎ：０．０１〜２．０ｗｔ％のうち少なくとも１種類以
上を総量で０．０１〜６．０ｗｔ％含有し、残部が銅及
び不可避不純物からなる銅合金。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モーターコンミュ
テータ（整流子）又は各種接点など放電摩耗の起こる部
品に使用される銅合金に関するものである。
テータ（整流子）又は各種接点など放電摩耗の起こる部
品に使用される銅合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、モーターコンミュテータ又は接点
用材料として、導電率の高い無酸素銅、タフピッチ銅、
りん脱酸銅、銀入り銅などが用いられている。これは、
導電率の高い材料は接点でのジュール熱の発生が少な
く、抜熱効果も高いため、接点の高温化が抑制でき、放
電量が少なくなることによる。しかし、自動車などに用
いられるコンミュテータや各種接点部品は、信頼性向上
の要求から、さらなる高寿命が求められている。そのた
め、上記純銅系材料に代わる耐放電摩耗性が優れる銅合
金の開発が必要となってきた。
用材料として、導電率の高い無酸素銅、タフピッチ銅、
りん脱酸銅、銀入り銅などが用いられている。これは、
導電率の高い材料は接点でのジュール熱の発生が少な
く、抜熱効果も高いため、接点の高温化が抑制でき、放
電量が少なくなることによる。しかし、自動車などに用
いられるコンミュテータや各種接点部品は、信頼性向上
の要求から、さらなる高寿命が求められている。そのた
め、上記純銅系材料に代わる耐放電摩耗性が優れる銅合
金の開発が必要となってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の問題点に鑑みてなされたものであり、耐放電摩耗性が
優れる銅合金を提供することを目的とする。
の問題点に鑑みてなされたものであり、耐放電摩耗性が
優れる銅合金を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に関わる耐放電摩
耗性が優れる銅合金は、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％を
含み、残部が銅及び不可避不純物からなることと特徴と
し、さらに必要に応じてＭｇ：０．０１〜１．０ｗｔ
％、Ａｌ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｔｉ：０．０１〜
１．０ｗｔ％、Ｃｒ：０．０１〜１．５ｗｔ％、Ｍｎ：
０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ：０．０１〜３．０ｗｔ
％、Ｃｏ：０．０１〜３．０ｗｔ％、Ｎｉ：０．０１〜
４．０ｗｔ％、Ｚｎ：０．０１〜５．０ｗｔ％、Ｚｒ：
０．０１〜１．０ｗｔ％、Ａｇ：０．０１〜１．０ｗｔ
％、Ｓｎ：０．０１〜２．０ｗｔ％のうち少なくとも１
種類以上を総量で０．０１〜６．０ｗｔ％含有する。
耗性が優れる銅合金は、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％を
含み、残部が銅及び不可避不純物からなることと特徴と
し、さらに必要に応じてＭｇ：０．０１〜１．０ｗｔ
％、Ａｌ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｔｉ：０．０１〜
１．０ｗｔ％、Ｃｒ：０．０１〜１．５ｗｔ％、Ｍｎ：
０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ：０．０１〜３．０ｗｔ
％、Ｃｏ：０．０１〜３．０ｗｔ％、Ｎｉ：０．０１〜
４．０ｗｔ％、Ｚｎ：０．０１〜５．０ｗｔ％、Ｚｒ：
０．０１〜１．０ｗｔ％、Ａｇ：０．０１〜１．０ｗｔ
％、Ｓｎ：０．０１〜２．０ｗｔ％のうち少なくとも１
種類以上を総量で０．０１〜６．０ｗｔ％含有する。
【０００５】以下、本発明に係る銅合金の各成分の添加
理由及び組成限定理由について説明する。 Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％ Ｓｉは、本発明合金において必須の成分である。Ｓｉの
酸化物（ＳｉＯ2）は生成自由エネルギーが小さく、か
つ融点が高い（１７２０℃）のため、高温で安定であ
り、さらに、高温での電気抵抗が高い（１２００℃で３
×１０2Ω・ｍ）。一方、放電は通電によって発熱した
接点がＯＦＦになる過程で、材料表面からの電子放射と
金属蒸気との相互作用で起こるものと考えられる。Ｓｉ
を含有する合金は、この過程において、材料表面に酸化
膜を生成しやすい。しかもこの酸化膜は高温で安定でか
つ電気抵抗が高いため、放電をすみやかに消滅させる役
割を担うものである。本発明者はコンミュテータや各種
接点部品等、放電摩耗の起こる部品には、導電率以外に
この効果が重要であることを見い出し、本発明をなし得
たものである。そして、Ｓｉ含有量が０．１ｗｔ％未満
ではこの効果は小さく、１．０ｗｔ％を超えて含有して
も、この効果が飽和するとともに導電率の低下、熱間加
工性の劣化を招く。したがって、Ｓｉ含有量は０．１〜
１．０ｗｔ％とする。特に好ましい範囲は０．２〜０．
８ｗｔ％である。
理由及び組成限定理由について説明する。 Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％ Ｓｉは、本発明合金において必須の成分である。Ｓｉの
酸化物（ＳｉＯ2）は生成自由エネルギーが小さく、か
つ融点が高い（１７２０℃）のため、高温で安定であ
り、さらに、高温での電気抵抗が高い（１２００℃で３
×１０2Ω・ｍ）。一方、放電は通電によって発熱した
接点がＯＦＦになる過程で、材料表面からの電子放射と
金属蒸気との相互作用で起こるものと考えられる。Ｓｉ
を含有する合金は、この過程において、材料表面に酸化
膜を生成しやすい。しかもこの酸化膜は高温で安定でか
つ電気抵抗が高いため、放電をすみやかに消滅させる役
割を担うものである。本発明者はコンミュテータや各種
接点部品等、放電摩耗の起こる部品には、導電率以外に
この効果が重要であることを見い出し、本発明をなし得
たものである。そして、Ｓｉ含有量が０．１ｗｔ％未満
ではこの効果は小さく、１．０ｗｔ％を超えて含有して
も、この効果が飽和するとともに導電率の低下、熱間加
工性の劣化を招く。したがって、Ｓｉ含有量は０．１〜
１．０ｗｔ％とする。特に好ましい範囲は０．２〜０．
８ｗｔ％である。
【０００６】Ｍｇ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ：各々０．０１〜
１．０ｗｔ％、Ｚｎ：０．０１〜５．０ｗｔ％、Ｓｎ：
０．０１〜２．０ｗｔ％ これらの元素はＣｕ−Ｓｉ合金をさらに固溶強化する目
的で添加されるものである。接点材で最も重要な特性は
耐放電摩耗性であるが、接点ＯＮ−ＯＦＦの繰り返しに
よる機械摩耗量が小さいことも要求される。したがっ
て、耐摩耗性を向上させるために適宜添加されるもので
ある。各々の含有量が０．０１ｗｔ％未満ではこの効果
は小さい。また、各々の元素の上限値を超えて含有して
も効果が飽和するとともに、Ａｇを除いて導電率の低下
が著しくなる。なお、Ａｇは高価であり、経済的制約も
考慮して上記の上限値を設定した。各々の好ましい含有
量は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇが各々０．０１〜０．６
ｗｔ％、Ｚｎが０．０３〜３．５ｗｔ％、Ｓｎが０．１
〜１．５ｗｔ％である。
１．０ｗｔ％、Ｚｎ：０．０１〜５．０ｗｔ％、Ｓｎ：
０．０１〜２．０ｗｔ％ これらの元素はＣｕ−Ｓｉ合金をさらに固溶強化する目
的で添加されるものである。接点材で最も重要な特性は
耐放電摩耗性であるが、接点ＯＮ−ＯＦＦの繰り返しに
よる機械摩耗量が小さいことも要求される。したがっ
て、耐摩耗性を向上させるために適宜添加されるもので
ある。各々の含有量が０．０１ｗｔ％未満ではこの効果
は小さい。また、各々の元素の上限値を超えて含有して
も効果が飽和するとともに、Ａｇを除いて導電率の低下
が著しくなる。なお、Ａｇは高価であり、経済的制約も
考慮して上記の上限値を設定した。各々の好ましい含有
量は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇが各々０．０１〜０．６
ｗｔ％、Ｚｎが０．０３〜３．５ｗｔ％、Ｓｎが０．１
〜１．５ｗｔ％である。
【０００７】Ｔｉ、Ｚｒ：各々０．０１〜１．０ｗｔ％ Ｃｒ：０．０１〜１．５ｗｔ％ Ｆｅ、Ｃｏ：各々０．０１〜３．０ｗｔ％ Ｎｉ：０．０１〜４．０ｗｔ％ これらの元素は、Ｃｕ−Ｓｉ合金に添加されることによ
って、Ｓｉと化合物を形成し析出強化する。先に挙げた
元素と同様に耐摩耗性を向上させる目的で適宜添加され
るものである。各々の含有量が０．０１ｗｔ％未満で
は、この効果は小さい。また、各々の元素の上限を超え
て含有しても効果が飽和するとともに導電率の低下が著
しくなる。したがって、上記の上下限値を設定した。各
々の好ましい含有量は、Ｔｉが０．０５〜１．０ｗｔ
％、Ｚｒが０．０１〜０．３ｗｔ％、Ｃｒが０．０５〜
１．０ｗｔ％、Ｆｅ、Ｃｏが各々０．１〜２．５ｗｔ
％、Ｎｉが０．３〜４ｗｔ％である。
って、Ｓｉと化合物を形成し析出強化する。先に挙げた
元素と同様に耐摩耗性を向上させる目的で適宜添加され
るものである。各々の含有量が０．０１ｗｔ％未満で
は、この効果は小さい。また、各々の元素の上限を超え
て含有しても効果が飽和するとともに導電率の低下が著
しくなる。したがって、上記の上下限値を設定した。各
々の好ましい含有量は、Ｔｉが０．０５〜１．０ｗｔ
％、Ｚｒが０．０１〜０．３ｗｔ％、Ｃｒが０．０５〜
１．０ｗｔ％、Ｆｅ、Ｃｏが各々０．１〜２．５ｗｔ
％、Ｎｉが０．３〜４ｗｔ％である。
【０００８】なお、上記副成分は２種以上複合添加する
ことができるが、その総量が０．０１ｗｔ％未満では、
強度向上の効果は小さく、６．０ｗｔ％を超えて含有す
ると導電率の低下が著しくなる。したがって、複合添加
する場合の総量は０．０１〜６．０ｗｔ％とした。好ま
しくは０．５〜３％である。好ましい副成分の組み合せ
としては、Ｔｉ（又はＺｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）
とＭｇ（又はＡｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｎ）の組み合
せが挙げられる。
ことができるが、その総量が０．０１ｗｔ％未満では、
強度向上の効果は小さく、６．０ｗｔ％を超えて含有す
ると導電率の低下が著しくなる。したがって、複合添加
する場合の総量は０．０１〜６．０ｗｔ％とした。好ま
しくは０．５〜３％である。好ましい副成分の組み合せ
としては、Ｔｉ（又はＺｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）
とＭｇ（又はＡｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｎ）の組み合
せが挙げられる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例についてその比較例と
比較して説明する。クリプトル炉を用いて、表１に示す
組成の銅合金を、大気中で木炭被覆下にて溶解及び鋳造
し、厚さ５０ｍｍ、幅７５ｍｍ、長さ１８０ｍｍの鋳塊
を得た。この鋳塊の表面と裏面を切削した後、９５０℃
の温度で厚さ１５ｍｍまで熱間圧延した。次に、グライ
ンダーにより酸化スケールを除去した後、冷間圧延及び
５００℃の温度で４時間の焼鈍を行った後、最後の冷間
圧延で４．０ｍｍの厚さとした。表１に本発明に係る銅
合金及び比較合金のビッカース硬さと導電率を併記す
る。
比較して説明する。クリプトル炉を用いて、表１に示す
組成の銅合金を、大気中で木炭被覆下にて溶解及び鋳造
し、厚さ５０ｍｍ、幅７５ｍｍ、長さ１８０ｍｍの鋳塊
を得た。この鋳塊の表面と裏面を切削した後、９５０℃
の温度で厚さ１５ｍｍまで熱間圧延した。次に、グライ
ンダーにより酸化スケールを除去した後、冷間圧延及び
５００℃の温度で４時間の焼鈍を行った後、最後の冷間
圧延で４．０ｍｍの厚さとした。表１に本発明に係る銅
合金及び比較合金のビッカース硬さと導電率を併記す
る。
【００１０】
【表１】
【００１１】次に本発明に係る銅合金及び比較合金の回
転通電摩耗試験を行った。この試験は図１に示す回転通
電摩耗試験機を用いて行った。図に示すごとく本発明合
金ＮＯ．１〜１７及び比較合金ＮＯ．１８〜２１を、寸
法４０ｍｍφ×４ｍｍｔの円板に加工し４等分した試験
片１を絶縁体１１間に配設して４極の回転体とし、この
回転体の両極面にはカーボンブラシ２、２の一端を接触
させ他端に板バネ３、３の下部を連結した。この板バネ
３、３の上端部にはそれぞれ加圧治具９、９の一端を連
結し、その他端にはオモリ４をそれぞれ接続した。な
お、１０は試験片１に連結された通電用リード線、５は
カーボンブラシ２、２に連結される電線、６は直流電
源、７は電流計、８は加圧治具の支柱である。
転通電摩耗試験を行った。この試験は図１に示す回転通
電摩耗試験機を用いて行った。図に示すごとく本発明合
金ＮＯ．１〜１７及び比較合金ＮＯ．１８〜２１を、寸
法４０ｍｍφ×４ｍｍｔの円板に加工し４等分した試験
片１を絶縁体１１間に配設して４極の回転体とし、この
回転体の両極面にはカーボンブラシ２、２の一端を接触
させ他端に板バネ３、３の下部を連結した。この板バネ
３、３の上端部にはそれぞれ加圧治具９、９の一端を連
結し、その他端にはオモリ４をそれぞれ接続した。な
お、１０は試験片１に連結された通電用リード線、５は
カーボンブラシ２、２に連結される電線、６は直流電
源、７は電流計、８は加圧治具の支柱である。
【００１２】上記の装置において、試験片１とカーボン
ブラシ２との接触圧力をオモリ４を用いて調整し、４３
５ｇ／ｃｍ2とした。この状態で試験片１に電流密度
０．２Ａ／ｍｍ2で通電し、周速度６．３ｍ／ｓｅｃ(
回転数：３０００ｒｐｍ) でモータを回転させ通電回転
摩耗試験を行なった。雰囲気は１５℃の大気中とし、４
００時間後の試験片１の摩耗量を調査した。その結果を
表１にあわせて示す。
ブラシ２との接触圧力をオモリ４を用いて調整し、４３
５ｇ／ｃｍ2とした。この状態で試験片１に電流密度
０．２Ａ／ｍｍ2で通電し、周速度６．３ｍ／ｓｅｃ(
回転数：３０００ｒｐｍ) でモータを回転させ通電回転
摩耗試験を行なった。雰囲気は１５℃の大気中とし、４
００時間後の試験片１の摩耗量を調査した。その結果を
表１にあわせて示す。
【００１３】本発明合金はＳｉを０．１〜１．０ｗｔ％
の範囲で含有するとともに、良好な導電率と硬さを有し
ており、耐放電摩耗性が優れている。一方、比較合金Ｎ
ｏ．１８はＳｉ含有量が少なく、耐放電摩耗性向上効果
が小さい。さらにＮｏ．１９はＳｉが多すぎるため、導
電率が低下し摩耗量が大きくなっている。Ｎｏ．２０、
２１はＳｉを含んでおらず、優れた導電率を有するもの
の、摩耗量が大きい。
の範囲で含有するとともに、良好な導電率と硬さを有し
ており、耐放電摩耗性が優れている。一方、比較合金Ｎ
ｏ．１８はＳｉ含有量が少なく、耐放電摩耗性向上効果
が小さい。さらにＮｏ．１９はＳｉが多すぎるため、導
電率が低下し摩耗量が大きくなっている。Ｎｏ．２０、
２１はＳｉを含んでおらず、優れた導電率を有するもの
の、摩耗量が大きい。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の銅合金
は、従来品に比較して導電率は低いものの耐放電摩耗性
に優れており、例えばモーターコンミュテータ及び各種
接点部品の寿命向上に寄与すること大である。
は、従来品に比較して導電率は低いものの耐放電摩耗性
に優れており、例えばモーターコンミュテータ及び各種
接点部品の寿命向上に寄与すること大である。
【図１】耐放電摩耗性を試験する回転通電摩耗試験機の
側面図である。
側面図である。
１ 試験片 ２ カーボンブラシ
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％を含み、残
部が銅及び不可避不純物からなることを特徴とする耐放
電摩耗性が優れる銅合金。 - 【請求項２】 Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％を含有し、
さらにＭｇ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ａｌ：０．０１
〜１．０ｗｔ％、Ｔｉ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｃ
ｒ：０．０１〜１．５ｗｔ％、Ｍｎ：０．０１〜１．０
ｗｔ％、Ｆｅ：０．０１〜３．０ｗｔ％、Ｃｏ：０．０
１〜３．０ｗｔ％、Ｎｉ：０．０１〜４．０ｗｔ％、Ｚ
ｎ：０．０１〜５．０ｗｔ％、Ｚｒ：０．０１〜１．０
ｗｔ％、Ａｇ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｓｎ：０．０
１〜２．０ｗｔ％のうち少なくとも１種類以上を総量で
０．０１〜６．０ｗｔ％含有し、残部が銅及び不可避不
純物からなることを特徴とする耐放電摩耗性が優れる銅
合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9778596A JPH09263864A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 耐放電摩耗性が優れる銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9778596A JPH09263864A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 耐放電摩耗性が優れる銅合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09263864A true JPH09263864A (ja) | 1997-10-07 |
Family
ID=14201477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9778596A Pending JPH09263864A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 耐放電摩耗性が優れる銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09263864A (ja) |
Cited By (11)
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| KR20210129045A (ko) | 2019-02-20 | 2021-10-27 | 미츠비시 마테리알 가부시키가이샤 | 구리 합금재, 정류자편, 전극재 |
-
1996
- 1996-03-26 JP JP9778596A patent/JPH09263864A/ja active Pending
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