WO2010103646A1

WO2010103646A1 - リンと鉄とを含有する銅合金及びその銅合金を用いた電気部材

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Publication number: WO2010103646A1
Application number: PCT/JP2009/054793
Authority: WO
Inventors: 洋山口
Original assignee: 三井金属鉱業株式会社
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2010-09-16
Also published as: JP4495251B1; CN102076875B; CN102076875A; JPWO2010103646A1

Abstract

　今後需要が急増する、駆動系を電動化していく自動車用の配電部材や車載用電気部品の全般材等として使用可能な高導電性能と耐熱性能とを兼ね備えた銅合金の提供を目的とする。上記課題を解決するために、良好な耐熱性を備えるリンと鉄とを含有する銅合金であって、Ｐの含有量が０．００４質量％～０．００９質量％、Ｆｅの含有量が０．００４質量％～０．０１０質量％、残部が銅及び不可避不純物である、リン脱酸銅に対して鉄成分を含有した組成を備えることを特徴とする高導電性耐熱銅合金を採用する。そして、本件発明に係る高導電性耐熱銅合金は、その製造にあたり、溶解鋳造の際に無酸素雰囲気を使用する必要がないため、製造コストの安価な製造方法とすることが可能である。

Description

リンと鉄とを含有する銅合金及びその銅合金を用いた電気部材

　本件発明は、リンと鉄とを含有する銅合金及びその銅合金を用いた電気部材に関する。特には、比較的高温度にさらされる車載用電気部品、電気自動車やハイブリッド自動車等の高電流用コネクター端子等の配電部材、更に、太陽光発電設備などの高温環境下で使用される電気部品等への使用に適した、リンと鉄とを含有する高導電性耐熱銅合金に関する。

　一般的に、電気部品用の銅素材としては、高い導電性と高い熱伝導性とを備えるタフピッチ銅が用いられている。タフピッチ銅ＪＩＳ　Ｃ１１００の導電率は、ＪＩＳの規定によれば１００％ＩＡＣＳ以上である。そして、タフピッチ銅の耐熱性は不明であるが、加工率が高い場合には、８０℃の雰囲気中に長時間保持することにより軟化することが懸念される。

　ところが、例えば自動車用の配電部材の場合には、自動車の運転時間が長くなれば、当該配電部材が比較的高温度の環境に長時間さらされることになる。従って、このような過酷な環境に長時間さらされても、物理的な強度が劣化しないことが求められる。そして、例えば、電線圧着部の強度は素材の耐力に依存する。従って、例えばタフピッチ銅のように耐熱性が劣る素材を用いた場合には、再結晶に伴う耐力の低下が生じやすく、その結果、圧着部のクリンプ強度が低下し、要求品質に対する信頼性が劣ることになる。また、砂漠などの高温にさらされる地域で使用される太陽光発電装置等の電気部材についても、同様の特性が求められる。

　従って、上述の如き比較的高温度の環境に長時間さらされる用途には、導電率が高く、良好な耐熱性を備える銅合金が用いられることになり、鉄含有銅、すず含有銅等の、良く知られた銅合金が広く実用化されている。ところが、これらの耐熱銅合金には、耐熱性の問題はないが、導電率が９５％ＩＡＣＳ～７８％ＩＡＣＳとタフピッチ銅に比べて低く、また、添加する合金元素がコストアップの要因になるという欠点がある。

　一方、純銅系で耐熱性がある銅合金としてはリン脱酸銅がある。リン脱酸銅の中でもＪＩＳ　Ｃ１２２０は、リンを０．０１５質量％～０．０４０質量％含む合金であり、導電率は９０％ＩＡＣＳ～７０％ＩＡＣＳと低いが、広い用途に使用されている。また、ＪＩＳ　Ｃ１２０１は、リンを０．００４質量％～０．０１４質量％含む銅合金であり、対応する米国規格におけるＣ１２０００は、導電率が９８％ＩＡＣＳとされている。この合金Ｃ１２０００については、耐熱性についての知見がないが、リンが酸化するようであれば耐熱性が不足する。

　以上のことから理解できるように、希薄な合金成分を含む、純銅に近い銅合金において、近年要求されるレベルの耐熱性が確保でき、しかも、タフピッチ銅にほぼ匹敵する９９％ＩＡＣＳ以上の高い導電率を確保できる銅合金が期待されている。

２００７年　ＪＩＳ　非鉄　ハンドブックＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＨＡＮＤＢＯＯＫ　第８版　１９８５　Ｃ．Ｄ．Ａ．ＩＮＣ

　しかしながら、リン含有銅の組成をベースにしたリン脱酸銅は、導電率を高くすることだけを考えて、単に合金成分であるＰ成分量を低くすると、十分な脱酸効果が得られないため、工業的生産が困難となり製造歩留まりの著しい低下を引き起こす。また、耐熱性に有効なリンの含有量が不足すると、耐熱性が劣ることになる。一方、上記Ｃ１２０１の工業的な生産は、無酸素銅にリンを添加することで可能になる。しかし、この製造方法は、コスト高を招くために実施されることが少なく、結果的に、Ｃ１２０１はほとんど市場に流通していない。

　以上のことから、市場では、今後需要が急激に増加するであろう、駆動系を電動化していく自動車用の配電部材や、高温にさらされる電気部材用の素材として、高導電性能と耐熱性能とを兼ね備えた、希薄合金成分を含有した安価で高品質の銅合金が要求されてきた。

　そこで、本件発明者は、鋭意研究の結果、リンと鉄とを含有する銅合金組成を採用することで、高導電性能と耐熱性能とを兼ね備えた銅合金の提供が可能なことに想到した。

本件発明に係る高導電性耐熱銅合金：　本件発明に係る高導電性耐熱銅合金は、良好な耐熱性を備えるリンと鉄とを含有する銅合金であって、以下の組成を備えることを特徴としている。

　Ｐ　：０．００４質量％～０．００９質量％
　Ｆｅ：０．００４質量％～０．０１０質量％
　残部：銅及び不可避不純物

　本件発明に係る高導電性耐熱銅合金は、３００℃×１時間の熱処理後において、ビッカース硬度（Ｈｖ）が８０以上であることが好ましい。

　本件発明に係る高導電性耐熱銅合金は、導電率が９９％ＩＡＣＳ以上であることが好ましい。

本件発明に係る電気部材：　本件発明に係る電気部材は、前記本件発明に係る高導電性耐熱銅合金を用いて得られることを特徴としている。

　本件発明に係る高導電性耐熱銅合金は、リンの含有量の少ないリン脱酸銅の組成をベースとし、鉄成分を意図的に含有させることにより、従来のタフピッチ銅では達成できなかった、高導電性能と耐熱性能とを兼ね備えたものである。よって、本件発明に係る高導電性耐熱銅合金は、車載用配電部材や比較的高温にさらされる電気部材の製造に好適に使用できる。また、本件発明に係る高導電性耐熱銅合金の製造は、溶解鋳造の過程において、脱酸成分としてＰとＦｅとを含有させる点に特徴を有するが、その他の点においては、従来のリン脱酸銅の製造方法をほぼそのまま採用することが出来る。従って、溶解鋳造時にも完全な大気遮断を必要とせず、製造コストの上昇はあっても僅かである。

　以下、本件発明に関する発明を実施するための形態に関して述べるが、最初に本件発明に言う導電率と耐熱性に関して説明しておく。本件発明に言う導電率とは、銅合金材を最終焼鈍した後の導電率であり、日本ホッキング社製のデジタル導電率計（オートシグマ３０００）で測定した結果で表している。最終焼鈍した銅合金材は、更に塑性加工を加えると、導電率が１％ＩＡＣＳ～３％ＩＡＣＳ程度低下するが、銅合金の導電率は、最終焼鈍後の導電率で表すのが一般的となっているからである。この導電率は、高いほど好ましく、１００％ＩＡＣＳ以上であるタフピッチ銅とほぼ同等以上とすることが望ましい。

　また、本件発明に言う耐熱性とは、一般の焼鈍軟化特性として、リン脱酸銅Ｃ１２２０に近い耐熱性があれば十分と考える。このため、３００℃×１時間の熱処理で軟化しないという基準（ビッカース硬度（Ｈｖ）で８０以上を確保できること。）を採用して判断するのが適当である。一方、車載用配電部材の信頼性評価は、１５０℃又は２００℃にて５００時間～１０００時間の熱履歴後の信頼性で評価するのが一般的である。そして、２００℃×１０００時間の熱負荷は、３００℃×１時間の熱処理にほぼ匹敵する。以下、本件発明の内容を詳説する。

本件発明に係る高導電性耐熱銅合金の形態：　本件発明に係る高導電性耐熱銅合金は、良好な耐熱性を備える銅合金であって、以下のリンと鉄とを含有した組成を備えることを特徴としている。

　上記組成から判断できるように、本件発明に係る銅合金は、希薄合金成分としてＰとＦｅとを採用し、各合金成分量を制御することによって、高い導電率と、車載用配電部材や高温にさらされる電気部材等への使用に適した耐熱性とを備える、電気部品用高導電性耐熱銅合金である。この銅合金は、後述する製造方法でも述べるように、ＰとＦｅとを脱酸剤として使用することで初めて得られるものである。

　本発明に係る銅合金において、銅に対する合金添加元素の含有量は、以下のように考えて定めた。まず、銅合金を溶解鋳造する際の、主要な脱酸剤がＰである。この脱酸剤として添加するＰは、銅合金の合金成分として０．００４質量％～０．００９質量％を含有させることが好ましい。合金成分としてのＰの含有量が０．００４質量％未満の場合には、十分な脱酸効果が期待できない。脱酸効果が十分に得られないと、溶解鋳造中にＰの一部が酸化されてＰ酸化物として存在することになり、結果として耐熱性に乏しい銅合金となる。一方、合金成分としてのＰの含有量が０．０１０質量％以上になると、導電率が顕著に低下する。そして、合金成分としてのＰの含有量が０．００９質量％を超えると、導電率９９％ＩＡＣＳ以上を確保した銅合金が得られなくなる。従って、上述したように、合金成分としてのＰの含有量は、０．００４質量％～０．００９質量％の範囲とすることが好ましい。

　また、上述のＰに加え、合金成分として微量のＦｅを含有させると、脱酸効果が向上すると同時に、銅合金の中ではＰが安定した状態で存在できる。これは、合金原料を溶解している状態では、ＰよりもＦｅが優先して酸素と結合するからである。従って、合金成分としてのＦｅの含有量が０．００４質量％未満の場合には、脱酸材としてのＦｅの効果が期待できない。一方、銅合金の合金成分として微量存在するＦｅは、銅合金の組織中で複合酸化物を形成するため導電率が高くなる。しかし、銅合金の合金成分としてＦｅの含有量が０．０１０質量％を超えると、銅マトリックスに対するＦｅの固溶量が多くなり、導電率９９％ＩＡＣＳ以上の銅合金を得ることが困難になる。従って、上述したように、合金成分としてのＦｅの含有量は、０．００４質量％～０．０１０質量％の範囲とすることが好ましい。

　以上に述べた組成の本件発明に係る高導電性耐熱銅合金は、３００℃×１時間の熱処理後において、ビッカース硬度（Ｈｖ）が８０以上という硬度を備える。３００℃×１時間の熱処理後に高レベルのビッカース硬度（Ｈｖ）を維持していれば、通常の使用条件では再結晶に伴う耐力の低下が生じることがなく、例えば、圧着端子として使用した場合には電線圧着部のクリンプ強度が維持され、機能部材として使用した場合には強度低下が起こらないため、要求品質に対する信頼性が高くなる。

　また、同時に、本件発明に係る高導電性耐熱銅合金は、導電率が９９％ＩＡＣＳ以上であり、一般的な電気部材に用いられるタフピッチ銅と同等の高導電性能を備える。即ち、これらの特性を見るに、電気自動車やハイブリッド車など、高電流を流すと自己発熱して温度を上昇させる効果が、環境温度が高いこととの相乗効果を生むことが問題となる電気部材、その他使用環境温度を８０℃以上、又は１３０℃以上と高く想定している自動車用の配電部材、更に、高温にさらされる太陽光発電設備などで使用する使用環境温度８０℃以上を想定する電気部材等の素材として用いるのに好適な高導電性耐熱銅である。

　本件発明に係る高導電性耐熱銅合金を製造するには、溶解鋳造法により、Ｐの含有量が０．００４質量％～０．００９質量％、Ｆｅの含有量が０．００４質量％～０．０１０質量％、残部が銅及び不可避不純物となる銅合金組成に調整した鋳塊を鋳造する。このとき、溶湯に木炭カバーを施したり、燃焼ガス雰囲気で溶解するなどして、大気からは一定の遮断状態とするとしても、当該木炭カバーが不完全であったり、出湯や除滓の際等に大気と触れても構わない。即ち、従来のリン脱酸銅の製造方法をほぼそのまま採用することが出来る。従って、製造コストの上昇はあっても僅かである。しかし、合金元素としてのＰの耐熱性向上効果をフルに発揮させるためには、脱酸処理を有効的に行う必要がある。

　ここで、本件発明で用いる脱酸成分の、含有量調整方法について述べる。本件発明に係る高導電性耐熱銅合金が高導電率を備えるためには、上述のように、合金元素であるＰの含有量を高くすることは出来ない。そこで、溶解鋳造時の脱酸成分として、ＰとＦｅとを同時に含有させて銅合金組成を調整する。具体的には、溶解材料が溶落した時点で成分分析を行い、所定の狙い目の含有量にあわせるため、ＰとＦｅの適量を添加する。上述の合金組成の範囲を得るためには、脱酸剤としてのＰとＦｅとの含有量のそれぞれが、０．００６質量％～０．００８質量％の範囲となるように調整するのが適当である。なお、溶落時に、ＰとＦｅとの分析値が、０．０１０質量％を超えるときは、溶湯を大気と積極的に接触させて、ＰとＦｅとの分析値が０．０１０質量％以下の範囲まで下がるように調整する。そして、昇温して出湯を決める際のＰの含有量が０．００５質量％～０．０１０質量％、Ｆｅの含有量が０．００７質量％～０．０１０質量％となるように調整するのがより好ましい。なお、本件発明では、調整誤差と酸化消耗とを勘案して、銅合金中のＰとＦｅとの含有量を決めていることを断っておく。

　そして、本件発明に係る高導電性耐熱銅合金の製造方法においては、溶解鋳造を行うにあたり、銅合金成分を溶解して成分分析を行った後に、必要に応じてＰとＦｅとの各成分の含有量調整を行うことが好ましい。これら合金成分であるＰとＦｅとは、熔解させることである程度は含有量の変動が予想される成分である。従って、原料熔解させたときの状態を確認した上で、事後的に調整を図ることが好ましいのである。また、本件発明に係る高導電性耐熱銅合金に含有させるリン成分及び鉄成分は特に微量であるため、溶解鋳造の最終段階で添加すれば、これらの合金成分の精密な含有量調整が容易となる。

　なお、本件発明に係る銅合金は、溶解鋳造の後、通常の合金と同様に熱間圧延、面削の後、冷間圧延と最終焼鈍とを施し、その後の冷間圧延で用途に応じた厚さと強度に調整する。硬度調整は、冷間圧延の加工率の設定によって行われ、加工硬化現象を活用すれば、ビッカース硬度（Ｈｖ）は１３０程度まで到達が可能である。

本件発明に係る電気部材の形態：　本件発明に係る電気部材は、前記高導電性耐熱銅合金を用いて得られることを特徴としている。本件発明に係る高導電性耐熱銅合金は、良好な機械的性質を備えると同時に、導電性能、耐熱特性、熱伝導性、放熱性能も良好である。従って、本件発明に係る電気部材は、これらの特性が要求される電気部材である。ここで言う電気部材とは、電線圧着端子などを含むものであるが、その形状には限定はない。即ち、導電性と耐熱性とを併せ持とうとする電気部材の全てを対象としている。そして、良好な耐熱特性と導電性能とを併せ持つが故に、安全性に対する要求が厳しい車載用配電部材として用いることが出来る。ここで言う車載用配電部材とは、自動車を構成する各種部材の内、配線材料、コネクター部材、放熱部材等の全てを含む概念として用いている。以下、実施例及び比較例を示し、本件発明に係る高導電性耐熱銅合金を、具体的に説明する。

［実施例１］
　実施例１では、製造ラインのガス焚き炉を用い、還元性燃焼廃ガス雰囲気で原料を溶解し、タンディシュ及び鋳型内には木炭カバーを施して、Ｐの含有量が０．００７質量％、Ｆｅの含有量が０．００８質量％、残部が銅及び不可避不純物の組成の高導電性耐熱銅合金を半連続鋳造し、実施例１の鋳塊を得た。このときの不純物の含有量は、Ｐｂが０．００７質量％、Ｓｎが０．００６質量％、Ｚｎが０．００６質量％で、残部の銅は９９．９７質量％であった。このときの溶解鋳造工程を詳細に述べておく。原料溶解にあたっては、市中スクラップ材料、工場内での繰り返し使用材料などから適当な材料を選択して溶解した。そして、溶解後にサンプルを採取して分析したところ、Ｐの含有量が０．００８質量％、Ｆｅの含有量が０．００３質量％であった。そこで、鋳塊の組成の目標値を、Ｐの含有量を０．００８質量％、Ｆｅの含有量を０．００８質量％に設定し、Ｆｅ成分を適量補給添加した。

　その後、現場の生産ラインを使用し、実施例１の鋳塊を８００℃に加熱した後、厚さ１３ｍｍになるように熱間圧延を行った。その後、面削して、更に厚さ１．８ｍｍまで冷間圧延して冷間圧延材を作成し、この冷間圧延材からサンプルを採取した。そして、このサンプルに対して４００℃×１時間の加熱処理（最終焼鈍）を行った後に、試験用圧延機で加工率７５％の冷間圧延を行って、厚さ０．４５ｍｍの、実施例１の板状銅合金材を得た。

　実施例１の板状銅合金材の物性は、ビッカース硬度（Ｈｖ）が１２６、引張強さが４１９Ｎ／ｍｍ^２、耐力（０．２％耐力）が４０７Ｎ／ｍｍ^２、伸び率が２．３％、導電率が９８．７％ＩＡＣＳ（最終焼鈍後の導電率は１０１％ＩＡＣＳ）であった。そして、この実施例１の板状銅合金材に対して、以下の耐熱試験を行った。

耐熱試験１：　耐熱試験１では、実施例１の板状銅合金材から切り出した試料を、浴温を３００℃に維持した塩浴中に１時間浸漬した後、室温まで焼き入れ冷却し、当該試料のビッカース硬度（Ｈｖ）を測定した。その結果、ビッカース硬度（Ｈｖ）が１１４、引張強さが３５６Ｎ／ｍｍ^２、耐力（０．２％耐力）が３３１Ｎ／ｍｍ^２、伸び率が１０％、導電率が１００％ＩＡＣＳであった。ビッカース硬度（Ｈｖ）と耐力（０．２％耐力）との耐熱試験前後における変化と最終焼鈍後の導電率を後の表１に示す。

耐熱試験２：　耐熱試験２では、実施例１の板状銅合金材から切り出した試料を、雰囲気温度を１５０℃に維持したエアーバス中に５００時間保持した。その後、室温まで冷却し、当該試料のビッカース硬度（Ｈｖ）を測定した。その結果、ビッカース硬度（Ｈｖ）が１３０と、低温焼鈍硬化作用でむしろ高くなっていた。

［実施例２］
　実施例２でも、実施例１と同様、製造現場のガス焚き炉で、還元性燃焼廃ガス雰囲気で原料を溶解し、タンディッシュ及び鋳型内には木炭系カバーを施し、Ｐの含有量が０．００５質量％、Ｆｅの含有量が０．００５質量％、残部銅及び不可避不純物の組成を持つ銅合金を半連続鋳造し、実施例２の鋳塊を得た。このときの不純物の含有量は、Ｐｂが０．００２質量％、Ｚｎが０．００２質量％、Ｎｉが０．００３質量％で、残部の銅は９９．９７質量％であった。

　このとき、溶解後にサンプルを採取して分析を行ったところ、Ｐの含有量が０．００５質量％、Ｆｅの含有量が０．００２質量％であった。そこで、組成の目標値を、Ｐの含有量を０．００８質量％、Ｆｅの含有量を０．００８質量％に設定し、不足分を補うためにＰとＦｅとを適量補給添加した。

　そして、実施例２の鋳塊を用い、実施例１と同様、熱間圧延／面削／冷間圧延／最終焼鈍／冷間圧延を施し、厚さ０．４５ｍｍの、実施例２の板状銅合金材を得た。実施例２の板状銅合金材の物性は、ビッカース硬度（Ｈｖ）が１２６、引張強さが４２６Ｎ／ｍｍ^２、耐力（０．２％耐力）が４２０Ｎ／ｍｍ^２、伸び率が３．６％、導電率が９７．４％ＩＡＣＳ（最終焼鈍後の導電率は１００％ＩＡＣＳ）であった。また、耐熱試験１を実施した結果、ビッカース硬度（Ｈｖ）は１１７、引張強さが３５２Ｎ／ｍｍ^２、耐力（０．２％耐力）が３２１Ｎ／ｍｍ^２、伸び率が１３％、導電率が９９．０％ＩＡＣＳであった。ビッカース硬度（Ｈｖ）と耐力（０．２％耐力）との耐熱試験前後における変化と最終焼鈍後の導電率を後の表１に示す。耐熱試験１の結果が良好であったため、耐熱試験２は実施しなかった。

［比較例１］
　比較例１では、実施例１及び実施例２と対比するため、タフピッチ銅を用いた。このタフピッチ銅は、ＪＩＳ　Ｃ１１００に規定するものであり、製造ラインから、熱間圧延、面削、冷間圧延、最終焼鈍（連続焼鈍）上がりで厚さ１．８ｍｍのタフピッチ銅板材を採取した。そして、このタフピッチ銅板材を、更に試験用圧延機で厚さ０．４５ｍｍに圧延し、比較例１の板状銅合金材を得た。

　比較例１の板状銅合金材の物性は、ビッカース硬度（Ｈｖ）が１２５、引張強さが４２３Ｎ／ｍｍ^２、耐力（０．２％耐力）が４１４Ｎ／ｍｍ^２、伸び率が２．１％、導電率が９９．４％ＩＡＣＳ（最終焼鈍後の導電率は１０２％ＩＡＣＳ）であった。そして、耐熱試験１を実施した結果、ビッカース硬度（Ｈｖ）は５２、引張強さは２３０Ｎ／ｍｍ^２、耐力（０．２％耐力）は６４Ｎ／ｍｍ^２、伸び率は４２％、導電率は１０２％ＩＡＣＳであった。ビッカース硬度（Ｈｖ）と耐力（０．２％耐力）との耐熱試験前後における変化と最終焼鈍後の導電率を後の表１に示す。

耐熱試験２：　比較例１では耐熱試験１で大きな変化が見られたため、実施例１と同様にして耐熱試験２を実施し、１５０℃雰囲気に保持した１時間後と５００時間後のビッカース硬度（Ｈｖ）を測定した。その結果、ビッカース硬度（Ｈｖ）は１時間後で既に６３になっており、５００時間後では４９であった。

［比較例２］
　比較例２では、実施例１と同様、製造現場のガス焚き炉で、還元性燃焼廃ガス雰囲気で原料を溶解し、タンディッシュ及び鋳型内には木炭系カバーを施し、Ｐの含有量が０．００７質量％、Ｆｅの含有量が０．００３質量％、残部銅及び不可避不純物の組成を持つ銅合金を半連続鋳造して、比較例２の鋳塊を得た。このときの不純物の含有量は、Ｐｂが０．００２質量％、Ｓｎが０．００２質量％、Ｚｎが０．００５質量％で、残部の銅は９９．９７質量％であった。

　このとき、溶解後にサンプルを採取して分析を行ったところ、Ｐの含有量が０．００９質量％、Ｆｅの含有量が０．００２質量％であった。そこで、組成の目標値を、Ｆｅの含有量を０．００５質量％とし、Ｐの添加はせずＦｅを適量補給添加した。そして、比較例２の鋳塊を用い、実施例１と同様、熱間圧延／面削／冷間圧延／最終焼鈍／冷間圧延を施し、厚さ０．４５ｍｍの、比較例２の板状銅合金材を得た。

　比較例２の板状銅合金材の物性は、ビッカース硬度（Ｈｖ）が１３１、引張強さが４２９Ｎ／ｍｍ^２、耐力（０．２％耐力）が４２４Ｎ／ｍｍ^２、伸び率が１．８％、導電率が９７．２％ＩＡＣＳ（最終焼鈍後の導電率は１００％ＩＡＣＳ）であった。そして、耐熱試験後のビッカース硬度（Ｈｖ）は７３、引張強さは３５２Ｎ／ｍｍ^２、耐力（０．２％耐力）は２７５Ｎ／ｍｍ^２、伸び率は３４％、導電率は１００％ＩＡＣＳであった。ビッカース硬度（Ｈｖ）と耐力（０．２％耐力）との耐熱試験前後における変化と最終焼鈍後の導電率を後の表１に示す。

［比較例３］
　比較例３では、実施例１と同様にして、製造現場のガス焚き炉で、市中スクラップ材料と工場内の繰り返し材料を原料として溶解した。溶解後にサンプルを採取して分析を行ったところ、Ｐの含有量が０．００６質量％、Ｆｅの含有量が０．００１質量％であった。この溶湯に対しては特に成分調整をせず、そのまま昇温して半連続鋳造し、比較例３の鋳塊を得た。この鋳塊の合金組成は、Ｐの含有量が０．００２質量％、Ｆｅの含有量が０．００１質量％であった。そして、比較例３の鋳塊を用い、実施例１と同様にして、熱間圧延／面削／冷間圧延を施し、厚さ１．８ｍｍの冷間圧延材を作成した。

　ところが、この冷間圧延材からサンプルを採取し、４００℃×１時間の最終焼鈍を行った時点で表面にふくれが生じたため、不良と判断し、その後の冷間圧延加工は実施しなかった。最終焼鈍を実施した時点での導電率は、１０２％ＩＡＣＳであった。ここで発生したふくれは、Ｆｅの含有量を規定範囲に調整する対策を施さないままで低いＰ含有量の組成をねらったため、含まれているＰが全て酸化されてしまったことにより発生したと考えられる。

［実施例と比較例との対比］
導電率：　表１に示すように、板厚１．８ｍｍで最終焼鈍した時点での導電率は、実施例１が１０１％、実施例２が１００％、比較例１が１０２％、比較例２が１００％である。また、比較例３ではふくれが生じたが導電率は１０２％であり、いずれも９９％ＩＡＣＳ以上と高いレベルの導電率を示している。

ビッカース硬度（Ｈｖ）：　表１に示すように、３００℃×１時間の熱処理後のビッカース硬度（Ｈｖ）は、実施例１が１１４、実施例２が１１７と高い値を示しているが、比較例１では５２であり、完全に軟化（再結晶）している。また、比較例２でもビッカース硬度（Ｈｖ）は７３と半軟化しており、比較例の銅合金は、いずれも耐熱性が不足していることが明らかである。

耐力（０．２％耐力）：　表１に示すように、３００℃×１時間の熱処理後の耐力（０．２％耐力）低下率は、実施例１が１８．７％、実施例２が２３．６％にとどまっているが、比較例１では８４．５％であり、軟質材（焼鈍上がり材）のレベルとなっている。このような大きな耐力（０．２％耐力）の低下は、圧着部強度の低下等、強度を要する部分での強度不足に繋がり、電気部品の信頼性に重大な問題を引き起こす。また、比較例２ではＦｅの含有量が不足してＰの一部が酸化してしまったためか、耐力（０．２％耐力）の低下が３５．１％となっており、比較例の銅合金は、いずれも耐熱性が不足していることが明らかである。

　本件発明に係る高導電性耐熱銅合金は、良好な耐熱性を備えるリンと鉄とを含む銅合金であって、リン脱酸銅に対して鉄成分を含有した組成を備えることを特徴としている。即ち、リンと鉄との含有量を所定の数値に制御することで、高い導電率と所望の耐熱性とを備える高導電率耐熱性銅合金としたものである。従って、本件発明に係る高導電性耐熱銅合金は、高電流を流す用途のみならず、比較的高温度の環境に長時間さらされる自動車用の配電部材や太陽光発電設備などの高温環境下使用される電気部品等を構成する素材としての利用に好適である。

　また、本件発明に係る高導電性耐熱銅合金の製造方法は、溶解鋳造の工程において、脱酸成分としてＰとＦｅとを含有させる点に特徴を有するが、その他においては、従来のリン含有量が０．０１５質量％以上のリン脱酸銅の製造方法をそのまま採用することが出来るため、既存設備の活用が可能である。よって、新たな設備投資を必要とするものではない。

Claims

良好な耐熱性を備えるリンと鉄とを含有する銅合金であって、以下の組成を備えることを特徴とする高導電性耐熱銅合金。
　Ｐ　：０．００４質量％～０．００９質量％
　Ｆｅ：０．００４質量％～０．０１０質量％
　残部：銅及び不可避不純物
３００℃×１時間の熱処理後において、ビッカース硬度（Ｈｖ）が８０以上である請求項１に記載の高導電性耐熱銅合金。
導電率が９９％ＩＡＣＳ以上である請求項１又は請求項２に記載の高導電性耐熱銅合金。
請求項１～請求項３のいずれかに記載の高導電性耐熱銅合金を用いて得られることを特徴とする電気部材。