JP3989516B2 - 電気接続器具用銅合金 - Google Patents
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Description
さらに、本発明は、グローの発生及び亜酸化銅の増殖を防止でき、電気器具のコンセントや照明のスイッチなどの電気接続器具(配線接続器具)に適した銅合金を提供することを目的とする。
(1)Crを0.1〜1mass%、Znを0.1〜5.0mass%、Snを0.8〜2.0mass%含み、残部が不可避不純物及びCuからなる引張強度(TS)が600MPa以上、0.2%耐力(YS)が560MPa以上、導電率(EC)が40%IACS以上、且つ、0.2%耐力(YS)の80%を負荷した応力腐食試験(SCC)において、破断時間が500時間以上である電気接続器具用銅合金、
(2)応力緩和特性(SR)が150℃×1000時間で50%以下である(1)記載の電気接続器具用銅合金、及び
(3)Siを0を超え0.2mass%以下含んだ(1)または(2)記載の電気接続器具用銅合金
を提供する。
(1)鋳造は連続鋳造が好ましい。
(2)熱間圧延を、900〜1050℃(好ましくは、950〜1030℃)加熱で圧延率80%以上(好ましくは90%以上)で圧延後、急冷して行う。
(3)冷間圧延は通常の条件で60〜98%(好ましくは90〜98%以上)の圧延率で行う。
(4)熱処理を400〜500℃(好ましくは450〜500℃)×1〜5hで行う。
(5)最終仕上げ加工(冷間圧延)を、10〜40%の加工率で行う。
但し、(3)と(4)の間、もしくは、(4)の途中で750〜900℃(好ましくは800〜900℃)で0.1〜1分間の熱処理をおこなっても良い。
本発明の銅合金の0.2%耐力は560MPa以上であるが、好ましくは580MPa以上、680MPa以下、さらに好ましくは580MPa以上、630MPa以下である。
本発明の銅合金の導電率は40%IACS以上であるが、好ましくは45%IACS以上、60%IACS以下、さらに好ましくは50%IACS以上、60%IACS以下である。
本発明の銅合金の応力腐食試験における破断時間は500時間以上であるが、好ましくは1000時間以上、さらに好ましくは3000時間以上である。
強度(引張強度、0.2%耐力値)と導電率は相反する特性で、本合金系の場合には強度を高めると導電率が低下し、逆に導電率を高めると強度が下がる。また、強度は曲げ加工性とも相反する特性で、強度が高いほど望ましいが逆に曲げ加工性が劣化する。なお、導電率は高いほど、高電流を使用する配線器具に使うことができる。さらに、応力腐食試験の破断時間も長いほど信頼性が向上する。
その板から冷間加工と熱処理を繰り返し、厚さ0.5mmの平板(条)を作製した。なお、熱処理温度はCrの析出処理では400〜450℃×2〜5hr、最終仕上げ加工率は10〜40%にて行った。
更に、市販されている銅合金および非鉄材料からなる板厚0.5mmの板材を入手した。その銅合金はC2600、C2680、C5111、C5191ならびにC7701で、ステンレス鋼はSUS301、SUS304である。
これらの材料について引張強度、0.2%耐力、導電率、応力緩和特性、応力腐食性を調査した。
引張強度(TS)と0.2%耐力(YS)はJIS−5号試験片を圧延平行方向から切り出し、JIS Z 2241に準じて測定した。
導電率(EC)は幅10mm×長さ150mmの試験片を圧延平行方向から切り出し、JIS H 3200に準じて端子間距離100mmで測定した。
応力緩和特性(SR)は日本電子材料工業会標準規格(EMAS−3003:ばね材料の曲げによる応力緩和試験方法)に準拠し、片持ち梁法により試験を行った。引張試験で得られた0.2%耐力の80%を負荷した状態で、150℃の高温槽(大気)に放置し、所定の時間毎に測定を繰り返し最長1000時間まで測定した。
応力腐食試験(SCC)はJIS C8306のアンモニア試験法に準拠し、図1に示した方法で応力負荷を与えて測定した。図中10は試験片、11は負荷、12はシリコンキャップ、13はガラスセル、14はアンモニア溶液を示す。その測定は次のようにして行った。幅10mm×長さ100mmの試験片10を準備し、テープやマスキングにより幅10mm×長さ10mmのみ常温で3vol.%のアンモニア(NH3)雰囲気中に暴露させ、負荷11を加えて破断までの時間を測定した。なお、負荷応力は、引張試験で得られた0.2%耐力の80%とした。
次に、耐グロー特性及び耐亜酸化銅増殖特性を評価した。図2に耐グロー特性及び耐亜酸化銅増殖特性の測定に用いた装置の模式図を示す。
耐グロー特性は以下の様に評価した。すなわち、直径2mmの銅線2を荷重付加器付ホルダー1に取付け、本発明例及び比較例の試料3を試料ホルダー4の上に配置し、銅線2と接触させ、スライダック8と可変抵抗器6を用いて上記銅線2及び試料3の間に流れる電流を4アンペアにする。次いで試料ホルダー4を振動器5により振動させ、前記銅線2と試料3の間の電圧波形をオシロスコープ7により観察した。前記銅線2と試料3の間にグロー(微小放電)が発生すると、オシロスコープ7の波形が変化するため、この波形変化が発生するまでに付加した振動数(回数)で耐グロー特性を評価した。耐グロー特性の評価としては、用途にもよるが、目安としては、このグロー発生を示す波形変化が発生するまでに付加した振動が1×103回以下の場合は不良であり、1×103回を超える場合は良である。
耐亜酸化銅増殖特性を以下のように評価した。前記グロー発生が確認されると同時に振動器5による振動を停止し、試料3を60分放置した。次いで、試料3を取り出し、前記試料3の表面に生成した亜酸化銅を集め、質量を測定した。この質量すなわち亜酸化銅増殖量(mg)で耐亜酸化銅増殖性を評価した。耐亜酸化銅増殖性の評価としては、用途にもよるが、目安としては、この亜酸化銅発生量(mg)が200mg以下の場合は良であり、200mgを超える場合は不良である。
これらの測定結果を表1〜4に示す。なお、表中に同成分の合金について複数の強度、導電率等が記載されている部分があるが、これは同成分で最終仕上げ加工率を表に示すように変えた試験結果である。
表1及び表2の結果より次のことが分かる。
まず比較例については次のとおりである。
No.50はCr量が少なく、強度が劣った。
No.51は実施例と比較しても差異はなかった。Crは過剰に添加しても効果が飽和してしまい、コスト高となるだけであり、実用に適さない。
No.52〜57はSn,Zn量が少なく、強度が劣り、耐応力緩和特性が50%を超えており著しく劣った。
No.58、59は、導電率が劣った。
No.60、61は、導電性が劣った。
No.62〜65はZn量が多いため、耐応力腐食特性が劣った。
市販合金では、No.80は導電性が劣り、また応力腐食割れ以外の評価項目が劣った。No.81、82の黄銅は導電率と耐応力腐食特性が劣った。No.83、84のリン青銅、No.85の洋白、No.86、87は導電率が劣った。
これに対し、実施例のNo.1〜46では引張強度(TS)、0.2%耐力(YS)、導電率(EC)、耐応力腐食性(SCC)、耐応力緩和特性(SR)のいずれも優れた電気接続器具用銅合金が得られた。
また、表1〜表4の結果を総合的に考慮することにより、本発明に従う合金は各要求特性を満たしており、電気接続器具用合金として優れていることが分かる。
2 銅線
3 試料
4 試料ホルダー
5 振動器
6 可変抵抗器
7 オシロスコープ
8 スライダック
10 試験片
11 負荷
12 シリコンキャップ
13 ガラスセル
14 アンモニア溶液
Claims (3)
- Crを0.1〜1mass%、Znを0.1〜5.0mass%、Snを0.8〜2.0mass%含み、残部が不可避不純物とCuからなる引張強度が600MPa以上、0.2%耐力が560MPa以上、導電率が40%IACS以上、且つ、0.2%耐力の80%を負荷した応力腐食試験において、破断時間が500時間以上である電気接続器具用銅合金。
- 応力緩和特性が150℃×1000時間で50%以下の請求項1記載の電気接続器具用銅合金。
- Siを0を超え0.2mass%以下含んだ請求項1または2記載の電気接続器具用銅合金。
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