(57)【要約】【課題】４２Ｖ　などの高電圧で、かつＯＮ−ＯＦＦ回数が増大した自動車用の電気回路部品として、耐通電不良性に優れた銅合金材を提供することである。【解決手段】銅合金材を、Ｃｒ：０．０５〜１．５％（質量％、以下同じ），Ａｇ：０．０３〜０．３％、Ｐ：０．００５〜０．１％の一種又は二種以上を含み、残部が銅および不可避不純物であるとともに、導電率が８０％ＩＡＣＳ以上の範囲とすることである。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｒ：０．０５〜１．５％（質量％、以下同じ），Ａｇ：０．０３〜０．３％、Ｐ：０．００５〜０．１％の一種又は二種以上を含み、残部が銅および不可避不純物であるとともに、導電率が８０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする１４Ｖを越える高電圧電源に対する耐通電不良性に優れた銅合金材。
【請求項２】
導電率が９０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする請求項１に記載の１４Ｖを越える高電圧電源に対する耐通電不良性に優れた銅合材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４２Ｖ（ボルト）　など、現行の１４Ｖを超える高電圧の電源に対する耐通電不良性に優れた銅合金材に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
地球環境保護の観点から、低燃費車が指向される中で、自動車用電源の高電圧化が検討されている。現行の１４Ｖ自動車用電源を例えば４２Ｖに高電圧化した場合、同じ電力を得るための必要電流は小さく抑えることが出来る。２０Ｖの電圧であれば、２／５となり、４２Ｖの電圧であれば１／３となる。このため、自動車用電源を高電圧化すれば、電源や端子等の電気接続部品を小型化でき、それだけで、自動車１　台当たり数十ｋｇレベルの軽量化が可能である。
【０００３】
このような高電圧化自動車用電源では、この用途に対する電気接続部品にとって、新たな問題が生じる。即ち、誤って、電気接続部品同士を挿入または引き抜き、あるいは電気回路をＯＮ−ＯＦＦした場合などに、電気接続部品間同士でアーク（放電）がより生じやすくなる。
【０００４】
現行の１４Ｖ自動車用電源に対する電気接続部品としては、Ｃｕー３０％Ｚｎ　、りん青銅、脱酸銅、ＯＦＣ　、ＣｕーＦｅーＰ　等の各種銅合金材が使用されている。また、Ａｇを０．０１〜０．３％、Ｆｅを０．０２〜０．０５％、Ｐを０．００５〜０．０２％含むとともに、ＦｅとＰとの含有割合を特定範囲に制御することにより、耐アーク性を改善させる銅合金材なども提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−６４７４０公報（第１〜２頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、１４Ｖより大きい２０Ｖや４２Ｖの自動車用電源用の電気接続部品として、長時間ＯＮ−ＯＦＦを繰り返す電気回路に使用した場合、これら銅合金材では、高電圧化により、前記アークの発生頻度上昇、電気接続部品の変質を起こし、その結果、通電不良に至っている。
前記した通り、自動車用電源の高電圧化への検討は開始されたところであり、これに対して、耐通電不良性に優れた銅合金材は開発途上にあり、実用化されたものは今だ無い。
【０００７】
このような状況下で、本出願人は、先に、特願２００２−１８７４７号等で、自動車電源４２Ｖ化対応の電気接続部品材として、Ｆｅ：１．６〜２．４％を含み、９０％　以上の銅からなるとともに、導電率が２０〜５０％ＩＡＣＳ　、硬度が４．９Ｎ荷重のビッカース硬度がＨｖ１００　以上であり、酸化層の厚さが０．１　μｍ　以下であるような銅合金材を提案した。
【０００８】
しかし、このような銅合金材であっても、前記公知の銅合金材よりは耐アーク溶損性に優れるものの、高電圧で、かつ長時間の使用により、ＯＮ−ＯＦＦ回数が増大した自動車用の電気回路部品として用いた場合においては、耐通電不良性が不十分であるという限界を持つ。
ここで、通電不良とは、アークが１回または複数回発生した後に、電気接続部品が通電不良に至る状態をいう。耐通電不良性が優れた材料とは、通電不良に至り難い材料を意味する。
耐アーク溶損性は、アーク発生により銅合金が溶損するものであるのに対し、耐通電不良性は、アーク発生により、銅合金表面に酸化皮膜が形成され、絶縁されることにより起こるものである。従って、同じアーク発生に対する特性であっても、本質的に要求特性が異なる。
【０００９】
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、４２Ｖ（ボルト）など、１４Ｖを越える高電圧で、かつ長時間の使用により、ＯＮ−ＯＦＦ回数が増大した自動車用の電気回路部品として用いた場合において、耐通電不良性に優れた銅合金材を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の１４Ｖ　を超える高電圧電源に対する耐通電不良性に優れた銅合金材の要旨は、Ｃｒ：０．０５〜１．５％（質量％、以下同じ），Ａｇ：０．０３〜０．３％、Ｐ：０．００５〜０．１％の一種又は二種を含み、残部が銅および不可避不純物であるとともに、導電率が８０％ＩＡＣＳ以上であることとする。
【００１１】
本発明者らの知見によれば、Ｃｒ乃至Ａｇ乃至Ｐを含有する銅合金材が、４２Ｖの高電圧で、かつＯＮ−ＯＦＦ回数が増大した自動車用の電気回路部品において、耐通電不良性に優れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係わ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。Ｃｒ、Ａｇ、Ｐは、耐通電不良性を低下させずに、銅合金の強度を増大させる同効元素である。
Ｃｒ：０．０５〜１．５％（質量％、以下同じ）
銅合金中に含有されるＣｒは、析出させると銅合金の強度を増大させる一方で、導電率はほとんど低下させない。このため、自動車用の電気回路部品材としての強度を有し、かつ、４２Ｖの高電圧で、かつＯＮ−ＯＦＦ回数が増大した場合にも、耐通電不良性が良好である。この強度増大効果は、Ｃｒの０．０５％以上の含有によって発揮され、０．０５％未満では発揮されない。一方、Ｃｒを１．５％を超えて含有した場合、粗大な金属間化合物を形成し、加工性が劣化するとともに、導電率が低下する。
【００１３】
Ａｇ：０．０３〜０．３％
銅合金中に含有されるＡｇは、銅合金の強度を増大させる一方で、導電率を低下させない。このため、自動車用の電気回路部品としての強度を有し、かつ、４２Ｖの高電圧で、かつＯＮ−ＯＦＦ回数が増大した場合にも、耐通電不良性が良好である。この効果はＡｇが析出すると顕著となる。また、Ａｇはアーク放電による耐熱性を向上させる元素であり、この点でも、Ａｇは、アーク放電に対する材料として適している。この強度増大効果は、Ａｇの０．０３％以上の含有によって発揮され、０．０３％未満では発揮されない。一方、Ａｇを０．３％を超えて含有した場合、効果が飽和するとともに、原料コストが増大するため好ましくない。また１％を超えて含有すると粗大な金属間化合物を形成し、加工性が劣化する。
【００１４】
Ｐ：０．００５〜０．１％
銅合金中に脱酸剤として添加されるＰは、少量でも固溶硬化により、銅合金の強度を増大させる。少量であれば、導電率はほとんど低下しない。このため、自動車用の電気回路部品材としての強度を有し、かつ、４２Ｖの高電圧で、かつＯＮ−ＯＦＦ回数が増大した場合にも、耐通電不良性が良好である。この強度増大効果は、Ｐの０．００５％以上の含有によって発揮され、０．００５％未満では発揮されない。一方、Ｐを０．１％を超えて含有した場合、導電率が低下する。したがって、Ｐは０．００５〜０．１％の範囲で、ＣｒあるいはＡｇに代わって、あるいは、Ｃｒを含有した銅合金と、あるいは、Ａｇを含有した合金とともに含有させる。
これ以外のＦｅ、Ｓｎ、Ｚｎなどの不可避不純物は、できるだけ少ない方がよい。
【００１５】
導電率が８０％ＩＡＣＳ以上
自動車用電気回路のＯＮ−ＯＦＦが繰り返される接点部品は、接触抵抗により、通電時に発熱が生じる。この発熱は接点近傍の酸化を促進し、絶縁性が高い酸化皮膜が生成し、通電不良に至る。従って、接点部品の寿命向上には、接点での発熱を速やかに放散し、酸化皮膜の生成を防ぐことが有効である。そのために、導電率を８０％ＩＡＣＳ以上にする必要がある。導電率が８０％未満では、４２Ｖの高電圧で、かつＯＮ−ＯＦＦ回数が増大した場合には、容易に通電不良になり、電子部品の交換が必要となる。
【００１６】
以下に、本発明銅合金材の製造方法につき説明する。
本発明銅合金材は常法により圧延、押出、鋳造等の塑性加工を受け、板材、形材、管材、線材、鍛造材等の所謂伸銅品になる。例えば、板の場合、熱間圧延−中間圧延―中間焼鈍―酸洗研磨―仕上げ（冷間）圧延―仕上げ焼鈍などの工程で製造される。以下、主な工程について説明する。
【００１７】
熱間圧延などの熱間加工は、ＣｒおよびＡｇを実質的に固溶させるために、放射温度計などで測定した圧延材表面温度が６５０　℃以上で圧延　（加工）　を終了し、圧延（　加工）　終了後直ちに圧延材を水中投入、水シャワー等で常温付近まで強制的に冷却することが好ましい。ＣｒおよびＡｇを強制固溶させることで、時効析出処理によってＣｒおよびＡｇが微細に析出し、強度が向上するとともに、導電率も高くなる。
【００１８】
時効・析出処理は、固溶させたＣｒおよびＡｇを微細に析出させ、強度を向上させる。常法の、４００　〜６００　℃×１　〜数時間の熱処理が好ましい。
【００１９】
仕上げ（冷間）圧延は、電子接続部品用材料として必要な厚みや形状に調整し、あらかじめ必要とされる強度に応じて、加工率を調整することにより、材料の強度を上昇させるため、適宜行う。
【００２０】
必要により行われる仕上げ焼鈍は、圧延　（加工）　での歪み除去を主目的に行われる。このため、例えば、還元雰囲気や大気との接触を遮断した硝石炉中などで、４００　〜６００　℃で数十秒保持するような焼鈍を行うことが好ましい。また、２５０　〜３００　℃に炉温設定したオーブン中で１　時間程度保持するような低温焼鈍を行っても良い。
【００２１】
【実施例】
次に、本発明の実施例を説明する。表１　に示す、１〜２２までの各成分組成を有する各鋳塊を９７０　℃で１　時間保持後、熱間圧延して厚さ１５ｍｍの銅合金板とした。圧延材表面温度が６５０　℃以上で熱間圧延を終了し、その後直ちに圧延材を水シャワーで冷却した。その後、５００℃で２時間の熱処理の後、冷間圧延し、０．３ｍｍ　厚みの銅合金板とし、供試材とした。
【００２２】
これら供試材の、導電率　（％ＩＡＣＳ　）　、硬度（Ｈｖ）、耐通電不良性を測定、評価した。これらの結果を表２に示す。表２には、表１　の合金番号を合わせて記載した。
【００２３】
供試材の導電率　（％ＩＡＣＳ　）　は、横川電機性ダブルブリッジ５７５２を用い、ＪＩＳ　Ｈ０５０５　に準拠して測定した。また硬度（Ｈｖ）は、３００ｇ荷重によるビッカ−ス硬さ試験によって測定した。
【００２４】
耐通電不良性の評価は、同一寸法（０．３ｍｍｔ×１０ｍｍｗ　×３０ｍｍｌ）に切り出した４　枚の各供試材　（裸材）　に対し、同じ曲げ半径Ｒ　＝　０　ｍｍの９０°曲げ加工を施し、クロスバー状に点接触する接点を、同種供試材同士で各２　組（２枚１　組）　構成し、１　組をストローク設定用接点、他の１　組を特性試験用接点とした。特性試験は、島津製作所製接点耐久装置　ＥＮＴー１５０　を用い、一方の接点を固定し、もう一方の接点を押しつけ、荷重測定用のロードセル先端に取り付け、この接点同士を押しつけ最大荷重が１．４７　Ｎ　（１５０ｇ）　となるよう突き合わせて接触させた。
【００２５】
この接点同士を閉回路でつなぎ、４２Ｖ　の電圧を付加した上で、５Ａの電流を流しつつ、５０ｍｍ／ｓｅｃの速度で接点同士を開離した。この接点開離動作（ＯＮ　−ＯＦＦ　動作）を繰り返し、電圧／電流曲線の変化から、通電不良が発生するまでの、定常アーク放電可能回数を測定した。前記試験における定常アークは、目視でも確認できるし、前記４２Ｖ　の電圧と５Ａの電流との電圧／電流曲線の変化からも判別される。なお、前記測定は、室温２５℃、湿度６０％Ｒ．Ｈ．（相対湿度）の一定条件下で行った。
【００２６】
但し、この定常アーク放電可能回数の絶対値自体は測定条件が変わると変化しやすいため、耐通電不良性の評価は、同じ条件で測定したタフピッチ銅　（純度９９．９％　以上）　を基準とする相対評価とした。即ち、耐通電不良性は、定常アーク可能回数が、タフピッチ（比較例２２）の回数を１とし、０．５以上のものを◎、０．３以上０．５未満のものを○、０．３未満のものを×として評価した。なお、この基準となるタフピッチ銅は、耐通電不良性には優れるものの、強度（本発明ではビッカ−ス硬度で評価した）が低く、電気接続部品用途には不適である。強度（ビッカース硬度）は、タフピッチ銅の比較例２２を１とし、１．１以上のものを◎、１．０５以上１．１未満のものを○、１．０５未満のものを×として評価した。
【００２７】
表１　、２　から明らかな通り、Ｃｒ：０．０５　〜１．５％、Ａｇ：０．０３〜０．３％、Ｐ：０．００５〜０．１％の一種または二種以上を含み、残部が銅および不可避不純物であるとともに、導電率が８０％ＩＡＣＳ以上の範囲の、発明例１〜３，５〜９、１１〜１７は耐通電不良性が良好である。また、これら銅合金材は、電気接続部品として必要な強度（本発明ではビッカ−ス硬度で評価した）も満たしており、４２Ｖの高電圧で、かつ長時間ＯＮ−ＯＦＦを繰り返される様な自動車用の電気接続部品に適用が可能である。
特に、導電率が９０％ＩＡＣＳ以上である、発明例１，３，５，６，９，１１，１３〜１５、１７は、耐通電不良性に優れる。
なおＡｇを高濃度含有する比較例１０は、耐通電不良性、強度（本発明ではビッカ−ス硬度で評価した）ともに優れるが、加工性が悪く、また原料コストも高い。
【００２８】
これに対し、Ｃｒ、Ａｇ乃至Ｐの含有量が、Ｃｒ：０．０５％　、Ａｇ：０．０３％、Ｐ：０．００５％　の各々の下限未満である比較例３、９、１７の定常アーク可能回数は、タフピッチ（比較例２２）の定常アーク可能回数を１とした場合の、０．５以上であり、耐通電不良性に優れるが、電気接続部品として必要な強度（本発明ではビッカ−ス硬度で評価した）が不足している。
【００２９】
また、Ｃｒ、Ａｇ乃至Ｐの含有量が、Ｃｒ：１．５％　、Ａｇ：０．３％、Ｐ：０．１％　の各々の上限を越える比較例４、１０、１８は、定常アーク可能回数が少なく、耐通電不良性に劣っている。
【００３０】
更に、Ｃｒの含有量が、Ｃｒ：０．０５〜１．５％の範囲内であり、Ｓｎ，Ｆｅ，Ｚｎが多く含まれる比較例１９、２０、２１は、導電率が８０％ＩＡＣＳ未満であり、発明例に比して定常アーク可能回数は少なく、耐通電不良性に劣っている。
【００３１】
したがって、これらの結果から、４２Ｖ　の高電圧で、かつ長時間ＯＮ−ＯＦＦを繰り返される様な自動車用の電気接続部品としての、耐通電不良性に優れるための、本発明各要件の臨界的な意義が分かる。
【００３２】
【表１】
2004107741.tif 000002
【００３３】
【表２】
2004107741.tif 000003
【００３４】
【本発明の効果】
本発明によれば、耐通電不良性が良好であり、４２Ｖなど、１４Ｖを超える高電圧で、かつ長時間ＯＮ−ＯＦＦを繰り返される様なスイッチ、モーターコンミュテータなどの自動車電気接続部品用の銅合金を得ることができる。