(57)【要約】【課題】  めっきや金属貼り付け等の特別な処理を行うことなく、耐アーク性優れた電気接点用材料を提供する。【解決手段】  本発明の電気接点用材料は、負荷電圧が１５Ｖを超える直流電気接点に用いられる接点用材料であって、Ｚｎ：１．５〜９．８％を含有する銅合金からなるものであり、必要によって（１）Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｔｉ，ＰおよびＯよりなる群から選択される１種以上を合計で２．５質量％以下含んだり、（２）表面粗さが算術平均粗さＲａで１μｍ以下としたものである。【選択図】  図３
2005187832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷電圧が１５Ｖを超える直流電気接点に用いられる接点用材料であって、Ｚｎ：１．５〜９．８質量％を含有する銅合金からなるものであることを特徴とする耐アーク性に優れた電気接点用材料。
【請求項２】
Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｔｉ，ＰおよびＯよりなる群から選択される１種以上を合計で２．５質量％以下含むものである請求項１に記載の接点用材料。
【請求項３】
表面粗さが算術平均粗さＲａで１μｍ以下である請求項１または２に記載の耐アーク性に優れた電気接点用材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷電圧が１５Ｖを超える直流電気接点の開閉において、電気アークの発生を極力抑制することのできる電気接点用材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
銅合金（Ｃｕ合金）は安価で高い電導率を有する材料として、電気接点用材料として広く利用されており、特に、負荷電圧が５Ｖ若しくは１５Ｖの低電圧用の接点、コネクタ等の素材として使用されている。ところで、接点への負荷電圧が１５Ｖを超えた場合には、金属接点を開閉する際に激しい電気アークが発生するのが一般的である。そして、Ｃｕ接点を用いた場合にアークが発生したときには、接点表面に酸化物が大量に形成されて接点抵抗が大きく上昇してしまう。こうした事態を避けるために、高電圧用途では、接点材料として酸化物が形成され難いＡｇ合金やＷ合金等が採用されている。
【０００３】
しかしながら、接点用材料としてＡｇ合金やＷ合金等を使用すると、接点部品が高価なものとなってしまうという欠点がある。
【０００４】
これに対してＣｕ合金では、曲げ性やばね性などの接点材料として要求される特性が良好であることから、こうした特徴を活かしつつ耐アーク性を向上させるために、Ｃｕ合金表面にＡｇ合金等の異種金属を貼り付けたり、めっきを施すことも行われている。しかしながら、こうした構成を採用するにしても、コストが嵩む要因となることは避けられない。また、表面処理した表面が消耗した場合には、Ｃｕ合金の地肌が露出してしまい、その効果が半減してしまうことになる。
【０００５】
尚、高電圧用途でＣｕ合金を使用する場合には、接点表面が酸化しないようにするために、非酸化性ガスで雰囲気を封入することも行われることもあるが、こうした方法においてもその構成が複雑になって、依然として高価であるという問題は回避できない。
【０００６】
アークによる接点損傷を抑制するＣｕ合金についても、これまで様々提案されている。例えば、特許文献１には、Ｗ含有量が体積比で３０〜８０％を占めるＣｕ合金を電気接点用材料について開示されている。この技術では、基本的にアークの発生を抑制するものではなく、融点が極めて高いタングステン（Ｗ）を合金元素としてＣｕ中に含有させることによって、接点の損傷を抑制するものである。しかしながら、この技術では、Ｗを大量に使用することによるコストアップは避けられず、またＷを多量に含むことによるＣｕ合金の加工性の劣化を招くという問題がある。従って、こうしたＣｕ合金は、１００Ｖ〜数十万Ｖ用の大電力用遮断器等の用途に限って適用されているのが実情である。
【０００７】
一方、近年では、自動車電源の高電圧化の検討が進められており、現行の１２〜４２Ｖから３６〜４２Ｖへの変更が検討されている。自動車電圧が高電圧化されると、これまで油圧駆動であった部材が電気駆動できると共に、同じ電力を得るための電流が１／３程度になるため、電線や端子の小型化が図れ、自動車自体の重量低減にも貢献できることになる。
【０００８】
しかしながら、高電圧化すると却ってアークが発生し易くなるという新たな問題が生じ易くなる。また、電気自動車やハイブリット自動車の普及に伴って、電源電圧は１００Ｖ、２００Ｖという高電圧が必要となっているが、こうした場合でも同様にアークの発生が問題となる。
【０００９】
自動車用電源を高電圧化した場合には、メンテナンス時に通電中の端子間が外れたときには、端子間にアークが発生することになる。また、自動車の走行中に振動によって端子間が瞬間的に「開」の状態になったときにも、アークが発生することがある。こうしたアークが発生すると、端子が溶損することもある。このようなアーク発生は、自動車電源のような、直流１５Ｖを超える端子に共通する大きな問題となっている。
【００１０】
こうした問題に対して、直流で電圧負荷が１５Ｖを超える場合には、その端子材料として最適なＣｕ合金は開発されていないのが実情である。こうしたことから、耐アーク性を解決する手段として、従来技術を応用した各種方法も考案されている。例えば、非特許文献１には、（１）リレーやスイッチへのＨ2ガスやＳＦ6ガスの封入、（２）磁石によるアーク低減、（３）二重接点（接触箇所を複数にする）、（４）スイッチ速度向上（スイッチ早切り）等の他、半導体スイッチの適用等がアークの低減に有効であることが示されている。
【００１１】
しかしながら、この文献に示された各種手段は、いずれも構成が複雑なものとなって、コストが高くなることは回避できない。
【００１２】
自動車用等に使用される耐アーク性接点としては、従来の大電力用とは異なって比較的安価な方法による実現が強く求められている。こうしたことから、アークが発生し難い安価なＣｕ合金が実現できれば、ＡｇやＷ等の高価な材料を使用することなく、まためっきや異種金属接合を行うことなく、良好な接点を構成してアークによる損傷を抑制することが可能となることが期待できる。
【００１３】
これまでにも、Ｃｕ合金の開発による耐アーク性付与の試みも行われており、こうした技術として、例えば特許文献２にはＦｅを１〜２．５％含有させたＣｕ合金によって耐アーク性が向上できることが報告されている。しかしながらこの技術では、接点解離速度が比較的低い厳しい実験条件であるあるとはいえ、直流４２Ｖ、３Ａ（ＤＣ４２Ｖ−３Ａ）での耐アーク性が３サイクルに留まっており、端子用Ｃｕ合金の耐アーク性としてはより高い性能が求められている。
【特許文献１】特開２００１−１８４９６３号公報  （特許請求の範囲など）
【特許文献２】特開２００２−２９４３６２号公報  （特許請求の範囲など）
【非特許文献１】「日経メカニカルＤ＆Ｍ」２００２．６、Ｎｏ．５７３、第９２頁等
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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、めっきや金属貼り付け等の特別な処理を行うことなく、耐アーク性に優れた電気接点用材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決することのできた本発明の電気接点用材料とは、負荷電圧が１５Ｖを超える直流電気接点に用いられる接点用材料であって、Ｚｎ：１．５〜９．８質量％を含有する銅合金からなるものである点に要旨を有するものである。この電気接点用材料においては、Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｔｉ，ＰおよびＯよりなる群から選択される１種以上を合計で２．５質量％以下含むものとすることができる。また、表面粗さが算術平均粗さＲａで１μｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は以上のように構成されており、めっきや金属貼り付け等の特別な処理を行うことなく、耐アーク性に優れた電気接点用材料が実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明者らは、Ｃｕ合金を接点用材料として用いたときにアークが発生する条件について、負荷電圧や電流を変えながら検討した。その結果、Ｃｕ合金におけるアークの発生は、接点表面に生成する微小な酸化物突起が起点となっていることを突き止めた。
【００１８】
例えば、ＤＣ４２Ｖ−３Ａの電流電圧条件下で純Ｃｕ接点を解離速度：５０ｍｍ／ｓｅｃで引き離したときには、接点表面が正常（平滑な状態）であれば開閉初期にはアークは発生せず、通電点に溶融痕が発生する。このとき、接点のプラス側の溶融痕は比較的大きく、マイナス側の溶融痕は小さいことが特徴である。これは電流の集中が生じて、通電点付近でのみジュール熱が発生し、接点表面がＣｕ合金の融点にまで達してしまい、微少に溶融してしまうことになると考えられる。通電は、プラス接点とマイナス接点を繋ぐ極めて細い溶融金属の橋（ブリッジ）を通して行われた後、ブリッジが破壊されて接点が切断されることになる。この際、表面に微小な溶融痕が形成されることになる。
【００１９】
接点の開閉を繰り返すと、プラス極は溶融痕が大きくなると共に、表面が薄く酸化し始めるが、マイナス極は酸化している様子は認められない。そして、この段階ではアークの発生は認められない。更に、５００回程度の開閉を繰り返すと、プラス極の酸化が進むと共に、マイナス極も酸化し始めることになる。そして、マイナス極に生成する酸化物は熱電子放出が起こり易くなっているので、接点開離時に電子放出を起こして、それが起点となって大気成分のガスをイオン化させ、その結果として接点間に青白いアークが激しく発生することになる。
【００２０】
このように、Ｃｕを接点用材料と用いたときに接点間で発生するアークは、金属Ｃｕが起点となるのではなく、表面に形成される酸化物、特にマイナス極側の酸化物に原因していることが明らかになったのである。即ち、マイナス極の酸化物の生成を抑制することによって、アークが抑制されるとの着想が得られた。
【００２１】
本発明者らは、上記のような知見に基づき、マイナス極の酸化物生成を抑制し、Ｃｕ合金においてアークが発生しにくくなる（即ち、酸化物が形成され難い）添加元素について更に検討を重ねた。その結果、所定量のＺｎを含有させたＣｕ合金では、優れた耐アーク性が発揮されることを見出し、本発明を完成した。
【００２２】
本発明の接点用材料は、所定量のＺｎをＣｕに含有させたものであるが、このＺｎは融点が低く蒸気圧が高いものであり、こうした接点用材料を用いて通電させながら接点間の開閉を行うと、通電点付近でＺｎが大量に蒸発することになる。またＺｎのイオン化エネルギーはＣｕのイオン化エネルギーよりも高いので容易にはイオン化し難くなり、Ｚｎ蒸気が大量に発生するにも拘らずアークの着火は起こらない状態が実現することになる。そして、一部イオン化したＺｎがマイナス極表面に衝突し、表面に付着していた微量の酸化物や凹凸を除去する効果（いわゆる「クリーニング効果」）を発揮することになる。こうしたＺｎのクリーニング効果によって、Ｚｎ含有Ｃｕ合金では、マイナス極での酸化物生成が抑制され、その結果として、開閉試験においてアークが発生するまでの開閉回数を大幅に伸ばすことが可能になる。また、Ｚｎ蒸気が酸化して発生したＺｎＯも蒸発し易い酸化物であるので、接点に残留し難くアークの起点とはならない。
【００２３】
こうした効果を発揮させるためには、Ｚｎ含有量は少なくとも１．５％以上とする必要があるが、９．８％を超えて含有させると却ってアークが発生し易くなる。Ｚｎ含有量の好ましい下限は２％であり、好ましい上限は６％である。
【００２４】
Ｚｎを適量含有させることによるアーク発生抑制効果は、上記の機構からして他の添加元素では出現しない。本発明者らが確認したところによれば、Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ａｇ，Ｔｉ等を添加した実験では、アークを抑制する効果が無いことが判明している（後記実施例５参照）。
【００２５】
尚、Ｃｕ合金機械的特性を改善するために各種の元素を含有させることは知られているが（例えば、上記元素の他、Ｎｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｔｉ，ＰおよびＯ等）、これらの元素においては、Ｚｎの耐アーク性抑制効果に直接影響を与えることはない。即ち、これらの添加元素によってＺｎのアーク抑制効果が無くなることはない。
【００２６】
しかしながら、これらの元素はＣｕ合金の導電率を低下させることが一般的であり、Ｃｕ合金の導電率が下がった場合には、通電点付近のジュール熱発生が増加することによって、Ｚｎの蒸発が促進されることになる。従って、これらの元素を含有させた場合には、これらの元素を含有させない場合と比べてアーク抑制に対するＣｕ合金の最適Ｚｎ含有量が少なくなる傾向を示す。換言すれば、Ｚｎ含有量が少なくても耐アーク性向上効果を発揮することになる。
【００２７】
本発明の接点用材料は、ＣｕおよびＺｎの他は不可避不純物元素（例えば、Ｏ，Ａｓ，Ｎａ等）であるが、上記の観点からＳｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｔｉ，ＰおよびＯよりなる群から選ばれる１種以上を含有させることも有効である。但し、これらの含有量が過剰になると、導電性が接点を構成するのに十分な値以下に低下することになるので、２．５％以下に抑制することが好ましい。
【００２８】
尚、Ｚｎ以外に他の元素が含有されていない場合は、Ｚｎの最適含有量は上記の如く２〜６％程度であり、そのときの導電率（ＩＡＣＳ％）は８０〜４５％程度であるが、上記各種元素を含有した場合には導電率（ＩＡＣＳ％）は１０〜６０％程度となり、この場合にはＺｎの最適含有量は１．８〜５％程度となる。
【００２９】
本発明者らが、ＤＣ４２Ｖ−３Ａの条件下で実験を行ったところ、純Ｃｕを用いたときには５００回程度の開閉でアークが発生したのであるが、Ｚｎを５％程度含有させたＣｕ合金を用いたときには１２９０回の開閉までアークが発生しないことが確認できた。一方、Ｚｎ含有量が多過ぎると、Ｚｎ蒸気の量が多くなり過ぎ、その結果としてＺｎイオンの数も増加し過ぎてしまうために却ってアークが発生しやすくなる。例えば、Ｚｎを３０〜４０％含有させたＣｕ合金（真鍮）では、アークは極めて発生し易くなっている（後記実施例の表１のＮｏ．１参照）。
【００３０】
本発明の接点用材料において、Ｚｎによるアーク抑制効果は主にマイナス極によるクリーニング効果によるものであるので、交流回路の接点ではその効果は発揮し難くなる。即ち、交流では極性の入れ替わりが起こるため、接点開閉時の接点の極性がプラスになったりマイナスになったりする。接点開離時に接点がマイナス極となった場合には、直流と同様にＺｎはマイナス極の酸化物のクリーニング効果を発揮することになるが、接点開離時にプラス極になった場合には、酸化物が大量に生成するため、次回の開離時にマイナス極となった場合にはアークの起点となり易いという事態が生じる。
【００３１】
また、負荷電圧が１５Ｖ以下ではアークが発生し難くなるので、Ｚｎ含有によるアーク抑制効果が有効に発揮されないことになる。これに対し負荷電圧が１５Ｖを超えると、アークが発生し易くなるため、Ｚｎを含有した本発明のＣｕ合金によるアーク抑制効果が顕著になる。
【００３２】
こうしたことから、本発明の接点用材料では、電圧負荷が１５Ｖを超えて用いられる直流の接点用材料を基本的に対象としたのである。
【００３３】
アークが発生するまでの回数は、電流、負荷電圧、接点開閉速度等によっても異なる。例えば、ＤＣ４２Ｖ−３Ａの電流電圧条件下で解離速度５０ｍｍ／ｓｅｃで接点を引き離した場合、純Ｃｕ接点では５００〜６００回の開閉でアークが発生することになる。またＤＣ１００Ｖ−１Ａの電流電圧下では、約１００００回開閉後にアークが発生し、２Ａでは１００回、３Ａでは２５回、４Ａでは２０回、５Ａでは数回、６Ａ以上では初回からアークが発生することになる。また、接点開離速度を遅くすると、アークが発生し易くなり、解離速度を１ｍｍ／ｓｅｃまで遅くするとアークが発生するまでの回数は、上記の数分の１程度になる。
【００３４】
上記の如く、電流、負荷電圧または開放速度を変えた場合には、アークが発生するまでの回数は条件に応じて変化することになるが、いずれの条件においても接点が切断される瞬間の通電点の温度はＣｕの融点近傍である。従って、温度で決まるＺｎの蒸発現象もほとんど同じ様に起こっていると考えることができる。こうしたことから、どの様な条件で開閉を行っても、Ｚｎの蒸発、イオン化、マイナス極のクリーニング現象のメカニズムには変化がなく、Ｚｎの含有によってＣｕ合金接点のアーク発生抑制効果を発揮させることができる。
【００３５】
ところで、アークが発生するまでの接点開閉回数は、初期の接点表面状態にも依存することになる。即ち、表面に大きな突起が存在すると、突起先端に電解集中が生じることになるので、少ない開閉回数でアークが発生することになる。表面粗さ（表面凹凸の性状）として（ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４）に基づく算術平均粗さＲａを測定し、ＤＣ４２Ｖ−３Ａの条件で、純Ｃｕ接点を解離速度５０ｍｍ／ｓｅｃの解離条件で引き離したときのアークが発生するまでの回数との関係について調査したところ、上記粗さＲａが１μｍ以下のときには、アークが発生するまでの回数は５００〜６００回だったが、粗さＲａが１．５μｍのときには、アークが発生するまでの回数は２５０回となり、粗さＲａが２μｍとなると５０回まで低下することが確認できた。
【００３６】
接点表面が粗い場合には、表面突起状態がアーク発生に大きく影響を及ぼすことがある。従って、Ｃｕ合金による耐アーク性を有効に引き出すためには、表面粗さを前記算術平均粗さＲａで少なくとも１．５μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは１．０μｍ以下とするのがよい。こうした傾向は、純Ｃｕに限らずＣｕ−Ｚｎ合金或は他のＣｕ合金においても全く同様であり、本発明の接点用材料によるアーク抑制効果を十分に引き出すためには、表面粗さを算術平均粗さＲａで１μｍ以下とすることが有効である。
【００３７】
上記の如くアークの発生状況は様々な条件によって変化するものであるので、本発明の接点用材料は電流電圧条件に応じて使い分けされる。即ち、アークが数千回程度以上発生しない条件であれば、繰り返し接点開閉を行う開閉接点やリレー接点として利用できる。また、端子、コネクタとして利用することができる。一方、開閉回数が１０回程度でアークが発生する条件では、リレー接点として適用するには不十分であるが、接点開閉が主目的でない部品、例えば端子やコネクタとして適用できる。端子やコネクタにおいても、交換や点検などのために接点の開閉が行われることがあるため、これら部品にもアークに対する破損防止や信頼性向上が必要である。また、摺動型接点は基本的に開閉を伴わない接点であるので、本発明の接点用材料を摺動型接点に適用することは可能である。
【００３８】
上記のように電流電圧条件や用途によってＣｕ合金接点材料に必要な特性が異なってくるが、いずれの用途においても本発明のＣｕ合金でアークが発生し難くなるということは、安価なＣｕ合金を高い信頼性のもとに使用できるため工業上に非常に重要である。本発明の接点用材料は、純Ｃｕを用いた場合と比べて少なくとも数倍程度の耐アーク性が発揮できるものとなるので、これまで使用されているＡｇ合金やめっき合金と置き換えて適用することが可能となる。
【００３９】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００４０】
実施例１
Ｚｎ含有量を変えた各種銅合金をクリプトン炉にて溶解、鋳造した後、鋳塊を８００℃で熱間圧延し、厚さ１５ｍｍの熱延板とした。得られた熱延板から、直径：３．５ｍｍφ、長さ：５ｍｍの円柱試料を切り出した後、端面に切削加工にてＲ２０（ｍｍ）の丸みを付け、更に表面を１μｍのダイヤモンド砥粒をつけてバフ研磨して実験試料とした。
【００４１】
これらの試料について、加工済み端面を突き合わせて、電気閉回路を構成し、直流電圧：４２Ｖ、電流：５Ａの電流電圧（ＤＣ４２Ｖ−５Ａ）を印加しながら、速度：５０ｍｍ／ｓｅｃで接点を開離する実験を繰り返した。このとき、接点間の電圧および電流をモニターすることによってアーク発生の有無を確認した。
【００４２】
図１は、タフピッチ銅で得られたアークが発生していないときの接点切断時の接点間における電流電圧変化（接点切断パターン）を一例として示したグラフであり、図２はアークが発生したときの接点切断パターンを示したグラフである。また、図３は、開閉回数と接点切断時間の関係（接点切断時間の開閉回数依存性）を示すグラフである。
【００４３】
上記の電流電圧条件下では、アークが発生しない場合には、接点切断時間は２ｍｓ以下であるが、接点間にアークが発生すると接点切断時間は急激の増大して１０ｍｓ以上となり、目視によっても接点間に青白いアークを観察することができる。アークが発生すると接点切断時間に急激な変化が現れるので、アークが開閉何回目に発生したかを容易に確認できる。
【００４４】
ＤＣ４２Ｖ−５Ａ、解離速度５０ｍｍ／ｓｅｃの条件下では、開閉接点切断時間が１０ｍｓ以上となったときをアークが発生した時点を判定することにして、アークが始めて発生するまでの接点開閉回数（アーク移行回数）を測定した。
【００４５】
上記で得られた各試料について、アーク移行回数を測定すると共に、接点表面凹凸を測定した。このとき接点表面凹凸については、表面粗さ計「ＳＥ３５００」（商品名：小阪研究所製）を用い、線分長さ０．８ｍｍの表面凹凸を測定し、算術平均粗さＲａを算出した。これらの結果を、各合金の化学成分組成と共に、下記表１に示す。
【００４６】
【表１】
2005187832.tif 000003
【００４７】
この結果から、次のように考察できる。Ｚｎ含有量が１．５質量％未満のもの（Ｎｏ．１〜３）ではアーク移行回数が７５回以下であり、またＺｎ含有量が過剰のものでは（Ｎｏ．９〜１１）、アーク移行回数は極端に低い値となっている。これに対しＺｎ含有量が適切な範囲内のものでは（Ｎｏ．４〜８）、アーク移行回数が７５回以上となっていることが分かる。特に、Ｚｎ含有量が５％のもの（Ｎｏ．６）では、アーク移行回数は２００回を超えており、純Ｃｕ（Ｎｏ．１）の場合の２２回、真鍮（Ｎｏ．１１）の場合の１回と比べて耐アーク性が格段に向上していることが分かる。実施例１の結果に基づいたＺｎ含有量とアーク移行回数の関係を図４に示す。
【００４８】
実施例２
Ｚｎ含有量を変えた各種銅合金をクリプトン炉にて溶解、鋳造した後、鋳塊を８００℃で熱間圧延し、厚さ１５ｍｍの熱延板とした。得られた熱延板から、直径：３．５ｍｍφ、長さ：５ｍｍの円柱試料を切り出した後、端面に切削加工にてＲ２０（ｍｍ）の丸みを付け、更にその一部のものについては表面を１μｍのダイヤモンド砥粒をつけてバフ研磨して実験試料とした。
【００４９】
これらの試料について、加工済み端面を突き合わせて、電気閉回路を構成し、直流電圧：４２Ｖ、電流：３Ａの電流電圧（ＤＣ４２Ｖ−３Ａ）を印加しながら、速度：５０ｍｍ／ｓｅｃで接点を開離する実験を繰り返した。このとき、接点間の電圧および電流をモニターし、ＤＣ４２Ｖ−３Ａ、解離速度５０ｍｍ／ｓｅｃの条件では、開閉切断時間が５ｍｓ以上となったときをアークが発生した時点と判断することにして、アークが始めて発生するまでの接点開閉回数（アーク移行回数）を測定した。
【００５０】
また、接点表面凹凸については、表面粗さ計「ＳＥ３５００」（商品名：小阪研究所製）を用い、線分長さ０．８ｍｍの表面凹凸を測定し、算術平均粗さＲａを算出した。これらの結果を、各合金の化学成分組成と共に、下記表２に示す。
【００５１】
【表２】
2005187832.tif 000004
【００５２】
この結果から、次のように考察できる。Ｚｎが含有されていない純Ｃｕで表面研磨してあるもの（Ｎｏ．１２）ではアーク移行回数が５０１回であるのに対して、Ｚｎ含有量が１．５％未満で表面を研磨していないもの（Ｎｏ．１３，１４）やＺｎ含有量が９．８％を超えるもの（Ｎｏ．２１，２２）では、アーク移行回数は極端に低い値となっている。これに対しＺｎ含有量が適切な範囲内のもの（Ｎｏ．１５〜１９）では、アーク移行回数が７５１回以上となっていることが分かる。特に、Ｚｎ含有量が５％のもの（Ｎｏ．１７）では、アーク移行回数は１２００回を超えており、純Ｃｕ（Ｎｏ．１２）の場合の５０１回、真鍮（Ｎｏ．２２）の場合の１回と比べて格段に耐アーク性が向上していることが分かる。実施例２の結果に基づいたＺｎ含有量および表面加工の有無とアーク移行回数の関係を図５に示す。
【００５３】
実施例３
実施例１と同じ試料を用い、直流電圧：１００Ｖ、電流：３Ａの条件（ＤＣ１００Ｖ−３Ａ）でアーク移行回数を実施例１と同様にして測定した。このときアークの発生は目視にて確認した。また、接点表面凹凸については、表面粗さ計「ＳＥ３５００」（商品名：小阪研究所製）を用い、線分長さ０．８ｍｍの表面凹凸を測定し、算術平均粗さＲａを算出した。これらの結果を、各合金の化学成分組成と共に、下記表３に示す。
【００５４】
【表３】
2005187832.tif 000005
【００５５】
この結果から、次のように考察できる。Ｚｎ含有量が１．５質量％未満のもの（Ｎｏ．２３〜２５）ではアーク移行回数が１００回以下であり、またＺｎ含有量が過剰のもの（Ｎｏ．３１〜３３）では、アーク移行回数は極端に低い値となっている。これに対しＺｎ含有量が適切な範囲内のもの（Ｎｏ．２６〜３０）では、アーク移行回数がいずれも１００回以上となっていることが分かる。特に、Ｚｎ含有量が５％のもの（Ｎｏ．２８）では、アーク移行回数は３００回を超えており、純Ｃｕ（Ｎｏ．２３）の場合の６回、真鍮（Ｎｏ．３３）の場合の１回と比べて格段に耐アーク性が向上していることが分かる。即ち、直流１００Ｖの負荷電圧であっても、４２Ｖの場合と同様にＺｎ含有による耐アーク性向上効果が発揮されていることが分かる。実施例３の結果に基づいたＺｎ含有量とアーク移行回数の関係を図６に示す。
【００５６】
実施例４
実施例１と同じ試料を用い、印加する電圧電流条件［直流（ＤＣ）４２Ｖ，１００Ｖ，１２Ｖ：交流（ＡＣ）１００Ｖ］を変えてアーク移行回数を実施例１と同様にして測定した。また、接点表面凹凸についても実施例１と同様にして測定した。その結果を、各合金の化学成分組成および電圧電流条件と共に、下記表４に示す。
【００５７】
【表４】
2005187832.tif 000006
【００５８】
この結果から、次のように考察できる。ＤＣ４２Ｖ−７Ａの条件下では、Ｚｎが含有されていない純Ｃｕを用いたとき（Ｎｏ．３４）には、アーク移行回数が１回であるのに対して、Ｚｎ含有量が５質量％のＣｕ合金を用いたとき（Ｎｏ．３５）には、アーク移行回数は３４回となっている。
【００５９】
ＤＣ１００Ｖ−１Ａの条件下では、Ｚｎが含有されていない純Ｃｕを用いたとき（Ｎｏ．３６）にはアーク移行回数が９３００回であるのに対して、Ｚｎ含有量が５質量％のＣｕ合金を用いたとき（Ｎｏ．３７）には、アーク移行回数は４００００回の試験中にはアークは発生しなかった。
【００６０】
また交流電圧を負荷した場合には、Ｚｎ含有による効果は確認できなかった。例えばＡＣ１００Ｖ−１Ａの条件下では、Ｚｎが含有されていない純銅を用いたとき（Ｎｏ．３８）にはアーク移行回数が８５０回であり、Ｚｎ含有量が５質量％のＣｕ合金を用いたとき（Ｎｏ．３９）には、アーク移行回数は８００回であった。また、ＤＣ１２Ｖ−１０Ａの条件下では純Ｃｕを用いた場合であってもアークの発生は認められず（Ｎｏ．４０）、直流１２Ｖ以下ではアークは発生しにくいことが分かる。
【００６１】
実施例５
所定量の各種元素（Ｚｎ，Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ａｇ，ＴｉまたはＰ）を含んだ各種銅合金をクリプトン炉にて溶解、鋳造した後、鋳塊を８００℃で熱間圧延し、厚さ１５ｍｍの熱延板とした。得られた熱延板から、直径：３．５ｍｍφ、長さ：５ｍｍの円柱試料を切り出した後、端面に切削加工にてＲ２０（ｍｍ）の丸みを付けて試料を準備した。
【００６２】
これらの試料について、加工済み端面を突き合わせて、電気閉回路を構成し、直流電圧：４２Ｖ、電流：３Ａの電流電圧（ＤＣ４２Ｖ−３Ａ）を印加しながら、速度：５０ｍｍ／ｓｅｃで接点を開離する実験を繰り返した。このとき、接点間の電圧および電流をモニターし、ＤＣ４２Ｖ−３Ａ、解離速度５０ｍｍ／ｓｅｃの条件では、開閉接点切断時間が５ｍｓ以上となったときをアークが発生した時点と判断することにして、アークが始めて発生するまでの接点開閉回数（アーク移行回数）を測定した。
【００６３】
また、接点表面凹凸については、表面粗さ計「ＳＥ３５００」（商品名：小阪研究所製）を用い、線分長さ０．８ｍｍの表面凹凸を測定し、算術平均粗さＲａを算出した。これらの結果を、各合金の化学成分組成と共に、下記表５に示す。
【００６４】
【表５】
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【００６５】
この結果から、次のように考察できる。ＤＣ４２Ｖ−３Ａの条件下では、Ｚｎが含有されていない純Ｃｕを用いたとき（Ｎｏ．４２）にはアーク移行回数が５３回であるのに対して、Ｚｎ含有量が５質量％のＣｕ合金を用いたとき（Ｎｏ．４１）には、アーク移行回数は５３５回となっている。また、Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｇ，ＡｇまたはＴｉ等を含有させたもの（Ｎｏ．４３〜４８）では、アーク移行回数は最高でも７９回であり、Ｚｎを含有させたほど耐アーク性改善効果が発揮されていないことが分かる。更に、ＦｅとＺｎが共存した状態では、Ｚｎ含有量が１．９質量％程度で耐アーク向上効果を発揮することが分かる（Ｎｏ．４９）。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】タフピッチ銅で得られたアークが発生していないときの接点切断パターンを示したグラフである。
【図２】タフピッチ銅で得られたアークが発生したときの接点切断パターンを示したグラフである。
【図３】接点切断時間の開閉回数依存性を示すグラフである。
【図４】実施例１の結果に基づいたＺｎ含有量とアーク移行回数の関係を示したグラフである。
【図５】実施例２の結果に基づいたＺｎ含有量および表面加工の有無とアーク移行回数の関係を示したグラフである。
【図６】実施例３の結果に基づいたＺｎ含有量とアーク移行回数の関係を示したグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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