(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｇ：０．０１〜０．３質量％、Ｆｅ：０．０２〜０．０４質量％、Ｐ：０．００５〜０．０２質量％未満を含み、Ｆｅの含有量を［Ｆｅ］質量％、Ｐの含有量を［Ｐ］質量％としたとき、［Ｆｅ］／［Ｐ］が１．０〜３．５であり、残部Ｃｕと不可避不純物からなることを特徴とする電気・電子部品用銅合金。
【請求項２】
Ａｇ：０．０１〜０．３質量％、Ｆｅ：０．０２〜０．０４質量％、Ｐ：０．００５〜０．０２質量％未満を含み、Ｆｅの含有量を［Ｆｅ］質量％、Ｐの含有量を［Ｐ］質量％としたとき、［Ｆｅ］／［Ｐ］が１．０〜３．５であり、さらに、Ｂ、Ｃ、Ｓ、Ｃａ、Ｖ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ａｕの各元素０．００１〜０．１質量％並びにＺｎ：０．００１〜１質量％のうちから選ばれた１種又は２種以上の元素を合計で１質量％以下含有し、残部Ｃｕと不可避不純物からなることを特徴とする電気・電子部品用銅合金。
【請求項３】
導電率が８０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載された電気・電子部品用銅合金。
【請求項４】
導電率が８０％ＩＡＣＳ以上であり、かつ８００℃で３０分間焼鈍後の導電率が７０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載された電気・電子部品用銅合金。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気・電子部品用銅合金、特に各種スイッチ、モーターコンミュテータなど、電気回路のＯＮ−ＯＦＦが繰り返される接点部品に用いられる銅合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチ、モーターコンミュテータなど、電気回路のＯＮ−ＯＦＦが繰り返される接点部品は、強度、導電率はもちろんのこと、耐熱性（通電による発熱で軟化し難いこと）、さらにはＯＮ→ＯＦＦの動作時に起こるアーク放電で摩耗し難いことが要求される。本用途には、無酸素銅（Ｃ１０１００、Ｃ１０２００）、タフピッチ銅（Ｃ１１０００）などが高導電率を有することで用いられている。また、耐アーク摩耗性を付与したＡｇ入り無酸素銅（Ｃ１０４００、Ｃ１０５００、Ｃ１０７００）、Ａｇ入りタフピッチ銅（Ｃ１１３００、Ｃ１１４００、Ｃ１１５００、Ｃ１１６００）などが用いられている。しかし、これら（Ａｇ入り）無酸素銅及び（Ａｇ入り）タフピッチ銅は、強度及び耐熱性の不足による機械的な耐摩耗性の不足が欠点であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、特開平２−２５５３１号公報には、上記材料の機械的性質及び耐熱性を向上させ、機械的な耐摩耗性を改善した銅合金として、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ−Ａｇ合金が開示されている。これは、Ｆｅ：０．０２〜０．５質量％、Ｐ：０．０２〜０．１５質量％、Ａｇ：０．０１〜０．３質量％、残部Ｃｕ及び不可避不純物からなり、Ｆｅ２Ｐの析出により導電率を低下させることなく機械的な耐摩耗性の向上を図り、同時にＡｇの添加により耐アーク摩耗性の向上を図るというものである。しかし、このＣｕ−Ｆｅ−Ｐ−Ａｇ合金の場合、当初の導電率は高いが、接点部品として使用中に導電率が著しく低下することがあることがわかった。
【０００４】
これは、スイッチ、モーターコンミュテータなど、電気回路のＯＮ−ＯＦＦが繰り返される接点部品では、とくに接点付近で温度上昇が大きく、条件によっては融点又は融点付近まで達することがあり、そのため析出していたＦｅ２Ｐが再び固溶するためである。Ｆｅ２Ｐが固溶することにより導電率が低下すると、ジュール熱の発生が多くなり、発生したジュール熱の抜熱も遅れ、接点部品の寿命の低下をきたす。
本発明は従来技術の上記問題点に鑑みてなされたもので、強度、導電率、耐熱性、耐アーク摩耗性及び耐機械的摩耗性などが良好で、かつ通電による発熱で導電率の低下が少ない電気・電子部品用銅合金を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決するためにＣｕ−Ａｇ−Ｆｅ−Ｐ系合金について鋭意研究した結果、Ｆｅ及びＰの含有量を微量範囲におさえ、同時にその含有割合を制御することにより上記目的を達成できることを見い出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明に係る電気・電子部品用銅合金は、Ａｇ：０．０１〜０．３質量％、Ｆｅ：０．０２〜０．０４質量％、Ｐ：０．００５〜０．０２質量％未満を含み、Ｆｅの含有量を［Ｆｅ］質量％、Ｐの含有量を［Ｐ］質量％としたとき、［Ｆｅ］／［Ｐ］が１．０〜３．５であり、さらに必要に応じて、Ｂ、Ｃ、Ｓ、Ｃａ、Ｖ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ａｕの各元素０．００１〜０．１質量％並びにＺｎ：０．００１〜１質量％のうちから選ばれた１種又は２種以上の元素を合計で１質量％以下含有し、残部Ｃｕと不可避不純物からなる。
また、本発明に係る銅合金は、導電率が８０％ＩＡＣＳ以上であること、さらに８００℃で３０分間焼鈍後の導電率が７０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係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。
（Ａｇ）
Ａｇは導電率をほとんど低下させずに、アーク放電による摩耗を抑制する元素である。また、強度及び耐熱性を向上させ機械的な摩耗をも抑制する効果がある。しかし、０．０１質量％未満ではその効果が小さく、０．３質量％を超えて含有してもその効果が飽和するとともに、コストが上昇する。従って、Ａｇは０．０１〜０．３質量％とする。さらに望ましい範囲は、０．０３〜０．１５質量％である。
【０００７】
（Ｆｅ、Ｐとその含有割合）
Ｆｅ及びＰは、化合物を形成することにより、導電率の低下を抑えつつ、強度及び耐熱性を向上させ機械的な摩耗をも抑制する効果がある。しかし、Ｆｅは０．０２質量％未満、Ｐは０．００５質量％未満ではこれらの効果が小さく、Ｆｅは０．０５質量％を超えると、またＰは０．０２質量％以上で、通電による発熱で導電率が低くなり好ましくない。ＦｅとＰの前記効果は、ＦｅとＰの含有割合（［Ｆｅ］／［Ｐ］）が１．０〜３．５の範囲にあるとき発揮される。この割合が１未満又は３．５を超えると、導電率の低下が大きくなるだけでなく、強度、耐熱性の向上効果も小さくなる。さらに、Ｆｅ及びＰ含有量が以上の条件を満たしていても、ＦｅとＰの合計含有量（［Ｆｅ］＋［Ｐ］）が０．０６質量％を超えると、やはり通電による発熱で導電率が低くなり好ましくない。従って、Ｆｅは０．０２〜０．０５質量％、Ｐは０．００５〜０．０２質量％未満で、［Ｆｅ］／［Ｐ］が１．０〜３．５、かつ［Ｆｅ］＋［Ｐ］が０．０６以下とする。Ｆｅのさらに望ましい範囲は、０．０２〜０．０４質量％である。
【０００８】
（副成分）
Ｂ、Ｃ、Ｓ、Ｃａ、Ｖ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ａｕ、Ｚｎ等の副成分元素は、強度及び耐熱性並びに耐機械的摩耗性を一層向上させるために、導電率の許容範囲で適宜添加することができる。これらの元素は、０．００１質量％未満では効果が小さく、Ｚｎ以外の各元素は０．１質量％、Ｚｎは１質量％を超えると、導電率の低下が顕著となり好ましくない。従って、上記元素のうちＺｎ以外の各元素は０．００１質量％〜０．１質量％、Ｚｎは０．００１質量％〜１質量％のうちから選ばれた１種又は２種以上の元素を、合計で１質量％以下含有することができる。
【０００９】
（導電率）
スイッチ、モーターコンミュテータなど、電気回路のＯＮ−ＯＦＦが繰り返される接点部品は、温度上昇を防ぐことにより寿命向上が可能となる。温度上昇を防ぐためには、ジュール熱の発生を抑制するとともに、発生したジュール熱を抜熱することが重要である。そのためには導電率を８０％ＩＡＣＳ以上にすることが望ましく、それ未満では寿命の低下をきたす。さらに望ましい範囲は、８５％ＩＡＣＳ以上である。前記組成の銅合金で８０％ＩＡＣＳ以上、さらに８５％ＩＡＣＳ以上の導電率を達成することが可能である。
【００１０】
（８００℃で３０分間焼鈍後の導電率）
上記接点部品は、接点付近が最も温度上昇が大きく、条件によっては融点又は融点付近まで達することがある。その場合でも、導電率が大きく低下しないようにするために、Ｆｅ、Ｐの含有量を前記の範囲に抑え、高温になった場合の固溶量を制限する必要がある。高温で固溶化した時の導電率の指標として、８００℃で３０分間焼鈍後の導電率を用いたとき、この値を７０％ＩＡＣＳ以上にすることが望ましく、これ未満では寿命の低下をきたす。前記組成の銅合金で７０％ＩＡＣＳ以上の導電率（８００℃で３０分間焼鈍後）を達成することが可能となった。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明の実施例について、比較例とともに以下に説明する。
表１に示す化学組成の銅合金を、クリプトル炉にて木炭被覆下で大気溶解し、ブックモールドに鋳造し、５０×８０×２００ｍｍの鋳塊を作製した。この鋳塊を９００℃に加熱し熱間圧延後、直ちに水中急冷し厚さ１５ｍｍの熱延材とした。この熱延材の表面の酸化スケールを除去するため、表面をグラインダで切削した。これを冷間圧延した後、３５０〜５００℃で２時間の析出焼鈍を施した後、３０％の仕上冷間圧延を施した。このようにして板厚２．０ｍｍに調整した材料を試験に供した。
これらの供試材について、引張強さ、耐力、硬さ、耐熱性、導電率及び耐アーク摩耗性を下記要領にて調査した。
【００１２】
【表１】
0003886303.tif 000002
【００１３】
＜引張強さ、耐力＞
ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に記載の方法に準じた。なお、耐力はオフセット法で永久伸び０．２％を採用した。試験片は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１の５号試験片を用いた。
＜硬さ＞
ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に記載の方法に準じた。なお、試験荷重は５ｋｇｆとした。
＜耐熱性＞
供試材を各温度で１時間加熱した後の硬さを測定し、初期硬さの９０％になる温度を求めた。
【００１４】
＜導電率＞
ＪＩＳ  Ｈ  ０５０５に記載の方法に準じた。電気抵抗の測定はダブルブリッジを用いた。なお、測定は上記供試材（製品）及びその供試材を８００℃で３０分間焼鈍した材料について実施した。
＜耐アーク摩耗性＞
陰極に、根元径φ５ｍｍ、先端径φ０．７ｍｍの無酸素銅製電極を用い、陽極に各供試材を用いた。両電極を接触させ、開放電圧１２Ｖ、直流電流１００Ａの条件で電流を流しつつ、陰極を１ｍｍ／ｓの速度で開放した時の各供試材（陽極）のアーク放電による摩耗深さを測定した。
【００１５】
以上の調査結果を表２に示す。これらの結果より、本発明合金のＮｏ．１〜１８（ただし、Ｎｏ．７は参考例）はいずれの特性も良好である。ただし、Ｎｏ．１、２はＡｇが少なめで、アーク摩耗量がやや大きい。Ｎｏ．７はＦｅ＋Ｐが高めであり、焼鈍後の導電率がやや低くなっている。Ｎｏ．９〜１８は、副成分添加により、強度及び耐熱性がやや高くなっているが、製品及び焼鈍後の導電率はやや低めになっている。
一方、比較合金Ｎｏ．１９はＡｇが少ないため、アーク摩耗量が大きい。比較合金Ｎｏ．２０はいずれの特性も良好であるが、Ｎｏ．５と比較してＡｇの増量に見合った特性の向上が認められない。比較合金Ｎｏ．２１はＦｅとＰが少ないため、強度及び耐熱性が低い。比較合金Ｎｏ．２２はＦｅ及びＰがそれぞれ本発明の範囲内であるが、［Ｆｅ］／［Ｐ］が高く、耐熱性が低い。比較合金Ｎｏ．２３はＦｅ含有量が高く、［Ｆｅ］／［Ｐ］も高いため、耐熱性が低く製品の導電率も低い。比較合金Ｎｏ．２４はＦｅ及びＰ量、［Ｆｅ］／［Ｐ］とも本発明の範囲内であるが、［Ｆｅ］＋［Ｐ］が高いため、焼鈍後の導電率が低い。比較合金Ｎｏ．２５はＦｅが多く［Ｆｅ］＋［Ｐ］が高いため、焼鈍後の導電率が低い。比較合金Ｎｏ．２６、２７は、副成分の含有量が高く、製品の導電率及び焼鈍後の導電率が低くなっている。
【００１６】
【表２】
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【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、強度、導電率、耐熱性、耐アーク摩耗性及び耐機械的摩耗性などが良好で、かつ通電による発熱で導電率の低下が少ない（電気・電子部品用、とくにスイッチ、モーターコンミュテータなど、電気回路のＯＮ−ＯＦＦが繰り返される接点部品用）銅合金を得ることができる。