純銅とは
純銅は、熱伝導性・電導性・加工性・展延性に優れているため、様々な電気・電子製品の部品材料として多用されています。Cu純度が99.9%以上の電気銅を溶かして鋳造をし、加工を行うことで板や棒等の伸銅品になります。この溶解の過程で残る酸素の量により以下の三種類に分類できます。
純銅の種類
タフピッチ銅
純度が99.90%以上の純銅で、0.02~0.05%程度の酸素を含有しています。高い導電率と熱伝導率があり加工性にすぐれますが、600℃以上に加熱すると水素が材料内部に残っている酸素と反応します。すると、水蒸気が発生し材料に亀裂を生じさせる「水素脆性」があります。よって還元雰囲気での高温加熱や溶接、はんだ、ろう接には適していません。
りん脱酸銅
純度が99.90%以上でタフピッチ銅の持つ水素脆性の対策を行った純銅で、りんで脱酸素を行ったものを「りん脱酸銅」といいます。タフピッチに比べて導電率は若干下がりますが、りん(P)が残留しているために酸素が除去されていて、還元性雰囲気で高温加熱しても水素脆化を起こさないという特徴を持ち耐熱性もやや向上しています。一般に180~200℃で軟化します。「りん脱酸銅」加工性がよく、とくに絞り加工性、引き伸ばすことができる展延性、溶接性、耐食性、耐候性、熱伝導性に優れています。
無酸素銅
酸素をほとんど含まない純銅で99.99%以上の純度を持ちます。純銅の中でも最も純度が高く残存酸素量は10ppm (0.001%)以下で、高温に加熱しても「水素脆性」を起こしません。
純銅の特徴
● 導電性に優れている
● 熱伝導率に優れている
● 加工性・展延性に優れている
● 耐食性に優れている。
● 金属なのに磁性がない
純銅の主な用途
電子・電機機器、熱交換器、風呂釜、給水・給湯用配管、ガス管、電線、半導体のリ-ドフレ-ム、車載用や電気・電子機器の端子・コネクター、電動機、配電盤などに使われています。
切削性・加工の注意点
銅は金属の中でも切削性の良い素材ですが、粘り気が強い素材で「バリ」が出やすいという特徴があります。
また、切削時に刃先に溶着が発生しやすく、アルミニウム合金と比べて被削性についてはやや低い傾向にあるため低速での切削は避けて加工します。(純銅は銅合金やその他の金属と比べて切削抵抗が特に大きくなる傾向にあり、切削の速度が低いと切削抵抗がさらに大きくなってしまいます。できるかぎり高速で切削していくことが求められます。)
すくい角の大きな切削工具使用
純銅の切削加工に使用する工具は切粉を短く切断するために、すくい角が大きく尖っているものを使用します。
また、工具の切れ味が低いと切削抵抗が増加し、素材の切削面が仕上がらない恐れがあるため、できるかぎり刃の状態が良好であるものを使用します。
純銅の種類
銅 | 鉛 | 鉄 | 錫 | 亜鉛 | アルミニウム | マンガン | ニッケル | りん | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
種類 | Cu | Pb | Fe | Sn | Zn | Al | Mn | Ni | P |
C1020 | 99.96以上 | ||||||||
C1100 | 99.90以上 | ||||||||
C1220 | 99.90以上 | 0.004~0.015未満 |
純銅の特性
種類 | 合金番号 | 質別 (表面仕上げ) | 引張強さ N/m㎡ | 伸び % | 耐力 (0.2%) N/m㎡ | 硬さ HV | 比重 | 熱伝導率 [W/(m・K)] | 導電率 | 体積低効率 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
無酸素銅 | C1020 | O | 195以上 | 35以上 | 200 | 51~59 | 8.94. | 391 | 101 | 17.1 |
1/4H | 215~275 | 25以上 | 250 | 55~100 | ||||||
1/2H | 245~315 | 15以上 | 275 | 75~120 | ||||||
H | 275以上 | 2~15 | 355 | 80以上 | ||||||
タフピッチ銅 | C1100 | O | 195以上 | 35以上 | 200 | 44~55 | 8.89~8.94 | 391 | 101 | 17.1 |
1/4H | 215~275 | 25以上 | 250 | 55~100 | ||||||
1/2H | 245~315 | 15以上 | 275 | 75~100 | ||||||
H | 275以上 | 2~15 | 355 | 80以上 | ||||||
りん脱酸銅 | C1201 | O | 195以上 | 35以上 | 205 | 48~64 | 8.94 | 339 | 98 | 17.6 |
1/4H | 215~275 | 25以上 | 255 | 55~100 | ||||||
C1220 | 1/2H | 245~315 | 15以上 | 280 | 75~120 | 8.94 | 339 | 85 | 20.3 | |
H | 275以上 | 2~18 | 365 | 80以上 |