配線接続器具用金属材
【課題】 グローの発生及び亜酸化銅の増殖を防止でき、発熱を抑制することを可能とし、配線接続器具に最適な金属材を提供する。
【解決手段】 平均粗さＲａが０．３μm以下で、かつ、最大粗さＲｔが２．０μm以下である配線接続器具用金属材。平均粗さＲａと最大粗さＲｔの比Ｒｔ／Ｒａが１０以下である配線接続器具用金属材。前記配線接続器具用金属材は強度と導電性に優れる金属、ステンレスやＮｉ合金、銅合金、引張強度が５００ＭＰａ以上、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上が好ましい。
【解決手段】 平均粗さＲａが０．３μm以下で、かつ、最大粗さＲｔが２．０μm以下である配線接続器具用金属材。平均粗さＲａと最大粗さＲｔの比Ｒｔ／Ｒａが１０以下である配線接続器具用金属材。前記配線接続器具用金属材は強度と導電性に優れる金属、ステンレスやＮｉ合金、銅合金、引張強度が５００ＭＰａ以上、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上が好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線接続器具の金属部材の少なくとも一方が銅合金材である配線接続器具用金属材に関するものであり、特にグローの発生及び亜酸化銅の増殖を防止できる配線接続器具用金属材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配線接続器具は電気器具のコンセントや照明のスイッチなど電気的な接続部に広く用いられている。前記接続部には金属が一般的に用いられており、金属同士が接触することで電気的な接続を行う。前記接触部では従来から発熱が問題となっている。これは接触部に微小放電（グロー）が発生し、これが起因となって亜酸化銅の増殖が誘発され接触抵抗が増加し、発熱することが知見されている。
【０００３】
合金成分を見直すことでグロー及び亜酸化銅の増殖の起きにくい配線接続器具用銅合金が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−２５５９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、合金成分を検討しても、グローの発生及び亜酸化銅の増殖による発熱を防止することはできなかった。本発明の目的は、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配線接続器具に適した金属材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは配線接続器具の接触部について詳細な検討を行い、材料表面の荒さ(粗度)とグロー発生とに関連があることを見出し、この知見に基づき更に検討を重ねて、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、
（１）金属部材同士の配線接続における前記金属部材の少なくとも一方が銅ないしは銅合金材である配線接続器具用金属材であって、前記金属部材の少なくとも一方の接続部表面の平均粗さＲａが０．３μm以下、最大粗さＲｔが２．０μm以下である、耐グロー特性に優れることを特徴とする配線接続器具用金属材、及び
（２）平均粗さＲａと最大粗さＲｔの比Ｒｔ／Ｒａが１０以下であることを特徴とする耐グロー特性に優れた（１）記載の配線接続器具用金属材
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の配線接続器具用金属材は、平均粗さＲａ及び最大粗さＲｔを限定し、さらに平均粗さＲａと最大粗さＲｔの比を限定することで、グローの発生及び亜酸化銅の増殖を防止でき、発熱を抑制することを可能とし、配線接続器具に最適な金属材である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好ましい実施の態様について、詳細に説明する。なお、本発明において、粗さの定義はＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に従う。すなわち、本発明において平均粗さＲａは、前記ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１の算術平均粗さのことを指し、同様に、本発明において最大粗さＲｔは、前記ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１の粗さ曲線の最大断面高さのことを指す。
【０００９】
本発明において、金属部材同士の配線接続における前記金属部材の少なくとも一方が銅ないしは銅合金材である。
本発明において、前記金属部材の少なくとも一方の接続部（接点）表面の平均粗さＲａは０．３μｍ以下でかつ最大粗さＲｔが２μｍ以下であり、いずれの金属部材もが平均粗さＲａは０．３μｍ以下でかつ最大粗さＲｔが２μｍ以下であることが好ましい。
本発明において、前記平均粗さＲａは０．３μｍ以下でかつ最大粗さＲｔが２μｍ以下である金属部材が、銅ないしは銅合金材である場合と、銅ないしは銅合金材ではない金属材（例えば、Ｎｉ合金材）の場合とが挙げられる。
前記平均粗さＲａは０．３μｍ以下でかつ最大粗さＲｔが２μｍ以下であるのは、グロー発生が著しく低減できるからである。
粗度とは材料表面の凹凸を示す指針の一つであるが、その凹凸の先端に印加された電圧が集中して、グロー放電を起こすと考えられる。
本発明において平均粗さＲａが０．３μｍを超えるとグロー放電が発生しやすくなってしまう。好ましくは０．２μｍ以下である。
また、最大粗さＲａが２μｍを超えると同様にグロー放電が発生しやすくなってしまう。好ましくは１μｍ以下である。
なお、平均粗さＲａ及び最大粗さＲｔは小さいほど好ましい。
【００１０】
本発明において、最大粗さＲｔと平均粗さＲａとの比Ｒｔ／Ｒａが１０以下であることが好ましい。
最大粗さＲｔと平均粗さＲａとの比Ｒｔ／Ｒａが１０以下とするのは、グロー発生をより低減できるからである。Ｒｔ／Ｒａが１０を超えると、局所的に凹凸が大きい部位が存在することになり、その部位でグロー放電が起こりやすくなると考えられる。
本発明において好ましくはＲｔ／Ｒａが５以下である。なお、前記Ｒｔ／Ｒａは小さいほど好ましい。
【００１１】
本発明の配線接続器具用金属は接点における接触圧力と電気伝導性が求められるため、一般的に強度と導電性に優れる金属が用いられている。その中でも、ステンレスやＮｉ合金、銅合金は強度及び導電性に優れており、好ましい。より好ましくは、引張強度が５００ＭＰａ以上、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上である。
【００１２】
前記のより好ましい例として、
（１）Ｓｎを０．１〜１０ｍａｓｓ％、Ｐを０．００１〜０．５ｍａｓｓ％、残部が銅と不可避不純物からなる銅合金、
（２）Ｃｒを０．１〜１．０ｍａｓｓ％、Ｓｎ又はＺｎの少なくとも一種の元素を０．０５〜５ｍａｓｓ％、残部が銅と不可避不純物からなる銅合金、
（３）Ｎｉを１．０〜５．０ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．３〜１．３ｍａｓｓ％、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎの少なくとも一種の元素を合計で０．０５〜５．０ｍａｓｓ％、残部が銅と不可避不純物からなる銅合金、又は
（４）Ｆｅを０．５〜３．０ｍａｓｓ％、Ｐを０．１〜１．０ｍａｓｓ％、残部が銅と不可避不純物からなる銅合金が挙げられる。
【００１３】
本発明の配線接続器具用金属材は、一般的な製造方法により、鋳造、熱間圧延、冷間圧延、熱処理等と繰り返して製造される。また、平均粗さＲａ、最大粗さＲｔを制御する方法として、酸・アルカリ等により表面を洗浄処理する方法、また冷間圧延工程におけるロール粗度を変えることで行う。
【実施例】
【００１４】
以下に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１５】
市販されている銅合金および非鉄材料からなる板厚０．１５〜０．２５ｍｍの板材を入手し、引張強度、硬度、導電率を調査した。引張強度は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。硬度は材料表面から、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に準じて荷重１００ｇ重で測定した。導電率は幅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。結果を表１、表２に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
前記板材の表面を圧延方向と同方向（圧延と平行な方向）に種々の番手のエメリー紙（表面にＳｉＣの砥粒が付着した研磨紙）を用いて研磨を行い、表面粗度の異なる材料を作成した。すなわち、板材は平滑な定盤上に固定しておき、＃２３０のエメリー紙から順番に番手を上げて＃４０００までの８段階のエメリー紙により３０回研磨し、次いで表面を洗浄した。前記研磨により、表層の亜酸化銅を除去したものと判断し、後述の評価を行った。
【００１９】
表面粗度の測定はＪＩＳ Ｈ ３４０６に準じて測定した。触針の走査は材料の圧延方向あるいはエメリー紙で研磨した方向と垂直方向に4mm行い、その測定を3回繰り返して平均値を求めた。
【００２０】
これらの板材について、耐グロー特性及び亜酸化銅増殖特性を評価した。
図１に本発明の耐グロー特性及び亜酸化銅増殖特性の測定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４Ａ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を耐グロー特性とした。
【００２１】
次に、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、重量を測定した。この重量を亜酸化銅増殖量として表３乃至７に示した。結果を表３乃至７に示す。
【００２２】
【表３】
【００２３】
【表４】
【００２４】
【表５】
【００２５】
【表６】
【００２６】
【表７】
【００２７】
表３乃至７から明らかなように、比較例のＮｏ．８５乃至１２０はＲａあるいはＲｔが大きいので耐グロー特性に劣り、かつ亜酸化銅増殖量も多かった。
これに対し、Ｎｏ．１乃至８４に示す本発明の板材は耐グロー特性に優れ、かつ亜酸化銅増殖量も少なく、優れていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の耐グロー特性及び亜酸化銅増殖特性の測定装置の模式図である。
【符号の説明】
【００２９】
１ 荷重付加器付ホルダー
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線接続器具の金属部材の少なくとも一方が銅合金材である配線接続器具用金属材に関するものであり、特にグローの発生及び亜酸化銅の増殖を防止できる配線接続器具用金属材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配線接続器具は電気器具のコンセントや照明のスイッチなど電気的な接続部に広く用いられている。前記接続部には金属が一般的に用いられており、金属同士が接触することで電気的な接続を行う。前記接触部では従来から発熱が問題となっている。これは接触部に微小放電（グロー）が発生し、これが起因となって亜酸化銅の増殖が誘発され接触抵抗が増加し、発熱することが知見されている。
【０００３】
合金成分を見直すことでグロー及び亜酸化銅の増殖の起きにくい配線接続器具用銅合金が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−２５５９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、合金成分を検討しても、グローの発生及び亜酸化銅の増殖による発熱を防止することはできなかった。本発明の目的は、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配線接続器具に適した金属材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは配線接続器具の接触部について詳細な検討を行い、材料表面の荒さ(粗度)とグロー発生とに関連があることを見出し、この知見に基づき更に検討を重ねて、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、
（１）金属部材同士の配線接続における前記金属部材の少なくとも一方が銅ないしは銅合金材である配線接続器具用金属材であって、前記金属部材の少なくとも一方の接続部表面の平均粗さＲａが０．３μm以下、最大粗さＲｔが２．０μm以下である、耐グロー特性に優れることを特徴とする配線接続器具用金属材、及び
（２）平均粗さＲａと最大粗さＲｔの比Ｒｔ／Ｒａが１０以下であることを特徴とする耐グロー特性に優れた（１）記載の配線接続器具用金属材
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の配線接続器具用金属材は、平均粗さＲａ及び最大粗さＲｔを限定し、さらに平均粗さＲａと最大粗さＲｔの比を限定することで、グローの発生及び亜酸化銅の増殖を防止でき、発熱を抑制することを可能とし、配線接続器具に最適な金属材である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好ましい実施の態様について、詳細に説明する。なお、本発明において、粗さの定義はＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に従う。すなわち、本発明において平均粗さＲａは、前記ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１の算術平均粗さのことを指し、同様に、本発明において最大粗さＲｔは、前記ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１の粗さ曲線の最大断面高さのことを指す。
【０００９】
本発明において、金属部材同士の配線接続における前記金属部材の少なくとも一方が銅ないしは銅合金材である。
本発明において、前記金属部材の少なくとも一方の接続部（接点）表面の平均粗さＲａは０．３μｍ以下でかつ最大粗さＲｔが２μｍ以下であり、いずれの金属部材もが平均粗さＲａは０．３μｍ以下でかつ最大粗さＲｔが２μｍ以下であることが好ましい。
本発明において、前記平均粗さＲａは０．３μｍ以下でかつ最大粗さＲｔが２μｍ以下である金属部材が、銅ないしは銅合金材である場合と、銅ないしは銅合金材ではない金属材（例えば、Ｎｉ合金材）の場合とが挙げられる。
前記平均粗さＲａは０．３μｍ以下でかつ最大粗さＲｔが２μｍ以下であるのは、グロー発生が著しく低減できるからである。
粗度とは材料表面の凹凸を示す指針の一つであるが、その凹凸の先端に印加された電圧が集中して、グロー放電を起こすと考えられる。
本発明において平均粗さＲａが０．３μｍを超えるとグロー放電が発生しやすくなってしまう。好ましくは０．２μｍ以下である。
また、最大粗さＲａが２μｍを超えると同様にグロー放電が発生しやすくなってしまう。好ましくは１μｍ以下である。
なお、平均粗さＲａ及び最大粗さＲｔは小さいほど好ましい。
【００１０】
本発明において、最大粗さＲｔと平均粗さＲａとの比Ｒｔ／Ｒａが１０以下であることが好ましい。
最大粗さＲｔと平均粗さＲａとの比Ｒｔ／Ｒａが１０以下とするのは、グロー発生をより低減できるからである。Ｒｔ／Ｒａが１０を超えると、局所的に凹凸が大きい部位が存在することになり、その部位でグロー放電が起こりやすくなると考えられる。
本発明において好ましくはＲｔ／Ｒａが５以下である。なお、前記Ｒｔ／Ｒａは小さいほど好ましい。
【００１１】
本発明の配線接続器具用金属は接点における接触圧力と電気伝導性が求められるため、一般的に強度と導電性に優れる金属が用いられている。その中でも、ステンレスやＮｉ合金、銅合金は強度及び導電性に優れており、好ましい。より好ましくは、引張強度が５００ＭＰａ以上、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上である。
【００１２】
前記のより好ましい例として、
（１）Ｓｎを０．１〜１０ｍａｓｓ％、Ｐを０．００１〜０．５ｍａｓｓ％、残部が銅と不可避不純物からなる銅合金、
（２）Ｃｒを０．１〜１．０ｍａｓｓ％、Ｓｎ又はＺｎの少なくとも一種の元素を０．０５〜５ｍａｓｓ％、残部が銅と不可避不純物からなる銅合金、
（３）Ｎｉを１．０〜５．０ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．３〜１．３ｍａｓｓ％、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎの少なくとも一種の元素を合計で０．０５〜５．０ｍａｓｓ％、残部が銅と不可避不純物からなる銅合金、又は
（４）Ｆｅを０．５〜３．０ｍａｓｓ％、Ｐを０．１〜１．０ｍａｓｓ％、残部が銅と不可避不純物からなる銅合金が挙げられる。
【００１３】
本発明の配線接続器具用金属材は、一般的な製造方法により、鋳造、熱間圧延、冷間圧延、熱処理等と繰り返して製造される。また、平均粗さＲａ、最大粗さＲｔを制御する方法として、酸・アルカリ等により表面を洗浄処理する方法、また冷間圧延工程におけるロール粗度を変えることで行う。
【実施例】
【００１４】
以下に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１５】
市販されている銅合金および非鉄材料からなる板厚０．１５〜０．２５ｍｍの板材を入手し、引張強度、硬度、導電率を調査した。引張強度は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。硬度は材料表面から、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に準じて荷重１００ｇ重で測定した。導電率は幅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。結果を表１、表２に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
前記板材の表面を圧延方向と同方向（圧延と平行な方向）に種々の番手のエメリー紙（表面にＳｉＣの砥粒が付着した研磨紙）を用いて研磨を行い、表面粗度の異なる材料を作成した。すなわち、板材は平滑な定盤上に固定しておき、＃２３０のエメリー紙から順番に番手を上げて＃４０００までの８段階のエメリー紙により３０回研磨し、次いで表面を洗浄した。前記研磨により、表層の亜酸化銅を除去したものと判断し、後述の評価を行った。
【００１９】
表面粗度の測定はＪＩＳ Ｈ ３４０６に準じて測定した。触針の走査は材料の圧延方向あるいはエメリー紙で研磨した方向と垂直方向に4mm行い、その測定を3回繰り返して平均値を求めた。
【００２０】
これらの板材について、耐グロー特性及び亜酸化銅増殖特性を評価した。
図１に本発明の耐グロー特性及び亜酸化銅増殖特性の測定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４Ａ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を耐グロー特性とした。
【００２１】
次に、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、重量を測定した。この重量を亜酸化銅増殖量として表３乃至７に示した。結果を表３乃至７に示す。
【００２２】
【表３】
【００２３】
【表４】
【００２４】
【表５】
【００２５】
【表６】
【００２６】
【表７】
【００２７】
表３乃至７から明らかなように、比較例のＮｏ．８５乃至１２０はＲａあるいはＲｔが大きいので耐グロー特性に劣り、かつ亜酸化銅増殖量も多かった。
これに対し、Ｎｏ．１乃至８４に示す本発明の板材は耐グロー特性に優れ、かつ亜酸化銅増殖量も少なく、優れていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の耐グロー特性及び亜酸化銅増殖特性の測定装置の模式図である。
【符号の説明】
【００２９】
１ 荷重付加器付ホルダー
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部材同士の配線接続における前記金属部材の少なくとも一方が銅ないしは銅合金材である配線接続器具用金属材であって、前記金属部材の少なくとも一方の接続部表面の平均粗さＲａが０．３μm以下、最大粗さＲｔが２．０μm以下である、耐グロー特性に優れることを特徴とする配線接続器具用金属材。
【請求項２】
平均粗さＲａと最大粗さＲｔの比Ｒｔ／Ｒａが１０以下であることを特徴とする耐グロー特性に優れた請求項１に記載の配線接続器具用金属材。
【請求項１】
金属部材同士の配線接続における前記金属部材の少なくとも一方が銅ないしは銅合金材である配線接続器具用金属材であって、前記金属部材の少なくとも一方の接続部表面の平均粗さＲａが０．３μm以下、最大粗さＲｔが２．０μm以下である、耐グロー特性に優れることを特徴とする配線接続器具用金属材。
【請求項２】
平均粗さＲａと最大粗さＲｔの比Ｒｔ／Ｒａが１０以下であることを特徴とする耐グロー特性に優れた請求項１に記載の配線接続器具用金属材。
【図１】
【公開番号】特開２００６−２８６６０４（Ｐ２００６−２８６６０４Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６５６１６（Ｐ２００５−３６５６１６）
【出願日】平成１７年１２月１９日（２００５．１２．１９）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１９日（２００５．１２．１９）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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