無酸素銅C1020とは
読み: むさんそどう
無酸素銅C1020とは、脱酸剤を使わずに酸素含有量を0.001%以下まで下げた純度99.96%以上の銅材であり、JIS H3100(伸銅品)に規定される高純度銅の一種である。
概要
銅は電気伝導性・熱伝導性が高い金属だが、精錬の過程で酸素が残ると内部に酸化第一銅の粒が生じる。この酸化物が高温下で水素と反応して水蒸気を発生させ、銅の内部にひび割れを起こす現象を水素脆化と呼ぶ。無酸素銅C1020は、この酸化物をあらかじめ極限まで排除して作られた銅材である。
電気伝導率自体はタフピッチ銅C1100とほぼ同等だが、酸化物がないため溶接・ろう付け・真空焼鈍のような高温工程を経ても脆くなりにくい。この特性から、高温処理を伴う部品に選ばれる。
タフピッチ銅C1100との違い
C1020とC1100はどちらも純度99.9%以上の純銅で、常温での機械的性質や導電率に大きな差はない。違いは酸素含有量にあり、C1100は脱酸せず0.02〜0.04%程度の酸素を含む。
この酸素が水素脆化の原因になるため、C1100は溶接や高温ろう付けを伴う部品には不向きとされる。真空機器や高周波部品のように高温工程を経る用途ではC1020が選ばれ、電気配線や板金部品のように常温加工のみで済む用途ではコストの低いC1100が選ばれることが多い。
加工上の注意点
無酸素銅は軟らかく延性が高いため、加工が容易だと思われがちだが、切削では別の難しさがある。銅合金は切削時に切りくずが長く繋がりやすく、この切りくずが刃先やドリル周囲に巻き付くと、加工面を傷つけたり工具の破損につながる。
深穴加工では切りくずの排出経路が長くなるため、この巻き付きの影響がより大きく出る。チップブレーカ付きの工具選定や送り条件の調整で切りくずを短く分断することが、面品位を保つ鍵になる。
主な用途
水素脆化に強く高い導電率を保てることから、半導体製造装置の真空チャンバーや電極、高周波電力を扱う部品、電子機器の熱伝導部品などに使われる。無電解ニッケルめっきとの相性もよく、はんだ付けが必要な電気部品にも用いられる。
真空機器では、内部にガスを保持しやすい酸化物がないことも評価され、リークの少ない部品を作りやすい。
よくある誤解
✕ 銅は軟らかいので、加工は他の金属より簡単である。
○ 硬度は低いが、切りくずが長く繋がって工具に巻き付きやすいという別の難しさがある。巻き付いた切りくずが加工面を擦ると面粗さが悪化するため、切りくず処理を前提にした工具・条件設計が必要になる。
✕ 無酸素銅とタフピッチ銅は同じ純銅だから、性能差はない。
○ 常温での導電率や強度はほぼ同等だが、酸素含有量の差により水素脆化への耐性が異なる。溶接や高温ろう付けを伴う部品ではC1020、常温加工のみならC1100という使い分けが実務上の目安になる。
✕ 電気伝導率を最優先するなら、必ず無酸素銅にすべきである。
○ 導電率だけを見ればC1100も大差ない。無酸素銅を選ぶ理由は主に高温工程での耐脆化性であり、常温加工のみで完結する部品まで無酸素銅にするのはコスト面で過剰な場合がある。
よくある質問
無酸素銅とタフピッチ銅、どちらを選べばよいですか。+
無酸素銅は深穴加工に対応できますか。+
水素脆化とは具体的にどのような不具合ですか。+
無酸素銅にめっきは可能ですか。+
関連用語
出典
- JIS H3100（伸銅品）
- BTA・ガンドリル加工.com 技術コラム「ガンドリル加工が可能な素材〜銅合金〜」（深江特殊鋼）
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