純銅 vs 無酸素銅：何が違うのか

熱と電気の両方を効率的に伝導する金属を選ぶ際、銅は明確な選択肢です。それゆえ、他の金属の電気伝導率の基準とされています。家庭環境では、銅は産業環境ほど腐食しにくいです。産業環境では、酸化酸、硫黄・アンモニア化合物、酸化性重金属塩などの要因が腐食を加速させます。これが、日常生活で使用するすべての電気・熱製品のベースメタルとして銅がよく使われる理由です。

産業用途では、より過酷な環境での腐食から保護することが重要です。ここで無酸素銅が貴重な材料となります。正しい選択ができるよう、純銅と無酸素銅の違いを説明し、それぞれの特性を列挙します。

純銅とは

銅含有量が最低99.3%の金属は、商業用純銅と呼ばれます。しかし、このような銅は非常に柔らかく延性が高い性質です。そのため、幅広い用途に特性を最適化するため、他の合金元素が銅に添加されることがよくあります。しかし、電気伝導率の観点では、わずか0.05%の砒素不純物でも銅の伝導率を15%低下させます。この点で、無酸素銅は機械的強度と高伝導性を両立させています。

無酸素銅とは

無酸素銅（OFC）は、電解精錬プロセスを経て、微量レベルを除くすべての酸素を除去した銅です。入手可能な最も純粋な商業用銅グレードで、99.99%の銅を含み、不純物は最小限です。超伝導ワイヤー、PCB、X線管、真空遮断器、ローターバー、モーターコイルなど、優れた伝導性と接続性を必要とする用途に強く推奨されます。

無酸素銅の特徴：

• 豊かな伝導性プロファイル
• 水素脆化に対する高い耐性
• 優れた極低温特性
• 優れた展延性

無酸素銅は以下の3グレードで提供されます：

• C10100（OFE）：99.99%純銅、酸素含有量0.0005%
• C10200（OF）：99.95%純銅、酸素含有量0.001%
• C11000（ETP）：99.9%純銅、酸素含有量0.02%〜0.04%

純銅 vs 無酸素銅の比較

最も純粋な無酸素銅グレード（C10100）と、純銅に近いクロムジルコニウム銅（CuCrZr、Cu：98.6〜99.4%）を比較しましょう。以下の表は、純銅と無酸素銅の重要な金属特性を比較し、用途の違いを理解するのに役立ちます。

一般特性	OFC	CuCrZr
冷間成形性	優秀	良好
熱間成形性	優秀	良好
アニール	700°F〜1200°F	1450°F以下
電気伝導率	101% IACS	82% IACS
熱伝導率（Btu/sq.ft/ft.hr./°F at 68°F）	226	187
切削性評価	20%	20%

加工特性	OFC	CuCrZr
半田付け	優秀	良好
ろう付け	優秀	普通
ガスシールドアーク溶接	良好	普通
アセチレンガス溶接	普通	非推奨
被覆アーク溶接	非推奨	普通
シーム溶接	非推奨	非推奨
バット溶接	普通	普通
熱間鍛造性	65%	不明

耐食性	OFC	CuCrZr
大気	良好	良好
水素脆化	優秀	良好
海水	優秀	良好
応力腐食割れ	良好	良好
電解	良好	データなし

酸素含有量の低減により、OFCは純銅より優れた成形性と高い電気伝導率を提供します。純銅と無酸素銅の加工特性にはいくつかの微細な違いがありますが、共通の加工課題も示しています。

純銅合金の加工課題

純銅とOFCは優れた伝導性と高い耐食性を提供しますが、酸素含有銅合金に比べて加工が困難です。高純度銅合金は高い延性を持ちます。加工時に切りくずが工具に付着し、除去が困難です。そのため、工具は各パスでより大きな力を発揮しなければならず、工具摩耗も高くなります。

OFC加工時に針状の不連続切りくずを形成するため、製造業者は鉛、硫黄、テルルなどの切りくず分断元素を添加します。しかし、これらの元素が特定の要件内で使用されない場合、合金の電気伝導率を低下させる可能性があります。

OFCの加工特性は、均質プロファイルを持つ酸素含有銅合金とほぼ同様です。不均質銅合金の方が切削性に優れる傾向があります。

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