C18070銅帯とは? 組成、規格、および導電性が重要な理由
車両の電動化と太陽光発電設備の拡大が進む中、コネクタの設計図面に繰り返し登場する要件があります。すなわち、大電流を流せること、発熱を抑えられること、長期間にわたって高温に耐えられること、そして複雑な形状へ成形可能であることです。一般の銅は導電性に優れていますが、強度が低すぎます。一方、高強度合金の多くは導電性を大幅に犠牲にします。C18070は、こうした相反する特性——高い導電性と十分な強度——を両立させる数少ない帯状合金の一つです。本稿では、この合金の正体、その名称の由来、およびなぜ導電性が最大の特徴となるのかについて解説します。
析出硬化型銅-クロム-シリコン-チタン合金
C18070は、銅含有量99%を超える高銅合金で、クロム、シリコン、チタンを少量添加しています。時効処理中に、クロムおよびシリコン/チタンが微細な析出物を形成し、金属を強化しますが、同時に銅基体を十分に純粋に保って導電性を維持します。銅に溶け込む元素の量が極めて少ないため、導電率は高く保たれます。また、析出物が熱的に安定しているため、高温下でも強度およびばね力が維持されます。この合金は銅-クロム系に属し、一般的にはCuCrSiTiと表記されます。
本合金の設計思想は、単一の特性を極限まで高めるのではなく、高い導電性、中程度の強度、優れた曲げ加工性、および高温での安定した挙動という、複数の特性を意図的にバランスよく実現することにあります。これらすべてが、一枚の帯材(ストリップ)に統合されています。
規格横断的な呼び名
同一の合金は、いくつかの異なる規格命名体系で登場します。異なる地域から提示される見積書を比較する際には、以下の名称はいずれも同一の材料を指します。
標準 |
規格名称 |
仕様 |
地域 |
UNS/ASTM |
C18070 |
ASTM B規格(高銅系) |
北米 |
EN |
CuCrSiTi |
EN 1652/EN 1654 |
ヨーロッパ |
GB/T |
TCr0.3-0.2-0.05 |
GB/T |
中国で |
C18070は、同じ性能クラスに属する銀含有銅クロム合金C18080のより経済的な代替材料として、しばしば指定されます。多くの高電流コネクタ部品において、C18070は設計要件を満たす導電性および応力緩和特性を、追加の合金元素を用いずに実現しており、これが大きな魅力となっています。
化学組成
重量パーセントによる組成:
元素 |
含量(%) |
機能 |
銅 |
99.0 |
基材—導電率 |
クロム |
0.15~0.40 |
析出強化 |
Si |
0.02~0.07 |
Cr/Tiと協働して析出物を形成 |
チタン |
0.01~0.40 |
析出物の微細化および軟化抵抗性の向上に寄与 |
その他 |
≤ 0.1 |
不純物含有量の上限 |
極めて高い銅含有量が、この合金の優れた導電性の理由です。一方、クロム、シリコン、チタンは合計で重量比1%未満ですが、析出によって純銅では得られないほどの強度および高温安定性を大幅に向上させます。
物理的特性(概要)
財産 |
メトリック |
インペリアル |
密度 |
8.9 g/cm³ |
0.322 lb/in³ |
電気伝導性 |
78~83% IACS |
78~83% IACS |
熱伝導性 |
約310 W/(m・K) |
約179 Btu/(ft・h・°F) |
弾性模数 |
138 GPa |
20,000 ksi |
熱膨張 |
18 × 10⁻⁶ /K |
10.0 × 10⁻⁶ /°F |
特に注目すべきは、時効処理後の導電率が78~83% IACSである点です。これは純銅に近い値であり、C70250などの高強度スプリング合金(導電率35~40% IACS)を大きく上回ります。高い導電率は、大電流が流れた際の抵抗発熱を抑えることを意味し、バッテリーや太陽光発電用コネクタにとってまさに求められる特性です。各材質状態(テンパー)における全物性値については、次回の記事で詳しく解説します。
適さない用途
限界を明確に理解することが、強みをアピールするよりもコスト削減につながります。
- コンパクトな接触部における最大ばね力——導電性を二次的な要件とすることで、ベリリウム不使用のばね合金(例:C70250)はより高い強度を実現できます。
- 成形や熱処理を必要としない純粋なバスバー用途——単純なC11000銅がより経済的です。
- 極めて高い導電性と銀並みの性能が要求される用途——C18080は高合金化された選択肢です。
上海新野金属材料有限公司は2009年より銅および銅合金帯材の製造を行っており、約30カ国のお客様へ供給しています。成形加工と高温での使用が求められる高電流コネクタについては、通常、部品図面をお送りいただくことが、用途に最適な材質(テンパー)を選定する最も迅速な方法です。
よく 聞かれる 質問
C18070はCuCrSiTiと同じですか?
はい。CuCrSiTiは、UNS規格でC18070、中国国家標準(GB)でTCr0.3-0.2-0.05と表記される同一合金の欧州における化学組成表示です。
C18070の導電率はいくらですか?
時効処理後の電気伝導率は約78~83%IACSで、純銅に近い値であり、この強度および耐熱性を備えた合金としては非常に高い水準です。
C18070とC18080では、どちらが優れていますか?
両者は同等の性能クラスに属します。C18080は銀含有の変種であり、一方C18070は、その特性が要求仕様をすでに満たす場合に、より経済的な選択肢として採用されることが多いです。
このシリーズの次回は: C18070の特性 ― 電気伝導率、強度、曲げ加工性、および混同しやすい2つの高温挙動。
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