世界初の炭素添加銅:エコカッパーのご紹介エコカッパーの優位点のページ。炭素添加で低炭素社会を実現する高強度・高電導を実現した炭素添加銅です

エコカッパーの優位点

1.エコカッパーとは?

エコカッパーとは銅に炭素を添加、とりわけ、銅に六方晶系のグラファイト型の炭素を実用性に耐える程に均一的に分布するように添加することを可能にしました。従来より鉄に炭素を混ぜた鋼(炭素鋼)では添加する炭素量によって引っ張り強さ、硬度が増すことが知られていましたが、鉄以外の非鉄金属では炭素を均一に分散させ鉄同様に引っ張り強さを改善することは不可能と言われていました。

筑波大学と株式会社白金が産学協同で研究を行った結果、銅に炭素を添加する方法を発見いたしました。具体的には、溶融した銅に一定の高温環境下(1200~1250℃)でグラファイト構造の炭素を0.01wt.%~0.6wt.%を添加し均質に拡散させることに成功しています。
銅に炭素を添加したエコカッパーの引っ張り強度、降伏応力の測定を行ったところ、純銅と比較して改善がみられることがわかりました。

2.電気抵抗の測定結果

純銅と炭素を0.03wt.%添加したもの、炭素を0.3wt.%添加した3種類の試料を用いて、電気抵抗率を測定しました。炭素を添加したことにより電気抵抗に大きな変化は見られませんでした。炭素添加による電気抵抗への影響はほぼないと考えられます。

電気抵抗の測定結果

3.引っ張り試験結果

純銅と炭素を0.03wt.%添加したもの、炭素を0.3wt.%添加した3種類の試料を用いて、引っ張り試験を行いました。純銅の引っ張り強度が159(Mpa)であったのに対し、0.03wt%炭素を加えたもの195(Mpa)、0.3wt.%炭素を加えたものは189(Mpa)と純銅と比較して炭素を添加したエコカッパーは引っ張り強度が向上することがわかりました。また、降伏応力も同様に純銅よりも炭素を添加したエコカッパーのほうが良い結果となっています。引っ張り強度、降伏応力に関しては0.03wt.%と0.3wt.%の炭素の添加量を比較すると0.03wt.%の炭素添加量のほうが数値が良い傾向にあり、0.3wt.%では引っ張り強度の観点からは炭素添加量のピークを越えていると推測されます。どの程度の炭素添加量が最適なのかは今後の実験によって明らかにする予定です。

引っ張り試験結果

4.エコカッパーの電子顕微鏡写真

下記の写真は、純銅に0.3wt.% の炭素を添加したエコカッパー(Cu-0.3wt.%C)の電子顕微鏡写真です。(加速電圧:200kV,Philips社製CM20FEG)。
0.01-0.02μm程度の大きさの炭素粒子が銅中に分散していると思われます。

エコカッパーの電子顕微鏡写真