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日本ガイシ、高強度と高導電性を両立させた銅合金ワイヤーを開発、サンプル出荷開始

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日本ガイシ、高強度と高導電性を両立させた銅合金ワイヤーを開発、サンプル出荷開始

日本ガイシは、東北大学金属材料研究所(仙台市)と共同で、高強度と高導電性の両立を実現した銅合金ワイヤー「ジルコニウム銅ワイヤー」を開発した。直径0.02~0.2mmの極細ワイヤーのサンプル出荷を開始しており、2015年の量産開始を目指す。

産業機器の小型軽量化・高性能化に伴い、部品に使用する導線の細経化が求められている。今回開発した銅合金ワイヤーをコイルやモーターの巻き線、同軸ケーブルの導線として使用すれば、部品の小型軽量化・高効率化が可能になる。また、金属フィルター、メッシュ、放電・切断用ワイヤーなどの極細鋼線が使われている分野への展開も検討している。

ジルコニウム銅ワイヤーは、銅にジルコニウムを0.5~5.0at%(アトミック・パーセント:原子数の比率)添加した合金を伸線加工した、高強度かつ高導電性の極細ワイヤー。ジルコニウムの含有量や伸線加工の度合いを変えることで、一つの合金で幅広い強度と導電性の組み合わせを得ることができる。純銅に近い導電性であれば約3倍の強度、黄銅と同等の導電性であれば約3.5倍の強度があるため、直径0.02ミリメートルの極細ワイヤーを部品の導線として使用しても高い信頼性を確保できる。

銅は銀に次いで導電性が高い反面、軟らかいという欠点があり、さまざまな金属を添加して合金にすることで強度を高めている。一方で、合金にすると導電性は低くなり、相反関係にある強度と導電性の両立は難しいとされてきた。

同社は、合金溶解後に最適な冷却速度で急冷鋳造する製造技術の開発により、これまで約0.1at%しか銅に添加することができなかったジルコニウムを、最大で約50倍の5.0at%まで添加することに成功。さらに伸線加工を行い、銅とジルコニウム銅合金がナノ(10億分の1)メートルレベルで繊維状に伸びる重層構造を作ることで、高強度と高導電性の両立を実現した。ジルコニウムを5.0at%添加した場合の強度は、銅合金として世界最高の2234メガ(百万)パスカルに達している。

同社では、電子機器や産業機器、自動車などの幅広い分野での適用を視野に入れており、量産開始に向け、生産技術の確立を加速させていくとしている。

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