銅 C102（無酸素銅）
銅 C102（無酸素銅）の概要
銅 C102 は、無酸素銅（Oxygen-Free Copper：OFC）と呼ばれる高純度銅で、銅含有量は最小 99.99% です。一般的な銅合金と異なり、銅 C102 は無酸素製法で製造されるため残留酸素が極めて少なく、電気伝導性と耐食性が大幅に向上します。その結果、導電性と信頼性が特に重視される高精度用途で優れた性能を発揮する材料となります。
銅 C102（無酸素銅）は、卓越した電気・熱伝導性を必要とする用途（電力ケーブル、コネクタ、電子部品など）に使用されます。特に通信、航空宇宙、自動車産業では、高性能材料が効率と耐久性を左右するため、銅 C102 が好んで選定されます。こうした特性から、銅 C102 はCNC 加工サービスで採用されることが多く、さまざまな用途向けのCNC 加工銅部品の製造に広く利用されています。
銅 C102（無酸素銅）の化学特性・物理特性・機械特性
化学成分（代表値）
元素 | 含有量範囲（wt.%） | 主な役割 |
|---|---|---|
銅（Cu） | ≥99.99 | 優れた導電性を与える母材 |
酸素（O） | ≤0.001 | 無酸素工程で除去され、導電性向上と酸化低減に寄与 |
その他元素 | ≤0.05 | 特性への影響が小さい残留元素 |
物理特性
特性 | 代表値 | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
密度 | 8.96 g/cm³ | ASTM B311 |
融点 | 1083°C | ASTM E29 |
熱伝導率 | 20°C で 398 W/m·K | ASTM E1952 |
電気伝導率 | 20°C で 101% IACS | ASTM B193 |
線膨張係数 | 16.5 µm/m·°C | ASTM E228 |
比熱容量 | 385 J/kg·K | ASTM E1269 |
ヤング率 | 110 GPa | ASTM E111 |
機械特性（焼なまし材）
特性 | 代表値 | 試験規格 |
|---|---|---|
引張強さ | 210–290 MPa | ASTM E8/E8M – 全断面試験片 |
耐力（0.2%） | 160–220 MPa | ASTM E8/E8M – オフセット法 |
伸び | 35–50% | ASTM E8/E8M – ゲージ長 = 50 mm |
硬さ | 40–80 HB | ASTM E10 – ブリネル硬さ（10 mm 球／500 kg 荷重） |
疲労強さ | ~180 MPa | ASTM E466 – 回転曲げ疲労（10⁷ 回） |
衝撃抵抗 | 良好 | ASTM E23 – V ノッチ、室温 |
注：これらの値は焼なまし状態の銅 C102（無酸素銅）の代表値であり、加工条件や製造条件により変動する場合があります。
銅 C102（無酸素銅）の主な特長
卓越した電気伝導性（101% IACS）
銅 C102（無酸素銅）は、電気伝導性 101% IACS を有する優れた導電材料の一つです。電気配線、コネクタなど、高効率でエネルギー損失を最小化したい用途に最適です。
高い熱伝導性（398 W/m·K）
銅 C102 は高い熱伝導性により効率的に熱を移動させるため、熱交換器、冷却システム、放熱が重要な部品に適しています。過熱を防ぐために迅速な熱拡散が必要な場面で有効です。
耐食性
銅 C102（無酸素銅）は、湿気や化学薬品などの環境下でも優れた耐食性を示します。材料中の酸素が極めて少ないため酸化が抑制され、外部環境に曝される部品の耐久性が向上し、寿命延長に寄与します。
加工性と延性
銅 C102 は高い延性を持ち、引抜き、プレス、曲げなどの加工が容易です。材料の健全性を損なわずに成形できるため、CNC 加工や精密・複雑形状部品の製造に適しています。
非磁性と高温安定性
銅 C102 は非磁性で、磁気干渉を最小化したい電気・電子用途に有利です。また、高温環境でも安定した特性を維持しやすく、高熱条件下での長期信頼性が求められる用途に適しています。
銅 C102（無酸素銅）の CNC 加工における課題と解決策
加工上の課題
加工硬化
銅 C102 は他の金属に比べれば比較的軟らかいものの、加工時に過度な塑性変形が加わると加工硬化が発生することがあります。
解決策：シャープな工具を使用し、過大な切削抵抗を避けます。切削速度を下げ、クーラントを適切に使用して発熱を抑え、加工硬化を低減します。
切りくず生成
銅 C102 は加工時に長い切りくずが発生しやすく、排出不良が加工の妨げになる場合があります。
解決策：チップブレーカ付き工具や正のすくい角工具を用いて切りくずを短くし、クーラントまたはエアブローで切りくず排出を促進します。
工具摩耗
銅 C102 は高い熱伝導性と比較的軟らかい特性により、条件によっては工具摩耗が進行することがあります（特に高速加工時）。
解決策：コーティング付き超硬工具またはハイス工具（例：TiAlN）を使用して摩耗を抑制し、切削速度と送りを最適化して不要な工具劣化を低減します。
最適化された加工戦略
工具選定
パラメータ | 推奨 | 理由 |
|---|---|---|
工具材質 | TiAlN コーティング付き超硬工具 | 工具寿命を延ばし、摩耗を低減 |
工具形状 | 正のすくい角、シャープな刃先 | 切りくず排出を改善し、付着を抑制 |
切削速度 | 250–350 m/min | 過度な発熱を抑え、工具寿命に寄与 |
送り | 0.10–0.20 mm/rev | 安定した切削で変形を防止 |
クーラント | フラッドクーラント または エアブロー | 発熱低減と切りくず排出を支援 |
銅 C102 切削条件（ISO 513 準拠）
加工 | 速度（m/min） | 送り（mm/rev） | 切込み（mm） | クーラント圧（bar） |
|---|---|---|---|---|
荒加工 | 200–300 | 0.15–0.25 | 2.0–4.0 | 25–40（フラッドクーラント） |
仕上げ加工 | 300–350 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 30–50（フラッドクーラント） |
銅 C102（無酸素銅）における一般的な加工サービス
銅 C102（無酸素銅）は、精度、導電性、耐久性が要求される部品に適しており、多様な CNC 加工プロセスで活用できます。代表的な加工サービスは以下の通りです。
加工プロセス | 銅 C102（無酸素銅）への適合性 |
|---|---|
高導電性が必要な電気コネクタ、バスバー、精密部品の製造に最適 | |
平面、ポケット、複雑形状の高精度加工に適合 | |
棒材、チューブ、コネクタなど円筒形状部品の加工に最適 | |
バリを抑えた精密穴加工に適合 | |
厳しい公差と滑らかな面が必要な穴拡大加工に最適 | |
高精度寸法と高品位な表面仕上げを実現 | |
複雑形状を 1 回の段取りで加工し、精度と効率を向上 | |
高性能システム向け重要部品の極めて厳しい公差要求に対応 | |
従来工法では難しい微細形状・精密形状の加工に最適 |
銅 C102 CNC 部品向け表面処理
電解めっき: ニッケル、銀、金などの薄膜金属を付与し、耐摩耗性と耐食保護を向上させます。
研磨: 滑らかで反射性の高い仕上げを実現し、外観と機能性（接触品質）を向上させます。
ヘアライン（ブラッシング）: つや消し仕上げにより反射を抑え、見える部品の意匠性を高めます。
PVD コーティング: 耐摩耗性・耐食性を高め、意匠性のある色調仕上げにも対応します。
不動態化（パッシベーション）: 表面の不純物を除去し、耐食性を向上させます。
粉体塗装: 耐摩耗・耐候・耐湿性に優れ、過酷環境向けに高い保護性能を提供します。
テフロンコーティング: 耐薬品性と低摩擦（非粘着）特性が必要な部品に最適です。
クロムめっき: 耐久性と耐摩耗性を高め、光沢のある耐食仕上げを提供します。
