りん青銅(りんせいどう)は、ばね端子やコネクタの接点に使われる銅合金で、同じ「銅」でも銅ブスバー(バスバー)に使うタフピッチ銅・無酸素銅とは選ばれる理由がまったく違います。結論から言うと、りん青銅は導電率を犠牲にして「ばね性(繰り返し変形しても接触圧を保ち続ける力)」を得た材料で、電気を大量に流す母線用途には向きません。この記事では、りん青銅(C5191・C5210)と銅ブスバー用の銅の導電率・機械的性質の違い、JIS規格上の位置づけ、使い分けの考え方を整理します。

りん青銅
ばね端子
銅ブスバー
導電率
C5191
JIS H3130
材質選定

りん青銅とは何か

りん青銅とは、銅にスズとリンを加えた合金で、ばね性・耐摩耗性・耐応力腐食割れ性に優れた材料です。

りん青銅は青銅(銅とスズの合金)の一種で、脱酸・流動性改善のためにリンを添加したものです。代表的な合金記号はC5191で、JIS H3110の規定では銅(Cu)が残部、スズ(Sn)5.5〜7.0%、リン(P)0.03〜0.35%を含み、この3元素の合計で99.50%以上を占めます。スズを多く含むほど強度は上がりますが、その分だけ導電率は下がる関係にあります。

りん青銅と銅ブスバーの導電率の違い

りん青銅の導電率は約13〜14%IACSで、銅ブスバー用の銅(ほぼ100%IACS)の7分の1程度しかありません。

電気の通しやすさを示す導電率(%IACS、万国標準軟銅を100%とする指標)で比較すると、差は明確です。りん青銅C5191は約14%IACS、ばね専用に調質したC5210は約13%IACSとされ、スズ含有量が同程度の合金の中では標準的な水準です。一方、銅ブスバーに使うC1100(タフピッチ銅)・C1020(無酸素銅)はいずれもほぼ100%IACS前後で、合金化していない分だけ電気が流れやすくなっています。

なぜばね端子に銅ブスバーを使わないのか

タフピッチ銅・無酸素銅は柔らかく塑性変形(元に戻らない変形)しやすいため、繰り返し接触圧をかけるばね端子には使えません。

ばね端子やコネクタの接点は、相手部品に押し当てた状態を長期間・繰り返し維持する必要があります。この「押し続ける力」を生むのが弾性限界(力を抜けば元の形に戻る範囲)の高さで、りん青銅はこの弾性限界が銅より大幅に高く、曲げ・絞りなどの成形性も良好です。代表的なC5191の耐力(永久変形が始まる応力の目安)は質別によって約300〜800N/mm²の幅があり、調質度を上げるほど高いばね力を持たせられます。

一方、銅ブスバーに使うC1100・C1020は軟らかく伸びが良いため、曲げ加工はしやすい反面、ばねとして繰り返し使うと早期にへたって(塑性変形して)接触圧が抜けてしまいます。銅ブスバーは「決まった形に固定して、太い断面で電流を流し続ける」導体としての設計思想であり、「変形と復元を繰り返して接触圧を生む」ばね材としての設計思想とは出発点が異なります。

りん青銅と黄銅(真鍮)の違い

黄銅(真鍮)は銅と亜鉛の合金で加工コストが低く、りん青銅は銅とスズ・リンの合金でばね性と耐食性に優れますが、どちらも導電率は銅より大きく下がります。

ばね端子の材料として比較されやすいもう一つの選択肢が黄銅(真鍮、銅と亜鉛の合金)です。黄銅は加工しやすくコストを抑えやすい一方、りん青銅に比べると弾性限界が低く、変形量の大きい接点では耐久性に劣るとされています。変形が小さい接点であれば黄銅でも対応できますが、繰り返し変形が大きい用途や、腐食環境が厳しい用途ではりん青銅が選ばれる傾向があります。

りん青銅のJIS規格と質別

りん青銅の板・条はJIS H3110、ばね用に調質したものはJIS H3130で規定されています。

りん青銅の板・条(一般用途)は「JIS H3110 りん青銅及び洋白の板及び条」に規定があり、C5191をはじめとする合金記号・化学成分・質別ごとの機械的性質が定められています。より高いばね性能が求められる場合は「JIS H3130 ばね用ベリリウム銅・チタン銅・りん青銅・ニッケルすず銅及び洋白の板及び条」が適用され、C5210はこちらの規格区分で扱われるばね専用の調質材です。

質別(O・1/4H・1/2H・3/4H・Hなど)は、調質(冷間圧延の程度)によって強度とばね性、曲げ加工性のバランスが変わることを示す区分です。同じC5191でも質別が違えば耐力や許容曲げ半径が変わるため、図面には合金記号だけでなく質別まで明記しておくことが実務上のトラブル防止になります。

用途で選ぶ:銅ブスバーとりん青銅ばね端子の使い分け

「電流をまとめて流す母線」には銅ブスバー、「接触圧を保つばね接点」にはりん青銅という役割分担で考えると選定を間違えません。

配電盤や変圧器の内部では、主回路の電流を流す銅ブスバー(ブスバーとは)と、端子台・コネクタ部分のばね接点が併用されることがあります。両者は同じ「銅系の導体」でも役割が異なり、母線側は導電率の高さ(銅ブスバーのメリット)を優先し、接点側はりん青銅のばね性を優先するのが一般的な設計の考え方です。実際の製品設計では、母線はブスバー、接点部品はりん青銅・ベリリウム銅などのばね材という組み合わせで、電流経路全体の抵抗と接触信頼性の両方を確保しています。

よくあるご質問