銅とアルミのバスバーを接合するときは、直接ボルトで重ねるだけの接続を避けるのが原則です。両者には約2Vの電位差があり水分が入ると電食（異種金属接触腐食）が進むこと、アルミ表面の酸化皮膜が接触抵抗を押し上げること、熱膨張率の差で締結力が抜けていくことの3つが同時に起こるためです。この記事では、接合方法（ボルト締結＋めっき／クラッド材／超音波接合／摩擦攪拌接合／溶融溶接）の違いと選び分け、ボルト締結で押さえる手順、接触抵抗が損失に効く量を数値で示します。

銅ブスバー
アルミバスバー
異材接合
電食
接触抵抗
ボルト締結
バイメタル

銅とアルミのバスバーは直接接合してよいか

屋内の乾燥した盤内で短期的に使うだけなら成立する場合もありますが、設計としては直接接触を避け、めっきかクラッド材を挟むのが原則です。銅とアルミは電位差が大きく、結露や塵が水分を持ち込むとアルミ側が優先的に腐食し、接触抵抗が上がって発熱に向かうためです。

異種金属接触腐食（電食・ガルバニック腐食）とは、電位の異なる2種類の金属が接触し、その間に水分などの電解質が存在するとき、電位が卑な側の金属が電池のように溶けていく現象です。銅とアルミの組み合わせは、実用金属の中でも電位差が大きい代表例として扱われます。

要点：電位差・酸化皮膜・熱膨張差の3点で、銅同士の接続と同じ設計は使えない。

接合部で何が起きるのか（3つの原因）

銅アルミ接合部の不具合は、電食・接触抵抗の増大・締結力の低下という3つが連鎖して起こります。どれか1つだけを対策しても、残りが原因で同じ発熱に行き着くため、3つをまとめて手当てする必要があります。

① 電位差による異種金属接触腐食

銅とアルミが接触した状態で水分が介在すると、卑なアルミ側が陽極になって溶けていきます。腐食生成物は導電性が低いため、接触面積が実質的に減り、接触抵抗が上がります。腐食は「面積比」にも左右され、大きな銅面に小さなアルミ部品が接している構成ほどアルミ側の腐食が集中します。銅バーにアルミの端子や小片を留める構成は、この点で不利です。

② アルミの酸化皮膜と接触抵抗

アルミは空気中で数nm程度の酸化皮膜をすぐに作り、これが絶縁性のため接触抵抗を押し上げます。しかも削り落としても短時間で再生するので、「磨いてから締める」だけでは長期の安定は得られません。めっきや接点用コンパウンドで皮膜の再生を抑えるか、クラッド材で銅同士の接触面に置き換える発想が必要です。

③ 熱膨張差とクリープによる締結力の低下

アルミの線膨張係数は銅の約1.4倍あり、通電による温度上昇と停止のたびに接合面が微小に滑ります。加えてアルミは常温でもクリープするため、締め付けた面圧が時間とともに抜けていきます。面圧が下がる→接触抵抗が上がる→発熱が増える→さらに緩む、という悪循環が、銅アルミ接合部の代表的な故障進行です。

   ボルト
     │
 ┌───┴───┐  平座金（面圧を広げる）
 │  ▽▽▽  │  皿ばね座金（面圧を保つ）
 ├────────┤  アルミバー（クリープ・熱膨張大）
 ├────────┤  ← ここが要注意：めっき or クラッド材を入れる
 ├────────┤  銅バー（C1100）
 └───┬───┘  平座金 + ナット
     │

要点：電食・酸化皮膜・締結力低下は互いに加速し合う。3つ同時に対策する。

接合方法の比較と選び分け

銅アルミの接合は、盤内の分解できる箇所ならボルト締結＋めっき、または銅アルミのクラッド材（バイメタルプレート）、量産部品で一体化したいなら超音波接合や摩擦攪拌接合といった固相接合が主流です。抵抗溶接やレーザ溶接のような溶融させる方法は、界面に脆い金属間化合物の層ができて強度と信頼性が落ちやすいため、条件の詰め方が難しい選択肢になります。

要点：外す箇所はボルト＋めっき、固定部はクラッド材、量産一体化は固相接合。

ボルト締結で確実に接合する手順

銅アルミのボルト締結は、接触面の処理・面圧を保つ締結部品・トルク管理・初期の点検計画の4点をセットで決めます。どれか1つが抜けると、数か月〜数年で接触抵抗が上がって発熱に現れます。

穴と重ね幅の考え方

ボルト穴は通電断面を削るため、電気設計側でも効いてきます。アルミは同じ電流に対して断面積を約1.6倍必要とするので、アルミ側のバーが銅側より幅広・厚めになるのが通常です。この寸法差を吸収するため、重ね部は「アルミの必要断面」を基準に決め、銅側の穴位置をそれに合わせます。熱伸縮を逃がしたい箇所では、片側を長穴にして滑らせる設計も使われます。

要点：接触面処理・面圧維持・トルク管理・点検計画の4点セットで決める。

接触面のめっきはどれを選ぶか

銅アルミ接合部の銅側めっきは、コストと接触安定性のバランスで錫めっきが標準、耐熱や耐硫化を重視する場合にニッケル、最小の接触抵抗を狙う場合に銀という選び方になります。錫は柔らかく、締め付けたときにつぶれて微小な隙間を埋めるため、実効の接触面積が増えて抵抗が安定するという利点があります。

めっきは種類だけでなく厚みの指定まで図面に書くことが重要です。指定がないと、めっき業者の標準厚で仕上がり、想定した耐久性が得られないことがあります。種類ごとの目的と選び方は銅ブスバーへのめっきのページでも整理しています。

要点：銅側は錫めっきが標準。種類と厚みの両方を図面で指定する。

接触抵抗はどれだけ損失になるか

接合部の損失はP＝I²Rで決まるため、大電流ほど接触抵抗の差が発熱に直結します。1,000A流れる接合部では、接触抵抗が20µΩなら20W、100µΩなら100Wの発熱になります。同じ箇所で5倍の差が出るということです。

数値は式から求めた計算例で、実際の接触抵抗は面圧・表面処理・面積・経年で変わります。ただし傾向は明確で、電流が2倍になると同じ接触抵抗でも発熱は4倍です。大電流の銅アルミ接合部で表面処理と面圧の設計を省略できない理由がここにあります。

導電率の差（約100 %IACS 対 約61 %IACS）から、アルミで同じ抵抗値を得るには断面積が約1.64倍必要です。一方で密度は約0.30倍なので、重量は約0.49倍、つまり半分程度に収まります。アルミ化の利点は「軽さ」であって「小ささ」ではないという点が、盤内スペースを検討するときの分かれ目になります。銅を選ぶ判断材料は銅ブスバーのメリットにも整理しています。

要点：発熱は電流の2乗で増える。大電流部の接触抵抗対策は省略できない。

銅で通すか、アルミを混ぜるかの判断

判断の分かれ目は「重量とスペースの制約」「保守で分解する箇所か」「その接合部を長期に点検できるか」の3点です。材料単価だけで決めると、接合部の部材費・工数・点検の手間が後から乗ります。

銅側の加工については、当社は変圧器・配電盤・受配電設備・電池関連向けの銅ブスバー加工を専門にしています。アルミ側と接続する銅バーの板厚・穴位置・縁距離・接触面のめっき指定といった相談も受けています。加工の対応範囲は加工技術のページをご覧ください。

要点：材料単価ではなく、異材界面の数と点検体制で判断する。

よくあるご質問

銅とアルミの接合は、材料の選択そのものよりも「異材界面をどこに何か所つくるか」で難易度が決まります。銅側のバー形状・めっき指定・穴位置の相談は、図面がない段階でも受けています。