(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅合金とＳｎ又はＳｎ合金めっきとの間に厚さ０．１０〜１．０μｍのＣｏ又はＣｏ合金めっき層を有し、かつＳｎ又はＳｎ合金めっきの厚さが０．１０〜０．８０μｍであり、かつ同材の間の摩擦係数が０．３０以下であることを特徴とするＳｎ又はＳｎ合金めっき銅合金材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｓｎ又はＳｎ合金めっきを施した銅合金材に関わり、特に端子・コネクター等の電気電子部品用に適する銅合金材に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
Ｓｎ又はＳｎ合金めっき銅合金は、自動車用端子をはじめ、民生機器用端子・コネクターの接触部品として用いられている。Ｓｎめっきを施す目的は、耐食性、はんだ付け性の向上、接触抵抗（電気抵抗）の低減などであり、Ｚｎを含まない銅合金には銅合金に直接Ｓｎ又はＳｎ合金めっきが行われ、Ｚｎを含有する銅合金には、はんだ付け性を低下させるＺｎ原子のＳｎ層への拡散を防止するために、銅合金の上にまずＣｕ下地めっき層を設け、その上にＳｎ又はＳｎ合金めっきが行われる。
【０００３】
一方、最近の自動車の電装化のさらなる進展に伴い、端子を集合させて形成する自動車用集合端子の多ピン化が進んでいる。そして、集合端子材にもその要求特性をよく満足するためＳｎ又はＳｎ合金めっき銅合金が多用されているが、多ピン化の進展に伴い集合端子を嵌合させて組み立てるときの挿入力が大きいことが問題となってきた。挿入力が大きいと自動車を組み立てる際の作業性の低下を招き、生産性が低下するためである。従って、組立時の挿入力及びそのばらつきが小さいＳｎ又はＳｎ合金めっき端子材に対する要求が大きくなってきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
端子の挿入力を低下させる手段として、端子を嵌合する際の摩擦係数を低下させることが考えられ、本発明者らの知見によれば、これはＳｎ又はＳｎ合金めっき層の厚さを薄くすることによって達成できる。なお、従来のＳｎ又はＳｎ合金めっき層の厚さは、例えば特開平２−１７０９９５号公報、特開平３−１９７６９２号公報、特開平４−２３５２９２号公報、特開平４−３２９８９１号公報等にもみられるように、０．８μｍを超えていた。
しかし、Ｓｎ又はＳｎ合金めっき層の厚さが薄くなると、銅合金母材又はＣｕ下地めっき層のＣｕ原子がＳｎ又はＳｎ合金めっき層中へ拡散して形成されるＣｕ−Ｓｎ金属間化合物が、比較的短時間のうちにめっき表面層にまで到達し、その結果、端子接点部の電気伝導度の経時的低下及び接触抵抗の上昇という問題が、Ｓｎ又はＳｎ合金めっき層が厚い場合に比べて短時間のうちに起こるという不具合がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、端子嵌合時の挿入力を低下させることが可能で、かつ、端子接点部の接触抵抗を長時間にわたり低い値に維持できるなど電気的特性に優れたＳｎ又はＳｎ合金めっき銅合金材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＳｎ又はＳｎ合金めっき銅合金材は、銅合金とＳｎ又はＳｎ合金めっきとの間に厚さ０．１０〜１．０μｍのＣｏ又はＣｏ合金めっき層を有し、かつＳｎ又はＳｎ合金めっきの厚さが０．１０〜０．８０μｍであり、かつ同材の間の摩擦係数が０．３０以下であることを特徴とする。
なお、本発明では、めっき層の厚さは蛍光Ｘ線膜厚計によって測定した値とする。
【０００７】
以下、上記Ｓｎ又はＳｎ合金めっき銅合金材を構成するめっき層等について、より具体的に説明する。
（Ｃｏ又はＣｏ合金下地めっき層）
銅合金とＳｎ又はＳｎ合金めっきの間にＣｏ又はＣｏ合金下地めっき層を形成するのは、母材の銅合金のＣｕ原子やＺｎ原子のＳｎめっき層中への拡散に対してＣｏ又はＣｏ合金下地めっき層が障壁として作用することと、下地のＣｏ又はＣｏ合金めっき層中のＣｏ原子のＳｎ又はＳｎ合金めっき層中への拡散速度が非常に小さいことから、Ｓｎ又はＳｎ合金めっき層中におけるＣｕ−Ｓｎ又はＳｎ−Ｃｏ金属間化合物の成長を著しく抑制できるからである。
Ｃｏ又はＣｏ合金下地めっき層のこのような作用効果により、厚さ０．８μｍを超えていた従来のＳｎめっきの厚さを、０．１０〜０．８０μｍに低減することが可能となった。これにより、銅合金材表面の摩擦係数を低くでき、しかも同時にＳｎめっき表面層の接触抵抗を長時間にわたって低く維持できるようになった。
【０００８】
Ｃｏ又はＣｏ合金下地めっき層の厚さが１．０μｍより厚いと、その曲げ加工性が悪いことから、Ｓｎ又はＳｎ合金めっき層表面にクラックが発生して曲げ加工性が低下し、一方、Ｃｏ又はＣｏ合金下地めっき層の厚さが０．１μｍより薄いと、そのめっき層による拡散防止効果が減少して母材の銅合金のＣｕ及びＺｎ原子がＳｎ又はＳｎ合金めっき層中に拡散するため、Ｃｏ又はＣｏ合金下地めっきの適正厚さは０．１０〜１．０μｍである。さらに望ましいＣｏ又はＣｏ合金めっき層の厚さとは０．１〜０．５μｍである。また、本発明において、このめっき層のＣｏ合金としては、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｐｄ、Ｃｏ−Ａｇ、Ｃｏ−Ａｕなどを用いると曲げ加工性の改善に効果がある。
【０００９】
なお、この銅合金を自動車用端子として使用した場合など、エンジンルーム等の使用環境では１００℃を越えるため、Ｓｎ又はＳｎ合金めっき層中のＳｎ（及び下記Ｐｂ、Ｚｎ、Ｎｉ等）がＣｏ又はＣｏ合金めっき層に拡散して、Ｓｎ−Ｃｏ（又はＣｏ合金）合金層が発生することがあるが、このような拡散層が発生した銅合金材も本発明の銅合金材に含まれる。この場合、本発明ではこの拡散層を上記Ｃｏ又はＣｏ合金めっき層の一部とみなし、拡散層の厚さ＋Ｃｏ又はＣｏ合金めっき層の厚さが０．１〜１．０μｍの範囲内にあればよいこととする。むろん、この範囲内にある限り拡散層の有無に関わらずＣｏ又はＣｏ合金めっき層についての前記作用効果は失われない。
また、本発明におけるＣｏ又はＣｏ合金めっき層は、いわゆるめっき以外に蒸着などの方法を用いて形成した層でもよく、上記の厚さ範囲を満たす薄層である限り被覆手段に特に制限はないものとする。
【００１０】
（Ｓｎ又はＳｎ合金めっき層）
Ｓｎ又はＳｎ合金めっき層は薄い方が摩擦係数が低くなり、それによって端子の挿入力も低減できるが、Ｓｎ又はＳｎ合金めっき層の厚さが０．１０μｍより薄いと、Ｃｏ又はＣｏ合金下地めっき層のＣｏ原子がＳｎ又はＳｎ合金めっき表面に拡散して接触抵抗がかえって増加し、一方、Ｓｎ又はＳｎ合金めっき層の厚さが０．８０μｍより厚くなると摩擦係数が０．３０を超え、現状の低挿入力端子の基準挿入力を満たさないため、Ｓｎめっきの厚さは０．１０〜０．８０μｍとする。さらに望ましいＳｎ又はＳｎ合金めっき層の厚さとしては０．３〜０．８μｍである。また、このめっき層のＳｎ合金としては、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｂｉのうち１種又は２種以上を合計で０．０５〜４０ｗｔ％含む合金が挙げられる。
なお、本発明におけるＳｎ又はＳｎ合金めっき層は、電気めっき、リフローめっき、無電解めっき、溶融めっきのいずれで形成したものでもよい。
【００１１】
（銅合金）
本発明は、黄銅、りん青銅、ＣＤＡ１９５をはじめ、端子、コネクター、リードフレームなどに用いられている銅合金の全てに適用可能であるが、Ｃｏ又は／及びＳｎを成分として含有する銅合金についてＣｏ、Ｓｎの２層めっきを行った材料については、回収したスクラップを原料として再利用しやすく、特にＣｏとＳｎの双方を含有するＣＤＡ１９５のような銅合金については、回収したスクラップをそのまま原料として溶解することが可能となるために有利である。
【００１２】
【実施例】
銅合金母材として、Ｃ２６００（Ｃｕ−３０Ｚｎ）、ＣＤＡ１９５（Ｃｕ―１．５５ｗｔ％Ｆｅ―０．８５ｗｔ％Ｃｏ―０．５５ｗｔ％Ｓｎ―０．１ｗｔ％Ｐ）の０．２５ｍｍｔ板材を用い、Ｃｏ下地めっき及びＳｎめっきを種々の厚さで施し、これを供試材（実施例及び比較例）とした。Ｃｏ下地めっきのめっき条件を表１に、Ｓｎめっきのめっき条件を表２に示す。そのほか、上記の銅合金母材に銅下地めっき及びＳｎめっきを施した銅合金材（従来例）を用意した。
【００１３】
【表１】
0003628836.tif 000002
【００１４】
【表２】
0003628836.tif 000003
【００１５】
このようにして得た各２層めっき銅合金材のそれぞれについて、下記の要領でＳｎめっき厚さ、Ｃｏめっき厚さを測定し、また、摩擦係数の測定、曲げ加工性評価及び接触抵抗の測定試験を行った。
（めっき層厚の測定方法）
めっき直後に蛍光Ｘ線膜厚計によって測定した。
（Ｓｎめっき材の摩擦係数測定法）
図１の模式図に示すような摩擦係数測定治具を用いて測定した。すなわち、上記の２層めっき銅合金材を曲率半径１．５ｍｍとなるようプレス成形してメス側試料１を一対作製し、次にメス側試料１でオス側試料２の板を３００ｇｆ（Ｎ）の荷重３をかけて挟みこみ、オス側試料２を５０ｍｍ／ｍｉｎで引っ張り、そのとき必要な引張力Ｆをロードセル４で測定し、μ＝Ｆ／Ｎ（Ｎ＝３００ｇｆ）より摩擦係数（μ）を測定した。
【００１６】
（接触抵抗測定方法）
２層めっき後、２５℃、相対湿度７０％で９０日放置した上記の２層めっき銅合金材の接触抵抗を４端子法により測定した。荷重１００ｇｆ、設定電圧２０ｍＶ、設定電流は１０ｍＡとした。
（曲げ加工性）
Ｓｎめっき直後の２層めっき銅合金材を用いて、Ｗ曲げ試験で評価した。幅１０ｍｍの試験片（ＪＩＳＺ２２０４の４号試験片）をＪＩＳＨ３１１０に規定するＷ曲げ試験方法に準拠し、曲げ半径０．５ｍｍ、線圧１００ｋｇｆ／ｍｍで曲げた後、曲げ部を実体顕微鏡（×４０）で観察し、表面の割れの有無を観察した。
【００１７】
表３に銅合金母材としてＣ２６００を用いたときの結果、表４にＣＤＡ１９５を用いたときの結果を示す。
【００１８】
【表３】
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【００１９】
【表４】
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【００２０】
表３及び表４に示すように、Ｓｎめっき厚さが０．１０〜０．８０μｍであり、かつ、Ｃｏめっき厚さが０．１０〜１．０μｍの範囲内の実施例Ｎｏ．１〜５及びＮｏ．１１〜１５は、摩擦係数が０．３０以下であり、曲げ加工性、接触抵抗は従来と同等であった。
一方、Ｓｎめっき厚さが０．８μｍより厚い比較例Ｎｏ．６及びＮｏ．１６は、摩擦係数が０．３を超え、基準値を満たさない。
【００２１】
Ｃｏめっき厚さが１．０μｍより厚い比較例Ｎｏ．７及びＮｏ．１７は、Ｓｎめっき表面にクラックが発生し、曲げ加工性が低下した。
Ｃｏめっき厚さが０．１μｍより薄い比較例Ｎｏ．８及びＮｏ．１８は、接触抵抗が増加した。これは、Ｃｏめっき層による拡散防止効果が低く、母材のＣｕ（Ｎｏ．８、Ｎｏ．１８）及びＺｎ原子（Ｎｏ．８）が表面に拡散したためである。
Ｓｎめっき厚さが０．１μｍより薄い比較例Ｎｏ．９及びＮｏ．１９は、接触抵抗が増加した。これは、Ｃｏめっき層のＣｏ原子がＳｎめっき層表面に拡散してきたためである。
従来例のＮｏ．１０及びＮｏ．２０はＳｎめっき厚が厚く、摩擦係数が０．３を超え、基準値を満たさない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によって、低摩擦係数のめっき表面を持ち、かつ電気的特性に優れ、特に端子・コネクターの接触部品として適する電気・電子部品用Ｓｎ又はＳｎ合金めっき銅合金材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の摩擦係数測定法を説明する模式図である。
【符号の説明】
１  メス側試料
２  オス側試料
【図１】
0003628836.tif 000006