(57)【要約】【目的】機械的特性や耐食性に優れ、必要とするＡｕめっき量が少なく、しかも製造工程が簡易でコスト減に資する電気接点を提供する。【構成】基材ステンレス鋼５上にＮｉめっき層６を形成するとともに、接点部１２にさらにＡｕめっき層７を形成したステンレス鋼製電気接点。Ｎｉめっき層としては、表面の光沢度を高めたＮｉめっきが好ましい。基材ステンレス鋼としては、ばね用ステンレス鋼が好ましい。【選択図】        図２
2004300489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材ステンレス鋼上にＮｉめっき層が形成され、その上にさらに部分的にＡｕめっき層が形成されていることを特徴とするステンレス鋼製電気接点。
【請求項２】
Ｎｉめっき層が、表面光沢度を高めたものである請求項１に記載のステンレス鋼製電気接点。
【請求項３】
基材ステンレス鋼が、強度５００Ｎ／ｍｍ２以上のバネ性の優れたステンレス鋼である請求項１または２に記載のステンレス鋼製電気接点。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車用ハーネス端子などに適用できる電気接点に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
電気接点用の材料には、それ自身に導電性が要求される他、長期にわたり低接触抵抗を安定に維持できることが要求され、かつ、ばね性，耐食性，耐摩耗性，はんだ性などの特性も要求されている。
一般的に、加工性やばね性などの点から母材に黄銅（Ｃｕ−Ｚｎ系），リン青銅（Ｃｕ−Ｐ系），ベリリウム銅等の銅系材料が使用されている。また、接触抵抗安定性や耐食性の点から、銅系材料表面にＮｉやＳｎめっきが施され、場合によってはさらなる接触抵抗安定性からＡｕめっきまで施されている。特公平２−４４１０６号公報では、Ａｕめっき量を低減するためにＮｉめっきとＡｕめっきとの間にＮｉ含有Ｐｄ合金めっき層を介在させる技術も提案されている。
【０００３】
例えば、一般的なハーネス端子は、図１に示したように、銅線との接続部分１１と、雄と雌のハーネスプラグがコンタクトする接点部分１２から構成されている。そして、特に外観に対する要求がないことから、Ｎｉめっき２を施した銅合金基材１に、接続部１１では、リフローＳｎめっき３が施され、エアバックなどの重要回路部品や各種センサーなどの微小電流回路部品、エンジンなどの激しい振動を受ける回路部品のハーネス接点部１２では、さらにＡｕめっき４が施されている。
【０００４】
銅線との接続部分は、圧接法や圧着法、はんだ付けなどにより強固に接続できるため、下地Ｃｕとの耐食性と接触抵抗性の観点からリフローＳｎめっきを施されている。
一方、接点部では安定的な低接触抵抗が必要なため、Ａｕめっきが施されるが、耐食性やＡｕめっき性，挿抜性などの理由から１〜１０μｍのＮｉめっきを介在させている。接触抵抗の観点からでは、Ａｕめっき層の膜厚は０．３μｍ程度で十分である。しかしながら、Ｎｉめっき層にはピンホールが残存しやすいので、ピンホール部からのＣｕの腐食を防止するためには、Ｎｉめっき層そのものの層厚を厚くする必要があるばかりでなく、Ａｕめっき層も厚くする必要がある。そのために、１μｍを超えるほどの厚いＡｕめっきが施されている。
そこで、Ａｕめっき量を減らす目的で上記特公平２−４４１０６号公報の技術を採用しても、コストの大幅減にはいたらない。
【０００５】
また一方で、咋今の自動車は搭載部品数が増加しており、各々備品の短小化、軽量化が推し進められている。
ハーネス端子の短小化、軽量化は、母材銅合金基材の薄肉化やめっき層の薄層化に通じる。銅合金基材自体の機械的特性は鉄系材料と比較すると低く、銅合金系ハーネス端子の薄肉化には自ずと限界がある。さらにめっき層厚を薄くしようとすると、耐食性等に不具合を生じ、結果的に信頼性を低下させることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、機械的特性や耐食性に優れ、必要とするＡｕめっき量が少なく、しかも製造工程が簡易でコスト減に資する電気接点を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のステンレス鋼製電気接点は、その目的を達成するため、基材ステンレス鋼５上にＮｉめっき層６が形成され、その上にさらに部分的にＡｕめっき層７が形成されていることを特徴とする（図２参照）。Ｎｉめっき層としては、表面光沢度を高めたものが好ましい。基材ステンレス鋼としては５００Ｎ／ｍｍ２以上の高強度でバネ性を有する鋼種が好ましい。
【０００８】
【作用】
本発明者等は、銅合金系素材に代わる電気接点用の素材として、銅合金系材料よりも優れた耐食性と機械的特性を有し、かつある程度の導電率を有する材料であるステンレス鋼の可能性について検討した。
その結果、自動車用のエアバックなどの重要回路部品や各種センサーなどの微小電流回路部品に用いられるハーネス端子では極僅かな電流しか流れないので、ステンレス鋼程度の導電率で十分に使用できることを確認した。
【０００９】
ステンレス鋼は、銅合金と比較すると耐食性および機械的特性の点で格段に優れている。しかし、その表面に形成されている不動態皮膜の影響で、はんだ性や接触抵抗の点で問題がある。この問題を解消するために、本発明では基材ステンレス鋼表面にＮｉめっきを施したものである。
ステンレス鋼は耐食性に優れているため、その上に設けるＮｉめっき層に生成しやすいピンホール等の欠陥からの腐食を考慮する必要がない。したがって、Ｎｉめっき層自身、および接点部１２にあってはその上に設けるＡｕめっき層７厚を接触抵抗性の観点のみから決めることができ、その厚さを薄く、すなわちＡｕにあってはその使用量を大幅に削減することが可能になる。また、Ｎｉめっき層は硬く、後述するように表面光沢を高くすることが可能となるので、銅線との接合部１１においてリフローＳｎ層の形成を省略することができ、結果的に工程が簡略化され、コスト低減に繋がることにもなる。
【００１０】
本発明ステンレス鋼製電気接点にあっては、基材ステンレス鋼５にＮｉめっき６が施されて、銅線との接続部１１になる。接続部１１においては、接触抵抗性とはんだ性が重要となり、表面形態の違いによりそれらの特性は大きく左右される。Ｎｉめっき材は、経時により表面にＮｉ酸化物からなる不動態皮膜が形成される。Ｎｉ酸化物は導電性がなく、比較的安定なために、厚く成長した場合には接触抵抗の上昇やはんだ性の低下を招くことになる。この経時による劣化を押える方法としては、逢坂哲彌編「湿式法を利用したエレクトロニクス高機能薄膜作成法」（（株）広信社・総合工学出版会  １９９２年）にも記載されているように、従来から光沢めっきを採用することが良いとされている。このことは、すなわち、表面のＮｉめっき層をより平滑にした方が、酸化皮膜の成長スピードが遅いか、あるいは、凹凸が少ない分、表面積が小さくなるので酸化皮膜付着量が少ないことを意味している。いずれにしても、酸化皮膜の形成という観点からは、光沢がある方が接触抵抗は低く、はんだ性も良いことになる。
【００１１】
ところで、光沢度の優れたＮｉめっき層を得る方法として、めっき浴中に有機成分からなる光沢剤を添加してＮｉめっきを行う方法もある。しかしこの光沢めっき方法では、Ｎｉめっき層に取り込まれた有機物系光沢剤が、大気雰囲気中で特に高温・多湿になると酸化・分解に起因して接触抵抗が高くなるという弊害がある。したがって、少なくともその最表層には光沢剤添加による光沢Ｎｉめっきを施すことは得策ではなく、特開２０００−２８２２９０に記載しているように、無光沢Ｎｉめっきで光沢に優れたものを用いるなどの方法が好ましい。
【００１２】
Ｎｉめっき層の膜厚は、ピンホール部からの腐食を考慮する必要がないので、接触抵抗性，接続信頼性の観点のみから決めることができる。その膜厚範囲としては、０．３〜１．０μｍが好ましい。０．３μｍ未満では、銅線との接続部１１において強固に圧着や圧接を行った場合に、Ｎｉめっきが削られて接触抵抗が高くなる恐れがあるほか、膜厚が薄いためにはんだ性が低下することがある。一方、１．０μｍを超えた場合には、機能は飽和してしまうために、経済的に不利となる。
【００１３】
なお、ステンレス鋼板との良好な密着性を得るためには、特開平２０００−２８２２９０に記載しているように、あらかじめ陰極効率が低いストライクＮｉめっきを０．０２〜０．５μｍの膜厚で形成し、その上に陰極効率が高いＮｉめっきを施すことが好ましい。そして、ストライクＮｉめっきとＮｉめっきのトータル膜厚として上記の０．３〜１．０μｍにすればよい。ここで、ストライクＮｉめっきのめっき膜厚が０．０２μｍ未満では、均一なめっきを施すことが困難になり、良好なめっき密着性が得難くなる。また０．５μｍを超えた場合、ストライクめっき浴は陰極効率が低いために、Ｎｉの析出に時間がかかり経済的に不利になりやすい。
【００１４】
Ｎｉめっき上にさらに部分的にＡｕめっきした部位は接点部となる。Ａｕめっきの膜厚は、Ｎｉめっきと同様にピンホール部からの腐食を考慮する必要がないので、接触抵抗性の観点のみから決定される。接触抵抗は、金属種と接点部位にかかる荷重（ばね圧）により影響される。Ａｕめっきは、化学的に安定であり酸化皮膜がほとんど形成されないために極めて接触抵抗が低く、ＳｎやＮｉめっきと比べて、その値は同一接触荷重で約１／１０程度である。すなわち、Ａｕめっきの場合、低荷重においても接触抵抗が低いために、ばね圧を低く設計することができるため、その分、摩耗の影響が少ない。
【００１５】
ＳｎやＮｉめっきの場合には、低接触抵抗を維持するためにＡｕめっきよりもばね圧を高く設計する必要があり、耐摩耗性を考慮して膜厚を０．５〜１．０μｍにする必要があった。しかし、Ａｕめっきの場合、上述のように摩耗の影響が少ないので、膜厚は０．３〜０．５μｍで十分である。０．３μｍに満たないと摩耗により接触抵抗が増大する恐れがあり、０．５μｍを超えるような場合には、機能が飽和し、銅合金を母材とした従来のＡｕめっき材との優位性が薄れてしまう。
なお、ここでいうＡｕめっきとは、ＮｉやＣｏ，Ｐｔなどの少量が添加された、いわゆる硬質Ａｕめっきと呼ばれるＡｕ合金めっきを含むものであり、接点材料としては、耐摩耗性の観点からこれらのめっきを用いるべきである。
【００１６】
【実施の態様】
基材ステンレス鋼として、基材を薄膜化してもばね材料としての使用に十分耐えられるだけの特性を有するものを使用する。現行の電気接点材料として使用されている黄銅やリン青銅よりも機械的強度やばね性を発揮させるために、強度が５００Ｎ／ｍｍ２以上で、ばね性を有するものを使用する。強度が５００Ｎ／ｍｍ２に満たないと、基材を薄膜化するのに十分なばね性を得ることができない。５００Ｎ／ｍｍ２以上の強度が得られる鋼種としては、ＪＩＳ  Ｇ４３１３で規定されるばね用ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１，ＳＵＳ６３１などの１／２Ｈ〜Ｈ材などの他、ＳＵＳ４１０に代表されるマルテンサイト系ステンレス鋼を圧延により硬質化した材料などが挙げられる。
次工程で、光沢度の良好なＮｉめっき層を得るために、ステンレス鋼めっき原板として表面粗さがＲａ０．０５０μｍ以下のものを使用することが好ましい。表面粗さがこの値以下だと、その上に形成されるＮｉめっき層の表面に基材表面の凹凸が反映されず、数μｍ程度の薄い光沢Ｎｉめっき層であっても十分な光沢が発現する。
【００１７】
上記表面状態のステンレス鋼に施すＮｉめっきは公知のめっき手段で十分である。しかし、表面の接触抵抗を低くするという観点からは、最表層は光沢度が高められていることが好ましい。この方法として、めっき条件の調整により全体を無光沢めっきで高光沢度を得る方法と、一旦光沢Ｎｉめっき層を形成した後、その上に無光沢Ｎｉめっき層を形成する方法とある。また、無光沢めっきした後、機械的処理により表面光沢を高める手段もある。機械的処理を介在させると作業工程が複雑化するので、前２者の方法で実施することが好ましい。
なお、本明細書中では、“光沢Ｎｉめっき層”は、光沢剤を添加しためっき浴を用いた電気めっきで形成され、鏡のような高い反射率又は解像度を呈するめっき層を意味し、“無光沢Ｎｉめっき層”は、光沢剤を含まないめっき浴を用いた電気めっきで形成されるめっき層をいうこととする。
【００１８】
全体を無光沢めっきして高光沢の表面層を得る方法としては、まず、ステンレス鋼との密着性を確保するために、オルトケイ酸ソーダーなどのアルカリ電解浴中で電解脱脂した後、希硫酸溶液中に浸漬して酸洗を行い、表１に示す条件で、Ｎｉストライクめっきを０．０２〜０．５μｍの範囲で施すことが好ましい。
次いで、表２に示す条件を用いて所定厚みの無光沢Ｎｉめっき層を得ることができる。
【００１９】
2004300489.tif 000003
【００２０】
2004300489.tif 000004
【００２１】
一旦光沢Ｎｉめっき層を形成した後、その上に無光沢Ｎｉめっき層を形成する方法としては、上述した条件でＮｉストライク層を０．０２〜０．５μｍで形成した後、上述したワットＮｉ浴に有機成分からなる一次光沢剤と二次光沢剤をそれぞれ数〜数十ｇ／ｌ添加した浴により光沢Ｎｉめっきを施した後、さらに、上述した条件を用いて無光沢Ｎｉめっきを施し、所定厚みのＮｉめっき層を得ることができる。ここで、一次光沢剤としては、ベンゼン，トルエン，ナフタレンスルホン酸ナトリウム，サッカリンなどが使用され、二次光沢剤としては、ブタンジオール，クマリン，チオ尿酸などが使用される。
【００２２】
2004300489.tif 000005
【００２３】
Ｎｉめっき層上に部分的Ａｕめっきを施す方法としては、基板にあらかじめ非Ａｕめっき面（箇所）に保護フィルムやテープでシーリングを施し、希塩酸などで酸洗を行った後、所定膜厚のＡｕめっきを施すか、基板を酸洗した後にＡｕめっき箇所のみに穴を開けたマスキングベルトドライブを基板に押し当ててＡｕめっきを施す。部分Ａｕめっき方法については、公知の方法でよいが、Ａｕめっきの良好な密着性を確保するために、Ｎｉめっき後、できるだけ速いタイミングで行うことが好ましい。
Ａｕめっきの例として、硬質Ａｕめっきの浴条件を表４に示す。
【００２４】
2004300489.tif 000006
【００２５】
【実施例】
実施例１：
表面粗さがＲａ０．０４５μｍに調整された板厚０．２０ｍｍのＳＵＳ３０４３／４Ｈステンレス鋼板（引張強度：１０５０Ｎ／ｍｍ２）をめっき原板として使用し、オルトケイ酸ソーダ５０ｇ／ｌ，浴温６０℃のアルカリ電解浴にめっき原板を浸漬し、電流密度０．５ｋＡ／ｍ２で１０秒間陰極電解することにより電解脱脂した。次いで、濃度２％硫酸溶液中に１０秒間浸漬して酸洗を施した。
この原板を上記表１と同じ条件にてＮｉストライクめっきを施した後に、次の表５に示す条件で膜厚を変化させて無光沢Ｎｉめっきを形成した。またＮｉストライクめっきの後に、光沢剤による市販の光沢めっき（上村工業株式会社製ウェイトＧ−１，Ｇ−２）を施したもの、さらに、光沢めっき後に無光沢めっきの膜厚を変化させたものを作製した。
【００２６】
2004300489.tif 000007
【００２７】
得られた試験片について、１８０度密着曲げテープ剥離試験を行って密着性を評価した。めっきが剥離しなかったものを○，剥離したものを×として評価した。
良好なめっき密着性が得られた試験片について、接続部としての信頼性が得られるかどうかを判断するために以下の試験を行った。
【００２８】
〔耐食性試験〕
耐食性試験は、１００ｍｍ×５０ｍｍに裁断した試験片を用い、塩水噴霧試験（ＪＩＳ  Ｚ２３７１）４８時間を実施した。試験後の表面に赤錆などの明らかな腐食生成物が認められたものを×，認められなかったものを○として評価を行った。
〔接触抵抗性試験〕
接触抵抗は、接触抵抗分布測定器（株式会社山崎精機研究所製）を用い、印加電流１０ｍＡ，接触荷重１００ｇｆの条件下で測定した。促進劣化試験では、温度６０℃，相対湿度９０％ＲＨの恒温恒湿槽に試験片を４０日間放置し、促進劣化試験後の接触抵抗を測定した。
そして、接触抵抗が１０ｍΩ以下のものを◎，１０〜５０ｍΩのものを○，５０ｍΩを超えるものを×として評価した。
【００２９】
2004300489.tif 000008
めっき直後の試験片について、レスカー製ソルダーチェッカーＳＡＴ−５００を使用し、Ｐｂフリーはんだの溶融浴に、サイズ１０ｍｍ×４０ｍｍに裁断したものを浸漬速度２ｍｍ／分で深さ２ｍｍまで浸漬し、当該浸漬深さに１０秒間保持した。
そして、試験片浸漬から濡れの力がゼロをよぎるまでの時間ゼロクロスタイムが３秒以内のものを◎，３〜５秒のものを○，５秒を超えるものを×で評価した。
得られた評価結果を表６に示す。
【００３０】
2004300489.tif 000009
【００３１】
表６の調査結果に見られるように、最表層に無光沢のＮｉめっき層を、０．３μｍを超える膜厚で施したものは、めっき密着性，はんだ性，耐摩耗性とも良好なものが得られている。
最表層のＮｉめっきが光沢剤を添加した光沢めっきである試験番号６では、促進劣化試験後の接触抵抗が低下していた。また、試験番号７では、Ｎｉストライクめっきの膜厚が薄かったためにめっき密着性の点で劣っていた。さらに試験番号８では、トータルのＮｉめっき膜厚が薄かったために、はんだ性の点で劣っていた。
【００３２】
実施例２：
実施例１で用いた表面粗さがＲａ０．０４５μｍに調整された板厚０．２０ｍｍのＳＵＳ３０４３／４Ｈステンレス鋼板をめっき原板として使用し、実施例１の試験番号３の条件によりＮｉめっきを施した後、上記表４で示したものと同じ条件により、膜厚を変化させてＡｕめっきを施した。
また、比較材として、板厚０．３ｍｍの黄銅板（Ｃ２６００−Ｈ）をめっき原板として使用し、Ｎｉめっきを０．６μｍの膜厚で施した後、Ａｕめっきを０．３μｍ施したもの、ならびに現行の接点材料として使用されているものと同じ膜厚構成になるように２μｍのＮｉめっきを施した後に１μｍのＡｕめっきを施した材料を作製した。さらに、黄銅板に直接Ｓｎめっきを１μｍの膜厚で施したものも作製した。
【００３３】
得られた試験片を用いて、接点部としての信頼性が得られるかどうかを判断するために、実施例１と同じ耐食性試験と接触抵抗性試験を実施した。
なお、現行の接点材料として使用されている黄銅に２μｍのＮｉめっきを施した後に１μｍのＡｕめっきを施した材料の初期接触抵抗は、荷重１０ｇ，１００ｇともに１ｍΩ未満であった。また、黄銅にＳｎめっきした材料の初期接触抵抗は、荷重１０ｇ時で４ｍΩ，１００ｇで１ｍΩであった。そこで、本実施例においては、接触抵抗が１ｍΩ未満のものを◎，１〜５ｍΩのものを○，５ｍΩ以上のものを×で評価した。
【００３４】
さらに、以下の方法で耐摩耗性も評価した。
〔耐摩耗性試験〕
試験装置としてスガ試験機株式会社製スガ摩耗試験機ＮＵＳ−ＩＳＯ１を使用し、＃１２００の研磨紙を用いて荷重１００ｇで、ＪＩＳ  Ｈ８５０３に準じて往復運動摩耗試験を行った。
現行の接点材料として使用されている黄銅にＳｎめっきした材料に比べて、Ａｕめっきした材料では、荷重１／５〜１／１０程度でも安定な接触抵抗を示す。すなわち、Ａｕめっき材の場合、１／５〜１／１０程度の荷重での耐摩耗性を評価すればよい。黄銅にＳｎめっき１μｍを施した材料を上記試験条件で荷重のみ５００ｇで実施したところ、約１００回で素地まで到達した。そこで、この結果を基準として、Ａｕめっき材については１／５の荷重である１００ｇのときに、１００回でＮｉめっき層まで到達したものを×，１００回でＮｉめっき層まで到達しなかったものを○，２００回でもＮｉめっき層まで到達しなかったものを◎で耐摩耗性を評価した。
【００３５】
〔経済性〕
現行の接点材料である黄銅にＮｉめっきを２μｍ、Ａｕめっきを１μｍ施した材料のコストを×で、それよりも経済性に優れるものを○として評価した。
その評価結果を表７に示す。
【００３６】
2004300489.tif 000010
【００３７】
表７の調査結果に見られるように、試験番号９〜１１では、耐食性，接触抵抗性，耐摩耗性ともに現行の接点材料として使用されている試験番号１４のものと比べて遜色のない性能を示している。経済性にも優れている。
試験番号１２では、Ａｕめっきの膜厚が薄いために、耐摩耗性の点で劣っている。また原板に黄銅を用いた試験番号１３では、ＮｉめっきやＡｕめっきの膜厚を本発明の実施例と同じ程度にしたため、耐食性に劣っている。
【００３８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明による電気接点は、ステンレス鋼を基材とし、その表面にＮｉめっき層を形成するとともに、接点部にさらにＡｕめっき層を形成している。したがって、基材の優れた耐食性を活用でき、被覆めっき層を薄くすることができるので、Ａｕめっき付着量を少なくすることができ、コスト低減に寄与することができる。また、ステンレス鋼の優れた機械的特性を活用することができ、自動車用ハーネス端子の薄肉化が可能となり、各部材の導電部材を軽量化及び薄肉化でき、部品の軽薄短小化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電気接点の構造を示す断面図
【図２】本発明の電気接点の構造を示す断面図
【符号の説明】
１：銅合金基材      ２：Ｎｉめっき層      ３：リフローＳｎめっき層
４：Ａｕめっき層
５：ステンレス鋼基材      ６：Ｎｉめっき層      ７：Ａｕめっき層
１１：銅線との接続部      １２：接点部
【図１】
2004300489.tif 000011
【図２】
2004300489.tif 000012