(57)【要約】【目的】基材・鋼板の板厚との関係で膜厚が規制された銅めっき層を形成することにより、燐青銅を凌駕する導電性を示し、小型化，軽量化に適した機械的特性をもつバネ用表面処理鋼板を提供する。【構成】このバネ用表面処理鋼板は、バネ限界値Ｋｂ（Ｎ／ｍｍ２）が３００Ｎ／ｍｍ２以上で板厚ｔ１（ｍｍ），導電率Ａ１（％ＩＡＣＳ）の鋼板を基材とし、表裏合計で膜厚ｔ２（ｍｍ）の銅めっき層が基材・鋼板の片面又は両面に設けられており、板厚ｔ１に対する膜厚ｔ２の厚み比ｔ２／ｔ１が式（１）を満足している。基材には、好ましくは導電率Ａ１が４〜１０％ＩＡＣＳの範囲にある鋼板が使用される。基材・鋼板の両面を銅めっきする場合、等厚めっき又は差厚めっきの何れでも良い。０．１３−０．０１×Ａ１≦ｔ２／ｔ１≦０．０６×ｌｎ（Ｋｂ）−０．０４　・・・・（１）【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バネ限界値Ｋｂ（Ｎ／ｍｍ２）が３００Ｎ／ｍｍ２以上で板厚ｔ１（ｍｍ），導電率Ａ１（％ＩＡＣＳ）の鋼板を基材とし、表裏合計で膜厚ｔ２（ｍｍ）の銅めっき層が基材・鋼板の片面又は両面に設けられており、板厚ｔ１に対する膜厚ｔ２の厚み比ｔ２／ｔ１が式（１）を満足していることを特徴とする導電性に優れたバネ用表面処理鋼板。
０．１３−０．０１×Ａ１≦ｔ２／ｔ１≦０．０６×ｌｎ（Ｋｂ）−０．０４　・・・・（１）
【請求項２】
基材・鋼板の導電率Ａ１が４〜１０％ＩＡＣＳの範囲にある請求項１記載のバネ用表面処理鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、優れたバネ性及び導電性が要求される電気接点等の用途に適したバネ用表面処理鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バネ性，導電性等の特性が要求される電機・電子機器用の接点材料には、バネ性，導電性のバランスが良好な燐青銅が従来から使用されている。燐青銅は、Ｃｕの他にＳｎ：３．５〜９．０質量％，Ｐ：０．０５〜０．２５質量％を含み、導電率が１２％ＩＡＣＳ程度の銅合金である。素材形状としては，平面が相互に接触する方が接触不良が少なく、接触抵抗も小さいことから、電気接点等の用途では板材が多用されている。また、必要なバネ性を確保するためバネ限界値２５０Ｎ／ｍｍ２以上の材料が使用されている。
【０００３】
燐青銅は、比重が大きく高価なＣｕを主成分としているので、電子・電気機器等の部品材料に要求される小型化，軽量化，低コスト化に適した特性を備えていない。薄い接点材により小型化，軽量化を図ることも考えられるが、材料の断面積に比例する導電性を考慮すると燐青銅を薄く成形した接点材では良好な導電性を維持できない。薄肉化による部材強度の低下も燐青銅製接点の欠点である。小型化，軽量化，低コスト化の要求を満足させるためには、従来から使用されている燐青銅に匹敵する導電性を確保した上で薄肉化が可能なバネ性，強度等の機械的特性をもつ接点材料が望まれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
強度，導電性を両立させた接点材料としては、高炭素鋼線に銅めっき層，ニッケルめっき層を設けた電池バネ用鋼線が特開平６−１５８３５３号公報で紹介されている。しかし、当該鋼線をコイル状に巻いたコイルバネを接点部品に使用すると、接点部品が接触する電池等の相手面が平面であることが多く、平面相互間の接触に比較して接触面積が小さくなる。小さな接触面積は、接触不良は勿論、接触抵抗を大きくしてジュール発熱等に起因する電力損失を招く原因となる。
鋼線に代えて鋼板を基材に使用することにより、平坦な相手材との面接触が可能になり、必要な接触面積を確保できる。しかし、鋼板表面に銅めっき層，ニッケルめっき層を単に設けただけでは、バネ性，強度等、導電性以外の特性が不足する場合がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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、バネ限界値が特定された鋼板を基材に使用し、鋼板の板厚との関係で膜厚が特定された銅めっき層を基材表面に設けることにより、燐青銅を凌駕する導電性を示し、薄肉化しても良好なバネ性，強度を維持するバネ用表面処理鋼板を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明のバネ用表面処理鋼板は、その目的を達成するため、バネ限界値Ｋｂ（Ｎ／ｍｍ２）が３００Ｎ／ｍｍ２以上で板厚ｔ１（ｍｍ），導電率Ａ１（％ＩＡＣＳ）の鋼板を基材とし、表裏合計で膜厚ｔ２（ｍｍ）の銅めっき層が基材・鋼板の片面又は両面に設けられており、板厚ｔ１に対する膜厚ｔ２の厚み比ｔ２／ｔ１が式（１）を満足していることを特徴とする。
０．１３−０．０１×Ａ１≦ｔ２／ｔ１≦０．０６×ｌｎ（Ｋｂ）−０．０４　・・・・（１）
基材には、好ましくは導電率Ａ１が４〜１０％ＩＡＣＳの範囲にある鋼板が使用される。基材・鋼板の両面を銅めっきする場合、等厚めっき又は差厚めっきの何れでも良い。
【０００７】
【実施の形態】
本発明者等は、基材・鋼板を銅めっき層で被覆した表面処理鋼板について電子・電気機器の接点部品として要求されるバネ性，導電性，強度等に及ぼす基材・鋼板，銅めっき層の影響を種々調査・検討した。
バネ限界値は、曲げによる表面最大応力が３．６７７×Ｅ／１０４Ｎ／ｍｍ２（Ｅ：たわみ係数）になるときの弾性変形と同等の永久変形を生じさせる表面最大応力と定義される。基材よりもバネ性の低いＣｕ，Ｎｉ等の物質で基材表面を被覆した場合、被覆前に比べて被覆後にバネ限界値が低下する傾向にある。被覆によるバネ限界値の低下を考慮すると、要求特性以上のバネ限界値Ｋｂが基材・鋼板に要求される。
【０００８】
バネ限界値の低下に及ぼす被覆の影響に関する本発明者等による調査結果から、基材・鋼板のバネ限界値Ｋｂが３００Ｎ／ｍｍ２以上であると、基材・鋼板を銅めっき層で被覆した後でも２５０Ｎ／ｍｍ２以上のバネ限界値を確保できる。バネ限界値≧２５０Ｎ／ｍｍ２は、通常の電子・電気機器に組み込まれる接点部品に要求されるバネ性を満足する値である。
基材・鋼板には、成分調整でバネ性を特化させたバネ鋼は勿論、バネ限界値Ｋｂが３００Ｎ／ｍｍ２以上である限り、成分調整後の製造条件によって調質した鋼板も使用できる。バネ限界値Ｋｂ≧３００Ｎ／ｍｍ２を達成する製造条件としては、高圧下率の圧延，圧延後の焼入れ・焼戻し又はパテンティング処理，高圧下圧延後の時効処理等が挙げられる。
【０００９】
基材表面に銅めっき層を設けることにより導電性が向上する。めっき層には、基材・鋼板よりも導電率の高いＡｌ，Ａｕ，Ａｇ等も使用できるが、経済性，生産性の面から銅めっき層が好適である。銅めっき層は、通常の電気めっき以外に溶射，ＰＶＤ，ＣＶＤ等によっても形成できる。
導電性の向上に及ぼす銅めっき層の影響は、基材板厚ｔ１に対する銅めっき層膜厚ｔ２の厚み比ｔ２／ｔ１が大きくなるほど顕著になる。電子・電気機器等の接点部品に要求される導電率１２％ＩＡＣＳを達成する上では、基材の導電率Ａ１と厚み比ｔ２／ｔ１との間に０．１３−０．０１×Ａ１≦ｔ２／ｔ１の関係を成立させることが重要である。
【００１０】
１２％ＩＡＣＳより高い導電率が必要な場合、（０．１３−０．０１×Ａ１）×ｔ１以上の膜厚ｔ２で銅めっき層を形成する。同じ板厚の鋼板を基材に使用する場合、導電率Ａ１の高い鋼板ほど銅めっき層を薄く形成しても必要とする導電率が得られる。鋼板に含まれる成分が多量になるほど、導電率Ａ１が低下し、鋼材コストも高くなる。たとえば、導電率は１８Ｃｒ−８ＮｉのＳＵＳ３０４ステンレス鋼で２％ＩＡＣＳ程度，Ｆｅ以外の元素の含有率が６質量％程度の鋼板では４〜１０％ＩＡＣＳである。導電率の高い基材が好ましいので、ステンレス鋼よりも機械構造用鋼，合金工具鋼，バネ鋼等の方が好適な基材である。
【００１１】
バネ性は、無垢の鋼板よりも銅めっき鋼板の方が低い。銅めっきによるバネ性の低下は、軟らかい純銅に近い組成で銅めっき層が構成されていることに起因するものと考えられる。銅めっき層の形成後にバネ限界値≧２５０Ｎ／ｍｍ２を達成するためには、バネ限界値Ｋｂ≧３００Ｎ／ｍｍ２の鋼板を基材とする銅めっき材では基材板厚ｔ１と銅めっき層膜厚ｔ２との間にｔ２／ｔ１≦０．０６×ｌｎ（Ｋｂ）−０．０４の関係を成立させることが重要である。
【００１２】
基材の導電率Ａ１，バネ限界値Ｋｂとの関連で厚み比ｔ２／ｔ１を調整することにより、燐青銅に比較して弾性係数，引張強さ，硬さ等の機械的特性に優れたバネ用表面処理鋼板が得られる。その結果、燐青銅製よりも接点部品を薄肉化・軽量化できる。基材・鋼板を薄肉化した場合、薄い銅めっき層を形成しても良好な導電性が確保されるため材料コストの低減が可能となる。因みに、燐青銅製の接点部品を薄肉化すると、強度等の特性不足が懸念される。
【００１３】
【実施例】
表１の組成をもつＪＩＳ　Ｓ２０Ｃ，Ｓ５５Ｃ，ＳＫ８５，ＳＵＳ３０４の熱延鋼板に焼鈍，冷間圧延を繰り返し、最終冷延率１０〜３０％で板厚０．２〜０．３ｍｍの冷延鋼板を製造した。一部の冷延鋼板については、時効処理又は焼入れ・焼戻し処理でバネ限界値Ｋｂを調質した。
【００１４】
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【００１５】
各鋼板をめっき原板に使用し、脱脂・酸洗後に表裏合計の膜厚が４〜８０μｍの銅めっき層を電気めっき法で鋼板表面に形成した。電気銅めっきには、ＣｕＳＯ４：２００ｇ／ｌ，Ｈ２ＳＯ４：５０ｇ／ｌの電解液を使用し、浴温：４０℃，電流密度：５Ａ／ｄｍ２の条件を採用した。めっき層表面の変色を防止するため、電気めっき後に銅めっき層をベンゾトリアゾールで処理した。
無垢の鋼板及び銅めっき鋼板から幅１０ｍｍ，長さ１００ｍｍの試験片を切り出し、定電流電源の端子に試験片の両端をそれぞれ接続し室温条件下での導電率を測定した。表２〜５の調査結果にみられるように、基材・鋼板は燐青銅よりも低い導電率を示すものの、銅めっき層が厚膜になるに応じて燐青銅（１２％ＩＡＣＳ）以上の導電率を示した。
【００１６】
厚み比ｔ２／ｔ１の下限値と各試験片の導電率との関係を示した図１からも、厚み比ｔ２／ｔ１が下限値を超える試験片では何れも導電率が１２％ＩＡＣＳを超えていることが理解される。他の鋼種に比較して基材の導電率が低いＳＵＳ３０４では、基材の低導電率を補って１２％ＩＡＣＳ以上の導電率を確保するため、比較的厚い銅めっき層を形成する必要があった。
【００１７】
更に、無垢の鋼板及び銅めっき鋼板から幅１０ｍｍ，長さ１２０ｍｍの試験片を切り出し、モーメント式バネ限界値試験で各試験片のバネ限界値を測定した。バネ限界値Ｋｂが３００Ｎ／ｍｍ２未満の鋼板を基材とする銅めっき鋼板ではバネ限界値が２５０Ｎ／ｍｍ２を超えることはなかった。
バネ限界値Ｋｂ≧３００Ｎ／ｍｍ２の鋼板を基材に使用する場合、厚み比ｔ２／ｔ１が小さいとバネ限界値が２５０Ｎ／ｍｍ２以上になり、銅めっき層の厚膜化に従ってバネ限界値が低下する傾向にあった。図２は厚み比ｔ２／ｔ１の上限値と各試験片のバネ限界値Ｋｂとの関係を表したグラフであるが、上限値以下の厚み比ｔ２／ｔ１で銅めっき層を形成した試験片では何れもバネ限界値≧２５０Ｎ／ｍｍ２の良好なバネ特性をもっていることが確認される。
【００１８】
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【００１９】
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【００２０】
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【００２１】
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【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のバネ用表面処理鋼板は，バネ限界値Ｋｂ≧３００Ｎ／ｍｍ２の鋼板を基材に使用し、基材・鋼板の板厚との関係で膜厚が規制された銅めっき層を基材表面に形成することにより、燐青銅を凌駕する導電性を呈し、燐青銅製接点部品に比較してバネ特性，強度が格段に優れている。そのため、薄肉化しても十分な機械的特性が維持され、小型化，軽量化，材料コストの低減が要求されている電子・電気機器の接点部品として好適な導電性を呈する銅めっき鋼板として使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】基材・鋼板に対する銅めっき層の厚み比ｔ２／ｔ１と導電率（％ＩＡＣＳ）との関係を示したグラフ
【図２】基材・鋼板に対する銅めっき層の厚み比ｔ２／ｔ１とバネ限界値との関係を示したグラフ
【図１】
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【図２】
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