CN103367961B

CN103367961B - 连接部件用导电材料

Info

Publication number: CN103367961B
Application number: CN201310106472.0A
Authority: CN
Inventors: 鹤将嘉
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: JP2013209680A; CN103367961A; EP2644750B1; EP2644750A1; KR20130111440A; KR101464870B1; US20130260174A1; US9449728B2; JP6103811B2

Abstract

本发明连接部件用导电材料具有由铜合金板条构成的母材、Ni被覆层、Cu-Sn合金被覆层以及Sn被覆层。材料的表面被回流处理。母材的表面被粗化处理。在Sn被覆层的表面Cu-Sn合金被覆层的一部分露出。在Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层由在Sn被覆层之间不规则地存在的随机组织和与母材的轧制方向平行地延伸的线状组织构成。线状组织中，长度50μm以上、宽度10μm以下的每1mm²含有35个以上。

Description

连接部件用导电材料

本申请基于日本专利申请2012-078748主张优先权，参照其公开的全部内容，在本申请中援引。

技术领域

本发明涉及主要在机动车领域和一般民用领域中使用的连接器用端子等的连接部件用导电材料，特别是涉及能够实现凸端子和凹端子的插拔时的摩擦的降低以及使用时微滑动磨耗的降低的带镀Sn的连接部件用导电材料。

背景技术

在机动车的电装领域中，由于电子控制的多用以及高度化，连接器多极化，在机动车的组装工序，连接器的插入力增大，从业者的劳动负担增大。为此，要求连接器的低插入力化。

为了连接器的低插入力化，需要降低构成连接器的各个带镀Sn的端子的插入力，至今，提出了(1)在铜合金母材表面具有由Ni基础层、Cu-Sn合金被覆层以及Sn被覆层构成的表面被覆层的带镀Sn的连接部件用导电材料(日本专利第4090302号)，(2)在形成有微细的凹凸的铜合金母材表面具有由Ni基础层、Cu-Sn合金被覆层以及Sn被覆层构成的表面被覆层，Cu-Sn合金被覆层的一部分在最表面露出的带镀Sn的连接部件用导电材料(参照日本专利第4024244号、第4771970号)，在机动车领域等中实际应用的情况增加。参照日本专利第4090302号、第4024244号以及专利第4771970号公报在本申请中援引。

上述(1)的带镀Sn的连接部件用导电材料，由于在Sn被覆层下形成有硬质的Cu-Sn合金被覆层，从而与以前的带镀Sn的连接部件用导电材料相比，能够使摩擦系数降低3成左右。另外，上述(2)的带镀Sn的连接部件用导电材料，由于在最表面露出的硬质的Cu-Sn合金被覆层承受荷重，因此，能够大幅降低摩擦系数。

通过使用上述带镀Sn的连接部件用导电材料作为端子材料，能够使连接器低插入力化。但是，由于可以预想今后连接器的多极化的进展，从而要求进一步降低摩擦系数。

另一方面，在降低连接器的插入力时，降低端子的接触压有效。但是，降低接触压时，伴随机动车的发动机的振动以及行驶的振动，在凸端子和凹端子之间发生微滑动，如此，端子表面的镀Sn磨损。由于该磨损产生的磨损粉进入接点部，发生氧化，导致接触电阻以及发热的增大。为了防止该微滑动磨耗现象，一定程度地增大接触压是有效的，但增大接触压时，插入力也增大，因此，增大接触压也存在限度。

发明内容

本发明鉴于这种现有技术中的问题点而形成，其目的在于，提供一种与现有的连接部件用导电材料(参照所述项目(1)、(2))，摩擦系数低，且耐微滑动磨损性优异的连接部件用导电材料。

本发明是在日本专利第4024244号、第4771970号中记载的连接部件用导电材料的基础上发展而形成。具体地说，本发明连接部件用导电材料，其特征在于，具备：由铜合金板条构成的母材、形成在所述母材上的Cu含量为20～70at％且平均厚度为0.2～3.0μm的Cu-Sn合金被覆层、形成在形成在所述Cu-Sn合金被覆层上的平均厚度为0.2～5.0μm的Sn被覆层，其材料表面被回流处理，至少一个方向中的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上，全部方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下，在所述Sn被覆层的表面所述Cu-Sn合金被覆层的一部分露出而形成，所述Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率为3～75％，至少一个方向中的平均的材料表面露出间隔为0.01～0.5mm，其中，在所述Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层由在Sn被覆层之间不规则地分布的随机组织和与母材的轧制方向平行地延伸的线状组织构成，作为所述线状组织，长度为50μm以上、宽度为10μm以下的每1mm²含有35个以上。该连接部件用导电材料中，与轧制方向正交方向的摩擦系数比平行方向的摩擦系数小。

优选在所述连接部件用导电材料中，在所述Sn被覆层的表面露出的所述Cu-Sn合金被覆层的厚度(露出部的厚度)为0.2μm以上。

在所述连接部件用导电材料中，可以在所述母材的表面和所述Cu-Sn合金被覆层之间还具有Cu被覆层。

另外，还可以在所述母材的表面和所述Cu-Sn合金被覆层之间形成有Ni被覆层。此时，还可以在所述Ni被覆层和Cu-Sn合金被覆层之间具有Cu被覆层。

另外，在所述母材的表面中，优选至少一个方向中的算术平均粗糙度Ra为0.3μm以上，全部方向中的算术平均粗糙度Ra为4.0μm以下，另外，优选至少一个方向中的凹凸的平均间隔Sm为0.01～0.5mm。

还有，在本发明中，Sn被覆层、Cu被覆层以及Ni被覆层，在Sn、Cu、Ni金属之外，也可以是Sn合金、Cu合金以及Ni合金。

本发明的连接部件用导电材料中，在Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层，以规定以上的密度包括在Sn被覆层之间不规则地分布的随机组织，此外，还包括在相对于轧制方向平行方向延伸的特定形态的线状组织，由此，特别是相对于轧制方向正交方向的摩擦系数比现有的连接部件用导电材料低。在从所述连接部件用导电材料(铜合金板条)，以插入方向为与轧制方向正交的方向的方式冲压加工嵌合型端子等连接部件，从而能够降低插入力。所述连接部件用导电材料在同方向的耐微滑动磨损性也优异。

附图说明

图1是实施例No.3的试验材的最表面构造的扫描电子显微镜组成像。

图2是摩擦系数测定夹具的概念图。

图3是微滑动磨损测定夹具的概念图。

符号说明

1凸试验片

2台

3凹试验片

4锤

5测力传感器

6凸试验片

7台

8凹试验片

9锤

10步进电机

具体实施方式

本发明的连接部件用导电材料具备由铜合金板条构成的母材、形成在母材上的Cu-Sn合金被覆层和形成在Cu-Sn合金层上的Sn被覆层。该连接部件用导电部材的材料表面被回流处理。如后所详述，也可以在母材和Cu-Sn合金被覆层之间另外设置单一或多层的被覆层。在本发明的连接部件用导电材料中，关于Cu-Sn合金被覆层中的Cu含量、Cu-Sn合金被覆层的平均厚度、Sn被覆层的平均厚度、材料表面的算术平均粗糙度Ra、Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率、在材料表面露出的Cu-Sn合金被覆层的露出间隔、在Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度、Cu被覆层的平均厚度、Ni被覆层的平均厚度、母材表面的算术平均粗糙度以及母材表面的凹凸的平均间隔Sm的各规定与专利第4024244号相同。以下，在先对这些规定进行说明的基础上，具体说明作为本发明的连接部件用导电材料的特征部分即在Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层的形态。参照日本专利第4024244号的内容在本说明中援引。

(1)Cu-Sn合金被覆层中的Cu含量

Cu含量为20～70at％的Cu-Sn合金被覆层，由以Cu₆Sn₅相为主体的金属间化合物构成。Cu₆Sn₅相与形成Sn被覆层的Sn或Sn合金相比非常硬，将其在材料的最表面部分地露出形成时，能够抑制在端子插拔时由于Sn被覆层被翘起引起的变形阻抗和使粘合剪切的剪切阻抗，能够使摩擦系数非常低。另外，在本发明中，由于Cu₆Sn₅相在Sn被覆层的表面部分地突出，在端子插拔和振动环境等中的电连接部的滑动、微滑动时用硬的Cu₆Sn₅相承受接触压力，进一步降低Sn被覆层彼此的接触面积，因此，能够进一步降低摩擦系数，还能够减少微滑动导致的Sn被覆层的磨损和氧化。另一方面，虽然Cu₃Sn相更硬，但与Cu₆Sn₅相相比，Cu含量多，因此，使其在Sn被覆层的表面上部分地露出时，由于经时和腐蚀等导致的材料表面的Cu的氧化物量等变多，容易使接触电阻增加，难以维持电连接的可靠性。另外，Cu₃Sn相比Cu₆Sn₅相脆，因此，存在成形加工性等差的问题。因此，将Cu-Sn合金被覆层的构成成分限定为Cu含量为20～70at％的Cu-Sn合金。在该Cu-Sn合金被覆层中也可以含有一部分Cu₃Sn相，也可以含有基层镀敷层、母材以及镀Sn中的成分元素等。但是，Cu-Sn合金被覆层的Cu含量低于20at％时，粘合力增加而难以使摩擦系数变低，耐微滑动磨损性也降低。另一方面，Cu含量超过70at％时，难以维持经时和腐蚀等导致的电连接的可靠性，成形加工性等也变差。因此，Cu-Sn合金被覆层中的Cu含量限定为20～70at％。更优选为45～65at％。

(2)Cu-Sn合金被覆层的平均厚度

在本发明中，将Cu-Sn合金被覆层的平均厚度定义为用Cu-Sn合金被覆层中所含的Sn的面密度(单位：g/mm²)除以Sn的密度(单位：g/mm³)的值(下述实施例中记载的Cu-Sn合金被覆层的平均厚度测定方法基于该定义)。Cu-Sn合金被覆层的平均厚度低于0.2μm时，特别是如本发明这样使Cu-Sn合金被覆层在材料表面部分地露出形成时，由于高温氧化等的热扩散导致的材料表面的Cu的氧化物量变多，容易使接触电阻增加，难以维持电连接的可靠性。另一方面，平均厚度超过3.0μm时，在经济上不利，生产性也差，由于很厚地形成硬的层，所以成形加工性等也差。因此，Cu-Sn合金被覆层的平均厚度限定为0.2～3.0μm。更优选为0.3～1.0μm。

(3)Sn被覆层的平均厚度

在本发明中，将Sn被覆层的平均厚度定义为用Sn被覆层中所含的Sn的面密度(单位：g/mm²)除以Sn的密度(单位：g/mm³)的值(下述实施例中记载的Sn被覆层的平均厚度测定方法基于该定义)。Sn被覆层的平均厚度低于0.2μm时，由于热扩散在Sn被覆层表面扩散的Cu量变多，因此，Sn被覆层表面的Cu的氧化物量变多，容易使接触电阻增加，另外，耐腐蚀性也差，难以维持电连接的可靠性。另一方面，平均厚度超过5.0μm时，在经济上不利，生产性也差。因此，Sn被覆层的平均厚度限定在0.2～5.0μm。更优选为0.5～3.0μm。

(4)材料表面的算术平均粗糙度Ra

在材料表面的全部方向中，算术平均粗糙度Ra低于0.15μm时，Cu-Sn合金被覆层的材料表面突出高度全体都低，电连接部的滑动、微滑动时用硬的Cu₆Sn₅相承受接触压力的比率变小，特别是难以降低微滑动导致的Sn被覆层的磨损量。另一方面，在任一方向中，算术平均粗糙度Ra超过3.0μm时，由于高温氧化等热扩散导致的材料表面的Cu的氧化物量变多，容易使接触电阻增加，难以维持电连接的可靠性。因此，材料表面的表面粗糙度限定为，至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上，并且，全部方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下。更优选为0.2～2.0μm。还有，在本发明中，在材料表面的轧制正交方向中，算术平均粗糙度Ra为最大。

(5)Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率

在本发明中，将Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率作为在单位材料(详细地说是Sn被覆层)的表面积露出的Cu-Sn合金被覆层的表面积乘以100的值算出。Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率低于3％时，Sn被覆层彼此的粘合量增加，另外，端子插拔时的接触面积增加，因此难以使摩擦系数降低，耐微滑动磨损性也下降。另一方面，材料表面露出面积率超过75％时，经时和腐蚀等导致的材料表面的Cu的氧化物量等变多，容易使接触电阻增加，难以维持电连接的可靠性。因此，Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率限定为3～75％。更优选为10～50％。

(6)Cu-Sn合金被覆层的平均的材料表面露出间隔

在本发明中，将Cu-Sn合金被覆层的平均的材料表面露出间隔定义为，横切在材料表面即Sn被覆层的表面上所划的直线的Cu-Sn合金被覆层的平均宽度(沿着所述直线的长度)和Sn被覆层的平均的宽度之和的值。Cu-Sn合金被覆层的平均的材料表面露出间隔低于0.01m时，高温氧化等的热扩散导致的材料表面的Cu的氧化物量变多，容易使接触电阻增加，难以维持电连接的可靠性。另一方面，平均的材料表面露出间隔超过0.5mm时，难以得到特别是用于小型端子时的低摩擦系数。通常，如果端子为小型，则凹部(インデント)和肋(リブ)等的电连接部(插拔部)的接触面积变小，因此，插拔时仅Sn被覆层彼此的接触概率增加。由此，粘合量增加，因此，难以得到低摩擦系数。因此，优选使Cu-Sn合金被覆层的平均的材料表面露出间隔在至少一方向(特别是轧制正交方向)中为0.01～0.5mm。更优选为，使Cu-Sn合金被覆层的平均的材料表面露出间隔在全部的方向中为0.01～0.5mm。由此，插拔时的Sn被覆层彼此的接触概率降低。另外，优选为全部方向中为0.05～0.3mm。

(7)在Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度

如本发明，使Cu-Sn合金被覆层的一部分在Sn被覆层的表面露出时，根据制造条件，会有在Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度与所述Cu-Sn合金被覆层的平均厚度相比为极薄的情况发生。还有，在本发明中，将Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度定义为通过截面观察测定的值(与所述Cu-Sn合金被覆层的平均厚度测定方法不同)。在Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度低于0.2μm时，特别是如本发明，使Cu-Sn合金被覆层在材料表面部分地露出形成时，高温氧化等热扩散导致的材料表面的Cu的氧化物量变多，另外，耐腐蚀性也下降，从而容易使接触电阻增加，难以维持电连接的可靠性。因此，优选在Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度为0.2μm以上。更优选为0.3μm以上。

(8)Cu被覆层的平均厚度

在使用如黄铜或红铜这种含有Zn的Cu合金作为母材等时，可以在母材和Cu-Sn合金被覆层之间具有Cu被覆层。该Cu被覆层是在回流处理后Cu镀层残留的层。Cu被覆层是为了抑制Zn和其它母材构成元素向材料表面扩散而设置，改善钎焊性，这广为公知。在Cu被覆层过厚时，成形加工性等劣化，经济性也差，因此，优选Cu被覆层的厚度为3.0μm以下。

在Cu被覆层中也可以少量混入母材中所含的成分元素等。另外，Cu被覆层由Cu合金构成时，作为Cu合金的Cu以外的构成成分，可以例举Sn、Zn等。优选Sn时低于50质量％，其他元素低于5质量％。

(9)Ni被覆层的平均厚度

可以在母材和Cu-Sn合金被覆层之间(没有Cu被覆层时)，或母材和Cu被覆层之间形成Ni被覆层。Ni被覆层抑制Cu和母材构成元素向材料表面的扩散，抑制在高温长时间使用后的接触电阻的上升，并且，抑制Cu-Sn合金被覆层的成长防止Sn被覆层的消耗，另外，还提高亚硫酸气体耐腐蚀性，这是公知的。另外，Ni被覆层自身向材料表面的扩散被Cu-Sn合金被覆层或Cu被覆层抑制。由此，形成有Ni被覆层的连接部件用材料特别适于要求耐热性的连接部件。Ni被覆层过厚时，成形加工性等劣化，经济性也差，因此，优选Ni被覆层的厚度为3.0μm以下。

在Ni被覆层也可以少量混入母材中所含的成分元素等。另外，Ni被覆层由Ni合金构成时，作为Ni合金的Ni以外的构成成分，可以例举Cu、P、Co等。优选Cu为40质量％以下，P、Co为10质量％以下。

(10)在Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层的形态

在Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层的形态为，在使用抛光研磨等作为使铜合金母材的表面粗面化的手段时，例如如日本专利第4024244号的图2所示，是沿研磨方向(通常为轧制方向)纵长延伸的线状组织。另一方面，在使用通过喷丸等粗面化了的工件辊作为使母材的表面粗面化的手段时，如日本专利第4024244号的图3所示，形成Cu-Sn合金被覆层在Sn被覆层之间不规则地分布的状态的随机组织，或如日本专利第4771970号的图9所示，形成由所述随机组织和沿轧制方向延伸的线状组织构成的混合组织。在Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层的形态由上述随机组织或混合组织构成时，与仅由纵长延伸的线状组织构成的情况相比，在轧制正交方向以及轧制平行方向的摩擦系数均稍小。

另一方面，至今，在上述随机组织和混合组织之间，还未发现摩擦系数的不同，但本发明者发现，在上述混合组织中，线状组织在以一定以上的密度(每1mm²的个数)形成时，摩擦系数进一步降低。

在本发明的连接部件用导电材料中，在Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层由随机组织和线状组织构成，在相对于轧制方向平行方向上延伸的长度为50μm以上、宽度为10μm以下的线状组织每1mm²含有35个以上。长度为50μm以上、宽度为10μm以下的线状组织的密度(每1mm²的个数)，在本发明的连接部件用导电材料中，是对于在Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层的形态赋予特征的组织。该线状组织的密度低于35个以上时，与日本专利第4024244号的连接部件用导电材料相比，与轧制方向正交方向以及平行方向的摩擦系数的降低效果小。

接着，对本发明的连接部件用导电材料的制造方法进行说明。

(1)本发明的连接部件用导电材料基本通过日本专利第4024244号中记载的制造方法进行制造。也就是说，首先，使由铜合金板条构成的母材的表面粗面化，形成使至少一个方向中的算术平均粗糙度Ra为0.3μm以上，全部方向中的算术平均粗糙度Ra为4.0μm以下的表面粗糙度。优选所述母材的表面为，至少一个方向中的凹凸的平均间隔Sm为0.01～0.5mm的表面粗糙度。在母材表面的粗面化时，用通过喷丸等进行了粗面化的工件辊对母材进行轧制后，再对母材在轧制平行方向上进行机械研磨(抛光研磨和刷子研磨等)，或相反地，在对母材在轧制平行方向上进行机械研磨后，用通过喷丸等粗面化了的所述工件辊进行轧制。或者，仅通过使用粗面化了的工件辊进行的轧制，使母材表面粗面化。此时，优选使用稍粗的软料或刷子等将轧制辊沿圆周方向进行研磨后(在轧制辊的圆周方向上形成研磨痕)，使用通过喷丸进行了粗面化的工件辊，或通过喷丸使轧制辊粗面化后再使用刷子或软料对圆周方向进行了研磨的工件辊。还有，根据该粗面化方法，母材表面的算术平均粗糙度Ra在轧制正交方向最大。

另外，在通过工件辊进行轧制使母材表面粗面化时，用同一辊进行多次轧制(道次)时，根据辊的凹凸的形态，在最初的轧制转印到母材上的凹凸和在第二次以后的轧制中转印到母材上的凹凸缓冲而不能得到适当的凹凸，因此，优选以一次轧制在母材上转印凹凸。因此，在轧制加工率大，需要多次的轧制道次时，优选最终道次通过被粗面化的工件辊进行。另外，为了将辊的凹凸转印到母材上，优选形成凹凸的轧制道次的压下率越大越好，优选其压下率为10％以上，更优选为15％以上，进一步优选为20％以上。

(2)接着，在粗面化的母材的表面形成Sn镀层，或顺序形成Cu镀层和Sn镀层后，进行回流处理，顺序形成Cu-Sn合金被覆层和Sn被覆层。

在母材表面仅形成Sn镀层时，Cu-Sn合金被覆层由Cu合金母材和Sn镀层形成，在母材表面形成Cu镀层和Sn镀层时，Cu-Sn合金被覆层由Cu镀层和Sn镀层形成。形成Cu镀层时，也可以在母材和Cu镀层之间形成Ni镀层。回流处理后残留的Cu镀层是Cu被覆层。

(3)粗面化的母材表面的算术平均粗糙度Ra，在母材表面的全部方向中低于0.3μm时，本发明的连接部件用导电材料的制造非常困难。具体地说，使回流处理后的材料表面的至少一个方向中的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上，并且使Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率为3～75％，同时使Sn被覆层的平均厚度为0.2～5.0μm是非常困难的。另一方面，任一方向中算术平均粗糙度Ra超过4.0μm时，由于熔融Sn或Sn合金的流动作用导致Sn被覆层表面的平滑化困难。因此，母材的表面粗糙度为，至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.3μm以上，并且全部方向的算术平均粗糙度Ra为4.0μm以下。通过形成该表面粗糙度，随着熔融Sn或Sn合金的流动作用(Sn被覆层的平滑化)，在回流处理中成长的Cu-Sn合金被覆层的一部分在材料表面露出。

对于母材的表面粗糙度，更优选为，至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.4μm以上，并且，全部方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下。

(4)上述制造方法，是在对由铜合金板条构成的母材的表面进行粗化处理的基础上，在该母材表面上直接或隔着Ni镀层和/或Cu镀层实施Sn镀层，接着实施回流处理的方法，优选回流处理后的材料表面，至少一方向(特别是轧制正交方向)中的平均的材料表面露出间隔为0.01～0.5mm。在Cu合金母材或Cu镀层和熔融的Sn镀层之间形成的Cu-Sn合金被覆层，通常反应母材的表面形态而成长，因此，所述材料表面的Cu-Sn合金被覆层的露出间隔大致反应母材表面的凹凸的平均间隔Sm。因此，优选所述一方向中算出的凹凸的平均间隔Sm为0.01～0.5mm。更优选为0.05～0.3mm。由此，能够控制在材料表面露出的Cu-Sn合金被覆层的露出形态。

(5)进行回流处理时的回流条件为Sn镀层的熔融温度～600℃×3～30秒。Sn金属的情况，加热温度低于230℃时不会熔融，为了得到过低Cu含量的Cu-Sn合金被覆层，优选为240℃以上，超过600℃时，母材软化，发生应变，并且，形成过高Cu含量的Cu-Sn合金被覆层，难以维持低接触电阻。加热时间低于3秒时，热传导不均匀，不能形成充分厚度的Cu-Sn合金被覆层，超过30秒时，材料表面的氧化进行，因此，接触电阻增加，耐微滑动磨损性也劣化。

通过进行该回流处理，形成Cu-Sn合金被覆层，熔融Sn或Sn合金流动而Sn被覆层被平滑化，具有0.2μm以上的厚度的Cu-Sn合金被覆层在材料表面露出。另外，镀敷粒子变大，镀敷应力降低，不会形成晶须(ウイスカ)。每一种情况下，为了均匀地使Cu-Sn合金层成长，优选热处理在Sn或Sn合金熔融的温度，以300℃以下的尽可能少的热量进行。

【实施例】

对由Zn：30质量％、余量为Cu构成的厚度为45mm的铜合金(黄铜)的铸锭进行850℃×3时间的均热后，进行热轧，形成15mm的板厚，在600℃以上进行淬火，接着进行冷粗轧、再結晶退火以及冷精轧，在冷精轧中进行或不进行表面粗化处理，形成板厚为0.25mm，具有各自的表面粗糙度的Cu合金母材。另外，在低温退火后，实施各个厚度的镀Ni、镀Cu以及镀Sn后，在280℃进行10秒的回流处理，得到表1所示的试验材No.1～8。作为表面粗化处理，试验材No.1、5、6使用通过刷子研磨和喷丸粗面化了的工件辊进行压下。试验材No.2～4使用通过喷丸粗面化了的工件辊进行压下，接着，沿着轧制方向进行抛光研磨。试验材No.7、8未进行表面粗化处理。

试验材No.1～8的Cu合金母材的表面粗糙度、镀Ni、镀Cu以及镀Sn平均厚度以如下要领测定。其结果在表1中显示。

【表1】

[Cu合金母材的表面粗糙度测定]

使用接触式表面粗糙度计(株式会社东京精密；サ一フコム1400)，基于JISB0601-1994进行测定。表面粗糙度测定条件为，切痕值：0.8mm，基准长度：0.8mm，评价长度：4.0mm，测定速度：0.3mm/s，触针前端半径：5μmR。

[镀Ni的平均厚度测定]

使用荧光X射线膜厚计(セイコ一インスツルメンツ株式会社；SFT3200)，算出回流处理前的试验材的镀Ni的平均厚度。测定条件为，校准线使用Sn/Ni/母材的2层校准线，校准仪直径为0.5mmφ。Ni镀层的平均厚度在回流处理前后基本没有变化。

[镀Cu的平均厚度测定]

用扫描型电子显微镜(SEM)以10000倍的倍率观察用过微流(ミクロト一ム)法加工的回流处理前的试验材的截面，通过图像解析处理算出镀Cu的平均厚度。

[镀Sn的平均厚度测定]

使用荧光X射线膜厚计(セイコ一インスツルメンツ株式会社；SFT3200)，算出回流处理前的试验材的镀Sn的平均厚度。测定条件为，校准线使用Sn/母材的单层校准线或Sn/Ni/母材的2层校准线，校准仪直径为0.5mmφ。

接着，在表1中显示所得到的试验材No.1～8的表面被覆层构成以及材料表面粗糙度。还有，关于Cu-Sn合金被覆层的Cu含量、Cu-Sn合金被覆层的平均厚度、Sn被覆层的平均厚度、Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率、Cu-Sn合金被覆层的平均的材料表面露出间隔、材料表面露出的Cu-Sn合金被覆层的线状组织的密度、材料表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度以及材料表面粗糙度，以如下要领测定。

[Cu-Sn合金被覆层的Cu含量测定]

首先，将试验材浸渍在以P-硝基苯酚以及苛性碱为成分的水溶液中10分钟，除去Sn被覆层。其后，使用EDX(能量分散型X射线分光分析器)，通过定量分析求得Cu-Sn合金被覆层的Cu含量。

[Cu-Sn合金被覆层的平均厚度测定]

首先，将试验材浸渍在以P-硝基苯酚以及苛性碱为成分的水溶液中10分钟，除去Sn被覆层。其后，使用荧光X射线膜厚计(セイコ一インスツルメンツ株式会社；SFT3200)，测定Cu-Sn合金被覆层中所含的Sn成分的膜厚。测定条件为，校准线使用Sn/母材的单层校准线或Sn/Ni/母材的2层校准线，校准仪直径为0.5mmφ。将所得到的值定义为Cu-Sn合金被覆层的平均厚度而算出。

[Sn被覆层的平均厚度测定]

首先，使用荧光X射线膜厚计(セイコ一インスツルメンツ株式会社；SFT3200)，测定试验材的Sn被覆层的膜厚和Cu-Sn合金被覆层所含的Sn成分的膜厚之和。其后，在以P-硝基苯酚以及苛性碱为成分的水溶液中浸渍10分钟，除去Sn被覆层。再度使用荧光X射线膜厚计，测定Cu-Sn合金被覆层中所含的Sn成分的膜厚。测定条件为，校准线使用Sn/母材的单层校准线或Sn/Ni/母材的2层校准线，校准仪直径为0.5mmφ。从所得到的Sn被覆层的膜厚和Cu-Sn合金被覆层中所含的Sn成分的膜厚之和中减去Cu-Sn合金被覆层中所含的Sn成分的膜厚，由此算出Sn被覆层的平均厚度。

[Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率测定]

使用搭载有EDX(能量分散型X射线分光分析器)的SEM(扫描型电子显微镜)以200倍的倍率观察试验材的表面，从所得到的组成像的浓淡(除去污染和伤痕等的对比度)通过图像解析测定Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率。图1显示No.3的试验材的SEM组成像。

[Cu-Sn合金被覆层的平均的材料表面露出间隔测定]

使用搭载有EDX(能量分散型X射线分光分析器)的SEM(扫描型电子显微镜)以200倍的倍率观察试验材的表面，从所得到的组成像，求出横切在材料表面沿与轧制方向正交方向划的直线的Cu-Sn合金被覆层的平均的宽度(沿所述直线的长度)和Sn被覆层的平均的宽度之和的值的平均，由此测定Cu-Sn合金被覆层的平均的材料表面露出间隔。

[材料表面露出的Cu-Sn合金被覆层的线状组织的密度测定]

使用搭载有EDX(能量分散型X射线分光分析器)的SEM(扫描型电子显微镜)以200倍的倍率观察试验材的表面，在所得到的组成像1mm²中能够看到的Cu-Sn合金被覆层中，计数轧制平行方向的长度为50μm以上、宽度为10μm以下的线状组织的个数。在图1中显示试验材No.3的表面的SEM组成像。白色部分是最表面的Sn被覆层，黑色部分是材料表面露出的Cu-Sn合金被覆层。Cu-Sn合金被覆层由在白色的Sn被覆层之间不连续地分散状态的随机组织和沿轧制方向延伸的线状组织构成。

[材料表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度测定]

使用扫描型电子显微镜(SEM)以10000倍的倍率观察用过微流(ミクロト一ム)法加工的回流处理前的试验材的截面，通过图像解析处理算出在材料表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度。

[材料表面粗糙度测定]

使用接触式表面粗糙度计(株式会社东京精密；サ一フコム1400)，基于JISB0601-1994进行测定。表面粗糙度测定条件为，切痕值：0.8mm，基准长度：0.8mm，评价长度：4.0mm，测定速度：0.3mm/s，触针前端半径：5μmR。还有，表面粗糙度测定方向为与轧制方向正交的方向(表面粗糙度为最大的方向)。

另外，以如下要领对所得到的试验材进行摩擦系数评价试验、高温放置后的接触电阻评价试验以及微滑动时的接触电阻评价试验。其结果在表2中显示。

【表2】

[摩擦系数评价试验]

模拟嵌合型连接部件中的电连接点的凹部的形状，使用图2所示的装置进行评价。首先，将从各试验材(No.1～8)切出的板材的凸试验片1固定在水平的台2上，在其上放置从试验材No.8切出的半球加工材(内径为1.5mmφ)凹试验片3使被覆层彼此接触。接着，对凹试验片3施加3.0N的荷重(锤4)按压凸试验片1，使用横型荷重测定器(アイコ一エンジニアリング株式会社；Model-2152)，将凸试验片1在水平方向上拉伸(滑动速度为80mm/min)，测定滑动距离到5mm为止的最大摩擦力F(单位：N)。凸试验片1的滑动方向为与轧制方向正交方向以及平行方向。通过下述式(1)求得摩擦系数。还有，5是测力传感器，箭头是滑动方向。

摩擦系数＝F/3.0…(1)

[高温放置后的接触电阻评价试验]

在大气中对各试验材进行160℃×12hR的热处理后，通过四端子法以开放电压20mV、电流10mA、无滑动的条件测定接触电阻。

[微滑动时的接触电阻评价试验]

模拟嵌合型连接部件中的电连接点的凹部的形状，使用图3所示的滑动试验机(株式会社山崎精机研究所；CRS-B105CHO)进行评价。首先，将从试验材No.8切出的板材的凸试验片6固定在水平台7上，在其上放置从各试验材(No.1～8)切出的半球加工材(内径为1.5mmφ)的凹试验片8使被覆层彼此接触。接着，对凹试验片8施加2.0N的荷重(锤9)按压凸试验片6，在凸试验片6和凹试验片8之间施加恒定电流，使用步进电机10使凸试验片6在水平方向上滑动(滑动距离：50μm，滑动频率：1Hz)，通过四端子法以开放电压20mV、电流10mA的条件测定滑动回数到1000次为止的最大接触电阻。还有，凸试验片6的滑动方向为与轧制方向正交的方向。箭头是滑动方向。

如表2所示，No.1～4的表面被覆层构成满足本发明规定的全部要件，摩擦系数低，特别是与轧制方向正交的方向的摩擦系数低。另外，高温长时间放置后的接触电阻以及微滑动时的接触电阻也显示优异的特性。

另一方面，No.5、6相当于专利文献2、3中记载的连接部件用导电材料，关于表面被覆层构成在本发明规定的要件中，仅不满足在材料表面露出的Cu-Sn合金被覆层的线状组织的密度的规定，为此，与No.1～4相比，摩擦系数高，微滑动时的接触电阻也高。还有，No.5、6虽然以通过刷子研磨和喷丸粗面化了的工件辊进行轧制而进行表面粗化处理，但压下率小，刷子研磨造成的研磨痕浅，因此，在材料表面露出的Cu-Sn合金被覆层的线状组织的密度低，不能充分改善摩擦系数以及微滑动时的接触电阻。另外，No.7、8使用未进行表面粗化处理的通常母材，因此相当于日本专利第4090302号公报中记载的连接部件用导电材料，由于Cu-Sn合金被覆层未在材料表面露出，所以与No.5、6相比，摩擦系数高，微滑动时的接触电阻也高。

Claims

1.一种连接部件用导电材料，其特征在于，具备：由铜合金板条构成的母材、形成在所述母材上的Cu含量为20～70at％且平均厚度为0.2～3.0μm的Cu-Sn合金被覆层、形成在所述Cu-Sn合金被覆层上的平均厚度为0.2～5.0μm的Sn被覆层，

该材料表面被回流处理，至少一个方向中的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上，全部方向中的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下，

所述Cu-Sn合金被覆层的一部分在所述Sn被覆层的表面露出而形成，所述Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率为3～75％，至少一个方向中的平均材料表面露出间隔为0.01～0.5mm，

在该连接部件用导电材料中，在所述Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层，由在Sn被覆层之间不规则地分布的随机组织和与母材的轧制方向平行地延伸的线状组织构成，

作为所述线状组织，长度为50μm以上、宽度为10μm以下的组织每1mm²含有35个以上。

2.根据权利要求1所述的连接部件用导电材料，其特征在于，与轧制方向正交的方向的摩擦系数比平行方向的摩擦系数小。

3.根据权利要求2所述的连接部件用导电材料，其特征在于，在所述Sn被覆层的表面露出的所述Cu-Sn合金被覆层的厚度为0.2μm以上。

4.根据权利要求1所述的连接部件用导电材料，其特征在于，在所述母材的表面和所述Cu-Sn合金被覆层之间还具备Cu被覆层。

5.根据权利要求1所述的连接部件用导电材料，其特征在于，在所述母材的表面和所述Cu-Sn合金被覆层之间还具备Ni被覆层。

6.根据权利要求5所述的连接部件用导电材料，其特征在于，在所述Ni被覆层和Cu-Sn合金被覆层之间还具备Cu被覆层。

7.根据权利要求1所述的连接部件用导电材料，其特征在于，在所述母材的表面中，至少一个方向中的算术平均粗糙度Ra为0.3μm以上，全部方向中的算术平均粗糙度Ra为4.0μm以下。

8.根据权利要求7所述的连接部件用导电材料，其特征在于，在所述母材的表面中，至少一个方向中的凹凸的平均间隔Sm为0.01～0.5mm。