JP2000226645A - 銅または銅基合金の製造方法 - Google Patents
銅または銅基合金の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 銅または銅基合金素材表面にＳｎまたはＳｎ
合金を被覆した後に熱処理を施し、素材の表面処理層に
極めて硬いＣｕ−Ｓｎ系金属間化合物（Ｃｕ３Ｓｎ、Ｃ
ｕ４Ｓｎ、Ｃｕ６Ｓｎ５等のＣｕ−Ｓｎ金属間化合物層
や銅基合金中に含まれる添加元素Ｘを含んだＣｕ−Ｓｎ
−Ｘ等の化合物層）およびその表面に厚さが規制された
酸化皮膜層を適正に形成させることにより、例えばコネ
クタや電気自動車の充電ソケット等に好適な表面の摩擦
係数が小さく、しかも耐磨耗性に優れた表面を有する銅
または銅基合金の製造法を提案するものである。 【解決手段】 銅または銅基合金にＳｎを被覆した後
に、酸素濃度が５％以下の雰囲気中で熱処理することに
よって、表面に酸化皮膜とその内側にＣｕ−Ｓｎを主体
とする金属間化合物層を形成させることを特徴とする銅
または銅基合金の製造方法。
合金を被覆した後に熱処理を施し、素材の表面処理層に
極めて硬いＣｕ−Ｓｎ系金属間化合物（Ｃｕ３Ｓｎ、Ｃ
ｕ４Ｓｎ、Ｃｕ６Ｓｎ５等のＣｕ−Ｓｎ金属間化合物層
や銅基合金中に含まれる添加元素Ｘを含んだＣｕ−Ｓｎ
−Ｘ等の化合物層）およびその表面に厚さが規制された
酸化皮膜層を適正に形成させることにより、例えばコネ
クタや電気自動車の充電ソケット等に好適な表面の摩擦
係数が小さく、しかも耐磨耗性に優れた表面を有する銅
または銅基合金の製造法を提案するものである。 【解決手段】 銅または銅基合金にＳｎを被覆した後
に、酸素濃度が５％以下の雰囲気中で熱処理することに
よって、表面に酸化皮膜とその内側にＣｕ−Ｓｎを主体
とする金属間化合物層を形成させることを特徴とする銅
または銅基合金の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、銅または銅基合金
の製造法に関し、更に詳しくは、例えば自動車の電気配
線などに使用される多ピンコネクタの表面のように挿抜
に際しての磨耗や摩擦係数を小さくすることを要求され
る表面や、電気自動車の充電ソケットのように挿抜回数
が多いものや、モーターのブラシのように回転体として
接して耐磨耗性を要求される表面や、バッテリー端子の
ように耐磨耗性・耐腐食性が要求される表面を有する銅
または銅基合金の製造法に関するものである。
の製造法に関し、更に詳しくは、例えば自動車の電気配
線などに使用される多ピンコネクタの表面のように挿抜
に際しての磨耗や摩擦係数を小さくすることを要求され
る表面や、電気自動車の充電ソケットのように挿抜回数
が多いものや、モーターのブラシのように回転体として
接して耐磨耗性を要求される表面や、バッテリー端子の
ように耐磨耗性・耐腐食性が要求される表面を有する銅
または銅基合金の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年のエレクトロニクスの発達により、
種々の機械の電気配線は複雑化、高集積化が進み、それ
に伴いコネクタの多ピン化も進んできている。従来のＳ
ｎめっきしたコネクタでは抜き差しに際し、摩擦力が大
きくなり、コネクタの挿入が困難になるという問題が生
じている。
種々の機械の電気配線は複雑化、高集積化が進み、それ
に伴いコネクタの多ピン化も進んできている。従来のＳ
ｎめっきしたコネクタでは抜き差しに際し、摩擦力が大
きくなり、コネクタの挿入が困難になるという問題が生
じている。
【０００３】また、現在の電気自動車では１日１回以上
の充電を必要としており、充電用ソケット部品の耐磨耗
性の確保が必要である。その上、１０Ａ以上の大電流が
流れるため発熱が大きく、従来のＳｎめっき等の方法で
は、該めっきが剥離してしまう等の問題も生じている。
の充電を必要としており、充電用ソケット部品の耐磨耗
性の確保が必要である。その上、１０Ａ以上の大電流が
流れるため発熱が大きく、従来のＳｎめっき等の方法で
は、該めっきが剥離してしまう等の問題も生じている。
【０００３】多ピン化したＳｎめっき付き端子の挿入力
の低減策あるいは上記充電用ソケット等の電気部品の耐
磨耗性や密着性の確保ため、従来はＳｎめっきの下地に
硬質なＮｉめっき等を施したり、Ｃｕ−Ｓｎ拡散層を設
け、その上にＳｎめっきを施して、見かけ上の硬さを向
上する案が提案されている。
の低減策あるいは上記充電用ソケット等の電気部品の耐
磨耗性や密着性の確保ため、従来はＳｎめっきの下地に
硬質なＮｉめっき等を施したり、Ｃｕ−Ｓｎ拡散層を設
け、その上にＳｎめっきを施して、見かけ上の硬さを向
上する案が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｎｉめ
っきは高価であり、また加工性が悪い欠点がある。Ｃｕ
−Ｓｎ拡散層を設け、その上にＳｎめっきをする案は、
Ｓｎめっき後に熱拡散させＣｕ−Ｓｎ層とし、さらにＳ
ｎめっきするという極めて複雑な工程を必要とし、コス
ト面および表面のＳｎめっきの密着性、加工性に劣り現
実的でない。
っきは高価であり、また加工性が悪い欠点がある。Ｃｕ
−Ｓｎ拡散層を設け、その上にＳｎめっきをする案は、
Ｓｎめっき後に熱拡散させＣｕ−Ｓｎ層とし、さらにＳ
ｎめっきするという極めて複雑な工程を必要とし、コス
ト面および表面のＳｎめっきの密着性、加工性に劣り現
実的でない。
【０００５】上記のような問題に対し、従来の表面処理
方法では対応しきれないことが明らかになってきてお
り、また本発明が提案する銅または銅基合金をめっきし
た後、表面熱処理により素地金属めっき層に熱拡散させ
る技術も従来から存在したが、従来の技術は表面処理層
と素材との拡散により、単に加工または熱的な影響等に
よる表面処理層の剥離を防止するだけのものであったた
め、やはり上記の問題には対応できなかった。
方法では対応しきれないことが明らかになってきてお
り、また本発明が提案する銅または銅基合金をめっきし
た後、表面熱処理により素地金属めっき層に熱拡散させ
る技術も従来から存在したが、従来の技術は表面処理層
と素材との拡散により、単に加工または熱的な影響等に
よる表面処理層の剥離を防止するだけのものであったた
め、やはり上記の問題には対応できなかった。
【０００６】本発明は、上記問題点を解決すべく、表面
の硬さ，接触抵抗，曲げ加工性，密着性及び端子挿抜力
に優れた銅または銅基合金の製造方法の提供するもの
で、特に近年の自動車電装品等電気部品の高密度化に対
応できるコネクタ材、その他の耐磨耗性や耐食性が要求
される電気部品の製造方法の提供を目的とするものであ
る。
の硬さ，接触抵抗，曲げ加工性，密着性及び端子挿抜力
に優れた銅または銅基合金の製造方法の提供するもの
で、特に近年の自動車電装品等電気部品の高密度化に対
応できるコネクタ材、その他の耐磨耗性や耐食性が要求
される電気部品の製造方法の提供を目的とするものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問
題点を解決したもので、銅または銅基合金素材表面にＳ
ｎまたはＳｎ合金を被覆した後に熱処理を施し、素材の
表面処理層に極めて硬いＣｕ−Ｓｎ系金属間化合物（Ｃ
ｕ３Ｓｎ、Ｃｕ４Ｓｎ、Ｃｕ６Ｓｎ５等のＣｕ−Ｓｎ金
属間化合物層や銅基合金中に含まれる添加元素Ｘを含ん
だＣｕ−Ｓｎ−Ｘ等の化合物層）およびその表面に厚さ
が規制された酸化皮膜層を適正に形成させることによ
り、例えばコネクタや電気自動車の充電ソケット等に好
適な表面の摩擦係数が小さく、しかも耐磨耗性に優れた
表面を有する銅または銅基合金の製造方法とそれらを利
用した電気部品の製造方法を提供するものである。
題点を解決したもので、銅または銅基合金素材表面にＳ
ｎまたはＳｎ合金を被覆した後に熱処理を施し、素材の
表面処理層に極めて硬いＣｕ−Ｓｎ系金属間化合物（Ｃ
ｕ３Ｓｎ、Ｃｕ４Ｓｎ、Ｃｕ６Ｓｎ５等のＣｕ−Ｓｎ金
属間化合物層や銅基合金中に含まれる添加元素Ｘを含ん
だＣｕ−Ｓｎ−Ｘ等の化合物層）およびその表面に厚さ
が規制された酸化皮膜層を適正に形成させることによ
り、例えばコネクタや電気自動車の充電ソケット等に好
適な表面の摩擦係数が小さく、しかも耐磨耗性に優れた
表面を有する銅または銅基合金の製造方法とそれらを利
用した電気部品の製造方法を提供するものである。
【０００８】本発明は、銅または銅基合金に被覆するＳ
ｎの膜厚と熱処理条件を限定することにより、表面硬さ
や接触抵抗に優れたＣｕ−Ｓｎ系金属間化合物（Ｃｕ３
Ｓｎ、Ｃｕ４Ｓｎ、Ｃｕ６Ｓｎ５等）および厚さが制御
された酸化皮膜を積極的に形成させることによって、表
面硬さをＨＶ２５０以上、好ましくはＨＶ３００以上と
することができ、Ｓｎめっきの表面硬さ（ＨＶ６０〜１
２０）、母材の硬さ（ＨＶ８０〜２５０）に較べて硬さ
を向上させることができ、更に適度な厚さの酸化皮膜を
有することによって優れたすべり性を得るとの知見を得
て開発された技術であって、自動車のコネクタや電気自
動車の充電用ソケット等に好適な電気、加工特性を有し
た上に表面の摩擦係数の小さい、耐磨耗性に優れた銅ま
たは銅基合金の製造法を提供するものである。
ｎの膜厚と熱処理条件を限定することにより、表面硬さ
や接触抵抗に優れたＣｕ−Ｓｎ系金属間化合物（Ｃｕ３
Ｓｎ、Ｃｕ４Ｓｎ、Ｃｕ６Ｓｎ５等）および厚さが制御
された酸化皮膜を積極的に形成させることによって、表
面硬さをＨＶ２５０以上、好ましくはＨＶ３００以上と
することができ、Ｓｎめっきの表面硬さ（ＨＶ６０〜１
２０）、母材の硬さ（ＨＶ８０〜２５０）に較べて硬さ
を向上させることができ、更に適度な厚さの酸化皮膜を
有することによって優れたすべり性を得るとの知見を得
て開発された技術であって、自動車のコネクタや電気自
動車の充電用ソケット等に好適な電気、加工特性を有し
た上に表面の摩擦係数の小さい、耐磨耗性に優れた銅ま
たは銅基合金の製造法を提供するものである。
【０００９】すなわち、本発明は、第１に、銅または銅
基合金にＳｎを被覆した後、酸素濃度が５％以下の雰囲
気中で熱処理することによって、最表面に酸化皮膜とそ
の内側にＣｕ−Ｓｎを主体とする金属間化合物層を形成
させることを特徴とする銅または銅基合金の製造方法；
第２に、銅または銅基合金にＳｎを被覆した後、酸素濃
度が５％以下の雰囲気中で熱処理することによって、最
表面に厚さが１０〜１０００ｎｍの酸化皮膜とその内側
にＣｕ−Ｓｎを主体とする金属間化合層を形成させるこ
とを特徴とする銅または銅基合金の製造方法；第３に、
銅または銅基合金にＳｎを被覆した後に、酸素濃度が５
％以下の雰囲気中で熱処理することによって、最表面に
厚さが１０〜１０００ｎｍの酸化皮膜とその内側に厚さ
が０．１〜１０μｍのＣｕ−Ｓｎを主体とする金属間化
合層を形成させることを特徴とする銅または銅基合金の
製造方法；第４に、前記Ｃｕ−Ｓｎを主体とする金属間
化合層を形成させる熱処理温度が１００〜７００℃、時
間が１分〜２４時間であることを特徴とする第１〜３に
記載の銅または銅基合金の製造方法；第５に、前記Ｃｕ
−Ｓｎを主体とする金属間化合層を形成させる熱処理に
おいて、１００℃までの温度域を５％以上の雰囲気中で
熱処理し、１００℃以上の温度域を酸素濃度５％以下の
雰囲気中で熱処理することを特徴とする第４に記載の銅
または銅基合金の製造方法；第６に、前記Ｓｎの被覆方
法が電気めっきであることを特徴とする第１〜５に記載
の銅または銅基合金製造方法；第７に、前記Ｓｎの被覆
方法が電気めっき後にリフローすることを特徴とする第
１〜６に記載の銅または銅基合金の製造方法；第８に、
銅または銅基合金にＳｎを被覆した後に、端子などの電
気部品を成形する途中若しくは成形後に酸素濃度が５％
以下の雰囲気中で熱処理することによって、表面に厚さ
が１０〜１０００ｎｍの酸化皮膜とその内側にＣｕ−Ｓ
ｎを主体とする金属間化合物を形成することを特徴とす
る端子および電気部品の製造方法を提供するものであ
る。
基合金にＳｎを被覆した後、酸素濃度が５％以下の雰囲
気中で熱処理することによって、最表面に酸化皮膜とそ
の内側にＣｕ−Ｓｎを主体とする金属間化合物層を形成
させることを特徴とする銅または銅基合金の製造方法；
第２に、銅または銅基合金にＳｎを被覆した後、酸素濃
度が５％以下の雰囲気中で熱処理することによって、最
表面に厚さが１０〜１０００ｎｍの酸化皮膜とその内側
にＣｕ−Ｓｎを主体とする金属間化合層を形成させるこ
とを特徴とする銅または銅基合金の製造方法；第３に、
銅または銅基合金にＳｎを被覆した後に、酸素濃度が５
％以下の雰囲気中で熱処理することによって、最表面に
厚さが１０〜１０００ｎｍの酸化皮膜とその内側に厚さ
が０．１〜１０μｍのＣｕ−Ｓｎを主体とする金属間化
合層を形成させることを特徴とする銅または銅基合金の
製造方法；第４に、前記Ｃｕ−Ｓｎを主体とする金属間
化合層を形成させる熱処理温度が１００〜７００℃、時
間が１分〜２４時間であることを特徴とする第１〜３に
記載の銅または銅基合金の製造方法；第５に、前記Ｃｕ
−Ｓｎを主体とする金属間化合層を形成させる熱処理に
おいて、１００℃までの温度域を５％以上の雰囲気中で
熱処理し、１００℃以上の温度域を酸素濃度５％以下の
雰囲気中で熱処理することを特徴とする第４に記載の銅
または銅基合金の製造方法；第６に、前記Ｓｎの被覆方
法が電気めっきであることを特徴とする第１〜５に記載
の銅または銅基合金製造方法；第７に、前記Ｓｎの被覆
方法が電気めっき後にリフローすることを特徴とする第
１〜６に記載の銅または銅基合金の製造方法；第８に、
銅または銅基合金にＳｎを被覆した後に、端子などの電
気部品を成形する途中若しくは成形後に酸素濃度が５％
以下の雰囲気中で熱処理することによって、表面に厚さ
が１０〜１０００ｎｍの酸化皮膜とその内側にＣｕ−Ｓ
ｎを主体とする金属間化合物を形成することを特徴とす
る端子および電気部品の製造方法を提供するものであ
る。
【００１０】銅または銅合金の素地表面に電気めっき手
段によりＳｎめっき層を施し、リフロー処理を施しまた
は施すことなく、好ましくは酸素濃度を制御した雰囲気
下で熱処理することにより、めっき層表面に所望の厚さ
の酸化皮膜を形成させると共に、素地からのＣｕまたは
さらにその添加元素とめっき層のＳｎとの相互拡散によ
ってＣｕ−Ｓｎ金属間化合物を形成させることができ
る。
段によりＳｎめっき層を施し、リフロー処理を施しまた
は施すことなく、好ましくは酸素濃度を制御した雰囲気
下で熱処理することにより、めっき層表面に所望の厚さ
の酸化皮膜を形成させると共に、素地からのＣｕまたは
さらにその添加元素とめっき層のＳｎとの相互拡散によ
ってＣｕ−Ｓｎ金属間化合物を形成させることができ
る。
【００１１】
【作用】次に、本発明の内容を具体的に説明すると共
に、本発明の範囲限定理由を述べる。まず、皮膜の厚さ
であるが、熱処理前のＳｎの皮膜の厚さが０．１μｍ未
満であると、熱拡散を行った後でも耐食性が低下する。
特に、Ｈ２ＳやＳＯ２による腐食や水分の存在下におけ
るＮＨ３ガスによる腐食が問題となる。また、Ｓｎの皮
膜の厚さが１０μｍを超えると拡散層の厚さが厚くなり
すぎ、加工時に割れるなどの成形加工性の低下が認めら
れ、更に疲労特性の低下や経済的にも不利になる等の問
題が生じる。従って、Ｓｎの皮膜の厚さは、０．１〜１
０μｍの範囲とする。更に、好ましい範囲としては、
０．３〜５μｍの範囲とする。
に、本発明の範囲限定理由を述べる。まず、皮膜の厚さ
であるが、熱処理前のＳｎの皮膜の厚さが０．１μｍ未
満であると、熱拡散を行った後でも耐食性が低下する。
特に、Ｈ２ＳやＳＯ２による腐食や水分の存在下におけ
るＮＨ３ガスによる腐食が問題となる。また、Ｓｎの皮
膜の厚さが１０μｍを超えると拡散層の厚さが厚くなり
すぎ、加工時に割れるなどの成形加工性の低下が認めら
れ、更に疲労特性の低下や経済的にも不利になる等の問
題が生じる。従って、Ｓｎの皮膜の厚さは、０．１〜１
０μｍの範囲とする。更に、好ましい範囲としては、
０．３〜５μｍの範囲とする。
【００１２】また、Ｓｎの被覆の下地として、Ｃｕめっ
き等の処理を施しても良い。下地のＣｕは、Ｃｕ−Ｓｎ
系の金属間化合物の形成に役立ち、また銅合金の添加元
素の過度の拡散を効果的に防止する。ただし、Ｃｕ下地
厚さが厚すぎると拡散層が厚くなりすぎ、加工性が低下
する。従って、好ましいＣｕ下地厚さは１０μｍ以下、
更に好ましくは３μｍ以下とする。このＣｕ下地めっき
を用いると、素材を鉄鋼材料やステンレス、アルミ合金
等の銅合金以外にも応用できるが、電気部品に必要な特
性等を考慮すると、素材は銅または銅基合金が好まし
い。このような素材を利用し、本発明による方法によっ
て耐磨耗層を形成することにより、電気部品として有用
な接触抵抗値が６０ｍΩ以下のものを容易に得ることが
できる。
き等の処理を施しても良い。下地のＣｕは、Ｃｕ−Ｓｎ
系の金属間化合物の形成に役立ち、また銅合金の添加元
素の過度の拡散を効果的に防止する。ただし、Ｃｕ下地
厚さが厚すぎると拡散層が厚くなりすぎ、加工性が低下
する。従って、好ましいＣｕ下地厚さは１０μｍ以下、
更に好ましくは３μｍ以下とする。このＣｕ下地めっき
を用いると、素材を鉄鋼材料やステンレス、アルミ合金
等の銅合金以外にも応用できるが、電気部品に必要な特
性等を考慮すると、素材は銅または銅基合金が好まし
い。このような素材を利用し、本発明による方法によっ
て耐磨耗層を形成することにより、電気部品として有用
な接触抵抗値が６０ｍΩ以下のものを容易に得ることが
できる。
【００１３】なお、銅基合金においては、強度、弾性、
電気伝導性、加工性、耐食性などの面から好ましい添加
元素の範囲としてＺｎ：０．０１〜４０ｗｔ％、Ｓｎ：
０．１〜１０ｗｔ％、Ｆｅ：０．０１〜５ｗｔ％、Ｎ
ｉ：０．０１〜１０ｗｔ％、Ｃｏ：０．０１〜５ｗｔ
％、Ｔｉ：０．０１〜５ｗｔ％、Ｍｇ：０．０１〜３ｗ
ｔ％、Ｚｒ：０．０１〜３ｗｔ％、Ｃａ：０．０１〜１
ｗｔ％、Ｓｉ：０．０１〜３ｗｔ％、Ｍｎ：０．０１〜
１０ｗｔ％、Ｃｄ：０．０１〜５ｗｔ％、Ａｌ：０．０
１〜１０ｗｔ％、Ｐｂ：０．０１〜５ｗｔ％、Ｂｉ：
０．０１〜５ｗｔ％、Ｂｅ：０．０１〜３ｗｔ％、Ｔ
ｅ：０．０１〜１ｗｔ％、Ｙ：０．０１〜５ｗｔ％、Ｌ
ａ：０．０１〜５ｗｔ％、Ｃｒ：０．０１〜５ｗｔ％、
Ｃｅ：０．０１〜５ｗｔ％、Ａｕ：０．０１〜５ｗｔ
％、Ａｇ：０．０１〜５ｗｔ％、Ｐ：０．００５〜０．
５ｗｔ％のうち少なくとも１種以上の元素を含み、その
総量が０．０１〜４０ｗｔ％であることが好ましい。
電気伝導性、加工性、耐食性などの面から好ましい添加
元素の範囲としてＺｎ：０．０１〜４０ｗｔ％、Ｓｎ：
０．１〜１０ｗｔ％、Ｆｅ：０．０１〜５ｗｔ％、Ｎ
ｉ：０．０１〜１０ｗｔ％、Ｃｏ：０．０１〜５ｗｔ
％、Ｔｉ：０．０１〜５ｗｔ％、Ｍｇ：０．０１〜３ｗ
ｔ％、Ｚｒ：０．０１〜３ｗｔ％、Ｃａ：０．０１〜１
ｗｔ％、Ｓｉ：０．０１〜３ｗｔ％、Ｍｎ：０．０１〜
１０ｗｔ％、Ｃｄ：０．０１〜５ｗｔ％、Ａｌ：０．０
１〜１０ｗｔ％、Ｐｂ：０．０１〜５ｗｔ％、Ｂｉ：
０．０１〜５ｗｔ％、Ｂｅ：０．０１〜３ｗｔ％、Ｔ
ｅ：０．０１〜１ｗｔ％、Ｙ：０．０１〜５ｗｔ％、Ｌ
ａ：０．０１〜５ｗｔ％、Ｃｒ：０．０１〜５ｗｔ％、
Ｃｅ：０．０１〜５ｗｔ％、Ａｕ：０．０１〜５ｗｔ
％、Ａｇ：０．０１〜５ｗｔ％、Ｐ：０．００５〜０．
５ｗｔ％のうち少なくとも１種以上の元素を含み、その
総量が０．０１〜４０ｗｔ％であることが好ましい。
【００１４】Ｓｎ皮膜の形成の仕方は、皮膜の密着性や
均一性から、電気めっきや溶融浸漬法が経済的である。
ただし、薄く均一に被覆するには、電気めっきがより好
ましい。また、被覆するＳｎについては、Ｓｎの含有量
が５％以上のＳｎ−Ｐｂ合金に対しても有効である。Ｐ
ｂの含有量が９５％を超えると、熱拡散後に表層に存在
するＰｂのために期待する硬さ、すべり性および小さい
挿入力が得られにくい。また、Ｓｎを被覆後にリフロー
処理を施すと、熱拡散後の表面の平滑性、均一性が増す
ので、より好ましい処理である。
均一性から、電気めっきや溶融浸漬法が経済的である。
ただし、薄く均一に被覆するには、電気めっきがより好
ましい。また、被覆するＳｎについては、Ｓｎの含有量
が５％以上のＳｎ−Ｐｂ合金に対しても有効である。Ｐ
ｂの含有量が９５％を超えると、熱拡散後に表層に存在
するＰｂのために期待する硬さ、すべり性および小さい
挿入力が得られにくい。また、Ｓｎを被覆後にリフロー
処理を施すと、熱拡散後の表面の平滑性、均一性が増す
ので、より好ましい処理である。
【００１５】また、最表面の酸化皮膜厚さは１０〜１０
００ｎｍとする。酸化皮膜厚さが１０ｎｍより薄いとす
べり性が低下し、凝着磨耗を生じやすくなり、端子挿入
力が増大する。表面の酸化皮膜厚さが１０００ｎｍを超
えると接触抵抗が増加し、または極めて不安定となり電
気性能が劣化する。しかも、酸化皮膜の密着性が低下
し、その後の加工で剥離する場合がある。さらに、酸化
皮膜厚さは、１５〜３００ｎｍであるとなお好ましい。
酸化皮膜は、酸化錫、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｏ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｘ
−Ｏ、またはＸ−Ｏの化合物（ただしＸは、銅基合金中
に含まれる添加元素である）のいずれでも良く、組成は
問わない。
００ｎｍとする。酸化皮膜厚さが１０ｎｍより薄いとす
べり性が低下し、凝着磨耗を生じやすくなり、端子挿入
力が増大する。表面の酸化皮膜厚さが１０００ｎｍを超
えると接触抵抗が増加し、または極めて不安定となり電
気性能が劣化する。しかも、酸化皮膜の密着性が低下
し、その後の加工で剥離する場合がある。さらに、酸化
皮膜厚さは、１５〜３００ｎｍであるとなお好ましい。
酸化皮膜は、酸化錫、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｏ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｘ
−Ｏ、またはＸ−Ｏの化合物（ただしＸは、銅基合金中
に含まれる添加元素である）のいずれでも良く、組成は
問わない。
【００１６】以上の皮膜は、電気部品のオス、メス端子
に応用する場合において、オス側、メス側のいずれかも
しくはその両方に適用できる。さらに、必要な部分のみ
に適用しても差し支えない。これらの酸化皮膜は、硬質
なＣｕ−Ｓｎを主体とした拡散層の表面に形成させるこ
とが重要であり、単にＳｎ表面に形成させた酸化皮膜で
はこのような効果は極めて得られにくい。
に応用する場合において、オス側、メス側のいずれかも
しくはその両方に適用できる。さらに、必要な部分のみ
に適用しても差し支えない。これらの酸化皮膜は、硬質
なＣｕ−Ｓｎを主体とした拡散層の表面に形成させるこ
とが重要であり、単にＳｎ表面に形成させた酸化皮膜で
はこのような効果は極めて得られにくい。
【００１７】熱処理時の雰囲気は、酸素濃度を５％以下
とする。５％を超える酸素濃度雰囲気中で加熱すると、
拡散時に形成された最表面の酸化皮膜厚さを所望の厚さ
に均一に制御しにくい。更に、酸素濃度を１％以下とす
ると、形成される酸化皮膜の厚さや緻密性および均一性
が増し、なお好ましい。
とする。５％を超える酸素濃度雰囲気中で加熱すると、
拡散時に形成された最表面の酸化皮膜厚さを所望の厚さ
に均一に制御しにくい。更に、酸素濃度を１％以下とす
ると、形成される酸化皮膜の厚さや緻密性および均一性
が増し、なお好ましい。
【００１８】拡散時に酸化皮膜を所望の厚さにする場合
は、酸素濃度を規定できれば、その他の雰囲気成分はい
ずれを利用しても構わず、例えば、還元雰囲気では、Ｈ
２、ＣＯガス等を含んだ雰囲気、不活性雰囲気では
Ｎ２、Ａｒ、ＣＯ２ガス等を主体とした雰囲気で、容易
にかつ安価に入手できるものが好ましい。ただし、還元
雰囲気を利用する場合は、高温では酸化皮膜が還元され
る場合があるため、温度や時間だけでなく、使用するガ
スの種類や分圧にも留意する必要がある。
は、酸素濃度を規定できれば、その他の雰囲気成分はい
ずれを利用しても構わず、例えば、還元雰囲気では、Ｈ
２、ＣＯガス等を含んだ雰囲気、不活性雰囲気では
Ｎ２、Ａｒ、ＣＯ２ガス等を主体とした雰囲気で、容易
にかつ安価に入手できるものが好ましい。ただし、還元
雰囲気を利用する場合は、高温では酸化皮膜が還元され
る場合があるため、温度や時間だけでなく、使用するガ
スの種類や分圧にも留意する必要がある。
【００１９】また、熱拡散前に形成されている酸化皮膜
や皮膜内部に取り込まれていた酸素または雰囲気中の水
分の相互作用によって形成される酸化皮膜を利用する場
合には、熱拡散時に完全な不活性雰囲気とすることもで
きる。この場合は、Ｎ２、Ａｒガスが経済的にも有利で
ある。
や皮膜内部に取り込まれていた酸素または雰囲気中の水
分の相互作用によって形成される酸化皮膜を利用する場
合には、熱拡散時に完全な不活性雰囲気とすることもで
きる。この場合は、Ｎ２、Ａｒガスが経済的にも有利で
ある。
【００２０】さらに拡散後に経時変化として形成される
酸化皮膜を利用することも可能であるが、全長、全面を
均一にかつ所望するとする厚さに形成、制御することは
難しい。従って、前述したように、拡散と同時に行うの
が望ましい。
酸化皮膜を利用することも可能であるが、全長、全面を
均一にかつ所望するとする厚さに形成、制御することは
難しい。従って、前述したように、拡散と同時に行うの
が望ましい。
【００２１】拡散時の熱処理において、室温から温度１
００℃までを酸素濃度５％以上の雰囲気で、１００℃以
上の温度域を酸素濃度５％以下の雰囲気で熱処理すると
さらに好ましい。１００℃以下の温度で形成された酸化
皮膜は、緻密で均一に成り易い。ただし、酸素濃度が５
％未満であると所望の酸化皮膜を得るための時間が長く
なりすぎ、経済的ではない。よって、１００℃までは酸
素濃度５％以上が望ましい。１００℃以上の温度域は前
述したように、酸素濃度が５％を超えると急激に酸化皮
膜が厚く成長し、均一な厚さでかつ緻密な皮膜を得るの
が難しい。従って、１００℃以上では酸素濃度は、５％
以下、さらに好ましくは１％以下とする。
００℃までを酸素濃度５％以上の雰囲気で、１００℃以
上の温度域を酸素濃度５％以下の雰囲気で熱処理すると
さらに好ましい。１００℃以下の温度で形成された酸化
皮膜は、緻密で均一に成り易い。ただし、酸素濃度が５
％未満であると所望の酸化皮膜を得るための時間が長く
なりすぎ、経済的ではない。よって、１００℃までは酸
素濃度５％以上が望ましい。１００℃以上の温度域は前
述したように、酸素濃度が５％を超えると急激に酸化皮
膜が厚く成長し、均一な厚さでかつ緻密な皮膜を得るの
が難しい。従って、１００℃以上では酸素濃度は、５％
以下、さらに好ましくは１％以下とする。
【００２２】次に、熱処理条件について示す。所望のＣ
ｕ−Ｓｎ拡散層および表面の酸化皮膜を得る熱処理は、
１００〜７００℃の温度で１分〜２４時間行うものとす
る。１００℃未満の温度では拡散に要する時間があまり
にも長時間となり経済的でなく、７００℃を超える温度
ではＣｕ−Ｓｎ拡散層を形成させる温度プロファイルを
得るのが難しい。具体的には、Ｓｎの融点が２３２℃で
あり、緩い昇温曲線を用いないとＳｎが溶融し、表面が
不均一となるからである。しかしながら、高温で行う
と、拡散に必要な時間を短縮することができる経済的に
有利であるので、上限を７００℃と規定する。
ｕ−Ｓｎ拡散層および表面の酸化皮膜を得る熱処理は、
１００〜７００℃の温度で１分〜２４時間行うものとす
る。１００℃未満の温度では拡散に要する時間があまり
にも長時間となり経済的でなく、７００℃を超える温度
ではＣｕ−Ｓｎ拡散層を形成させる温度プロファイルを
得るのが難しい。具体的には、Ｓｎの融点が２３２℃で
あり、緩い昇温曲線を用いないとＳｎが溶融し、表面が
不均一となるからである。しかしながら、高温で行う
と、拡散に必要な時間を短縮することができる経済的に
有利であるので、上限を７００℃と規定する。
【００２３】また、端子などの電気部品を成形する途
中、あるいは成形後に、熱処理し、Ｃｕ−Ｓｎ拡散層お
よび表面の酸化皮膜を得ることも可能である。この場
合、成形前に処理したものよりも金型磨耗の点で有利と
なり、また成形加工後に熱処理することによって、素材
のばね性も向上させることができるという利点もある。
次に，本発明の実施の形態を実施例により説明する。
中、あるいは成形後に、熱処理し、Ｃｕ−Ｓｎ拡散層お
よび表面の酸化皮膜を得ることも可能である。この場
合、成形前に処理したものよりも金型磨耗の点で有利と
なり、また成形加工後に熱処理することによって、素材
のばね性も向上させることができるという利点もある。
次に，本発明の実施の形態を実施例により説明する。
【００２４】
【発明の実施の形態】実施例１ 銅合金（Ｃｕ−１Ｎｉ−０．９Ｓｎ−０．０５Ｐ）の母
材（厚さ０．２５ｍｍ）にＳｎを被覆（硫酸浴を用いた
電気めっきによる）し、Ｃｕ−Ｓｎ拡散のための熱処理
を行った。
材（厚さ０．２５ｍｍ）にＳｎを被覆（硫酸浴を用いた
電気めっきによる）し、Ｃｕ−Ｓｎ拡散のための熱処理
を行った。
【００２５】第１表にＣｕ−Ｓｎ拡散の熱処理条件（雰
囲気、温度、時間）を示した。ただし、Ｓｎ被覆厚さを
種々に準備した表面をリフローし、かつＣｕ−Ｓｎ拡散
の熱処理条件を制御して最表面に種々厚さの酸化皮膜を
形成させた。ここで、Ｎｏ．９の方法は、Ｃｕ−Ｓｎ拡
散の熱処理を行わなかった従来のＳｎリフロー処理を行
ったものである。また、酸化皮膜厚さの測定はＡＥＳ、
ＥＳＣＡの分析装置を用いた。
囲気、温度、時間）を示した。ただし、Ｓｎ被覆厚さを
種々に準備した表面をリフローし、かつＣｕ−Ｓｎ拡散
の熱処理条件を制御して最表面に種々厚さの酸化皮膜を
形成させた。ここで、Ｎｏ．９の方法は、Ｃｕ−Ｓｎ拡
散の熱処理を行わなかった従来のＳｎリフロー処理を行
ったものである。また、酸化皮膜厚さの測定はＡＥＳ、
ＥＳＣＡの分析装置を用いた。
【００２６】
【表１】
【００２７】以上のようにして得られた試験材の硬度、
接触抵抗、曲げ試験を行った。硬度の試験方法はＪＩＳ
−Ｚ−２２４４にしたがって行った。接触抵抗の試験
は、低電流低電圧測定装置を用い、４端子法により測定
を行った。Ａｕ接触子の最大加重は０〜２０ｇｆまで変
化させ、抵抗値を測定した。曲げ加工性は、９０°Ｗ曲
げ試験（ＣＥＳ−Ｍ−０００２−６、Ｒ＝０．２ｍｍ、
圧延方向および垂直方向）を行ったのちテープによるピ
ーリングを行い、加工性と密着性を調査した。曲げ試験
後、試料中央部の山表面に割れ、剥離の発生しなかった
ものを〇印、シワの深いものを△、割れ、剥離の発生し
たものを×印として評価した。
接触抵抗、曲げ試験を行った。硬度の試験方法はＪＩＳ
−Ｚ−２２４４にしたがって行った。接触抵抗の試験
は、低電流低電圧測定装置を用い、４端子法により測定
を行った。Ａｕ接触子の最大加重は０〜２０ｇｆまで変
化させ、抵抗値を測定した。曲げ加工性は、９０°Ｗ曲
げ試験（ＣＥＳ−Ｍ−０００２−６、Ｒ＝０．２ｍｍ、
圧延方向および垂直方向）を行ったのちテープによるピ
ーリングを行い、加工性と密着性を調査した。曲げ試験
後、試料中央部の山表面に割れ、剥離の発生しなかった
ものを〇印、シワの深いものを△、割れ、剥離の発生し
たものを×印として評価した。
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】以上の測定結果は、表２に記載した。更
に、比較方法Ｎｏ．１０として実施例１のＮｏ．１と同
じ条件の熱拡散処理を行い、リフロー処理を行わなかっ
た方法を取り上げ、熱処理後の表面粗さについて調査を
行った。この測定結果を、表３に記載した。
に、比較方法Ｎｏ．１０として実施例１のＮｏ．１と同
じ条件の熱拡散処理を行い、リフロー処理を行わなかっ
た方法を取り上げ、熱処理後の表面粗さについて調査を
行った。この測定結果を、表３に記載した。
【００３１】表２の結果から、本発明法のＮｏ．１〜６
によって製造した銅または銅基合金は、表面の硬度が著
しく改善され、かつ接触抵抗、曲げ加工性及び密着性に
優れていることが分る。従って、コネクタ、充電ソケッ
ト等の用途に非常に優れた特性を有する合金である。ま
た更に、表３からＳｎめっき後リフロー処理を施したＮ
ｏ．１の方が、Ｓｎめっき後リフロー処理を施さないＮ
ｏ．１０に比べ、熱拡散処理後の表面粗さに優れてい
る。従って、Ｓｎめっき後のリフロー処理は施す方がよ
り好ましいといえる。
によって製造した銅または銅基合金は、表面の硬度が著
しく改善され、かつ接触抵抗、曲げ加工性及び密着性に
優れていることが分る。従って、コネクタ、充電ソケッ
ト等の用途に非常に優れた特性を有する合金である。ま
た更に、表３からＳｎめっき後リフロー処理を施したＮ
ｏ．１の方が、Ｓｎめっき後リフロー処理を施さないＮ
ｏ．１０に比べ、熱拡散処理後の表面粗さに優れてい
る。従って、Ｓｎめっき後のリフロー処理は施す方がよ
り好ましいといえる。
【００３２】これに対して、大気中で加熱し、酸化皮膜
が厚くなるＮｏ．７〜８は、接触抵抗の増大や曲げ加工
性、密着性の低下が起り、電気部品等の材料としては不
適である。
が厚くなるＮｏ．７〜８は、接触抵抗の増大や曲げ加工
性、密着性の低下が起り、電気部品等の材料としては不
適である。
【００３３】実施例２ 端子としての評価のため、図１および図２に示す端子に
成形し、表１に示すＮｏ．１の熱処理を施した。なお、
熱処理は端子加工後に行った。図１はバネ部２を備えた
メス端子の一例を示す側面図、図２はタブ部４を備えた
オス端子３を示す側面図である。
成形し、表１に示すＮｏ．１の熱処理を施した。なお、
熱処理は端子加工後に行った。図１はバネ部２を備えた
メス端子の一例を示す側面図、図２はタブ部４を備えた
オス端子３を示す側面図である。
【００３４】比較例として、端子成形後に何も熱処理を
施さない端子（表１の比較例のＮｏ．９の方法に相当）
を用いた。そして、本発明の狙いである端子の挿入力お
よび端子の電気特性の評価を行った。この時の端子表面
のＳｎ皮膜厚さおよび酸化皮膜の厚さを、表４に示す。
施さない端子（表１の比較例のＮｏ．９の方法に相当）
を用いた。そして、本発明の狙いである端子の挿入力お
よび端子の電気特性の評価を行った。この時の端子表面
のＳｎ皮膜厚さおよび酸化皮膜の厚さを、表４に示す。
【００３５】
【表４】
【００３６】挿入力の測定は、メス端子１に、図２に示
すオス端子を毎分１０ｍｍの速度で挿入し、ロードセル
により挿入力を測定した。
すオス端子を毎分１０ｍｍの速度で挿入し、ロードセル
により挿入力を測定した。
【００３７】測定結果を表５および図３に示す。表５お
よび図３により、Ｓｎめっきリフローに本発明の熱処理
を行うと、端子の挿入力が従来品比べて低減され、バラ
ツキも少なくなっていることが分る。更に、挿抜の繰返
しによる挿入力の変化が小さく、安定しているため耐磨
耗性に優れているといえる。
よび図３により、Ｓｎめっきリフローに本発明の熱処理
を行うと、端子の挿入力が従来品比べて低減され、バラ
ツキも少なくなっていることが分る。更に、挿抜の繰返
しによる挿入力の変化が小さく、安定しているため耐磨
耗性に優れているといえる。
【００３８】１０回挿抜後の低電圧低電流抵抗の測定
を、ＪＩＳ−Ｃ−５４０２に従って行った。その測定結
果を表６に示す。表６より、本発明法によって得られた
端子と従来品は、初期、耐久後共に低電圧低電流抵抗値
が同等であるといえる。
を、ＪＩＳ−Ｃ−５４０２に従って行った。その測定結
果を表６に示す。表６より、本発明法によって得られた
端子と従来品は、初期、耐久後共に低電圧低電流抵抗値
が同等であるといえる。
【００３９】以上より、本発明方法によって得られた端
子は、抵抗の増加を招くことなく挿入力を大幅に低減さ
せることができ、耐磨耗性に優れた特性をもつ端子とい
える。
子は、抵抗の増加を招くことなく挿入力を大幅に低減さ
せることができ、耐磨耗性に優れた特性をもつ端子とい
える。
【００４０】
【表５】
【００４１】
【表６】
【００４２】実施例３ 実施例１に示すＮｏ．１と同じ組成、Ｓｎ被覆方法、熱
処理を行った後、表面の酸化皮膜を除去した比較方法Ｎ
ｏ．１１によって得られた試験材に対し、実施例２と同
様に挿入力を測定した。
処理を行った後、表面の酸化皮膜を除去した比較方法Ｎ
ｏ．１１によって得られた試験材に対し、実施例２と同
様に挿入力を測定した。
【００４３】その測定結果を表７に示す。表７により本
発明において規定されている酸化皮膜厚さを得ることに
より、すべり性が向上し、端子の挿入力が低減されるこ
とが分る。
発明において規定されている酸化皮膜厚さを得ることに
より、すべり性が向上し、端子の挿入力が低減されるこ
とが分る。
【００４４】
【表７】
【００４５】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明法によって得られたＳｎを被覆した銅または銅基合金
は、表面硬さ、接触抵抗、曲げ加工性、密着性及び挿入
力に優れており、近年の自動車電装品等の高密度化に対
応できるコネクタ材ならびに耐磨耗性や耐食性が要求さ
れる電気部品用材料として優れたものである。
明法によって得られたＳｎを被覆した銅または銅基合金
は、表面硬さ、接触抵抗、曲げ加工性、密着性及び挿入
力に優れており、近年の自動車電装品等の高密度化に対
応できるコネクタ材ならびに耐磨耗性や耐食性が要求さ
れる電気部品用材料として優れたものである。
【図１】本発明に係るバネ部を備えたメス端子の１例を
示す側面図である。
示す側面図である。
【図２】本発明に係るタブ部を備えたオス端子の１例を
示す側面図である。
示す側面図である。
【図３】本発明に係る端子挿入力特性（挿入回数と挿入
力との関係）を示す図である。
力との関係）を示す図である。
１−メス端子 ２−バネ部 ３−オス端子 ４−タブ部
【手続補正書】
【提出日】平成１１年３月２４日（１９９９．３．２
４）
４）
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、銅または銅基合金
の製造法に関し、更に詳しくは、例えば自動車の電気配
線などに使用される多ピンコネクタの表面のように挿抜
に際しての磨耗や摩擦係数を小さくすることを要求され
る表面や、電気自動車の充電ソケットのように挿抜回数
が多いものや、モーターのブラシのように回転体として
接して耐磨耗性を要求される表面や、バッテリー端子の
ように耐磨耗性・耐腐食性が要求される表面を有する銅
または銅基合金の製造法に関するものである。
の製造法に関し、更に詳しくは、例えば自動車の電気配
線などに使用される多ピンコネクタの表面のように挿抜
に際しての磨耗や摩擦係数を小さくすることを要求され
る表面や、電気自動車の充電ソケットのように挿抜回数
が多いものや、モーターのブラシのように回転体として
接して耐磨耗性を要求される表面や、バッテリー端子の
ように耐磨耗性・耐腐食性が要求される表面を有する銅
または銅基合金の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年のエレクトロニクスの発達により、
種々の機械の電気配線は複雑化、高集積化が進み、それ
に伴いコネクタの多ピン化も進んできている。従来のS
ｎめっきしたコネクタでは抜き差しに際し、摩擦力が大
きくなり、コネクタの挿入が困難になるという問題が生
じている。また、現在の電気自動車では１日１回以上の
充電を必要としており、充電用ソケット部品の耐磨耗性
の確保が必要である。その上、１０A以上の大電流が流
れるため発熱が大きく、従来のSｎめっき等の方法で
は、該めっきが剥離してしまう等の問題も生じている。
多ピン化したSｎめっき付き端子の挿入力の低減策ある
いは上記充電用ソケット等の電気部品の耐磨耗性や密着
性の確保ため、従来はSｎめっきの下地に硬質なNｉめっ
き等を施したり、Cu−Sｎ拡散層を設け、その上にSｎめ
っきを施して、見かけ上の硬さを向上する案が提案され
ている。
種々の機械の電気配線は複雑化、高集積化が進み、それ
に伴いコネクタの多ピン化も進んできている。従来のS
ｎめっきしたコネクタでは抜き差しに際し、摩擦力が大
きくなり、コネクタの挿入が困難になるという問題が生
じている。また、現在の電気自動車では１日１回以上の
充電を必要としており、充電用ソケット部品の耐磨耗性
の確保が必要である。その上、１０A以上の大電流が流
れるため発熱が大きく、従来のSｎめっき等の方法で
は、該めっきが剥離してしまう等の問題も生じている。
多ピン化したSｎめっき付き端子の挿入力の低減策ある
いは上記充電用ソケット等の電気部品の耐磨耗性や密着
性の確保ため、従来はSｎめっきの下地に硬質なNｉめっ
き等を施したり、Cu−Sｎ拡散層を設け、その上にSｎめ
っきを施して、見かけ上の硬さを向上する案が提案され
ている。
【０００３】多ピン化したSｎめっき付き端子の挿入力
の低減策あるいは上記充電用ソケット等の電気部品の耐
磨耗性や密着性の確保ため、従来はSｎめっきの下地に
硬質なNｉめっき等を施したり、Cu−Sｎ拡散層を設け、
その上にSｎめっきを施して、見かけ上の硬さを向上す
る案が提案されている。
の低減策あるいは上記充電用ソケット等の電気部品の耐
磨耗性や密着性の確保ため、従来はSｎめっきの下地に
硬質なNｉめっき等を施したり、Cu−Sｎ拡散層を設け、
その上にSｎめっきを施して、見かけ上の硬さを向上す
る案が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Nｉめ
っきは高価であり、また加工性が悪い欠点がある。Cu−
Sｎ拡散層を設け、その上にSｎめっきをする案は、Sｎ
めっき後に熱拡散させCu−Sｎ層とし、さらにSｎめっき
するという極めて複雑な工程を必要とし、コスト面およ
び表面のSｎめっきの密着性、加工性に劣り現実的でな
い。
っきは高価であり、また加工性が悪い欠点がある。Cu−
Sｎ拡散層を設け、その上にSｎめっきをする案は、Sｎ
めっき後に熱拡散させCu−Sｎ層とし、さらにSｎめっき
するという極めて複雑な工程を必要とし、コスト面およ
び表面のSｎめっきの密着性、加工性に劣り現実的でな
い。
【０００５】上記のような問題に対し、従来の表面処理
方法では対応しきれないことが明らかになってきてお
り、また本発明が提案する銅または銅基合金をめっきし
た後、表面熱処理により素地金属めっき層に熱拡散させ
る技術も従来から存在したが、従来の技術は表面処理層
と素材との拡散により、単に加工または熱的な影響等に
よる表面処理層の剥離を防止するだけのものであったた
め、やはり上記の問題には対応できなかった。
方法では対応しきれないことが明らかになってきてお
り、また本発明が提案する銅または銅基合金をめっきし
た後、表面熱処理により素地金属めっき層に熱拡散させ
る技術も従来から存在したが、従来の技術は表面処理層
と素材との拡散により、単に加工または熱的な影響等に
よる表面処理層の剥離を防止するだけのものであったた
め、やはり上記の問題には対応できなかった。
【０００６】本発明は、上記問題点を解決すべく、表面
の硬さ，接触抵抗，曲げ加工性，密着性及び端子挿抜力
に優れた銅または銅基合金の製造方法の提供するもの
で、特に近年の自動車電装品等電気部品の高密度化に対
応できるコネクタ材、その他の耐磨耗性や耐食性が要求
される電気部品の製造方法の提供を目的とするものであ
る。
の硬さ，接触抵抗，曲げ加工性，密着性及び端子挿抜力
に優れた銅または銅基合金の製造方法の提供するもの
で、特に近年の自動車電装品等電気部品の高密度化に対
応できるコネクタ材、その他の耐磨耗性や耐食性が要求
される電気部品の製造方法の提供を目的とするものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問
題点を解決したもので、銅または銅基合金素材表面にS
ｎまたはSｎ合金を被覆した後に熱処理を施し、素材の
表面処理層に極めて硬いCu−Sｎ系金属間化合物（Cu３S
ｎ、Cu４Sｎ、Cu６Sｎ５等のCu−Sｎ金属間化合物層や
銅基合金中に含まれる添加元素Xを含んだCu−Sｎ−X等
の化合物層）およびその表面に厚さが規制された酸化皮
膜層を適正に形成させることにより、例えばコネクタや
電気自動車の充電ソケット等に好適な表面の摩擦係数が
小さく、しかも耐磨耗性に優れた表面を有する銅または
銅基合金の製造方法とそれらを利用した電気部品の製造
方法を提供するものである。
題点を解決したもので、銅または銅基合金素材表面にS
ｎまたはSｎ合金を被覆した後に熱処理を施し、素材の
表面処理層に極めて硬いCu−Sｎ系金属間化合物（Cu３S
ｎ、Cu４Sｎ、Cu６Sｎ５等のCu−Sｎ金属間化合物層や
銅基合金中に含まれる添加元素Xを含んだCu−Sｎ−X等
の化合物層）およびその表面に厚さが規制された酸化皮
膜層を適正に形成させることにより、例えばコネクタや
電気自動車の充電ソケット等に好適な表面の摩擦係数が
小さく、しかも耐磨耗性に優れた表面を有する銅または
銅基合金の製造方法とそれらを利用した電気部品の製造
方法を提供するものである。
【０００８】本発明は、銅または銅基合金に被覆するS
ｎの膜厚と熱処理条件を限定することにより、表面硬さ
や接触抵抗に優れたCu−Sｎ系金属間化合物（Cu３Sｎ、
Cu４Sｎ、Cu６Sｎ５等）および厚さが制御された酸化皮
膜を積極的に形成させることによって、表面硬さをＨＶ
２５０以上、好ましくはＨＶ３００以上とすることがで
き、Sｎめっきの表面硬さ（ＨＶ６０〜１２０）、母材
の硬さ（ＨＶ８０〜２５０）に較べて硬さを向上させる
ことができ、更に適度な厚さの酸化皮膜を有することに
よって優れたすべり性を得るとの知見を得て開発された
技術であって、自動車のコネクタや電気自動車の充電用
ソケット等に好適な電気、加工特性を有した上に表面の
摩擦係数の小さい、耐磨耗性に優れた銅または銅基合金
の製造法を提供するものである。
ｎの膜厚と熱処理条件を限定することにより、表面硬さ
や接触抵抗に優れたCu−Sｎ系金属間化合物（Cu３Sｎ、
Cu４Sｎ、Cu６Sｎ５等）および厚さが制御された酸化皮
膜を積極的に形成させることによって、表面硬さをＨＶ
２５０以上、好ましくはＨＶ３００以上とすることがで
き、Sｎめっきの表面硬さ（ＨＶ６０〜１２０）、母材
の硬さ（ＨＶ８０〜２５０）に較べて硬さを向上させる
ことができ、更に適度な厚さの酸化皮膜を有することに
よって優れたすべり性を得るとの知見を得て開発された
技術であって、自動車のコネクタや電気自動車の充電用
ソケット等に好適な電気、加工特性を有した上に表面の
摩擦係数の小さい、耐磨耗性に優れた銅または銅基合金
の製造法を提供するものである。
【０００９】すなわち、本発明は、第１に、銅または銅
基合金にSｎを被覆した後、酸素濃度が５％以下の雰囲
気中で熱処理することによって、最表面に酸化皮膜とそ
の内側にCu−Sｎを主体とする金属間化合物層を形成さ
せることを特徴とする銅または銅基合金の製造方法；第
２に、銅または銅基合金にSｎを被覆した後、酸素濃度
が５％以下の雰囲気中で熱処理することによって、最表
面に厚さが１０〜１０００ｎｍの酸化皮膜とその内側に
Cu−Sｎを主体とする金属間化合層を形成させることを
特徴とする銅または銅基合金の製造方法；第３に、銅ま
たは銅基合金にSｎを被覆した後に、酸素濃度が５％以
下の雰囲気中で熱処理することによって、最表面に厚さ
が１０〜１０００ｎｍの酸化皮膜とその内側に厚さが0.
1〜１０μｍのCu−Sｎを主体とする金属間化合層を形成
させることを特徴とする銅または銅基合金の製造方法；
第４に、前記Cu−Sｎを主体とする金属間化合層を形成
させる熱処理温度が１００〜７００℃、時間が１分〜２
４時間であることを特徴とする第１〜３に記載の銅また
は銅基合金の製造方法；第５に、前記Cu−Sｎを主体と
する金属間化合層を形成させる熱処理において、１００
℃までの温度域を５％以上の雰囲気中で熱処理し、１０
０℃以上の温度域を酸素濃度５％以下の雰囲気中で熱処
理することを特徴とする第４に記載の銅または銅基合金
の製造方法；第６に、前記Sｎの被覆方法が電気めっき
であることを特徴とする第１〜５に記載の銅または銅基
合金製造方法；第７に、前記Sｎの被覆方法が電気めっ
き後にリフローすることを特徴とする第１〜６に記載の
銅または銅基合金の製造方法；第８に、銅または銅基合
金にSｎを被覆した後に、端子などの電気部品を成形す
る途中若しくは成形後に酸素濃度が５％以下の雰囲気中
で熱処理することによって、表面に厚さが１０〜１００
０ｎｍの酸化皮膜とその内側にCu−Sｎを主体とする金
属間化合物を形成することを特徴とする端子および電気
部品の製造方法を提供するものである。
基合金にSｎを被覆した後、酸素濃度が５％以下の雰囲
気中で熱処理することによって、最表面に酸化皮膜とそ
の内側にCu−Sｎを主体とする金属間化合物層を形成さ
せることを特徴とする銅または銅基合金の製造方法；第
２に、銅または銅基合金にSｎを被覆した後、酸素濃度
が５％以下の雰囲気中で熱処理することによって、最表
面に厚さが１０〜１０００ｎｍの酸化皮膜とその内側に
Cu−Sｎを主体とする金属間化合層を形成させることを
特徴とする銅または銅基合金の製造方法；第３に、銅ま
たは銅基合金にSｎを被覆した後に、酸素濃度が５％以
下の雰囲気中で熱処理することによって、最表面に厚さ
が１０〜１０００ｎｍの酸化皮膜とその内側に厚さが0.
1〜１０μｍのCu−Sｎを主体とする金属間化合層を形成
させることを特徴とする銅または銅基合金の製造方法；
第４に、前記Cu−Sｎを主体とする金属間化合層を形成
させる熱処理温度が１００〜７００℃、時間が１分〜２
４時間であることを特徴とする第１〜３に記載の銅また
は銅基合金の製造方法；第５に、前記Cu−Sｎを主体と
する金属間化合層を形成させる熱処理において、１００
℃までの温度域を５％以上の雰囲気中で熱処理し、１０
０℃以上の温度域を酸素濃度５％以下の雰囲気中で熱処
理することを特徴とする第４に記載の銅または銅基合金
の製造方法；第６に、前記Sｎの被覆方法が電気めっき
であることを特徴とする第１〜５に記載の銅または銅基
合金製造方法；第７に、前記Sｎの被覆方法が電気めっ
き後にリフローすることを特徴とする第１〜６に記載の
銅または銅基合金の製造方法；第８に、銅または銅基合
金にSｎを被覆した後に、端子などの電気部品を成形す
る途中若しくは成形後に酸素濃度が５％以下の雰囲気中
で熱処理することによって、表面に厚さが１０〜１００
０ｎｍの酸化皮膜とその内側にCu−Sｎを主体とする金
属間化合物を形成することを特徴とする端子および電気
部品の製造方法を提供するものである。
【００１０】銅または銅合金の素地表面に電気めっき手
段によりSｎめっき層を施し、リフロー処理を施しまた
は施すことなく、好ましくは酸素濃度を制御した雰囲気
下で熱処理することにより、めっき層表面に所望の厚さ
の酸化皮膜を形成させると共に、素地からのCuまたはさ
らにその添加元素とめっき層のSｎとの相互拡散によっ
てCu−Sｎ金属間化合物を形成させることができる。
段によりSｎめっき層を施し、リフロー処理を施しまた
は施すことなく、好ましくは酸素濃度を制御した雰囲気
下で熱処理することにより、めっき層表面に所望の厚さ
の酸化皮膜を形成させると共に、素地からのCuまたはさ
らにその添加元素とめっき層のSｎとの相互拡散によっ
てCu−Sｎ金属間化合物を形成させることができる。
【００１１】
【作用】次に、本発明の内容を具体的に説明すると共
に、本発明の範囲限定理由を述べる。まず、皮膜の厚さ
であるが、熱処理前のSnの皮膜の厚さが0.1μｍ未満で
あると、熱拡散を行った後でも耐食性が低下する。特
に、Ｈ２ＳやSO２による腐食や水分の存在下におけるNH
３ガスによる腐食が問題となる。また、Sｎの皮膜の厚
さが１０μｍを超えると拡散層の厚さが厚くなりすぎ、
加工時に割れるなどの成形加工性の低下が認められ、更
に疲労特性の低下や経済的にも不利になる等の問題が生
じる。従って、Sｎの皮膜の厚さは、0.1〜１０μｍの範
囲とする。更に、好ましい範囲としては、0.3〜５μｍ
の範囲とする。
に、本発明の範囲限定理由を述べる。まず、皮膜の厚さ
であるが、熱処理前のSnの皮膜の厚さが0.1μｍ未満で
あると、熱拡散を行った後でも耐食性が低下する。特
に、Ｈ２ＳやSO２による腐食や水分の存在下におけるNH
３ガスによる腐食が問題となる。また、Sｎの皮膜の厚
さが１０μｍを超えると拡散層の厚さが厚くなりすぎ、
加工時に割れるなどの成形加工性の低下が認められ、更
に疲労特性の低下や経済的にも不利になる等の問題が生
じる。従って、Sｎの皮膜の厚さは、0.1〜１０μｍの範
囲とする。更に、好ましい範囲としては、0.3〜５μｍ
の範囲とする。
【００１２】また、Sｎの被覆の下地として、Cuめっき
等の処理を施しても良い。下地のCuは、Cu−Sｎ系の金
属間化合物の形成に役立ち、また銅合金の添加元素の過
度の拡散を効果的に防止する。ただし、Cu下地厚さが厚
すぎると拡散層が厚くなりすぎ、加工性が低下する。従
って、好ましいCu下地厚さは１０μｍ以下、更に好まし
くは３μｍ以下とする。このCu下地めっきを用いると、
素材を鉄鋼材料やステンレス、アルミ合金等の銅合金以
外にも応用できるが、電気部品に必要な特性等を考慮す
ると、素材は銅または銅基合金が好ましい。このような
素材を利用し、本発明による方法によって耐磨耗層を形
成することにより、電気部品として有用な接触抵抗値が
６０ｍΩ以下のものを容易に得ることができる。
等の処理を施しても良い。下地のCuは、Cu−Sｎ系の金
属間化合物の形成に役立ち、また銅合金の添加元素の過
度の拡散を効果的に防止する。ただし、Cu下地厚さが厚
すぎると拡散層が厚くなりすぎ、加工性が低下する。従
って、好ましいCu下地厚さは１０μｍ以下、更に好まし
くは３μｍ以下とする。このCu下地めっきを用いると、
素材を鉄鋼材料やステンレス、アルミ合金等の銅合金以
外にも応用できるが、電気部品に必要な特性等を考慮す
ると、素材は銅または銅基合金が好ましい。このような
素材を利用し、本発明による方法によって耐磨耗層を形
成することにより、電気部品として有用な接触抵抗値が
６０ｍΩ以下のものを容易に得ることができる。
【００１３】なお、銅基合金においては、強度、弾性、
電気伝導性、加工性、耐食性などの面から好ましい添加
元素の範囲としてZn：0.01〜４０wt%、Sｎ：0.1〜１０w
t%、Fe：0.01〜５wt%、Ni：0.01〜10wt%、Co：0.01〜５
wt%、Ti：0.01〜５wt%、Mｇ：0.01〜３wt%、Zｒ：0.01
〜3wt%、Ca：0.01〜１wt%、Si：0.01〜３wt%、Mn：0.01
〜１０wt%、Cd：0.01〜５wt%、Al：0.01〜１０wt%、P
ｂ：0.01〜５wt%、Bi：0.01〜５wt%、Be：0.01〜３wt
%、Te：0.01〜１wt%、Y：0.01〜５wt%、La：0.01〜５wt
%、Cr：0.01〜５wt%、Ce：0.01〜５wt%、Au：0.01〜５w
t%、Ag：0.01〜５wt%、P：0.005〜0.5wt%のうち少なく
とも１種以上の元素を含み、その総量が0.01〜４０wt%
であることが好ましい。
電気伝導性、加工性、耐食性などの面から好ましい添加
元素の範囲としてZn：0.01〜４０wt%、Sｎ：0.1〜１０w
t%、Fe：0.01〜５wt%、Ni：0.01〜10wt%、Co：0.01〜５
wt%、Ti：0.01〜５wt%、Mｇ：0.01〜３wt%、Zｒ：0.01
〜3wt%、Ca：0.01〜１wt%、Si：0.01〜３wt%、Mn：0.01
〜１０wt%、Cd：0.01〜５wt%、Al：0.01〜１０wt%、P
ｂ：0.01〜５wt%、Bi：0.01〜５wt%、Be：0.01〜３wt
%、Te：0.01〜１wt%、Y：0.01〜５wt%、La：0.01〜５wt
%、Cr：0.01〜５wt%、Ce：0.01〜５wt%、Au：0.01〜５w
t%、Ag：0.01〜５wt%、P：0.005〜0.5wt%のうち少なく
とも１種以上の元素を含み、その総量が0.01〜４０wt%
であることが好ましい。
【００１４】Sｎ皮膜の形成の仕方は、皮膜の密着性や
均一性から、電気めっきや溶融浸漬法が経済的である。
ただし、薄く均一に被覆するには、電気めっきがより好
ましい。また、被覆するSｎについては、Sｎの含有量が
５％以上のSｎ−Ｐｂ合金に対しても有効である。Ｐｂ
の含有量が９５％を超えると、熱拡散後に表層に存在す
るＰｂのために期待する硬さ、すべり性および小さい挿
入力が得られにくい。また、Sｎを被覆後にリフロー処
理を施すと、熱拡散後の表面の平滑性、均一性が増すの
で、より好ましい処理である。
均一性から、電気めっきや溶融浸漬法が経済的である。
ただし、薄く均一に被覆するには、電気めっきがより好
ましい。また、被覆するSｎについては、Sｎの含有量が
５％以上のSｎ−Ｐｂ合金に対しても有効である。Ｐｂ
の含有量が９５％を超えると、熱拡散後に表層に存在す
るＰｂのために期待する硬さ、すべり性および小さい挿
入力が得られにくい。また、Sｎを被覆後にリフロー処
理を施すと、熱拡散後の表面の平滑性、均一性が増すの
で、より好ましい処理である。
【００１５】また、最表面の酸化皮膜厚さは１０〜１０
００ｎｍとする。酸化皮膜厚さが１０ｎｍより薄いとす
べり性が低下し、凝着磨耗を生じやすくなり、端子挿入
力が増大する。表面の酸化皮膜厚さが１０００ｎｍを超
えると接触抵抗が増加し、または極めて不安定となり電
気性能が劣化する。しかも、酸化皮膜の密着性が低下
し、その後の加工で剥離する場合がある。さらに、酸化
皮膜厚さは、１５〜３００ｎｍであるとなお好ましい。
酸化皮膜は、酸化錫、Cu−Sｎ−Ｏ、Cu−Sｎ−Ｘ−Ｏ、
またはＸ−Ｏの化合物（ただしＸは、銅基合金中に含ま
れる添加元素である）のいずれでも良く、組成は問わな
い。
００ｎｍとする。酸化皮膜厚さが１０ｎｍより薄いとす
べり性が低下し、凝着磨耗を生じやすくなり、端子挿入
力が増大する。表面の酸化皮膜厚さが１０００ｎｍを超
えると接触抵抗が増加し、または極めて不安定となり電
気性能が劣化する。しかも、酸化皮膜の密着性が低下
し、その後の加工で剥離する場合がある。さらに、酸化
皮膜厚さは、１５〜３００ｎｍであるとなお好ましい。
酸化皮膜は、酸化錫、Cu−Sｎ−Ｏ、Cu−Sｎ−Ｘ−Ｏ、
またはＸ−Ｏの化合物（ただしＸは、銅基合金中に含ま
れる添加元素である）のいずれでも良く、組成は問わな
い。
【００１６】以上の皮膜は、電気部品のオス、メス端子
に応用する場合において、オス側、メス側のいずれかも
しくはその両方に適用できる。さらに、必要な部分のみ
に適用しても差し支えない。これらの酸化皮膜は、硬質
なCu−Sｎを主体とした拡散層の表面に形成させること
が重要であり、単にSｎ表面に形成させた酸化皮膜では
このような効果は極めて得られにくい。
に応用する場合において、オス側、メス側のいずれかも
しくはその両方に適用できる。さらに、必要な部分のみ
に適用しても差し支えない。これらの酸化皮膜は、硬質
なCu−Sｎを主体とした拡散層の表面に形成させること
が重要であり、単にSｎ表面に形成させた酸化皮膜では
このような効果は極めて得られにくい。
【００１７】熱処理時の雰囲気は、酸素濃度を５％以下
とする。５％を超える酸素濃度雰囲気中で加熱すると、
拡散時に形成された最表面の酸化皮膜厚さを所望の厚さ
に均一に制御しにくい。更に、酸素濃度を１％以下とす
ると、形成される酸化皮膜の厚さや緻密性および均一性
が増し、なお好ましい。
とする。５％を超える酸素濃度雰囲気中で加熱すると、
拡散時に形成された最表面の酸化皮膜厚さを所望の厚さ
に均一に制御しにくい。更に、酸素濃度を１％以下とす
ると、形成される酸化皮膜の厚さや緻密性および均一性
が増し、なお好ましい。
【００１８】拡散時に酸化皮膜を所望の厚さにする場合
は、酸素濃度を規定できれば、その他の雰囲気成分はい
ずれを利用しても構わず、例えば、還元雰囲気では、H
２、COガス等を含んだ雰囲気、不活性雰囲気ではN２、A
ｒ、CO２ガス等を主体とした雰囲気で、容易にかつ安価
に入手できるものが好ましい。ただし、還元雰囲気を利
用する場合は、高温では酸化皮膜が還元される場合があ
るため、温度や時間だけでなく、使用するガスの種類や
分圧にも留意する必要がある。
は、酸素濃度を規定できれば、その他の雰囲気成分はい
ずれを利用しても構わず、例えば、還元雰囲気では、H
２、COガス等を含んだ雰囲気、不活性雰囲気ではN２、A
ｒ、CO２ガス等を主体とした雰囲気で、容易にかつ安価
に入手できるものが好ましい。ただし、還元雰囲気を利
用する場合は、高温では酸化皮膜が還元される場合があ
るため、温度や時間だけでなく、使用するガスの種類や
分圧にも留意する必要がある。
【００１９】また、熱拡散前に形成されている酸化皮膜
や皮膜内部に取り込まれていた酸素または雰囲気中の水
分の相互作用によって形成される酸化皮膜を利用する場
合には、熱拡散時に完全な不活性雰囲気とすることもで
きる。この場合は、N２、Aｒガスが経済的にも有利であ
る。
や皮膜内部に取り込まれていた酸素または雰囲気中の水
分の相互作用によって形成される酸化皮膜を利用する場
合には、熱拡散時に完全な不活性雰囲気とすることもで
きる。この場合は、N２、Aｒガスが経済的にも有利であ
る。
【００２０】さらに拡散後に経時変化として形成される
酸化皮膜を利用することも可能であるが、全長、全面を
均一にかつ所望するとする厚さに形成、制御することは
難しい。従って、前述したように、拡散と同時に行うの
が望ましい。
酸化皮膜を利用することも可能であるが、全長、全面を
均一にかつ所望するとする厚さに形成、制御することは
難しい。従って、前述したように、拡散と同時に行うの
が望ましい。
【００２１】拡散時の熱処理において、室温から温度１
００℃までを酸素濃度5％以上の雰囲気で、１００℃以
上の温度域を酸素濃度５％以下の雰囲気で熱処理すると
さらに好ましい。１００℃以下の温度で形成された酸化
皮膜は、緻密で均一に成り易い。ただし、酸素濃度が５
％未満であると所望の酸化皮膜を得るための時間が長く
なりすぎ、経済的ではない。よって、１００℃までは酸
素濃度５％以上が望ましい。１００℃以上の温度域は前
述したように、酸素濃度が５％を超えると急激に酸化皮
膜が厚く成長し、均一な厚さでかつ緻密な皮膜を得るの
が難しい。従って、１００℃以上では酸素濃度は、５％
以下、さらに好ましくは１％以下とする。
００℃までを酸素濃度5％以上の雰囲気で、１００℃以
上の温度域を酸素濃度５％以下の雰囲気で熱処理すると
さらに好ましい。１００℃以下の温度で形成された酸化
皮膜は、緻密で均一に成り易い。ただし、酸素濃度が５
％未満であると所望の酸化皮膜を得るための時間が長く
なりすぎ、経済的ではない。よって、１００℃までは酸
素濃度５％以上が望ましい。１００℃以上の温度域は前
述したように、酸素濃度が５％を超えると急激に酸化皮
膜が厚く成長し、均一な厚さでかつ緻密な皮膜を得るの
が難しい。従って、１００℃以上では酸素濃度は、５％
以下、さらに好ましくは１％以下とする。
【００２２】次に、熱処理条件について示す。所望のCu
−Sｎ拡散層および表面の酸化皮膜を得る熱処理は、１
００〜７００℃の温度で１分〜２４時間行うものとす
る。１００℃未満の温度では拡散に要する時間があまり
にも長時間となり経済的でなく、７００℃を超える温度
ではCu−Sｎ拡散層を形成させる温度プロファイルを得
るのが難しい。具体的には、Sｎの融点が２３２℃であ
り、緩い昇温曲線を用いないとSｎが溶融し、表面が不
均一となるからである。しかしながら、高温で行うと、
拡散に必要な時間を短縮することができる経済的に有利
であるので、上限を７００℃と規定する。
−Sｎ拡散層および表面の酸化皮膜を得る熱処理は、１
００〜７００℃の温度で１分〜２４時間行うものとす
る。１００℃未満の温度では拡散に要する時間があまり
にも長時間となり経済的でなく、７００℃を超える温度
ではCu−Sｎ拡散層を形成させる温度プロファイルを得
るのが難しい。具体的には、Sｎの融点が２３２℃であ
り、緩い昇温曲線を用いないとSｎが溶融し、表面が不
均一となるからである。しかしながら、高温で行うと、
拡散に必要な時間を短縮することができる経済的に有利
であるので、上限を７００℃と規定する。
【００２３】また、端子などの電気部品を成形する途
中、あるいは成形後に、熱処理し、Cu−Sｎ拡散層およ
び表面の酸化皮膜を得ることも可能である。この場合、
成形前に処理したものよりも金型磨耗の点で有利とな
り、また成形加工後に熱処理することによって、素材の
ばね性も向上させることができるという利点もある。次
に，本発明の実施の形態を実施例により説明する。
中、あるいは成形後に、熱処理し、Cu−Sｎ拡散層およ
び表面の酸化皮膜を得ることも可能である。この場合、
成形前に処理したものよりも金型磨耗の点で有利とな
り、また成形加工後に熱処理することによって、素材の
ばね性も向上させることができるという利点もある。次
に，本発明の実施の形態を実施例により説明する。
【００２４】
【発明の実施の形態】実施例１ 銅合金（Cu−１Ｎｉー0.9Sｎ−0.05P）の母材（厚さ0.2
5mm）にSｎを被覆（硫酸浴を用いた電気めっきによる）
し、Cu−Sｎ拡散のための熱処理を行った。
5mm）にSｎを被覆（硫酸浴を用いた電気めっきによる）
し、Cu−Sｎ拡散のための熱処理を行った。
【００２５】第1表にCu−Sｎ拡散の熱処理条件（雰囲
気、温度、時間）を示した。ただし、Sｎ被覆厚さを種
々に準備した表面をリフローし、かつCu−Sｎ拡散の熱
処理条件を制御して最表面に種々厚さの酸化皮膜を形成
させた。ここで、No.９の方法は、Cu−Sｎ拡散の熱処理
を行わなかった従来のSｎリフロー処理を行ったもので
ある。また、酸化皮膜厚さの測定はAES、ESCAの分析装
置を用いた。
気、温度、時間）を示した。ただし、Sｎ被覆厚さを種
々に準備した表面をリフローし、かつCu−Sｎ拡散の熱
処理条件を制御して最表面に種々厚さの酸化皮膜を形成
させた。ここで、No.９の方法は、Cu−Sｎ拡散の熱処理
を行わなかった従来のSｎリフロー処理を行ったもので
ある。また、酸化皮膜厚さの測定はAES、ESCAの分析装
置を用いた。
【００２６】
【表１】
【００２７】以上のようにして得られた試験材の硬度、
接触抵抗、曲げ試験を行った。硬度の試験方法はJIS−Z
−2244にしたがって行った。接触抵抗の試験は、低電流
低電圧測定装置を用い、４端子法により測定を行った。
Au接触子の最大加重は０〜２０gfまで変化させ、抵抗値
を測定した。曲げ加工性は、９０°Ｗ曲げ試験（ＣＥＳ
−Ｍ−0002−6、Ｒ＝0.2mm、圧延方向および垂直方向）
を行ったのちテープによるピーリングを行い、加工性と
密着性を調査した。曲げ試験後、試料中央部の山表面に
割れ、剥離の発生しなかったものを○印、シワの深いも
のを△、割れ、剥離の発生したものを×印として評価し
た。
接触抵抗、曲げ試験を行った。硬度の試験方法はJIS−Z
−2244にしたがって行った。接触抵抗の試験は、低電流
低電圧測定装置を用い、４端子法により測定を行った。
Au接触子の最大加重は０〜２０gfまで変化させ、抵抗値
を測定した。曲げ加工性は、９０°Ｗ曲げ試験（ＣＥＳ
−Ｍ−0002−6、Ｒ＝0.2mm、圧延方向および垂直方向）
を行ったのちテープによるピーリングを行い、加工性と
密着性を調査した。曲げ試験後、試料中央部の山表面に
割れ、剥離の発生しなかったものを○印、シワの深いも
のを△、割れ、剥離の発生したものを×印として評価し
た。
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】以上の測定結果は、表２に記載した。更
に、比較方法No.１０として実施例１のNo.１と同じ条件
の熱拡散処理を行い、リフロー処理を行わなかった方法
を取り上げ、熱処理後の表面粗さについて調査を行っ
た。この測定結果を、表３に記載した。
に、比較方法No.１０として実施例１のNo.１と同じ条件
の熱拡散処理を行い、リフロー処理を行わなかった方法
を取り上げ、熱処理後の表面粗さについて調査を行っ
た。この測定結果を、表３に記載した。
【００３１】表２の結果から、本発明法のNo.１〜６に
よって製造した銅または銅基合金は、表面の硬度が著し
く改善され、かつ接触抵抗、曲げ加工性及び密着性に優
れていることが分る。従って、コネクタ、充電ソケット
等の用途に非常に優れた特性を有する合金である。また
更に、表３からSｎめっき後リフロー処理を施したNo.１
の方が、Sｎめっき後リフロー処理を施さないNo.１０に
比べ、熱拡散処理後の表面粗さに優れている。従って、
Sｎめっき後のリフロー処理は施す方がより好ましいと
いえる。
よって製造した銅または銅基合金は、表面の硬度が著し
く改善され、かつ接触抵抗、曲げ加工性及び密着性に優
れていることが分る。従って、コネクタ、充電ソケット
等の用途に非常に優れた特性を有する合金である。また
更に、表３からSｎめっき後リフロー処理を施したNo.１
の方が、Sｎめっき後リフロー処理を施さないNo.１０に
比べ、熱拡散処理後の表面粗さに優れている。従って、
Sｎめっき後のリフロー処理は施す方がより好ましいと
いえる。
【００３２】これに対して、大気中で加熱し、酸化皮膜
が厚くなるNo.７〜８は、接触抵抗の増大や曲げ加工
性、密着性の低下が起り、電気部品等の材料としては不
適である。
が厚くなるNo.７〜８は、接触抵抗の増大や曲げ加工
性、密着性の低下が起り、電気部品等の材料としては不
適である。
【００３３】実施例２ 端子としての評価のため、図１および図２に示す端子に
成形し、表１に示すNo.１の熱処理を施した。なお、熱
処理は端子加工後に行った。図１はバネ部２を備えたメ
ス端子の一例を示す側面図、図２はタブ部４を備えたオ
ス端子３を示す側面図である。
成形し、表１に示すNo.１の熱処理を施した。なお、熱
処理は端子加工後に行った。図１はバネ部２を備えたメ
ス端子の一例を示す側面図、図２はタブ部４を備えたオ
ス端子３を示す側面図である。
【００３４】比較例として、端子成形後に何も熱処理を
施さない端子（表１の比較例のNo.９の方法に相当）を
用いた。そして、本発明の狙いである端子の挿入力およ
び端子の電気特性の評価を行った。この時の端子表面の
Sｎ皮膜厚さおよび酸化皮膜の厚さを、表４に示す。
施さない端子（表１の比較例のNo.９の方法に相当）を
用いた。そして、本発明の狙いである端子の挿入力およ
び端子の電気特性の評価を行った。この時の端子表面の
Sｎ皮膜厚さおよび酸化皮膜の厚さを、表４に示す。
【００３５】
【表４】
【００３６】挿入力の測定は、メス端子１に、図２に示
すオス端子を毎分１０mmの速度で挿入し、ロードセルに
より挿入力を測定した。
すオス端子を毎分１０mmの速度で挿入し、ロードセルに
より挿入力を測定した。
【００３７】測定結果を表５および図3に示す。表５お
よび図３により、Sｎめっきリフローに本発明の熱処理
を行うと、端子の挿入力が従来品比べて低減され、バラ
ツキも少なくなっていることが分る。更に、挿抜の繰返
しによる挿入力の変化が小さく、安定しているため耐磨
耗性に優れているといえる。
よび図３により、Sｎめっきリフローに本発明の熱処理
を行うと、端子の挿入力が従来品比べて低減され、バラ
ツキも少なくなっていることが分る。更に、挿抜の繰返
しによる挿入力の変化が小さく、安定しているため耐磨
耗性に優れているといえる。
【００３８】１０回挿抜後の低電圧低電流抵抗の測定
を、JIS−C−５４０２に従って行った。その測定結果を
表６に示す。表６より、本発明法によって得られた端子
と従来品は、初期、耐久後共に低電圧低電流抵抗値が同
等であるといえる。
を、JIS−C−５４０２に従って行った。その測定結果を
表６に示す。表６より、本発明法によって得られた端子
と従来品は、初期、耐久後共に低電圧低電流抵抗値が同
等であるといえる。
【００３９】以上より、本発明方法によって得られた端
子は、抵抗の増加を招くことなく挿入力を大幅に低減さ
せることができ、耐磨耗性に優れた特性をもつ端子とい
える。
子は、抵抗の増加を招くことなく挿入力を大幅に低減さ
せることができ、耐磨耗性に優れた特性をもつ端子とい
える。
【００４０】
【表５】
【００４１】
【表６】
【００４２】実施例３ 実施例１に示すNo.１と同じ組成、Sｎ被覆方法、熱処理
を行った後、表面の酸化皮膜を除去した比較方法No.１
１によって得られた試験材に対し、実施例２と同様に挿
入力を測定した。
を行った後、表面の酸化皮膜を除去した比較方法No.１
１によって得られた試験材に対し、実施例２と同様に挿
入力を測定した。
【００４３】その測定結果を表７に示す。表７により本
発明において規定されている酸化皮膜厚さを得ることに
より、すべり性が向上し、端子の挿入力が低減されるこ
とが分る。
発明において規定されている酸化皮膜厚さを得ることに
より、すべり性が向上し、端子の挿入力が低減されるこ
とが分る。
【００４４】
【表７】
【００４５】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明法によって得られたSｎを被覆した銅または銅基合金
は、表面硬さ、接触抵抗、曲げ加工性、密着性及び挿入
力に優れており、近年の自動車電装品等の高密度化に対
応できるコネクタ材ならびに耐磨耗性や耐食性が要求さ
れる電気部品用材料として優れたものである。
明法によって得られたSｎを被覆した銅または銅基合金
は、表面硬さ、接触抵抗、曲げ加工性、密着性及び挿入
力に優れており、近年の自動車電装品等の高密度化に対
応できるコネクタ材ならびに耐磨耗性や耐食性が要求さ
れる電気部品用材料として優れたものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９０ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９０ (72)発明者 花 佳武 静岡県磐田郡豊岡村上神増2218−１−Ａ− 303 (72)発明者 遠藤 隆吉 静岡県榛原郡榛原町布引原206−１
Claims (8)
- 【請求項１】 銅または銅基合金にＳｎを被覆した後、
酸素濃度が５％以下の雰囲気中で熱処理することによっ
て、最表面に酸化皮膜とその内側にＣｕ−Ｓｎを主体と
する金属間化合物層を形成させることを特徴とする銅ま
たは銅基合金の製造方法。 - 【請求項２】 銅または銅基合金にＳｎを被覆した後、
酸素濃度が５％以下の雰囲気中で熱処理することによっ
て、最表面に厚さが１０〜１０００ｎｍの酸化皮膜とそ
の内側にＣｕ−Ｓｎを主体とする金属間化合層を形成さ
せることを特徴とする銅または銅基合金の製造方法。 - 【請求項３】 銅または銅基合金にＳｎを被覆した後、
酸素濃度が５％以下の雰囲気中で熱処理することによっ
て、最表面に厚さが１０〜１０００ｎｍの酸化皮膜とそ
の内側に厚さが０．１〜１０μｍのＣｕ−Ｓｎを主体と
する金属間化合層を形成させることを特徴とする銅また
は銅基合金の製造方法。 - 【請求項４】 前記Ｃｕ−Ｓｎを主体とする金属間化合
層を形成させる熱処理温度１００〜７００℃、時間が１
分〜２４時間であることを特徴とする請求項１，２又は
３に記載の銅または銅基合金の製造方法。 - 【請求項５】 前記Ｃｕ−Ｓｎを主体とする金属間化合
層を形成させる熱処理において、１００℃までの温度域
を５％以上の酸素雰囲気中で熱処理し、１００℃以上の
温度域を酸素濃度５％以下の雰囲気中で熱処理すること
を特徴とする請求項４記載の銅または銅基合金の製造方
法。 - 【請求項６】 前記Ｓｎの被覆方法が電気めっきである
請求項１〜５のいずれかに記載の銅または銅基合金の製
造方法。 - 【請求項７】 前記Ｓｎの被覆方法が電気めっき後にリ
フローすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに
記載の銅または銅基合金の製造方法。 - 【請求項８】 銅または銅合金にＳｎを被覆した後に、
端子などの電気部品を成形する途中若しくは成形後に酸
素濃度が５％以下の雰囲気中で熱処理することによっ
て、最表面に厚さが１０〜１０００ｎｍの酸化皮膜とそ
の内側にＣｕ−Ｓｎを主体とする金属間化合物を形成す
ることを特徴とする端子および電気部品の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP06376099A JP4218042B2 (ja) | 1999-02-03 | 1999-02-03 | 銅または銅基合金の製造方法 |
| DE60043323T DE60043323D1 (de) | 1999-02-03 | 2000-02-02 | Verfahren zur Herstellung von Kupfer sowie Kupferlegierungen |
| US09/496,697 US6312762B1 (en) | 1999-02-03 | 2000-02-02 | Process for production of copper or copper base alloys |
| EP00102066A EP1026287B1 (en) | 1999-02-03 | 2000-02-02 | Process for production of copper or copper base alloys |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06376099A JP4218042B2 (ja) | 1999-02-03 | 1999-02-03 | 銅または銅基合金の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000226645A true JP2000226645A (ja) | 2000-08-15 |
| JP4218042B2 JP4218042B2 (ja) | 2009-02-04 |
Family
ID=13238678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
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| EP (1) | EP1026287B1 (ja) |
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| DE (1) | DE60043323D1 (ja) |
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| CN113990692A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-28 | 清研特材科技(洛阳)有限公司 | 一种高强度耐磨耐腐蚀型触头的制造方法 |
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- 1999-02-03 JP JP06376099A patent/JP4218042B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-02-02 DE DE60043323T patent/DE60043323D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-02-02 EP EP00102066A patent/EP1026287B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-02-02 US US09/496,697 patent/US6312762B1/en not_active Expired - Lifetime
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