JP2002020825A - 導電性金属バンドおよびコネクタ - Google Patents

導電性金属バンドおよびコネクタ

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クラウス・シユライヒエル
Albert Rumbach
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ユルゲン・ゲプハルト
Udo Adler
ウドー・アドラー
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ベース材料と被覆物との間の接着性を改善す
るのと共に要求された温度安定性および表面硬度、良好
な滑り特性および安定な接触抵抗を保証する電気的接触
部材、特にコネクタを製作するために導電性金属バンド
の提供。 【解決手段】 銅および銅合金における被覆物が１重量
％〜３．８重量％の割合で銀を含有する錫−銀合金より
成ることにより、接着強度が向上すると共に温度安定性
も高める。ベースの銅合金としてはいずれも重量％でＮ
ｉ：１〜４％、Ｓｉ：０．０８〜１％、錫：＜１％、亜
鉛：＜２％を含有するものが望もしく、更に銀：０．０
２〜０．５％、Ｚｒ：０．００５〜０．０５％、Ｍｇ：
＜０．１％、Ｐ＜０．０５％、Ｆｅ：＜０．１％とする
ことも有効である。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の利用分野】本発明は、電気的接点部品を製作す
るための導電性金属バンド並びにコネクタに関する。
【従来の技術】コンタクトプラグは電気技術の用途分野
で必要とされている。これは原則として導電接続部を開
閉するためのプラグと雌コネクタとよりなる機械的装置
を意味する。コンタクトプラグは色々な用途分野で使用
され、例えば自動車電気設備、通信工業または工業装置
電子機器において使用される。この種のコネクタの通例
の製造法は銅製あるいは銅合金製バンドより成る未加工
品を押し抜き加工しそしてこれをコネクタに更に加工す
るものである。銅は高い電導性を有している。腐蝕およ
び摩耗を防止するために並びに表面硬度を高めるために
銅製あるいは銅合金製バンドを先ず第一に錫メッキす
る。錫はその良好な耐蝕性のために銅のための被覆材料
として特に適している。工業規格の溶融浸漬法での被覆
物の適用が他の被覆法の他にある。この関係ではベース
材料を表面被覆するために種々の錫合金、特に錫−銀−
合金が、非常に良好な接触材料に属することから知られ
ている。ヨーロッパ特許（Ｂ１）第０，４４３，２９１
号明細書は、一方のコネクタ要素のベース材料が純粋の
錫または錫−鉛合金で被覆されているが、もう一方のコ
ネクタ要素が溶融液法で適用された、なかでも１０重量
％まで銀を含有する合金より成る硬質表面被覆物を有し
ているコネクタ対が開示されている。銀の他に沢山の別
の合金も提案されている。この被覆物は一定した低い接
触抵抗を示しそしてできるだけ低い差込み力および引抜
き力ですむ品質的に高価値のコネクタを製造する方向を
示している。ドイツ特許（Ｃ１）第４，４４３，４６１
号明細書に従う別の提案は、５重量％までのコバルトを
含有する錫合金よりなる溶融塗布された表面被覆物に関
する。コバルトの他に錫合金はビスマスおよびインジウ
ム並びに沢山の他の合金用金属を含有していてもよい。
公知の金属バンドあるいはそれから得られるコネクタは
実地において実証されている。しかしながら機械的およ
び電気的性質に関するコネクタ部品への技術的および品
質的要求は益々高まっている。このことは接触部材を困
難なまたは悪い周囲条件のもとで使用する場合、例えば
自動車電気設備およびなかでも自動車電装部品で使用す
る場合にも特に当てはまる。かゝる困難な使用条件のも
とでは、中でも温度負荷、応力緩和安定性、耐蝕性、お
よび公知の接触部材がそれの境界で突き合われている被
覆物の接着性のそれぞれに関しての要求が発生する。特
に剪断応力や曲げ応力が負荷された部材の場合、表面被
覆物の剥離が観察された。
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
技術から出発して、ベース材料と被覆物との間の接着性
を改善するのと共に要求された温度安定性および表面硬
度、良好な滑り特性および安定な接触抵抗を保証する電
気的接触部材、特にコネクタを製作するための導電性金
属バンドを提供することである。
【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１の
導電性金属バンド並びにそれから製作される請求項９に
従うコネクタによって解決される。本発明者は、１重量
％〜３．８重量％の割合で銀を含有する錫−銀合金より
成る被覆物でベース材料と該金属被覆物との間に従来に
は得られなかった接着強度が達成されることを発見し
た。銀のこの合金化によって表面硬度も向上される。こ
れと共に金属被覆の脆性も同時に高める。これは根本的
には接着強度に不利に作用する。この本質的な規則性に
対しては、１〜３．８重量％、好ましくは１．２〜２．
５重量％の銀成分がマイナスのこの性質を効果的に相殺
する（請求項２）。同時に温度安定性および滑り特性に
関してプラスの結果が得られかつ安定な接触抵抗が保証
される。錫−銀合金に更にインジウムを添加した場合、
しかも１０重量％まで、請求項３の様に好ましくは０．
１重量％〜５重量％添加した場合には、確かに融点が低
下するが、全体としては外部条件に対しての耐性が改善
される。更に溶接特性がこれによってプラスの影響を受
ける。ベース材料は１〜４重量％のニッケル成分並びに
０．０８〜１重量％の珪素成分を含有する銅−ニッケル
−珪素合金より成るのが有利である（請求項４）。この
ベース材料は１．０〜２．０重量％の錫成分および亜鉛
成分で合金化されていてもよい。更に別の合金化用金属
での合金化も可能であり、それによって金属被覆物の機
械的性質並びに金属間化合物相の細粒性および均一性に
影響を及ぼすことが金属バンドのそれぞれの用途目的に
適応させることを可能とする。特に有利な結果は請求項
５に従うベース材料で試みた時に達成された。銅合金は
ニッケルを１．４〜１．７重量％の割合で含有してい
る。珪素の割合は０．２〜０．３５重量％である。更に
錫および亜鉛は錫で０．０２〜０．３重量％そして亜鉛
で０．０１〜０．３５重量％であるのが重要である。ベ
ース材料と被覆物との間の金属間相は微細粒状で一様で
ある。このことから本発明の金属バンドの良好な変形
性、特に曲げ性、高い剪断強度および良好な弾性率並び
に高いクリープ安定性が得られる。ベース材料は他の合
金成分用金属の混入によって変性される。この関係では
特に銀の添加が有利な効果を示し、しかも０．０２〜
０．５重量％、好ましくは０．０５〜０．２重量％の割
合が有利である（請求項６）。合金成分の亜鉛および銀
はベース材料と錫−銀よりなる被覆物との金属間化合物
相中での拡散挙動に影響を及ぼす。錫層中への銅の拡散
によって必然的に生じる銅−錫相は特にいわゆるε- 相
の形成を遅れさせたり妨害したりする意味で温度および
時間に明らかに影響を及ぼす。これによってベース材料
と被覆物との間の非常に良好な接着強度が保証される。
それと共に被覆物の剥離現象、特に剥離を、金属バンド
で製作されるコネクタを不利でかつ困難な条件で使用す
る場合でも比較的高い温度および比較的長い時間にずら
すことができる。正に１５０℃以上の温度でのあるいは
生じる老化による被覆物の不良の本質的な原因は、成形
の際にベース材料と被覆層との間の相界面から出発し
て、いわゆるη−相（Ｃｕ6 Ｓｎ5 ）がε−相（Ｃｕ3
Ｓｎ）に過剰な割合で比較的に早い拡散速度により早く
変化することにある。本発明は、ε相だけの存在が単独
でベース材料と被覆物との間の界面で剥離現象を必然的
にもたらすのではなく、変形現象により引き起こされる
コネクタの応力状態においてでもないという知見を得た
ことにあるのである。ε−相の発現が抑制されるかまた
は阻止される場合には、これが金属間化合物相および被
覆物の長時間安定性にプラスの影響を及ぼす。亜鉛およ
び銀並びにベース材料中に存在するニッケルは本発明に
従い予めに規定された割合において適しており、拡散現
象および金属間化合物相の形成へのそれらの参加で特に
相界面で富化することによってη−相からε−相への速
やかな変化が抑制されあるいは非常に遅延され、ベース
材料と被覆物との間の均一で高い接着力での接合がもた
らされる。０．３５重量％まで、好ましくは０．００５
〜０．０５重量％の割合でジルコニウムを添加すること
（請求項７）が耐蝕性および温度安定性を向上させる。
マグネシウムは高温での合金の強度および応力緩和特性
を、上述の通り主成分の銅による電導性に取るに足らぬ
程の悪影響しか及ぼすことなく向上させる。マグネシウ
ムは銅マトリックス中に溶解しそして請求項８によれば
ベース材料中に０．１重量％までの割合で存在してい
る。その他にベース材料は０．０５重量％までの割合で
燐を含有している。この燐は脱酸素剤として作用し、か
つマグネシウムと一緒に高温での強度および応力緩和性
を向上させる作用をする。燐成分は変形現象の際に金属
バンドの弾力を保持するのにも寄与する。変形性および
熱間ロール加工性の改善は０．１重量％までの鉄成分に
よっても達成される。更に鉄成分はニッケルおよび珪素
化合物の沈降処理の際に粗粒を小さくしそしてひび割れ
構造の発生を防止する。これもベース材料と被覆物との
間の接着強度にプラスの作用をする。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｂ 5/02 Ｈ０１Ｂ 5/02 Ａ (72)発明者 アルベルト・ルムバッハ ドイツ連邦共和国、52076アーヒエン、ヘ フヒエンスヴエーク、32 (72)発明者 ユルゲン・ゲプハルト ドイツ連邦共和国、49086オスナブリュッ ク、アビオヴエーク、19 (72)発明者 ウドー・アドラー ドイツ連邦共和国、52249エッシユヴアイ ラー、ブッシユホーフ、２ Ｆターム(参考） 5G301 AA01 AA08 AA09 AA11 AA12 AA14 AA19 AA20 AA23 AA24 AA30 AB03 AB11 AB20 AD03 AD04 5G307 AA02 BA07 BB02 BC02 BC06 EC06 FB02

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 溶融技術で適用された錫−銀合金製の金
    属被覆物を有する銅あるいは銅合金より成るベース材料
    を用い、ただし該ベース材料と上記被覆物との間に金属
    間化合物相が形成されている、電気的接点部材、特にコ
    ネクタを製作する導電性金属バンドにおいて、被覆物が
    １重量％〜３．８重量％の割合で銀を含有する錫−銀合
    金より成ることを特徴とする、上記導電性金属バンド。
  2. 【請求項２】 被覆物の銀含有量が１．２重量％〜２．
    ５重量％である請求項１に記載の金属バンド。
  3. 【請求項３】 錫−銀合金が１０重量％まで、好ましく
    は０．１重量％〜５重量％のインジウムを含有する請求
    項１または２に記載の金属バンド。
  4. 【請求項４】 ベース材料が重量％で表示して、 ニッケル（Ｎｉ） １．０ ％ 〜４．０％ 珪素（Ｓｉ） ０．０８％ 〜１．０％ 錫 （Ｓｎ） １．０％まで 亜鉛（Ｚｎ） ２．０％まで およびあるいは存在する他の合金成分並びに溶融加工に
    起因する不純物を含む残量の銅で組成されている請求項
    １〜３のいずれか一つに記載の金属バンド。
  5. 【請求項５】 ベース材料が重量％で表示して、 ニッケル（Ｎｉ） １．４ ％ 〜１．７％ 珪素（Ｓｉ） ０．２ ％ 〜０．３５％ 錫 （Ｓｎ） ０．０２％ 〜０．３％ 亜鉛（Ｚｎ） ０．０１％ 〜０．３５％お
    よびあるいは存在する他の合金成分並びに溶融加工に起
    因する不純物を含む残量の銅で組成されている請求項１
    〜４のいずれか一つに記載の金属バンド。
  6. 【請求項６】 ベース材料の銀（Ａｇ）含有量が０．０
    ２重量％〜０．５重量％、好ましくは０．０５％〜０．
    ２重量％である請求項１〜５のいずれか一つに記載の金
    属バンド。
  7. 【請求項７】 ベース材料が０．３５重量％まで、好ま
    しくは０．００５〜０．０５重量％のジルコニウム（Ｚ
    ｒ）を含有する請求項１〜６のいずれか一つに記載の金
    属バンド。
  8. 【請求項８】 ベース材料が０．１重量％までのマグネ
    シウム（Ｍｇ）、０．０５重量％までの燐（Ｐ）または
    ０．１重量％までの鉄（Ｆｅ）を含有する請求項１〜７
    のいずれか一つに記載の金属バンド。
  9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか一つに記載の金
    属バンドから得られるコネクタ。
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