JP2002025334A - 導電性金属バンドおよびそれから製作されるコネクタ - Google Patents
導電性金属バンドおよびそれから製作されるコネクタInfo
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Abstract
つ良好な電気的および機械的性質を有する電気的接触部
材、特にコネクタを製造するために導電性金属バンドを
経済的に有利に提供すること。 【解決手段】 この課題は、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) 0.02% 〜1.0% 亜鉛(Zn) 0.01% 〜2.0% ジルコニウム(Zr) 0.005%〜0.2% 銀 (Ag) 0.02% 〜0.5% および溶融技術に起因する不純物を含む残量の銅で組成
されておりそして被覆物が1重量%〜3.8重量%の割
合の銀を含有する錫−銀合金より成ることによって解決
される。ベース金属には更に0.1%までのマグネシウ
ム(Mg)、0.05%までの燐(P)、0.1%まで
の鉄(Fe)を含有させることが望ましい。被覆物には
更に10%以下のインジュウム(In)を含んでも良
い。
Description
るための導電性金属バンド並びにそれから得られるコネ
クタに関する。
で広く普及している。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。溶融浸漬法での被覆物の適用は
工業基準に属する。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号明細書によっ
て、一方のコネクタ要素のベース材料を純粋の錫または
錫−鉛合金で被覆するが、もう一方のコネクタ要素が溶
融液法で適用された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電気的コネクタ対が
公知である。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済む品質的に高
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
用成分を含有していてもよい。ドイツ特許(C2)第
3,628,783号明細書は、0.3〜2重量%のマ
グネシウム並びに0.001〜0.1重量%の燐を含有
する銅合金よりなる電気的接続物質を開示している。こ
の電気的接続物質は高温でのその強度、その電導性およ
び応力緩和性に特徴がある。このものはコンパクトなサ
イズおよび複雑な形状に製作される場合であっても満足
な使用特性を示す。従来技術ではドイツ特許出願公開
(A1)第4,338,769号明細書によって実質的
に0.5〜3重量%のニッケル、0.1〜0.9重量%
の錫、0.08〜0.8重量%の珪素、0.1〜3重量
%の亜鉛、0.007〜0.25重量%の鉄、0.00
1〜0.2重量%の燐並びに0.001〜0.2重量%
のマグネシウムを不可避の不純物を含めた残量としての
主成分の銅と一緒に含む組成を有する電気的コネクタを
製作するための銅合金も開示されている。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ま
すます高まっている。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されている被覆物の
接着性のそれぞれに関しての要求が発生する。これらは
表面被覆物の剥離をもたらし得る。
技術から出発して、ベース材料と被覆物との間の接着性
を改善しつつ良好な電気的および機械的性質を有する電
気的接触部材、特にコネクタを製作するための導電性金
属バンドを経済的に有利に提供することである。
導電性金属バンド並びにそれから製作される請求項6に
従うコネクタによって解決される。本発明によればベー
ス材料は1.0〜4.0重量%のニッケル成分、0.0
8〜1.0重量%の珪素成分、0.02〜1.0重量%
の錫成分、0.01〜2.0重量%の亜鉛成分、0.0
05〜0.2重量%のジルコニウム成分および0.02
〜0.5重量%の銀成分を含有する銅合金よりなり、そ
の際に被覆物が1.0〜3.8重量%の銀成分を含有す
る錫−銀合金より成る。実験において、特に好ましい結
果は1.4〜1.7重量%のニッケル、0.2〜0.3
5重量%の珪素、0.02〜0.3重量%の錫、0.0
1〜0.3重量%の亜鉛の割合で含有する銅合金より成
るベース材料で達成された。ベース材料中の錫成分によ
ってその導電性が低下するが、この成分によって強度お
よび剛性が向上する。導電性の低下は銀の混入によって
相殺される。銀成分の主要目的は、マトリックス成分と
して温度の影響下に被覆材料との拡散現象に関与しそし
て拡散制御された予想期される金属間化合物の相形成に
影響を及ぼすことである。それ故に銀成分はベース材料
中に0.02重量%〜0.5重量%存在し、これに対し
て被覆物は1重量%〜3.8重量%の銀成分を含有して
いる。ベース材料の銀含有量は0.05重量%〜0.2
重量%であるのが特に有利である(請求項2)。被覆物
中の銀含有量は1.2重量%〜2.5重量%であるのが
特に有利である(請求項3)。このことが低い接触抵抗
をもたらす。ベース材料中に0.005重量%〜0.2
重量%、特に好ましくは0.05重量%までの割合で存
在するジルコニウムは耐蝕性および温度安定性を向上さ
せそして熱間成形性も改善する。本発明の金属バンドは
第一にその良好な電気的および機械的性質、特に良好な
変形性並びに被覆物の耐剥離性の他にその良好な電導性
および緩和安定性に特徴がある。安定な接触抵抗が保証
されている。金属バンドは低い接触抵抗と共に高い温度
安定性を有している。硬度が高い場合には耐摩擦性およ
び耐摩耗性があるにもかかわらず良好な加工性および良
好な溶接性を示す。改善された摩擦腐食安定性があり、
かつ差込み力および引抜き力が小さくてすむ。更に金属
バンドはその製造の際に錫成分を含有する銅スクラップ
を使用できるので経済的に有利である。物質循環系にお
いて調整された錫の量的関係が達成される。これによっ
てスクラップを使用して製造される金属バンドの一様の
品質を保証することができる。光沢のあるスクラップ
(CuNiSi−材料)を使用することに合わせて、錫
メッキされたスクラップおよび新しい金属(銅)を錫メ
ッキされたスクラップをその錫メッキの厚さ次第で0.
02〜1重量%の錫含有量を有する鋳造生成物としての
ベース材料を製造することができる。0.25〜0.5
重量%の錫含有量を有する鋳造生成物が方法上有利であ
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。合金成分の亜鉛
および銀はベース材料および錫−銀相よりなる被覆物と
の間に金属間化合物中の拡散挙動に影響を及ぼす。錫層
中に銅を拡散させることによって必然的に生じる銅−錫
−相は温度および時間にわたってのその特色において特
にいわゆるε−相の形成の遅れおよび妨害の意味で影響
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、特に剥離が金属バンドあるいはそれから金属
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。被覆物合金に更にイリジウムを添
加した場合、しかもそれが10重量%まで、好ましくは
0.1重量%〜5重量%である場合(請求項4)には、
確かに融点が低下するが、外的条件に対する安定性が全
体として改善される。更に溶接特性がイリジウムでの合
金化によってプラスの影響を受ける。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5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。
Claims (6)
- 【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合金製ベース材料を用い、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、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) 0.02% 〜1.0% 亜鉛(Zn) 0.01% 〜2.0% ジルコニウム(Zr) 0.005%〜0.2% 銀 (Ag) 0.02% 〜0.5% および溶融技術に起因する不純物を含む残量の銅で組成
されておりそして被覆物が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。 - 【請求項2】 ベース材料の銀含有量が0.05重量%
〜0.2重量%である請求項1に記載の金属バンド。 - 【請求項3】 被覆物の銀含有量が1.2重量%〜2.
5重量%である請求項1または2に記載の金属バンド。 - 【請求項4】 被覆物が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
1〜3のいずれか一つに記載の金属バンド。 - 【請求項5】 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)および
/または0.1重量%までの鉄(Fe)を含有する請求
項1〜4のいずれか一つに記載の金属バンド。 - 【請求項6】 請求項1〜5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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