JP2006265642A - 錫めっき材およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 摩擦係数が極めて低い錫めっき材およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 炭素粒子と、芳香族アルデヒドまたは芳香族ケトンなどの芳香族カルボニル化合物とを添加した錫めっき液を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材上に形成し、同種の錫めっき材同士の摩擦係数が０．１８以下、好ましくは０．１３以下、光沢度が０．２９以上、皮膜の厚さが０．５〜１０μｍ、皮膜中の炭素の含有量が０．１〜１．５重量％、接触抵抗が１．０ｍΩ以下である錫めっき材を製造する。この錫めっき材では、皮膜の表面に互いに離間した複数の突起部が形成され、これらの突起部が炭素粒子を含有し、錫マトリックスが１０１面に配向している。
【選択図】 図１
【解決手段】 炭素粒子と、芳香族アルデヒドまたは芳香族ケトンなどの芳香族カルボニル化合物とを添加した錫めっき液を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材上に形成し、同種の錫めっき材同士の摩擦係数が０．１８以下、好ましくは０．１３以下、光沢度が０．２９以上、皮膜の厚さが０．５〜１０μｍ、皮膜中の炭素の含有量が０．１〜１．５重量％、接触抵抗が１．０ｍΩ以下である錫めっき材を製造する。この錫めっき材では、皮膜の表面に互いに離間した複数の突起部が形成され、これらの突起部が炭素粒子を含有し、錫マトリックスが１０１面に配向している。
【選択図】 図１
Description
本発明は、錫めっき材およびその製造方法に関し、特に、挿抜可能な接続端子などの材料として使用される錫めっき材およびその製造方法に関する。
従来、挿抜可能な接続端子の材料として、銅や銅合金などの導体素材の最外層に錫めっきを施した錫めっき材が使用されている。特に、錫めっき材は、接触抵抗が小さく、自動車用などの接続端子の材料として使用されている。
しかし、錫めっき材は、軟質で端子接続時に変形し易いため、挿入時の摩擦係数が高いという問題がある。また、自動車用などの接続端子では、端子の多極化が進んでおり、端子の数に比例して組立て時の挿入力が上昇し、作業負荷が問題になっている。
このような問題を解消するため、錫めっき後にリフロー処理を施した錫リフロー材が、自動車用などの接続端子の一般的な材料として使用されている。この錫リフロー材では、軟質層である錫めっき皮膜の膜厚を薄くし、さらにリフロー処理により硬質の錫合金層を下地に形成することにより、摩擦係数を低減している。また、錫を主体とする金属マトリックス中に耐磨耗性または潤滑性の固体粒子を複合化させた複合材の皮膜を電気めっきにより導体素材上に形成することにより、機械的な耐摩耗性を向上させることが提案され（例えば、特許文献１〜３参照）、このような複合めっき皮膜を応用した接続端子が提案されている（例えば、特許文献４参照）。また、錫または錫／鉛と黒鉛の複合めっき皮膜を導体素材上に形成することにより、耐摩耗性に優れた導電性皮膜を形成することが提案されている（例えば、特許文献５参照）。
しかし、錫リフロー材は、一般に摩擦係数が０．２〜０．２５程度で比較的高く、上記の特許文献１〜５の方法により製造された錫めっき材の摩擦係数も比較的高く、特に、特許文献５に記載された錫と黒鉛の複合めっき材の摩擦係数は０．２程度である。そのため、このような錫めっき材を挿抜可能な接続端子の材料として使用すると、挿入力が高くなるという問題がある。
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、摩擦係数が極めて低い錫めっき材およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、炭素粒子および芳香族カルボニル化合物を添加した錫めっき液を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材上に形成し、摩擦係数が極めて低い錫めっき材を製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明による錫めっき材の製造方法は、炭素粒子および芳香族カルボニル化合物を添加した錫めっき液を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材上に形成することを特徴とする。この錫めっき材の製造方法において、芳香族カルボニル化合物が、芳香族アルデヒドまたは芳香族ケトンであるのが好ましい。
また、本発明による錫めっき材は、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜が素材上に形成され、同種の錫めっき材同士の摩擦係数が０．１８以下であることを特徴とする。この錫めっき材において、摩擦係数が０．１３以下、光沢度が０．２９以上、皮膜の厚さが０．５〜１０μｍ、皮膜中の炭素の含有量が０．１〜１．５重量％、接触抵抗が１．０ｍΩ以下であるのが好ましい。また、皮膜の表面に互いに離間した複数の突起部が形成され、これらの突起部が炭素粒子を含有するのが好ましい。さらに、錫マトリックスが１０１面に配向しているのが好ましい。
また、本発明による接続端子は、雌端子とこの雌端子に嵌合する雄端子とからなり、雌端子と雄端子の少なくとも一方の少なくとも他方と接触する部分が、上記の錫めっき材からなることを特徴とする。
本発明によれば、摩擦係数が極めて低い錫めっき材を製造することができる。この錫めっき材は、自動車用などの接続端子がさらに多極化された場合にも十分に対応可能な材料として使用することができる。
本発明による錫めっき材の製造方法の実施の形態では、炭素粒子および芳香族カルボニル化合物を添加した錫めっき液を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材上に形成する。
錫めっき液としては、アルカノールスルホン酸からなる錫めっき液を使用するのが好ましい。炭素粒子としては、様々な炭素粒子を使用することができるが、鱗片状や土状のグラファイト粒子を使用するのが好ましい。芳香族カルボニル化合物としては、芳香族アルデヒドまたは芳香族ケトンを使用するのが好ましい。
また、めっき液中の炭素粒子の濃度は１〜８０ｇ／Ｌであるのが好ましい。１ｇ／Ｌ未満では、炭素粒子が表面構造を構築して複合化するには不十分であり、８０ｇ／Ｌを超えると、電流が流れずにめっきやけが生じるからである。また、電気めっきの際の電流密度は５〜１５Ａ／ｄｍ２であるのが好ましい。５Ａ／ｄｍ２未満では、生産性が悪く、１５Ａ／ｄｍ２を超えると、めっきやけが生じるからである。なお、本発明による錫めっき材の実施の形態は、最表面の構造に特徴があり、下地に影響されないので、下地めっきは、素材や用途に応じてＳｎ、Ｃｕ、Ｎｉなどの様々な下地めっきから選択することができる。
上述した本発明による錫めっき材の製造方法の実施の形態により、錫層中に０．１〜１．５重量％の炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜が素材上に形成され、同種の錫めっき材同士の摩擦係数が０．２０以下、好ましくは０．１３以下、接触抵抗が１．０ｍΩ以下、光沢度が０．２９以上の錫めっき材を製造することができる。
本発明による錫めっき材の実施の形態のめっき皮膜の厚さは、好ましくは０．５〜１０μｍ、さらに好ましくは１〜１０μｍである。めっき皮膜の厚さが０．５μｍ未満では、錫の酸化などによって接触抵抗の経時変化が大きくなり、接続端子の重要な機能である接続信頼性に欠ける。一方、めっき皮膜の厚さが１０μｍを超えると、生産効率が悪くなる。
本発明による錫めっき材の実施の形態のめっき皮膜の表面には、互いに離間した複数の島状の突起部が形成され、これらの突起部が炭素粒子を含有している。このような島状の突起部は、錫めっき液に芳香族アルデヒドや芳香族ケトンなどの芳香族カルボニル化合物を添加することによって形成されると考えられる。すなわち、錫めっき液に芳香族カルボニル化合物を添加することにより、錫めっき液中において炭素粒子が弱い凝集の分散状態になり、錫マトリックス中に炭素粒子が島状に分散しためっき皮膜が形成され、それによって錫めっき材のめっき皮膜の表面に島状の突起部が形成されると考えられる。従来の炭素粒子が複合化しためっき皮膜では、炭素粒子を十分に分散させるために、種々の湿潤材を添加し、錫マトリックス中に炭素粒子が略均一に分散しためっき皮膜を形成しているが、本発明による錫めっき材の実施の形態のように、互いに離間した島状の突起部が炭素粒子を含有することにより、さらに低い摩擦係数のめっき皮膜を形成することができる。すなわち、このように錫めっき材のめっき皮膜の表面に島状の突起部が形成されることにより、接触面である表面の接触点の数が減少し、また、これらの突起部が潤滑粒子である炭素粒子を含有することにより、摩擦時の摩擦係数が低下すると考えられる。従来のように、炭素粒子を添加し、芳香族カルボニル化合物を添加しない錫めっき液を使用した場合には、上記のような島状の突起部を形成することができず、錫めっき材の表面に炭素粒子が略均一に分散しているので、本発明による錫めっき材の実施の形態と比べて摩擦係数が高くなる。
また、本発明の錫めっき材の実施の形態では、錫マトリックスが１０１面に配向している。めっき皮膜は微細な結晶粒子からなり、その結晶粒子の成長方向によって特性が大きく変化すると考えられ、複合化される炭素粒子の結晶方位と錫めっきマトリックスの結晶粒子の配向が最適な場合に、摩擦に伴う錫マトリックスの変形が容易になり、炭素粒子の潤滑性と相まって摩擦係数が大幅に低減すると考えられる。なお、従来の錫とグラファイト粒子の複合めっき材では、錫マトリックスが４００面および２１１面に配向している。このような錫マトリックスが１０１面に配向しためっき皮膜は、錫めっき液に芳香族アルデヒドや芳香族ケトンなどの芳香族カルボニル化合物を添加することによって形成されると考えられる。すなわち、錫めっき液に芳香族カルボニル化合物を添加することにより、錫めっき液中において炭素粒子が弱い凝集の分散状態になり、錫マトリックスが１０１面に配向しためっき皮膜が形成されると考えられる。従来の炭素粒子が複合化しためっき皮膜では、炭素粒子を十分に分散させるために、種々の湿潤材を添加し、錫マトリックスが４００面および２１１面に配向しためっき皮膜を形成しているが、本発明による錫めっき材の実施の形態のように、錫マトリックスが１０１面に配向しためっき皮膜を形成することにより、さらに低い摩擦係数のめっき皮膜を形成することができる。すなわち、このように錫マトリックスが１０１面に配向しためっき皮膜を形成することにより、摩擦時の摩擦係数が低下すると考えられる。従来のように、炭素粒子を添加し、芳香族カルボニル化合物を添加しない錫めっき液を使用した場合には、上記のような錫マトリックスが１０１面に配向しためっき皮膜を形成することができないので、本発明による錫めっき材の実施の形態と比べて摩擦係数が高くなる。
以下、本発明による錫めっき材およびその製造方法の実施例について詳細に説明する。
［実施例１〜５］
まず、錫めっき液として、６０ｇ／Ｌの金属錫（金属錫塩としてアルカノールスルホン酸錫（ユケン工業製のメタスＳＭ）６００ｍＬ／Ｌを含む）と１１３ｇ／Ｌの遊離酸（遊離酸としてアルカノールスルホン酸（ユケン工業製のメタスＡＭ）８４ｍＬ／Ｌを含む）とを含む錫めっき液を用意した。この錫めっき液に、錫めっき用の界面活性剤（ユケン工業製のメタスＬＳＡ−Ｍ）３０ｍＬ／Ｌを添加し、平均粒径３．４μｍの鱗片状グラファイト粒子（エスイーシー社製のグラファイトＳＧＰ−３）２０ｇ／Ｌを添加して分散させるとともに、芳香族カルボニル化合物としてベンズアルデヒド３０ｍＬ／Ｌを添加した。なお、グラファイト粒子の平均粒径は、グラファイト粒子０．５ｇを０．２重量％のヘキサメタリン酸ナトリウム溶液５０ｇに分散させ、さらに超音波により分散させた後、レーザー光散乱粒度分布測定装置を用いて測定し、累積分布で５０％の粒径を平均粒径とすることにより求めた。
まず、錫めっき液として、６０ｇ／Ｌの金属錫（金属錫塩としてアルカノールスルホン酸錫（ユケン工業製のメタスＳＭ）６００ｍＬ／Ｌを含む）と１１３ｇ／Ｌの遊離酸（遊離酸としてアルカノールスルホン酸（ユケン工業製のメタスＡＭ）８４ｍＬ／Ｌを含む）とを含む錫めっき液を用意した。この錫めっき液に、錫めっき用の界面活性剤（ユケン工業製のメタスＬＳＡ−Ｍ）３０ｍＬ／Ｌを添加し、平均粒径３．４μｍの鱗片状グラファイト粒子（エスイーシー社製のグラファイトＳＧＰ−３）２０ｇ／Ｌを添加して分散させるとともに、芳香族カルボニル化合物としてベンズアルデヒド３０ｍＬ／Ｌを添加した。なお、グラファイト粒子の平均粒径は、グラファイト粒子０．５ｇを０．２重量％のヘキサメタリン酸ナトリウム溶液５０ｇに分散させ、さらに超音波により分散させた後、レーザー光散乱粒度分布測定装置を用いて測定し、累積分布で５０％の粒径を平均粒径とすることにより求めた。
上記の錫めっき浴中に、厚さ０．２５ｍｍのＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ合金材（同和鉱業製のＮＢ−１０９ＥＨ）からなる素材を入れ、陽極として錫板を使用して、液温２５℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ２でスターラーにより攪拌しながら電気めっきを行い、それぞれ表１に示す膜厚の錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された錫めっき材を作製した。なお、複合めっき皮膜の膜厚は、蛍光Ｘ線膜厚測定法により８点の平均値から算出した。
得られた錫めっき材を超音波洗浄して表面に付着したグラファイト粒子を除去した後、錫めっき材の複合めっき皮膜中の炭素の含有量を算出し、錫めっき材の摩擦係数を算出し、接触抵抗、光沢度および硬度を測定し、表面形状を観察するとともに、錫マトリックスの配向の評価を行った。
錫めっき皮膜中の炭素の含有量は、得られた錫めっき材（素材を含む）から切り出した試験片を錫および炭素の分析用にそれぞれ用意し、試験片中の錫の含有量（Ｘ重量％）をＩＣＰ装置（ジャーレルアッシュ社製のＩＲＩＳ／ＡＲ）を用いてプラズマ分光分析法によって求めるとともに、試験片中の炭素の含有量（Ｙ重量％）を微量炭素・硫黄分析装置（堀場製作所製のＥＭＩＡ−Ｕ５１０）を用いて燃焼赤外線吸収法によって求め、Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）として算出した。その結果、実施例１〜５では、炭素の含有量が０．６〜１．２重量％であった。
錫めっき材の摩擦係数として、得られた錫めっき材から切り出した試験片同士の間の摩擦係数を求めた。試験片同士の摩擦係数（μ）は、２つの試験片の一方をインデント加工（Ｒ３ｍｍ）して圧子とするとともに、他方を評価試料とし、ロードセルを使用して、圧子を加重３Ｎで評価試料の表面に押し付けながら移動速度６０ｍｍ／分で滑らせ、水平方向にかかる力（Ｆ）を測定し、μ＝Ｆ／Ｎから算出した。その結果、実施例１〜５では、摩擦係数が０．０９〜０．１４であった。
錫めっき材の接触抵抗として、ＪＩＳ Ｃ５４０２の交流四端子法によって、開放電圧２００ｍＶ、電流１０ｍＡで摺動加重を０〜１００ｇｆに変化させ、１００ｇｆのときの値を測定した。その結果、実施例１〜５では、接触抵抗が０．５〜１．０ｍΩであった。
錫めっき材の光沢度として、光沢度計（日本電色工業製のデンシトメーターＮＤ−１）を使用して視感反射濃度を測定した。その結果、実施例１〜５では、光沢度が０．２９〜０．７７であった。
錫めっき材の硬度として、微小硬度計（松澤精機製の微小硬度計ＤＭＨ−１）を使用してビッカース硬度を測定した。その結果、実施例１〜５では、ビッカース硬度が膜厚によって変化してＨｖ１６〜９７であった。
錫めっき材の表面形状は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により表面状態を観察して確認した。その結果、実施例１〜５では、表面に多数の島状の突起部が形成されていた。
錫マトリックスの配向は、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）（リガク製のＲＡＤ−ｒＢ）を使用して、Ｘ線回折ピークを測定し、錫マトリックスの最も強いピークの面方位を、めっき皮膜の結晶の配向の方向として評価した。なお、管球としてＣｕ−Ｋαを使用し、５０ｋＶ、１００ｍＡで測定した。また、シンチレーションカウンターと、広角ゴニオメーターと、湾曲結晶モノクロメーターを使用し、走査範囲２θ／θを１０〜９０°、ステップ幅を０．０５°、走査モードをＦＴ、サンプリング時間を１．００秒とした。その結果、実施例１〜５では、錫マトリックスが１０１面に配向していた。
［実施例６］
炭素粒子として平均粒径５μｍの鱗片状グラファイト粒子（エスイーシー社製のグラファイトＳＧＰ−５）を使用し、めっきの膜厚を１．０μｍとした以外は、実施例１〜５と同様の方法により錫めっき材を作製した。得られた錫めっき材について、実施例１〜５と同様の方法により、めっき皮膜中の炭素の含有量を算出し、錫めっき材の摩擦係数を算出し、接触抵抗、光沢度および硬度を測定し、表面形状を観察するとともに、錫マトリックスの配向の評価を行った。その結果、炭素の含有量は１．２重量％、摩擦係数は０．１３、接触抵抗は０．８ｍΩ、光沢度は１．０９、ビッカース硬度はＨｖ６５であり、表面に多数の島状の突起部が形成されていた。また、錫マトリックスが１０１面に配向していた。
炭素粒子として平均粒径５μｍの鱗片状グラファイト粒子（エスイーシー社製のグラファイトＳＧＰ−５）を使用し、めっきの膜厚を１．０μｍとした以外は、実施例１〜５と同様の方法により錫めっき材を作製した。得られた錫めっき材について、実施例１〜５と同様の方法により、めっき皮膜中の炭素の含有量を算出し、錫めっき材の摩擦係数を算出し、接触抵抗、光沢度および硬度を測定し、表面形状を観察するとともに、錫マトリックスの配向の評価を行った。その結果、炭素の含有量は１．２重量％、摩擦係数は０．１３、接触抵抗は０．８ｍΩ、光沢度は１．０９、ビッカース硬度はＨｖ６５であり、表面に多数の島状の突起部が形成されていた。また、錫マトリックスが１０１面に配向していた。
［実施例７］
平均粒径４μｍの土状グラファイト粒子
（日本黒鉛製のグラファイトＨＯＰ）を使用した以外は、実施例６と同様の方法により錫めっき材を作製した。得られた錫めっき材について、実施例１〜５と同様の方法により、めっき皮膜中の炭素の含有量を算出し、錫めっき材の摩擦係数を算出し、接触抵抗、光沢度および硬度を測定し、表面形状を観察するとともに、錫マトリックスの配向の評価を行った。その結果、炭素の含有量は０．７重量％、摩擦係数は０．１３、接触抵抗は０．９ｍΩ、光沢度は０．７２、ビッカース硬度はＨｖ６６であり、表面に多数の島状の突起部が形成されていた。また、錫マトリックスが１０１面に配向していた。
平均粒径４μｍの土状グラファイト粒子
（日本黒鉛製のグラファイトＨＯＰ）を使用した以外は、実施例６と同様の方法により錫めっき材を作製した。得られた錫めっき材について、実施例１〜５と同様の方法により、めっき皮膜中の炭素の含有量を算出し、錫めっき材の摩擦係数を算出し、接触抵抗、光沢度および硬度を測定し、表面形状を観察するとともに、錫マトリックスの配向の評価を行った。その結果、炭素の含有量は０．７重量％、摩擦係数は０．１３、接触抵抗は０．９ｍΩ、光沢度は０．７２、ビッカース硬度はＨｖ６６であり、表面に多数の島状の突起部が形成されていた。また、錫マトリックスが１０１面に配向していた。
［比較例１〜３］
特許文献５に記載されたように硫酸第一錫（金属錫として２６ｇ／Ｌ）、硫酸１４０ｇ／Ｌ、フェノール５ｇ／Ｌ、ジブチルアニリン１ｇ／Ｌおよび平均粒径３．４μｍの鱗片状グラファイト粒子１００ｇ／Ｌを含む錫めっき浴を使用し、めっきの膜厚を１．０μｍ、５．０μｍおよび１０μｍとした以外は、実施例１〜５と同様の方法により錫めっき材を作製した。なお、これらの比較例で使用した錫めっき浴には、芳香族カルボニル化合物が添加されていない。得られた錫めっき材について、実施例１〜５と同様の方法により、めっき皮膜中の炭素の含有量を算出し、錫めっき材の摩擦係数を算出し、接触抵抗、光沢度および硬度を測定し、表面形状を観察するとともに、錫マトリックスの配向の評価を行った。その結果、炭素の含有量は０．５重量％、摩擦係数は０．２１〜０．２７、接触抵抗は０．４〜０．６ｍΩ、光沢度は０．１９〜０．２２、ビッカース硬度は膜厚によって変化してＨｖ１０〜６８であり、表面形状は粗い表面であり、炭素粒子が表面に均一に分散していた。また、錫マトリックスが２１１面および４００面に配向していた。
特許文献５に記載されたように硫酸第一錫（金属錫として２６ｇ／Ｌ）、硫酸１４０ｇ／Ｌ、フェノール５ｇ／Ｌ、ジブチルアニリン１ｇ／Ｌおよび平均粒径３．４μｍの鱗片状グラファイト粒子１００ｇ／Ｌを含む錫めっき浴を使用し、めっきの膜厚を１．０μｍ、５．０μｍおよび１０μｍとした以外は、実施例１〜５と同様の方法により錫めっき材を作製した。なお、これらの比較例で使用した錫めっき浴には、芳香族カルボニル化合物が添加されていない。得られた錫めっき材について、実施例１〜５と同様の方法により、めっき皮膜中の炭素の含有量を算出し、錫めっき材の摩擦係数を算出し、接触抵抗、光沢度および硬度を測定し、表面形状を観察するとともに、錫マトリックスの配向の評価を行った。その結果、炭素の含有量は０．５重量％、摩擦係数は０．２１〜０．２７、接触抵抗は０．４〜０．６ｍΩ、光沢度は０．１９〜０．２２、ビッカース硬度は膜厚によって変化してＨｖ１０〜６８であり、表面形状は粗い表面であり、炭素粒子が表面に均一に分散していた。また、錫マトリックスが２１１面および４００面に配向していた。
［比較例４〜６］
光沢めっき用の添加剤をしないめっき液を使用し、膜厚をそれぞれ１．０μｍ、５．０μｍおよび１０μｍとした以外は、実施例１〜５と同様の方法により錫めっき材を作製した。なお、これらの比較例で使用した錫めっき浴には、芳香族カルボニル化合物が添加されていない。得られた錫めっき材について、実施例１〜５と同様の方法により、めっき皮膜中の炭素の含有量を算出し、錫めっき材の摩擦係数を算出し、接触抵抗、光沢度および硬度を測定し、表面形状を観察するとともに、錫マトリックスの配向の評価を行った。その結果、炭素の含有量は０．７〜０．９重量％、摩擦係数は０．２２〜０．２８、接触抵抗は０．５ｍΩ、光沢度は０．２６〜０．２７、ビッカース硬度は膜厚によって変化してＨｖ１３〜６４であり、表面形状は粗い表面であり、炭素粒子が表面に均一に分散していた。また、比較例１〜３と同様に、錫マトリックスが２１１面および４００面に配向していた。
光沢めっき用の添加剤をしないめっき液を使用し、膜厚をそれぞれ１．０μｍ、５．０μｍおよび１０μｍとした以外は、実施例１〜５と同様の方法により錫めっき材を作製した。なお、これらの比較例で使用した錫めっき浴には、芳香族カルボニル化合物が添加されていない。得られた錫めっき材について、実施例１〜５と同様の方法により、めっき皮膜中の炭素の含有量を算出し、錫めっき材の摩擦係数を算出し、接触抵抗、光沢度および硬度を測定し、表面形状を観察するとともに、錫マトリックスの配向の評価を行った。その結果、炭素の含有量は０．７〜０．９重量％、摩擦係数は０．２２〜０．２８、接触抵抗は０．５ｍΩ、光沢度は０．２６〜０．２７、ビッカース硬度は膜厚によって変化してＨｖ１３〜６４であり、表面形状は粗い表面であり、炭素粒子が表面に均一に分散していた。また、比較例１〜３と同様に、錫マトリックスが２１１面および４００面に配向していた。
［比較例７］
硫酸第一錫（金属錫として６０ｇ／Ｌ）と硫酸６０ｇ／Ｌを含む錫めっき液を用いて、液温２５℃、電流密度１０／ｄｍ２で、実施例１〜５と同様の素材に膜厚１．０μｍの錫めっき膜を形成した後、２４０℃でリフロー処理を施して錫リフロー材を作製した。得られた錫リフロー材について、実施例１〜５と同様の方法により、摩擦係数を算出し、接触抵抗、光沢度および硬度を測定し、表面形状を観察するとともに、錫マトリックスの配向の評価を行った。その結果、摩擦係数は０．２８、接触抵抗は１．０ｍΩ、光沢度は１．９８、ビッカース硬度はＨｖ８０であり、表面は平滑であり、当然ながら炭素粒子は表面にみられなかった。また、錫マトリックスが１１２面および１０１面に配向していた。
硫酸第一錫（金属錫として６０ｇ／Ｌ）と硫酸６０ｇ／Ｌを含む錫めっき液を用いて、液温２５℃、電流密度１０／ｄｍ２で、実施例１〜５と同様の素材に膜厚１．０μｍの錫めっき膜を形成した後、２４０℃でリフロー処理を施して錫リフロー材を作製した。得られた錫リフロー材について、実施例１〜５と同様の方法により、摩擦係数を算出し、接触抵抗、光沢度および硬度を測定し、表面形状を観察するとともに、錫マトリックスの配向の評価を行った。その結果、摩擦係数は０．２８、接触抵抗は１．０ｍΩ、光沢度は１．９８、ビッカース硬度はＨｖ８０であり、表面は平滑であり、当然ながら炭素粒子は表面にみられなかった。また、錫マトリックスが１１２面および１０１面に配向していた。
［比較例８〜１１］
錫めっき液が炭素粒子と芳香族カルボニル化合物を含まない以外は、実施例１〜５と同様の方法により光沢錫めっき材を作製した。得られた錫めっき材について、実施例１〜５と同様の方法により、摩擦係数を算出し、接触抵抗、光沢度および硬度を測定し、表面形状を観察するとともに、錫マトリックスの配向の評価を行った。その結果、摩擦係数は０．２８〜０．３５、接触抵抗は０．７〜１．１ｍΩ、光沢度は１．５５〜１．９６、ビッカース硬度は膜厚によって変化してＨｖ１６〜８６であり、表面は平滑であり、炭素粒子は表面上にはみられなかった。また、錫マトリックスが１１２面および１０１面に配向していた。
錫めっき液が炭素粒子と芳香族カルボニル化合物を含まない以外は、実施例１〜５と同様の方法により光沢錫めっき材を作製した。得られた錫めっき材について、実施例１〜５と同様の方法により、摩擦係数を算出し、接触抵抗、光沢度および硬度を測定し、表面形状を観察するとともに、錫マトリックスの配向の評価を行った。その結果、摩擦係数は０．２８〜０．３５、接触抵抗は０．７〜１．１ｍΩ、光沢度は１．５５〜１．９６、ビッカース硬度は膜厚によって変化してＨｖ１６〜８６であり、表面は平滑であり、炭素粒子は表面上にはみられなかった。また、錫マトリックスが１１２面および１０１面に配向していた。
これらの実施例および比較例の結果を表１および表２に示し、めっき皮膜の膜厚と摩擦係数の関係を図１に示す。図１に示すように、実施例では、比較例と比べて、膜厚の変化にかかわらず、摩擦係数が極めて低いことがわかる。また、実施例および比較例のＸ線回折図形を図２に示す。また、実施例２、４、５および比較例１〜３の錫めっき材の表面のＳＥＭ写真を図３〜８に示し、実施例２および比較例１の錫めっき材の断面のＳＥＭ写真を図９および図１０に示す。
Claims (11)
- 炭素粒子および芳香族カルボニル化合物を添加した錫めっき液を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材上に形成することを特徴とする、錫めっき材の製造方法。
- 前記芳香族カルボニル化合物が、芳香族アルデヒドまたは芳香族ケトンであることを特徴とする、請求項１に記載の錫めっき材の製造方法。
- 錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜が素材上に形成され、同種の錫めっき材同士の摩擦係数が０．１８以下であることを特徴とする、錫めっき材。
- 前記摩擦係数が０．１３以下であることを特徴とする、請求項３に記載の錫めっき材。
- 光沢度が０．２９以上であることを特徴とする、請求項３または４に記載の錫めっき材。
- 前記皮膜の厚さが０．５〜１０μｍであることを特徴とする、請求項３乃至５のいずれかに記載の錫めっき材。
- 前記皮膜中の炭素の含有量が０．１〜１．５重量％であることを特徴とする、請求項３乃至６のいずれかに記載の錫めっき材。
- 接触抵抗が１．０ｍΩ以下であることを特徴とする、請求項３乃至７のいずれかに記載の錫めっき材。
- 前記皮膜の表面に互いに離間した複数の突起部が形成され、これらの突起部が前記炭素粒子を含有することを特徴とする、請求項３乃至８のいずれかに記載の錫めっき材。
- 錫マトリックスが１０１面に配向していることを特徴とする、請求項３乃至８のいずれかに記載の錫めっき材。
- 雌端子とこの雌端子に嵌合する雄端子とからなり、雌端子と雄端子の少なくとも一方の少なくとも他方と接触する部分が、請求項３乃至１０のいずれかに記載の錫めっき材からなることを特徴とする、接続端子。
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