JP2008123964A

JP2008123964A - 高強度・高導電性クラッド材及びその製造方法

Info

Publication number: JP2008123964A
Application number: JP2006309455A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Tonoki; 達也外木; 慶平 ▲冬▼; Kiyouhei Fuyu; Noboru Hagiwara; 登萩原
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2008-05-29

Abstract

【課題】コネクタの端子などに使用される高強度で高導電性のクラッド材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】時効硬化前の析出硬化型鉄合金１の片面又は両面に、銅又は銅合金２をクラッドし一体化させた後、析出硬化型鉄合金１の時効硬化温度で熱処理を行ない時効硬化させることにより高強度で高導電性のクラッド材１０を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、コネクタの端子などに使用される高強度で高導電性のクラッド材及びその製造方法に関する。

近年の携帯電話などの電子機器の小型化に伴い、そこで使用されるコネクタなどの部品も小型化・薄型化が進行している。そのため、コネクタの電極なども小型化・薄肉化や電極間の狭ピッチ化が進んでいる。

電極が小型化・薄肉化すると、その断面積の減少により接触圧の低下や電気抵抗の増加が起きることから、電極の材料としてはより高強度化と高導電率化が要求されている。

こうした高強度のコネクタ用電極材としては、ベリリウム銅（ＪＩＳＣ１７２０）やチタン銅（ＪＩＳＣ１９９０）が知られている。

また、ＳＵＳ３０１などのオーステナイト系ステンレスに無酸素銅をクラッドし、強度と導電率の両立を狙ったクラッド材料が知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。また、鉄の両面にＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレスをクラッドし、さらにその外側に銅又は銅合金をクラッドしたクラッド材料も知られている（特許文献３参照）。
特開昭６３−１７９０２３号公報特開平９−２１３３８１号公報特開平２−３０１４２８号公報

しかしながら、ベリリウム銅は、引張強さ１１００Ｎ／ｍｍ^２、導電率２０％ＩＡＣＳ以上といった優れた特性があるが、ベリリウム化合物は毒性を持つことから使用を制限する動きがある。また、チタン銅は、ベリリウム銅代替材の有力候補であるが、導電率が２０％ＩＡＣＳ以下となりベリリウム銅より劣る。

また、オーステナイト系ステンレスと無酸素銅を用いたクラッド材では、導電率を高めるには無酸素銅の比率を上げなければならないため、高強度とすることが難しくなる。

従って、本発明の目的は、コネクタの端子などに使用される高強度で高導電性のクラッド材及びその製造方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、時効硬化前の析出硬化型鉄合金の片面又は両面に、銅又は銅合金をクラッドし一体化させ、熱処理により時効硬化させてなることを特徴とするクラッド材を提供する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、時効硬化前の析出硬化型鉄合金の片面又は両面に、銅又は銅合金をクラッドし一体化させた後、前記析出硬化型鉄合金の時効硬化温度で熱処理を行なうことを特徴とするクラッド材の製造方法を提供する。

本発明によれば、コネクタの端子などに使用される高強度で高導電性のクラッド材を得ることができる。

〔クラッド材の構成〕
図１は、本発明の実施の形態に係るクラッド材の概略構成を示す断面図である。本発明の実施の形態に係るクラッド材１０は、時効硬化前の析出硬化型鉄合金１の片面又は両面に、銅又は銅合金２をクラッドし一体化させ、熱処理により時効硬化させてなることを特徴とする。

ここで、析出硬化型鉄合金１とは、析出硬化温度（材質により４００〜７００℃）で時効硬化熱処理し、成分元素化合物（炭化物等）を析出させることで特性が変化（高硬度化）する鉄合金をいう。本実施の形態においては、析出硬化型の鉄合金であれば用いることができ、ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ６３１等の析出硬化型ステンレス鋼やマルエージング鋼など種々ある材料から、要求されるコスト・特性などを勘案し選定する。

銅又は銅合金２としては、無酸素銅のほか、０．１２％Ｓｎを含有した銅や０．０２％Ｚｒを含有した銅などが導電性が高く好適であるが、その他の銅合金の使用を制限するものではない。特に、耐熱性の高い銅合金を選定した場合、時効熱処理によって軟化しないので、さらに強度を上げることもできる。

本実施の形態において、クラッド材１０の導電率は、必要とされる導電率に合わせて換えることができ、析出硬化型鉄合金１と銅又は銅合金２との厚み比率によって決められる。導電率の優れた銅や銅合金がクラッドされているため、適当な銅又は銅合金の比率を選定すると、ベリリウム銅やチタン銅よりも高い導電率を得ることができる。チタン銅以上の導電率にするにはクラッド材１０の断面積に対する銅又は銅合金２の断面積の比率が１０％以上（１００％未満）であるとよい。

また、本実施の形態において、クラッド材１０の強度も析出硬化型鉄合金１と銅又は銅合金２との厚み比率によって決められるが、析出硬化型鉄合金１を用いたことにより、比較的低温の熱処理で鉄の強度が飛躍的に高まるので、高強度なクラッド材１０ができる。なお、鉄の強度を高める方法として一般的に知られている高温から急冷する焼入れ法では、熱処理温度が１０００℃以上と高く、銅の部分の結晶組織が粗大化したり、熱処理による歪みが出たりするが、本実施の形態ではそのような心配がない。

〔クラッド材の製造方法〕
次に、図２を参照して、本実施の形態に係るクラッド材１０の製造方法を以下に説明する。図２は、本実施の形態に係るクラッド材を製造する工程の内、クラッド工程を示す。

本実施の形態に係るクラッド材１０の製造方法は、時効硬化前の析出硬化型鉄合金１（例えば、ＳＵＳ６３０１１）の片面又は両面に、銅又は銅合金２（例えば、無酸素銅１２）をクラッドし一体化させた後、析出硬化型鉄合金１の時効硬化温度で熱処理を行なうことを特徴とする。

予め熱処理して時効硬化させた析出硬化型鉄合金１に銅又は銅合金２をクラッドする方法も考えられるが、この方法では、硬化によりクラッド圧延時に伸びがほとんど出ない。伸びのない材料では、クラッド圧延の際、材料の伸びにより接合しようとする材料の界面に新生面が生じ、接合が起きるため、クラッドすることが困難となる。このため、クラッドし一体化させた後、析出硬化型鉄合金１の時効硬化温度で熱処理を行なうことが望ましい。

クラッドの方法は特に限定されるものではないが、例えば、圧延機（圧延ロール３）により４０〜６０％のリダクションを加えクラッドを行なう。その後、１パス当り１０〜３０％程度のリダクションの冷間圧延を繰り返し、０．１〜１ｍｍ程度まで板厚を減少させる。

続いて、析出硬化型鉄合金１の時効硬化温度（材質により４００〜７００℃）で約５〜１８０分間、熱処理を行ない、析出硬化型鉄合金１を時効硬化させる。その後、空冷し、クラッド材１０（製品）を得る。

〔その他の実施の形態〕
上記実施の形態においては、析出硬化型鉄合金１の両面に銅（又は銅合金）２をクラッドした例を示したが、用途によっては片面でもよい。

〔実施の形態の効果〕
この実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）コネクタの端子などに使用される高強度で高導電性のクラッド材を得ることができる。
（２）高強度・高導電性の材料が得られるため、環境への負荷が大きいベリリウム銅の代替材を提供できる。

以下、本発明を実施例に基づいて更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

〔クラッド材の製造〕
まず、図２に示すように、厚み１ｍｍのＳＵＳ６３０（溶体化熱処理材）１１を０．５ｍｍ厚みの無酸素銅１２で両面から挟みこみ、圧延機（圧延ロール３）により５０％のリダクションを加えクラッドを行なった。

さらに、１パス当り２０％程度のリダクションの冷間圧延を繰り返し、０．２ｍｍまで板厚を減少させた。次に、４８０℃で１０分間加熱保持し、ＳＵＳ６３０を時効硬化させた後、空冷し、厚さ０．２ｍｍ、幅５０ｍｍのクラッド材１０（製品）を得た（実施例１）。クラッド材１０（製品）の断面を調べたところ、最終的なＳＵＳ６３０と無酸素銅の断面積比率は７：３であった。

〔クラッド材の特性評価〕
実施例１のクラッド材について、０．２％耐力、引張強さ、伸び、導電を測定した。結果を表１に示す。

また、実施例１のクラッド材と同一寸法形状のベリリウム銅（ＪＩＳＣ１７２０）（参考例１）、チタン銅（ＪＩＳＣ１９９０）（参考例２）を参考例として、同様に０．２％耐力、引張強さ、伸び、導電を測定した。結果を表１に示す。

なお、０．２％耐力、引張強さ、伸び、および導電率の測定方法については、０．２％耐力と引張強さと伸びはＪＩＳＺ２２４１に準拠した引張試験で測定し、導電率は４端子法で測定した。

実施例１のクラッド材は、チタン銅（参考例２）よりもすべての特性で優れており、ベリリウム銅（参考例１）と比較しても機械的特性は同等かつ導電率は１０％以上高い値が得られた。

本発明の実施の形態に係るクラッド材の概略構成を示す断面図である。本実施の形態に係るクラッド材を製造する工程の内、クラッド工程を示す。

符号の説明

１：析出硬化型鉄合金
２：銅（又は銅合金）
３：圧延ロール
１０：クラッド材
１１：ＳＵＳ６３０
１２：無酸素銅

Claims

時効硬化前の析出硬化型鉄合金の片面又は両面に、銅又は銅合金をクラッドし一体化させ、熱処理により時効硬化させてなることを特徴とするクラッド材。
前記析出硬化型鉄合金は、析出硬化型ステンレス鋼であることを特徴とする請求項１記載のクラッド材。
前記クラッド材の断面積に対する前記銅又は銅合金の断面積の比率が１０％以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のクラッド材。
時効硬化前の析出硬化型鉄合金の片面又は両面に、銅又は銅合金をクラッドし一体化させた後、前記析出硬化型鉄合金の時効硬化温度で熱処理を行なうことを特徴とするクラッド材の製造方法。