JP2013227630A - コネクタ用めっき端子 - Google Patents
コネクタ用めっき端子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013227630A JP2013227630A JP2012100912A JP2012100912A JP2013227630A JP 2013227630 A JP2013227630 A JP 2013227630A JP 2012100912 A JP2012100912 A JP 2012100912A JP 2012100912 A JP2012100912 A JP 2012100912A JP 2013227630 A JP2013227630 A JP 2013227630A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- zinc
- plating layer
- nickel
- plating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/54—Contact plating, i.e. electroless electrochemical plating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
- C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
- C25D5/42—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of light metals
- C25D5/44—Aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/60—Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
- C25D5/605—Surface topography of the layers, e.g. rough, dendritic or nodular layers
- C25D5/611—Smooth layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/02—Contact members
- H01R13/03—Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
【課題】アルミニウム又はアルミニウム合金を母材とし、スズめっき層を有するコネクタ用めっき端子であって、めっき層の腐食及び母材の耐食性の低下による接続信頼性の低下が抑制されたコネクタ用めっき端子を提供することにある。
【解決手段】アルミニウム又はアルミニウム合金よりなる母材の表面に接触して亜鉛めっき層が形成され、亜鉛めっき層の表面に接触してニッケルめっき層が形成され、ニッケルめっき層に接触してスズめっき層が形成されることによって作成され、隣接する層に拡散せずに残存する亜鉛層の厚さが0.1μm未満であるコネクタ用めっき端子とする。ニッケルめっき層の厚さは0.5〜1.5μmの範囲にあるとよい。
【選択図】図1
【解決手段】アルミニウム又はアルミニウム合金よりなる母材の表面に接触して亜鉛めっき層が形成され、亜鉛めっき層の表面に接触してニッケルめっき層が形成され、ニッケルめっき層に接触してスズめっき層が形成されることによって作成され、隣接する層に拡散せずに残存する亜鉛層の厚さが0.1μm未満であるコネクタ用めっき端子とする。ニッケルめっき層の厚さは0.5〜1.5μmの範囲にあるとよい。
【選択図】図1
Description
本発明は、コネクタ用めっき端子に関し、さらに詳しくはアルミニウム又はアルミニウム合金を母材とし、最表面にスズめっきが形成されたコネクタ用めっき端子に関する。
従来、自動車用配線に使用される電線導体やコネクタ端子の母材としては、銅や銅合金が広く利用されてきた。しかし近年、電線の軽量化による車両の軽量化を目的とし、銅又は銅合金よりなる電線導体の代わりに、アルミニウム又はアルミニウム合金よりなる電線導体が用いられることも増えている。アルミニウム及びアルミニウム合金は、銅及び銅合金に比べ、リサイクルが容易であり、資源量も豊富であるという利点もある。
電線導体とそれに接続されるコネクタ端子が異種金属より形成されると、それらの酸化還元電位の差により、大気中の塩分などの影響で電線導体とコネクタ端子との接続部で腐食が発生するおそれがある。これを回避するため、電線導体としてアルミニウム又はアルミニウム合金からなるものが使用される時に、コネクタ端子にもアルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材が使用される場合がある。
母材表面の酸化膜等の絶縁性の被膜が、他の導体との接点部において接触抵抗を上昇させることを避けるため、コネクタ端子の接点部には従来からスズめっきが施されることが一般的である。スズめっき端子においては、最表面に比較的硬い絶縁性の酸化スズ被膜が形成されるが、酸化スズ被膜は弱い力で破壊され、容易に軟らかいスズ層が露出するので、良好な電気的接触が形成される。アルミニウム又はアルミニウム合金を母材とするコネクタ端子においても、スズめっき層が表面に形成されることが多い。
アルミニウム系の母材の上にスズめっき層を形成したコネクタ端子の例が特許文献1に示される。特許文献1には、アルミニウム又はアルミニウム合金よりなる母材の表面に厚さ0.1〜2.0μmの範囲の亜鉛層、厚さ0.5〜1.0μmの範囲の銅層を形成し、最表面に、厚さ0.7〜1.7μmの範囲のスズ層を順に形成したコネクタ端子が開示されている。また、アルミニウム又はアルミニウム合金よりなる母材の表面に厚さ0.1〜2.0μmの範囲の亜鉛層、厚さ0.1〜2.0μmの範囲のニッケル層、厚さ0.1〜0.7μmの範囲の銅層を順に形成し、最表面に、厚さ0.3〜1.2μmの範囲のスズ層を形成したコネクタ端子も同時に開示されている。
亜鉛は、銅及びスズよりも低い酸化還元電位を有する(卑な金属である)。よって、引用文献1のコネクタ端子においては、塩水雰囲気のような腐食環境に晒された時に、破断面などめっき層が露出している箇所において、亜鉛層が選択的に腐食されるという問題がある。すると、亜鉛層の上に形成されためっき層が剥離し、接続信頼性が低下してしまう。さらに、アルミニウムも低い酸化還元電位を有し、貴な金属である銅と卑な金属であるアルミニウム及び亜鉛の層が、積層されためっき層として共存することで、亜鉛層が腐食されるのみならず、母材のアルミニウムの耐食性が著しく低下する虞もある。これによってもコネクタ端子の接続信頼性が低下する。
本発明が解決しようとする課題は、アルミニウム又はアルミニウム合金を母材とし、スズめっき層を有するコネクタ用めっき端子であって、めっき層の腐食及び母材の耐食性の低下による接続信頼性の低下が抑制されたコネクタ用めっき端子を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明にかかるコネクタ用めっき端子は、アルミニウム又はアルミニウム合金よりなる母材の表面に接触して亜鉛めっき層が形成され、前記亜鉛めっき層の表面に接触してニッケルめっき層が形成され、前記ニッケルめっき層に接触してスズめっき層が形成されることによって作成され、前記亜鉛めっき層から隣接する層に拡散せずに残存する亜鉛層の厚さが0.1μm未満であることを要旨とする。
ここで、亜鉛はめっきプロセスでの消耗、隣接するめっき層との拡散により、最終的に亜鉛層として残存していないことが好ましい。
また、亜鉛がスズめっき層表面まで拡散することを防ぐために、ニッケル層が形成されるが、ニッケルめっき層の厚さは、0.5〜1.5μmの範囲にあることが好適である。
本発明にかかる別のコネクタ用めっき端子はアルミニウム又はアルミニウム合金よりなる母材の表面に接触してニッケル−亜鉛合金層が形成され、前記ニッケル−亜鉛合金層に接触してスズ層が形成されていることを要旨とする。
上記発明にかかる第一のコネクタ用めっき端子によると、隣接する層に拡散せずに残存する亜鉛層の厚さが0.1μm未満に制限されているので、亜鉛層の選択的腐食が起こったとしても、腐食される亜鉛の絶対量が少ないために、上層のニッケル層及び/又はスズ層が剥離し、コネクタ用めっき端子の接続信頼性が低下してしまうことが防止される。また、上記発明にかかるコネクタ用めっき端子は、銅めっき層を有さないので、銅めっき層と亜鉛めっき層及びアルミニウム系母材との間の電極反応によって亜鉛層及び母材の耐食性が低下されることがない。
ここで、亜鉛が隣接する層に拡散し、亜鉛層が残存しない場合には、亜鉛層の腐食という現象自体が起こらないので、上記のめっき層の剥離防止の効果が一層よく発揮される。
また、ニッケルめっき層の厚さが上記の範囲内にあると、母材とスズめっき層の密着性が向上する。また、亜鉛原子がスズめっき層中を拡散して最表面に達することが阻止されるので、その亜鉛原子が加熱環境を経た時に表面の接触抵抗を上昇させることが効果的に防止される。また、端子の加工性が確保される。
上記発明にかかる第二のコネクタ用めっき端子によると、ニッケル−亜鉛合金層が存在することで、母材とスズめっき層の間に高い密着性が得られる。また、母材表面に無電解めっきによって亜鉛めっき層を形成し、その上にニッケルめっき層及びスズめっき層を電解めっきで形成することによってこのコネクタ用めっき端子を作成することが可能であるので、絶縁性酸化物被膜に覆われたアルミニウム又はアルミニウム合金よりなる母材の表面に、スズめっき層が最表面に形成されためっき構造を簡便に作成することができる。このとき、亜鉛めっき層の亜鉛原子は、ニッケルめっき層に拡散して合金化するので、残存した亜鉛層の選択的腐食によるめっき層の剥離という問題は起こらない。
以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
本発明にかかるコネクタ用めっき端子(以下、単にめっき端子と称する場合がある)は、アルミニウム又はアルミニウム合金よりなる母材の表面に、図1に示す順で、めっき層を形成したものである。
母材1は、コネクタ用端子の基材となるものであり、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成されている。母材の表面に接触して、亜鉛めっき層2が形成される。さらに、亜鉛めっき層2の表面に接触してニッケルめっき層3が形成される。そして、ニッケルめっき層3の表面に接触して、めっき端子の最表面にスズめっき層4が形成される。
母材1がアルミニウム又はアルミニウム合金より形成されているため、めっき端子をアルミニウム又はアルミニウム合金よりなる電線導体に接続した際にも、それらの界面で腐食が発生しにくい。
スズめっき層4は、端子接点部において、別の導電部材との良好な電気的接触を確保するために形成される。スズめっき層4の最表面には比較的硬いスズ酸化膜が形成されるが、荷重を印加することで容易に破壊され、軟らかい金属スズが露出して別の導電部材と密着し、良好な電気的接触が形成される。
ニッケルめっき層3は、母材1とスズめっき層4の間の密着性を高める役割を果たす。ニッケルはアルミニウムに対してもスズに対しても高い密着性を有するからである。また、ニッケルめっき層3は、亜鉛原子が亜鉛めっき層2からスズめっき層4へと拡散することを阻止する役割も果たす。
亜鉛めっき層2は、絶縁性の酸化物膜が形成されたアルミニウム又はアルミニウム合金よりなる母材1の表面に、電解めっきによってニッケルめっき層3を形成するために必要となるものである。母材1が化学的、物理的に安定で絶縁性の高いアルミニウム酸化物に厚く覆われていることで、母材1に電圧を印加したとしても、母材1の表面には電場が形成されず、電解めっきによってその上に直接ニッケルめっき層3を形成することはできない。一方、亜鉛めっきは、無電解めっき(化学めっき)によって行うことができる(ジンケート処理とも称する)ので、酸化アルミニウムに覆われた母材1のように、絶縁性の表面にも亜鉛めっき層を形成することができる。亜鉛めっき層2の表面にはそれほど厚い酸化被膜は形成されず、表面に電場が形成されうるので、無電解めっきによって、一旦母材1の表面を亜鉛めっき層2で覆ってしまうと、その上に別のめっき層を電解めっきによって形成することが可能となる。
本実施形態にかかるめっき端子を形成するには、母材表面に無電解めっきによって亜鉛めっき層2を形成したあと、電解めっきによって、ニッケルめっき層3とスズめっき層4をこの順に形成すればよい。
亜鉛とニッケルは合金化しやすい性質を有する。よって、亜鉛めっき層2を形成した後、その表面にニッケルめっき層3を形成すると、ニッケルめっき層2の亜鉛原子の少なくとも一部がニッケルめっき層3へ拡散し、ニッケルめっき層3と合金を形成すると考えられる。
本明細書においては、ニッケルめっき層を形成する前の、ニッケルとの合金化を起こしていない亜鉛よりなる層を亜鉛めっき層と称する。一方、その亜鉛めっき層の上にニッケルめっき層を形成した後、亜鉛めっき層を形成していた亜鉛の少なくとも一部がニッケルと合金化した時に、ニッケルと合金化せず、単体金属の状態で残る亜鉛の層を亜鉛層と称する。なお、図1においては、めっき層の積層順を分かりやすく示すため、亜鉛めっき層2とニッケル層3の合金化を無視して図示している。
絶縁性被膜が形成された母材1の表面に電場形成可能な金属表面を提供するという亜鉛めっき層2の機能に鑑みると、亜鉛めっき層2は必須に形成されるものである。しかし、一旦ニッケルめっき層3を亜鉛めっき層2の上に形成することができれば、最終的に得られるめっき端子に単体金属亜鉛の亜鉛層が残存している必要はなく、亜鉛めっき層2全体がニッケルめっき層3と合金化しても、問題はない。
むしろ、厚い亜鉛層が最終的なめっき端子に残っていると、亜鉛めっき層の選択的腐食によってめっき層の剥がれが生じる可能性がある。亜鉛はスズやニッケルよりも低い酸化還元電位を有するため、めっき端子が、塩分を含んだ水との接触など腐食環境に晒された場合に、破断面のようにめっき層がむき出しになっている箇所から亜鉛層が選択的に酸化されることが起こりうる。最終的に得られるめっき端子において、亜鉛層が厚く残っていると、このような亜鉛層の選択的腐食が起こった際に、亜鉛層の剥離が生じ、その上のニッケル層及びスズ層もともに剥離する可能性がある。すると、めっき端子の接続信頼性が低下してしまう。
一方、最終的に得られるめっき端子に亜鉛層が残存しない場合には、腐食環境に晒されたとしても、亜鉛層の腐食という現象自体が起こらなくなる。また、亜鉛層が残存してはいるが、ごく薄い場合にも、腐食環境に晒された時に腐食される亜鉛の量が絶対値として少ないので、その上のニッケル層やスズ層を伴った剥離が起こることが抑制される。
この意味において、亜鉛層の厚さは、表面にニッケルめっき層3及びスズめっき層4を形成して最終的に得られためっき端子の状態で、つまりニッケル層と合金化せず単体の金属亜鉛層として残る亜鉛層の厚さとして、0.1μm未満に抑制される必要がある。亜鉛層の厚さが0.1μm未満であれば、ニッケル層及びスズ層を伴っためっき層の剥離が防止され、めっき端子の接続信頼性及び耐食性が向上する。亜鉛層の厚さは、ニッケルめっき層3を形成する前に形成される亜鉛めっき層2の厚さを規定することで、調節すればよい。
亜鉛層は薄ければ薄いほどよく、厚さの下限値は特に定められない。ただし、上でも述べたように、アルミニウム又はアルミニウム合金よりなる母材1の上に電解めっき層を形成するために、電解めっき層を形成する前の段階において、表面が電場形成可能な程度に金属的性質を示すだけの厚さを有する亜鉛めっき層2が形成される必要はある。具体的には、積層する亜鉛めっき層2の厚さはニッケルめっき層3が適切に形成できるレベルである厚み、たとえば0.001μm以上であることが望ましい。
もし、最終的なめっき端子において、亜鉛層が全く残存しない場合には、めっき層の積層構造としては、アルミニウム又はアルミニウム合金よりなる母材表面に接してニッケル−亜鉛合金層が形成され、その表面に接してさらにスズめっき層が形成された構成となる。
ここで、ニッケル層が拡散した亜鉛と合金化したとしても、亜鉛濃度が非常に希薄なので、その合金の酸化還元電位は純ニッケルの酸化還元電位とほぼ同じであるとみなせる。よって、合金化によって、ニッケル層自体が腐食しやすくなってニッケル層が剥離されるということも起こらない。
なお、上記のように、亜鉛めっき層2の少なくとも一部がニッケルめっき層3と合金化すると、最終的に得られためっき端子のニッケル層はニッケル−亜鉛合金層となるが、ニッケル層との名称にはそのような合金層も含まれるものとする。
本実施形態にかかるめっき端子において、母材1の表面には、亜鉛めっき層2、ニッケルめっき層3、スズめっき層4以外の金属めっき層は形成されない。仮に例えば銅のような亜鉛及びアルミニウムよりも高い酸化還元電位を有する金属のめっき層をさらに有しているとすると、腐食環境下で、亜鉛とその金属の間での電極反応が起こり、亜鉛の選択的腐食が加速されてしまう。また、アルミニウム又はアルミニウム合金よりなる母材1の耐食性までも低下させてしまう虞がある。本実施形態にかかるめっき端子においては、このような他の金属のめっき層を有さないことで、これらの事態が起こる可能性が排除されている。
ニッケルめっき層3の厚さは、0.5〜1.5μmの範囲にあることが好適である。ニッケルめっき層3が0.5μmよりも薄いと、母材1とスズめっき層4の間の密着性の向上及びスズめっき層4への亜鉛の拡散抑制の効果が十分に得られない。また、ニッケルめっき層3が1.5μmよりも厚いと、めっき層が硬くなり、端子形状に加工する際の曲げ加工性が低下する。
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
[実施例]
清浄なアルミニウム基板の表面に、無電解めっきにより、厚さ0.01μmの亜鉛めっき層を形成した。その上に、電解めっきにより、厚さ0.8μmのニッケルめっき層を形成した。さらにその上に、電解めっきにより、厚さ1μmのスズめっき層を形成することにより、実施例にかかる試験片を作成した。
清浄なアルミニウム基板の表面に、無電解めっきにより、厚さ0.01μmの亜鉛めっき層を形成した。その上に、電解めっきにより、厚さ0.8μmのニッケルめっき層を形成した。さらにその上に、電解めっきにより、厚さ1μmのスズめっき層を形成することにより、実施例にかかる試験片を作成した。
[比較例]
ニッケルめっき層を形成せず、亜鉛めっき層の上にスズめっき層を直接形成した以外は、実施例にかかる試料片と同様にして、比較例にかかる試験片を得た。
ニッケルめっき層を形成せず、亜鉛めっき層の上にスズめっき層を直接形成した以外は、実施例にかかる試料片と同様にして、比較例にかかる試験片を得た。
[試験方法]
(めっき層の構造評価)
収束イオンビーム−走査イオン顕微鏡(FIB−SIM)を用いて、実施例及び比較例にかかる試験片の表面及び断面を観察した。断面観察は、収束イオンビームを用いて試料断面の薄片を取得して行った。
(めっき層の構造評価)
収束イオンビーム−走査イオン顕微鏡(FIB−SIM)を用いて、実施例及び比較例にかかる試験片の表面及び断面を観察した。断面観察は、収束イオンビームを用いて試料断面の薄片を取得して行った。
また、実施例にかかる試験片の断面について、微小領域に対するオージェ電子分光(AES)測定を行い、めっき層中における亜鉛層の検出を試みた。
(腐食によるめっき層の剥離の評価)
実施例にかかる試験片について、腐食環境下でのめっき層の剥離の程度を評価するため、塩水を噴霧した実施例にかかる試験片を高温高湿で放置し、その前後で実体顕微鏡による表面観察と、蛍光X線分光法(XRF)による元素分析を行った。ここで、塩水噴霧には、5%塩化ナトリウム水溶液を用いた。この塩水を噴霧した試験片を、35℃雰囲気下で96時間放置した。さらにその後、80℃、95%RHの高温高湿条件で、試験片を96時間放置した。
実施例にかかる試験片について、腐食環境下でのめっき層の剥離の程度を評価するため、塩水を噴霧した実施例にかかる試験片を高温高湿で放置し、その前後で実体顕微鏡による表面観察と、蛍光X線分光法(XRF)による元素分析を行った。ここで、塩水噴霧には、5%塩化ナトリウム水溶液を用いた。この塩水を噴霧した試験片を、35℃雰囲気下で96時間放置した。さらにその後、80℃、95%RHの高温高湿条件で、試験片を96時間放置した。
(加熱による接触抵抗上昇の評価)
加熱環境下での使用に伴う接触抵抗値の上昇の程度を見積もるため、実施例にかかる試験片について、荷重−抵抗特性の計測による接触抵抗上昇値の評価を行った。接触抵抗は四端子法によって測定した。この際、開放電圧を20mV、通電電流を10mA、荷重印加速度を0.1mm/min.とし、0〜40Nの荷重を増加させる方向と減少させる方向に印加した。電極は、一方を平板とし、一方を半径3mmのエンボス形状とした。この荷重−抵抗特性の評価を、初期(作成直後)の試験片に対して行った。次いで、試験片を大気中120℃で120時間放置し(以下、この条件を「高温放置」と称する場合がある)、放置後の試料に対しても室温に放冷後、同様に荷重−抵抗特性の評価を行った。さらに、荷重10Nにおける接触抵抗値に着目し、初期状態から高温放置後に上昇した値を、抵抗上昇値とした。
加熱環境下での使用に伴う接触抵抗値の上昇の程度を見積もるため、実施例にかかる試験片について、荷重−抵抗特性の計測による接触抵抗上昇値の評価を行った。接触抵抗は四端子法によって測定した。この際、開放電圧を20mV、通電電流を10mA、荷重印加速度を0.1mm/min.とし、0〜40Nの荷重を増加させる方向と減少させる方向に印加した。電極は、一方を平板とし、一方を半径3mmのエンボス形状とした。この荷重−抵抗特性の評価を、初期(作成直後)の試験片に対して行った。次いで、試験片を大気中120℃で120時間放置し(以下、この条件を「高温放置」と称する場合がある)、放置後の試料に対しても室温に放冷後、同様に荷重−抵抗特性の評価を行った。さらに、荷重10Nにおける接触抵抗値に着目し、初期状態から高温放置後に上昇した値を、抵抗上昇値とした。
(加熱後の表面状態の評価)
また、高温放置後の表面状態を調べるため、高温放置後の実施例にかかる試験片の表面について、AES測定を行い、めっき層表面における亜鉛層の検出を試みた。
また、高温放置後の表面状態を調べるため、高温放置後の実施例にかかる試験片の表面について、AES測定を行い、めっき層表面における亜鉛層の検出を試みた。
[試験結果及び考察]
(めっき層の構造評価)
図2(b)の実施例にかかる試験片の断面のFIB−SIM像を見ると、アルミニウム母材の表面に2層よりなるめっき層が観察されている。それらは、母材側からニッケル層、スズ層に対応する。アルミニウム母材とニッケル層の界面には、それらの層と区別される、亜鉛めっき層に由来する明確な層構造は観測されていない。つまり、単体の金属亜鉛からなる亜鉛層は観測されていない。
(めっき層の構造評価)
図2(b)の実施例にかかる試験片の断面のFIB−SIM像を見ると、アルミニウム母材の表面に2層よりなるめっき層が観察されている。それらは、母材側からニッケル層、スズ層に対応する。アルミニウム母材とニッケル層の界面には、それらの層と区別される、亜鉛めっき層に由来する明確な層構造は観測されていない。つまり、単体の金属亜鉛からなる亜鉛層は観測されていない。
このことは、最初に電解めっきで形成された亜鉛めっき層の厚さが非常に薄いこと及び/又は形成された亜鉛めっき層を構成する亜鉛の大部分が隣接する母材又はニッケル層に拡散して希釈されたことにより、単体の金属亜鉛よりなる亜鉛層が残存していないことを示している。ここで、ごく薄い亜鉛層が残存しているが、薄すぎるためにFIB−SIMによって検出できていないという可能性もある。図2のFIB−SIM像を測定した際の測定条件における空間分解能は約10nmであるため、亜鉛層が検出されていないということは、残存していたとしても、その厚さは、0.01μm未満である。
また、アルミニウム母材とニッケル層の界面を含む微小領域についてのAES測定の結果でも、亜鉛は観測されなかった。AESでは、10原子層レベル、つまり厚さ10nm以下の金属層が形成されていれば、検出可能である。よって、AESの結果も、単体の金属亜鉛よりなる亜鉛層が存在しないか、存在したとしてもその厚さが0.01μm未満であることを示している。
亜鉛濃度が希薄であるため、母材中又はニッケル層中に拡散した亜鉛原子はAESで検出されなかった。しかしながら、図3(b)のXRFの結果を見ると、亜鉛のピークが観測されており、試料片に亜鉛元素が存在することは確かである。XRFでは、めっき層の厚さ方向に存在する全原子を検出することができる。このように、厚さ方向に積分して存在元素を検出するXRFで亜鉛が観測され、厚さ方向に空間分解して存在元素を検出するFIB−SIM及びAESで亜鉛層が観測されていないことから、亜鉛元素の大部分は、母材又はニッケル層中に拡散し、亜鉛濃度がごく希薄な合金を形成しているものと考えられる。
母材表面には硬く緻密なアルミニウム酸化物被膜が形成されており、母材側に亜鉛が拡散することは考えにくい。一方、ニッケルと亜鉛は合金形成しやすく、亜鉛は、ニッケル層に拡散して合金を形成しているものと考えられる。
次に、図2(c)に拡大図を示すニッケル層とスズ層の界面に着目すると、1μm以下のオーダーで平滑な界面が形成されていることが分かる。つまり、ニッケル層とスズ層の間に高い密着性が達成されている。また、図2(a)の表面観察像を見ると、大きな凹凸構造は見られず、平坦なスズ表面が得られている。これは、ニッケル層とスズ層の間に平滑な界面が形成され、高い密着性が得られていることの結果によるものであると考えられる。
一方、比較例にかかるニッケル層を有さない試料片においては、図2(f)に示されるように、アルミニウムとスズの界面が平滑でなく、両者の密着性が悪い。また、このことに起因して、図2(d)の表面観察像において、粗大な粒状の構造が多数観測されている。
これらの結果から、ニッケル層の存在によって、スズ層と下層との密着性が高められ、スズ表面の平坦性が高められていることが分かる。
(腐食によるめっき層の剥離の評価)
塩水噴霧及び高温高湿放置後の実施例にかかる試料片の表面を観察した図3(c)の像を、初期の表面を観察した(a)の像と比較する。なお、図3(a)及び(c)において、中央部に観測される略正方形の領域がめっき層の形成された領域である。塩水噴霧と高温高湿放置によって、スズ層の表面の酸化が起こり、全体が暗く見えるようになってはいるものの、めっき層が剥離しているような構造は見られない。
塩水噴霧及び高温高湿放置後の実施例にかかる試料片の表面を観察した図3(c)の像を、初期の表面を観察した(a)の像と比較する。なお、図3(a)及び(c)において、中央部に観測される略正方形の領域がめっき層の形成された領域である。塩水噴霧と高温高湿放置によって、スズ層の表面の酸化が起こり、全体が暗く見えるようになってはいるものの、めっき層が剥離しているような構造は見られない。
図3(d)は、図3(c)上に1で示した箇所のXRFスペクトルである。これを、図3(b)の初期のスペクトルと比較すると、ほぼ一致するスペクトルが得られている。スズ及びニッケルのピークが塩水噴霧後に減少していないということは、めっき層の剥離によってスズ層及び/又はニッケル層の一部が失われるような事態が発生していないことを示している。
図3(c)上の2で示した箇所及び3で示した箇所についても、1で示した箇所の図3(d)のスペクトルとほぼ同じスペクトルが得られた。もしスズ層及び/又はニッケル層の剥離が進行しているのであれば、試料片の端部近傍に位置する2の箇所及び3の箇所の方が、試料片中央部に位置する1の箇所よりも剥離の影響を受けているはずであり、それらの箇所のスペクトルの方が、スズ及び/又はニッケルのピーク強度が小さくなっているはずである。しかしそのような結果にはなっておらず、試料片の中央部のみならず端部でもスズ層及びニッケル層の剥離が起こっていないことが分かる。
(加熱による接触抵抗上昇の評価)
実施例にかかる試験片について、初期(高温放置前)と高温放置後に荷重10Nで計測し、その上昇値を見積もったところ、複数作成した試験片ごとにばらつきはあったが、最も小さい場合で上昇値は検出限界以下つまり0mΩであり、最も大きい場合でも上昇値は1.5mΩであった。この値は、アルミニウムを母材とするめっき端子の抵抗上昇値としては、小さいものである。
実施例にかかる試験片について、初期(高温放置前)と高温放置後に荷重10Nで計測し、その上昇値を見積もったところ、複数作成した試験片ごとにばらつきはあったが、最も小さい場合で上昇値は検出限界以下つまり0mΩであり、最も大きい場合でも上昇値は1.5mΩであった。この値は、アルミニウムを母材とするめっき端子の抵抗上昇値としては、小さいものである。
もし亜鉛めっき層に由来する亜鉛が高温放置によってスズ層中を拡散し、最表面に偏析しているのであれば、その亜鉛が酸化物を形成し、接触抵抗値を上昇させるはずである。しかし、ニッケル層がスズ層への亜鉛の拡散を阻止しているため、そのようなことが起こらず、高温放置を経た際の接触抵抗値の上昇が抑制されていると考えられる。
高温放置後のスズ表面のAES測定の結果においても、ニッケル層表面に亜鉛は観測されず、亜鉛のスズ層への拡散と表面偏析が起こっていないことを示している。
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
1 母材
2 亜鉛めっき層
3 ニッケルめっき層
4 スズめっき層
2 亜鉛めっき層
3 ニッケルめっき層
4 スズめっき層
Claims (4)
- アルミニウム又はアルミニウム合金よりなる母材の表面に接触して亜鉛めっき層が形成され、前記亜鉛めっき層の表面に接触してニッケルめっき層が形成され、前記ニッケルめっき層に接触してスズめっき層が形成されることによって作成され、前記亜鉛めっき層から隣接する層に拡散せずに残存する亜鉛層の厚さが0.1μm未満であることを特徴とするコネクタ用めっき端子。
- 亜鉛がめっき過程で消耗され、又は前記亜鉛めっき層から隣接する層に拡散し、前記亜鉛層が残存しないことを特徴とする請求項1に記載のコネクタ用めっき端子。
- 前記ニッケルめっき層の厚さが0.5〜1.5μmの範囲にあることを特徴とする請求項1又は2に記載のコネクタ用めっき端子。
- アルミニウム又はアルミニウム合金よりなる母材の表面に接触してニッケル−亜鉛合金層が形成され、前記ニッケル−亜鉛合金層に接触してスズ層が形成されていることを特徴とするコネクタ用めっき端子。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012100912A JP2013227630A (ja) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | コネクタ用めっき端子 |
PCT/JP2012/083051 WO2013161125A1 (ja) | 2012-04-26 | 2012-12-20 | コネクタ用めっき端子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012100912A JP2013227630A (ja) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | コネクタ用めっき端子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013227630A true JP2013227630A (ja) | 2013-11-07 |
Family
ID=49482484
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012100912A Pending JP2013227630A (ja) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | コネクタ用めっき端子 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013227630A (ja) |
WO (1) | WO2013161125A1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015133588A1 (ja) * | 2014-03-05 | 2015-09-11 | 古河電気工業株式会社 | 端子及び端子の製造方法 |
CN105839158A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-08-10 | 苏州市美能五金镀饰有限公司 | 一种连续电镀工艺 |
US10400347B2 (en) | 2015-09-28 | 2019-09-03 | Nippon Light Metal Company, Ltd. | Conductive member, and production method therefor |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106711654A (zh) * | 2015-07-14 | 2017-05-24 | 鸿富锦精密工业(武汉)有限公司 | 连接器端子及其电镀方法 |
JP6226037B2 (ja) * | 2015-12-15 | 2017-11-08 | 三菱マテリアル株式会社 | 錫めっき付き銅端子材の製造方法 |
WO2017104682A1 (ja) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 錫めっき付き銅端子材の製造方法 |
MY189529A (en) * | 2016-05-10 | 2022-02-16 | Mitsubishi Materials Corp | Tinned copper terminal material, terminal, and electrical wire end part structure |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000256864A (ja) * | 1999-03-05 | 2000-09-19 | Okuno Chem Ind Co Ltd | アルミニウム又はアルミニウム合金表面の亜鉛置換方法、そのための置換液及び亜鉛置換皮膜を有するアルミニウム又はアルミニウム合金 |
JP3923367B2 (ja) * | 2002-02-26 | 2007-05-30 | 古河電気工業株式会社 | 電線の固定構造 |
JP5101798B2 (ja) * | 2005-02-14 | 2012-12-19 | 東洋鋼鈑株式会社 | 表面処理Al板 |
JP2006291340A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Toshiyuki Arai | 表面処理アルミニウム板、表面処理アルミニウム板を使用した電気通電体及びヒートシンク、表面処理アルミニウム板の製造方法 |
JP5385683B2 (ja) * | 2009-05-22 | 2014-01-08 | 矢崎総業株式会社 | コネクタ端子 |
-
2012
- 2012-04-26 JP JP2012100912A patent/JP2013227630A/ja active Pending
- 2012-12-20 WO PCT/JP2012/083051 patent/WO2013161125A1/ja active Application Filing
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015133588A1 (ja) * | 2014-03-05 | 2015-09-11 | 古河電気工業株式会社 | 端子及び端子の製造方法 |
CN106030918A (zh) * | 2014-03-05 | 2016-10-12 | 古河电气工业株式会社 | 端子和端子的制造方法 |
CN106030918B (zh) * | 2014-03-05 | 2019-01-11 | 古河电气工业株式会社 | 端子和端子的制造方法 |
US10516245B2 (en) | 2014-03-05 | 2019-12-24 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Terminal and method of manufacturing a terminal |
US10400347B2 (en) | 2015-09-28 | 2019-09-03 | Nippon Light Metal Company, Ltd. | Conductive member, and production method therefor |
CN105839158A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-08-10 | 苏州市美能五金镀饰有限公司 | 一种连续电镀工艺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013161125A1 (ja) | 2013-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2013161125A1 (ja) | コネクタ用めっき端子 | |
JP6495172B2 (ja) | 金属めっき被覆ステンレス材、および金属めっき被覆ステンレス材の製造方法 | |
JP6560455B2 (ja) | 表面処理材及びその製造方法、並びにこの表面処理材を用いて作製した部品 | |
JP5667543B2 (ja) | 銀めっき材およびその製造方法 | |
JP5848168B2 (ja) | 銀めっき材 | |
JP2018078109A (ja) | 錫めっき付銅端子材及び端子並びに電線端末部構造 | |
US20120273255A1 (en) | Electrical Conductors Having Organic Compound Coatings | |
JP6615350B2 (ja) | 表面処理材およびこれを用いて作製した部品 | |
JP6279170B1 (ja) | 表面処理材およびその製造方法ならびに表面処理材を用いて形成した部品 | |
TW201812108A (zh) | 附鍍錫之銅端子材料及端子以及電線末端部分結構 | |
JP2007046150A (ja) | 電子部品用リード線及び該リード線よりなるフラットケーブル | |
KR102102583B1 (ko) | 전기접점 재료 및 그 제조방법 | |
JP5949291B2 (ja) | コネクタ端子及びコネクタ端子用材料 | |
WO2015002130A1 (ja) | 電磁波シールド用金属箔、電磁波シールド材、及びシールドケーブル | |
JP2013254681A (ja) | コネクタ端子 | |
JP2014201753A (ja) | コネクタ端子材料の製造方法およびコネクタ端子の製造方法 | |
JP6620897B2 (ja) | 錫めっき付銅端子材及び端子並びに電線端末部構造 | |
WO2018212174A1 (ja) | 錫めっき付銅端子材及び端子並びに電線端末部構造 | |
WO2014030461A1 (ja) | コネクタ用めっき端子及びコネクタ用めっき端子の製造方法 | |
WO2018124115A1 (ja) | 表面処理材およびこれを用いて作製した部品 | |
WO2015182786A1 (ja) | 電気接点材、電気接点材の製造方法および端子 | |
TWI557750B (zh) | Electrical contact material and manufacturing method thereof | |
Kure-Chu et al. | Corrosion resistance of multilayered Sn/Ag3Sn films electroplated on Cu alloys for highly reliable automotive connectors | |
JP2018104821A (ja) | 表面処理材及びこれを用いて作製した部品 | |
JP2020056090A (ja) | 防食端子材とその製造方法、及び防食端子並びに電線端末部構造 |