JP2014181354A - 銀めっき材 - Google Patents
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Abstract
【課題】素材上にニッケルからなる下地層が形成され、この下地層の表面に銀からなる表層が形成された銀めっき材において、曲げ加工性が良好な銀めっき材を提供する。
【解決手段】銅または銅合金からなる素材上にニッケルからなる下地層が形成され、この下地層の表面に銀からなる厚さ１０μｍ以下の表層が形成された銀めっき材において、下地層の厚さを２μｍ以下、好ましくは１．５μｍ以下にし、表層の｛２００｝方位の面積分率を１５％以上、好ましくは２５％以上にする。
【選択図】なし
【解決手段】銅または銅合金からなる素材上にニッケルからなる下地層が形成され、この下地層の表面に銀からなる厚さ１０μｍ以下の表層が形成された銀めっき材において、下地層の厚さを２μｍ以下、好ましくは１．５μｍ以下にし、表層の｛２００｝方位の面積分率を１５％以上、好ましくは２５％以上にする。
【選択図】なし
Description
本発明は、銀めっき材に関し、特に、車載用や民生用の電気配線に使用されるコネクタ、スイッチ、リレーなどの接点や端子部品の材料として使用される銀めっき材に関する。
従来、コネクタやスイッチなどの接点や端子部品などの材料として、ステンレス鋼や銅または銅合金などの比較的安価で耐食性や機械的特性などに優れた素材に、電気特性や半田付け性などの必要な特性に応じて、錫、銀、金などのめっきを施しためっき材が使用されている。
ステンレス鋼や銅または銅合金などの素材に錫めっきを施した錫めっき材は、安価であるが、高温環境下における耐食性に劣っている。また、これらの素材に金めっきを施した金めっき材は、耐食性に優れ、信頼性が高いが、コストが高くなる。一方、これらの素材に銀めっきを施した銀めっき材は、金めっき材と比べて安価であり、錫めっき材と比べて耐食性に優れている。
このような銀めっき材として、ステンレス鋼からなる薄板状基板の表面に厚さ０．１〜０．３μｍのニッケルメッキ層が形成され、その上に厚さ０．１〜０．５μｍの銅メッキ層が形成され、その上に厚さ１μｍの銀メッキ層が形成された電気接点用金属板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ステンレス鋼基材の表面に活性化処理された厚さ０．０１〜０．１μｍのニッケル下地層が形成され、その上にニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金のうちの少なくとも一種からなる厚さ０．０５〜０．２μｍの中間層が形成され、その上に銀または銀合金の厚さ０．５〜２．０μｍの表層が形成された可動接点用銀被覆ステンレス条も提案されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、銅、銅合金、鉄または鉄合金からなる金属基体上に、ニッケル、ニッケル合金、コバルトまたはコバルト合金のいずれかからなる厚さ０．００５〜０．１μｍの下地層が形成され、その上に銅または銅合金からなる厚さ０．０１〜０．２μｍの中間層が形成され、その上に銀または銀合金からなる厚さ０．２〜１．５μｍの表層が形成され、金属基体の算術平均粗さＲａが０．００１〜０．２μｍであり、中間層形成後の算術平均粗さＲａが０．００１〜０．１μｍである、可動接点部品用銀被覆材も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
しかし、従来の銀めっき材では、素材上にニッケルからなる下地層を形成すると、曲げ加工性が著しく低下する場合があり、複雑な形状や小型のコネクタやスイッチなどの接点や端子部品に加工すると、銀めっき材に割れが生じて、素材が露出してしまうという問題がある。
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、素材上にニッケルからなる下地層が形成され、この下地層の表面に銀からなる表層が形成された銀めっき材において、曲げ加工性が良好な銀めっき材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、素材上にニッケルからなる下地層が形成され、この下地層の表面に銀からなる表層が形成された銀めっき材において、下地層の厚さを２μｍ以下にし、表層の｛２００｝方位の面積分率を１５％以上にすることにより、曲げ加工性が良好な銀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、本発明による銀めっき材は、素材上にニッケルからなる下地層が形成され、この下地層の表面に銀からなる表層が形成された銀めっき材において、下地層の厚さが２μｍ以下であり、表層の｛２００｝方位の面積分率が１５％以上であることを特徴とする。この銀めっき材において、素材が銅または銅合金からなるのが好ましい。また、表層の厚さが１０μｍ以下であるのが好ましい。
また、本発明による接点または端子部品は、上記の銀めっき材を材料として用いたことを特徴とする。
なお、本明細書中において、「｛２００｝方位の面積分率」とは、銀めっき材の表面の面積に対して、銀めっき材の表面に垂直な方向（ＮＤ）に｛２００｝方位を（角度許容差１０°まで）向けている結晶が占める面積の割合（％）をいう。
本発明によれば、素材上にニッケルからなる下地層が形成され、この下地層の表面に銀からなる表層が形成された銀めっき材において、曲げ加工性が良好な銀めっき材を提供することができる。
本発明による銀めっき材の実施の形態では、素材上にニッケルからなる下地層が形成され、この下地層の表面に銀からなる表層が形成された銀めっき材において、下地層の厚さが２μｍ以下、好ましくは１．５μｍ以下であり、表層の｛２００｝方位の面積分率が１５％以上、好ましくは２５％以上である。
このように銀からなる表層の｛２００｝方位の面積分率を１５％以上にすることにより、表層中の転位密度を減少させて、めっき材の曲げ加工の際の剪断帯の発生を低減し、このような曲げ加工性が良好な表層によりニッケルからなる下地層を覆うことにより、銀めっき材全体の曲げ加工性を向上させることができる。
この銀めっき材において、素材が銅または銅合金からなるのが好ましく、表層の厚さが１０μｍ以下であるのが好ましい。
この銀めっき材の銀からなる表層は、シアン化銀カリウム（ＫＡｇ（ＣＮ）２）と、シアン化カリウム（ＫＣＮ）と、３〜３０ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウム（ＫＳｅＣＮ）とからなり、セレン濃度が５〜１５ｍｇ／Ｌであり且つフリーシアンに対するＡｇの質量比が０．９〜１．８である銀めっき液中において電気めっきを行うことによって形成することができる。この電気めっきの際の液温は、好ましくは１０〜４０℃、さらに好ましくは１５〜３０℃であり、電流密度は、好ましくは１〜１５Ａ／ｄｍ２、さらに好ましくは３〜１０Ａ／ｄｍ２である。
以下、本発明による銀めっき材の実施例について詳細に説明する。
［実施例１］
まず、被めっき材として６７ｍｍ×５０ｍｍ×０．３ｍｍの純銅板を用意し、この被めっき材とＳＵＳ板をアルカリ脱脂液に入れ、被めっき材を陽極とし、ＳＵＳ板を陰極として、電圧５Ｖで３０秒間電解脱脂し、水洗した後、３％硫酸中で１５秒間酸洗することによって前処理を行った。
まず、被めっき材として６７ｍｍ×５０ｍｍ×０．３ｍｍの純銅板を用意し、この被めっき材とＳＵＳ板をアルカリ脱脂液に入れ、被めっき材を陽極とし、ＳＵＳ板を陰極として、電圧５Ｖで３０秒間電解脱脂し、水洗した後、３％硫酸中で１５秒間酸洗することによって前処理を行った。
次に、１５０ｇ／Ｌの塩化ニッケルと３質量％の塩酸とからなるニッケルストライクめっき液中において、前処理済の被めっき材を陰極とし、ニッケル電極板を陽極として、スターラにより４００ｒｐｍで撹拌しながら、電流密度２Ａ／ｄｍ２で１０秒間電気めっき（ニッケルストライクめっき）を行った。
次に、３５０ｇ／Ｌのスルファミン酸ニッケルと２０ｇ／Ｌの塩化ニッケルと３５ｇ／Ｌのホウ酸とからなるニッケルめっき液中において、ニッケルストライクめっき済の被めっき材を陰極とし、ＳＫニッケル電極板を陽極として、スターラにより４００ｒｐｍで撹拌しながら、電流密度２／ｄｍ２、液温５０℃でニッケルめっき皮膜の厚さが０．０１μｍになるまで電気めっき（ニッケルめっき）を行うことにより、下地層としてのニッケルめっき皮膜を形成した。
次に、３ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと９０ｇ／Ｌのシアン化カリウムとからなる銀ストライクめっき液中において、ニッケルめっき済の被めっき材を陰極とし、白金で被覆したチタン電極板を陽極として、スターラにより４００ｒｐｍで撹拌しながら、電流密度２．５Ａ／ｄｍ２で１０秒間電気めっき（銀ストライクめっき）を行った。
次に、１４８ｇ／Ｌのシアン化銀カリウム（Ｋ［Ａｇ（ＣＮ）２］）と１４０ｇ／Ｌのシアン化カリウム（ＫＣＮ）と１８ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウム（ＫＳｅＣＮ）からなる銀めっき液中において、銀ストライクめっき済の被めっき材を陰極とし、銀電極板を陽極として、スターラにより４００ｒｐｍで撹拌しながら、電流密度５．０Ａ／ｄｍ２、液温１８℃で銀膜厚が３μｍになるまで電気めっきを行うことにより、銀めっき皮膜を形成した。なお、使用した銀めっき液中のＳｅ濃度は１０ｍｇ／Ｌ、Ａｇ濃度は８０ｇ／Ｌ、フリーＣＮ濃度は５６ｇ／Ｌ、Ａｇ／フリーＣＮ質量比は１．４４である。
このようにして作製した銀めっき材について、｛２００｝方位の面積分率を算出するとともに、銀めっき材を素材のＬＤ（圧延方向）を曲げ軸とする曲げ加工性（ＢａｄＷａｙ（ＢＷ）曲げ加工性）と、ＴＤ（圧延方向および板厚方向に垂直な方向）を曲げ軸とする曲げ加工性（ＧｏｏdＷａｙ（ＧＷ）曲げ加工性）を評価した。
銀めっき材の｛２００｝方位の面積分率は、サーマル電界放出形走査電子顕微鏡（日本電子株式会社製のＪＳＭ−７８００Ｆ）により、０．４μｍステップで銀めっき材の表面の１００μｍ四方を測定し、走査電子顕微鏡用結晶解析ツール（株式会社ＴＳＬソリューションズ製のＯＩＭ）を用いて、電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ法）により、銀めっき材の表面に垂直な方向（ＮＤ）に｛２００｝方位を（角度許容差１０°まで）向けている結晶が占める割合を算出することによって求めた。その結果、｛２００｝方位の面積分率は４２．０％であった。無配向の銀めっき材（銀めっき皮膜を構成する結晶がランダムに配向している仮想の銀めっき材）の｛２００｝方位の面積分率の理論値は４．４％程度であり、この無配向の銀めっき材と比較すると、本実施例の銀めっき材では、表層の銀めっき皮膜中の結晶の多くが、｛２００｝面を銀めっき材の表面（板面）の方向に向ける（銀めっき材の表面に垂直な方向（ＮＤ）に｛２００｝方位を向ける）ように強く配向している。
銀めっき材の曲げ加工性は、ＪＩＳ Ｚ２２４８のＶブロック法に準じて、ＢＷ曲げ加工性については、銀めっき材を素材のＬＤ（圧延方向）を曲げ軸として、ＧＷ曲げ加工性については、銀めっき材を素材のＴＤ（圧延方向および板厚方向に垂直な方向）を曲げ軸として、それぞれＲ＝０．３およびＲ＝０．５で９０度に折り曲げた後、その折り曲げた箇所を顕微鏡（キーエンス社製のデジタルマイクロスコープＶＨＸ−１０００）により１０００倍に拡大して観察し、素材の露出の有無によって評価した。その結果、いずれの場合も、素材の露出は観察されず、曲げ加工性が良好であった。
［実施例２］
下地層としてのニッケルめっき皮膜の厚さを０．２μｍとした以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
下地層としてのニッケルめっき皮膜の厚さを０．２μｍとした以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
このようにして作製した銀めっき材について、実施例１と同様の方法により、｛２００｝方位の面積分率を算出し、ＢＷ曲げ加工性とＧＷ曲げ加工性を評価した。その結果、｛２００｝方位の面積分率は４３．１％であり、ＢＷ曲げ加工性とＧＷ曲げ加工性の評価のいずれの場合でも、素材の露出は観察されず、曲げ加工性が良好であった。
［実施例３］
下地層としてのニッケルめっき皮膜の厚さを１．０μｍとした以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
下地層としてのニッケルめっき皮膜の厚さを１．０μｍとした以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
このようにして作製した銀めっき材について、実施例１と同様の方法により、｛２００｝方位の面積分率を算出し、ＢＷ曲げ加工性とＧＷ曲げ加工性を評価した。その結果、｛２００｝方位の面積分率は４１．２％であり、ＢＷ曲げ加工性とＧＷ曲げ加工性の評価のいずれの場合でも、素材の露出は観察されず、曲げ加工性が良好であった。
［実施例４］
下地層としてのニッケルめっき皮膜の厚さを１．５μｍとした以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
下地層としてのニッケルめっき皮膜の厚さを１．５μｍとした以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
このようにして作製した銀めっき材について、実施例１と同様の方法により、｛２００｝方位の面積分率を算出し、ＢＷ曲げ加工性とＧＷ曲げ加工性を評価した。その結果、｛２００｝方位の面積分率は４２．２％であり、ＢＷ曲げ加工性とＧＷ曲げ加工性の評価では、Ｒ＝０．３のときは、いずれの場合も、素材の露出が観察され、曲げ加工性が良好でなかったが、Ｒ＝０．５のときは、いずれの場合も、素材の露出は観察されず、曲げ加工性が良好であった。
［比較例１］
銀めっきにおいて、１４８ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと１４０ｇ／Ｌのシアン化カリウムと７３ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウムとからなる銀めっき液を使用した以外は、実施例２と同様の方法により銀めっき材を作製した。なお、使用した銀めっき液中のＳｅ濃度は４０ｍｇ／Ｌ、Ａｇ濃度は８０ｇ／Ｌ、フリーＣＮ濃度は５６ｇ／Ｌ、Ａｇ／フリーＣＮ質量比は１．４４である。
銀めっきにおいて、１４８ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと１４０ｇ／Ｌのシアン化カリウムと７３ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウムとからなる銀めっき液を使用した以外は、実施例２と同様の方法により銀めっき材を作製した。なお、使用した銀めっき液中のＳｅ濃度は４０ｍｇ／Ｌ、Ａｇ濃度は８０ｇ／Ｌ、フリーＣＮ濃度は５６ｇ／Ｌ、Ａｇ／フリーＣＮ質量比は１．４４である。
このようにして作製した銀めっき材について、実施例１と同様の方法により、｛２００｝方位の面積分率を算出し、ＢＷ曲げ加工性とＧＷ曲げ加工性を評価した。その結果、｛２００｝方位の面積分率は５．２％であり、ＢＷ曲げ加工性とＧＷ曲げ加工性の評価のいずれの場合でも、素材の露出が観察され、曲げ加工性が良好でなかった。
［比較例２］
銀めっきにおいて、１４８ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと１４０ｇ／Ｌのシアン化カリウムとからなる（セレノシアン酸カリウムを含まない）銀めっき液を使用した以外は、実施例２と同様の方法により銀めっき材を作製した。なお、使用した銀めっき液中のＳｅ濃度は０ｍｇ／Ｌ、Ａｇ濃度は８０ｇ／Ｌ、フリーＣＮ濃度は５６ｇ／Ｌ、Ａｇ／フリーＣＮ質量比は１．４４である。
銀めっきにおいて、１４８ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと１４０ｇ／Ｌのシアン化カリウムとからなる（セレノシアン酸カリウムを含まない）銀めっき液を使用した以外は、実施例２と同様の方法により銀めっき材を作製した。なお、使用した銀めっき液中のＳｅ濃度は０ｍｇ／Ｌ、Ａｇ濃度は８０ｇ／Ｌ、フリーＣＮ濃度は５６ｇ／Ｌ、Ａｇ／フリーＣＮ質量比は１．４４である。
このようにして作製した銀めっき材について、実施例１と同様の方法により、｛２００｝方位の面積分率を算出し、ＢＷ曲げ加工性とＧＷ曲げ加工性を評価した。その結果、｛２００｝方位の面積分率は３．２％であり、ＢＷ曲げ加工性とＧＷ曲げ加工性の評価のいずれの場合でも、素材の露出が観察され、曲げ加工性が良好でなかった。
実施例および比較例の銀めっき材の作製条件および評価結果をそれぞれ表１および表２に示す。
表１および表２からわかるように、ニッケル下地層の膜厚が２μｍ以下で銀めっき皮膜の｛２００｝方位の面積分率が１５％以上の実施例１〜４の銀めっき材は、曲げ加工性に優れている。
Claims (4)
- 素材上にニッケルからなる下地層が形成され、この下地層の表面に銀からなる表層が形成された銀めっき材において、下地層の厚さが２μｍ以下であり、表層の｛２００｝方位の面積分率が１５％以上であることを特徴とする、銀めっき材。
- 前記素材が銅または銅合金からなることを特徴とする、請求項１に記載の銀めっき材。
- 前記表層の厚さが１０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の銀めっき材。
- 請求項１乃至３のいずれかに記載の銀めっき材を材料として用いたことを特徴とする、接点または端子部品。
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