JP2017014588A - 銀めっき材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基材上に形成されたニッケルからなる下地層の表面に銀からなる表層が形成され、耐摩耗性に優れた銀めっき材を提供するとともに、その銀めっき材の生産性を向上させることができる、銀めっき材の製造方法を提供する。
【解決手段】銅または銅合金からなる基材を化学研磨液に浸漬して、基材の表面を粗面化し、この粗面化した基材の表面にニッケルからなる下地層を形成することにより、下地層の表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋを０．１以上、算術平均粗さＲａを０．０５μｍ以上、最大高さＲｚを０．５μｍ以上にした後、この下地層の表面に銀からなる表層を形成する。
【選択図】なし

Description

本発明は、銀めっき材およびその製造方法に関し、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およびその製造方法に関する。

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、銅または銅合金やステンレス鋼などの比較的安価で耐食性や機械的特性などに優れた基材に、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。これらのめっきと基材との間の密着性を向上させるために、これらのめっきと基材との間にニッケルからなる下地層を形成しためっき材も使用されている。

銅または銅合金やステンレス鋼などの基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、これらの基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、これらの基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。

また、コネクタやスイッチなどの接点や端子部品などの材料は、コネクタの挿抜やスイッチの摺動に伴う耐摩耗性も要求される。

銀めっき材の耐摩耗性を向上させるために、基材の表面にＮｉからなる多孔質金属層を形成し、この多孔質金属層の表面にＡｇからなる表面被覆層を形成するとともに、多孔質金属層の細孔内にＡｇからなる充填部を存在させてコネクタ用電気接点材料を製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、基材上にＮｉを主成分とする下地めっき層を形成し、この下地めっき層上にＮｉを主成分とする多孔質のめっき層を形成し、この多孔質のめっき層上にＡｇを主成分とする表面めっき層を形成してめっき品を製造する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１５−５９２６０号公報（段落番号０００６、００２５−００３１） 国際公開２０１３／０９４７６６号公報（段落番号０００６−０００７）

しかし、特許文献１のコネクタ用電気接点材料では、Ａｇからなる充填部が基材の表面に接触して配置されているため、高温環境下で使用すると、充填部のＡｇが基材のＣｕと反応して、基材とめっき層との間の密着性が悪くなるという問題がある。

また、特許文献１および２の方法では、多孔質金属層（または多孔質のめっき層）を形成するために、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライドを含むめっき浴を使用しているため、めっき後にイオン交換水で十分に洗浄し、さらにイオン交換水に浸漬して超音波洗浄して、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライドを十分に除去する必要があり、生産性が悪いという問題がある。また、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライドを十分に除去しないと、Ａｇからなる表面被覆層（またはＡｇを主成分とする表面めっき層）が剥離し易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、基材上に形成されたニッケルからなる下地層の表面に銀からなる表層が形成され、耐摩耗性に優れた銀めっき材を提供するとともに、その銀めっき材の生産性を向上させることができる、銀めっき材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、基材の表面を粗面化し、この粗面化した基材の表面にニッケルからなる下地層を形成した後、この粗面化した下地層の表面に銀からなる表層を形成することにより、基材上に形成されたニッケルからなる下地層の表面に銀からなる表層が形成され、耐摩耗性に優れた銀めっき材を高い生産性で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の製造方法は、基材の表面を粗面化し、この粗面化した基材の表面にニッケルからなる下地層を形成した後、この粗面化した下地層の表面に銀からなる表層を形成することを特徴とする。

この銀めっき材の製造方法において、粗面化が、基材を化学研磨液に浸漬することによって行われるのが好ましい。また、粗面化した基材の表面に下地層を形成することにより、下地層の表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋを０．１以上にするのが好ましく、算術平均粗さＲａを０．０５μｍ以上にするのが好ましく、最大高さＲｚを０．５μｍ以上にするのが好ましい。また、基材が銅または銅合金からなるのが好ましい。

また、本発明による銀めっき材は、基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、基材の表面が粗面化されていることを特徴とする。

この銀めっき材において、基材の表面が下地層により密に被覆されているのが好ましい。また、下地層の表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが０．１以上であるのが好ましく、算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以上であるのが好ましく、最大高さＲｚが０．５μｍ以上であるのが好ましい。また、基材が銅または銅合金からなるのが好ましい。

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。

本発明によれば、基材上に形成されたニッケルからなる下地層の表面に銀からなる表層が形成され、耐摩耗性に優れた銀めっき材を高い生産性で製造することができる。

本発明による銀めっき材の製造方法の実施の形態では、基材の表面を粗面化（表面に凹凸を形成）し、この粗面化した基材の表面にニッケルからなる下地層を形成した後、この下地層の表面に銀からなる表層を形成する。

基材（被めっき材）は、銅または銅合金からなるのが好ましく、めっきの前処理として、基材を電解脱脂し、酸洗するのが好ましい。

ニッケルからなる下地層は、ニッケルめっき浴中において電気めっき（ニッケルめっき）を行うことによって形成するのが好ましい。このニッケルからなる下地層を基材と銀からなる表層との間に形成することによって、基材と表層との間の密着性を向上させることができる。この下地層の厚さは、薄過ぎると基材と銀からなる表層との間の密着性を向上させるには十分でなく、厚過ぎると銀めっき材の加工性が低下するため、０．３〜２．０μｍであるのが好ましく、０．５〜１．５μｍであるのがさらに好ましい。この下地層と銀からなる表層との間の密着性を向上させるために、下地層と表層との間に銀ストライクめっきよる中間層を形成してもよい。

銀からなる表層は、銀めっき液中において電気めっき（銀めっき）を行うことによって形成するのが好ましい。銀めっき液は、シアン化銀カリウム（ＫＡｇ（ＣＮ）_２）と、シアン化カリウム（ＫＣＮ）と、セレノシアン酸カリウム（ＫＳｅＣＮ）とを含む水溶液からなるのが好ましく、炭酸カリウム（Ｋ_２ＣＯ_３）を含んでもよい。銀からなる表層の厚さは、厚過ぎるとコストが高くなるだけでなく割れ易くなって銀めっき材の加工性が低下し、薄過ぎると銀めっき材の耐摩耗性が低下するため、１〜１０μｍであるのが好ましく、２〜７μｍであるのがさらに好ましく、２〜５μｍであるのが最も好ましい。

基材の表面の粗面化は、例えば、基材を化学研磨液に浸漬してエッチングすることによって行うことができる。このように基材の表面を粗面化（表面に凹凸を形成）した後にその基材の表面にニッケルからなる下地層を形成すれば、硬度が比較的低い銀からなる表層が摺動により摩耗しても、硬度が高く摺動により摩耗し難いニッケルからなる下地層の表面の凹部内の銀からなる表層が接点になって低い接触抵抗を維持するとともに、潤滑材の役割を果たして良好な摺動性を維持することができる。

この粗面化した基材の表面に下地層を形成することにより、下地層の表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋを０．１以上にするのが好ましく、０．１〜１．０にするのがさらに好ましい。また、下地層の表面の粗面化により、下地層の表面の算術平均粗さＲａを０．０５μｍ以上にするのが好ましく、０．０５〜０．２μｍにするのがさらに好ましい。さらに、下地層の表面の粗面化により、下地層の表面の最大高さＲｚを０．５μｍ以上にするのが好ましく、０．５〜１．０μｍにするのがさらに好ましい。下地層の表面の最大高さＲｚを０．５μｍより小さいと、下地層の表面の凹部内の銀の量が少なくなって、潤滑剤の役割を果たさなくなる。

なお、ニッケルからなる下地層および銀からなる表層の形成を電気めっきによって行うとともに、下地層の表面の粗面化を化学研磨液への浸漬によって行えば、これらの処理をインラインで行うことができ、銀めっき材の生産性が高くなる。

上述した銀めっき材の製造方法の実施の形態により、銅または銅合金からなる基材上にニッケルからなる下地層が形成されて、基材が下地層により密に被覆され、粗面化した基材の表面に下地層が形成されて、（基材が圧延板の場合、圧延板の圧延方向に平行な方向と垂直な方向のいずれでも）下地層の表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが０．１以上、算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以上、最大高さＲｚが０．５μｍ以上になり、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を製造することができる。

以下、本発明による銀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。

まず、基材（被めっき材）として６７ｍｍ×５０ｍｍ ×０．３ｍｍの純銅からなる圧延板を用意し、この被めっき材の前処理として、被めっき材とＳＵＳ板をアルカリ脱脂液に入れ、被めっき材を陰極とし、ＳＵＳ板を陽極として、電圧５Ｖで３０秒間電解脱脂を行い、水洗した後、３％硫酸中で１５秒間酸洗した。

次に、前処理を行った被めっき材を銅エッチング用化学研磨液（メック株式会社製のＡ−１０２０１）に浸漬することにより、被めっき材の表面を化学研磨して粗面化した。

次に、２０ｇ／Ｌの塩化ニッケルと３５g／Ｌのホウ酸と３５０ｇ／Ｌのスルファミン酸カリウムを含む水溶液からなるニッケルめっき浴中において、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で撹拌しながら液温を５０℃において電流密度７．８Ａ／ｄｍ^２でニッケル膜厚が１μｍになるまで電気めっき（ニッケルめっき）を行った。なお、ニッケルめっき皮膜の表面の表面粗さについて、表面粗さ形状測定機（株式会社東京精密製のサーフコム１５００ＤＸ３／ＳＤ３）による測定結果から、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１年）に基づいて表面粗さを表すパラメータである算術平均粗さＲａ、最大高さＲｚ、粗さ曲線のスキューネスＲｓｋ、粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍを算出した。その結果、圧延板の圧延方向に平行な方向の算術平均粗さＲａが０．０５９μｍ、圧延方向に垂直な方向の算術平均粗さＲａが０．０６０μｍ、圧延方向に平行な方向の最大高さＲｚが０．５５５μｍ、圧延方向に垂直な方向の最大高さＲｚが０．５９３μｍであり、圧延方向に平行な方向の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが０．５５４、圧延方向に垂直な方向の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが０．１６１であり、圧延方向に平行な方向の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４４．６μｍ、圧延方向に平行な方向の粗さ曲線要素の平均長さが２８．７μｍであった。

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を含む水溶液からなる銀ストライクめっき液中において、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で撹拌しながら室温において電流密度２．５Ａ／ｄｍ^２で１０秒間電気めっき（銀ストライクめっき）を行った。

次に、９５ｇ／Ｌのシアン化銀カリウム（ＫＡｇ（ＣＮ）_２）と、９５ｇ／Ｌのシアン化カリウム（ＫＣＮ）と、５５ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウム（ＫＳｅＣＮ）とを含む水溶液からなる銀めっき液中において、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で撹拌しながら液温１８℃において電流密度５．０Ａ／ｄｍ^２で銀めっき皮膜の厚さが３μｍになるまで電気めっき（銀めっき）を行って、銀めっき材を作製した。

［比較例］
被めっき材の表面を化学研磨しなかった以外は、実施例１と同様の方法により、銀めっき材を作製した。

なお、ニッケルめっき皮膜の表面の表面粗さについて、実施例１と同様の方法により、算術平均粗さＲａ、最大高さＲｚ、粗さ曲線のスキューネスＲｓｋ、粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍを算出した。その結果、圧延板の圧延方向に平行な方向の算術平均粗さＲａが０．０３３μｍ、圧延方向に垂直な方向の算術平均粗さＲａが０．０３７μｍ、圧延方向に平行な方向の最大高さＲｚが０．３０２μｍ、圧延方向に垂直な方向の最大高さＲｚが０．４４２μｍであり、圧延方向に平行な方向の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが−０．５２５、圧延方向に垂直な方向の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが−１．９６０、圧延方向に平行な方向の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが６７．８μｍ、圧延方向に平行な方向の粗さ曲線要素の平均長さが３０．５μｍであった。

また、実施例および比較例で作製した銀めっき材の耐摩耗性を評価するために、これらの銀めっき材の一方をＲ＝１（ｍｍ）の半球形状にインデント加工した銀めっき材を、他方の銀めっき材の板面上に荷重３００ｇｆで押し当てながら、摺動速度１００ｍｍ／分で摺動距離５ｍｍとして５０回摺動させた後、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）によって、銀めっき材の板面の摩耗痕を観察した。その結果、比較例で作製した銀めっき材をインデント加工した銀めっき材を実施例の銀めっき材の板面上で摺動させたときに、実施例の銀めっき材の基材の露出はなく、銀めっき材の耐摩耗性は良好であったが、実施例で作製した銀めっき材をインデント加工した銀めっき材を比較例の銀めっき材の板面上で摺動させたときに、比較例の銀めっき材の基材の露出があった。これらの結果から、実施例の銀めっき材は、比較例の銀めっき材に比べて、耐摩耗性に優れていることがわかる。

Claims (13)

1. 基材の表面を粗面化し、この粗面化した基材の表面にニッケルからなる下地層を形成した後、この下地層の表面に銀からなる表層を形成することを特徴とする、銀めっき材の製造方法。
2. 前記粗面化が、前記基材を化学研磨液に浸漬することによって行われることを特徴とする、請求項１に記載の銀めっき材の製造方法。
3. 前記粗面化した基材の表面に前記下地層を形成することにより、前記下地層の表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋを０．１以上にす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の製造方法。
4. 前記粗面化した基材の表面に前記下地層を形成することにより、前記下地層の表面の算術平均粗さＲａを０．０５μｍ以上にすることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の銀めっき材の製造方法。
5. 前記粗面化した基材の表面に前記下地層を形成することにより、前記下地層の表面の最大高さＲｚを０．５μｍ以上にすることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の銀めっき材の製造方法。
6. 前記基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乃至５のいずれかに記載の銀めっき材の製造方法。
7. 基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、基材の表面が粗面化されていることを特徴とする、銀めっき材。
8. 前記基材の表面が前記下地層により密に被覆されていることを特徴とする、請求項７に記載の銀めっき材。
9. 前記下地層の表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが０．１以上であることを特徴とする、請求項７または８に記載の銀めっき材。
10. 前記下地層の表面の算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以上であることを特徴とする、請求項７乃至９のいずれかに記載の銀めっき材。
11. 前記下地層の表面の最大高さＲｚが０．５μｍ以上であることを特徴とする、請求項７乃至１０のいずれかに記載の銀めっき材。
12. 前記基材が銅または銅合金からなることを特徴とする、請求項７乃至１１のいずれかに記載の銀めっき材。
13. 請求項７乃至１２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。