JP2018159125A - Sn PLATED MATERIAL AND PRODUCTION METHOD THEREOF - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、Snめっき材およびその製造方法に関し、特に、ワイヤーハーネスなどの電線に接続される端子などの材料として使用されるSnめっき材およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an Sn plating material and a method for manufacturing the same, and more particularly to an Sn plating material used as a material for a terminal connected to an electric wire such as a wire harness and a method for manufacturing the same.
従来、車両用のワイヤーハーネスなどの電線として銅または銅合金からなる電線が使用され、その電線に接続される端子などの材料として、銅または銅合金にSnめっきを施したSnめっき材が使用されている。 Conventionally, an electric wire made of copper or a copper alloy is used as an electric wire for a wire harness for a vehicle, and an Sn plating material obtained by applying Sn plating to copper or a copper alloy is used as a material such as a terminal connected to the electric wire. ing.
近年、車両の軽量化による燃費効率の向上のため、車両用のワイヤーハーネスなどの電線として、銅または銅合金より比重の小さいアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる電線が使用されている。 In recent years, electric wires made of aluminum or aluminum alloys having a specific gravity smaller than that of copper or copper alloys have been used as electric wires for vehicle wiring harnesses or the like in order to improve fuel efficiency by reducing vehicle weight.
しかし、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる電線にSnめっき材からなる端子を加締めなどの圧着加工により接続すると、電位差の大きい異種金属の接触によるガルバニック腐食(卑な金属が溶解する異種金属接触腐食)が生じる可能性がある。 However, if a terminal made of Sn plating material is connected to an electric wire made of aluminum or an aluminum alloy by crimping such as crimping, galvanic corrosion due to contact of a dissimilar metal with a large potential difference (dissimilar metal contact corrosion in which a base metal dissolves) occurs. It can happen.
そのため、接続部分に防食剤や樹脂を塗布して異種金属接触腐食を防止しているが、生産性が低下し、製造コストが高くなる。 For this reason, anticorrosives and resins are applied to the connecting portions to prevent contact with different metals, but productivity is lowered and manufacturing costs are increased.
また、異種金属接触腐食を防止する端子として、電線の一端に露出した第一の金属(アルミニウム系材料)からなる芯線を加締め接続する芯線バレル部を有する電線接続部を備え、第一の金属よりもイオン化傾向が小さい第二の金属(銅系材料)により形成された端子であって、芯線バレル部が芯線を加締める前に、イオン化傾向が第一の金属と第二の金属の間である第三の金属(亜鉛)で電線接触部がめっき処理され、芯線バレル部における接続面のめっき層が加締め時に破壊される端子が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, the first metal has a wire connecting portion having a core wire barrel portion for caulking and connecting a core wire made of a first metal (aluminum-based material) exposed at one end of the wire as a terminal for preventing foreign metal contact corrosion. A terminal formed of a second metal (copper-based material) having a smaller ionization tendency than the first wire and the second metal before the core wire barrel portion crimps the core wire. There has been proposed a terminal in which a wire contact portion is plated with a third metal (zinc), and a plating layer on a connection surface in a core wire barrel portion is destroyed when caulking (for example, see Patent Document 1).
しかし、特許文献1の端子では、電線接触部が第三の金属(亜鉛)でめっき処理され、加締め時にめっき層が破壊されるように非常に薄いめっき層を形成する必要があるので、長期間にわたって異種金属接触腐食を防止することが困難である。また、端子の材料として一般的に使用されているSnめっき材の表面にZnめっきを施しても、Znめっき層の密着性が悪く、Snめっき材を端子の材料として使用した場合に、端子形状に加工する際にZnめっき層が剥離し易くなることがわかった。また、Snめっき材を端子の材料として使用する場合、曲げ加工性が良好であることが望ましい。 However, in the terminal of Patent Document 1, it is necessary to form a very thin plating layer so that the wire contact portion is plated with a third metal (zinc) and the plating layer is destroyed when caulking. It is difficult to prevent dissimilar metal contact corrosion over time. In addition, even if the surface of the Sn plating material generally used as a terminal material is subjected to Zn plating, the adhesion of the Zn plating layer is poor, and when the Sn plating material is used as the terminal material, the terminal shape It has been found that the Zn plating layer is easily peeled off during processing. Moreover, when using Sn plating material as a material of a terminal, it is desirable that bending workability is favorable.
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、表面にZnめっき層が形成されたSnめっき材をアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる電線に加締めなどの圧着加工により接続する端子の材料として使用した場合に、圧着加工の際に接続部分の加工を施さなくても、耐食性が良好であり且つ表面に形成したZnめっき層の密着性が良好であるとともに、曲げ加工性が良好なSn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。 Therefore, in view of such conventional problems, the present invention provides a terminal material for connecting a Sn plating material having a Zn plating layer formed on a surface thereof to an electric wire made of aluminum or an aluminum alloy by crimping or the like. When used, Sn plating with good corrosion resistance and good adhesion to the Zn plating layer formed on the surface and good bending workability, even if the connecting part is not processed during crimping An object is to provide a material and a method for producing the same.
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、銅または銅合金からなる基材の表面にSn含有層が形成されたSnめっき材において、Sn含有層をCu−Sn合金層とこのCu−Sn合金層の表面に形成された厚さ5μm以下のSnからなるSn層とから構成し、Sn含有層の表面にNiめっき層を形成し、このNiめっき層の表面に最表層としてビッカース硬さHVが80以下のZnめっき層を形成することにより、表面にZnめっき層が形成されたSnめっき材をアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる電線に加締めなどの圧着加工により接続する端子の材料として使用した場合に、圧着加工の際に接続部分の加工を施さなくても、耐食性が良好であり且つ表面に形成したZnめっき層の密着性が良好であるとともに、曲げ加工性が良好なSn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。 As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors have determined that a Sn-containing layer is a Cu-Sn alloy layer in a Sn-plated material in which a Sn-containing layer is formed on the surface of a base material made of copper or a copper alloy. And a Sn layer made of Sn having a thickness of 5 μm or less formed on the surface of the Cu—Sn alloy layer, a Ni plating layer is formed on the surface of the Sn-containing layer, and the outermost layer is formed on the surface of the Ni plating layer By forming a Zn plating layer having a Vickers hardness HV of 80 or less, a Sn plating material having a Zn plating layer formed on the surface thereof is connected to an electric wire made of aluminum or an aluminum alloy by crimping such as crimping. When used as a material, the corrosion resistance is good and the adhesion of the Zn plating layer formed on the surface is good even if the connection part is not processed during the crimping process. , It found that it is possible to bend formability to produce a good Sn-plated material, thereby completing the present invention.
すなわち、本発明によるSnめっき材は、銅または銅合金からなる基材の表面にSn含有層が形成されたSnめっき材において、Sn含有層がCu−Sn合金層とこのCu−Sn合金層の表面に形成された厚さ5μm以下のSnからなるSn層とから構成され、Sn含有層の表面にNiめっき層が形成され、このNiめっき層の表面に最表層としてビッカース硬さHVが80以下のZnめっき層が形成されていることを特徴とする。 That is, the Sn-plated material according to the present invention is an Sn-plated material in which a Sn-containing layer is formed on the surface of a substrate made of copper or a copper alloy, and the Sn-containing layer is composed of a Cu-Sn alloy layer and this Cu-Sn alloy layer. It is composed of a Sn layer made of Sn having a thickness of 5 μm or less formed on the surface, a Ni plating layer is formed on the surface of the Sn-containing layer, and a Vickers hardness HV is 80 or less as the outermost layer on the surface of this Ni plating layer A Zn plating layer is formed.
このSnめっき材において、Znめっき層の表面の算術平均粗さRaが0.1〜3.0μmであるのが好ましく、光沢度が1.2以下であるのが好ましい。また、Cu−Sn合金層の厚さが0.2〜2μmであるのが好ましい。また、Niめっき層の厚さが0.01〜5μmであるのが好ましく、Znめっき層の厚さが1〜40μmであるのが好ましい。また、基材とSn含有層との間に下地層を形成してもよい。この場合、下地層がCuおよびNiの少なくとも一方を含む層であるのが好ましい。また、基材の一方の表面のSn含有層の表面のみにNiめっき層を介して最表層としてZnめっき層を形成し、基材の他方の面のSn含有層を最表層として形成するのが好ましい。また、Niめっき層をSn含有層の表面の一部に形成してもよい。 In this Sn plating material, the arithmetic average roughness Ra of the surface of the Zn plating layer is preferably 0.1 to 3.0 μm, and the glossiness is preferably 1.2 or less. Moreover, it is preferable that the thickness of a Cu-Sn alloy layer is 0.2-2 micrometers. Moreover, it is preferable that the thickness of Ni plating layer is 0.01-5 micrometers, and it is preferable that the thickness of Zn plating layer is 1-40 micrometers. Moreover, you may form a base layer between a base material and a Sn content layer. In this case, the underlayer is preferably a layer containing at least one of Cu and Ni. Further, the Zn plating layer is formed as the outermost layer only on the surface of the Sn-containing layer on one surface of the base material via the Ni plating layer, and the Sn-containing layer on the other surface of the base material is formed as the outermost layer. preferable. Moreover, you may form Ni plating layer in a part of surface of Sn content layer.
また、本発明によるSnめっき材の製造方法は、銅または銅合金からなる基材の表面にSnめっき層を形成した後、熱処理により、Cu−Sn合金層とこのCu−Sn合金層の表面に形成されたSnからなるSn層とから構成されたSn含有層を形成してSnめっき材を製造する方法において、Sn層の厚さを5μm以下にし、Sn含有層の表面にNiめっき層を形成した後、硫酸浴中において電気めっきを行うことにより、Niめっき層の表面に最表層としてZnめっき層を形成することを特徴とする。 Moreover, the manufacturing method of the Sn plating material by this invention is, after forming a Sn plating layer on the surface of the base material which consists of copper or a copper alloy, it heat-processes on the surface of a Cu-Sn alloy layer and this Cu-Sn alloy layer. In a method for producing a Sn-plated material by forming a Sn-containing layer composed of a formed Sn layer made of Sn, the thickness of the Sn layer is made 5 μm or less, and a Ni-plated layer is formed on the surface of the Sn-containing layer Then, a Zn plating layer is formed as the outermost layer on the surface of the Ni plating layer by performing electroplating in a sulfuric acid bath.
このSnめっき材の製造方法において、熱処理により、Sn層の厚さを5μm以下にするのが好ましく、Cu−Sn合金層の厚さを0.2〜2μmにするのが好ましい。また、Niめっき層の厚さを0.01〜5μmにするのが好ましく、Znめっき層の厚さを1〜40μmにするのが好ましい。また、Snめっき層を形成する前にCuめっき層を形成して、基材とSn含有層との間にCuを含む下地層を形成してもよい。あるいは、Snめっき層を形成する前にNiめっき層とCuめっき層をこの順で形成して、熱処理により、基材とSn含有層との間にCuおよびNiの少なくとも一方を含む下地層を形成してもよい。また、Niめっき層をSn含有層の表面の一部に形成してもよい。 In this method for producing a Sn plating material, the thickness of the Sn layer is preferably 5 μm or less by heat treatment, and the thickness of the Cu—Sn alloy layer is preferably 0.2 to 2 μm. The thickness of the Ni plating layer is preferably 0.01 to 5 μm, and the thickness of the Zn plating layer is preferably 1 to 40 μm. In addition, a Cu plating layer may be formed before forming the Sn plating layer, and an underlayer containing Cu may be formed between the base material and the Sn-containing layer. Alternatively, before forming the Sn plating layer, the Ni plating layer and the Cu plating layer are formed in this order, and a base layer containing at least one of Cu and Ni is formed between the base material and the Sn-containing layer by heat treatment. May be. Moreover, you may form Ni plating layer in a part of surface of Sn content layer.
また、本発明による電線接続用端子は、銅または銅合金からなる基材の表面にSn含有層が形成されたSnめっき材を材料として用いた接続端子であって、Sn含有層がCu−Sn合金層とこのCu−Sn合金層の表面に形成された厚さ5μm以下のSnからなるSn層とから構成され、電線との接続部以外の部分においてSn含有層の表面にNiめっき層が形成され、このNiめっき層の表面にビッカース硬さHVが80以下のZnめっき層が形成されていることを特徴とする。 Moreover, the terminal for electric wire connection by this invention is a connection terminal using Sn plating material by which Sn containing layer was formed in the surface of the base material which consists of copper or a copper alloy, and Sn containing layer is Cu-Sn. It is composed of an alloy layer and a Sn layer made of Sn having a thickness of 5 μm or less formed on the surface of this Cu—Sn alloy layer, and a Ni plating layer is formed on the surface of the Sn-containing layer in a portion other than the connection portion with the electric wire A Zn plating layer having a Vickers hardness HV of 80 or less is formed on the surface of the Ni plating layer.
この電線接続用端子において、Znめっき層の表面の算術平均粗さRaが0.1〜3.0μmであるのが好ましく、光沢度が1.2以下であるのが好ましい。また、Cu−Sn合金層の厚さが0.2〜2μmであるのが好ましい。また、Niめっき層の厚さが0.01〜5μmであるのが好ましく、Znめっき層の厚さが1〜40μmであるのが好ましい。また、基材とSn含有層との間に下地層を形成してもよい。この場合、下地層がCuおよびNiの少なくとも一方を含む層であるのが好ましい。また、電線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるのが好ましく、単芯線または撚線であるのが好ましい。 In this wire connection terminal, the arithmetic average roughness Ra of the surface of the Zn plating layer is preferably 0.1 to 3.0 μm, and the glossiness is preferably 1.2 or less. Moreover, it is preferable that the thickness of a Cu-Sn alloy layer is 0.2-2 micrometers. Moreover, it is preferable that the thickness of Ni plating layer is 0.01-5 micrometers, and it is preferable that the thickness of Zn plating layer is 1-40 micrometers. Moreover, you may form a base layer between a base material and a Sn content layer. In this case, the underlayer is preferably a layer containing at least one of Cu and Ni. The electric wire is preferably made of aluminum or an aluminum alloy, and is preferably a single core wire or a stranded wire.
本発明によれば、表面にZnめっき層が形成されたSnめっき材をアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる電線に加締めなどの圧着加工により接続する端子の材料として使用した場合に、圧着加工の際に接続部分の加工を施さなくても、耐食性が良好であり且つ表面に形成したZnめっき層の密着性が良好であるとともに、曲げ加工性が良好なSnめっき材を製造することができる。 According to the present invention, when a Sn plating material having a Zn plating layer formed on the surface is used as a material for a terminal connected to a wire made of aluminum or an aluminum alloy by crimping or the like, the crimping process is performed. Even if the connection portion is not processed, it is possible to produce an Sn plating material that has good corrosion resistance and good adhesion of the Zn plating layer formed on the surface and good bending workability.
図1に示すように、本発明によるSnめっき材の実施の形態では、銅または銅合金からなる(板材や条材などの)基材10の表面(図示した実施の形態では両面)にSn含有層12が形成されたSnめっき材において、Sn含有層12がCu−Sn合金層121とこのCu−Sn合金層の表面に形成された厚さ5μm以下(好ましくは0〜2μm、さらに好ましくは0.1〜1.5μm)のSnからなるSn層122とから構成され、Sn含有層12の表面(図示した実施の形態では一方の面)にNiめっき層14が形成され、このNiめっき層14の表面に最表層としてビッカース硬さHVが80以下のZnめっき層16が形成されている。なお、Znめっき層16は、Zn(または90質量%以上のZn含むZn合金)からなり、最表層としてZnめっき層16を形成することにより、Snめっき材の耐食性を大幅に向上させることができ、Sn含有層12とZnめっき層16との間にNiめっき層14を形成することにより、(Sn含有層12のSnとZnめっき層16のZnなどの拡散を防止して、SnやZnなどの拡散層の形成やその拡散によるボイドの発生を抑制して)Sn含有層12とZnめっき層16との密着性を大幅に向上させることができる。また、Znめっき層16を軟らかく(ビッカース硬さHVを80以下、好ましくは70以下)にすることにより、Snめっき材の曲げ加工による基材10の露出を抑制して、電位差の大きい異種金属の接触によるガルバニック腐食(卑な金属が溶解する異種金属接触腐食)を抑制することができ、Snめっき材の曲げ加工性を向上させることができる。
As shown in FIG. 1, in the embodiment of the Sn plating material according to the present invention, Sn is contained on the surface (both sides in the illustrated embodiment) of a base material 10 (such as a plate material or a strip material) made of copper or a copper alloy. In the Sn plating material in which the
このSnめっき材において、Znめっき層16の表面の算術平均粗さRaが0.1〜3.0μmであるのが好ましい。また、光沢度は、1.2以下であるのが好ましく、0.5以下であるのがさらに好ましく、0.1〜0.2であるのが最も好ましい。
In this Sn plating material, the arithmetic average roughness Ra of the surface of the
また、Cu−Sn合金層121の厚さは、0.2〜2μmであるのが好ましく、0.3〜1.5μmであるのがさらに好ましい。Niめっき層14の厚さは、0.01〜5μmであるのが好ましく、0.02〜4μmであるのがさらに好ましいが、2μm以下にしてもよい。Znめっき層16の厚さは、1〜40μmであるのが好ましく、1〜30μmであるのがさらに好ましく、2〜15μmであるのがさらに好ましいが、10μm以下にしてもよく、5μm以下にしてもよい。Znめっき層16の厚さが厚過ぎると、Znめっき層16を形成する際のめっき時間が長くなり過ぎて生産性が低下し、薄過ぎると、十分な耐食性を得ることができない。
In addition, the thickness of the Cu—
また、図2に示すように、基材10とSn含有層12との間に下地層18を形成してもよい。この場合、下地層がCuおよびNiの少なくとも一方を含む層(Ni層181とCu層182の少なくとも一方の層)であるのが好ましい。Ni層181の厚さは、0.05〜1.0μmであるのが好ましく、Cu層182の厚さは、1.5μm以下であるのが好ましく、1.0μm以下であるのがさらに好ましい。なお、下地層としてNi層181とCu層182の両方の層を形成する場合には、基板10の表面にNi層181を形成し、その表面にCu層182を形成するのが好ましい。
In addition, as shown in FIG. 2, a
なお、Znめっき層は、Sn含有層の表面の一部のみに形成してもよい。この場合、Znめっき層が形成されていないSn含有層の表面の他の部分では、Sn含有層が最表層になり、この最表層のSn含有層のSn層の厚さは、5μm以下であるのが好ましく、0〜2μmであるのが好ましく、0.1〜1.5μmであるのが最も好ましい。また、この最表層のSn含有層のCu−Sn合金層の厚さは、0.2〜2μmであるのが好ましく、0.3〜1.5μmであるのがさらに好ましい。 Note that the Zn plating layer may be formed only on a part of the surface of the Sn-containing layer. In this case, in the other part of the surface of the Sn-containing layer where the Zn plating layer is not formed, the Sn-containing layer becomes the outermost layer, and the thickness of the Sn layer of the outermost Sn-containing layer is 5 μm or less. Is preferably 0 to 2 μm, and most preferably 0.1 to 1.5 μm. The thickness of the Cu-Sn alloy layer of the outermost Sn-containing layer is preferably 0.2 to 2 [mu] m, and more preferably 0.3 to 1.5 [mu] m.
上述したSnめっき材の実施の形態は、本発明によるSnめっき材の製造方法の実施の形態により製造することができる。 The embodiment of the Sn plating material described above can be manufactured by the embodiment of the method of manufacturing the Sn plating material according to the present invention.
本発明によるSnめっき材の製造方法の実施の形態では、銅または銅合金からなる基材の表面に(電気めっきなどにより、好ましくは厚さ0.1〜2μm、さらに好ましくは厚さ0.2〜1.5μmの)Snめっき層を形成した後、(赤外線ヒーター、熱風循環、直火式などの熱処理装置により)熱処理(リフロー処理)により、Cu−Sn合金層とこのCu−Sn合金層の表面に形成されたSnからなるSn層とから構成されたSn含有層を形成してSnめっき材を製造する方法において、Sn層の厚さを5μm以下(好ましくは0〜2μm、さらに好ましくは0.1〜1.5μm)にし、このSn含有層の表面に(電気めっきなどにより)Niめっき層を形成した後、硫酸浴中において電気めっきを行うことにより、Niめっき層の表面に最表層としてZnめっき層を形成する。 In the embodiment of the method for producing a Sn-plated material according to the present invention, the surface of a base material made of copper or a copper alloy (by electroplating or the like, preferably 0.1 to 2 μm in thickness, more preferably 0.2 mm in thickness). After forming the Sn plating layer (˜1.5 μm), the Cu—Sn alloy layer and the Cu—Sn alloy layer were subjected to heat treatment (reflow treatment) (using a heat treatment device such as an infrared heater, hot air circulation, and direct flame type). In a method for producing a Sn-plated material by forming a Sn-containing layer composed of a Sn layer made of Sn formed on the surface, the thickness of the Sn layer is 5 μm or less (preferably 0 to 2 μm, more preferably 0 1 to 1.5 μm), and after forming a Ni plating layer (by electroplating or the like) on the surface of this Sn-containing layer, electroplating in a sulfuric acid bath is performed on the surface of the Ni plating layer. A Zn plating layer is formed as a surface layer.
このSnめっき材の製造方法において、熱処理により、Sn層の厚さを5μm以下(好ましくは0〜2μm、さらに好ましくは0.1〜1.5μm)にするとともに、Cu−Sn合金層の厚さを好ましくは0.2〜2μm(さらに好ましくは0.3〜1.5μm)にする。Niめっき層の厚さは、0.01〜5μmにするのが好ましく、0.02〜4μmにするのがさらに好ましいが、2μm以下にしてもよい。Znめっき層の厚さは、1〜40μmにするのが好ましく、1〜30μmにするのがさらに好ましく、2〜15μmであるのがさらに好ましいが、10μm以下にしてもよく、5μm以下にしてもよい。また、Snめっき層を形成する前に(好ましくは厚さ0.1〜1.5μmの)Cuめっき層を形成して、基材とSn含有層との間にCuを含む下地層を形成してもよい。あるいは、Snめっき層を形成する前に(好ましくは厚さ0.05〜1.0μmの)Niめっき層と(好ましくは厚さ0.1〜1.5μmの)Cuめっき層をこの順で形成して、基材とSn含有層との間にCuおよびNiを含む下地層を形成してもよい。Cu−Sn合金層とSn層の厚さは、電解式膜厚計などにより測定することができる。 In this method for producing a Sn plating material, the thickness of the Sn layer is reduced to 5 μm or less (preferably 0 to 2 μm, more preferably 0.1 to 1.5 μm) by heat treatment, and the thickness of the Cu—Sn alloy layer. Is preferably 0.2 to 2 μm (more preferably 0.3 to 1.5 μm). The thickness of the Ni plating layer is preferably 0.01 to 5 μm, more preferably 0.02 to 4 μm, but may be 2 μm or less. The thickness of the Zn plating layer is preferably 1 to 40 μm, more preferably 1 to 30 μm, even more preferably 2 to 15 μm, but may be 10 μm or less, or 5 μm or less. Good. Further, before forming the Sn plating layer, a Cu plating layer (preferably having a thickness of 0.1 to 1.5 μm) is formed, and a base layer containing Cu is formed between the base material and the Sn-containing layer. May be. Alternatively, before forming the Sn plating layer, a Ni plating layer (preferably 0.05 to 1.0 μm thick) and a Cu plating layer (preferably 0.1 to 1.5 μm thick) are formed in this order. Then, an underlayer containing Cu and Ni may be formed between the base material and the Sn-containing layer. The thicknesses of the Cu—Sn alloy layer and the Sn layer can be measured with an electrolytic film thickness meter or the like.
なお、Niめっき層とZnめっき層は、(マスキングやめっき液面の高さの制御などにより)基材の一方の表面のSn含有層の表面のみ(またはSn含有層の表面の一部のみ)に形成してもよい。この場合、Znめっき層が形成されていないSn含有層の表面の他の部分では、Sn含有層が最表層になり、この最表層のSn含有層のSn層の厚さは、5μm以下であるのが好ましく、0〜2μmであるのが好ましい。 In addition, the Ni plating layer and the Zn plating layer are only the surface of the Sn-containing layer on one surface of the substrate (by masking or controlling the height of the plating solution surface) (or only a part of the surface of the Sn-containing layer). You may form in. In this case, in the other part of the surface of the Sn-containing layer where the Zn plating layer is not formed, the Sn-containing layer becomes the outermost layer, and the thickness of the Sn layer of the outermost Sn-containing layer is 5 μm or less. Is preferable, and it is preferable that it is 0-2 micrometers.
Znめっき層を形成するためのZnめっき浴として使用する硫酸浴は、硫酸亜鉛と硫酸アンモニウムを含む水溶液からなる硫酸浴であるのが好ましく、光沢剤などの添加剤を含まないのが好ましい。添加剤を含まないことにより、Znめっき浴のコストを低減することができる。また、Znめっき層を形成する際の電気めっきの電流密度は、15〜60A/dm2の高電流密度であるのが好ましい。高電流密度にすることにより、生産性を向上させることができる。 The sulfuric acid bath used as the Zn plating bath for forming the Zn plating layer is preferably a sulfuric acid bath composed of an aqueous solution containing zinc sulfate and ammonium sulfate, and preferably does not contain additives such as brighteners. By not containing the additive, the cost of the Zn plating bath can be reduced. Moreover, it is preferable that the current density of electroplating when forming the Zn plating layer is a high current density of 15 to 60 A / dm 2 . Productivity can be improved by using a high current density.
上述したSnめっき材の実施の形態は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる電線に接続される端子などの通電部材の材料として使用することができる。また、Niめっき層とZnめっき層をSn含有層の表面の一部のみに形成する場合には、Znめっき層が形成されていないSn含有層の表面の他の部分(Sn含有層が最表層になる部分)でアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる電線に接続するのが好ましい。 The above-described embodiment of the Sn plating material can be used as a material for a current-carrying member such as a terminal connected to an electric wire made of aluminum or an aluminum alloy. Further, when the Ni plating layer and the Zn plating layer are formed only on a part of the surface of the Sn-containing layer, the other part of the surface of the Sn-containing layer where the Zn plating layer is not formed (the Sn-containing layer is the outermost layer) It is preferable to connect to an electric wire made of aluminum or an aluminum alloy.
以下、本発明によるSn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。 Hereinafter, examples of the Sn plating material and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail.
[実施例1]
まず、50mm×50mm×0.25mmの大きさのCu−Ni−Sn−P合金からなる平板状の導体基材(1.0質量%のNiと0.9質量%のSnと0.05質量%のPを含み、残部がCuである銅合金の基材)(DOWAメタルテック株式会社製のNB−109EH)を用意した。
[Example 1]
First, a flat conductor base material made of a Cu—Ni—Sn—P alloy having a size of 50 mm × 50 mm × 0.25 mm (1.0 mass% Ni, 0.9 mass% Sn and 0.05 mass) A copper alloy base material (NB-109EH manufactured by DOWA Metaltech Co., Ltd.) containing% P and the balance being Cu was prepared.
次に、前処理として、基材(被めっき材)をアルカリ電解脱脂液により10秒間電解脱脂を行った後に水洗し、その後、100g/Lの硫酸に浸漬して酸洗した後に水洗した。 Next, as a pretreatment, the substrate (material to be plated) was electrolytically degreased with an alkaline electrolytic degreasing solution for 10 seconds, then washed with water, then immersed in 100 g / L sulfuric acid, pickled, and then washed with water.
次に、60g/Lの硫酸第一錫と75g/Lの硫酸と30g/Lのクレゾールスルホン酸と1g/Lのβナフトールを含むSnめっき液中において、基材を陰極とし、Sn電極板を陽極として、電流密度5A/dm2、液温25℃で20秒間電気めっきを行うことにより、基材の表面に厚さ1μmのSnめっき層を形成してSnめっき材を得た。 Next, in a Sn plating solution containing 60 g / L stannous sulfate, 75 g / L sulfuric acid, 30 g / L cresol sulfonic acid, and 1 g / L β-naphthol, the substrate is used as the cathode, and the Sn electrode plate is As an anode, electroplating was performed at a current density of 5 A / dm 2 and a liquid temperature of 25 ° C. for 20 seconds to form a Sn plating layer having a thickness of 1 μm on the surface of the base material, thereby obtaining a Sn plating material.
次に、得られたSnめっき材を洗浄して乾燥した後、熱処理(リフロー処理)を行った。このリフロー処理では、2つの近赤外線ヒーター(株式会社ハイベック製のHYP−8N、定格電圧100V、定格電力560W、平行照射タイプ)を25mm離間して対向するように配置し、これらの近赤外線ヒーターの中央部にSnめっき材を配置して、設定電流値を10.8Aとして、大気雰囲気においてSnめっき材を13秒間加熱してSnめっき層の表面を溶融させた直後に25℃の水槽内に浸漬して冷却した。 Next, after the obtained Sn plating material was washed and dried, heat treatment (reflow treatment) was performed. In this reflow process, two near-infrared heaters (HYP-8N, manufactured by Hibeck Co., Ltd., rated voltage 100V, rated power 560W, parallel irradiation type) are arranged so as to face each other with a distance of 25 mm. Immediately after the Sn plating material is arranged at the center, the set current value is 10.8 A, the Sn plating material is heated in the air atmosphere for 13 seconds to melt the surface of the Sn plating layer, and then immersed in a 25 ° C. water bath. And cooled.
このリフロー処理後のSnめっき材を集束イオンビーム(FIB)により切断して、Snめっき材の圧延方向に垂直な断面を露出させ、その断面を電界放射型オージェ電子分光分析装置(FE−AES)により分析した。その結果、Snめっき材の基材の表面にCu−Sn合金からなるCu−Sn合金層が形成され、このCu−Sn合金層の表面にSnからなるSn層が形成されていることが確認された。また、Cu−Sn合金層とSn層の厚さを電解式膜厚計(株式会社中央製作所製のThickness Tester TH−11)により測定したところ、Cu−Sn合金層の厚さは0.6μmであり、Sn層の厚さは0.7μmであった。 The Sn plating material after this reflow treatment is cut by a focused ion beam (FIB) to expose a cross section perpendicular to the rolling direction of the Sn plating material, and the cross section is exposed to a field emission Auger electron spectrometer (FE-AES). Was analyzed. As a result, it was confirmed that a Cu—Sn alloy layer made of a Cu—Sn alloy was formed on the surface of the Sn plating material substrate, and an Sn layer made of Sn was formed on the surface of this Cu—Sn alloy layer. It was. Moreover, when the thickness of a Cu-Sn alloy layer and Sn layer was measured with the electrolytic film thickness meter (Thickness Tester TH-11 by Chuo Seisakusho Co., Ltd.), the thickness of a Cu-Sn alloy layer was 0.6 micrometer. The thickness of the Sn layer was 0.7 μm.
次に、リフロー処理後のSnめっき材の一方の面の全面にテープを貼り付けてマスキングした後、そのSnめっき材を40g/Lの水酸化ナトリウム水溶液に浸漬して10A/dm2で30秒間電解脱脂し、100g/Lの硫酸に120秒間浸漬して酸洗した後に水洗した。 Next, a tape is attached to the entire surface of one surface of the Sn-plated material after the reflow treatment and masked, and then the Sn-plated material is immersed in a 40 g / L sodium hydroxide aqueous solution at 10 A / dm 2 for 30 seconds. It was electrolytically degreased, dipped in 100 g / L sulfuric acid for 120 seconds, pickled, and then washed with water.
次に、80g/Lのスルファミン酸ニッケルと50g/Lのホウ酸を含むNiめっき浴(スルファミン酸浴)中において、(一方の面の全面にテープを貼り付けてマスキングした)Snめっき材を陰極とし、Ni電極板を陽極として、電流密度10A/dm2、液温50℃で6秒間電気めっきを行うことにより、Snめっき材の他方の面にNiめっき層を形成した。このNiめっき層の厚さを蛍光X線膜厚計(セイコーインスツル株式会社製)により測定したところ、0.2μmであった。 Next, in a Ni plating bath (sulfamic acid bath) containing 80 g / L nickel sulfamate and 50 g / L boric acid, a Sn plating material (masked with a tape attached to the entire surface of one surface) was used as a cathode. Then, using the Ni electrode plate as the anode, electroplating was performed at a current density of 10 A / dm 2 and a liquid temperature of 50 ° C. for 6 seconds to form a Ni plating layer on the other surface of the Sn plating material. It was 0.2 micrometer when the thickness of this Ni plating layer was measured with the fluorescent X ray film thickness meter (made by Seiko Instruments Inc.).
次に、200g/Lの硫酸亜鉛と30g/Lの硫酸アンモニウムを含む水溶液からなるZnめっき浴(硫酸浴)中において、(一方の面の全面にテープを貼り付けてマスキングした)Niめっき後のSnめっき材を陰極とし、Zn電極板を陽極として、電流密度20A/dm2、液温50℃で30秒間電気めっきを行うことにより、Snめっき材の他方の面に形成したNiめっき層の表面にZnめっき層を形成した。このZnめっき層の厚さを蛍光X線膜厚計(セイコーインスツル株式会社製)により測定したところ、3μmであった。 Next, in a Zn plating bath (sulfuric acid bath) composed of an aqueous solution containing 200 g / L of zinc sulfate and 30 g / L of ammonium sulfate (tape is applied to the entire surface of one side and masked), Sn after Ni plating On the surface of the Ni plating layer formed on the other surface of the Sn plating material by performing electroplating at a current density of 20 A / dm 2 and a liquid temperature of 50 ° C. for 30 seconds with the plating material as the cathode and the Zn electrode plate as the anode. A Zn plating layer was formed. The thickness of the Zn plating layer was measured by a fluorescent X-ray film thickness meter (manufactured by Seiko Instruments Inc.) and found to be 3 μm.
このようにしてZnめっき層を形成したSnめっき材を集束イオンビーム(FIB)加工観察装置により切断して、Snめっき材の圧延方向に垂直な断面を露出させ、その断面を電界放射型オージェ電子分光分析装置(FE−AES)により分析した。その結果、Snめっき材の基材の表面にCu−Sn合金からなるCu−Sn合金層が形成され、このCu−Sn合金層の表面にSnからなるSn層が形成され、このSn層の表面にNiめっき層が形成され、このNiめっき層の表面にZnめっき層が形成されていることが確認された。また、これらの層の厚さを走査イオン顕微鏡像(SIM像)から測定したところ、Cu−Sn合金層の厚さは0.6μm、Sn層の厚さは0.7μm、Niめっき層の厚さは0.2μm、Znめっき層の厚さは3μmであることが確認された。 The Sn plating material on which the Zn plating layer is formed in this manner is cut by a focused ion beam (FIB) processing observation device to expose a cross section perpendicular to the rolling direction of the Sn plating material, and the cross section is exposed to field emission Auger electrons. The analysis was performed using a spectroscopic analyzer (FE-AES). As a result, a Cu—Sn alloy layer made of Cu—Sn alloy is formed on the surface of the Sn plating material substrate, and an Sn layer made of Sn is formed on the surface of this Cu—Sn alloy layer. It was confirmed that a Ni plating layer was formed on the surface of the Ni plating layer, and a Zn plating layer was formed on the surface of the Ni plating layer. Moreover, when the thickness of these layers was measured from the scanning ion microscope image (SIM image), the thickness of the Cu—Sn alloy layer was 0.6 μm, the thickness of the Sn layer was 0.7 μm, and the thickness of the Ni plating layer. The thickness was confirmed to be 0.2 μm, and the thickness of the Zn plating layer was 3 μm.
また、Znめっき層を形成したSnめっき材から切り出した30mm×10mm×0.25mmの大きさの試験片に10kNの負荷を加えて、最小曲げ半径Rと板厚tの比R/tが1.0になるようにJIS H3110に準拠した90°W曲げを行って、その試験片を樹脂に埋めた後、試験片の長手方向に平行な方向(90°W曲げの曲げ軸に対して垂直方向)に切断して、その断面をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製のVK−X100)で拡大して、金型で擦れた直線部と、谷折りの曲げ加工部と、山折りの曲げ加工部を観察し、Znめっき層の剥離の有無を目視によって評価した。その結果、いずれの部分でもZnめっき層の剥離はなく、密着性が良好であった。 Further, a load of 10 kN was applied to a test piece having a size of 30 mm × 10 mm × 0.25 mm cut out from the Sn plating material on which the Zn plating layer was formed, and the ratio R / t of the minimum bending radius R to the plate thickness t was 1. After performing 90 ° W bending according to JIS H3110 to be 0.0 and filling the test piece with resin, the direction parallel to the longitudinal direction of the test piece (perpendicular to the bending axis of 90 ° W bending) Direction) and a cross section thereof is enlarged with a laser microscope (VK-X100 manufactured by Keyence Corporation), and a linear portion rubbed with a mold, a valley fold bent portion, and a mountain fold bent portion And the presence or absence of peeling of the Zn plating layer was visually evaluated. As a result, there was no peeling of the Zn plating layer in any part, and the adhesion was good.
また、Znめっき層を形成したSnめっき材から切り出した50mm×10mm×0.25mmの大きさの試験片のZnめっき層を外側にして、このSnめっき材により直径0.8mm、長さ30mmの純アルミニウム単線(A1070)を加締めた後、5質量%のNaCl水溶液中に浸漬し、ガルバニック腐食(卑な金属が溶解する異種金属接触腐食)によるガスの発生時間によって耐食性を評価した。その結果、ガスが発生するまでの時間は192時間以上と長く、耐食性が良好であった。 In addition, a test piece having a size of 50 mm × 10 mm × 0.25 mm cut out from the Sn plating material on which the Zn plating layer was formed was placed outside, and the Sn plating material had a diameter of 0.8 mm and a length of 30 mm. After caulking a pure aluminum single wire (A1070), it was immersed in a 5 mass% NaCl aqueous solution, and the corrosion resistance was evaluated by the gas generation time due to galvanic corrosion (dissimilar metal contact corrosion in which a base metal dissolves). As a result, the time until gas was generated was as long as 192 hours or more, and the corrosion resistance was good.
また、Znめっき層を形成したSnめっき材の表面のビッカース硬さHVを、マイクロビッカース硬度計(株式会社ミツトヨ製のHM−200)を使用して、測定荷重を0.005kgfとして、JIS Z2244に準じて測定したところ、HV55であった。 In addition, the Vickers hardness HV of the surface of the Sn plating material on which the Zn plating layer was formed was set to JIS Z2244 using a micro Vickers hardness meter (HM-200 manufactured by Mitutoyo Corporation) with a measurement load of 0.005 kgf. According to a similar measurement, it was HV55.
また、Znめっき層を形成したSnめっき材の表面粗さとして、接触式表面粗さ計(株式会社小坂研究所製のサーフコーダSE4000)により測定した結果から、JIS B0601に基づいて表面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRaを算出したところ、Znめっき層を形成したSnめっき材の算術平均粗さRaは0.14μmであった。 Further, as the surface roughness of the Sn plating material on which the Zn plating layer was formed, the surface roughness was measured based on JIS B0601 from the result of measurement with a contact surface roughness meter (Surfcoder SE4000 manufactured by Kosaka Laboratory Ltd.). When the arithmetic average roughness Ra which is a parameter to be calculated was calculated, the arithmetic average roughness Ra of the Sn plating material on which the Zn plating layer was formed was 0.14 μm.
また、Znめっき層を形成したSnめっき材の光沢度として、光沢度計(サカタインクス株式会社製のRD918)を使用して視感反射濃度を測定したところ、光沢度は0.15であった。 Moreover, when the luminous reflection density was measured using a gloss meter (RD918 manufactured by Sakata Inx Co., Ltd.) as the gloss level of the Sn plating material on which the Zn plating layer was formed, the gloss level was 0.15.
また、Znめっき層を形成したSnめっき材から切り出した30mm×10mm×0.25mmの大きさの試験片に10kNの負荷を加えて、最小曲げ半径Rと板厚tの比R/tが1.0になるようにJIS H3110に準拠した90°W曲げを行って、山折りの曲げ加工部の表面をレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製のVK−X100)で拡大して観察した。その顕微鏡写真を図3に示す。図3に示すように、山折りの曲げ加工部の表面に深いしわの発生がないことが確認された。また、レーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製のVK−X100)(カットオフ値0.08mm)を使用して、山折りの曲げ加工部の表面の算術平均粗さRaを算出したところ、0.7μmであった。なお、この山折りの曲げ加工部の表面の算術平均粗さRaは、1.7μm以下であるのが好ましく、1.5μm以下であるのが好ましい。 Further, a load of 10 kN was applied to a test piece having a size of 30 mm × 10 mm × 0.25 mm cut out from the Sn plating material on which the Zn plating layer was formed, and the ratio R / t of the minimum bending radius R to the plate thickness t was 1. The surface of the bent portion of the mountain fold was magnified and observed with a laser microscope (VK-X100, manufactured by Keyence Corporation). The micrograph is shown in FIG. As shown in FIG. 3, it was confirmed that there was no generation of deep wrinkles on the surface of the bent portion of the mountain fold. Moreover, when the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the bending process part of a mountain fold was calculated using the laser microscope (VK-X100 by Keyence Corporation) (cut-off value 0.08mm), it was 0.7 micrometer. there were. The arithmetic average roughness Ra of the surface of the bent portion of the mountain fold is preferably 1.7 μm or less, and preferably 1.5 μm or less.
[実施例2]
電気めっき時間を420秒間としてとしてZnめっき層の厚さを40μmとした以外は、実施例1と同様の方法により、Znめっき層を形成したSnめっき材を作製した。
[Example 2]
An Sn plating material having a Zn plating layer formed thereon was produced in the same manner as in Example 1 except that the electroplating time was 420 seconds and the thickness of the Zn plating layer was 40 μm.
このようにして作製したSnめっき材について、実施例1と同様の方法により、密着性と耐食性の評価を行ったところ、Znめっき層の剥離はなく、密着性が良好であり、また、ガスが発生するまでの時間は192時間以上と長く、耐食性が良好であった。また、このSnめっき材のビッカース硬さHV、算術平均粗さRa、光沢度および山折りの曲げ加工部の表面の算術平均粗さRaを求めたところ、ビッカース硬さHVは51、算術平均粗さRaは1.2μm、光沢度は0.12、山折りの曲げ加工部の表面の算術平均粗さRaは1.2μmであった。 The Sn plating material thus produced was evaluated for adhesion and corrosion resistance by the same method as in Example 1. As a result, there was no peeling of the Zn plating layer, the adhesion was good, and the gas was removed. The generation time was as long as 192 hours or more, and the corrosion resistance was good. Further, the Vickers hardness HV, arithmetic average roughness Ra, glossiness, and arithmetic average roughness Ra of the surface of the bent portion of the fold-folded portion were determined, and the Vickers hardness HV was 51. The thickness Ra was 1.2 μm, the glossiness was 0.12, and the arithmetic average roughness Ra of the surface of the bent portion of the mountain fold was 1.2 μm.
[実施例3]
電気めっき時間を10秒間としてZnめっき層の厚さを1μmとした以外は、実施例1と同様の方法により、Znめっき層を形成したSnめっき材を作製した。
[Example 3]
An Sn plating material having a Zn plating layer formed thereon was produced in the same manner as in Example 1 except that the electroplating time was 10 seconds and the thickness of the Zn plating layer was 1 μm.
このようにして作製したSnめっき材について、実施例1と同様の方法により、密着性と耐食性の評価を行ったところ、Znめっき層の剥離はなく、密着性が良好であり、また、ガスが発生するまでの時間は144時間と長く、耐食性が良好であった。また、このSnめっき材のビッカース硬さHV、算術平均粗さRa、光沢度および山折りの曲げ加工部の表面の算術平均粗さRa求めたところ、ビッカース硬さHVは62.5、算術平均粗さRaは0.11μm、光沢度は0.17、山折りの曲げ加工部の表面の算術平均粗さRaは1.0μmであった。 The Sn plating material thus produced was evaluated for adhesion and corrosion resistance by the same method as in Example 1. As a result, there was no peeling of the Zn plating layer, the adhesion was good, and the gas was removed. The generation time was as long as 144 hours, and the corrosion resistance was good. Further, when the Vickers hardness HV, arithmetic average roughness Ra, glossiness, and arithmetic average roughness Ra of the surface of the bent portion of the fold-folded portion were obtained, the Vickers hardness HV was 62.5, the arithmetic average. The roughness Ra was 0.11 μm, the glossiness was 0.17, and the arithmetic average roughness Ra of the surface of the bent portion of the mountain fold was 1.0 μm.
[実施例4]
電気めっき時間を90秒間としてSnめっき材に厚さ3μmのNiめっき層を形成した以外は、実施例1と同様の方法により、Znめっき層を形成したSnめっき材を作製した。
[Example 4]
An Sn plating material having a Zn plating layer formed thereon was produced in the same manner as in Example 1 except that the Ni plating layer having a thickness of 3 μm was formed on the Sn plating material with an electroplating time of 90 seconds.
このようにして作製したSnめっき材について、実施例1と同様の方法により、密着性と耐食性の評価を行ったところ、Znめっき層の剥離はなく、密着性が良好であり、また、ガスが発生するまでの時間は192時間以上と長く、耐食性が良好であった。また、このSnめっき材のビッカース硬さHV、算術平均粗さRa、光沢度および山折りの曲げ加工部の表面の算術平均粗さRaを求めたところ、ビッカース硬さHVは55、算術平均粗さRaは0.14μm、光沢度は0.15、山折りの曲げ加工部の表面の算術平均粗さRaは0.7μmであった。 The Sn plating material thus produced was evaluated for adhesion and corrosion resistance by the same method as in Example 1. As a result, there was no peeling of the Zn plating layer, the adhesion was good, and the gas was removed. The generation time was as long as 192 hours or more, and the corrosion resistance was good. Further, when Vickers hardness HV, arithmetic average roughness Ra, glossiness and arithmetic average roughness Ra of the surface of the bent portion of the fold-folded portion were determined, the Vickers hardness HV was 55 and the arithmetic average roughness The thickness Ra was 0.14 μm, the glossiness was 0.15, and the arithmetic average roughness Ra of the surface of the bent portion of the mountain fold was 0.7 μm.
[実施例5]
電気めっき時間を3秒間としてSnめっき材に厚さ0.1μmのNiめっき層を形成した以外は、実施例1と同様の方法により、Znめっき層を形成したSnめっき材を作製した。
[Example 5]
An Sn plating material having a Zn plating layer formed thereon was produced in the same manner as in Example 1 except that a 0.1 μm thick Ni plating layer was formed on the Sn plating material with an electroplating time of 3 seconds.
このようにして作製したSnめっき材について、実施例1と同様の方法により、密着性と耐食性の評価を行ったところ、Znめっき層の剥離はなく、密着性が良好であり、また、ガスが発生するまでの時間は192時間以上と長く、耐食性が良好であった。また、このSnめっき材のビッカース硬さHV、算術平均粗さRa、光沢度および山折りの曲げ加工部の表面の算術平均粗さRaを求めたところ、ビッカース硬さHVは55、算術平均粗さRaは0.14μm、光沢度は0.15、山折りの曲げ加工部の表面の算術平均粗さRaは0.7μmであった。 The Sn plating material thus produced was evaluated for adhesion and corrosion resistance by the same method as in Example 1. As a result, there was no peeling of the Zn plating layer, the adhesion was good, and the gas was removed. The generation time was as long as 192 hours or more, and the corrosion resistance was good. Further, when Vickers hardness HV, arithmetic average roughness Ra, glossiness and arithmetic average roughness Ra of the surface of the bent portion of the fold-folded portion were determined, the Vickers hardness HV was 55 and the arithmetic average roughness The thickness Ra was 0.14 μm, the glossiness was 0.15, and the arithmetic average roughness Ra of the surface of the bent portion of the mountain fold was 0.7 μm.
[実施例6]
50mm×50mm×0.25mmの大きさのCu−Zn合金からなる平板状の導体基材(30質量%のZnを含み、残部がCuである銅合金C2600の基材)を使用し、前処理の後、Snめっき層を形成する前に、基材上に厚さ0.6μmのCuめっき層を形成した以外は、実施例1と同様の方法により、Znめっき層を形成したSnめっき材を作製した。なお、上記のCuめっき層は、110g/Lの硫酸銅と100g/Lの硫酸を含むCuめっき液中において、基材を陰極とし、Cu電極板を陽極として、電流密度5A/dm2、液温30℃で40秒間電気めっきを行うことにより形成した。
[Example 6]
Pre-treatment using a flat conductor base material (a copper alloy C2600 base material containing 30% by mass of Zn and the balance being Cu) made of a Cu—Zn alloy having a size of 50 mm × 50 mm × 0.25 mm After that, before forming the Sn plating layer, the Sn plating material on which the Zn plating layer was formed by the same method as in Example 1 except that the Cu plating layer having a thickness of 0.6 μm was formed on the substrate. Produced. In addition, said Cu plating layer has a current density of 5 A / dm 2 , a liquid in a Cu plating solution containing 110 g / L of copper sulfate and 100 g / L of sulfuric acid, with the base material as the cathode and the Cu electrode plate as the anode. It was formed by performing electroplating at a temperature of 30 ° C. for 40 seconds.
このリフロー処理後のSnめっき材を実施例1と同様の方法により分析したところ、Snめっき材の基材の表面にCu層と(Cu−Sn合金からなる)Cu−Sn合金層が形成され、このCu−Sn合金層の表面にSnからなるSn層が形成されていることが確認された。また、Cu−Sn合金層とSn層の厚さを実施例1と同様の方法により測定したところ、Cu−Sn合金層の厚さは0.6μmであり、Sn層の厚さは0.7μmであった。また、Cu層の厚さを電解式膜厚計(株式会社中央製作所製のThickness Tester TH−11)により測定したところ、0μmであった。 When the Sn plating material after this reflow treatment was analyzed by the same method as in Example 1, a Cu layer and a Cu—Sn alloy layer (made of a Cu—Sn alloy) were formed on the surface of the base material of the Sn plating material, It was confirmed that an Sn layer made of Sn was formed on the surface of the Cu—Sn alloy layer. Further, when the thicknesses of the Cu—Sn alloy layer and the Sn layer were measured by the same method as in Example 1, the thickness of the Cu—Sn alloy layer was 0.6 μm, and the thickness of the Sn layer was 0.7 μm. Met. Moreover, it was 0 micrometer when the thickness of Cu layer was measured with the electrolytic film thickness meter (Thickness Tester TH-11 by Chuo Seisakusho Co., Ltd.).
このようにして作製したSnめっき材について、実施例1と同様の方法により、密着性と耐食性の評価を行ったところ、Znめっき層の剥離はなく、密着性が良好であり、また、ガスが発生するまでの時間は192時間以上と長く、耐食性が良好であった。また、このSnめっき材のビッカース硬さHV、算術平均粗さRa、光沢度および山折りの曲げ加工部の表面の算術平均粗さRaを求めたところ、ビッカース硬さHVは55、算術平均粗さRaは0.14μm、光沢度は0.15、山折りの曲げ加工部の表面の算術平均粗さRaは0.7μmであった。 The Sn plating material thus produced was evaluated for adhesion and corrosion resistance by the same method as in Example 1. As a result, there was no peeling of the Zn plating layer, the adhesion was good, and the gas was removed. The generation time was as long as 192 hours or more, and the corrosion resistance was good. Further, when Vickers hardness HV, arithmetic average roughness Ra, glossiness and arithmetic average roughness Ra of the surface of the bent portion of the fold-folded portion were determined, the Vickers hardness HV was 55 and the arithmetic average roughness The thickness Ra was 0.14 μm, the glossiness was 0.15, and the arithmetic average roughness Ra of the surface of the bent portion of the mountain fold was 0.7 μm.
[実施例7]
前処理の後、Snめっき層を形成する前に、基材上に厚さ0.3μmのNiめっき層を形成し、その後、厚さ0.3μmのCuめっき層を形成した後、電気めっき時間を14秒間として厚さ0.7μmのSnめっき層を形成した以外は、実施例1と同様の方法により、Znめっき層を形成したSnめっき材を作製した。なお、上記のNiめっき層は、80g/Lのスルファミン酸ニッケルと45g/Lのホウ酸を含むNiめっき液中において、前処理後の基材(被めっき材)を陰極とし、Ni電極板を陽極として、電流密度5A/dm2、液温50℃で15秒間電気めっきを行うことにより形成し、Cuめっき層は、110g/Lの硫酸銅と100g/Lの硫酸を含むCuめっき液中において、Niめっき済の被めっき材を陰極とし、Cu電極板を陽極として、電流密度5A/dm2、液温30℃で12秒間電気めっきを行うことにより形成した。
[Example 7]
After the pretreatment, before forming the Sn plating layer, an Ni plating layer having a thickness of 0.3 μm is formed on the substrate, and thereafter, a Cu plating layer having a thickness of 0.3 μm is formed. Was formed for 14 seconds by the same method as in Example 1 except that a 0.7 μm thick Sn plating layer was formed. The Ni plating layer described above is a Ni plating solution containing 80 g / L of nickel sulfamate and 45 g / L of boric acid. The anode is formed by electroplating for 15 seconds at a current density of 5 A / dm 2 and a liquid temperature of 50 ° C., and the Cu plating layer is formed in a Cu plating solution containing 110 g / L copper sulfate and 100 g / L sulfuric acid. The electrode was formed by performing electroplating for 12 seconds at a current density of 5 A / dm 2 and a liquid temperature of 30 ° C. using a Ni-plated material as a cathode and a Cu electrode plate as an anode.
このリフロー処理後のSnめっき材を実施例1と同様の方法により分析したところ、Snめっき材の基材の表面にNi層と(Cu−Sn合金からなる)Cu−Sn合金層が形成され、このCu−Sn合金層の表面にSnからなるSn層が形成されていることが確認された。なお、Cuめっき層のCuは、リフロー処理により拡散してCu−Sn合金層になり、Cu層は観察されなかった。また、Cu−Sn合金層とSn層の厚さを実施例1と同様の方法により測定したところ、Cu−Sn合金層の厚さは0.6μmであり、Sn層の厚さは0.4μmであった。また、Ni層の厚さを蛍光X線膜厚計(セイコーインスツル株式会社製)により測定したところ、0.3μmであった。 When the Sn plating material after this reflow treatment was analyzed by the same method as in Example 1, a Ni layer and a Cu—Sn alloy layer (consisting of a Cu—Sn alloy) were formed on the surface of the base material of the Sn plating material, It was confirmed that an Sn layer made of Sn was formed on the surface of the Cu—Sn alloy layer. In addition, Cu of the Cu plating layer was diffused by the reflow process to become a Cu—Sn alloy layer, and the Cu layer was not observed. Further, when the thicknesses of the Cu—Sn alloy layer and the Sn layer were measured by the same method as in Example 1, the thickness of the Cu—Sn alloy layer was 0.6 μm, and the thickness of the Sn layer was 0.4 μm. Met. Moreover, it was 0.3 micrometer when the thickness of Ni layer was measured with the fluorescent X ray film thickness meter (made by Seiko Instruments Inc.).
このようにして作製したSnめっき材について、実施例1と同様の方法により、密着性と耐食性の評価を行ったところ、Znめっき層の剥離はなく、密着性が良好であり、また、ガスが発生するまでの時間は192時間以上と長く、耐食性が良好であった。また、このSnめっき材のビッカース硬さHV、算術平均粗さRa、光沢度および山折りの曲げ加工部の表面の算術平均粗さRaを求めたところ、ビッカース硬さHVは55、算術平均粗さRaは0.14μm、光沢度は0.15、山折りの曲げ加工部の表面の算術平均粗さRaは0.7μmであった。 The Sn plating material thus produced was evaluated for adhesion and corrosion resistance by the same method as in Example 1. As a result, there was no peeling of the Zn plating layer, the adhesion was good, and the gas was removed. The generation time was as long as 192 hours or more, and the corrosion resistance was good. Further, when Vickers hardness HV, arithmetic average roughness Ra, glossiness and arithmetic average roughness Ra of the surface of the bent portion of the fold-folded portion were determined, the Vickers hardness HV was 55 and the arithmetic average roughness The thickness Ra was 0.14 μm, the glossiness was 0.15, and the arithmetic average roughness Ra of the surface of the bent portion of the mountain fold was 0.7 μm.
[比較例1]
リフロー処理後のSnめっき材の電解脱脂と酸洗を行わず、Snめっき材の表面にNiめっき層およびZnめっき層を形成しなかった以外は、実施例1と同様の方法により、Snめっき材を作製した。
[Comparative Example 1]
The Sn plating material was subjected to the same method as in Example 1 except that the Sn plating material after reflow treatment was not electrolytically degreased and pickled, and the Ni plating layer and the Zn plating layer were not formed on the surface of the Sn plating material. Was made.
このようにして作製したSnめっき材について、実施例1と同様の方法により、耐食性の評価を行ったところ、ガスが発生するまでの時間は24時間と非常に短く、耐食性が悪かった。 The Sn plating material thus produced was evaluated for corrosion resistance by the same method as in Example 1. As a result, the time until gas was generated was as short as 24 hours, and the corrosion resistance was poor.
[比較例2]
Snめっき材の表面にNiめっき層を形成しなかった以外は、実施例1と同様の方法により、Snめっき材を作製した。
[Comparative Example 2]
An Sn plating material was produced by the same method as in Example 1 except that the Ni plating layer was not formed on the surface of the Sn plating material.
このようにして作製したSnめっき材について、実施例1と同様の方法により、密着性の評価を行ったところ、山折りの曲げ加工部ではZnめっき層の剥離はなかったが、金型で擦れた直線部と、谷折りの曲げ加工部でZnめっき層の剥離があり、密着性が良好でなかった。 The Sn plating material thus produced was evaluated for adhesion by the same method as in Example 1. As a result, there was no peeling of the Zn plating layer in the bent portion of the mountain fold, but it was rubbed with the mold. There was peeling of the Zn plating layer at the straight line part and the bent part of the valley fold, and the adhesion was not good.
[比較例3]
電気めっき時間を290秒間としてSnめっき材に厚さ10μmのNiめっき層を形成した以外は、実施例1と同様の方法により、Znめっき層を形成したSnめっき材を作製した。
[Comparative Example 3]
An Sn plating material having a Zn plating layer formed thereon was produced in the same manner as in Example 1 except that the electroplating time was 290 seconds and a 10 μm thick Ni plating layer was formed on the Sn plating material.
このようにして作製したSnめっき材について、実施例1と同様の方法により、密着性の評価を行ったところ、山折りの曲げ加工部ではZnめっき層の剥離はなかったが、金型で擦れた直線部と、谷折りの曲げ加工部でZnめっき層の剥離があり、密着性が良好でなかった。 The Sn plating material thus produced was evaluated for adhesion by the same method as in Example 1. As a result, there was no peeling of the Zn plating layer in the bent portion of the mountain fold, but it was rubbed with the mold. There was peeling of the Zn plating layer at the straight line part and the bent part of the valley fold, and the adhesion was not good.
[比較例4]
Znめっき浴として、35g/Lの金属亜鉛と、200g/Lの塩化カリウムと、30g/Lのホウ酸と、30mL/Lの光沢剤(奥野製薬工業株式会社製のジンクACK−1)と、2mL/Lの光沢剤(奥野製薬工業株式会社製のジンクACK−2)とを含む塩化カリウム浴からなるZnめっき浴を使用し、電流密度4A/dm2、液温25℃で158秒間電気めっきを行った以外は、実施例1と同様の方法により、Snめっき材を作製した。
[Comparative Example 4]
As a Zn plating bath, 35 g / L metallic zinc, 200 g / L potassium chloride, 30 g / L boric acid, and 30 mL / L brightener (Zinc ACK-1 manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.), Using a Zn plating bath consisting of a potassium chloride bath containing 2 mL / L brightener (Zinc ACK-2 manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.), electroplating for 158 seconds at a current density of 4 A / dm 2 and a liquid temperature of 25 ° C. An Sn plated material was produced in the same manner as in Example 1 except that the above was performed.
このようにして作製したSnめっき材について、実施例1と同様の方法により、密着性と耐食性の評価を行ったところ、Znめっき層の剥離はなく、密着性が良好であり、また、ガスが発生するまでの時間は192時間以上と長く、耐食性が良好であった。また、このSnめっき材のビッカース硬さHV、算術平均粗さRa、光沢度および山折りの曲げ加工部の表面の算術平均粗さRaを求めたところ、ビッカース硬さHVは82.3、算術平均粗さRaは0.06μm、光沢度は1.8、山折りの曲げ加工部の表面の算術平均粗さRaは1.9μmであった。なお、山折りの曲げ加工部の表面の顕微鏡写真を図4に示す。図4に示すように、山折りの曲げ加工部の表面に深いしわの発生が確認された。 The Sn plating material thus produced was evaluated for adhesion and corrosion resistance by the same method as in Example 1. As a result, there was no peeling of the Zn plating layer, the adhesion was good, and the gas was removed. The generation time was as long as 192 hours or more, and the corrosion resistance was good. Further, when the Vickers hardness HV, arithmetic average roughness Ra, glossiness, and arithmetic average roughness Ra of the surface of the bent portion of the mountain fold were determined, the Vickers hardness HV was 82.3. The average roughness Ra was 0.06 μm, the glossiness was 1.8, and the arithmetic average roughness Ra of the surface of the bent portion of the mountain fold was 1.9 μm. In addition, the microscope picture of the surface of the bending process part of a mountain fold is shown in FIG. As shown in FIG. 4, generation | occurrence | production of the deep wrinkle was confirmed on the surface of the bending process part of a mountain fold.
これらの実施例および比較例のSnめっき材の製造条件および特性を表1〜表3に示す。なお、表3において、密着性が良好である場合を○、剥離があって密着性が良好でない場合を×で示している。 Tables 1 to 3 show the production conditions and characteristics of the Sn plating materials of these examples and comparative examples. In Table 3, the case where the adhesiveness is good is indicated by ◯, and the case where there is peeling and the adhesiveness is not good is indicated by ×.
10 基材
12 Sn含有層
14 Niめっき層
16 Znめっき層
18 下地層
121 Cu−Sn合金層
122 Sn層
181 Ni層
182 Cu層
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