JP2018168423A - Silver-plated copper substrate and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、銅系基材に光沢銀メッキ層を形成した銀メッキ銅系基材およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a silver-plated copper-based substrate having a bright silver-plated layer formed on a copper-based substrate and a method for producing the same.
銅板に銀メッキ層を形成した銀メッキ銅板がスイッチの端子として使用されている。そのスイッチの端子は、銀メッキ銅板をプレス絞り加工し、端子の接触部分に凸部を形成している。凸部によって端子同士が押圧されたときの接触を良くすることができる。見栄えを良くするために銀メッキ層を光沢銀メッキ層にすることが考えられる。銀に光沢剤のセレンを添加することで光沢銀メッキ層になる。 A silver-plated copper plate in which a silver-plated layer is formed on a copper plate is used as a switch terminal. The terminal of the switch is formed by press-drawing a silver-plated copper plate to form a convex portion at the contact portion of the terminal. Contact when the terminals are pressed by the convex portion can be improved. In order to improve the appearance, it can be considered that the silver plating layer is a bright silver plating layer. A bright silver plating layer is obtained by adding selenium as a brightening agent to silver.
しかし、銀に光沢剤を添加したことで、光沢銀メッキ層のビッカース硬度は110〜130になる。光沢銀メッキ層が硬いため、プレス絞り加工の際、凸部にクラックが生じる場合がある。クラックによって凸部の接触が悪くなったり、電気抵抗が上昇するおそれがある。光沢銀メッキ層にクラックが生じると、見栄えも悪くなる。 However, by adding a brightening agent to silver, the Vickers hardness of the bright silver plating layer becomes 110-130. Since the bright silver plating layer is hard, cracks may occur in the convex portions during press drawing. There is a possibility that the contact of the convex portion is deteriorated by the crack, and the electric resistance is increased. When cracks occur in the bright silver plating layer, the appearance is also deteriorated.
下記の特許文献1は、導電性基材の上に下地層、中間層、最表層の順で積層した可動接点用材料を開示している。最表層が銀とセレンの合金を使用している。また、下地層にニッケルなどを使用し、下地層の厚みを規定することで、下地層のクラックを防止することが開示されている。 The following Patent Document 1 discloses a movable contact material laminated on a conductive substrate in the order of an underlayer, an intermediate layer, and an outermost layer. The outermost layer uses an alloy of silver and selenium. Also, it is disclosed that cracking of the underlayer is prevented by using nickel or the like for the underlayer and defining the thickness of the underlayer.
しかし、特許文献1は最表層のクラックを防止することについて言及されていない。下地層にクラックが生じなくても最表層にクラックが生じるおそれがある。 However, Patent Document 1 does not mention prevention of cracks on the outermost layer. Even if there is no crack in the underlayer, there is a possibility that a crack will occur in the outermost layer.
本発明は、プレス絞り加工などの加工をおこなうとき、光沢銀メッキ層にクラックが生じにくい銀メッキ銅系基材およびその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a silver-plated copper-based substrate and a method for producing the same, in which cracks are unlikely to occur in the bright silver plating layer when processing such as press drawing.
本発明の銀メッキ銅系基材の製造方法は、銅系基材を準備する工程、銅系基材に光沢銅メッキ層を形成する工程、光沢銅メッキ層の上に光沢銀メッキ層を形成する工程、光沢銅メッキ層と光沢銀メッキ層を形成した銅系基材を非酸化性雰囲気を通過させて光沢銀メッキ層を焼鈍させる工程を備える。 The method for producing a silver-plated copper-based substrate of the present invention includes a step of preparing a copper-based substrate, a step of forming a bright copper-plated layer on the copper-based substrate, and forming a bright silver-plated layer on the bright copper-plated layer And a step of passing the non-oxidizing atmosphere through the copper base material on which the bright copper plating layer and the bright silver plating layer are formed and annealing the bright silver plating layer.
また、銀メッキ銅系基材は、銅系基材、銅系基材に形成された光沢銅メッキ層、光沢銅メッキ層の上に形成され、厚みが6〜8μmであり、ビッカース硬度が70〜90である光沢銀メッキ層を備える。 The silver-plated copper-based substrate is formed on a copper-based substrate, a bright copper-plated layer formed on the copper-based substrate, and a bright copper-plated layer, and has a thickness of 6 to 8 μm and a Vickers hardness of 70. A bright silver plating layer of ~ 90 is provided.
本発明によると、光沢銀メッキ層を非酸化性雰囲気の中で焼鈍させている。そのため、光沢銀メッキ層のビッカース硬度を低くすることができる。銀メッキ銅系基材をプレス絞り加工などで凸部を形成しても、光沢銀メッキ層にクラックが生じにくい。非酸化性雰囲気で焼鈍しているため、銅系基材が酸化しにくく、銅系基材の外観を損ないにくい。また、銅系基材が無光沢の場合、光沢銀メッキ層が無光沢の銅系基材に隣接するため、光沢銀メッキ層の見栄えが良い。 According to the present invention, the bright silver plating layer is annealed in a non-oxidizing atmosphere. Therefore, the Vickers hardness of the bright silver plating layer can be lowered. Even if a convex portion is formed on a silver-plated copper-based substrate by press drawing or the like, cracks are hardly generated in the bright silver-plated layer. Since annealing is performed in a non-oxidizing atmosphere, the copper base material is difficult to oxidize and the appearance of the copper base material is not easily damaged. Further, when the copper-based substrate is matte, the glossy silver-plated layer is adjacent to the matte copper-based substrate, so that the glossy silver-plated layer looks good.
本発明の銀メッキ銅系基材およびその製造方法について図面を用いて説明する。 The silver-plated copper base material of the present invention and the manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings.
[実施形態1]
図1に示す銀メッキ銅系基材10は、銅系条材12、銅系条材12の表面に形成された光沢銅メッキ層14、光沢銅メッキ層14の表面に形成された光沢銀メッキ層16を備える。
[Embodiment 1]
A silver-plated
銅系基材である銅系条材12は純銅または銅合金からなる銅系材料で構成される。銅合金として、リン青銅、アルミニウム青銅、黄銅、洋白、ベリリウム銅、チタン銅、 コルソン合金、白銅、赤銅などがあげられる。
The copper-based
銅系条材12として、たとえば幅が約80mm、厚みが約0.8mmの条(帯状体)を使用する。銅系条材12を打ち抜き加工等し、銅系条材12に所定形状の開口や切り欠きを形成していてもよい。
As the
光沢銅メッキ層14は銅系条材12の表面の一部に形成されている。図1では銅系条材14の一面18に光沢銅メッキ層14が配置されているが、他面20に配置されても良いし、一面18と他面20の両方に配置されていてもよい。光沢銅メッキ層14は銅系条材12よりも幅の狭い帯状になっていて、その長さ方向は銅系条材12の長さ方向と同じである。図1では光沢銅メッキ層14が2本であるが、光沢銅メッキ層14の本数は限定されない。光沢銅メッキ層14の厚みは1μm以下であり、たとえば約0.5μmである。
The bright
光沢銅メッキ層14は光沢を出すために、メッキをする際に塩化物イオン、SPS(ビス-3-スルホプロピル-ジスルフィド)、メルカプトベンゾチアゾールプロパンスルホン酸、JGB(ヤーナスグリーンB)、ポリエチレングリコール系の光沢剤によって銅の表面を平滑にしたメッキ層である。具体的な光沢剤として、ローム・アンド・ハース電子材料株式会社製「カパーグリーム125」が挙げられる。光沢銅メッキ層14は光沢を有する。
The bright
光沢銀メッキ層16は光沢銅メッキ層14の上に重ねられていて、光沢銅メッキ層14と同様に帯状である。光沢銀メッキ層16は光沢を出すために、銀にセレンまたはアンチモンが添加されたメッキ層である。
The bright
光沢銀メッキ層16の下に光沢銅メッキ層14がなければ光沢銀メッキ層16が黒くくすむ場合がある。本願は光沢銅メッキ層14によって光沢銀メッキ層16が光沢を持った銀色になっている。一面18を上面視すると、無光沢の銅系条材12に挟まれた光沢銀メッキ層16が光沢によって光るため、光沢銀メッキ層16の輝きが明るく感じられ、銀メッキ銅系基材10の見栄えが良くなっている。
If there is no bright
後述するように焼鈍によって光沢銀メッキ層16のビッカース硬度(Hv)は約70〜90である。たとえばセレンを添加した通常の光沢銀メッキ層のビッカース硬度は約110〜130であるが、本願は光沢銀メッキ層16のビッカース硬度を低くしているので、プレス絞り加工で凸部を形成しても、光沢銀メッキ層16にクラックが生じにくい。
As described later, the Vickers hardness (Hv) of the bright
光沢銀メッキ層16の厚みは約1〜10μmであり、好ましくは約6〜8μmである。この厚みよりも薄い場合、銀メッキ銅系基材10をプレス絞り加工して凸部を形成すると、光沢銀メッキ層16が薄くなって光沢銅メッキ層14や銅系条材12が表面に現れるおそれがある。また、光沢銀メッキ層16の厚みが厚くなりすぎると、製造に時間がかかり、材料費も含めてコストアップになる。
The thickness of the bright
次に銀メッキ銅系基材10の製造方法について説明する。本願は下記の(1)から(8)の順番で銀メッキ銅系基材10を製造する。
Next, the manufacturing method of the silver plating copper-
(1)銅系条材12を準備する。図2のように、供給側ロール22に巻回されてロール状になった銅系条材12を準備する。供給側ロール22から銅系条材12を引き出し、銅系条材12を走行させながら銀メッキ銅系基材10を製造する。なお、銅系条材12を走行させる途中で、必要に応じてロール24によって走行方向を変更したり、テンションを掛けたりする。
(1) A
なお、以下の工程の前に、必要に応じて銅系条材12を洗浄する。洗浄方法として陰極電解脱脂および酸浸漬があげられる。陰極電解脱脂は水酸化ナトリウム水溶液を使用し、酸浸漬は硫酸を使用する。
In addition, before the following process, the copper-
(2)銅系条材12において、光沢銅メッキ層14および光沢銀メッキ層16を形成しない部分にメッキレジストを形成する。たとえば、図3(a)に示すように、メッキレジストとして、マスキングテープ26を使用する。マスキングテープ26として、たとえばポリエステル系樹脂やフッ素系樹脂が用いられる。マスキングテープ26における銅系条材12の貼り付け部分にシリコン系の粘着層(図示せず)を備える。マスキングテープ26の厚みはたとえば約0.08〜0.1mmである。
(2) In the
図3(a)では、銅系条材12の一面18に3本の帯状のマスキングテープ26を貼り付け、他面20の全体にマスキングテープ26を貼り付けている。形成する光沢銅メッキ層14および光沢銀メッキ層16の形状によって、マスキングテープ26の幅や位置を変更する。
In FIG. 3A, three strip-shaped
マスキングテープ26の貼り方は以下のとおりである。図2に示すように、マスキングテープ26は供給側ロール28に巻回されてロール状になっている。マスキングテープ26を引き出しながら、銅系条材12とマスキングテープ26の同期を取る。貼り付け用ロール30が銅系条材12とマスキングテープ26の走行速度に同期しながら回転し、貼り付け用ロール30で銅系条材12とマスキングテープ26を挟み込むことで、マスキングテープ26を銅系条材12の表面に貼り付ける。
The method of applying the masking
(3)電気メッキによって銅系条材12に光沢銅メッキ層14を形成する(図3(b))。図2のように、銅系条材12をメッキ槽32に溜められたメッキ液34の中を走行させる。メッキ液34は硫酸銅浴があげられ、その中に硫酸銅、硫酸および塩化物イオンを含む。また、上述したような光沢剤をメッキ液34の中に添加する。
(3) A bright
メッキ槽32の上流と下流に陰極36、メッキ液34の中に陽極38が配置されている。陰極36はロール状であり、銅系条材12に接しながら回転する。銅系条材12にマスキングテープ26が貼り付けられても、その厚みが薄く、銅系条材12の走行中のブレやバタつき等で陰極36が銅系条材12に接触する。陽極38は銅系条材12に非接触の板状の電極である。
A
銅系条材12を走行させながら、銅系条材12とメッキ液34を通電させ、銅系条材12のマスキングテープ26の無い部分に光沢銅メッキ層14を電析させる。電析させるときの電流密度の一例は約1〜20A/dm2であるが、メッキ液34の組成や温度、銅系条材12の走行速度などによって適宜変更する。
While the
(4)電気メッキによって光沢銅メッキ層14の上に光沢銀メッキ層16を形成する(図3(c))。図2のように、光沢銅メッキ層14を形成した銅系条材12をメッキ槽40に溜められたメッキ液42の中を走行させる。メッキ液42はシアン化銀カリウムを主成分とするメッキ液を使用し、セレンまたはアンチモンを含む光沢剤をメッキ液42の中に添加する。
(4) A bright
メッキ槽40の上流と下流に陰極44、メッキ液42の中に陽極46が配置されている。陰極44はロール状であり、銅系条材12の上の光沢銅メッキ層14に接しながら回転する。陽極46は銅系条材12等に非接触の板状の電極である。光沢銅メッキ層14を形成した銅系条材12を走行させながら、その銅系条材12とメッキ液42を通電させ、光沢銅メッキ層14の上に光沢銀メッキ層16を電析させる。電析させるときの電流密度の一例は約0.5〜1.5A/dm2であるが、メッキ液42の組成や温度、銅系条材12の走行速度などによって適宜変更する。光沢剤がセレンの場合、この段階での光沢銀メッキ層14のビッカース硬度(Hv)は110〜130である。
A
(5)銅系条材12からマスキングテープ26を剥がす。図2のように、マスキングテープ26を剥ぎ取り用ロール48に沿って走行させ、巻取り側ロール50に巻き取る。光沢銅メッキ層14と光沢銀メッキ層16が積層された銅系条材12は直進するのに対し、マスキングテープ26は銅系条材12から離れる方向に移動する。そのため、銅系条材12からマスキングテープ26が剥がれる。
(5) The
マスキングテープ26を剥がした後、必要に応じて各メッキ層14、16が積層された銅系条材12を洗浄および乾燥させる。洗浄方法として、第三リン酸ソーダに銅系条材12を浸す方法があげられる。
After peeling off the masking
(6)光沢銅メッキ層14と光沢銀メッキ層16を形成した銅系条材12を非酸化性雰囲気を通過させて光沢銀メッキ層14を焼鈍させる。図4に示すように、焼鈍させるための焼鈍炉52は、耐熱性の焼鈍炉本体54、焼鈍炉本体54の上方にある銅系条材12の入口56、焼鈍炉本体54の下方にある銅系条材12の出口58、焼鈍炉本体54に設けられたバーナー60、入口56付近の換気口62を備える。焼鈍炉本体54は筒型形状であり、入口56と出口58は焼鈍炉本体54よりも狭くなっている。
(6) The bright
出口58は水槽64の中に貯められた冷却液66の中にあり、焼鈍炉本体54への空気の出入り口は入口56と換気口62である。焼鈍炉本体54の中でバーナー60を点火することで、焼鈍炉本体54の中が非酸化性雰囲気になる。たとえば、焼鈍炉本体54の中の酸素濃度は100ppm以下、好ましくは50ppm以下である。酸素濃度は、換気口62からの吸排気によって調節する。その吸排気のためにポンプを使用してもよい。
The
銅系条材12が入口56から出口58まで鉛直方向に走行する。銅系条材12が入口56から出口58まで到達する時間は数秒から数十秒であり、その間に光沢銀メッキ層14の表面を500〜700℃にし、光沢銀メッキ層14を焼鈍させる。焼鈍によって光沢銀メッキ層14のビッカース硬度(Hv)を70〜90にする。光沢銀メッキ層14に対向する位置にバーナー60を配置し、光沢銀メッキ層14が所定の温度になりやすくしてもよい。
The
銅系条材12は非酸化性雰囲気を通過するため、その表面が酸化しにくくなっている。銅系条材12を酸化させずに光沢銀メッキ層14を焼鈍させることができる。
Since the
(7)光沢銀メッキ層14を焼鈍させた銅系条材12を冷却する。焼鈍炉52の出口58が冷却液66の中にあり、非酸化性雰囲気の中から直接冷却液66の中に銅系条材12を入れることができる。銅系条材12が通常の空気に触れず、酸化させにくい。銅系条材12は冷却液66の中を走行して冷却される。冷却液66は水(純水を含む)やフッ素系不活性液体を使用してもよい。フッ素系不活性液体であれば、銅系条材12を腐食させにくい。
(7) Cool the
(8)冷却することで銀メッキ銅系基材10が完成しており、それを巻取り側ロール68に巻取りロール状にする。巻き取る前に、銀メッキ銅系基材10を洗浄し、乾燥させることが好ましい。洗浄方法として、第三リン酸ソーダに銀メッキ銅系基材10を浸す方法があげられる。
(8) The silver-plated
上記(1)〜(8)の工程は、インラインで連続的に行われることを前提に説明しているが、任意の工程を分離しておこなってもよい。たとえば、上記(2)、(3)、(4)、(5)の少なくとも一つの工程後に、それまでに製造されたものをロールに巻き取って、次の工程で引き出して使用する。 The steps (1) to (8) have been described on the assumption that they are continuously performed in-line, but any steps may be performed separately. For example, after at least one of the above steps (2), (3), (4), and (5), the product manufactured so far is wound on a roll and used in the next step.
また完成した銀メッキ銅系基材10を所定形状に切断し、種々のスイッチの端子やリードフレームなどに使用する。所定形状に切断した銀メッキ銅系基材10に対してプレス絞り加工し、光沢銀メッキ層16のある部分に凸部を形成してもよい。凸部の形状は限定されず、半球または円錐、円錐台などであってもよい。
The completed silver-plated
以上のように、光沢銀メッキ層16のビッカース硬度は焼鈍によって低くなっている。銀メッキ銅系基材10をプレス絞り加工して凸部を形成したとき、光沢銀メッキ層16にクラックが生じにくい。光沢銀メッキ層16の厚みが約6〜8μmであり、凸部を形成しても光沢銀メッキ層16が薄くなりすぎることはない。
As described above, the Vickers hardness of the bright
また、光沢銅メッキ層14と光沢銀メッキ層16が重ねられているため、光沢銀メッキ層16に黒っぽさがなく、光沢感が良い。銅系条材12が無光沢の場合、銀メッキ銅系基材10を上面視すると光沢銀メッキ層16を挟むように無光沢の銅系条材12が配置されており、すなわち光沢のない中に光沢の有る光沢銀メッキ層16があり、光沢銀メッキ層16の光沢が際立ち、見栄えがよい。
In addition, since the glossy
[実施形態2]
上記実施形態は光沢銅メッキ層14と光沢銀メッキ層16は銅系条材12の長さ方向を向いたストライプ状であったが、その形状は限定されない。たとえば図5(a)の銀メッキ銅系基材70のように、正方形の光沢銅メッキ層72と光沢銀メッキ層74が銅系条材12の長さ方向に並べられてもよい。また、図5(b)の銀メッキ銅系基材76のように、円形の光沢銅メッキ層78と光沢銀メッキ層80が銅系条材12の長さ方向に並べられてもよい。
[Embodiment 2]
In the above-described embodiment, the bright
また、銅系条材12の一面18または他面20の一部に光沢銅メッキ層14と光沢銀メッキ層16を形成したが、銅系条材12の一面18または他面20の全体に光沢銅メッキ層14と光沢銀メッキ層16を形成してもよい。
Further, the bright
[実施形態3]
銅系条材12を用いて説明したが、銅系材料からなる他の形状の銅系基材を使用してもよい。銅系基材は、平面状のもに限定されず、立体的なものであっても良い。
[Embodiment 3]
Although described using the copper-based
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。 In addition, the present invention can be carried out in a mode in which various improvements, modifications, and changes are added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention.
10、70、76:銀メッキ銅系基材
12:銅系条材(銅系基材)
14、72、78:光沢銅メッキ層
16、74、80:光沢銀メッキ層
18:銅系条材の一面
20:銅系条材の他面
22:銅系条材の供給側ロール
24:ロール
26:マスキングテープ
28:マスキングテープの供給側ロール
30:マスキングテープの貼り付け用ロール
32、40:メッキ槽
34、42:メッキ液
36、44:陰極
38、46:陽極
48:マスキングテープの剥ぎ取り用ロール
50:マスキングテープの巻取り側ロール
52:焼鈍炉
54:焼鈍炉本体
56:入口
58:出口
60:バーナー
62:換気口
64:水槽
66:冷却液
68:銀メッキ銅系基材の巻取り側ロール
10, 70, 76: Silver-plated copper-based substrate 12: Copper-based strip material (copper-based substrate)
14, 72, 78: Glossy copper plating layers 16, 74, 80: Glossy silver plating layer 18: One side of the copper-based strip 20: The other side of the copper-based strip 22: Supply side roll of the copper-based strip 24: Roll 26: Masking tape 28: Masking tape supply side roll 30: Masking
Claims (6)
前記銅系基材に光沢銅メッキ層を形成する工程と、
前記光沢銅メッキ層の上に光沢銀メッキ層を形成する工程と、
前記光沢銅メッキ層と光沢銀メッキ層を形成した銅系基材を非酸化性雰囲気を通過させて光沢銀メッキ層を焼鈍させる工程と、
を備えた銀メッキ銅系基材の製造方法。 Preparing a copper-based substrate;
Forming a bright copper plating layer on the copper-based substrate;
Forming a bright silver plating layer on the bright copper plating layer;
Passing the non-oxidizing atmosphere through the copper base material on which the bright copper plating layer and the bright silver plating layer are formed, and annealing the bright silver plating layer;
The manufacturing method of the silver plating copper-type base material provided with.
前記銅系基材に形成された光沢銅メッキ層と、
前記光沢銅メッキ層の上に形成され、厚みが1〜10μmであり、ビッカース硬度が70〜90である光沢銀メッキ層と、
を備えた銀メッキ銅系基材。 A copper-based substrate;
A bright copper plating layer formed on the copper-based substrate;
A bright silver plating layer formed on the bright copper plating layer, having a thickness of 1 to 10 μm and a Vickers hardness of 70 to 90;
Silver-plated copper base material with
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