JP2021017646A - 圧延材 - Google Patents

Abstract

【課題】車載スイッチやコネクタには母材に銅合金材を使用した銀めっき接点が使用されているが、局所的な電気伝導度がばらついたり、耐摩耗性が低いことなどの問題があった。【解決手段】銅合金板の少なくとも片方の表面に結晶配向を制御したニッケルめっき下地の銀めっきを施した銅合金複合箔及び銅合金複合箔を圧延処理品（３〜１０％）することにより旧圧延処理品（１０〜４０％）と比べ、結晶配向を変化させ耐摩耗性に優れた銅合金複合箔を得る事ができる。【選択図】図５

Description

本発明は、強度、導電性、表面形状に優れた銅合金複合箔、並びに該銅合金複合箔の製造方法に関するものであり、例えばスイッチやコネクタのような入り−切り操作における耐摩耗性に優れた特性を求められる用途に適した銅合金複合箔を提供するものである。

近年、輸送機器は、電子制御化が急速に進んでおり、従来の動力電流を直接遮断する直切方式の接点から、電気信号を切断する信号切方式の接点の搭載が増加している。また、ハイブリッド車や電気自動車に搭載される大電流、高電圧機器を接続する大電流、高電圧向けコネクタに銀めっき材が使用されている。
このように、車載スイッチやコネクタには母材に銅及び銅合金材を使用した銀めっき接点が使用されている。

これらスイッチ及びコネクタ端子に使用される銀めっきに求められる特性は、スイッチの繰り返し入り−切り操作による耐久性、摺動による膜の摩耗が少なく、削れにくいことである。

従来から銅合金複合箔として銀めっきを施した銅合金複合箔が製品化されているが、表面に凹凸があるため局所的な電気伝導度がばらついたり、耐摩耗性が低いなどが課題となっていた。（例えば特許文献１や非特許文献１）

特開２００６−１５５８９９号公報 「銀めっき膜の結晶配向制御に関する研究」２０１６年３月 宮澤 寛

本発明は上記近年の要望に鑑み、課題を解決すべく鋭意研究を行った結果なされたものであり、耐摩耗性に優れた高耐摩耗性と高導電性を併せ持つ銅合金複合箔並びにその製造方法を提供するものである。

本発明の基本的な考え方は、次のとおりである。即ち、銅合金複合箔の表面にニッケル下地めっきを施した後、その上に導電性と耐摩耗性を併せ持つ銀の平滑層を施すことにより、耐摩耗性に優れた銅合金複合箔を製造する方法及びこの方法を用いて作製した銅合金複合箔の圧延材を提供することである。

本発明は、銅合金板の少なくとも片方の表面にニッケルめっき下地を施し、その上に銀めっきの平滑層を設けたことを特徴とする銅合金複合箔であり、Ｘ線回折法による当該銀の平滑層表面の（２００）結晶配向の強度が（１１１）結晶配向の強度を１００としたとき７０以上１００以下である銅合金複合箔である。ここで結晶配向の強度とは、Ｘ線の回折強度ということもある。

この発明の作用は、硬度が比較的低い（２００）結晶配向の銀と硬度が比較的高い（１１１）結晶配の銀の平滑層を設けることにより、柔軟性と硬度を兼ね備えた耐摩耗性の高い銅合金複合箔である。また、比較的硬度が高い（１１１）結晶配向に対し、比較的硬度が低い（２００）結晶配向の割合を増やすことにより耐摩耗性を高める作用である。

この発明は銅合金板の少なくとも片方の表面にニッケルめっき下地を施し、その上に銀めっきにより銀の層を施す銀めっき工程と、この銀めっき工程により作成した銅合金複合箔を圧延する圧延工程とを含む銅合金複合箔の製造方法であって、この製造方法において銅合金にめっきした銀がＸ線回折法において（１１１）結晶配向の強度に対する（２００）結晶配向の強度を、それぞれ旧圧延材と比較して１．１〜１．３倍に強くすることを特徴とする銅合金複合箔の製造方法である。

この発明の作用は、銀めっきを施す際に発現しやすい結晶の配向である（１１１）結晶配向を圧延工程により圧延し再結晶化することにより、Ｘ線回折法による銀の（２００）結晶配向の強度を選択的に高めて（１１１）結晶配向の強度を１００とした際、（２００）結晶配向の強度を７０以上１００以下の範囲内で旧圧延材に比べ高くし、耐摩耗性に優れた銅合金複合箔の圧延材を製造し、耐摩耗性に優れた銅合金複合箔を製造するという作用である。

耐摩耗性に優れた高耐摩耗性と高導電性とを併せ持つ銅合金複合箔であり、この銅合金複合箔を製造することができる。

Ｘ線回折装置により測定した本発明の銅合金複合箔のＸ線回折結果である。 Ｘ線回折装置により測定した旧圧延材の銅合金複合箔のＸ線回折結果である。 本発明により作成した銅合金複合箔の摺動による耐摩耗試験の結果（摺動距離に対する動摩耗係数）の図である。 旧圧延材の銅合金複合箔の摺動による耐摩耗性試験の結果（摺動距離に対する動摩擦係数）の図である。 本発明を説明するために実施した、実施例と比較例の結果を示す表である。

以下、本発明の銅合金複合箔についてより詳細に説明する。本発明の銅合金複合箔は、銅合金板の少なくとも片方の表面にニッケルめっき下地を施し、その上に銀めっきを施す。このニッケルめっき及び銀めっきの方法としては、特に限定されないが、ニッケルめっきはスルファミン酸浴、ワット浴、銀めっきはアルカリ性シアン化銀めっき浴、アルカリ性非シアン浴を利用できる。
また、密着不良の改善のため、銀ストライクめっきを施すこともできる。
銀めっきの結晶配向は、Ｘ線回折装置により測定できる。

この銀めっきを施した銅合金複合箔に圧延処理することにより、耐摩耗性に優れた銅合金複合箔を効果的に得ることができる。この圧延した銅合金複合箔の銀の結晶の配向は、Ｘ線回折装置により測定できる。この圧延した銅合金複合箔の銀の結晶は、（１１１）結晶配向を１００としたとき（２００）結晶配向の強度が７０以上１００以下であると好ましい。この圧延した銀の（１１１）結晶配向の硬度はビッカース硬度で約１３１、（２００）結晶配向の硬度はビッカース硬度で約８２であるため、ここで示した結晶配向の割合により、表面硬度を任意に設定することができる。

（１１１）結晶配向、（２００）結晶配向の有無や割合は、それぞれＸ線回折装置によるこの銅合金複合箔のＸ線回折測定により得ることができる。（１１１）結晶配向は、回折角２θで３７°（°は、度と記すこともある）〜３９°付近に得られ、（２００）結晶配向は４３°〜４６°付近に得られ、それぞれの結晶配向のＸ線回折強度は、得られたＸ線回折のピーク強度やそれぞれの回折角領域のＸ線回折ピーク付近の強度の積分値より求めることができる。

この発明の銅合金複合箔において、耐摩耗性が高くなる理由については現時点では定かではないが、非特許文献１によると［１１１］結晶配向の銀めっきの表面硬さがビッカース硬度で約１３１、［２００］結晶配向の銀めっきの表面硬さがビッカース硬度で約８２であることから、比較的硬い［１１１］結晶配向に対し、比較的柔らかい［２００］結晶配向の割合が高くなることが耐摩耗性の向上に寄与していると考えている。

銅合金板に銀めっきを施した後の銅合金複合箔の圧延工程について説明する。
銅合金複合箔に直接接する第一の圧延ロール、第一の圧延ロールに回転と圧延のための応力を伝える中間ロール、中間ロールに回転と圧延のための応力を与えるバックロールなどの各ロールを用いることが好ましい。これらロール形状は、圧延前の０．０８ｍｍ厚の銅合金複合箔の厚みを５．０％程度の厚みまで軽圧延する場合には、第一の圧延ロールの直径として４０ｍｍから５０ｍｍ、中間ロールの直径として９０〜１２０ｍｍ、バックロールとして２５０ｍｍ〜３５０ｍｍ程度であると好ましく圧延でき、銀の結晶配向が好ましい割合となる。第一の圧延ロールの硬さについては、ロックウェル硬度（ＨＲＣと記す場合もある。）で５５から７０で好ましく圧延することができる。軽圧延の方向を制御するため、延ばしたい方向に引張応力を加えながら圧延することもできる。

銀めっきの前にニッケルめっきを施す場合は、ニッケルめっきのバラツキにより圧延後の銀めっきの結晶配向の割合が制御できなくなる。ニッケルめっきを銀めっきの前に施す場合には、ニッケルめっきが厚くなる場所を切断し、その後圧延することで、銀めっきの結晶配向を好ましく整えることができる。銅合金複合箔の両端に電極を配置するとこの銅合金複合箔の両端の一部を切断し圧延工程により連続的に圧延できるため、好ましい。

なお、本発明は、上記構成に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変更することができる。

以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。

「実施例１及び比較例１の耐久性評価結果」
＜実験装置＞
Ｘ線回折装置 株式会社島津製作所製 ＸＲＤ−６０００ 動式摩耗試験装置 新東科学株式会社 ＨＨＳ−２０００ 圧子：鋼球 走査型電子顕微鏡 日本電
子株式会社 ＪＳＭ−ＩＴ５００ＨＲ エネルギー分散型分析装置 Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ株式会社 ＮＯＲＡＮ Ｓｙｓｔｅｍ７

本発明の結晶配向となるように調整した銅合金複合箔を作製した。この銅合金複合箔は、銅合金板と銀めっきの間にニッケルめっきを施した。この銅合金複合箔をＸ線回折装置により測定した。測定結果の一部を図１に示す。この銅合金複合箔の銀めっき面の結晶配向は、（１１１）結晶配向の強度１００に対し、（２００）結晶配向の強度が８１．６だった。この試料に対し、動式摩耗試験装置により１Ｎの荷重をかけて摩耗試験を行った結果を図３に示す。摩耗試験の結果、動距離に対する摩擦係数にバラツキの少ない良好な結果が得られた。また、１０００回の往復摩耗試験後の試験部及び実試験部の成分分析を行った結果、１０００回の往復摩耗試験を行った箇所の銀の含有率は、９７．０５％であり、同一表面の摩耗試験を行っていない箇所の銀の含有率は、９７．１３％だった。これらから算出したこの試験による銀の含有量の低下率は０．０８％であり、良好な結果だった。スイッチの荷重を０．１Ｎ、接触面積を１０倍とした場合、往復動回数１０００回×試験荷重１０倍×接触面積１０倍÷銀の低下率（％）としたとき算出されるこの銅合金複合箔の耐久性は、１２５万回と算出され、基準値である５万回を上回った。

（比較例１）
銅合金板の表面にめっきにより銀の層を施す銀めっき工程と、この銀めっき工程より作成した銅合金複合箔を圧延する旧圧延処理とを行った。この銅合金複合箔の銀めっき面をＸ線回折装置により測定した。測定結果の一部を図２に示す。このときの結晶配向は、（１１１）結晶配向の強度１００に対し、（２００）結晶配向の強度が６６．８だった。この試料に対し、動式摩耗試験装置により１Ｎ（ニュートンと示すこともある）の荷重をかけて摩耗試験を行った結果を図４に示す。摩耗試験の結果、動距離に対する摩擦係数にバラツキの少ない良好な結果が得られた。また、１０００回の往復摩耗試験後の試験部及び実試験部の成分分析を行った結果、１０００回の往復摩耗試験を行った箇所の銀の含有率は９６．７０％であり、同一表面の試験を行っていない箇所の銀の含有率は９７．６３％だった。これらから算出したこの試験による銀の含有量の低下率は０．９５％であり、良好な結果だった。スイッチの荷重を０．１Ｎ、接触面積を１０倍とした場合、往復動回数１０００回×試験荷重１０倍×接触面積１０倍÷銀の低下率（％）としたときに算出されるこの銅合金複合箔の耐久性は、１０．５万回と算出され、基準値である５万回を上回った。
これらの結果から、圧延により前述した結晶配向の強度がそれぞれ旧圧延材の結晶配向の強度より増加する事が確認された。
この銅合金複合箔の試料に対し、摺動式摩耗試験装置により１Ｎ（ニュートンと示すこともある）の荷重をかけて摩耗試験を行ったところ、本発明である圧延材の耐久性は旧圧延材を大幅に上回った結果であった。

Claims (2)

1. 銅合金板の少なくとも片方の表面にニッケルめっき下地を施し、その上に銀めっきの平滑層を設けたことを特徴とする銅合金複合箔であり、Ｘ線回折法による当該銀の平滑層表面の（１１１）結晶配向の強度を１００とすると（２００）結晶配向の強度が７０以上１００以下である銅合金複合箔。
2. 銅合金板の少なくとも片方の表面にニッケルめっき下地を施し、その上に銀めっきの層を施す銀めっき工程と、該銀めっき工程により作成した銅合金複合箔を圧延する圧延工程とを含む銅合金複合箔の製造方法であって、前記圧延工程後の銅合金複合箔の銀がＸ線回折法において（１１１）結晶配向の強度に対する（２００）結晶配向の強度を、旧圧延材と比較して１．１〜１．３倍強くすることを特徴とする銅合金複合箔の製造方法