JP5170864B2 - 接点材用銅基析出型合金板材およびその製造方法 - Google Patents
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Description
そこで、本発明の目的は、電子機器などに用いられる多機能スイッチの操作性を改善し得る接点材用銅基析出型合金板材およびその製造方法を提供することにある。
(1)Niを2〜4mass%およびSiを0.4〜1mass%含有し、残部が不可避不純物と銅からなる銅基析出型合金板材であり、前記銅基析出型合金板材は、圧延方向の引張強さと、圧延方向となす角度が45°方向の引張強さと、圧延方向となす角度が90°方向の引張強さの3つの引張強さ間の各差の最大値が100MPa以下であり、前記銅基析出型合金板材にCu、NiおよびFeの少なくとも1つが下地めっきされ、前記銅基析出型合金板材の最表層にAgがめっきされていることを特徴とする接点材用銅基析出型合金板材、
(2)Niを2〜4mass%およびSiを0.4〜1mass%含有し、さらにMgを0.05〜0.2mass%、Snを0.1〜0.5mass%、Znを0.1〜1mass%、およびCrを0.05〜0.5mass%のうちの少なくとも1つの元素を含有し、残部が不可避不純物と銅からなる銅基析出型合金板材であり、前記銅基析出型合金板材は、圧延方向の引張強さと、圧延方向となす角度が45°方向の引張強さと、圧延方向となす角度が90°方向の引張強さの3つの引張強さ間の各差の最大値が100MPa以下であり、前記銅基析出型合金板材にCu、NiおよびFeの少なくとも1つが下地めっきされ、前記銅基析出型合金板材の最表層にAgがめっきされていることを特徴とする接点材用銅基析出型合金板材。
(3)前記銅基析出型合金の導電率が30%IACS以上であることを特徴とする(1)または(2)記載の接点材用銅基析出型合金板材、
(4)前記下地めっきが少なくとも2層であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載の接点材用銅基析出型合金板材、
(5)前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の接点材用銅基析出型合金板材を製造する方法であって、溶体化処理した銅合金板材に時効熱処理を施すことを特徴とする接点材用銅基析出型合金板材の製造方法、
(6)前記時効熱処理を施した後、圧延率30%以下の冷間圧延を施すことを特徴とする(5)に記載の接点材用銅基析出型合金板材の製造方法、および
(7)前記時効熱処理を施した後、または前記圧延率30%以下の冷間圧延を施した後に、歪取り焼鈍を施すことを特徴とする(5)または(6)に記載の接点材用銅基析出型合金板材の製造方法、
を提供するものである。
また、本発明の接点材用銅基析出型合金板材は、Au、Ag、Pd、Ru、Rhの貴金属めっきを最表層部に施すことにより接触電気抵抗値がより小さくなり導電の信頼性が向上する。さらに、NiやCuを下地めっきすることで貴金属めっき層の耐摩耗性、摺動性、密着性などが向上する。
本発明の銅基析出型合金板材は、圧延方向の引張強さと、圧延方向となす角度が45°方向の引張強さと、圧延方向となす角度が90°方向の引張強さの3つの引張強さ間の各差の最大値が100MPa以下である。このように規定する理由は、各差の最大値が100MPaを超えると絞り加工時に機械的異方性が著しく増大し、多機能スイッチにおいてスイッチの操作性が悪化するためである。前記各差の最大値は50MPa以下、特には30MPa以下が望ましい。
なお、前記3方向は圧延面に平行な面での方向である。
しかし、多機能スイッチは従来のスイッチに較べて大型(直径10mm以上)でスイッチの接点部の面積が大きいため、従来のスイッチに較べて材料の導電率が低くても貴金属めっきなしで使用できる。本発明の銅基析出型合金板材の場合は、導電率が30%IACS以上、好ましくは35%IACS以上あれば貴金属めっきなしでも使用できる。
下地めっき層の厚さは0.01〜2μmが好ましく、Ni、Cu共に0.1〜0.3μmが最適である。これより薄いと前述のめっきの効果が得られず、これより厚いとプレス加工や曲げ加工、絞り加工されたときに割れが発生するおそれが高くなる。
前記Sn、Znは耐クリープ特性も向上させる。Mgは耐クリープ特性および熱間加工性も向上させ、Znはハンダ付け性やめっき層の密着性も向上させる。
時効熱処理は、例えば、420〜480℃で1〜3時間施し、その後直ちに10℃/秒以上の冷却速度で冷却して行う。
さらに本発明においては、前記最後の冷間圧延後に歪取り焼鈍を行っても良い。歪取り焼鈍は、450〜550℃で0.5〜2時間、または600〜850℃で1〜30秒間施すのが適当である。
なお、純銅や銅基固溶型合金では、前記必要強度を得るために圧延率30%超の圧延加工が必要であり、その結果、機械的異方性が大きくなり多機能スイッチの操作性が悪化する。
板材の形状は溶体化処理と時効熱処理間に圧延率5%以下のスキンパスを入れることによってさらに整えることができる。
表1に示す組成(残部はCuである)の銅合金を高周波溶解炉にて溶解し、これをDC(ダイレクト・キャスティング)法により厚さ30mm、幅100mm、長さ150mmの鋳塊に鋳造し、得られた鋳塊を1000℃の温度に1時間保持後、厚さ12mmに熱間圧延し、速やかに冷却した。次に、熱間圧延板の両面を各1.5mm切削して酸化皮膜を除去し、次いで厚さ0.15〜0.1mmに冷間圧延し、次いで825〜925℃の温度範囲で15秒間溶体化処理し、その後直ちに10℃/秒以上の冷却速度で冷却した。次に420〜480℃で1〜3時間の時効熱処理を施し、その後直ちに約1〜10℃/秒の冷却速度で冷却した。
次いで、表1に示す30%以下の種々の圧延率で冷間圧延して板厚0.06〜0.1mmの板材(供試材、No.1〜15)に仕上げた。なお、溶体化処理と時効熱処理の条件は合金組成に応じて適宜選定した。
この方法は、1Nの荷重、1mmのストロークの荷重変位測定器(アイコー社製 荷重変位精密測定器 MODEL−1605N)で接点となる4箇所を順番にそれぞれ3回押して各箇所における荷重の平均値をとり、以下の指標に基づいて評価した。
スイッチ操作性が極めて良好なもの(荷重平均値の最大値と最小値との差が10%以下)を「◎」、スイッチ操作性が良好なもの(荷重平均値の最大値と最小値との差が10%より大きく25%以下)を「○」、スイッチ操作性が不良なもの(荷重平均値の最大値と最小値との差が25%より大きいか、荷重を加えた後にバネ部材が元の形状に戻らない場合)を「×」と評価した。なおバネ部材には貴金属めっきは施さなかった。
表1に示す組成を有し、圧延率20%、15%の冷間圧延後に、歪取り焼鈍を650℃で3秒間施した他は、実施例1に記載と同じ方法により供試材(No.16、17)を得て、実施例1と同じ調査を行った。
ベリリウム銅またはチタン銅を用い、時効熱処理後の冷間圧延の圧延率を12%、15%とした他は、実施例1に記載と同じ方法により供試材(No.18、19)を得て、実施例1と同じ調査を行った。なお、これら合金は導電率が低かったのでバネ部材の接点部分にNiを0.3μm下地めっきし、その上にAuを0.04μmめっきした。
表1に示す組成を有し、時効熱処理後の冷間圧延の圧延率を30%超の表1に示す35%、40%とした他は、実施例1と同じ方法により供試材(No.比1〜比5)を得て、実施例1と同じ調査を行った。
基材をばね部材とし、その接点部分に、表2に示すように銅合金に近い側から下地層、中間層、最表層のめっきを施し(下地層、中間層が無い場合もある)、供試材(No.21〜35)を得た。その試供材について実施例1と同じ調査を行った。
なお、基材は表2に示す基材No.8、12、14であり、これは表1に示す供試材No.8、12、14に相当するものであり、実施例1に記載するのと同様に仕上げたものである。したがって、成分、時効処理後の圧延率、歪取焼鈍、圧延方向の強度および最大強度差は表1に記載と同じであるので、表2中には記載を省略した。
Claims (7)
- Niを2〜4mass%およびSiを0.4〜1mass%含有し、残部が不可避不純物と銅からなる銅基析出型合金板材であり、
前記銅基析出型合金板材は、圧延方向の引張強さと、圧延方向となす角度が45°方向の引張強さと、圧延方向となす角度が90°方向の引張強さの3つの引張強さ間の各差の最大値が100MPa以下であり、
前記銅基析出型合金板材にCu、Ni、Fe若しくはCoまたはこれらの合金の少なくとも1つが下地めっきされ、
前記銅基析出型合金板材の最表層にAgがめっきされていることを特徴とする接点材用銅基析出型合金板材。 - Niを2〜4mass%およびSiを0.4〜1mass%含有し、さらにMg 0.05〜0.2mass%、Sn 0.1〜0.5mass%、Zn 0.1〜1mass%、およびCr 0.05〜0.5mass%からなる群から選ばれる少なくとも1つを含有し、残部が不可避不純物と銅からなる銅基析出型合金板材であり、
前記銅基析出型合金板材は、圧延方向の引張強さと、圧延方向となす角度が45°方向の引張強さと、圧延方向となす角度が90°方向の引張強さの3つの引張強さ間の各差の最大値が100MPa以下であり、前記銅基析出型合金板材にCu、Ni、Fe若しくはCoまたはこれらの合金の少なくとも1つが下地めっきされ、
前記銅基析出型合金板材の最表層にAgがめっきされていることを特徴とする接点材用銅基析出型合金板材。 - 前記銅基析出型合金の導電率が30%IACS以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の接点材用銅基析出型合金板材。
- 前記下地めっきが少なくとも2層であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の接点材用銅基析出型合金板材。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の接点材用銅基析出型合金板材を製造する方法であって、溶体化処理した銅合金板材に時効熱処理を施すことを特徴とする接点材用銅基析出型合金板材の製造方法。
- 前記時効熱処理を施した後、圧延率30%以下の冷間圧延を施すことを特徴とする請求項5に記載の接点材用銅基析出型合金板材の製造方法。
- 前記時効熱処理を施した後、または前記圧延率30%以下の冷間圧延を施した後に、歪取り焼鈍を施すことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の接点材用銅基析出型合金板材の製造方法。
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