JP6100203B2 - 接続部品用材料 - Google Patents
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Description
本発明は、接続部品用材料に関する。さらに詳しくは、本発明は、例えば、電気機器、電子機器などに使用されるコネクタ、リードフレーム、ハーネスプラグなどの電気接点部品などに好適に使用することができる接続部品用材料に関する。本発明の接続部品用材料によれば、例えば、電気的な接続端子などの接続部品を嵌合させる際に、摩擦を低減するとともに材料の摩耗を抑制し、安定した電気的接続の信頼性を高めることができる。
自動車、携帯電話などに使用される接続端子の数は、それらに使用される電子制御機器の増加に伴って増加する傾向がある。自動車の燃費の向上、省スペース化、携帯電話の持ち運びの便宜性などの観点から、接続端子の小型化および軽量化が求められている。これらの要求に応えるためには、接続端子同士を嵌合する際に加えられる力（挿入力）によって端子が変形することを防止するとともに、当該接続端子を小さくし、さらに接続端子の接続部における接触圧を保持することが必要である。したがって、これまで使用されている接続端子に使用される素材として従来の銅合金よりも高強度を有する材料を使用することが求められている。また、自動車のエンジンルームなどの高温環境下で使用される接続端子に用いられる素材には、接続端子同士の接点部における接触圧が熱によって経時的に低下しないようにするために、耐応力緩和性に優れた材料を使用することが求められる。
近年、銅合金に各種金属を添加することによって接続端子の機械的強度を高め、耐応力緩和性を向上させる銅合金が研究されている。しかし、現在のところ、小型化された接続端子に適用することができる銅合金の開発までには至っていない。
一方、ステンレス鋼板は、銅合金よりも機械的強度が高く、耐応力緩和性に優れており、比重が小さく、安価であることから、小型化、軽量化、材料コストの低減などに適した材料である。ステンレス鋼板が用いられた電気接点として、母材のステンレス鋼上にＮｉめっき層が形成され、その上にさらに部分的にＡｕめっき層が形成されているステンレス鋼製電気接点が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、前記ステンレス鋼製電気接点では、接続端子の接点部の微摺動が繰り返されることにより、Ａｕめっき層が摩耗し、母材のステンレス鋼が露出し、当該ステンレス鋼の酸化により、接続端子同士の接点部における接触抵抗が高くなるおそれがある。
摩擦係数が低く、電気的接続の信頼性を維持することができる接続部品用導電材料として、Ｃｕ板条からなる母材の表面に、平均の厚さが３．０μｍ以下のＮｉ被覆層と、平均の厚さが０．２〜３．０μｍのＣｕ−Ｓｎ合金被覆層と、Ｓｎ被覆層がこの順に形成された材料であって、前記材料の表面に対する垂直断面において、前記Ｓｎ被覆層の最小内接円の直径が０．２μｍ以下であり、前記Ｓｎ被覆層の最大内接円の直径が１．２〜２０μｍであり、前記材料の最表点と前記Ｃｕ−Ｓｎ合金被覆層の最表点との高度差が０．２μｍ以下である接続部品用導電材料が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、端子の小型化に対応し、低挿入力でかつ電気的信頼性に優れた接続部品用導電材料として、最表面にＣｕ−Ｓｎ合金被覆層とＳｎ又はＳｎ合金被覆層が形成される接続部品用銅板材において、接続時の摺動方向に平行方向の算術平均粗さＲａが０．５μｍ以上４．０μｍ以下であり、同方向の凹凸の平均間隔ＲＳｍが０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下、スキューネスＲｓｋが０未満、突出山部高さＲｐｋが１μｍ以下である接続部品用銅板材が提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかし、前記接続部品用導電材料および前記接続部品用銅板材は、いずれも、接続部品同士の摺動が繰り返されるにしたがって接続部における接触抵抗が上昇するおそれがある。
したがって、近年、摩擦係数が小さく、接続部品の微摺動が繰り返された場合であっても接触抵抗の上昇を抑制することができる接続部品用材料の開発が待ち望まれている。
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、接続部品の素材として使用される接続部品用材料であって、摩擦係数が小さく、接続部品の微摺動が繰り返された場合であっても接触抵抗の上昇を抑制することができる接続部品用材料を提供することを課題とする。
本発明は、接続部品の素材として使用される接続部品用材料であって、金属板の表面にＮｉめっき層が形成され、当該Ｎｉめっき層の表面における少なくとも一方向での表面の粗さモチーフの平均深さＲが１．０μｍ以上であり、当該Ｎｉめっき層の表面の粗さモチーフの平均深さＲと同一方向におけるＮｉめっき層の表面の凹凸の平均間隔ＲＳｍが０μｍを超え２００μｍ以下であるＮｉめっき金属板が用いられ、当該Ｎｉめっき金属板のＮｉめっき層上に厚さが０．３〜５μｍのＳｎめっき層が形成されていることを特徴とする接続部品用材料に関する。
なお、本明細書において、本発明の接続部品用材料に用いられる母材は金属板であり、当該金属板上にＮｉめっき層が形成され、所定の粗さモチーフの平均深さＲを有するものがＮｉめっき金属板であり、Ｎｉめっき金属板に所定の厚さのＳｎめっき層が形成されたものが接続部品用材料である。
本発明によれば、摩擦係数が小さく、接続部品の微摺動が繰り返された場合であっても接触抵抗の上昇を抑制することができる接続部品用材料が提供される。
本発明の接続部品用材料は、前記したように、接続部品の素材として使用される接続部品用材料であり、金属板の表面にＮｉめっき層が形成され、当該Ｎｉめっき層の表面における少なくとも一方向での表面の粗さモチーフの平均深さＲが１．０μｍ以上であるＮｉめっき金属板が用いられ、当該Ｎｉめっき金属板のＮｉめっき層上に厚さが０．３〜５μｍのＳｎめっき層が形成されていることを特徴とする。
金属板としては、例えば、ステンレス鋼板、銅板、銅合金板などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの金属板のなかでは、摩擦係数を小さくし、接続部品の微摺動が繰り返された場合であっても接触抵抗の上昇を抑制する観点から、ステンレス鋼板が好ましい。したがって、本発明においては、接続部品用材料の母材としてステンレス鋼板を好適に使用することができる。
ステンレス鋼板としては、例えば、ＪＩＳに規定されている、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６などのオーステナイト系ステンレス鋼板；ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３０ＬＸ、ＳＵＳ４４４などのフェライト系ステンレス鋼板；ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４２０などのマルテンサイト系ステンレス鋼板などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
金属板の板厚、長さおよび幅は、いずれも特に限定されず、金属板の種類、製造規模などに応じて適宜設定することが好ましい。例えば、金属板としてステンレス鋼板を用いる場合、その板厚は、通常、５０μｍ〜０．５ｍｍ程度であることが好ましい。
Ｎｉめっき金属板のＮｉめっき層が形成されている面における少なくとも一方向での表面の粗さモチーフの平均深さＲは、１．０μｍ以上である。当該要件を満たす本発明の接続部品用材料が、微摺動が繰り返された場合であっても接触抵抗の上昇を抑制することができるのは、推定であるが、接続部品同士が微摺動するとき、接触点におけるＳｎめっき層が塑性流動によって除かれたとしても、Ｎｉめっき層が形成された金属板の表面の凹部内にＳｎが残存することに基づくものと考えられる。このように凹部内に残存しているＳｎが摺動時の潤滑性を向上することにより、その下地に存在するＮｉめっき層が微摺動によって摩耗されることが防止されるので、金属板が露出することが防止され、金属板の酸化による接触抵抗の上昇を抑えることができる。さらに微摺動が繰り返されても前記凹部内に残存しているＳｎが導電パスとして機能することから、初期の接触抵抗が維持されるものと考えられる。
なお、「少なくとも一方向」とは、当該金属板の長手方向（圧延方向）および当該長手方向（圧延方向）に対して直角の方向（幅方向）のうちの少なくとも一方向を意味する。
Ｎｉめっき金属板に形成されているＮｉめっき層の表面の粗さモチーフの平均深さＲは、ＩＳＯ１２０８５に定められている粗さモチーフの平均深さＲを意味する。粗さモチーフの平均深さＲは、例えば、（株）東京精密製の接触式粗さ計（商品名：サーフコム１４００Ｂ）を用いてＩＳＯ１２０８５に準じて測定することができる。本発明においては、前記金属板の表面の粗さモチーフの平均深さＲは、（株）東京精密製の接触式粗さ計（商品名：サーフコム１４００Ｂ）を用いて測定したときの値である。
Ｎｉめっき金属板に形成されているＮｉめっき層の表面の粗さモチーフの平均深さＲは、Ｓｎめっき層が摺動による塑性流動によって除かれたとしても、その面の凹部にＳｎ層が残存し、接続部品の微摺動が繰り返された場合であっても接触抵抗が高くなることを抑制する観点から、１．０μｍ以上、好ましくは１．１μｍ以上であり、粗さモチーフの平均深さＲが深いものは、その製造が困難になる傾向があることから、好ましくは８μｍ以下である。
また、Ｎｉめっき金属板に形成されているＮｉめっき層の表面の粗さモチーフの平均深さＲと同一方向における表面の凹凸の平均間隔ＲＳｍは、前記と同様に、Ｓｎめっき層が摺動による塑性流動によって除かれたとしても、その面の凹部にＳｎ層が残存し、摩擦係数が小さく、接続部品の微摺動が繰り返された場合であっても接触抵抗の上昇を抑制することができる接続部品用材料を得る観点から、その下限値は、０μｍよりも大きいことが好ましく、０．００５μｍ以上であることがより好ましく、０．０１μｍ以上であることがより一層好ましく、１０μｍ以上であることがさらに好ましく、３０μｍ以上であることがさらに一層好ましく、５０μｍ以上であることが特に好ましく、その上限値は、２００μｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以下であることがより好ましく、１００μｍ以下であることがさらに好ましい。
Ｎｉめっき金属板に形成されているＮｉめっき層の表面の凹凸の平均間隔ＲＳｍは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に定められている凹凸の平均間隔ＲＳｍを意味する。凹凸の平均間隔ＲＳｍは、例えば、（株）東京精密製の接触式粗さ計（商品名：サーフコム１４００Ｂ）を用いてＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準じて測定することができる。本発明においては、Ｎｉめっき金属板に形成されているＮｉめっき層の表面の凹凸の平均間隔ＲＳｍは、（株）東京精密製の接触式粗さ計（商品名：サーフコム１４００Ｂ）を用いて測定したときの値である。
Ｎｉめっき金属板に形成されているＮｉめっき層の表面の粗さモチーフの平均深さＲおよび凹凸の平均間隔ＲＳｍは、いずれも、例えば、表面が粗面化されたワークロール、研磨ベルトなどの表面を粗面化させる部材を用いて粗面化させ、Ｎｉめっきを施すことにより、容易に調整することができる。金属板の表面を粗面化させた後には、その表面から研磨屑などの残存物を除去するために、必要により、溶媒を用いて超音波洗浄などによって当該金属板を洗浄してもよい。金属板には、必要により、Ｎｉめっきを施す前に脱脂および酸洗の前処理を施してもよい。
金属板のＮｉめっきは、電気めっき法および無電解めっき法のいずれのめっき法によって行なうことができる。電気めっき法としては、例えば、全硫酸塩浴を用いた電気めっき法、ワット浴を用いた電気めっき法、スルファミン酸浴を用いた電気めっき法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
金属板上に形成されるＮｉめっき層の厚さは、金属板の表面に形成されている凹凸に沿ってＮｉめっき層を形成させる観点から、０．３μｍ以上であり、Ｓｎが残存するための凹部を形成させる観点から、５μｍ以下、好ましくは４μｍ以下、より好ましくは３μｍ以下である。
次に、金属板上にＮｉめっき層を形成させることによって得られたＮｉめっき金属板のＮｉめっき層上にＳｎめっきを施すことにより、Ｓｎめっき層を形成させる。Ｓｎめっきは、電気めっき法および無電解めっき法のいずれのめっき法によって行なうことができる。電気めっき法としては、例えば、メタンスルホン酸浴、フェロスタン浴、ハロゲン浴などのＳｎめっき浴を用いた電気めっき法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
Ｎｉめっき層上に形成されるＳｎめっき層の厚さは、Ｎｉめっき金属板に形成されているＮｉめっき層の凹部に、摺動による塑性流動によって除かれたＳｎが充分に残存するようにする観点から、０．３μｍ以上であり、当該Ｓｎめっき層があまりにも厚い場合には、摺動によってＳｎの酸化物層が形成され、接触抵抗が上昇することから、当該接触抵抗の上昇を抑制する観点から、５μｍ以下であることが好ましい。
以上のようにしてＮｉめっき金属板のＮｉめっき層上にＳｎめっき層を形成されることによって得られる本発明の接続部品用材料は、摩擦係数が小さく、接続部品の微摺動が繰り返された場合であっても接触抵抗の上昇を抑制することができる。
次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
実施例１〜９および比較例１〜５
母材として、ステンレス鋼板（ＳＵＳ４３０）を用い、粗面化したワークロールまたは研摩ベルトを用いてステンレス鋼板の表面に粗面化処理を適宜行なうことにより、各種の表面粗さを有する板厚が０．２ｍｍのステンレス鋼板を得た。
母材として、ステンレス鋼板（ＳＵＳ４３０）を用い、粗面化したワークロールまたは研摩ベルトを用いてステンレス鋼板の表面に粗面化処理を適宜行なうことにより、各種の表面粗さを有する板厚が０．２ｍｍのステンレス鋼板を得た。
前記で得られたステンレス鋼板の粗さモチーフ平均深さＲおよび凹凸の平均間隔ＲＳｍを以下の方法に基づいて測定した。その結果をそれぞれ表１の「モチーフ深さＲ」および「平均間隔ＲＳｍ」の欄に示す。
〔粗さモチーフ平均深さＲおよび凹凸の平均間隔ＲＳｍの測定方法〕
ステンレス鋼板から縦５０ｍｍ、横５０ｍｍの大きさの試験片を切り出し、アセトンを用いて試験片に超音波洗浄を施した後、接触式粗さ計〔（株）東京精密製、商品名：サーフコム１４００Ｂ〕を用いてＩＳＯ１２０８５に準じて試験片の粗さモチーフ平均深さＲを測定し、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準じて凹凸の平均間隔ＲＳｍを測定した。
ステンレス鋼板から縦５０ｍｍ、横５０ｍｍの大きさの試験片を切り出し、アセトンを用いて試験片に超音波洗浄を施した後、接触式粗さ計〔（株）東京精密製、商品名：サーフコム１４００Ｂ〕を用いてＩＳＯ１２０８５に準じて試験片の粗さモチーフ平均深さＲを測定し、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準じて凹凸の平均間隔ＲＳｍを測定した。
なお、粗さモチーフを求める際の粗さモチーフの上限長さを０．５ｍｍとした。粗さモチーフ平均深さＲおよび凹凸の平均間隔ＲＳｍは、それぞれ、各試験片の圧延方向に対して垂直の方向で３回測定し、その測定値の平均値を求めた。
次に、各試験片に対してアルカリ脱脂および酸洗処理を常法で行なった後、以下に示す条件でＮｉストライクめっきおよびＮｉめっきを各試験片に施すことにより、Ｎｉめっき層を試験片に形成させた。Ｎｉめっき層が形成された試験片の粗さモチーフ平均深さＲおよび凹凸の平均間隔ＲＳｍを前記と同様にして測定した。その結果を表１に示す。その後、以下に示す条件でＮｉめっき層が形成された試験片のＮｉめっき層上にＳｎめっきを施すことにより、表１に示す厚さのＳｎめっき層が形成された試験片を得た。
〔Ｎｉストライクめっきの条件〕
・Ｎｉめっき液（ウッド浴）：塩化ニッケル２４０ｇ／Ｌ、塩酸１２５ｍＬ／Ｌ（ｐＨ：１．２）
・めっき液の液温：３５℃
・電流密度：８Ａ／ｄｍ2
・Ｎｉめっき液（ウッド浴）：塩化ニッケル２４０ｇ／Ｌ、塩酸１２５ｍＬ／Ｌ（ｐＨ：１．２）
・めっき液の液温：３５℃
・電流密度：８Ａ／ｄｍ2
〔Ｎｉめっきの条件〕
・Ｎｉめっき液（ワット浴）：硫酸ニッケル３００ｇ／Ｌ、塩化ニッケル４５ｇ／Ｌ、ホウ酸３５ｇ／Ｌ（ｐＨ：３．９）
・めっき液の液温：５０℃
・電流密度：８Ａ／ｄｍ2
・Ｎｉめっき液（ワット浴）：硫酸ニッケル３００ｇ／Ｌ、塩化ニッケル４５ｇ／Ｌ、ホウ酸３５ｇ／Ｌ（ｐＨ：３．９）
・めっき液の液温：５０℃
・電流密度：８Ａ／ｄｍ2
〔Ｓｎめっきの条件〕
・Ｓｎめっき液［上村工業（株）製、製品名：ＴＹＮＡＤＥＳ ＧＨＳ−５１］（Ｓｎ2＋５０ｇ／Ｌ、遊離酸１２０ｍＬ／Ｌ）（ｐＨ：０．２）
・陽極：Ｓｎ板
・液温：３５℃
・電流密度：１０Ａ／ｄｍ2
・Ｓｎめっき液［上村工業（株）製、製品名：ＴＹＮＡＤＥＳ ＧＨＳ−５１］（Ｓｎ2＋５０ｇ／Ｌ、遊離酸１２０ｍＬ／Ｌ）（ｐＨ：０．２）
・陽極：Ｓｎ板
・液温：３５℃
・電流密度：１０Ａ／ｄｍ2
また、Ｎｉめっき層の厚さおよびＳｎめっき層の厚さを以下の方法に基づいて測定した。その結果を表１に示す。
〔Ｎｉめっき層の厚さおよびＳｎめっき層の厚さの測定方法〕
Ｎｉめっき層の厚さおよびＳｎめっき層の厚さは、いずれも電解式めっき厚さ測定器〔（株）中央製作所製〕を用い、ＪＩＳ Ｈ８５０１に規定の「電解式試験法」に基づいて測定した。
Ｎｉめっき層の厚さおよびＳｎめっき層の厚さは、いずれも電解式めっき厚さ測定器〔（株）中央製作所製〕を用い、ＪＩＳ Ｈ８５０１に規定の「電解式試験法」に基づいて測定した。
次に、前記で得られたＳｎめっき層が形成された試験片の特性として、微摺動摩耗試験中の最大接触抵抗および摩擦係数を以下の方法に基づいて調べた。その結果を表１に示す。
〔微摺動摩耗試験中の最大接触抵抗〕
嵌合型接続部品における電気接点部を模擬し、（株）山崎精機研究所製の摺動試験機を用いて材料同士の微摺動部の接触抵抗の変化を評価した。
嵌合型接続部品における電気接点部を模擬し、（株）山崎精機研究所製の摺動試験機を用いて材料同士の微摺動部の接触抵抗の変化を評価した。
まず、Ｓｎめっき層が形成された試験片から切り出した板状の試験片（オス試験片）を水平な台に固定し、その上に前記Ｓｎめっき層が形成された試験片と同一試験片から切り出した半球加工材（内径：１．５ｍｍ、メス試験片）を置き、めっき層同士を接触させた。その後、メス試験片に弾性バネにより２．０Ｎの荷重をかけてオス試験片を押さえ、オス試験片とメス試験片の間に定電流を印加し、ステッピングモータを用いてオス試験片を水平方向に摺動させ（摺動距離：５０μｍ、摺動周波数：１．０Ｈｚ）、摺動回数２０００回までの最大接触抵抗を四端子法により、開放電圧２０ｍＶ、電流１０ｍＡの条件にて測定した。なお、摺動回数２０００回までの最大接触抵抗が１００ｍΩ以下であることを合格基準とした。
〔摩擦係数〕
Ｓｎめっき層が形成された試験片から縦４０ｍｍ、横４０ｍｍの大きさの試験片を切り出し、直径１０ｍｍのステンレス鋼球を用い、摩擦摩耗試験機〔（株）レスカ製〕にて荷重４Ｎ、半径７．５ｍｍ、回転速度１２．７ｒｐｍ、５０回転後の動摩擦係数を測定した。なお、動摩擦係数が０．３以下であることを合格基準とした。
Ｓｎめっき層が形成された試験片から縦４０ｍｍ、横４０ｍｍの大きさの試験片を切り出し、直径１０ｍｍのステンレス鋼球を用い、摩擦摩耗試験機〔（株）レスカ製〕にて荷重４Ｎ、半径７．５ｍｍ、回転速度１２．７ｒｐｍ、５０回転後の動摩擦係数を測定した。なお、動摩擦係数が０．３以下であることを合格基準とした。
実施例１０
実施例１において、Ｎｉめっきの条件を以下の条件に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、Ｓｎめっき層が形成された試験片を作製した。
実施例１において、Ｎｉめっきの条件を以下の条件に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、Ｓｎめっき層が形成された試験片を作製した。
〔Ｎｉめっきの条件〕
・Ｎｉめっき液（ワット浴＋光沢剤）：硫酸ニッケル３００ｇ／Ｌ、塩化ニッケル４５ｇ／Ｌ、ホウ酸３５ｇ／Ｌ（ｐＨ：３．９）、サッカリンナトリウム２ｇ／Ｌ、２−ブチン−１，４−ジオール０．２ｇ／Ｌ
・めっき液の液温：５０℃
・電流密度：８Ａ／ｄｍ2
・Ｎｉめっき液（ワット浴＋光沢剤）：硫酸ニッケル３００ｇ／Ｌ、塩化ニッケル４５ｇ／Ｌ、ホウ酸３５ｇ／Ｌ（ｐＨ：３．９）、サッカリンナトリウム２ｇ／Ｌ、２−ブチン−１，４−ジオール０．２ｇ／Ｌ
・めっき液の液温：５０℃
・電流密度：８Ａ／ｄｍ2
次に、前記で得られたＳｎめっき層が形成された試験片の特性として、微摺動摩耗試験中の最大接触抵抗および摩擦係数を前記と同様にして調べた。その結果を表１に示す。
実施例１１
実施例１において、ステンレス鋼板の代わりに銅合金板〔（株）神戸製鋼所製、品番：ＣＡＣ６０、板厚：０．２ｍｍ〕を用いたこと以外は、実施例１と同様にしてＳｎめっき層が形成された試験片を作製した。
実施例１において、ステンレス鋼板の代わりに銅合金板〔（株）神戸製鋼所製、品番：ＣＡＣ６０、板厚：０．２ｍｍ〕を用いたこと以外は、実施例１と同様にしてＳｎめっき層が形成された試験片を作製した。
次に、前記で得られたＳｎめっき層が形成された試験片の特性として、微摺動摩耗試験中の最大接触抵抗および摩擦係数を前記と同様にして調べた。その結果を表１に示す。
比較例６
実施例１において、Ｎｉめっきの条件を以下の条件に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、Ｓｎめっき層が形成された試験片を作製した。
〔Ｎｉめっきの条件〕
・Ｎｉめっき液（ワット浴）：硫酸ニッケル３００ｇ／Ｌ、塩化ニッケル４５ｇ／Ｌ、ホウ酸３５ｇ／Ｌ（ｐＨ：３．９）
・めっき液の液温：５０℃
・電流密度：２Ａ／ｄｍ2
実施例１において、Ｎｉめっきの条件を以下の条件に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、Ｓｎめっき層が形成された試験片を作製した。
〔Ｎｉめっきの条件〕
・Ｎｉめっき液（ワット浴）：硫酸ニッケル３００ｇ／Ｌ、塩化ニッケル４５ｇ／Ｌ、ホウ酸３５ｇ／Ｌ（ｐＨ：３．９）
・めっき液の液温：５０℃
・電流密度：２Ａ／ｄｍ2
次に、前記で得られたＳｎめっき層が形成された試験片の特性として、微摺動摩耗試験中の最大接触抵抗および摩擦係数を前記と同様にして調べた。その結果を表１に示す。
比較例７
実施例１において、Ｎｉめっきの条件を以下の条件に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、Ｓｎめっき層が形成された試験片を作製した。
〔Ｎｉめっきの条件〕
・Ｎｉめっき液（塩化物浴）：塩化ニッケル３００ｇ／Ｌ、ホウ酸３５ｇ／Ｌ（ｐＨ：３．９）
・めっき液の液温：５０℃
・電流密度：２Ａ／ｄｍ2
実施例１において、Ｎｉめっきの条件を以下の条件に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、Ｓｎめっき層が形成された試験片を作製した。
〔Ｎｉめっきの条件〕
・Ｎｉめっき液（塩化物浴）：塩化ニッケル３００ｇ／Ｌ、ホウ酸３５ｇ／Ｌ（ｐＨ：３．９）
・めっき液の液温：５０℃
・電流密度：２Ａ／ｄｍ2
次に、前記で得られたＳｎめっき層が形成された試験片の特性として、微摺動試験中の最大接触抵抗および摩擦係数を前記と同様にして調べた。その結果を表１に示す。
比較例８
ステンレス鋼板の代わりに銅合金板（板厚：０．２ｍｍ）を用い、特開２０１１−２０４６１７号公報に記載の方法に準じて細かい凹凸が一定のピッチで形成されている金型を表面に押し当てることによって粗面化処理を行ない、凹凸形状を有する銅合金板を得た。得られた凹凸形状を有する銅合金板の粗さモチーフ平均深さＲおよび凹凸の平均間隔ＲＳｍを前記と同様にして測定した。その結果を表１に示す。
ステンレス鋼板の代わりに銅合金板（板厚：０．２ｍｍ）を用い、特開２０１１−２０４６１７号公報に記載の方法に準じて細かい凹凸が一定のピッチで形成されている金型を表面に押し当てることによって粗面化処理を行ない、凹凸形状を有する銅合金板を得た。得られた凹凸形状を有する銅合金板の粗さモチーフ平均深さＲおよび凹凸の平均間隔ＲＳｍを前記と同様にして測定した。その結果を表１に示す。
次に、前記で得られた凹凸形状を有する銅合金板に以下のＣｕめっき条件でＣｕめっきを施した後、実施例１と同様にしてＳｎめっきを施すことにより、Ｓｎめっき層が形成された試験片を作製した。その後、前記で得られたＳｎめっき層が形成された試験片に２８０℃の温度で１０秒間リフロー処理を施した。
〔Ｃｕめっき条件〕
・Ｃｕめっき液（硫酸銅めっき浴）：硫酸銅２００ｇ／Ｌ、硫酸４５ｇ／Ｌ
・めっき液の液温：３０℃
・電流密度：１５Ａ／ｄｍ2
・Ｃｕめっきの膜厚：０．１５μｍ
・Ｃｕめっき液（硫酸銅めっき浴）：硫酸銅２００ｇ／Ｌ、硫酸４５ｇ／Ｌ
・めっき液の液温：３０℃
・電流密度：１５Ａ／ｄｍ2
・Ｃｕめっきの膜厚：０．１５μｍ
なお、この銅合金板は、その表面にＮｉめっき層が形成されているものではなく、その表面にＣｕめっき層が形成されているものである。したがって、表１のＮｉめっき金属板の欄に、Ｃｕめっき層の厚さ、Ｃｕめっき層を形成した金属板の表面のモチーフ深さＲおよびＣｕめっき層の表面の平均間隔ＲＳｍが記載されている。
次に、前記で得られたＳｎめっき層が形成された試験片の特性として、微摺動摩耗試験中の最大接触抵抗および摩擦係数を前記と同様にして調べた。その結果を表１に示す。
表１に示された結果から、各実施例で得られた試験片は、いずれも、摩擦係数が小さく、接続部品の微摺動が繰り返された場合であっても最大接触抵抗の上昇が抑制されていることがわかる。実施例１１で得られた試験片には、母材としてステンレス鋼と比べて軟らかい銅合金板が用いられているので、実施例１〜１０で得られた試験片と対比して摩擦係数および最大接触抵抗が僅かに高いことがわかる。
これに対して、各比較例で得られた試験片は、いずれも、摩擦係数が大きく、接続部品の微摺動が繰り返されたとき、最大接触抵抗が上昇した。また、比較例１〜３、比較例６および比較例７で得られた試験片は、Ｎｉめっき層が形成された後の粗さモチーフ平均深さＲが浅く、Ｎｉめっき層の凹部にＳｎが残存しなかったため、Ｎｉめっき層が摩耗し、さらに母材の金属板が摩耗したため、最大接触抵抗が高くなった。比較例４で得られた試験片は、Ｎｉめっき層の凹部にＳｎが残存するのに十分な厚さのＳｎめっき層を有しないことから、最大接触抵抗が上昇した。また、比較例５で得られた試験片は、Ｎｉめっき層の凹部にＳｎめっき層が残存するが、Ｓｎめっき層が厚いことから、微摺動によってＳｎ酸化物が形成されたため、最大接触抵抗が上昇した。
また、従来の比較例８で得られた試験片には、母材として軟らかい銅合金板が用いられていることから、硬くて脆い薄膜のＣｕＳｎ合金層が削られやすく、ＣｕＳｎ合金層が削られた後に摩擦係数が高くなった。ＣｕＳｎ合金が削られた後は、摺動回数が増えると銅合金板の摩耗が生じるため、最大接触抵抗が上昇した。
本発明の接続部品用材料は、例えば、電気機器、電子機器などに使用されるコネクタ、リードフレーム、ハーネスプラグなどの電気接点部品などに使用することが期待されるものである。
Claims (1)
- 接続部品の素材として使用される接続部品用材料であって、金属板の表面にＮｉめっき層が形成され、当該Ｎｉめっき層の表面における少なくとも一方向での表面の粗さモチーフの平均深さＲが１．０μｍ以上であり、当該Ｎｉめっき層の表面の粗さモチーフの平均深さＲと同一方向におけるＮｉめっき層の表面の凹凸の平均間隔ＲＳｍが０μｍを超え２００μｍ以下であるＮｉめっき金属板が用いられ、当該Ｎｉめっき金属板のＮｉめっき層上に厚さが０．３〜５μｍのＳｎめっき層が形成されていることを特徴とする接続部品用材料。
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