TW201804018A - 連接元件用材料 - Google Patents

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Abstract

一種連接元件用材料，係可使用於在電性機器、電子機器等所使用之連接器、導線架、導線插頭等的電性接點元件等的連接元件用材料，其特徵為：鍍銅層被形成於不銹鋼板之表面上，鍍錫層被形成於該鍍銅層上而成，該鍍銅層之附著量是1.5~45g/m2，該鍍錫層之附著量是1.5~15g/m2，該不銹鋼板之表面硬度是200~400HV。

Description

連接元件用材料
本發明係有關於一種連接元件用材料。更詳細地說明之，係有關於一種可適合用於例如在電性機器、電子機器等所使用之連接器、導線架、導線插頭等的電性接點元件等之連接元件用材料。若依據本發明之連接元件用材料，在嵌合電性之連接端子等的連接元件後，即使是連接元件重複微滑動的情況亦可抑制接觸阻力之上升，進而可提高電性連接的可靠性。
在汽車、手機等所使用之連接端子的個數係有伴隨所使用之電子控制機器的增加而增加的傾向。從提高汽車之耗油量、節省空間、手機之攜帶的方便性等的觀點，要求連接端子之小形化及輕量化。為了滿足這些要求，需要防止因在嵌合連接端子彼此時所施加之力(插入力)而端子發生變形，且使該連接端子變小，進而保持連接端子之在連接部的接觸壓。因此，對連接端子，要求使用具有比至目前為止所使用之銅合金更高強度的材料。
作為具有比銅合金更高強度的材料，想到使用不銹鋼板。不銹鋼板係因為與銅合金相比，機械強度更高，比重更小，更便宜，所以是適合小形化、輕量化、降低材料費用等 的材料。
作為電性接點元件用材料，為了降低不銹鋼板之表面的接觸阻力，開發對異種金屬進行電鍍的不銹鋼板(例如，參照專利文獻1~3)。可是，振動作用於這些使用不銹鋼板的連接端子，而接點部重複微滑動時，電鍍層提早磨耗，因為母材之不銹鋼板露出，而在接點部之接觸阻力變高，所以期待開發即使是接點部重複微滑動的情況亦可抑制接觸阻力之上升的連接元件用材料。
【先行專利文獻】 【專利文獻】
[專利文獻1]日本特開2004-300489號公報
[專利文獻2]日本特開2007-262458號公報
[專利文獻3]日本特開2015-028208號公報
本發明係鑑於該習知技術而開發的，其課題在於提供一種連接元件用材料，係作為連接元件之材料所使用的連接元件用材料，即使是連接元件重複微滑動的情況亦可抑制接觸阻力之上升。
本發明係
(1)一種連接元件用材料，係作為連接元件之材料所使用的連接元件用材料，其特徵為：鍍銅層被形成於不銹鋼板之表面上，鍍錫層被形成於該鍍銅層上而成，該鍍銅層之附著量是 1.5~45g/m2，該鍍錫層之附著量是1.5~15g/m2，該不銹鋼板之表面硬度是200~400HV。
(2)一種連接元件用材料之製造方法，係製造作為連接元件之材料所使用之連接元件用材料的方法，其特徵為：在表面硬度是200~400HV之不銹鋼板的表面上，以附著量成為1.5~45g/m2之方式形成鍍銅層後，以附著量成為1.5~15g/m2之方式形成鍍錫層。
若依據本發明，提供一種即使是連接元件重複微滑動的情況亦可抑制接觸阻力之上升的連接元件用材料。
1‧‧‧基材板
2‧‧‧測試片
3‧‧‧測試片之凸部
第1圖係在各實施例及各比較例，在調查耐微滑動磨耗性時所使用之裝置的示意說明圖。
第2圖(a)係在第1實施例所得之連接元件用材料之電鍍層的X射線繞射圖，第2圖(b)係在第3實施例所得之連接元件用材料之電鍍層的X射線繞射圖。
本發明之連接元件用材料係如上述所示，是作為連接元件之材料所使用的連接元件用材料，其特徵為：鍍銅層被形成於不銹鋼板之表面上，鍍錫層被形成於該鍍銅層上，該鍍銅層之附著量是1.5~45g/m2，該鍍錫層之附著量是1.5~15g/m2，該不銹鋼板之表面硬度是200~400HV。
本發明之連接元件用材料係因為具有該構成要 件，所以在即使是連接元件重複微滑動的情況亦抑制接觸阻力之上升的性質(以下稱為耐微滑動磨耗性)優異。
本發明之連接元件用材料係例如在表面硬度是200~400HV之不銹鋼板的表面上以附著量成為1.5~45g/m2的方式形成鍍銅層，再以附著量成為1.5~15g/m2的方式形成鍍錫層，藉此，可製造。
作為不銹鋼板，列舉例如JIS所規定之SUS301、SUS304、SUS316等之沃斯田鐵系不銹鋼板；SUS430、SUS430LX、SUS444等之肥粒鐵系不銹鋼板；SUS410、SUS420等之麻田散鐵系不銹鋼板；但是本發明係不是僅被限定於該舉例表示。
不銹鋼板的板厚、長度以及寬度係都無特別限定，因應於不銹鋼板之種類、連接元件用材料之用途等適當地設定較佳。作為其一例，可列舉約50μm~0.5mm的板厚。
不銹鋼板的表面硬度係從抑制因鍍銅層及不銹鋼板滑動時之剪力而產生塑性流動、因不銹鋼板露出表面而氧化、接觸阻力上升、耐微滑動磨耗性降低的觀點，是200HV以上，而從抑制因滑動時之剪力而不銹鋼板稍微地產生塑性變形、在滑動時因鍍銅層產生塑性流動而抑制磨耗、因不銹鋼板露出表面而耐微滑動磨耗性降低的觀點，是400HV以下。不銹鋼板之表面硬度係例如可藉由對該不銹鋼板施行退火、冷軋等而易於調整。
不銹鋼板之表面硬度係意指不銹鋼板之表面的維氏硬度(HV)，是使用微維氏硬度測試機((股份有限公司)三豐 製，型號：HM-221)測量時的值。該不銹鋼板之表面硬度之具體的測量方法係記載於以下的實施例。
此外，在不銹鋼板之表面上，從提高不銹鋼板與鍍銅層之密接性的觀點，亦可在不阻礙本發明之目的的範圍內形成鍍鎳層。鍍鎳層係例如可藉鍍鎳、鎳衝擊電鍍等所形成。鍍鎳及鎳衝擊電鍍係都可根據電鍍法或無電解電鍍法進行。作為電鍍法，列舉例如使用木浴之電鍍法、使用瓦特浴之電鍍法、使用磺胺酸浴之電鍍法等，但是本發明係不是僅被限定於該舉例表示。在將鍍鎳層形成於不銹鋼板上的情況，鍍鎳層之附著量係從提高不銹鋼板與鍍銅層之密接性的觀點，0.4g/m2以上較佳，0.9g/m2以上更佳，而從提高不銹鋼板與鍍銅層之密接性的觀點，4g/m2以下較佳，3g/m2以下更佳。
作為將鍍銅層形成於不銹鋼板上之方法，有電鍍法及無電解電鍍法，但是在本發明，利用任一種方法形成鍍銅層都可。作為電鍍法，列舉例如使用含有硫酸銅及硫酸，並根據需要，含有氯離子、電鍍抑制劑、電鍍促進劑等之硫酸銅電鍍浴等的電鍍法等，但是本發明係不是僅被限定於該舉例表示。鍍銅層之附著量係從提高耐微滑動磨耗性的觀點，是1.5~45g/m2。
作為將鍍錫層形成於已形成於不銹鋼板上之鍍銅層上的方法，列舉電鍍法及無電解電鍍法，在本發明，利用任一種方法形成鍍錫層都可。作為電鍍法，列舉例如使用甲烷磺酸浴、電鍍馬口浴、鹵素浴等之鍍錫浴的電鍍法等，但是本發明係不是僅被限定於該舉例表示。形成於鍍銅層上之鍍錫層的 附著量係從提高耐微滑動磨耗性之觀點，是1.5~15g/m2。
此外，在本發明，由鍍銅層及鍍錫層所構成之電鍍層係僅亦可形成於不銹鋼板之一側表面，亦可形成於不銹鋼板之雙表面。在該電鍍層，鍍錫層係形成在本發明的連接元件用材料所形成之電鍍層的最表面層。
在將鍍錫層形成於不銹鋼板後，為了抑制在鍍錫層產生晶鬚，藉由將該不銹鋼板加熱至錫之熔點以上的溫度，對該不銹鋼板施行回焊(reflow)處理較佳。
如以上之說明所示，本發明之連接元件用材料係藉由將鍍銅層形成於不銹鋼板之表面上後，形成鍍錫層，藉此，可製造。本發明之連接元件用材料係因為在耐微滑動磨耗性展現優異，所以可適合用於例如在電性機器、電子機器等所使用之連接器、導線架、導線插頭等的電性接點元件等。
[實施例]
其次，根據實施例，更詳細地說明本發明，但是本發明係不是僅被限定於該實施例。
在以下之實施例及比較例，使用3種不銹鋼板(板厚：0.2mm)。在第1表表示各不銹鋼板之化學成分。
Figure TW201804018AD00001
第1~第12實施例及第1~第10比較例
藉由對不銹鋼板A、B以及C根據各種條件重複地進行退火、酸洗以及冷軋，得到具有第2表所示之表面硬度的不銹鋼板。此外，不銹鋼板之表面硬度係在製造連接元件用材料後根據以下的方法測量。
將各不銹鋼板切割成縱110mm、橫300mm的大小，並根據一般方法對該不銹鋼板施行鹼性脫脂及酸洗。
此外，在將鎳衝擊電鍍層形成於該不銹鋼板的情況，根據以下所示之鎳衝擊電鍍的條件，將該不銹鋼板浸漬於木浴，並通電成鎳層的附著量成為0.9g/m2，藉此，施行鎳衝擊電鍍。
[鎳衝擊電鍍的條件]
‧鎳電鍍液(木浴)：氯化鎳240g/L、鹽酸125mL/L(pH：1.2)
‧電鍍液之液溫：35℃
‧電流密度：8A/dm2
在第2表之「鎳衝擊電鍍的有無」的欄所記載之「無」意指未施行鎳衝擊電鍍，「有」意指施行鎳衝擊電鍍。
接著，將該不銹鋼板浸漬於硫酸電鍍浴，藉由根據以下所示之鍍銅的條件進行鍍銅，藉此，形成第2表所示之附著量的鍍銅層後，將該不銹鋼板浸漬於甲烷磺酸浴，藉由根據以下所示之鍍錫的條件進行鍍錫，形成第2表所示之附著量的鍍錫層，製作連接元件用材料。
[鍍銅的條件]
‧銅電鍍液(硫酸銅電鍍浴)：硫酸銅200g/L、硫酸45g/L
‧電鍍液之液溫：30℃
‧電流密度：15A/dm2
[鍍錫的條件]
‧錫電鍍液(甲烷磺酸浴)(Sn2+50g/L、游離酸120mL/L)(pH：0.2)
‧電鍍液之液溫：30℃
‧電流密度：10A/dm2
接著，藉由將在上述所得之連接元件用材料加熱至錫之熔點以上的溫度，製作對該不銹鋼板施行回焊(reflow)處理的連接元件用材料。在第2圖之「回焊處理的有無」的欄，「有」意指施行回焊處理，「無」意指未施行回焊處理。
藉由裁剪在上述所得之連接元件用材料，製作用以測量連接元件用材料之電鍍層之附著量的測試片、用以測量在連接元件用材料所使用之不銹鋼板之表面硬度的測試片以及用以測量連接元件用材料之耐微滑動磨耗性的測試片材料。
根據以下之電鍍層之附著量的測量方法測量在上述所得之連接元件用材料的鍍鎳層、鍍銅層以及鍍錫層的附著量。在第2表表示其結果。
[電鍍層之附著量的測量方法]
藉由將用以測量在上述所得之連接元件用材料的電鍍層之附著量的測試片浸漬於硫酸中，使各電鍍層溶解，再使用所得之溶液，以高頻感應耦合電漿(ICP)發光分析裝置[(股份有限公司)島津製作所製，型號：ICPS-8100]測量在各電鍍層之各元素的附著量。
又，根據以下之不銹鋼板的表面硬度之測量方法 測量在上述所得之連接元件用材料所使用之不銹鋼板的表面硬度。在第2表表示其結果。
[不銹鋼板之表面硬度的測量方法]
作為用以測量在上述所得之不銹鋼板之表面硬度的測試片，使用縱25mm、橫15mm之長方形的測試片。以環氧樹脂嵌埋該測試片，並使該環氧樹脂變硬，藉此，製作嵌埋體。裁剪該嵌埋體，對其截面以自動研磨裝置施行鏡面加工。
接著，使用微維氏硬度測試機((股份有限公司)三豐製，型號：HM-221)，在被施行該鏡面加工的截面，以負載10g在任意的5個位置測量從不銹鋼板之表面在板厚之中心方向至15μm的範圍之表層的維氏硬度，將其平均值作為不銹鋼板之表面硬度。
其次，根據以下之耐微滑動磨耗性的測量方法，測量在連接元件用材料的耐微滑動磨耗性。在第2表表示其結果。
[耐微滑動磨耗性之測量方法]
藉由裁剪用以測量在上述所得之連接元件用材料之耐微滑動磨耗性的測試片材料，製作縱5mm、橫40mm之長方形的基材板及縱5mm、橫10mm之長方形的測試片。
在測量耐微滑動磨耗性時，作為滑動測試機，使用[(股份有限公司)山崎精機研究所製，型號：CRS-G2050]，如第1圖所示，藉由設置基材板1及測試片2，調查耐微滑動磨耗性。此外，第1圖係在調查耐微滑動磨耗性時所使用之裝置的示意說明圖。
更具體而言，利用沖壓加工在將測試片2折成2折時之一方之面的中央部形成半徑是1.2mm、最大深度是0.3mm之半球形的凸部3後，對測試片2施行彎曲加工成在彎曲角度為120°時折成2折。使基材板1之表面與測試片2之凸部3旳頂點接觸，並以彈簧(未圖示)壓住測試片2，藉此，將基材板1與凸部3的接觸壓調整至3.0N。在將接觸壓維持於3.0N之狀態，如箭號P所示，將基材板1調整成在其長度方向往復時的移動距離成為100μm，將滑動時之頻率設定成1Hz並使其滑動。在此時，將從開始滑動位置至往復一次的滑動操作當作滑動1個循環，進行該滑動操作1個循環、200個循環以及400個循環後，對基材板1與測試片2之間以電流10mA通電，並以4端子法測量基材板1與測試片2之間之電壓的變化，根據數學式：[接觸阻力]=[測量電壓]÷[通電電流]，算出接觸阻力，再根據以下的評估基準，評估耐微滑動磨耗性。
(評估基準)
◎：滑動第1個循環與滑動第200個循環之電阻值的差及滑動第1個循環與滑動第400個循環之電阻值的差都是10mΩ以下。
○：滑動第1個循環與滑動第200個循環之電阻值的差是10mΩ以下，滑動第1個循環與滑動第400個循環之電阻值的差超過10mΩ。
×：和滑動第1個循環與滑動第400個循環之電阻值的差無 關，滑動第1個循環與滑動第200個循環之電阻值的差超過10mΩ。
Figure TW201804018AD00002
從第2表所示之結果，得知在各實施例所得之連接元件用材料係在耐微滑動磨耗性都比在各比較例所得之連接元件用材料優異。
第1參考例
以(股份有限公司)理學製，型號：RINT2500型[X射線源：CuKα射線，管電壓：40kV，管電流：100mA，步寬：0.02°，測量速度：4°/min]調查在第1實施例所得之連接元件 用材料及在第3實施例所得之連接元件用材料之各電鍍層的X射線繞射。在第2圖表示其結果。在第2圖，(a)係在第1實施例所得之連接元件用材料之電鍍層的X射線繞射圖，(b)係在第3實施例所得之連接元件用材料之電鍍層的X射線繞射圖。
從第2圖所示之結果，得知相對於在第1實施例所得之連接元件用材料，因為被施行回焊處理，所以形成銅與錫之金屬間化合物，在第3實施例所得之連接元件用材料，因為未被施行回焊處理，所以未形成銅與錫之金屬間化合物。
又，從第2表所示之結果，得知在第1實施例及第3實施例所得之連接元件用材料係因為都在耐微滑動磨耗性展現優異，所以與回焊處理所造成之金屬間化合物的產生無關，發現優異的耐微滑動磨耗性。
【工業上的可應用性】
本發明之連接元件用材料係例如被期待使用於例如在電性機器、電子機器等所使用之連接器、導線架、導線插頭等的電性接點元件等。
1‧‧‧基材板
2‧‧‧測試片
3‧‧‧測試片之凸部
P‧‧‧箭號

Claims (2)

  1. 一種連接元件用材料，係作為連接元件之材料所使用的連接元件用材料，其特徵為：鍍銅層被形成於不銹鋼板之表面上，鍍錫層被形成於該鍍銅層上而成，該鍍銅層之附著量是1.5~45g/m2，該鍍錫層之附著量是1.5~15g/m2，該不銹鋼板之表面硬度是200~400HV。
  2. 一種連接元件用材料之製造方法，係製造作為連接元件之材料所使用之連接元件用材料的方法，其特徵為：在表面硬度是200~400HV之不銹鋼板的表面上，以附著量成為1.5~45g/m2之方式形成鍍銅層後，以附著量成為1.5~15g/m2之方式形成鍍錫層。
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