连接部件用材料的制作方法

本发明涉及连接部件用材料。更详细而言，本发明涉及连接部件用材料，其能够适合用于例如电气设备、电子设备等中使用的连接器、引线框架、线束插头等电接点部件等。根据本发明的连接部件用材料，例如在使电连接端子等连接部件嵌合后，即使在该连接部件的微滑动反复进行的情况下，也能够抑制接触电阻的升高，进而能够提高电连接的可靠性。

背景技术：

汽车、移动电话等中使用的连接端子的数量随着其中使用的电子控制设备的增加而趋于增加。从提高汽车的燃料效率、省空间化、移动电话携带的方便性等观点出发，要求连接端子的小型化和轻量化。为了应对这些要求，需要防止端子由于使连接端子彼此嵌合时施加的力(插入力)而发生变形，同时需要减小该连接端子，进一步需要保持连接端子的连接部中的接触压。因此，对于连接端子要求使用与迄今使用的铜合金相比具有高强度的材料。

作为与铜合金相比具有高强度的材料，考虑使用不锈钢板。与铜合金相比，不锈钢板的机械强度高、相对密度小、低成本，因此是适合小型化、轻量化、降低材料成本等的材料。

作为电接点部件用材料，开发了为降低不锈钢板的表面的接触电阻而镀覆有不同种类金属的不锈钢板(参照例如专利文献1～3)。但是，对使用有这些不锈钢板的连接端子施加振动、接点部的微滑动反复进行时，镀层早期发生磨耗，母材的不锈钢露出，因此接点部的接触电阻升高，因此期望开发一种连接部件用材料，其即使在接点部的微滑动反复进行的情况下也能够抑制接触电阻的升高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-300489号公报

专利文献2：日本特开2007-262458号公报

专利文献3：日本特开2015-028208号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

本发明是鉴于上述现有技术而完成的，其课题在于提供一种连接部件用材料，其是作为连接部件的原材料使用的连接部件用材料，即使在连接部件的微滑动反复进行的情况下也能够抑制接触电阻的升高。

用于解决课题的手段

本发明涉及下述内容：

(1)一种连接部件用材料，其是作为连接部件的原材料使用的连接部件用材料，其特征在于，在不锈钢板的表面上形成Cu镀层、在该Cu镀层上形成Sn镀层而成，上述Cu镀层的附着量为1.5～45g/m²，上述Sn镀层的附着量为1.5～15g/m²，上述不锈钢板的表面硬度为200～400HV；和

(2)一种连接部件用材料的制造方法，其是制造作为连接部件的原材料使用的连接部件用材料的方法，其特征在于，在表面硬度为200～400HV的不锈钢板的表面上按照附着量为1.5～45g/m²的方式形成Cu镀层后，按照附着量为1.5～15g/m²的方式形成Sn镀层。

发明效果

根据本发明，提供一种连接部件用材料，其即使在连接部件的微滑动反复进行的情况下也能够抑制接触电阻的升高。

附图说明

图1是在各实施例和各比较例中研究耐微滑动磨耗性时所用的装置的示意性说明图。

图2中，(a)是在实施例1中得到的连接部件用材料的镀层的X射线衍射图；(b)是在实施例3中得到的连接部件用材料的镀层的X射线衍射图。

具体实施方式

如上所述，本发明的连接部件用材料是作为连接部件的原材料使用的连接部件用材料，其特征在于，在不锈钢板的表面上形成Cu镀层、在该Cu镀层上形成Sn镀层而成，上述Cu镀层的附着量为1.5～45g/m²，上述Sn镀层的附着量为1.5～15g/m²，上述不锈钢板的表面硬度为200～400HV。

本发明的连接部件用材料具有上述技术特征，因此即使在连接部件的微滑动反复进行的情况下，抑制接触电阻的升高的性质(以下称为耐微滑动磨耗性)也优异。

对于本发明的连接部件用材料，例如在表面硬度为200～400HV的不锈钢板的表面上按照附着量为1.5～45g/m²的方式形成Cu镀层后，按照附着量为1.5～15g/m²的方式形成Sn镀层，由此能够制造本发明的连接部件用材料。

作为不锈钢板，可以举出例如JIS中规定的、SUS301、SUS304、SUS316等奥氏体系不锈钢板；SUS430、SUS430LX、SUS444等铁素体系不锈钢板；SUS410、SUS420等马氏体系不锈钢板等，但本发明并不仅限于上述例示。

对于不锈钢板的板厚、长度和宽度均没有特别限定，优选根据不锈钢板的种类、连接部件用材料的用途等适当设定。作为其一例，可以举出50μm～0.5mm左右的板厚。

从抑制Cu镀层和不锈钢板由于滑动时的剪切力而发生塑性流动，不锈钢板在表面露出而发生氧化，接触电阻升高，耐微滑动磨耗性降低的观点出发，不锈钢板的表面硬度为200HV以上，从抑制由于滑动时的剪切力使不锈钢板略微发生塑性变形，在滑动时Cu镀层发生塑性流动而抑制磨耗，不锈钢板在表面露出而使耐微滑动磨耗性降低的观点出发，不锈钢板的表面硬度为400HV以下。不锈钢板的表面硬度可以通过对该不锈钢板实施例如退火、冷轧等而容易进行调节。

不锈钢板的表面硬度是指不锈钢板的表面的维氏硬度(HV)，是使用显微维氏硬度试验机[Mitutoyo Corporation制造、件号：HM-221]进行测定时的值。该不锈钢板的表面硬度的具体的测定方法记载于下述实施例。

需要说明的是，从提高不锈钢板与Cu镀层的密合性的观点出发，在不阻碍本发明的目的的范围内，可以在不锈钢板的表面上形成Ni镀层。Ni镀层可以通过例如镀Ni、触击镀Ni等形成。镀Ni和触击镀Ni均可以通过电镀法或非电解镀覆法进行。作为电镀法，可以举出例如使用伍德(ウッド)浴的电镀法、使用瓦特(ワット)浴的电镀法、使用氨基磺酸浴的电镀法等，但本发明并不仅限于上述例示。在不锈钢板上形成Ni镀层的情况下，从提高不锈钢板与Cu镀层的密合性的观点出发，Ni镀层的附着量优选为0.4g/m²以上、更优选为0.9g/m²以上，从提高不锈钢板与Cu镀层的密合性的观点出发，Ni镀层的附着量优选为4g/m²以下、更优选为3g/m²以下。

作为在不锈钢板上形成Cu镀层的方法，有电镀法和非电解镀覆法，但在本发明中，可以通过任一方法形成Cu镀层。作为电镀法，可以举出例如使用含有硫酸铜和硫酸且根据需要含有氯离子、镀覆抑制剂、镀覆促进剂等的硫酸铜镀浴等的电镀法等，但本发明并不仅限于上述例示。从提高耐微滑动磨耗性的观点出发，Cu镀层的附着量为1.5～45g/m²。

作为在形成于不锈钢板上的Cu镀层上形成Sn镀层的方法，可以举出电镀法和非电解镀覆法，在本发明中，可以通过任一方法形成Sn镀层。作为电镀法，可以举出例如使用甲烷磺酸浴、FERROSTAN浴、卤素浴等镀Sn浴的电镀法等，但本发明并不仅限于上述例示。从提高耐微滑动磨耗性的观点出发，形成在Cu镀层上的Sn镀层的附着量为1.5～15g/m²。

需要说明的是，在本发明中，包含Cu镀层和Sn镀层的镀层可以仅形成在不锈钢板的一个表面，也可以形成在不锈钢板的两个表面。在上述镀层中，Sn镀层形成为在本发明的连接部件用材料中所形成的镀层的最外表面层。

在使Sn镀层形成在不锈钢板上之后，为了抑制在Sn镀层生成晶须，优选将该不锈钢板加热至Sn的熔点以上的温度由此对该不锈钢板实施回焊处理。

如以上所说明的那样，在不锈钢板的表面上形成Cu镀层后，形成Sn镀层，由此能够制造本发明的连接部件用材料。本发明的连接部件用材料的耐微滑动磨耗性优异，因此能够适当用于例如电气设备、电子设备等中使用的连接器、引线框架、线束插头等电接点部件等。

实施例

接着，基于实施例进一步详细说明本发明，但本发明并不仅限于所述实施例。

在下述实施例和比较例中，使用了三种不锈钢板(板厚：0.2mm)。将各不锈钢板的化学成分示于表1。

[表1]

实施例1～12和比较例1～10

在各种条件下对不锈钢板A、B和C反复进行退火酸洗和冷轧，由此得到具有表2所示的表面硬度的不锈钢板。需要说明的是，不锈钢板的表面硬度是在制造成连接部件用材料后基于下述方法进行测定的。

将各不锈钢板切割成长110mm、宽300mm的大小，利用常规方法对该不锈钢板实施碱脱脂和酸洗。

需要说明的是，在上述不锈钢板上形成Ni触击镀层的情况下，在以下所示的触击镀Ni的条件下将该不锈钢板浸渍于伍德浴中，按照Ni层的附着量为0.9g/m²的方式进行通电，由此实施触击镀Ni。

[触击镀Ni的条件]

·Ni镀液(伍德浴)：氯化镍240g/L、盐酸125mL/L(pH：1.2)

·镀液的液温：35℃

·电流密度：8A/dm²

表2的“有无触击镀Ni”一栏中记载的“无”是指未实施触击镀Ni，“有”是指实施了触击镀Ni。

接着，将上述不锈钢板浸渍于硫酸镀浴，在以下所示的镀Cu的条件下进行镀Cu，由此形成表2所示的附着量的Cu镀层后，将该不锈钢板浸渍于甲烷磺酸浴，在以下所示的镀Sn的条件下进行镀Sn，由此形成表2所示的附着量的Sn镀层，制作出连接部件用材料。

[镀Cu的条件]

·Cu镀液(硫酸铜镀浴)：硫酸铜200g/L、硫酸45g/L

·镀液的液温：30℃

·电流密度：15A/dm²

[镀Sn的条件]

·Sn镀液(甲烷磺酸浴)(Sn²⁺50g/L、游离酸120mL/L)(pH：0.2)

·镀液的液温：30℃

·电流密度：10A/dm²

接着，将上述得到的连接部件用材料加热至Sn的熔点以上的温度，由此制作出对该不锈钢板实施了回焊处理的连接部件用材料。在表2的“有无回焊处理”一栏中，“有”是指实施了回焊处理，“无”是指未实施回焊处理。

对上述得到的连接部件用材料进行剪裁，由此制作出用于测定连接部件用材料的镀层的附着量的试验片、用于测定连接部件用材料中所用的不锈钢板的表面硬度的试验片和用于测定连接部件用材料的耐微滑动磨耗性的试验片原材料。

基于下述镀层的附着量的测定方法对上述得到的连接部件用材料的Ni镀层、Cu镀层和Sn镀层的附着量进行测定。将其结果示于表2。

[镀层的附着量的测定方法]

将用于测定上述得到的连接部件用材料的镀层的附着量的试验片浸渍于硫酸中，由此使各镀层溶解，使用所得到的溶液，利用高频电感耦合等离子体(ICP)发光分析装置[株式会社岛津制作所制造、件号：ICPS-8100]对各镀层中的各元素的附着量进行测定。

另外，基于下述不锈钢板的表面硬度的测定方法，对上述得到的连接部件用材料中所用的不锈钢板的表面硬度进行测定。将其结果示于表2。

[不锈钢板的表面硬度的测定方法]

作为用于测定上述得到的不锈钢板的表面硬度的试验片，使用长25mm、宽15mm的长方形状的试验片。将该试验片用环氧树脂包埋并使该环氧树脂固化，由此制作出包埋体。对该包埋体进行剪裁，并利用自动研磨装置对其截面实施镜面加工。

接着，使用显微维氏硬度试验机[Mitutoyo Corporation制造、件号：HM-221]，在实施了上述镜面加工的截面中，采用负荷10g在任意的五个位置测定从不锈钢板的表面至板厚的中心方向15μm的范围的表层的维氏硬度，将其平均值作为不锈钢板的表面硬度。

接着，基于下述耐微滑动磨耗性的测定方法对连接部件用材料的耐微滑动磨耗性进行测定。将其结果示于表2。

[耐微滑动磨耗性的测定方法]

对用于测定上述得到的连接部件用材料的耐微滑动磨耗性的试验片材料进行剪裁，由此制作出长5mm、宽40mm的长方形状的基材板和长5mm、宽10mm的长方形状的试验片。

在耐微滑动磨耗性的测定时，使用滑动试验机[株式会社山崎精机研究所制造、件号：CRS-G2050]作为滑动试验机，如图1所示那样，通过设置基材板1和试验片2来研究耐微滑动磨耗性。需要说明的是，图1是研究耐微滑动磨耗性时所用的装置的示意性说明图。

更具体而言，在将试验片2对折时的一个面的中央部通过压制加工形成有半径为1.2mm、最大深度为0.3mm的半球状的凸部3，然后按照以120°弯曲角度进行对折的方式对试验片2实施弯曲加工。使基材板1的表面与试验片2的凸部3的顶点接触，利用弹簧(未图示)按压试验片2，由此将基材板1与凸部3的接触压调整为3.0N。在将接触压维持在3.0N的状态下如箭头P所示那样按照在其长度方向上往复时的移动距离为100μm的方式对基材板1进行调整，将滑动时的频率设定为1Hz而使其滑动。此时，将从滑动开始位置至进行一次往复为止的滑动操作设为滑动一次循环，将该滑动操作进行一次循环、200次循环和400次循环后，对基材板1与试验片2之间通电电流10mA，利用四端子法对基材板1与试验片2之间的电压的变化进行测定，基于下述式，计算出接触电阻，并基于下述评价基准对耐微滑动磨耗性进行评价。

[接触电阻]＝[测定电压]÷[通电电流]

(评价基准)

◎：滑动第1次循环与滑动第200次循环的电阻值的差和滑动第1次循环与滑动第400次循环的电阻值的差均为10mΩ以下。

〇：滑动第1次循环与滑动第200次循环的电阻值的差为10mΩ以下，滑动第1次循环与滑动第400次循环的电阻值的差超过10mΩ。

×：无论滑动第1次循环与滑动第400次循环的电阻值的差如何，滑动第1次循环与滑动第200次循环的电阻值的差超过10mΩ。

由表2所示的结果可知，与在各比较例中得到的连接部件用材料相比，在各实施例中得到的连接部件用材料的耐微滑动磨耗性均优异。

参考例1

利用株式会社Rigaku制造、型号：RINT2500型[X射线源：CuKα射线、管电压：40kV、管电流：100mA、步宽：0.02°、测定速度：4°/min]研究在实施例1中得到的连接部件用材料和在实施例3中得到的连接部件用材料的各镀层的X射线衍射。将其结果示于图2。在图2中，(a)是在实施例1中得到的连接部件用材料的镀层的X射线衍射图；(b)是在实施例3中得到的连接部件用材料的镀层的X射线衍射图。

由图2所示的结果可知，在实施例1中得到的连接部件用材料中，实施了回焊处理，因此形成有Cu与Sn的金属间化合物，与此相对，在实施例3中得到的连接部件用材料中，未实施回焊处理，因此未形成Cu与Sn的金属间化合物。

另外，由表2所示的结果可知，在实施例1和实施例3中得到的连接部件用材料的耐微滑动磨耗性均优异，因此无论是否基于回焊处理生成金属间化合物，均可表现出优异的耐微滑动磨耗性。

工业实用性

本发明的连接部件用材料期待用于例如电气设备、电子设备等中使用的连接器、引线框架、线束插头等电接点部件等。

符号说明

1 基材板

2 试验片

3 试验片的凸部