耐微滑动磨损性优异的连接零件用导电材料.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410101371.9

申请日:

2014.03.18

公开号:

CN104078783A

公开日:

2014.10.01

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):H01R 13/03申请日:20140318|||公开

IPC分类号:

H01R13/03

主分类号:

H01R13/03

申请人:

株式会社神户制钢所

发明人:

鹤将嘉

地址:

日本兵库县

优先权:

2013.03.29 JP 2013-071988

专利代理机构:

中科专利商标代理有限责任公司 11021

代理人:

翟赟琪

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内容摘要

一种连接零件用导电材料,具有由铜合金板条构成的母材、Ni被覆层、Cu-Sn合金被覆层和Sn被覆层。材料的表面受到回流处理。材料表面的至少一个方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上,全部的方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下。在Sn被覆层的表面露出Cu-Sn合金被覆层的一部分,Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率为3~75%。Cu-Sn合金被覆层表面的平均晶粒直径低于2μm。

权利要求书

1.  一种耐微滑动磨损性优异的连接零件用导电材料,其特征在于,所述连接零件用导电材料如下而形成,在由铜合金板条构成的母材的表面,按顺序形成Cu含量为20~70at%且平均厚度为0.2~3.0μm的Cu-Sn合金被覆层,和平均厚度为0.2~5.0μm的Sn被覆层,并且,该材料表面被进行回流处理,至少一个方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上,全部的方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下,在所述Sn被覆层的表面露出所述Cu-Sn合金被覆层的一部分,所述Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率为3~75%,其中,所述Cu-Sn合金被覆层表面的平均晶粒直径低于2μm。

2.
  根据权利要求1所述的耐微滑动磨损性优异的连接零件用导电材料,其特征在于,在所述材料表面中,至少一个方向的平均材料表面露出间隔为0.01~0.5mm。

3.
  根据权利要求1或2所述的耐微滑动磨损性优异的连接零件用导电材料,其特征在于,在所述Sn被覆层表面露出的所述Cu-Sn合金被覆层的厚度为0.2μm以上。

4.
  根据权利要求1或2所述的耐微滑动磨损性优异的连接零件用导电材料,其特征在于,在所述母材的表面和所述Cu-Sn合金被覆层之间还具有Cu被覆层。

5.
  根据权利要求1或2所述的耐微滑动磨损性优异的连接零件用导电材料,其特征在于,在所述母材的表面和所述Cu-Sn合金被覆层之间还形成有Ni被覆层。

6.
  根据权利要求5所述的耐微滑动磨损性优异的连接零件用导电材料,其特征在于,在所述Ni被覆层和Cu-Sn合金被覆层之间还具有Cu被覆层。

说明书

耐微滑动磨损性优异的连接零件用导电材料
技术领域
本发明涉及主要在汽车领域和一般民用领域中使用的端子等的连接零件用导电材料,特别是涉及能够减少微滑动磨损的带镀Sn连接零件用导电材料。
背景技术
在汽车等的电线的连接所用的连接器中,使用的是由雄端子和雌端子的组合构成的嵌合型连接端子。这些端子一般由带镀Sn的铜合金材制造。
在汽车的电装领域中,由于电子控制的多用、高度化导致连接器多极化,在汽车的组装工序中连接器的插入力增大,随之而来的是,作业者的身体的负担的增大成为问题,从而要求连接器的低插入力化。为了降低端子的插入力,有效的是减小端子的接触压力。
但是,在减小了接触压力的小型带镀Sn端子等之中,微滑动磨损现象成为问题。所谓微滑动磨损现象,就是由于汽车的发动机的振动和汽车行驶造成的振动等导致雄端子和雌端子发生滑动,由此带来端子表面的镀Sn发生磨损的现象。因微滑动磨损现象而产生的Sn的磨损粉氧化,在接点部邻域大量堆积,若侵入滑动的接点部彼此之间,则接点部之间的接触电阻增大。
另一方面,在专利文献1中,记述有一种在加大了表面粗糙度的铜合金母材的表面,按顺序实施镀Ni、镀Cu和镀Sn后,再通过回流处理而得到的连接零件用导电材料。该连接零件用导电材料,在铜合金母材的表面具有由Ni被覆层、Cu-Sn合金被覆层和Sn被覆层构成的表面被覆层,从最表面的Sn被覆层之间,一部分硬质的Cu-Sn合金被覆层露出,因此不会减少端子的接触压力,而能够降低连接器的插入力。
【先行技术文献】
【专利文献1】特开2006-183068号公报
发明内容
专利文献1所述的连接零件用导电材料,不需要为了低插入力化而减小端子的接触压力,与现有的带镀Sn铜合金材相比,微滑动磨损难以发生,Sn的磨损粉的发生量少,其结果是,接触电阻的增大受到抑制。因此,该连接零件用导电材料,在汽车等的领域实际使用增加。但是同时,要求微滑动磨损性的进一步改善。本发明以改善专利文献1所述的连接零件用导电材料的耐微滑动磨损性为目的。
本发明的连接零件用导电材料,其特征在于,如下而形成,在由铜合金板条(板或条)构成的母材的表面,按顺序形成有Cu含量为20~70at%且平均厚度为0.2~3.0μm的Cu-Sn合金被覆层,和平均厚度为0.2~5.0μm的Sn被覆层,该材料表面经过回流处理,至少一个方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上,全部的方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下,在所述Sn被覆层的表面露出所述Cu-Sn合金被覆层的一部分,所述Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率为3~75%,在所述连接零件用导电材料(以上,为专利文献1所公开的连接零件用导电材料)中,所述Cu-Sn合金被覆层表面的平均晶粒直径低于2μm。
上述连接零件用导电材料,与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,能够采取以下优选的实施方式。
(a)在所述材料表面,Cu-Sn合金被覆层的至少一个方向的平均材料表面露出间隔为0.01~0.5mm。
(b)在所述Sn被覆层的表面露出的所述Cu-Sn合金被覆层厚度为0.2μm以上。
(c)所述母材的表面,至少一个方向的算术平均粗糙度Ra为0.3μm以上,全部的方向的算术平均粗糙度Ra为4.0μm以下。
(d)所述母材的表面,至少一个方向的凹凸的平均间隔Sm为0.01~0.5mm。
另外,上述连接零件用导电材料的表面被覆层,与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,能够采取以下的实施方式。
(e)在所述母材的表面与所述Cu-Sn合金被覆层之间还有Cu被覆层。
(f)在所述母材的表面与所述Cu-Sn合金被覆层之间形成有Ni被覆 层。另外,在形成所述Ni被覆层时,在Ni被覆层与Cu-Sn合金被覆层之间还有Cu被覆层。
(g)所述Sn被覆层、Cu被覆层和Ni被覆层,除了分别含有Sn、Cu、Ni金属以外,还含有Sn合金、Cu合金、Ni合金。
根据本发明,能够改善专利文献1所述的连接零件用导电材料的耐微滑动磨损性。
附图说明
图1是实施例No.1的Cu-Sn合金被覆层表面的SEM(扫描型电子显微镜)组织照片。
图2是微滑动磨损测量夹具的概念图。
符号说明
1  试验片
2  工作台
3  试验片
4  砝码
5  步进电动机
具体实施方式
以下,对于本发明的连接零件用导电材料具体地加以说明。
(1)Cu-Sn合金被覆层中的Cu含量
Cu-Sn合金被覆层中的Cu含量,与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,为20~70at%。Cu含量为20~70at%的Cu-Sn合金被覆层,由以Cu6Sn5相为主体的金属间化合物构成。在本发明中,因为Cu6Sn5相在Sn被覆层的表面部分地突出,所以在电接点部的滑动之时,由硬的Cu6Sn5相承受接触压力,能够进一步降低Sn被覆层彼此的接触面积,所以Sn被覆层的磨损和氧化也减少。另一方面,因为Cu3Sn相比Cu6Sn5相的Cu含量多,所以使其部分性地在Sn被覆层的表面露出时,随时间流逝和腐蚀等造成的材料表面的Cu的氧化物量等变多,容易使接触电阻增加,难以维持电连接的可靠性。另外,因为Cu3Sn相比Cu6Sn5相脆,有成形加工性等 差这样的问题点。因此,将Cu-Sn合金被覆层的构成成分规定成Cu含量为20~70at%的Cu-Sn合金。在该Cu-Sn合金被覆层中,也可以部分地含有Cu3Sn相,也可以含有母材和镀Sn中的成分元素等。但是,Cu-Sn合金被覆层的Cu含量低于20at%时,粘着量增加,微滑动磨损性降低。另一方面,若Cu含量超过70at%,则随时间流逝和腐蚀等,难以维持电连接的可靠性,成形加工性等也变差。因此,将Cu-Sn合金被覆层中的Cu含量规定在20~70at%。更优选为45~65at%。
(2)Cu-Sn合金被覆层的平均厚度
Cu-Sn合金被覆层的平均厚度与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,为0.2~3.0μm。还有,在本发明中,将Cu-Sn合金被覆层的平均厚度定义为,以Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn的面密度(单位:g/mm2)除以Sn的密度(单位:g/mm3)的值(下述实施例所述的Cu-Sn合金被覆层的平均厚度测量方法依据这一定义)。Cu-Sn合金被覆层的平均厚度低于0.2μm时,特别是像本发明这样使Cu-Sn合金被覆层在材料表面部分地露出而形成时,由于高温氧化等的热扩散造成的材料表面的Cu的氧化物量变多,容易使接触电阻增加,难以维持电连接的可靠性。另一方面,如果超过3.0μm,则在经济上不利,生产率也变差,因为形成的硬层很厚,所以成形加工性等也变差。因此,将Cu-Sn合金被覆层的平均厚度规定为0.2~3.0μm。更成选为0.3~1.0μm。
(3)Sn被覆层的平均厚度
Sn被覆层的平均厚度,与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,为0.2~5.0μm。Sn被覆层的平均厚度低于0.2μm时,由于高温氧化等的热扩散造成的材料表面的Cu的氧化物量变多,容易使接触电阻增加,另外耐腐蚀性也变差,因此难以维持电连接的可靠性。另一方面,如果超过5.0μm,则在经济上不利,生产率也变差。因此,将Sn被覆层的平均厚度规定为0.2~5.0μm。更优选为0.5~3.0μm。
Sn被覆层由Sn合金构成时,Sn合金的作为Sn以外的构成成分,可列举Pb、Bi、Zn、Ag、Cu等。关于Pb,优选低于50质量%,关于其他的元素优选低于10质量%。
(4)材料表面的算术平均粗糙度Ra
与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,材料表面的至少一个方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上,全部的方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下。在全部的方向中,算术平均粗糙度Ra低于0.15μm时,Cu-Sn合金被覆层的材料表面突出高度整体降低,在电接点部的滑动时,以硬的Cu6Sn5相承受接触压力的比例变小,特别是减少因微滑动造成的Sn被覆层的磨损量变得困难。
另一方面,在任意方向中,如果算术平均粗糙度Ra超过3.0μm,则由于高温氧化等的热扩散造成的材料表面的Cu的氧化物量变多,容易使接触电阻增加,难以维持电连接的可靠性。因此,母材的表面粗糙度规定为,至少一个方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上,并且全部的方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下。更优选为算术平均粗糙度Ra为0.2~2.0μm。
(5)Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率
Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率,与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,为3~75%。还有,Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率,作为在材料的单位表面积露出的Cu-Sn合金被覆层的表面积乘以100的值计算。Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率低于3%时,Sn被覆层之间的粘着量增加,耐微滑动磨损性降低,Sn被覆层的磨损量增加。另一方面,超过75%时,随时间流逝和腐蚀等造成的材料表面的Cu的氧化物量等变多,容易使接触电阻增加,难以维持电连接的可靠性。因此,将Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率规定为3~75%。更优选为10~50%。
(6)Cu-Sn合金被覆层表面的平均晶粒直径
Cu-Sn合金被覆层表面的平均晶粒直径低于2μm。若Cu-Sn合金被覆层表面的平均晶粒直径小,则Cu-Sn合金被覆层表面的硬度变大,耐微滑动磨损性提高。因此,Cu-Sn合金被覆层表面的平均晶粒直径低于2μm,优选为1.5μm以下,更优选为1.0μm以下。还有,如后述的实施例所示,在专利文献1中以被认为是优选的回流处理条件下得到的连接零件用导电材料中,Cu-Sn合金被覆层表面的平均晶粒直径超过2μm。
(7)Cu-Sn合金被覆层的平均的材料表面露出间隔
Cu-Sn合金被覆层的至少一个方向的平均材料表面露出间隔,与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,优选为0.01~0.5mm。还有,Cu-Sn合金被覆层的平均的材料表面露出间隔,定义为横切描绘在材料表面上的直线的Cu-Sn合金被覆层的平均宽度(沿着所述直线的长度)与Sn被覆层的平均宽度相加的值。
Cu-Sn合金被覆层的平均材料表面露出间隔低于0.01mm时,由于高温氧化等的热扩散造成的材料表面的Cu的氧化物量变多,容易使接触电阻增加,难以维持电连接的可靠性。另一方面,如果超过0.5mm,特别是用于小型端子时,会发生难以得到低摩擦系数的情况。一般来说如果端子为小型,则凹槽和凸缘等的电接点部(插拔部)的接触面积变小,因此在插拔之时只有Sn被覆层之间的接触概率增加。由此粘着量增加,因此难以取得低摩擦系数。因此,优选使Cu-Sn合金被覆层的平均材料表面露出间隔在至少一个方向为0.01~0.5mm。更优选使Cu-Sn合金被覆层的平均材料表面露出间隔在全部的方向处于0.01~0.5mm。由此,在插拔之时只有Sn被覆层之间的接触概率降低。更优选为0.05~0.3mm。
(8)在表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度
在本发明的连接零件用导电材料中,露出于表面的Cu-Sn合金被覆层的厚度,与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,优选为0.2μm以上。这是因为,如本发明这样使Cu-Sn合金被覆层的一部分在Sn被覆层的表面露出时,根据制造条件,会产生在Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度与所述Cu-Sn合金被覆层的平均厚度相比较而极薄的情况。
还有,在Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度,定义为通过截面观察而测量的值(与所述Cu-Sn合金被覆层的平均厚度测量方法不同)。在Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度低于0.2μm时,微滑动磨损现象容易在早期发生,另外,由于高温氧化等的热扩散造成的材料表面的Cu的氧化物量变多,另外耐腐蚀性也降低,因此容易使接触电阻增加,难以维持电连接的可靠性。因此,优选在Sn被覆层的表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度为0.2μm以上。更优选为0.3μm以上。
(9)表面被覆层构成
与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,在使用黄铜和红铜这样的含Zn的Cu合金作为母材等的情况下,在母材和Cu-Sn合金被覆层之间也可以具有Cu被覆层。该Cu被覆层在回流处理后残留有Cu镀层。Cu被覆层,众所周知对于抑制Zn和其他的母材构成元素向材料表面的扩散有用,可改善钎焊性等。若Cu被覆层过厚,则成形加工性等劣化,经济性也变差,因此优选Cu被覆层的厚度为3.0μm以下。
在Cu被覆层中,也可以少量混入母材中所含的成分元素等。另外,Cu被覆层由Cu合金构成时,作为Cu合金的Cu以外的构成成分可列举Sn、Zn等。Sn的情况优选低于50质量%,关于其他的元素优选低于5质量%。
与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,在母材和Cu-Sn合金被覆层之间(没有Cu被覆层时),或在母材和Cu被覆层之间,也可以形成有Ni被覆层。可知Ni被覆层抑制Cu和母材构成元素向材料表面的扩散,即使在高温长时间使用后仍可抑制接触电阻的上升,并且抑制Cu-Sn合金被覆层的成长而防止Sn被覆层的消耗,另外提高亚硫酸气耐腐蚀性。另外,Ni被覆层自身向材料表面的扩散,由于Cu-Sn合金被覆层和Cu被覆层而受到抑制。因此,形成有Ni被覆层的连接零件用材料,特别适合要求耐热性的连接零件。若Ni被覆层过厚,则成形加工性等劣化,经济性也变差,因此优选Ni被覆层的平均厚度在3.0μm以下。
在Ni被覆层中,也可以有母材中所含的成分元素等少量混入。另外,Ni被覆层由Ni合金构成时,作为Ni合金的Ni以外的构成成分,可列举Cu、P、Co等。关于Cu优选为40质量%以下,关于P、Co优选为10质量%以下。还有,也可以用Co或Co合金被覆层,或Fe或Fe合金被覆层代替Ni被覆层。
(10)连接零件用导电材料的制造方法
本发明的连接零件用导电材料,是在对于铜合金母材的表面进行粗糙化处理后,对于该母材表面直接或经由Ni镀层和Cu镀层而实施Sn镀层,接着进行回流处理而制造。该制造方法的步骤与专利文献1所述的连接零件用导电材料的制造方法相同。
作为对于母材的表面进行粗糙化处理的方法,有离子刻蚀等的物理的 方法,刻蚀和电解研磨等的化学的方法,轧制(使用通过研磨和喷砂等进行粗面化的工辊)、研磨、喷砂等的机械的方法。其中,作为生产率、经济性和母材表面形态的再现性优异的方法,优选轧制和研磨。
还有,Ni镀层、Cu镀层和Sn镀层,分别由Ni合金、Cu合金和Sn合金构成时,能够使用先前关于Ni被覆层、Cu被覆层和Sn被覆层说明的各合金。
优选Ni镀层的平均厚度为3μm以下,Cu镀层的平均厚度为0.1~1.5μm,Sn镀层的平均厚度为0.4~8.0μm的范围。没有形成Ni镀层时,也能够完全不形成Cu镀层。
由于回流处理,Cu镀层或铜合金母材的Cu和Sn镀层的Sn相互扩散,形成Cu-Sn合金被覆层,但这时能够有Cu镀层全部消失和一部分残留这两种情况。
粗糙化处理后的母材表面粗糙度,与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,优选至少一个方向的算术平均粗糙度Ra为0.3μm以上,并且全部的方向的算术平均粗糙度Ra为4.0μm以下。在全部的方向上算术平均粗糙度Ra低于0.3μm时,本发明的连接零件用导电材料的制造非常困难。具体来说,就是使回流处理后的材料表面的至少一个方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上,并且一边使Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率为3~75%,同时使Sn被覆层的平均厚度为0.2~5.0μm是非常困难的。另一方面,在任意一个方向上算术平均粗糙度Ra超过4.0μm时,由于熔融Sn或Sn合金的流动作用带来的Sn被覆层表面的平滑化变得困难。因此,母材的表面粗糙度,至少一个方向的算术平均粗糙度Ra为0.3μm以上,并且全部的方向的算术平均粗糙度Ra为4.0μm以下。通过达到此表面粗糙度,伴随着熔融Sn或Sn合金的流动作用(Sn被覆层的平滑化),经回流处理而成长的Cu-Sn合金被覆层的一部分在材料表面露出。关于母材的表面粗糙度,更优选为至少一个方向的算术平均粗糙度Ra为0.4μm以上且全部的方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下。
另外,与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,在母材表面的所述一个方向计算的凹凸的平均间隔Sm,优选为0.01~0.5mm。通过回流处理而在Cu镀层或铜合金母材和熔融的Sn镀层之间形成的Cu-Sn扩散 层,通常反映母材的表面形态而成长。因此,经回流处理而形成的Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出间隔,大概反映母材表面的凹凸的平均间隔Sm。因此,在母材表面的所述一个方向计算出的凹凸的平均间隔Sm,优选为0.01~0.5mm。更优选为0.05~0.3mm。由此,可以控制在材料表面露出的Cu-Sn合金被覆层的露出形态。
在专利文献1中记载有作为回流处理的条件,以600℃以下的温度进行3~30秒,其中特别记述优选以300℃以下的尽可能少的热量进行,实施例主要以280℃×10秒的条件进行。另外在专利文献1的段落0035中记载有以该回流处理条件得到的Cu-Sn合金被覆层的晶粒直径为数~数十μm。
另一方面,根据本发明者的发现,为了进一步减小Cu-Sn合金被覆层的晶粒直径,达到低于2μm,需要加大回流处理时的升温速度。为了加大此升温速度,在回流处理时增大赋予材料的热量即可,就是说在升温时将回流处理炉的气氛温度设定得高即可。升温速度优选为15℃/秒以上,更优选为20℃/秒以上。还有,在专利文献1中记载有Cu-Sn合金被覆层的晶粒直径为数μm~数十μm,由此推测,回流处理的升温速度是不是在8~12℃/秒左右或其以下。
作为实体温度的回流处理温度优选为400℃以上,更优选为450℃以上。另一方面,为不使Cu-Sn合金被覆层的Cu含量过高,优选回流处理温度为650℃以下,更优选为600℃以下。另外,优选在上述回流处理温度下保持的时间(回流处理时间)为5~30秒左右,回流处理温度越高时间越短。回流处理后,遵循通用方法浸渍在水中急冷。通过在以上条件下进行回流处理,从而形成晶粒直径小的Cu-Sn合金被覆层。另外,形成Cu含量为20~70at%的Cu-Sn合金被覆层,具有0.2μm以上的厚度的Cu-Sn合金被覆层在表面露出,并且Sn镀层的过度的消耗得到抑制。
【实施例】
对于铜合金母材,以机械的方法(轧制或研磨)进行表面粗糙化处理(No.1~7),或不进行表面粗糙化处理(No.8~10),而加工成具有各种表面粗糙度的铜合金母材。铜合金母材具有Cu-0.8质量%Ni-1.2质量%Sn-0.07质量%P的组成,并具有抗拉强度:590MPa,延伸率:12%, 硬度Hv:185,导电率:40%IACS的特性。对于该铜合金母材进行镀Ni(No.5、6、10不进行),再实施各种厚度的镀Cu和镀Sn后,调整回流处理炉的气氛温度,以表1所示的各种条件(温度×时间)进行回流处理,由此得到试验材。对回流处理温度的升温速度,No.1~6为15℃/秒以上,No.7~10为10℃/秒左右。
【表1】

*不满足本发明规定之处
对于所得到的试验材,按下述要领测量Cu-Sn合金被覆层的Cu含量,Ni被覆层的平均厚度,Cu-Sn合金被覆层的平均厚度,Sn被覆层的平均厚度,材料表面粗糙度,Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率,在材料表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度,Cu-Sn合金被覆层的平均的材料表面露出间隔,和Cu-Sn合金被覆层表面的平均晶粒直径。其结果显示在表1中。还有,在No.1~10的试验材中,Cu镀层消失。
下述测量方法,除了Cu-Sn合金被覆层表面的平均晶粒直径的测量方法以外,均仿效专利文献1所述的方法。
(Ni被覆层的平均厚度测量方法)
使用荧光X射线膜厚计(セイコーインスツルメンツ株式会社;SFT3200),测量回流处理后的Ni被覆层的平均厚度。测量条件,检量线使用Sn/Ni/母材的二层检量线,准直直径为φ0.5mm。
(Cu-Sn合金被覆层的Cu含量测量方法)
首先,将试验材浸渍在以p-硝基苯酚和苛性钠为成分的水溶液中10分钟,除去Sn被覆层。其后,使用EDX(能量色散型X射线分光分析器),通过定量分析求得Cu-Sn合金被覆层的Cu含量。
(Cu-Sn合金被覆层的平均厚度测量方法)
首先,将试验材浸渍在以p-硝基苯酚和苛性钠为成分的水溶液中10分钟,除去Sn被覆层。其后,使用荧光X射线膜厚计(セイコーインスツルメンツ株式会社;SFT3200),测量Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚。测量条件为,检量线使用Sn/母材的单层检量线或Sn/Ni/母材的二层检量线,准直直径为φ0.5mm。将所得到的值定义为Cu-Sn合金被覆层的平均厚度进行计算。
(Sn被覆层的平均厚度测量方法)
首先,使用荧光X射线膜厚计(セイコーインスツルメンツ株式会社;SFT3200),测量试验材的Sn被覆层的膜厚和Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚的和。其后,在以p-硝基苯酚和苛性钠为成分的水溶液中浸渍10分钟,除去Sn被覆层。再度使用荧光X射线膜厚计,测量Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚。测量条件为,检量线使用Sn/母材的单层检量线或Sn/Ni/母材的二层检量线,准直直径为φ0.5mm。从所得到的Sn被覆层的膜厚和Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚的和,减去Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚,由此计算出Sn被覆层的平均厚度。
(表面粗糙度测量方法)
使用接触式表面粗糙度计(株式会社东京精密;サーフコム1400),基于JIS B0601-1994进行测量。表面粗糙度测量条件为,截止值(cutoff)为0.8mm,基准长度为0.8mm,评价长度为4.0mm,测量速度为0.3mm/s,和触针前端半径R为5μm。表面粗糙度测量方向为与在表面粗糙化处理之时进行的轧制或研磨方向成直角的方向(表面粗糙度达到最大的方向)。
(Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率测量方法)
使用搭载有EDX(能量色散型X射线分光分析器)的SEM(扫描型电子显微镜),以200倍的倍率观察试验材的表面,由所得到的组成像的浓 淡(污点和伤痕等的对比度除外),通过图像分析测量Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率。
(Cu-Sn合金被覆层的平均的材料表面露出间隔测量方法)
使用搭载有EDX(能量色散型X射线分光分析器)的SEM(扫描型电子显微镜),以200倍的倍率观察试验材的表面,由所得到的组成像,求得横切在材料表面划出的直线的Cu-Sn合金被覆层的平均的宽度(沿所述直线的长度)和Sn被覆层的平均的宽度相加的值的平均,由此测量Cu-Sn合金被覆层的平均的材料表面露出间隔。测量方向(划出的直线的方向)为在表面粗糙化处理之时进行的轧制或研磨方向成直角的方向。
(在材料表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度测量方法)
使用SEM(扫描型电子显微镜),以10,000倍的倍率观察以超薄切片法加工的试验材的截面,通过图像分析处理,测量材料表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度的最小值。
(Cu-Sn合金被覆层表面的平均晶粒直径测量方法)
将试验材浸渍在以p-硝基苯酚和苛性钠为成分的水溶液中10分钟。之后,通过SEM以3000倍观察试验材表面,通过图像分析,求得设各粒子为圆时的直径(当量圆直径)的平均值,以此作为Cu-Sn合金被覆层表面的平均晶粒直径。还有,试验材No.1的表面组织照片显示在图1中。
另外,对于所得到的试验材,以下述要领进行微滑动磨损试验,测量微滑动后的磨损量。其结果同样显示在表1中。
(微滑动磨损试验)
模拟嵌合型连接零件的电接点的凹槽部的形状,使用图2所示这样的滑动试验机(株式会社山崎精机研究所;CRS-B1050CHO)进行评价。首先,将从各试验材上切下的板材的试验片1固定在水平的工作台2上,其上放置从各试验材上切下的半球加工材(内径为φ1.5mm)的试验片3,使被覆层彼此接触。还有,板材与半球加工材使用相同的试验材。在试验片3上放置3.0N的载荷(砝码4)压住试验片1,使用步进电动机5使试验片1沿水平方向滑动(滑动距离为50μm,滑动频率为1Hz)。还有,箭头为滑动方向。
以超薄切片法加工进行了滑动次数为100次的微滑动的试验片1,利 用SEM(扫描型电子显微镜),以10,000倍的倍率观察磨损痕的截面。将所观察到的磨损痕迹最大深度作为微滑动后的磨损量。
如表1所示,No.1~7,关于Cu-Sn合金被覆层的Cu含量,Ni被覆层的平均厚度,Cu-Sn合金被覆层的平均厚度,Sn被覆层的平均厚度,材料表面粗糙度,Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率,材料表面露出的Cu-Sn合金被覆层的厚度,Cu-Sn合金被覆层的平均的材料表面露出间隔,满足本发明的规定。其中,回流处理温度低,升温速度小的No.7,Cu-Sn合金被覆层表面的平均晶粒直径为2.3μm。相对于此,回流处理温度高,升温速度大的No.1~6,Cu-Sn合金被覆层表面的平均晶粒直径低于2.0μm。No.1~6其磨损量均比No.7少,特别是若比较被覆层构造类似的No.3和No.7,则No.3的磨损量减少至No.7的磨损量的57%。
还有,若No.7与Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率为零(Cu-Sn合金被覆层没有在最表面露出)的No.8~10相比,则微滑动后的磨损量也少。
以上,对于本发明的优选的实施方式、实施例进行了说明,但本发明不受所述实施方式、实施例限定,在能够适合本发明的宗旨的范围也可以广泛变更、改变而实施,这些均包含在本发明的技术的范围内。
本申请基于日本专利申请2013-071988主张优先权,其公开全体通过参照而被本说明援引。

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1、10申请公布号CN104078783A43申请公布日20141001CN104078783A21申请号201410101371922申请日20140318201307198820130329JPH01R13/0320060171申请人株式会社神户制钢所地址日本兵库县72发明人鹤将嘉74专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人翟赟琪54发明名称耐微滑动磨损性优异的连接零件用导电材料57摘要一种连接零件用导电材料,具有由铜合金板条构成的母材、NI被覆层、CUSN合金被覆层和SN被覆层。材料的表面受到回流处理。材料表面的至少一个方向的算术平均粗糙度RA为015M以上,全部的方向的算术。

2、平均粗糙度RA为30M以下。在SN被覆层的表面露出CUSN合金被覆层的一部分,CUSN合金被覆层的材料表面露出面积率为375。CUSN合金被覆层表面的平均晶粒直径低于2M。30优先权数据51INTCL权利要求书1页说明书9页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书9页附图1页10申请公布号CN104078783ACN104078783A1/1页21一种耐微滑动磨损性优异的连接零件用导电材料,其特征在于,所述连接零件用导电材料如下而形成,在由铜合金板条构成的母材的表面,按顺序形成CU含量为2070AT且平均厚度为0230M的CUSN合金被覆层,和平均厚度为02。

3、50M的SN被覆层,并且,该材料表面被进行回流处理,至少一个方向的算术平均粗糙度RA为015M以上,全部的方向的算术平均粗糙度RA为30M以下,在所述SN被覆层的表面露出所述CUSN合金被覆层的一部分,所述CUSN合金被覆层的材料表面露出面积率为375,其中,所述CUSN合金被覆层表面的平均晶粒直径低于2M。2根据权利要求1所述的耐微滑动磨损性优异的连接零件用导电材料,其特征在于,在所述材料表面中,至少一个方向的平均材料表面露出间隔为00105MM。3根据权利要求1或2所述的耐微滑动磨损性优异的连接零件用导电材料,其特征在于,在所述SN被覆层表面露出的所述CUSN合金被覆层的厚度为02M以上。。

4、4根据权利要求1或2所述的耐微滑动磨损性优异的连接零件用导电材料,其特征在于,在所述母材的表面和所述CUSN合金被覆层之间还具有CU被覆层。5根据权利要求1或2所述的耐微滑动磨损性优异的连接零件用导电材料,其特征在于,在所述母材的表面和所述CUSN合金被覆层之间还形成有NI被覆层。6根据权利要求5所述的耐微滑动磨损性优异的连接零件用导电材料,其特征在于,在所述NI被覆层和CUSN合金被覆层之间还具有CU被覆层。权利要求书CN104078783A1/9页3耐微滑动磨损性优异的连接零件用导电材料技术领域0001本发明涉及主要在汽车领域和一般民用领域中使用的端子等的连接零件用导电材料,特别是涉及能够。

5、减少微滑动磨损的带镀SN连接零件用导电材料。背景技术0002在汽车等的电线的连接所用的连接器中,使用的是由雄端子和雌端子的组合构成的嵌合型连接端子。这些端子一般由带镀SN的铜合金材制造。0003在汽车的电装领域中,由于电子控制的多用、高度化导致连接器多极化,在汽车的组装工序中连接器的插入力增大,随之而来的是,作业者的身体的负担的增大成为问题,从而要求连接器的低插入力化。为了降低端子的插入力,有效的是减小端子的接触压力。0004但是,在减小了接触压力的小型带镀SN端子等之中,微滑动磨损现象成为问题。所谓微滑动磨损现象,就是由于汽车的发动机的振动和汽车行驶造成的振动等导致雄端子和雌端子发生滑动,由。

6、此带来端子表面的镀SN发生磨损的现象。因微滑动磨损现象而产生的SN的磨损粉氧化,在接点部邻域大量堆积,若侵入滑动的接点部彼此之间,则接点部之间的接触电阻增大。0005另一方面,在专利文献1中,记述有一种在加大了表面粗糙度的铜合金母材的表面,按顺序实施镀NI、镀CU和镀SN后,再通过回流处理而得到的连接零件用导电材料。该连接零件用导电材料,在铜合金母材的表面具有由NI被覆层、CUSN合金被覆层和SN被覆层构成的表面被覆层,从最表面的SN被覆层之间,一部分硬质的CUSN合金被覆层露出,因此不会减少端子的接触压力,而能够降低连接器的插入力。0006【先行技术文献】0007【专利文献1】特开20061。

7、83068号公报发明内容0008专利文献1所述的连接零件用导电材料,不需要为了低插入力化而减小端子的接触压力,与现有的带镀SN铜合金材相比,微滑动磨损难以发生,SN的磨损粉的发生量少,其结果是,接触电阻的增大受到抑制。因此,该连接零件用导电材料,在汽车等的领域实际使用增加。但是同时,要求微滑动磨损性的进一步改善。本发明以改善专利文献1所述的连接零件用导电材料的耐微滑动磨损性为目的。0009本发明的连接零件用导电材料,其特征在于,如下而形成,在由铜合金板条(板或条)构成的母材的表面,按顺序形成有CU含量为2070AT且平均厚度为0230M的CUSN合金被覆层,和平均厚度为0250M的SN被覆层,。

8、该材料表面经过回流处理,至少一个方向的算术平均粗糙度RA为015M以上,全部的方向的算术平均粗糙度RA为30M以下,在所述SN被覆层的表面露出所述CUSN合金被覆层的一部分,所述CUSN合金被覆层的材料表面露出面积率为375,在所述连接零件用导电材料(以上,为专利文献1所公开的连接零件用导电材料)中,所述CUSN合金被覆层表面的平均晶粒直径说明书CN104078783A2/9页4低于2M。0010上述连接零件用导电材料,与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,能够采取以下优选的实施方式。0011A在所述材料表面,CUSN合金被覆层的至少一个方向的平均材料表面露出间隔为00105MM。0012。

9、B在所述SN被覆层的表面露出的所述CUSN合金被覆层厚度为02M以上。0013C所述母材的表面,至少一个方向的算术平均粗糙度RA为03M以上,全部的方向的算术平均粗糙度RA为40M以下。0014D所述母材的表面,至少一个方向的凹凸的平均间隔SM为00105MM。0015另外,上述连接零件用导电材料的表面被覆层,与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,能够采取以下的实施方式。0016E在所述母材的表面与所述CUSN合金被覆层之间还有CU被覆层。0017F在所述母材的表面与所述CUSN合金被覆层之间形成有NI被覆层。另外,在形成所述NI被覆层时,在NI被覆层与CUSN合金被覆层之间还有CU被覆层。

10、。0018G所述SN被覆层、CU被覆层和NI被覆层,除了分别含有SN、CU、NI金属以外,还含有SN合金、CU合金、NI合金。0019根据本发明,能够改善专利文献1所述的连接零件用导电材料的耐微滑动磨损性。附图说明0020图1是实施例NO1的CUSN合金被覆层表面的SEM(扫描型电子显微镜)组织照片。0021图2是微滑动磨损测量夹具的概念图。0022符号说明00231试验片00242工作台00253试验片00264砝码00275步进电动机具体实施方式0028以下,对于本发明的连接零件用导电材料具体地加以说明。0029(1)CUSN合金被覆层中的CU含量0030CUSN合金被覆层中的CU含量,与。

11、专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,为2070AT。CU含量为2070AT的CUSN合金被覆层,由以CU6SN5相为主体的金属间化合物构成。在本发明中,因为CU6SN5相在SN被覆层的表面部分地突出,所以在电接点部的滑动之时,由硬的CU6SN5相承受接触压力,能够进一步降低SN被覆层彼此的接触面积,所以SN被覆层的磨损和氧化也减少。另一方面,因为CU3SN相比CU6SN5相的CU含量多,所以使其部分性地在SN被覆层的表面露出时,随时间流逝和腐蚀等造成的材料表面的CU说明书CN104078783A3/9页5的氧化物量等变多,容易使接触电阻增加,难以维持电连接的可靠性。另外,因为CU3SN相比。

12、CU6SN5相脆,有成形加工性等差这样的问题点。因此,将CUSN合金被覆层的构成成分规定成CU含量为2070AT的CUSN合金。在该CUSN合金被覆层中,也可以部分地含有CU3SN相,也可以含有母材和镀SN中的成分元素等。但是,CUSN合金被覆层的CU含量低于20AT时,粘着量增加,微滑动磨损性降低。另一方面,若CU含量超过70AT,则随时间流逝和腐蚀等,难以维持电连接的可靠性,成形加工性等也变差。因此,将CUSN合金被覆层中的CU含量规定在2070AT。更优选为4565AT。0031(2)CUSN合金被覆层的平均厚度0032CUSN合金被覆层的平均厚度与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同。

13、,为0230M。还有,在本发明中,将CUSN合金被覆层的平均厚度定义为,以CUSN合金被覆层所含有的SN的面密度(单位G/MM2)除以SN的密度(单位G/MM3)的值(下述实施例所述的CUSN合金被覆层的平均厚度测量方法依据这一定义)。CUSN合金被覆层的平均厚度低于02M时,特别是像本发明这样使CUSN合金被覆层在材料表面部分地露出而形成时,由于高温氧化等的热扩散造成的材料表面的CU的氧化物量变多,容易使接触电阻增加,难以维持电连接的可靠性。另一方面,如果超过30M,则在经济上不利,生产率也变差,因为形成的硬层很厚,所以成形加工性等也变差。因此,将CUSN合金被覆层的平均厚度规定为0230M。

14、。更成选为0310M。0033(3)SN被覆层的平均厚度0034SN被覆层的平均厚度,与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,为0250M。SN被覆层的平均厚度低于02M时,由于高温氧化等的热扩散造成的材料表面的CU的氧化物量变多,容易使接触电阻增加,另外耐腐蚀性也变差,因此难以维持电连接的可靠性。另一方面,如果超过50M,则在经济上不利,生产率也变差。因此,将SN被覆层的平均厚度规定为0250M。更优选为0530M。0035SN被覆层由SN合金构成时,SN合金的作为SN以外的构成成分,可列举PB、BI、ZN、AG、CU等。关于PB,优选低于50质量,关于其他的元素优选低于10质量。0036。

15、(4)材料表面的算术平均粗糙度RA0037与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,材料表面的至少一个方向的算术平均粗糙度RA为015M以上,全部的方向的算术平均粗糙度RA为30M以下。在全部的方向中,算术平均粗糙度RA低于015M时,CUSN合金被覆层的材料表面突出高度整体降低,在电接点部的滑动时,以硬的CU6SN5相承受接触压力的比例变小,特别是减少因微滑动造成的SN被覆层的磨损量变得困难。0038另一方面,在任意方向中,如果算术平均粗糙度RA超过30M,则由于高温氧化等的热扩散造成的材料表面的CU的氧化物量变多,容易使接触电阻增加,难以维持电连接的可靠性。因此,母材的表面粗糙度规定为,至。

16、少一个方向的算术平均粗糙度RA为015M以上,并且全部的方向的算术平均粗糙度RA为30M以下。更优选为算术平均粗糙度RA为0220M。0039(5)CUSN合金被覆层的材料表面露出面积率0040CUSN合金被覆层的材料表面露出面积率,与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,为375。还有,CUSN合金被覆层的材料表面露出面积率,作为在材料的单说明书CN104078783A4/9页6位表面积露出的CUSN合金被覆层的表面积乘以100的值计算。CUSN合金被覆层的材料表面露出面积率低于3时,SN被覆层之间的粘着量增加,耐微滑动磨损性降低,SN被覆层的磨损量增加。另一方面,超过75时,随时间流逝和。

17、腐蚀等造成的材料表面的CU的氧化物量等变多,容易使接触电阻增加,难以维持电连接的可靠性。因此,将CUSN合金被覆层的材料表面露出面积率规定为375。更优选为1050。0041(6)CUSN合金被覆层表面的平均晶粒直径0042CUSN合金被覆层表面的平均晶粒直径低于2M。若CUSN合金被覆层表面的平均晶粒直径小,则CUSN合金被覆层表面的硬度变大,耐微滑动磨损性提高。因此,CUSN合金被覆层表面的平均晶粒直径低于2M,优选为15M以下,更优选为10M以下。还有,如后述的实施例所示,在专利文献1中以被认为是优选的回流处理条件下得到的连接零件用导电材料中,CUSN合金被覆层表面的平均晶粒直径超过2M。

18、。0043(7)CUSN合金被覆层的平均的材料表面露出间隔0044CUSN合金被覆层的至少一个方向的平均材料表面露出间隔,与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,优选为00105MM。还有,CUSN合金被覆层的平均的材料表面露出间隔,定义为横切描绘在材料表面上的直线的CUSN合金被覆层的平均宽度(沿着所述直线的长度)与SN被覆层的平均宽度相加的值。0045CUSN合金被覆层的平均材料表面露出间隔低于001MM时,由于高温氧化等的热扩散造成的材料表面的CU的氧化物量变多,容易使接触电阻增加,难以维持电连接的可靠性。另一方面,如果超过05MM,特别是用于小型端子时,会发生难以得到低摩擦系数的情况。

19、。一般来说如果端子为小型,则凹槽和凸缘等的电接点部(插拔部)的接触面积变小,因此在插拔之时只有SN被覆层之间的接触概率增加。由此粘着量增加,因此难以取得低摩擦系数。因此,优选使CUSN合金被覆层的平均材料表面露出间隔在至少一个方向为00105MM。更优选使CUSN合金被覆层的平均材料表面露出间隔在全部的方向处于00105MM。由此,在插拔之时只有SN被覆层之间的接触概率降低。更优选为00503MM。0046(8)在表面露出的CUSN合金被覆层的厚度0047在本发明的连接零件用导电材料中,露出于表面的CUSN合金被覆层的厚度,与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,优选为02M以上。这是因为,。

20、如本发明这样使CUSN合金被覆层的一部分在SN被覆层的表面露出时,根据制造条件,会产生在SN被覆层的表面露出的CUSN合金被覆层的厚度与所述CUSN合金被覆层的平均厚度相比较而极薄的情况。0048还有,在SN被覆层的表面露出的CUSN合金被覆层的厚度,定义为通过截面观察而测量的值(与所述CUSN合金被覆层的平均厚度测量方法不同)。在SN被覆层的表面露出的CUSN合金被覆层的厚度低于02M时,微滑动磨损现象容易在早期发生,另外,由于高温氧化等的热扩散造成的材料表面的CU的氧化物量变多,另外耐腐蚀性也降低,因此容易使接触电阻增加,难以维持电连接的可靠性。因此,优选在SN被覆层的表面露出的CUSN合。

21、金被覆层的厚度为02M以上。更优选为03M以上。0049(9)表面被覆层构成0050与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,在使用黄铜和红铜这样的含ZN的CU合金作为母材等的情况下,在母材和CUSN合金被覆层之间也可以具有CU被覆层。该说明书CN104078783A5/9页7CU被覆层在回流处理后残留有CU镀层。CU被覆层,众所周知对于抑制ZN和其他的母材构成元素向材料表面的扩散有用,可改善钎焊性等。若CU被覆层过厚,则成形加工性等劣化,经济性也变差,因此优选CU被覆层的厚度为30M以下。0051在CU被覆层中,也可以少量混入母材中所含的成分元素等。另外,CU被覆层由CU合金构成时,作为CU。

22、合金的CU以外的构成成分可列举SN、ZN等。SN的情况优选低于50质量,关于其他的元素优选低于5质量。0052与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,在母材和CUSN合金被覆层之间(没有CU被覆层时),或在母材和CU被覆层之间,也可以形成有NI被覆层。可知NI被覆层抑制CU和母材构成元素向材料表面的扩散,即使在高温长时间使用后仍可抑制接触电阻的上升,并且抑制CUSN合金被覆层的成长而防止SN被覆层的消耗,另外提高亚硫酸气耐腐蚀性。另外,NI被覆层自身向材料表面的扩散,由于CUSN合金被覆层和CU被覆层而受到抑制。因此,形成有NI被覆层的连接零件用材料,特别适合要求耐热性的连接零件。若NI被覆。

23、层过厚,则成形加工性等劣化,经济性也变差,因此优选NI被覆层的平均厚度在30M以下。0053在NI被覆层中,也可以有母材中所含的成分元素等少量混入。另外,NI被覆层由NI合金构成时,作为NI合金的NI以外的构成成分,可列举CU、P、CO等。关于CU优选为40质量以下,关于P、CO优选为10质量以下。还有,也可以用CO或CO合金被覆层,或FE或FE合金被覆层代替NI被覆层。0054(10)连接零件用导电材料的制造方法0055本发明的连接零件用导电材料,是在对于铜合金母材的表面进行粗糙化处理后,对于该母材表面直接或经由NI镀层和CU镀层而实施SN镀层,接着进行回流处理而制造。该制造方法的步骤与专利。

24、文献1所述的连接零件用导电材料的制造方法相同。0056作为对于母材的表面进行粗糙化处理的方法,有离子刻蚀等的物理的方法,刻蚀和电解研磨等的化学的方法,轧制(使用通过研磨和喷砂等进行粗面化的工辊)、研磨、喷砂等的机械的方法。其中,作为生产率、经济性和母材表面形态的再现性优异的方法,优选轧制和研磨。0057还有,NI镀层、CU镀层和SN镀层,分别由NI合金、CU合金和SN合金构成时,能够使用先前关于NI被覆层、CU被覆层和SN被覆层说明的各合金。0058优选NI镀层的平均厚度为3M以下,CU镀层的平均厚度为0115M,SN镀层的平均厚度为0480M的范围。没有形成NI镀层时,也能够完全不形成CU镀。

25、层。0059由于回流处理,CU镀层或铜合金母材的CU和SN镀层的SN相互扩散,形成CUSN合金被覆层,但这时能够有CU镀层全部消失和一部分残留这两种情况。0060粗糙化处理后的母材表面粗糙度,与专利文献1所述的连接零件用导电材料相同,优选至少一个方向的算术平均粗糙度RA为03M以上,并且全部的方向的算术平均粗糙度RA为40M以下。在全部的方向上算术平均粗糙度RA低于03M时,本发明的连接零件用导电材料的制造非常困难。具体来说,就是使回流处理后的材料表面的至少一个方向的算术平均粗糙度RA为015M以上,并且一边使CUSN合金被覆层的材料表面露出面积率为375,同时使SN被覆层的平均厚度为0250。

26、M是非常困难的。另一方面,在任意一个方向上算术平均粗糙度RA超过40M时,由于熔融SN或SN合金的流动说明书CN104078783A6/9页8作用带来的SN被覆层表面的平滑化变得困难。因此,母材的表面粗糙度,至少一个方向的算术平均粗糙度RA为03M以上,并且全部的方向的算术平均粗糙度RA为40M以下。通过达到此表面粗糙度,伴随着熔融SN或SN合金的流动作用(SN被覆层的平滑化),经回流处理而成长的CUSN合金被覆层的一部分在材料表面露出。关于母材的表面粗糙度,更优选为至少一个方向的算术平均粗糙度RA为04M以上且全部的方向的算术平均粗糙度RA为30M以下。0061另外,与专利文献1所述的连接零。

27、件用导电材料相同,在母材表面的所述一个方向计算的凹凸的平均间隔SM,优选为00105MM。通过回流处理而在CU镀层或铜合金母材和熔融的SN镀层之间形成的CUSN扩散层,通常反映母材的表面形态而成长。因此,经回流处理而形成的CUSN合金被覆层的材料表面露出间隔,大概反映母材表面的凹凸的平均间隔SM。因此,在母材表面的所述一个方向计算出的凹凸的平均间隔SM,优选为00105MM。更优选为00503MM。由此,可以控制在材料表面露出的CUSN合金被覆层的露出形态。0062在专利文献1中记载有作为回流处理的条件,以600以下的温度进行330秒,其中特别记述优选以300以下的尽可能少的热量进行,实施例主。

28、要以28010秒的条件进行。另外在专利文献1的段落0035中记载有以该回流处理条件得到的CUSN合金被覆层的晶粒直径为数数十M。0063另一方面,根据本发明者的发现,为了进一步减小CUSN合金被覆层的晶粒直径,达到低于2M,需要加大回流处理时的升温速度。为了加大此升温速度,在回流处理时增大赋予材料的热量即可,就是说在升温时将回流处理炉的气氛温度设定得高即可。升温速度优选为15/秒以上,更优选为20/秒以上。还有,在专利文献1中记载有CUSN合金被覆层的晶粒直径为数M数十M,由此推测,回流处理的升温速度是不是在812/秒左右或其以下。0064作为实体温度的回流处理温度优选为400以上,更优选为4。

29、50以上。另一方面,为不使CUSN合金被覆层的CU含量过高,优选回流处理温度为650以下,更优选为600以下。另外,优选在上述回流处理温度下保持的时间(回流处理时间)为530秒左右,回流处理温度越高时间越短。回流处理后,遵循通用方法浸渍在水中急冷。通过在以上条件下进行回流处理,从而形成晶粒直径小的CUSN合金被覆层。另外,形成CU含量为2070AT的CUSN合金被覆层,具有02M以上的厚度的CUSN合金被覆层在表面露出,并且SN镀层的过度的消耗得到抑制。0065【实施例】0066对于铜合金母材,以机械的方法(轧制或研磨)进行表面粗糙化处理(NO17),或不进行表面粗糙化处理(NO810),而加。

30、工成具有各种表面粗糙度的铜合金母材。铜合金母材具有CU08质量NI12质量SN007质量P的组成,并具有抗拉强度590MPA,延伸率12,硬度HV185,导电率40IACS的特性。对于该铜合金母材进行镀NI(NO5、6、10不进行),再实施各种厚度的镀CU和镀SN后,调整回流处理炉的气氛温度,以表1所示的各种条件(温度时间)进行回流处理,由此得到试验材。对回流处理温度的升温速度,NO16为15/秒以上,NO710为10/秒左右。0067【表1】说明书CN104078783A7/9页900680069不满足本发明规定之处0070对于所得到的试验材,按下述要领测量CUSN合金被覆层的CU含量,NI。

31、被覆层的平均厚度,CUSN合金被覆层的平均厚度,SN被覆层的平均厚度,材料表面粗糙度,CUSN合金被覆层的材料表面露出面积率,在材料表面露出的CUSN合金被覆层的厚度,CUSN合金被覆层的平均的材料表面露出间隔,和CUSN合金被覆层表面的平均晶粒直径。其结果显示在表1中。还有,在NO110的试验材中,CU镀层消失。0071下述测量方法,除了CUSN合金被覆层表面的平均晶粒直径的测量方法以外,均仿效专利文献1所述的方法。0072(NI被覆层的平均厚度测量方法)0073使用荧光X射线膜厚计(株式会社;SFT3200),测量回流处理后的NI被覆层的平均厚度。测量条件,检量线使用SN/NI/母材的二层。

32、检量线,准直直径为05MM。0074(CUSN合金被覆层的CU含量测量方法)0075首先,将试验材浸渍在以P硝基苯酚和苛性钠为成分的水溶液中10分钟,除去SN被覆层。其后,使用EDX(能量色散型X射线分光分析器),通过定量分析求得CUSN合金被覆层的CU含量。0076(CUSN合金被覆层的平均厚度测量方法)0077首先,将试验材浸渍在以P硝基苯酚和苛性钠为成分的水溶液中10分钟,除去SN被覆层。其后,使用荧光X射线膜厚计(株式会社;SFT3200),测量CUSN合金被覆层所含有的SN成分的膜厚。测量条件为,检量线使用SN/母材的单层检量线或SN/NI/母材的二层检量线,准直直径为05MM。将所。

33、得到的值定义为CUSN合金被覆层的平均厚度进行计算。0078(SN被覆层的平均厚度测量方法)0079首先,使用荧光X射线膜厚计(株式会社;SFT3200),测量试验材的SN被覆层的膜厚和CUSN合金被覆层所含有的SN成分的膜厚的和。其后,说明书CN104078783A8/9页10在以P硝基苯酚和苛性钠为成分的水溶液中浸渍10分钟,除去SN被覆层。再度使用荧光X射线膜厚计,测量CUSN合金被覆层所含有的SN成分的膜厚。测量条件为,检量线使用SN/母材的单层检量线或SN/NI/母材的二层检量线,准直直径为05MM。从所得到的SN被覆层的膜厚和CUSN合金被覆层所含有的SN成分的膜厚的和,减去CUS。

34、N合金被覆层所含有的SN成分的膜厚,由此计算出SN被覆层的平均厚度。0080(表面粗糙度测量方法)0081使用接触式表面粗糙度计(株式会社东京精密;1400),基于JISB06011994进行测量。表面粗糙度测量条件为,截止值(CUTOFF)为08MM,基准长度为08MM,评价长度为40MM,测量速度为03MM/S,和触针前端半径R为5M。表面粗糙度测量方向为与在表面粗糙化处理之时进行的轧制或研磨方向成直角的方向(表面粗糙度达到最大的方向)。0082(CUSN合金被覆层的材料表面露出面积率测量方法)0083使用搭载有EDX(能量色散型X射线分光分析器)的SEM(扫描型电子显微镜),以200倍的。

35、倍率观察试验材的表面,由所得到的组成像的浓淡(污点和伤痕等的对比度除外),通过图像分析测量CUSN合金被覆层的材料表面露出面积率。0084(CUSN合金被覆层的平均的材料表面露出间隔测量方法)0085使用搭载有EDX(能量色散型X射线分光分析器)的SEM(扫描型电子显微镜),以200倍的倍率观察试验材的表面,由所得到的组成像,求得横切在材料表面划出的直线的CUSN合金被覆层的平均的宽度(沿所述直线的长度)和SN被覆层的平均的宽度相加的值的平均,由此测量CUSN合金被覆层的平均的材料表面露出间隔。测量方向(划出的直线的方向)为在表面粗糙化处理之时进行的轧制或研磨方向成直角的方向。0086(在材料。

36、表面露出的CUSN合金被覆层的厚度测量方法)0087使用SEM(扫描型电子显微镜),以10,000倍的倍率观察以超薄切片法加工的试验材的截面,通过图像分析处理,测量材料表面露出的CUSN合金被覆层的厚度的最小值。0088(CUSN合金被覆层表面的平均晶粒直径测量方法)0089将试验材浸渍在以P硝基苯酚和苛性钠为成分的水溶液中10分钟。之后,通过SEM以3000倍观察试验材表面,通过图像分析,求得设各粒子为圆时的直径(当量圆直径)的平均值,以此作为CUSN合金被覆层表面的平均晶粒直径。还有,试验材NO1的表面组织照片显示在图1中。0090另外,对于所得到的试验材,以下述要领进行微滑动磨损试验,测。

37、量微滑动后的磨损量。其结果同样显示在表1中。0091(微滑动磨损试验)0092模拟嵌合型连接零件的电接点的凹槽部的形状,使用图2所示这样的滑动试验机(株式会社山崎精机研究所;CRSB1050CHO)进行评价。首先,将从各试验材上切下的板材的试验片1固定在水平的工作台2上,其上放置从各试验材上切下的半球加工材(内径为15MM)的试验片3,使被覆层彼此接触。还有,板材与半球加工材使用相同的试验材。在试验片3上放置30N的载荷(砝码4)压住试验片1,使用步进电动机5使试验片1沿水平方向滑动(滑动距离为50M,滑动频率为1HZ)。还有,箭头为滑动方向。0093以超薄切片法加工进行了滑动次数为100次的。

38、微滑动的试验片1,利用SEM(扫描说明书CN104078783A109/9页11型电子显微镜),以10,000倍的倍率观察磨损痕的截面。将所观察到的磨损痕迹最大深度作为微滑动后的磨损量。0094如表1所示,NO17,关于CUSN合金被覆层的CU含量,NI被覆层的平均厚度,CUSN合金被覆层的平均厚度,SN被覆层的平均厚度,材料表面粗糙度,CUSN合金被覆层的材料表面露出面积率,材料表面露出的CUSN合金被覆层的厚度,CUSN合金被覆层的平均的材料表面露出间隔,满足本发明的规定。其中,回流处理温度低,升温速度小的NO7,CUSN合金被覆层表面的平均晶粒直径为23M。相对于此,回流处理温度高,升温。

39、速度大的NO16,CUSN合金被覆层表面的平均晶粒直径低于20M。NO16其磨损量均比NO7少,特别是若比较被覆层构造类似的NO3和NO7,则NO3的磨损量减少至NO7的磨损量的57。0095还有,若NO7与CUSN合金被覆层的材料表面露出面积率为零(CUSN合金被覆层没有在最表面露出)的NO810相比,则微滑动后的磨损量也少。0096以上,对于本发明的优选的实施方式、实施例进行了说明,但本发明不受所述实施方式、实施例限定,在能够适合本发明的宗旨的范围也可以广泛变更、改变而实施,这些均包含在本发明的技术的范围内。0097本申请基于日本专利申请2013071988主张优先权,其公开全体通过参照而被本说明援引。说明书CN104078783A111/1页12图1图2说明书附图CN104078783A12。

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