JPH051367A

JPH051367A - 電気・電子機器用銅合金材料

Info

Publication number: JPH051367A
Application number: JP15200291A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Kurita; 敏広栗田; Hisatoshi Ito; 久敏伊藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-06-24
Filing date: 1991-06-24
Publication date: 1993-01-08

Abstract

(57)【要約】【目的】銅合金材料単体より良好な耐食性および耐熱
信頼性を有し、かつ成形加工性良好で安価な電気・電子
機器用銅合金材料を得る。【構成】この発明に係る電気・電子機器用銅合金材料
は、銅合金の表面に、Ｎｉめっきを０．０１〜０．５μ
ｍの厚さで施した後、これを熱処理により母材中に拡散
させたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、各種電気・電子機器
部品の接点・端子材料に用いられる電気・電子機器用銅
合金材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、各種電気・電子機器部品の接点・
端子材料には、素材の有する強度，ばね性のほか、接触
部分における信頼性として、耐食性，耐熱性，はんだ付
け性，低接触抵抗，成形加工性等が必要とされ、その用
途，機能，使用環境等に見合った各種銅合金材料が用い
られている。

【０００３】一方、近年の電気・電子機器部品の小型化
と高密度実装化に伴い、電導性と実装性に優れた銅合金
材料が求められているが、この要請に銅合金材料単体で
は十分に応えられない分野では、各種のめっきを施した
銅合金材料が用いられている。

【０００４】すなわち、接点の高信頼性に対する要求の
強い産業用コネクタ等の分野では、接触抵抗の低位安定
性に優れた、金めっきを施した銅合金材料が主流であ
る。また、民生用コネクタ等の低コスト化に対する要求
の強い分野では、高価な金めっきの代わりに安価な、す
ずあるいはすず合金（はんだ）を施した銅合金材料が一
般的に用いられている。また、装飾性，耐食性，耐熱信
頼性の向上を目的として、Ｎｉめっきを施した銅合金材
料が実用に供されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
銅合金材料には、下記の問題点があるため、電気・電子
機器の一層の高信頼性化と低コスト化に対する要求を満
たすことができなかった。

【０００６】（１）銅合金材料単体では、一部洋白・キ
ュプロニッケルといったＮｉを多量に含む銅合金を除
き、黄銅をはじめ一般的に耐食性，耐熱信頼性に乏し
く、接触不良の原因となる。

【０００７】（２）耐食性や耐熱信頼性の向上を目的と
して施されるＮｉめっき層は、硬く展伸性に乏しいた
め、めっき後、プレス等の成形加工を施した場合、曲げ
加工部に割れやめっき層の欠落などを生じやすい。成形
加工後にめっきを施してもよいが、管理が煩雑となり、
前めっきより割高となる。

【０００８】（３）すずおよびすず合金（はんだ）めっ
きを施した銅合金材料の場合、めっき中のすずと銅合金
母材中の銅により金属間化合物が形成される。この金属
間化合物は、時間の経過とともに脆化する。また、この
脆化は、材料に連続的または断続的に熱が加えられた場
合、一層促進され、めっき層が母材から剥離する原因と
なる。また、黄銅等のＺｎを多量に含む合金系では、時
間の経過とともに、Ｚｎがめっき層を通り表面に酸化物
となって堆積されるので、はんだ付け性が著しく劣化す
る。

【０００９】（４）金めっきを施した銅合金材料の場
合、金は、時間の経過とともに、銅合金母材中の銅の表
面へ拡散し、母材内部に取り込まれるので、接触抵抗が
増し、接触不良の原因となる。一方、このような拡散現
象を防止する目的で、下地めっきとしてＮｉが広く用い
られているが、（２）項と同様の理由で、めっき後の成
形加工性が悪くなる。

【００１０】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、銅合金材料単体より良好な耐
食性および耐熱性を有し、かつ成形加工性良好で安価な
電気・電子機器用銅合金材料を得ることを目的とし、ま
た、各種メッキの経時劣化を防止し、接触抵抗を低位に
保持することができる電気・電子機器用銅合金材料を得
ることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】（１）この発明に係る電
気・電子機器用銅合金材料は、銅合金の表面に、Ｎｉめ
っきを０．０１〜０．５μｍの厚さで施した後、これを
熱処理により母材中に拡散させたれものである（以下、
第１の銅合金材料という）。Ｎｉめっきの厚さを上記範
囲に限定したのは、０．０１μｍ未満であると、薄すぎ
て、Ｎｉの有する効果が充分に得られなくなるためであ
り、０．５μｍを超えると、コスト高につき実用性に欠
けるためである。

【００１２】（２）また、この発明に係る電気・電子機
器用銅合金材料は、Ｎｉを拡散させた上記銅合金材料
に、金，すず，すず合金（はんだ）のいずれかのめっき
を施したものである（以下、第２の銅合金材料とい
う）。

【００１３】

【作用】（１）Ｎｉは、銅合金の耐食性と耐熱性を改善
する金属として知られているが、この改善効果はめっき
のように単独層を形成しなくても、銅合金中にある濃度
以上含有されていれば得られる。第１の銅合金材料にお
いては、銅合金の表面にＮｉが拡散されて合金化されて
いるので、上記改善効果を期待することができる。ま
た、Ｎｉ単独層では、成形加工性に乏しいが第１の銅合
金材料では、Ｎｉが母材中に拡散され、合金化されてい
るので、成形加工性は改善される。さらに、従来のＮｉ
めっき付銅合金と比較し、薄メッキで加工費が易く、成
形加工後の煩雑なめっきを省略できるので、低コストで
済む。

【００１４】（２）Ｎｉは、銅合金母材中のＣｕあるい
はＺｎとめっき成分の金，すずとの間の原子拡散を抑制
する効果を有し、めっきの経時劣化を防止し、接触抵抗
を低位に保持する効果を有する。この効果は、めっきの
ように単独層を形成しなくても銅合金中にある濃度以上
のＮｉが含有されていれば得られる。第２の銅合金材料
においては、銅合金の表面にＮｉが拡散されて合金化さ
れているので、上記効果を期待することができる。

【００１５】

【実施例】りん青銅および黄銅の代表的な銅合金を母材
とし、表１の工程で表２に示す実施例１〜１６と比較例
１７〜２８の銅合金材料を作製した。

【００１６】

【表１】上記工程により、作製した銅合金について、次の試験を
行った。（１）耐熱密着性試験：〔試験条件〕試験温度：１
００℃ 耐熱時間：５００，１０００Ｈｒ密着性試験：１８０°密着曲げ耐熱密着性は、Ｎ＝２０実施し、剥離発生数により評価
した。

【００１７】(2)成形加工性試験:〔試験条件〕評価方
法:90°V曲げ0.2^R 成形加工性は、曲げ部外観のクラックあり、なしにて評
価した。

【００１８】（３）接触抵抗試験：〔試験条件〕
試験温度：８５℃ 試験湿度：８５％ＲＨ試験時間：３５０Ｈｒ測定荷重：５０ｇｆ接触抵抗は、Ｎ＝５測定を行い、平均値で評価した。

【００１９】（４）耐食性（アンモニア応力腐食性）試
験：〔試験条件〕雰囲気：１２．５％アンモニア試薬最大曲げ応力：引張強さ×０．８時間：２０Ｈｒ耐食性は、試験前後の引張強さの比で評価した。

【００２０】表２は、以上の試験結果をまとめて示した
ものである。各試験結果は次のように評価することがで
きる。

【００２１】

【表２】（１）耐熱密着性：実施例１〜１６の銅合金材料では、
いずれも１０００Ｈｒ耐熱後でも母材の表面層または母
材とめっきの境界層における剥離は発生していない。こ
れに対し、比較例２０，２１，２３，２４のすずおよび
すず合金（はんだ）めっき材においては、１０００Ｈｒ
における剥離が顕著に認められる。これは、銅合金母材
中のＣｕめっき中のＳｎによる金属間化合物の形成・成
長に伴うめっき界面の脆化によるものである。実施例
６，７，８，９，１０の銅合金材料には、同じすずおよ
びすず合金（はんだ）めっき材であっても、剥離が発生
していない。これはＮｉによる拡散抑制効果によるもの
と考えられる。

【００２２】（２）成形加工性：比較例２５，２６の銅
合金材料に見られるように、従来のＮｉめっきを施した
ものは、成形加工性に乏しいのに対し、実施例１，２の
銅合金材料では、Ｎｉを銅合金母材中に拡散させている
ため、クラックの発生はなく、成形加工性は良好であ
る。なお、比較例２７，２８の銅合金単体では、クラッ
ク発生は認められないが、比較例２５，２６のＮｉめっ
き材にはクラックの発生が認められる。これはＮｉめっ
きの成形加工性の乏しさに起因するものであると考えら
れる。

【００２３】（３）接触抵抗：母材とめっき（２）の条
件が同一である、例えば、実施例５，８と比較例１９の
銅合金材料を比較した場合、実施例の方が比較例よりも
接触抵抗が低位となっている。また、実施例１，２，
３，４の銅合金材料は、Ｎｉの銅合金材料への拡散処理
がなされているので、比較例２７，２８の銅合金材料単
体と比較した場合、接触抵抗が著しく改善され、Ｎｉめ
っきを施したものに近いことが分かる。これは、元来耐
食性に富むＮｉが、めっきのような単一層でなく、母材
中に拡散した場合においても、その効果を示しているこ
とに他ならない。なお、比較例１７，１８に見られるよ
うに、Ｎｉのめっき厚が薄すぎる場合には、効果は表れ
ない。また、銅合金材料にめっきを施した場合には、Ｎ
ｉはＣｕ，Ｚｎの母材成分と金，すずのめっき成分との
間の拡散現象を抑制し、接触抵抗を低位に保つことが分
かる。

【００２４】（４）応力腐食性：（３）と同様、実施例
１，２，３，４と比較例１７，１８，２７，２８との比
較から分かるように、母材にＮｉの拡散処理を施した銅
合金材料は、銅合金材料単体に比べ、耐食性が著しく改
善されていることが分かる。

【００２５】なお、上記実施例では、最終圧延後、Ｎｉ
めっきおよび拡散処理を施しているが、これらの処理
は、銅合金の製造工程における最終圧延以前の工程で実
施しても同様の効果が得られる。

【００２６】また、拡散処理を目的とした熱処理は、上
記実施例の条件以外の条件、例えば、高温短時間、低温
長時間の熱処理でも同様の拡散効果が得られ、熱処理雰
囲気についても、例えば、ブタン不完全焼鈍ガス等の他
の還元性雰囲気であってもよい。さらに、熱処理後、表
面のＮｉ拡散層を損なわない程度の酸洗、化研処理は、
表面活性度を保持するために有用である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、銅合金の表面に、Ｎｉめっきを施した
後、これを熱処理により母材中に拡散させてあるので、
銅合金単体より著しく耐食性と耐熱性に富み、かつ良好
な成形加工性を有する安価な電気・電子機器用銅合金材
料を得ることができる、また、請求項２に記載の発明に
よれば、請求項１に記載の銅合金材料に、金，すず，す
ず合金（はんだ）のいずれかのめっきを施してあるの
で、めっきの経時劣化が防止され、したがって、接触抵
抗の低位安定性に優れた電気・電子機器用銅合金材料を
得ることができる。

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【手続補正書】

【提出日】平成３年１０月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】（４）金めっきを施した銅合金材料の場
合、金は、時間の経過とともに、銅合金母材中の銅が表
面へ拡散し、母材内部に取り込まれるので、接触抵抗が
増し、接触不良の原因となる。一方、このような拡散現
象を防止する目的で、下地めっきとしてＮｉが広く用い
られているが、（２）項と同様の理由で、めっき後の成
形加工性が悪くなる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅合金の表面に、Ｎｉめっきを０．０１
〜０．５μｍの厚さで施した後、これを熱処理により母
材中に拡散させてなる電気・電子機器用銅合金材料。
【請求項２】請求項１に記載の電気・電子機器用銅合
金材料に、金，すず，すず合金（はんだ）のいずれかの
めっきを施してなる電気・電子機器用銅合金材料。