JPH07207416A - バネ接点材料 - Google Patents
バネ接点材料Info
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- JPH07207416A JPH07207416A JP271194A JP271194A JPH07207416A JP H07207416 A JPH07207416 A JP H07207416A JP 271194 A JP271194 A JP 271194A JP 271194 A JP271194 A JP 271194A JP H07207416 A JPH07207416 A JP H07207416A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｆｅ−Ｃｕ系合金をベースにして数種の元素
を添加する事により、高バネ限界値および高電気伝導度
をあわせもつ材料を提供する。 【構成】 重量比で、Ｃｕ３０〜７０％、Ａｌ１〜１１
％、Ｃｒ３〜９％、残部がＦｅからなる合金により、耐
摩耗性、耐溶着性にすぐれ、かつ安価な電気接点材料が
得られる。
を添加する事により、高バネ限界値および高電気伝導度
をあわせもつ材料を提供する。 【構成】 重量比で、Ｃｕ３０〜７０％、Ａｌ１〜１１
％、Ｃｒ３〜９％、残部がＦｅからなる合金により、耐
摩耗性、耐溶着性にすぐれ、かつ安価な電気接点材料が
得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、導電性と強度の双方に
すぐれたバネ接点材料に関するものである。
すぐれたバネ接点材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】バネ接点材料は、スイッチやコネクター
に広く使用される材料であり、電気伝導性と強度の双方
が要求される。一般には、リン青銅や洋白といったＣｕ
を主成分とするＣｕ系材料と、４２合金（４２％Ｎｉ−
Ｆｅ）やコバール金属といったＦｅを主成分とするＦｅ
系材料に二分される。前者は、主に導電性を重視する用
途、また後者は、強度を重視する用途に適用される。
に広く使用される材料であり、電気伝導性と強度の双方
が要求される。一般には、リン青銅や洋白といったＣｕ
を主成分とするＣｕ系材料と、４２合金（４２％Ｎｉ−
Ｆｅ）やコバール金属といったＦｅを主成分とするＦｅ
系材料に二分される。前者は、主に導電性を重視する用
途、また後者は、強度を重視する用途に適用される。
【０００３】しかし、本来、電気伝導度と強度を併せも
つ材料があれば望ましい事は言うまでもない。特にＣｕ
を主体としたバネ接点材料は、電気抵抗は良好ではある
が、強度が乏しく、最近の電子部品の小型化に伴って一
層の強度向上が求められている。これに応えた材料とし
てベリリウム銅（例えば、ＪＩＳ１７２０）があるが、
非常に高価であるため使用分野は限定されていた。
つ材料があれば望ましい事は言うまでもない。特にＣｕ
を主体としたバネ接点材料は、電気抵抗は良好ではある
が、強度が乏しく、最近の電子部品の小型化に伴って一
層の強度向上が求められている。これに応えた材料とし
てベリリウム銅（例えば、ＪＩＳ１７２０）があるが、
非常に高価であるため使用分野は限定されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらバネ
接点材料として電気伝導度と強度とを併せもった材料を
提供することを目的とするものである。
接点材料として電気伝導度と強度とを併せもった材料を
提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためのものであって、次のような特徴を有するも
のである。 （１）重量％で、Ｃｕ：３０〜７０％、Ａｌ：０．２〜
５％、Ｃｒ：３〜９％、残部がＦｅ及び不可避的な不純
物からなることを特徴とする接点材料。 （２）合金成分として、更にＭｎ、Ｓｉ、Ｚｎの１種ま
たは２種以上をそれぞれ０．１〜３重量％含有する前記
（１）のバネ接点材料。 （３）合金成分として、更にＣを０．０１〜１重量％含
有する前記（１）のバネ接点材料。 （４）合金成分として、更にＣを０．０１〜１重量％含
有する前記（２）のバネ接点材料。
成するためのものであって、次のような特徴を有するも
のである。 （１）重量％で、Ｃｕ：３０〜７０％、Ａｌ：０．２〜
５％、Ｃｒ：３〜９％、残部がＦｅ及び不可避的な不純
物からなることを特徴とする接点材料。 （２）合金成分として、更にＭｎ、Ｓｉ、Ｚｎの１種ま
たは２種以上をそれぞれ０．１〜３重量％含有する前記
（１）のバネ接点材料。 （３）合金成分として、更にＣを０．０１〜１重量％含
有する前記（１）のバネ接点材料。 （４）合金成分として、更にＣを０．０１〜１重量％含
有する前記（２）のバネ接点材料。
【０００６】以下に、本発明を詳細に説明する。電気伝
導度を向上させるには添加元素を少なくし、限りなく純
Ｃｕに近づける事が望ましい。一方、強度向上のために
は、マトリックスに歪を与えたり、転位の動きを抑える
ために、種々の元素を添加して合金化する必要がある。
すなわち、電気伝導度と強度という２つの特性を得るに
は相反する方法をとらざるを得ず、この特性値を両方改
善することは非常に困難である。事実、バネ接点材料の
強度と電気伝導度の関係をグラフにするとほぼ反比例す
る曲線になる。
導度を向上させるには添加元素を少なくし、限りなく純
Ｃｕに近づける事が望ましい。一方、強度向上のために
は、マトリックスに歪を与えたり、転位の動きを抑える
ために、種々の元素を添加して合金化する必要がある。
すなわち、電気伝導度と強度という２つの特性を得るに
は相反する方法をとらざるを得ず、この特性値を両方改
善することは非常に困難である。事実、バネ接点材料の
強度と電気伝導度の関係をグラフにするとほぼ反比例す
る曲線になる。
【０００７】これを解決するため、本発明者らは、電気
伝導度の良い相と強度の高い相の２相からなる合金を作
成する事に着眼した。その結果、Ｃｕ−Ｆｅの系がその
可能性のある事を見い出した。ＦｅとＣｕは、二相分離
を起す元素であって、常温では殆ど固溶せず、１０００
℃でもＣｕ中へのＦｅの固溶は３％程度にとどまる。つ
まり、金属組織としてはＦｅ相とＣｕ相の混合体となっ
ていて、その割合は温度によらずほぼ一定である。
伝導度の良い相と強度の高い相の２相からなる合金を作
成する事に着眼した。その結果、Ｃｕ−Ｆｅの系がその
可能性のある事を見い出した。ＦｅとＣｕは、二相分離
を起す元素であって、常温では殆ど固溶せず、１０００
℃でもＣｕ中へのＦｅの固溶は３％程度にとどまる。つ
まり、金属組織としてはＦｅ相とＣｕ相の混合体となっ
ていて、その割合は温度によらずほぼ一定である。
【０００８】本発明者らは、これらのことに注目した。
そして、導電性をＣｕ相により、また強度をＦｅ相によ
り確保しようと考えたのである。これに関して本発明者
らは、耐高温酸化性材料としてＣｕ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ
系合金が優れている事を、既に提案している（特開昭６
２−２２９７０６号公報参照）。本発明者らは、バネ接
点材料として種々実験を行った結果、本発明を完成させ
るに至ったのである。
そして、導電性をＣｕ相により、また強度をＦｅ相によ
り確保しようと考えたのである。これに関して本発明者
らは、耐高温酸化性材料としてＣｕ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ
系合金が優れている事を、既に提案している（特開昭６
２−２２９７０６号公報参照）。本発明者らは、バネ接
点材料として種々実験を行った結果、本発明を完成させ
るに至ったのである。
【０００９】次に、各添加元素の適正組成範囲について
述べる。Ａｌは、前記特許公開公報に記載の様に、加工
性改善に非常に有効であり、その上限を１１％としてい
る。しかし、バネ接点材料としては電気伝導度が要求さ
れるためＡｌが１１％も添加されると電気伝導度が低下
し、実用材としては適さない事がわかった。また、Ａｌ
濃度が５％を越えるとハンダ濡れ性が悪くなり、不良率
が多くなる事もわかった。そこで、加工性が低下せず、
ハンダ濡れ性が良く、かつ電気伝導度も良好な範囲とし
て０．２〜５％が最適である事が明かとなった。しか
し、Ｆｅ−Ｃｕ材料においては、Ａｌの添加量が増加す
るにつれて、Ｃｕ相よりＦｅ相により多くのＡｌが固溶
する様になるため、実質的には、１１％まで固溶でき
る。
述べる。Ａｌは、前記特許公開公報に記載の様に、加工
性改善に非常に有効であり、その上限を１１％としてい
る。しかし、バネ接点材料としては電気伝導度が要求さ
れるためＡｌが１１％も添加されると電気伝導度が低下
し、実用材としては適さない事がわかった。また、Ａｌ
濃度が５％を越えるとハンダ濡れ性が悪くなり、不良率
が多くなる事もわかった。そこで、加工性が低下せず、
ハンダ濡れ性が良く、かつ電気伝導度も良好な範囲とし
て０．２〜５％が最適である事が明かとなった。しか
し、Ｆｅ−Ｃｕ材料においては、Ａｌの添加量が増加す
るにつれて、Ｃｕ相よりＦｅ相により多くのＡｌが固溶
する様になるため、実質的には、１１％まで固溶でき
る。
【００１０】Ｃｒは、耐錆性を有しており、特にＦｅ相
に固溶して、Ｆｅ相の耐錆性を向上させる。また、Ｃｒ
はＡｌと同様、高温での耐酸化性に寄与する。濃度範囲
の下限は、３％以下であり、これ以下だとこの効果が薄
く、一方９％を越えると加工性が低減する。また、Ａｌ
と同様、電気伝導度を低減するため、９％が限界であ
り、バネ接点材料としての限度とした。また、高Ｃｒは
コスト的に見合わないため、この範囲とした。効果が最
適なのは５〜７％であった。
に固溶して、Ｆｅ相の耐錆性を向上させる。また、Ｃｒ
はＡｌと同様、高温での耐酸化性に寄与する。濃度範囲
の下限は、３％以下であり、これ以下だとこの効果が薄
く、一方９％を越えると加工性が低減する。また、Ａｌ
と同様、電気伝導度を低減するため、９％が限界であ
り、バネ接点材料としての限度とした。また、高Ｃｒは
コスト的に見合わないため、この範囲とした。効果が最
適なのは５〜７％であった。
【００１１】Ｃｕ含有量は、３０％未満では、電気伝導
度が実用的でなくなり、また耐酸化性が劣化し、一方、
７０％以上では、常温および降温強度が低下し、コスト
が上昇するので３０〜７０％とした。Ｃｕ濃度は、用途
に応じて変更できる。すなわち、電気伝導度を重視する
場合、Ｃｕ濃度は、７０％に近いものがよく、一方、強
度を重視する場合、低いものが望ましい。
度が実用的でなくなり、また耐酸化性が劣化し、一方、
７０％以上では、常温および降温強度が低下し、コスト
が上昇するので３０〜７０％とした。Ｃｕ濃度は、用途
に応じて変更できる。すなわち、電気伝導度を重視する
場合、Ｃｕ濃度は、７０％に近いものがよく、一方、強
度を重視する場合、低いものが望ましい。
【００１２】Ｍｎ、Ｓｉ、Ｚｎは、ハンダ濡れ性に寄与
し、また、耐酸化性にも寄与する。いづれも、０．１％
以下では効果がなく、また３％以上では、電気伝導度が
低下する。Ｃは、Ｆｅ相に取り込まれ強度を増す。Ｃ
は、電気伝導度を低下させずに強度を向上させる効果が
ある。しかし、Ｃ添加は耐腐食性が劣化するため、極力
０．０１〜１％の範囲で合金設計すべきである。０．０
１５以下では効果がなく、また１％以上では、腐食に対
して非常に弱くなる。
し、また、耐酸化性にも寄与する。いづれも、０．１％
以下では効果がなく、また３％以上では、電気伝導度が
低下する。Ｃは、Ｆｅ相に取り込まれ強度を増す。Ｃ
は、電気伝導度を低下させずに強度を向上させる効果が
ある。しかし、Ｃ添加は耐腐食性が劣化するため、極力
０．０１〜１％の範囲で合金設計すべきである。０．０
１５以下では効果がなく、また１％以上では、腐食に対
して非常に弱くなる。
【００１３】次に、製造方法、条件について述べる。本
発明の成分範囲に含まれる様にそれぞれの金属を配合
し、溶解する。雰囲気は、大気もしくは真空、非酸化ガ
ス雰囲気が可能である。１４００℃〜１７００℃に昇温
して溶解後、型に注入し、冷却する。次いで、熱間圧延
を行い、板状にする。圧延温度は８００℃以上が望まし
く、数ｍｍ程度の板に圧延後、冷間圧延を行う。その
後、所定の幅にスリット切断を行う。また、線材として
使用するときは、圧延のかわりに、鍛造を行い、その
後、線材圧延し、ダイスにて線引きを行なう。
発明の成分範囲に含まれる様にそれぞれの金属を配合
し、溶解する。雰囲気は、大気もしくは真空、非酸化ガ
ス雰囲気が可能である。１４００℃〜１７００℃に昇温
して溶解後、型に注入し、冷却する。次いで、熱間圧延
を行い、板状にする。圧延温度は８００℃以上が望まし
く、数ｍｍ程度の板に圧延後、冷間圧延を行う。その
後、所定の幅にスリット切断を行う。また、線材として
使用するときは、圧延のかわりに、鍛造を行い、その
後、線材圧延し、ダイスにて線引きを行なう。
【００１４】次に、本発明に係るバネ接点材料の一般的
な特性値について述べる。バネ接点材料の最も重要な特
性値は、バネ限界値である。これは、材料がどの応力ま
でバネ性を保持できるかの指標であって、マイクロイー
ルドポイントとも呼ばれる。試験方法は、ＪＩＳＨ３１
３０に示されており、試料が、所定残留歪に達した時の
荷重から表面応力を算出して求める。例えば、リン青銅
では２５ｋｇ／ｍｍ2 、ベリリウム銅では７０ｋｇ／ｍ
ｍ2 である。本発明では成分系や加工度に依存するが、
７０〜１２０ｋｇ／ｍｍ2 であり、非常に高い値を示
す。
な特性値について述べる。バネ接点材料の最も重要な特
性値は、バネ限界値である。これは、材料がどの応力ま
でバネ性を保持できるかの指標であって、マイクロイー
ルドポイントとも呼ばれる。試験方法は、ＪＩＳＨ３１
３０に示されており、試料が、所定残留歪に達した時の
荷重から表面応力を算出して求める。例えば、リン青銅
では２５ｋｇ／ｍｍ2 、ベリリウム銅では７０ｋｇ／ｍ
ｍ2 である。本発明では成分系や加工度に依存するが、
７０〜１２０ｋｇ／ｍｍ2 であり、非常に高い値を示
す。
【００１５】バネ接点材料の次に重要な特性値は、電気
伝導度である。通常、純Ｃｕの電気伝導度を１００％と
する％ＩＡＣＳで表示され、ベリリウム銅では、２０％
ＩＡＣＳ、４２合金では、３％ＩＡＣＳである。本発明
によるバネ接点材料では、１０〜３０％ＩＡＣＳであ
る。また、ハンダ濡れ性試験を行ったが、本発明の従来
の材料と遜色のない事が判明した。
伝導度である。通常、純Ｃｕの電気伝導度を１００％と
する％ＩＡＣＳで表示され、ベリリウム銅では、２０％
ＩＡＣＳ、４２合金では、３％ＩＡＣＳである。本発明
によるバネ接点材料では、１０〜３０％ＩＡＣＳであ
る。また、ハンダ濡れ性試験を行ったが、本発明の従来
の材料と遜色のない事が判明した。
【００１６】以下に、本発明を、実施例に基いてさらに
説明する。実施例１ 表１に示す分析成分を有する合金板を作成し、これか
ら、１０ｍｍ幅×１００ｍｍ長さの試料を切り出し、バ
ネ限界値、強度等の各種特性を測定した。この結果を、
表２に示す。
説明する。実施例１ 表１に示す分析成分を有する合金板を作成し、これか
ら、１０ｍｍ幅×１００ｍｍ長さの試料を切り出し、バ
ネ限界値、強度等の各種特性を測定した。この結果を、
表２に示す。
【００１７】 表１ 試料の分析成分 元素 Ｃｕ Ａｌ Ｃｒ Ｆｅ 濃度（重量％） ５０ ５ ７ ３８
【００１８】 表２ 特性値 バネ限界値 引張強度 電気伝導度 合 金 kg／mm2 kg／mm2 ％IACS 実施例１ １１５ １２５ １４ 比較例／リン青銅 ２５ ５５ １３ 表２から、本発明は、比較例と比べ、バネ限界値、引張
強度、電気伝導度のいずれも優れていることが分る。
強度、電気伝導度のいずれも優れていることが分る。
【００１９】実施例２ Ｃｕ５０ｋｇ、Ｆｅ４３Ｋｇ、Ａｌ２Ｋｇ、Ｃｒ含有量
５Ｋｇ配合し、真空炉で１６００℃に昇温して溶解後、
金型に注入して、表３に示す化学組成を有する合金板を
得た。これから、実施例１と同様の試験片を作成し、各
特性を測定した。この結果を、表４に示す。
５Ｋｇ配合し、真空炉で１６００℃に昇温して溶解後、
金型に注入して、表３に示す化学組成を有する合金板を
得た。これから、実施例１と同様の試験片を作成し、各
特性を測定した。この結果を、表４に示す。
【００２０】 表３ 試料の分析成分 元素 Ｃｕ Ａｌ Ｃｒ Ｆｅ 濃度（重量％） ５０ ２ ５ ４３
【００２１】 表４ 特性値 バネ限界値 引張強度 電気伝導度 合 金 kg／mm2 kg／mm2 ％IACS 実施例２ ９６ １１５ １８
【００２２】実施例３ 表５に示す分析成分の合金板を作成し、これから、１０
ｍｍ幅×１００ｍｍ長さの試料を切り出し、バネ限界
値、強度等の各種特性を測定した。その結果を、表６に
示す。また、ハンダ濡れ性の試験を行った。ハンダ濡れ
性試験は、０．２ｇのハンダを試料中央部に置き、２０
０℃で３０秒保持した後のハンダ広がり径を測定した。
その結果を、表７に示す。
ｍｍ幅×１００ｍｍ長さの試料を切り出し、バネ限界
値、強度等の各種特性を測定した。その結果を、表６に
示す。また、ハンダ濡れ性の試験を行った。ハンダ濡れ
性試験は、０．２ｇのハンダを試料中央部に置き、２０
０℃で３０秒保持した後のハンダ広がり径を測定した。
その結果を、表７に示す。
【００２３】 表５ 試料の分析成分 元素 Ｃｕ Ａｌ Ｃｒ Ｆｅ Ｓｉ 濃度（重量％） ３７．２ １．６ ５．３ ５５ ０．５
【００２４】 表６ 特性値 バネ限界値 引張強度 電気伝導度 合 金 kg／mm2 kg／mm2 ％IACS 実施例３ ９２ １０５ １７
【００２５】 表７ ハンダ広がり性 合 金 ハンダ広がり 径 ｍｍ 実施例３ ２３ 比較例１ ／ ４２合金 ２２ 比較例２ ／ リン青銅 ２４ 表７から、本発明のハンダ広がり性は、従来の合金と比
較して遜色のない事が判明した。
較して遜色のない事が判明した。
【００２６】実施例４ 表８に示す分析成分の合金板を作成し、１０ｍｍ×幅１
００ｍｍ長さの試料を切り出し、バネ限界値、強度等の
各種特性を測定した。その結果を、表９に示す。
００ｍｍ長さの試料を切り出し、バネ限界値、強度等の
各種特性を測定した。その結果を、表９に示す。
【００２７】 表８ 試料の分析成分 元素 Ｃｕ Ａｌ Ｃｒ Ｆｅ Ｃ 濃度（重量％） ４８．３ ５．５ ４ ４２ ０．２
【００２８】 表９ 特性値 バネ限界値 引張強度 電気伝導度 合 金 kg／mm2 kg／mm2 ％IACS 実施例４ １２２ １５２ １５ 比較例／ベリリウム銅 １１２ １２２ １５ 本発明は、炭素を添加することにより、バネ限界値、引
張強度共大幅に向上し、また、電気伝導性は従来品と遜
色ないことが判明した。
張強度共大幅に向上し、また、電気伝導性は従来品と遜
色ないことが判明した。
【００２９】実施例５ 表１０に示す分析成分の合金板を作成し、これから、１
０ｍｍ幅×１００ｍｍ長さの試料を切り出し、バネ限界
値、強度等の各種特性を測定した。その試験結果につい
て特性値を、表１１にまた、ハンダ濡れ性を、表１２に
示す。
０ｍｍ幅×１００ｍｍ長さの試料を切り出し、バネ限界
値、強度等の各種特性を測定した。その試験結果につい
て特性値を、表１１にまた、ハンダ濡れ性を、表１２に
示す。
【００３０】 表１０ 試料の分析成分 元素 Ｃｕ Ａｌ Ｃｒ Ｆｅ Ｃ Ｍｎ 濃度（重量％） ５７ ６．６ ４．７ ３１．３ ０．１ ０．３
【００３１】 表１１ 特性値 バネ限界値 引張強度 電気伝導度 合 金 kg／mm2 kg／mm2 ％IACS 実施例５ １２６ １６２ １２
【００３２】 表１２ ハンダ広がり性 ハンダ広がり径 合 金 ｍｍ 実施例５ ２４ 比較例１ ／ ４２合金 ２２ 比較例２ ／ リン青銅 ２４ 表１１および表１２から、本発明は、バネ限界値、引張
強度共さらに向上し、またハンダ広がり性は従来のもの
と同程度であることが判明した。
強度共さらに向上し、またハンダ広がり性は従来のもの
と同程度であることが判明した。
【００３３】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明により、高い
バネ限界値を有し、かつ高い電気伝導度を併せもつ材料
を提供する事が可能となった。
バネ限界値を有し、かつ高い電気伝導度を併せもつ材料
を提供する事が可能となった。
Claims (4)
- 【請求項１】重量％で、Ｃｕ：３０〜７０％、Ａｌ：
０．２〜５％、Ｃｒ：３〜９％、残部がＦｅ及び不可避
的な不純物からなることを特徴とするバネ接点材料。 - 【請求項２】合金成分として、更にＭｎ、Ｓｉ、Ｚｎの
１種または２種以上を、それぞれ０．１〜３重量％含有
する請求項１に記載のバネ接点材料。 - 【請求項３】合金成分として、更にＣを０．０１〜１重
量％含有する請求項１に記載のバネ接点材料。 - 【請求項４】合金成分として、更にＣを０．０１〜１重
量％含有する請求項２に記載のバネ接点材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP271194A JPH07207416A (ja) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | バネ接点材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP271194A JPH07207416A (ja) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | バネ接点材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07207416A true JPH07207416A (ja) | 1995-08-08 |
Family
ID=11536893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP271194A Withdrawn JPH07207416A (ja) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | バネ接点材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07207416A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100746285B1 (ko) * | 1999-09-21 | 2007-08-03 | 닛신 세이코 가부시키가이샤 | 매트릭스에 분산된 Ｃｕ-부화 결정립 및/또는 Ｃｕ-농축층을 가지는 스테인레스 스틸 시트 |
-
1994
- 1994-01-14 JP JP271194A patent/JPH07207416A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100746285B1 (ko) * | 1999-09-21 | 2007-08-03 | 닛신 세이코 가부시키가이샤 | 매트릭스에 분산된 Ｃｕ-부화 결정립 및/또는 Ｃｕ-농축층을 가지는 스테인레스 스틸 시트 |
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