JPH1025562A - 銅基合金およびその製造方法 - Google Patents
銅基合金およびその製造方法Info
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- JPH1025562A JPH1025562A JP8201077A JP20107796A JPH1025562A JP H1025562 A JPH1025562 A JP H1025562A JP 8201077 A JP8201077 A JP 8201077A JP 20107796 A JP20107796 A JP 20107796A JP H1025562 A JPH1025562 A JP H1025562A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 コネクタや電気自動車の充電ソケット等に好
適な表面の摩擦係数が小さく、しかも耐摩耗性に優れた
表面を有する銅基合金とその製造方法を提供すること。 【構成】 Ｚｎを１〜４１％重量％含有し、残部がＣｕ
および不可避的不純物からなる銅基合金の素材表面にＳ
ｎの被覆層を形成した後、１００〜４５０℃の温度で
０．５〜２４時間熱処理する。少なくともバネ部２をこ
の合金で作製したメス端子１はコネクターとして使用し
た場合、挿抜力、耐摩耗性、耐腐食性に優れ、この合金
がエレクロトニクス部品用材料として好適であることを
証明している。
適な表面の摩擦係数が小さく、しかも耐摩耗性に優れた
表面を有する銅基合金とその製造方法を提供すること。 【構成】 Ｚｎを１〜４１％重量％含有し、残部がＣｕ
および不可避的不純物からなる銅基合金の素材表面にＳ
ｎの被覆層を形成した後、１００〜４５０℃の温度で
０．５〜２４時間熱処理する。少なくともバネ部２をこ
の合金で作製したメス端子１はコネクターとして使用し
た場合、挿抜力、耐摩耗性、耐腐食性に優れ、この合金
がエレクロトニクス部品用材料として好適であることを
証明している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、銅基合金およびそ
の製造法に関し、更に詳しくは、例えば自動車の電気配
線などに使用される多ピンコネクタの表面のように挿抜
に際しての摩擦を小さくすることが要求される表面や、
電気自動車の充電ソケットのように挿抜回数が多いもの
や、モーターのブラシのように回転体と接するため耐摩
耗性を要求される表面や、バッテリー端子のように耐摩
耗性・耐腐食性が要求される表面を有した各種電気部品
の製造に適した銅基合金とその製造法に関するものであ
る。
の製造法に関し、更に詳しくは、例えば自動車の電気配
線などに使用される多ピンコネクタの表面のように挿抜
に際しての摩擦を小さくすることが要求される表面や、
電気自動車の充電ソケットのように挿抜回数が多いもの
や、モーターのブラシのように回転体と接するため耐摩
耗性を要求される表面や、バッテリー端子のように耐摩
耗性・耐腐食性が要求される表面を有した各種電気部品
の製造に適した銅基合金とその製造法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年のエレクトロニクスの発達により、
種々の機械の電気配線は複雑化、高集積化が進み、それ
に伴いコネクタの多ピン化も進んできている。従来のＳ
ｎめっきをしたコネクタでは抜き差しに際し、摩擦が大
きくなり、コネクタの挿入が困難になるという問題が生
じてきている。
種々の機械の電気配線は複雑化、高集積化が進み、それ
に伴いコネクタの多ピン化も進んできている。従来のＳ
ｎめっきをしたコネクタでは抜き差しに際し、摩擦が大
きくなり、コネクタの挿入が困難になるという問題が生
じてきている。
【０００３】また、現在の電気自動車では１日１回以上
の充電を必要としており、充電用ソケット部品の耐摩耗
性の確保が必要である。その上に１０Ａ以上の大電流が
流れるため発熱が大きく、従来のＳｎめっき等の方法で
は、該めっきが剥離してしまう等の問題も生じている。
の充電を必要としており、充電用ソケット部品の耐摩耗
性の確保が必要である。その上に１０Ａ以上の大電流が
流れるため発熱が大きく、従来のＳｎめっき等の方法で
は、該めっきが剥離してしまう等の問題も生じている。
【０００４】上記のような問題に対して、従来の表面処
理方法では対応しきれないことが明かになってきてお
り、また本発明が提案する銅基合金を表面処理後、熱拡
散させる技術も従来から存在したが、従来の技術は表面
処理層と素材との拡散により、加工または熱的な影響等
による表面処理層の剥離を防止するだけのものであった
ため、やはり上記の問題には対応できなかった。
理方法では対応しきれないことが明かになってきてお
り、また本発明が提案する銅基合金を表面処理後、熱拡
散させる技術も従来から存在したが、従来の技術は表面
処理層と素材との拡散により、加工または熱的な影響等
による表面処理層の剥離を防止するだけのものであった
ため、やはり上記の問題には対応できなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題点を解決したもので、銅基合金素材表面にＳｎまた
はＳｎ合金を被覆した後に熱処理を施し、該素材の表面
処理層に非常に硬いＣｕ−Ｓｎ系金属間化合物（Ｃｕ3
Ｓｎ、Ｃｕ4 Ｓｎ等）およびＣｕ−Ｓｎ−Ｚｎ系金属間
化合物を適切に形成させることにより、例えばコネクタ
や電気自動車の充電ソケット等に好適な表面の摩擦係数
が小さく、しかも耐摩耗性に優れた表面を有する銅基合
金とその製造方法を提供するものである。
問題点を解決したもので、銅基合金素材表面にＳｎまた
はＳｎ合金を被覆した後に熱処理を施し、該素材の表面
処理層に非常に硬いＣｕ−Ｓｎ系金属間化合物（Ｃｕ3
Ｓｎ、Ｃｕ4 Ｓｎ等）およびＣｕ−Ｓｎ−Ｚｎ系金属間
化合物を適切に形成させることにより、例えばコネクタ
や電気自動車の充電ソケット等に好適な表面の摩擦係数
が小さく、しかも耐摩耗性に優れた表面を有する銅基合
金とその製造方法を提供するものである。
【０００６】本発明は、特定組成の銅基合金に被覆する
Ｓｎの膜厚と熱処理条件を限定することにより、表面硬
さや接触抵抗に優れたＣｕ−Ｓｎ系金属間化合物（Ｃｕ
3 Ｓｎ、Ｃｕ4 Ｓｎ等）およびＣｕ−Ｓｎ−Ｚｎ系金属
間化合物を積極的に形成させることにより、表面皮膜の
表面硬さをＨｖ３００以上、好ましくはＨｖ４００以上
とすることができ、Ｓｎめっきの表面硬さ（Ｈｖ６０〜
１２０）、母材の硬さ（Ｈｖ８０〜２５０）に較べて著
しく硬さを向上させることができるとの知見を得て開発
された技術であって、自動車のコネクタや電気自動車の
充電用ソケット等に好適な電気、加工特性を有した上に
表面の摩擦係数の小さい、耐摩耗性に優れた銅基合金と
その製造法を提供するものである。
Ｓｎの膜厚と熱処理条件を限定することにより、表面硬
さや接触抵抗に優れたＣｕ−Ｓｎ系金属間化合物（Ｃｕ
3 Ｓｎ、Ｃｕ4 Ｓｎ等）およびＣｕ−Ｓｎ−Ｚｎ系金属
間化合物を積極的に形成させることにより、表面皮膜の
表面硬さをＨｖ３００以上、好ましくはＨｖ４００以上
とすることができ、Ｓｎめっきの表面硬さ（Ｈｖ６０〜
１２０）、母材の硬さ（Ｈｖ８０〜２５０）に較べて著
しく硬さを向上させることができるとの知見を得て開発
された技術であって、自動車のコネクタや電気自動車の
充電用ソケット等に好適な電気、加工特性を有した上に
表面の摩擦係数の小さい、耐摩耗性に優れた銅基合金と
その製造法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意研究した結果、第１に、重量％にお
いてＺｎ１〜４１％を含有し、残部がＣｕおよび不可避
的不純物からなる銅基合金の母材表面にＳｎの表面処理
皮膜を形成した後、これを熱処理して熱拡散を生ぜし
め、前記母材とＳｎ皮膜との界面を含む表層部にＣｕと
Ｓｎを主体とする金属間化合物の表面被覆層を形成させ
たことを特徴とする銅基合金を；第２に、前記のＳｎの
表面処理皮膜の厚さが０．５〜１０μｍである上記第１
に記載の銅基合金を；第３に、さらに、前記銅基合金の
表面粗さがＲmax ３μｍ以下であることを特徴とする上
記第１または第２に記載の銅基合金を；第４に、重量％
においてＺｎ１〜４１％を含有し、残部がＣｕおよび不
可避的不純物からなる銅基合金の母材表面にＳｎの表面
処理皮膜を形成した後、これを熱処理して熱拡散を生ぜ
しめ、前記母材とＳｎ皮膜との界面を含む表層部にＣｕ
とＳｎを主体とする金属間化合物からなる表面被覆層を
形成させた銅基合金により、一部または全部が構成され
ていることを特徴とする銅基合金製電気部品を；第５
に、前記のＳｎの表面処理皮膜の厚さが０．５〜１０μ
ｍである上記第４に記載の銅基合金製電気部品を；第６
に、さらに、前記銅基合金部分の表面粗さがＲmax ３μ
ｍ以下であることを特徴とする上記第４または第５に記
載の銅基合金製電気部品を；第７に、重量％においてＺ
ｎ１〜４１％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純
物からなる銅基合金の母材にＳｎの表面処理皮膜を形成
し、これを１００〜４５０℃の温度で０．５〜２４ｈ熱
処理することを特徴とする銅基合金の製造方法を；第８
に、前記のＳｎの表面処理皮膜の厚さが０．５〜１０μ
ｍである上記第７記載の銅基合金の製造方法を；第９
に、さらに、前記銅基合金の表面粗さがＲmax ３μｍ以
下であることを特徴とする上記第７または第８に記載の
銅基合金の製造方法を；第１０に、重量％においてＺｎ
１〜４１％を含有し、さらにＦｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｌ、
Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、ＳｉおよびＰからなる群より
選ばれる１種または２種以上の元素を総量で０．０１〜
９％含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる
銅基合金の母材表面にＳｎの表面処理皮膜を形成した
後、これを熱処理して熱拡散を生ぜしめ、前記母材とＳ
ｎ皮膜との界面を含む表層部にＣｕとＳｎを主体とする
金属間化合物の表面被覆層を形成させたことを特徴とす
る銅基合金を；第１１に、前記のＳｎの表面処理皮膜の
厚さが０．５〜１０μｍである上記第１０に記載の銅基
合金を；第１２に、さらに、前記銅基合金の表面粗さが
Ｒmax ３μｍ以下であることを特徴とする上記第１０ま
たは第１１に記載の銅基合金を；第１３に、重量％にお
いてＺｎ１〜４１％を含有し、さらにＦｅ、Ｎｉ、Ｓ
ｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、ＳｉおよびＰから
なる群より選ばれる１種または２種以上の元素を総量で
０．０１〜９％含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純
物からなる銅基合金の母材表面にＳｎの表面処理皮膜を
形成した後、これを熱処理して熱拡散を生ぜしめ、前記
母材とＳｎ皮膜との界面を含む表層部にＣｕとＳｎを主
体とする金属間化合物の表面被覆層を形成させた銅基合
金により一部または全部が構成されていることを特徴と
する銅基合金製電気部品を；第１４に、前記のＳｎの表
面処理皮膜の厚さが０．５〜１０μｍである上記第１３
に記載の銅基合金製電気部品を；第１５に、さらに、前
記銅基合金の表面粗さがＲmax ３μｍ以下であることを
特徴とする上記第１３または第１４に記載の銅基合金製
電気部品を；第１６に、重量％においてＺｎ１〜４１％
を含有し、さらにＦｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｔ
ｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、ＳｉおよびＰからなる群より選ばれる
１種または２種以上の元素を総量で０．０１〜９％含有
し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅基合金
の母材表面にＳｎの表面処理皮膜を形成した後、これを
１００〜４５０℃温度で０．５〜２４ｈ熱処理すること
を特徴とする銅基合金の製造方法を；第１７に、前記の
Ｓｎの表面処理皮膜の厚さが０．５〜１０μｍである上
記第１６に記載の銅基合金の製造方法を；第１８に、さ
らに、前記銅基合金の表面粗さがＲmax ３μｍ以下であ
ることを特徴とする上記第１６または第１７に記載の銅
基合金の製造方法を提供することができた。
解決するために鋭意研究した結果、第１に、重量％にお
いてＺｎ１〜４１％を含有し、残部がＣｕおよび不可避
的不純物からなる銅基合金の母材表面にＳｎの表面処理
皮膜を形成した後、これを熱処理して熱拡散を生ぜし
め、前記母材とＳｎ皮膜との界面を含む表層部にＣｕと
Ｓｎを主体とする金属間化合物の表面被覆層を形成させ
たことを特徴とする銅基合金を；第２に、前記のＳｎの
表面処理皮膜の厚さが０．５〜１０μｍである上記第１
に記載の銅基合金を；第３に、さらに、前記銅基合金の
表面粗さがＲmax ３μｍ以下であることを特徴とする上
記第１または第２に記載の銅基合金を；第４に、重量％
においてＺｎ１〜４１％を含有し、残部がＣｕおよび不
可避的不純物からなる銅基合金の母材表面にＳｎの表面
処理皮膜を形成した後、これを熱処理して熱拡散を生ぜ
しめ、前記母材とＳｎ皮膜との界面を含む表層部にＣｕ
とＳｎを主体とする金属間化合物からなる表面被覆層を
形成させた銅基合金により、一部または全部が構成され
ていることを特徴とする銅基合金製電気部品を；第５
に、前記のＳｎの表面処理皮膜の厚さが０．５〜１０μ
ｍである上記第４に記載の銅基合金製電気部品を；第６
に、さらに、前記銅基合金部分の表面粗さがＲmax ３μ
ｍ以下であることを特徴とする上記第４または第５に記
載の銅基合金製電気部品を；第７に、重量％においてＺ
ｎ１〜４１％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純
物からなる銅基合金の母材にＳｎの表面処理皮膜を形成
し、これを１００〜４５０℃の温度で０．５〜２４ｈ熱
処理することを特徴とする銅基合金の製造方法を；第８
に、前記のＳｎの表面処理皮膜の厚さが０．５〜１０μ
ｍである上記第７記載の銅基合金の製造方法を；第９
に、さらに、前記銅基合金の表面粗さがＲmax ３μｍ以
下であることを特徴とする上記第７または第８に記載の
銅基合金の製造方法を；第１０に、重量％においてＺｎ
１〜４１％を含有し、さらにＦｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｌ、
Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、ＳｉおよびＰからなる群より
選ばれる１種または２種以上の元素を総量で０．０１〜
９％含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる
銅基合金の母材表面にＳｎの表面処理皮膜を形成した
後、これを熱処理して熱拡散を生ぜしめ、前記母材とＳ
ｎ皮膜との界面を含む表層部にＣｕとＳｎを主体とする
金属間化合物の表面被覆層を形成させたことを特徴とす
る銅基合金を；第１１に、前記のＳｎの表面処理皮膜の
厚さが０．５〜１０μｍである上記第１０に記載の銅基
合金を；第１２に、さらに、前記銅基合金の表面粗さが
Ｒmax ３μｍ以下であることを特徴とする上記第１０ま
たは第１１に記載の銅基合金を；第１３に、重量％にお
いてＺｎ１〜４１％を含有し、さらにＦｅ、Ｎｉ、Ｓ
ｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、ＳｉおよびＰから
なる群より選ばれる１種または２種以上の元素を総量で
０．０１〜９％含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純
物からなる銅基合金の母材表面にＳｎの表面処理皮膜を
形成した後、これを熱処理して熱拡散を生ぜしめ、前記
母材とＳｎ皮膜との界面を含む表層部にＣｕとＳｎを主
体とする金属間化合物の表面被覆層を形成させた銅基合
金により一部または全部が構成されていることを特徴と
する銅基合金製電気部品を；第１４に、前記のＳｎの表
面処理皮膜の厚さが０．５〜１０μｍである上記第１３
に記載の銅基合金製電気部品を；第１５に、さらに、前
記銅基合金の表面粗さがＲmax ３μｍ以下であることを
特徴とする上記第１３または第１４に記載の銅基合金製
電気部品を；第１６に、重量％においてＺｎ１〜４１％
を含有し、さらにＦｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｔ
ｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、ＳｉおよびＰからなる群より選ばれる
１種または２種以上の元素を総量で０．０１〜９％含有
し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅基合金
の母材表面にＳｎの表面処理皮膜を形成した後、これを
１００〜４５０℃温度で０．５〜２４ｈ熱処理すること
を特徴とする銅基合金の製造方法を；第１７に、前記の
Ｓｎの表面処理皮膜の厚さが０．５〜１０μｍである上
記第１６に記載の銅基合金の製造方法を；第１８に、さ
らに、前記銅基合金の表面粗さがＲmax ３μｍ以下であ
ることを特徴とする上記第１６または第１７に記載の銅
基合金の製造方法を提供することができた。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の内容を具体的に説
明する。まず、本発明合金の添加元素の含有量の範囲選
択の理由の概要を述べると次の通りである。 （１）Ｚｎ Ｚｎは、母材のＣｕマトリックス中に固溶して強度、弾
性および加工性を向上させる。また、銅基合金のめっき
耐候性を向上させ、他にも比重が小さく合金の重量軽減
や、安価であるので、経済的である等の有利な点があ
る。しかし、Ｚｎ含有率が、４１wt% を越えるとβ相が
著しく多くなり冷間加工性を害し、また電気伝導性、耐
応力腐食割れ性の低下が顕著になる。したがって、Ｚｎ
の含有量が、１〜４１．０％の範囲が好ましい。 （２）副成分について Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｓ
ｉ、Ｐについては１種または２種以上を合計で０．０１
〜９％含んでも良い。これらの元素の含有は、本発明に
係わる銅基合金の電気伝導性を低下させることなく、強
度、弾性および加工性の向上にも効果的である。また、
Ｃｕ−Ｓｎ系金属間化合物（Ｃｕ3 Ｓｎ、Ｃｕ4 Ｓｎ
等）およびＣｕ−Ｓｎ−Ｚｎ系金属間化合物の拡散層に
拡散し、接触抵抗を害することなく、硬さを向させる。
明する。まず、本発明合金の添加元素の含有量の範囲選
択の理由の概要を述べると次の通りである。 （１）Ｚｎ Ｚｎは、母材のＣｕマトリックス中に固溶して強度、弾
性および加工性を向上させる。また、銅基合金のめっき
耐候性を向上させ、他にも比重が小さく合金の重量軽減
や、安価であるので、経済的である等の有利な点があ
る。しかし、Ｚｎ含有率が、４１wt% を越えるとβ相が
著しく多くなり冷間加工性を害し、また電気伝導性、耐
応力腐食割れ性の低下が顕著になる。したがって、Ｚｎ
の含有量が、１〜４１．０％の範囲が好ましい。 （２）副成分について Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｓ
ｉ、Ｐについては１種または２種以上を合計で０．０１
〜９％含んでも良い。これらの元素の含有は、本発明に
係わる銅基合金の電気伝導性を低下させることなく、強
度、弾性および加工性の向上にも効果的である。また、
Ｃｕ−Ｓｎ系金属間化合物（Ｃｕ3 Ｓｎ、Ｃｕ4 Ｓｎ
等）およびＣｕ−Ｓｎ−Ｚｎ系金属間化合物の拡散層に
拡散し、接触抵抗を害することなく、硬さを向させる。
【０００９】ただし、電気伝導性や成形加工性または製
造のし易さ等から、より好ましい範囲としては、 Ｆｅ：０．０１〜５ｗｔ％ Ｎｉ：０．０１〜９ｗｔ％ Ｓｎ：０．１１〜９ｗｔ％ Ａｌ：０．０１〜９ｗｔ％ Ｃｏ：０．０１〜５ｗｔ％ Ｔｉ：０．０１〜５ｗｔ％ Ｃｒ：０．０１〜５ｗｔ％ Ｍｇ：０．０１〜３ｗｔ％ Ｓｉ：０．０１〜３ｗｔ％ Ｐ：０．０１〜０．５ｗｔ％である。
造のし易さ等から、より好ましい範囲としては、 Ｆｅ：０．０１〜５ｗｔ％ Ｎｉ：０．０１〜９ｗｔ％ Ｓｎ：０．１１〜９ｗｔ％ Ａｌ：０．０１〜９ｗｔ％ Ｃｏ：０．０１〜５ｗｔ％ Ｔｉ：０．０１〜５ｗｔ％ Ｃｒ：０．０１〜５ｗｔ％ Ｍｇ：０．０１〜３ｗｔ％ Ｓｉ：０．０１〜３ｗｔ％ Ｐ：０．０１〜０．５ｗｔ％である。
【００１０】このように調整した銅基合金は、強度、加
工性に優れ、安価な合金である。このような銅基合金を
Ｓｎで表面処理し、引き続き熱拡散処理を行うことによ
り、効果的なＣｕ−Ｓｎ系、またはＣｕ−Ｓｎ−Ｚｎ系
を主体とした金属間化合物を表層に形成させる。
工性に優れ、安価な合金である。このような銅基合金を
Ｓｎで表面処理し、引き続き熱拡散処理を行うことによ
り、効果的なＣｕ−Ｓｎ系、またはＣｕ−Ｓｎ−Ｚｎ系
を主体とした金属間化合物を表層に形成させる。
【００１１】以下に本発明の範囲限定理由を述べる。ま
ず、被膜の厚さであるが、Ｓｎの被膜の厚さが０．５μ
ｍ未満であると、耐食性が低下する。特にＨ2 ＳやＳＯ
2 による腐食や水分の存在下におけるＮＨ3ガスによる
応力腐食割れが問題となる。また、Ｓｎの被膜の厚さが
１０μｍを越えると拡散層の厚さが厚くなりすぎ、加工
時に割れるなどの成形加工性の低下が認められ、更に疲
労特性の低下や、経済的にも不利になる等の問題が生じ
る。したがって、Ｓｎの被膜の厚さは、０．５〜１０μ
ｍの範囲とする。更に、好ましい範囲としては、１〜５
μｍの範囲とする。また、Ｓｎの被覆の下地として、Ｃ
ｕめっき等の処理を施してもよい。下地のＣｕは、Ｃｕ
−Ｓｎ系の金属間化合物の形成に役立ち、またＺｎや他
の添加元素の過度の拡散を効果的に防止する。ただし、
被覆厚さが厚すぎると拡散層が厚くなりすぎ、加工性が
低下する。したがって、好ましいＣｕ下地厚さは１０μ
ｍ以下とする。
ず、被膜の厚さであるが、Ｓｎの被膜の厚さが０．５μ
ｍ未満であると、耐食性が低下する。特にＨ2 ＳやＳＯ
2 による腐食や水分の存在下におけるＮＨ3ガスによる
応力腐食割れが問題となる。また、Ｓｎの被膜の厚さが
１０μｍを越えると拡散層の厚さが厚くなりすぎ、加工
時に割れるなどの成形加工性の低下が認められ、更に疲
労特性の低下や、経済的にも不利になる等の問題が生じ
る。したがって、Ｓｎの被膜の厚さは、０．５〜１０μ
ｍの範囲とする。更に、好ましい範囲としては、１〜５
μｍの範囲とする。また、Ｓｎの被覆の下地として、Ｃ
ｕめっき等の処理を施してもよい。下地のＣｕは、Ｃｕ
−Ｓｎ系の金属間化合物の形成に役立ち、またＺｎや他
の添加元素の過度の拡散を効果的に防止する。ただし、
被覆厚さが厚すぎると拡散層が厚くなりすぎ、加工性が
低下する。したがって、好ましいＣｕ下地厚さは１０μ
ｍ以下とする。
【００１２】被膜の形成の仕方は、被膜の密着性や均一
性から、電気めっきや溶融浸漬法が好ましい。また、被
覆するＳｎについては、Ｓｎの含有量が５０％以上のＳ
ｎ−Ｐｂ合金に対しても有効である。Ｐｂの含有量が５
０％を超えると熱拡散後に表層に存在するＰｂのために
期待する硬さが得られにくい。
性から、電気めっきや溶融浸漬法が好ましい。また、被
覆するＳｎについては、Ｓｎの含有量が５０％以上のＳ
ｎ−Ｐｂ合金に対しても有効である。Ｐｂの含有量が５
０％を超えると熱拡散後に表層に存在するＰｂのために
期待する硬さが得られにくい。
【００１３】次に、熱処理条件であるが、１００℃未満
の熱処理では拡散に要する時間がかかりすぎ経済的に不
利となる。また、４５０℃を越えると短時間で母材の銅
基合金の軟化が始まるため、強度、弾性、硬度が低下す
る。時間については、０．５ｈ未満ではＳｎの拡散が不
十分であり、有効な金属間化合物の形成ができない。ま
た、２４ｈを越えると経済的に不利となり、生産性も低
下する。したがって、熱処理は温度１００〜４５０℃、
時間０．５〜２４ｈの範囲で行うものとする。更に、好
ましい範囲としては、２００〜４００℃、３〜１０ｈの
範囲とする。また、熱処理は低温側から高温側へ数段階
の処理を施してもよい。具体的には１００〜３００℃、
３００〜４５０℃の範囲で順次行うことが好ましい。こ
れは、拡散層の形成においても、母材の軟化防止の上で
も効果的である。
の熱処理では拡散に要する時間がかかりすぎ経済的に不
利となる。また、４５０℃を越えると短時間で母材の銅
基合金の軟化が始まるため、強度、弾性、硬度が低下す
る。時間については、０．５ｈ未満ではＳｎの拡散が不
十分であり、有効な金属間化合物の形成ができない。ま
た、２４ｈを越えると経済的に不利となり、生産性も低
下する。したがって、熱処理は温度１００〜４５０℃、
時間０．５〜２４ｈの範囲で行うものとする。更に、好
ましい範囲としては、２００〜４００℃、３〜１０ｈの
範囲とする。また、熱処理は低温側から高温側へ数段階
の処理を施してもよい。具体的には１００〜３００℃、
３００〜４５０℃の範囲で順次行うことが好ましい。こ
れは、拡散層の形成においても、母材の軟化防止の上で
も効果的である。
【００１４】また、さらに熱処理後、表面の酸化皮膜を
酸洗等の化学的処理または、バフがけ、バレル研磨等の
機械的処理により除去するとなお好ましい。この皮膜除
去により、より一層の挿入力低減や接触抵抗値やはんだ
付け性の向上が望める。好ましくは、表層から、０．０
１〜２μｍの範囲で除去する。また、熱拡散後の表面粗
さは、Ｒmax ３〜１０μｍであるが、前述のような処理
を行うことによってＲmax ３μｍ以下にすることができ
る。したがって好ましくは、表面硬さをＲmax ３μｍ以
下とする。Ｒmax が３μｍより大きいと、電気部品に加
工後の使用に際し、挿入力が大きくなる場合がある。こ
の表面粗さの調整には前述の酸洗等の化学的処理やバフ
かけ等の機械的処理によってもよい。
酸洗等の化学的処理または、バフがけ、バレル研磨等の
機械的処理により除去するとなお好ましい。この皮膜除
去により、より一層の挿入力低減や接触抵抗値やはんだ
付け性の向上が望める。好ましくは、表層から、０．０
１〜２μｍの範囲で除去する。また、熱拡散後の表面粗
さは、Ｒmax ３〜１０μｍであるが、前述のような処理
を行うことによってＲmax ３μｍ以下にすることができ
る。したがって好ましくは、表面硬さをＲmax ３μｍ以
下とする。Ｒmax が３μｍより大きいと、電気部品に加
工後の使用に際し、挿入力が大きくなる場合がある。こ
の表面粗さの調整には前述の酸洗等の化学的処理やバフ
かけ等の機械的処理によってもよい。
【００１５】以下実施例によりさらに具体的に説明する
が、本発明はこれら実施例だけに限定されるわけではな
い。
が、本発明はこれら実施例だけに限定されるわけではな
い。
【００１６】
【実施例１】第１表に化学成分（wt% ）を示す本発明銅
基合金Ｎｏ．１〜９と比較の為の銅基合金Ｎｏ．１０を
０．３mmまで圧延したものにＳｎ被覆（硫酸浴を用いた
電気めっきによる）後、熱処理を行った。この時の処理
条件は、Ｓｎ膜厚２．５μｍ、熱処理温度３２５℃、処
理時間８時間とした。
基合金Ｎｏ．１〜９と比較の為の銅基合金Ｎｏ．１０を
０．３mmまで圧延したものにＳｎ被覆（硫酸浴を用いた
電気めっきによる）後、熱処理を行った。この時の処理
条件は、Ｓｎ膜厚２．５μｍ、熱処理温度３２５℃、処
理時間８時間とした。
【００１７】以上のようにして得られた試験材を用いて
硬度、引張強度および導電率の測定を行い、それぞれＪ
ＩＳ−Ｚ−２２４４、ＪＩＳ−Ｚ ２２４１、ＪＩＳ−
Ｈ−０５０５にしたがって行った。曲げ加工性は、９０
°Ｗ曲げ試験（ＣＥＳ−Ｍ−０００２−６、Ｒ＝０．２
ｍｍ、圧延方向および垂直方向）を行い、中央部の山表
面が、良好なものを〇印、しわの発生したものをΔ印、
割れ、剥離の発生したものを×印として評価した。以上
の測定結果は、第２表に記載した。
硬度、引張強度および導電率の測定を行い、それぞれＪ
ＩＳ−Ｚ−２２４４、ＪＩＳ−Ｚ ２２４１、ＪＩＳ−
Ｈ−０５０５にしたがって行った。曲げ加工性は、９０
°Ｗ曲げ試験（ＣＥＳ−Ｍ−０００２−６、Ｒ＝０．２
ｍｍ、圧延方向および垂直方向）を行い、中央部の山表
面が、良好なものを〇印、しわの発生したものをΔ印、
割れ、剥離の発生したものを×印として評価した。以上
の測定結果は、第２表に記載した。
【００１８】第２表の結果から、本発明に係わるＮｏ．
１〜９の銅合金は、表面の硬度が著しく改善され、かつ
引張強さ、導電率のバランスに優れ、また曲げ加工性も
良好である。したがつて、コネクタ、充電ソケット等の
用途に非常に優れた特性を有する合金てある。これに対
して、本発明の成分組成範囲外のＮｏ．１０の合金は、
成形加工性が劣り、電気部品等の加工性が要求される材
料としては不適であることがわかった。
１〜９の銅合金は、表面の硬度が著しく改善され、かつ
引張強さ、導電率のバランスに優れ、また曲げ加工性も
良好である。したがつて、コネクタ、充電ソケット等の
用途に非常に優れた特性を有する合金てある。これに対
して、本発明の成分組成範囲外のＮｏ．１０の合金は、
成形加工性が劣り、電気部品等の加工性が要求される材
料としては不適であることがわかった。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【実施例２】本発明合金Ｎｏ．２について、めっき厚、
熱処理温度の条件を変化させたときに実施例１と同様に
硬度、引張強さ、導電率、曲げ加工性を試験測定した。
以上の測定及び試験を行った結果を表３に示す。表３よ
り、表面処理後、熱処理を行うと表面の硬度が著しく向
上し、また条件を変えることにより、より一層の特性向
上も望める。したがって、本発明合金は、コネクタ用、
充電ソケット用銅基合金として、優れた特性を有する合
金である。
熱処理温度の条件を変化させたときに実施例１と同様に
硬度、引張強さ、導電率、曲げ加工性を試験測定した。
以上の測定及び試験を行った結果を表３に示す。表３よ
り、表面処理後、熱処理を行うと表面の硬度が著しく向
上し、また条件を変えることにより、より一層の特性向
上も望める。したがって、本発明合金は、コネクタ用、
充電ソケット用銅基合金として、優れた特性を有する合
金である。
【００２２】
【表３】
【００２３】
【実施例３】本発明合金Ｎｏ．２について、めっき厚、
熱処理温度、時間の条件を変化させたときの表面皮膜の
ビッカース硬さを測定した。測定結果を表４に示す。表
４より、本発明製造法による熱処理を行うと、表面の硬
さを効率よく向上させることができる。したがって、本
発明法による本発明合金は、コネクタ用、充電ソケット
用銅基合金として、優れた特性を有する合金である。
熱処理温度、時間の条件を変化させたときの表面皮膜の
ビッカース硬さを測定した。測定結果を表４に示す。表
４より、本発明製造法による熱処理を行うと、表面の硬
さを効率よく向上させることができる。したがって、本
発明法による本発明合金は、コネクタ用、充電ソケット
用銅基合金として、優れた特性を有する合金である。
【００２４】
【表４】
【００２５】
【実施例４】実施例２の本発明合金Ｎｏ．２について、
Ｓｎめっき厚２μｍおよび更に熱処理温度３５０℃、処
理時間８時間の熱処理を行い、最表層部をバフ研磨によ
り約０．２μｍ削除したもの（バフあり）とバフ研磨を
施さなかったもの（バフなし）を作製した。各材料の表
面粗さは、バフありＲmax ２μｍ、バフなしＲmax ３．
８μｍであった。また、熱処理なしの通常のＳｎめっき
の表面粗さはＲmax ２μｍであった。端子としての評価
のため、本発明合金Ｎｏ．２にてプレス加工し、本発明
合金の狙いである挿抜に際しての摩擦を小さくおよび耐
摩耗性について評価を行った。本発明合金Ｎｏ．２を用
いて図１に示すバネ部２を備えたメス端子１およびタブ
部４を備えたオス端子３にプレス加工した。従来品との
比較のため、成分組成Ｎｏ．２の熱処理なしの通常Ｓｎ
めっきと、本発明合金バフあり、バフなし品にて端子を
毎分２００ｍｍの速度で挿入し、挿入力を測定した。測
定結果を表５および図３に示す。表５より、表面処理
後、熱処理を行うと端子の挿入力が従来品に較べて低減
され、図３よりバラツキも少なくなっていることがわか
る。また、バフ研磨によってさらに挿入力を低減するこ
とができる。本発明合金は、挿抜の繰返しによる挿入力
の変化が小さく、安定しているため耐摩耗性に優れてい
ることがわかる。初期、耐熱後（１００℃×１００
Ｈ）、５０回挿抜後の低電圧低電流抵抗の測定を、ＪＩ
Ｓ−Ｃ−５４０２に従って行った。測定結果を表６およ
び図４に示す。表６および図４より、本発明合金と従来
品は、初期、耐久後共に低電圧低電流抵抗値が、１〜２
ｍΩであり、同等であるといえる。以上より明らかであ
るように本発明合金によれば、抵抗の増加を招くことな
く挿抜力を２０％低減させ、耐摩耗性に優れた特性を持
つ端子が得られる。
Ｓｎめっき厚２μｍおよび更に熱処理温度３５０℃、処
理時間８時間の熱処理を行い、最表層部をバフ研磨によ
り約０．２μｍ削除したもの（バフあり）とバフ研磨を
施さなかったもの（バフなし）を作製した。各材料の表
面粗さは、バフありＲmax ２μｍ、バフなしＲmax ３．
８μｍであった。また、熱処理なしの通常のＳｎめっき
の表面粗さはＲmax ２μｍであった。端子としての評価
のため、本発明合金Ｎｏ．２にてプレス加工し、本発明
合金の狙いである挿抜に際しての摩擦を小さくおよび耐
摩耗性について評価を行った。本発明合金Ｎｏ．２を用
いて図１に示すバネ部２を備えたメス端子１およびタブ
部４を備えたオス端子３にプレス加工した。従来品との
比較のため、成分組成Ｎｏ．２の熱処理なしの通常Ｓｎ
めっきと、本発明合金バフあり、バフなし品にて端子を
毎分２００ｍｍの速度で挿入し、挿入力を測定した。測
定結果を表５および図３に示す。表５より、表面処理
後、熱処理を行うと端子の挿入力が従来品に較べて低減
され、図３よりバラツキも少なくなっていることがわか
る。また、バフ研磨によってさらに挿入力を低減するこ
とができる。本発明合金は、挿抜の繰返しによる挿入力
の変化が小さく、安定しているため耐摩耗性に優れてい
ることがわかる。初期、耐熱後（１００℃×１００
Ｈ）、５０回挿抜後の低電圧低電流抵抗の測定を、ＪＩ
Ｓ−Ｃ−５４０２に従って行った。測定結果を表６およ
び図４に示す。表６および図４より、本発明合金と従来
品は、初期、耐久後共に低電圧低電流抵抗値が、１〜２
ｍΩであり、同等であるといえる。以上より明らかであ
るように本発明合金によれば、抵抗の増加を招くことな
く挿抜力を２０％低減させ、耐摩耗性に優れた特性を持
つ端子が得られる。
【００２６】
【表５】
【００２７】
【表６】
【００２８】
【発明の効果】上記実施例から明らかなように、本発明
に係る銅基合金または本発明法によって得られた銅基合
金は、表面硬さや接触抵抗に優れ、かつ高強度、高弾
性、高電気伝導率を有し、また曲げ加工性、挿入力に優
れており、近年の自動車電装品等の高密度化に対応でき
るコネクタ材ならびに耐磨耗性や耐食性が要求される電
気部品として優れたものである。
に係る銅基合金または本発明法によって得られた銅基合
金は、表面硬さや接触抵抗に優れ、かつ高強度、高弾
性、高電気伝導率を有し、また曲げ加工性、挿入力に優
れており、近年の自動車電装品等の高密度化に対応でき
るコネクタ材ならびに耐磨耗性や耐食性が要求される電
気部品として優れたものである。
【図１】本発明合金を用いて作製したバネ部を有するメ
ス端子の概略構造を示すための一部断面を含む側面図で
ある。
ス端子の概略構造を示すための一部断面を含む側面図で
ある。
【図２】本発明合金を用いて作製したオス端子の概略構
造を示すための側面図である。
造を示すための側面図である。
【図３】本発明合金を用いて作製した端子を用いた場合
の挿入回数と挿入力との関係を従来合金製端子を用いた
場合との比較において示す図である。
の挿入回数と挿入力との関係を従来合金製端子を用いた
場合との比較において示す図である。
【図４】本発明合金と従来品とについてＪＩＳ−Ｃ−５
４０２に従って行った初期、耐熱後（１００℃×１００
Ｈ）、５０回挿抜後の低電圧低電流抵抗の測定結果を示
す図である。
４０２に従って行った初期、耐熱後（１００℃×１００
Ｈ）、５０回挿抜後の低電圧低電流抵抗の測定結果を示
す図である。
１ メス端子 ２ バネ部 ３ オス端子 ４ タブ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 修 静岡県榛原郡榛原町布引原206−１
Claims (18)
- 【請求項１】 重量％においてＺｎ１〜４１％を含有
し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅基合金
の母材表面にＳｎの表面処理皮膜を形成した後、これを
熱処理して熱拡散を生ぜしめ、前記母材とＳｎ皮膜との
界面を含む表層部にＣｕとＳｎを主体とする金属間化合
物の表面被覆層を形成させたことを特徴とする銅基合
金。 - 【請求項２】 前記のＳｎの表面処理皮膜の厚さが０．
５〜１０μｍである請求項１記載の銅基合金。 - 【請求項３】 さらに、前記銅基合金の表面粗さがＲma
x ３μｍ以下であることを特徴とする請求項１または請
求項２記載の銅基合金。 - 【請求項４】 重量％においてＺｎ１〜４１％を含有
し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅基合金
の母材表面にＳｎの表面処理皮膜を形成した後、これを
熱処理して熱拡散を生ぜしめ、前記母材とＳｎ皮膜との
界面を含む表層部にＣｕとＳｎを主体とする金属間化合
物からなる表面被覆層を形成させた銅基合金により、一
部または全部が構成されていることを特徴とする銅基合
金製電気部品。 - 【請求項５】 前記のＳｎの表面処理皮膜の厚さが０．
５〜１０μｍである請求項４記載の銅基合金製電気部
品。 - 【請求項６】 さらに、前記銅基合金部分の表面粗さが
Ｒmax ３μｍ以下であることを特徴とする請求項４また
は請求項５記載の銅基合金製電気部品。 - 【請求項７】 重量％においてＺｎ１〜４１％を含有
し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅基合金
の母材にＳｎの表面処理皮膜を形成し、これを１００〜
４５０℃の温度で０．５〜２４ｈ熱処理することを特徴
とする銅基合金の製造方法。 - 【請求項８】 前記のＳｎの表面処理皮膜の厚さが０．
５〜１０μｍである請求項７記載の銅基合金の製造方
法。 - 【請求項９】 さらに、前記銅基合金の表面粗さがＲma
x ３μｍ以下であることを特徴とする請求項７または請
求項８記載の銅基合金の製造方法。 - 【請求項１０】 重量％においてＺｎ１〜４１％を含有
し、さらにＦｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｇ、ＳｉおよびＰからなる群より選ばれる１種ま
たは２種以上の元素を総量で０．０１〜９％含有し、残
部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅基合金の母材
表面にＳｎの表面処理皮膜を形成した後、これを熱処理
して熱拡散を生ぜしめ、前記母材とＳｎ皮膜との界面を
含む表層部にＣｕとＳｎを主体とする金属間化合物の表
面被覆層を形成させたことを特徴とする銅基合金。 - 【請求項１１】 前記のＳｎの表面処理皮膜の厚さが
０．５〜１０μｍである請求項１０記載の銅基合金。 - 【請求項１２】 さらに、前記銅基合金の表面粗さがＲ
max ３μｍ以下であることを特徴とする請求項１０また
は請求項１１記載の銅基合金。 - 【請求項１３】 重量％においてＺｎ１〜４１％を含有
し、さらにＦｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｇ、ＳｉおよびＰからなる群より選ばれる１種ま
たは２種以上の元素を総量で０．０１〜９％含有し、残
部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅基合金の母材
表面にＳｎの表面処理皮膜を形成した後、これを熱処理
して熱拡散を生ぜしめ、前記母材とＳｎ皮膜との界面を
含む表層部にＣｕとＳｎを主体とする金属間化合物の表
面被覆層を形成させた銅基合金により一部または全部が
構成されていることを特徴とする銅基合金製電気部品。 - 【請求項１４】 前記のＳｎの表面処理皮膜の厚さが
０．５〜１０μｍである請求項１３記載の銅基合金製電
気部品。 - 【請求項１５】 さらに、前記銅基合金の表面粗さがＲ
max ３μｍ以下であることを特徴とする請求項１３また
は請求項１４記載の銅基合金製電気部品。 - 【請求項１６】 重量％においてＺｎ１〜４１％を含有
し、さらにＦｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｇ、ＳｉおよびＰからなる群より選ばれる１種ま
たは２種以上の元素を総量で０．０１〜９％含有し、残
部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅基合金の母材
表面にＳｎの表面処理皮膜を形成した後、これを１００
〜４５０℃温度で０．５〜２４ｈ熱処理することを特徴
とする銅基合金の製造方法。 - 【請求項１７】 前記のＳｎの表面処理皮膜の厚さが
０．５〜１０μｍである請求項１６記載の銅基合金の製
造方法。 - 【請求項１８】 さらに、前記銅基合金の表面粗さがＲ
max ３μｍ以下であることを特徴とする請求項１６また
は請求項１７記載の銅基合金の製造方法。
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