特許 7083662 めっき材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-03

(45)【発行日】2022-06-13

(54)【発明の名称】めっき材

(51)【国際特許分類】

   C25D 5/12 20060101AFI20220606BHJP

   C25D 7/00 20060101ALI20220606BHJP

   H01R 13/03 20060101ALI20220606BHJP

   H01H 1/023 20060101ALI20220606BHJP

   H01H 1/04 20060101ALI20220606BHJP

【ＦＩ】

C25D5/12

C25D7/00 H

H01R13/03 D

H01H1/023 A

H01H1/023 B

H01H1/04 E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018036264

(22)【出願日】2018-03-01

(65)【公開番号】P2019151871

(43)【公開日】2019-09-12

【審査請求日】2021-01-21

(73)【特許権者】

【識別番号】506365131

【氏名又は名称】ＤＯＷＡメタルテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107548

【弁理士】

【氏名又は名称】大川 浩一

(72)【発明者】

【氏名】篠原 圭介

(72)【発明者】

【氏名】荒井 健太郎

【審査官】瀧口 博史

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１５９１９８９（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４５４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１４７６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０６９６８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－２０４７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２１８６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２４４３８２９（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７０５９０８１（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１９９７９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２５Ｄ ５／１０

Ｃ２５Ｄ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材上にニッケルめっき皮膜が形成され、このニッケルめっき皮膜上にＡｇめっき皮膜が形成され、このＡｇめっき皮膜上にＡｕめっき皮膜が形成されためっき材において、ニッケルめっき皮膜の厚さが０．４～３μｍであり、Ａｇめっき皮膜の厚さが０．５～３μｍであり且つＡｇめっき皮膜の優先配向面が｛１１１｝面であり、Ａｕめっき皮膜の厚さが０．０１～０．３μｍであることを特徴とする、めっき材。

【請求項2】

前記基材が銅または銅合金からなることを特徴とする、請求項１に記載のめっき材。

【請求項3】

請求項１または２に記載のめっき材を材料として用いたことを特徴とする、接点または端子部品。

【請求項4】

互いに当接する雄端子および雌端子の一方の端子の他方の端子との接点部が、請求項１または２に記載のめっき材により形成されていることを特徴とする、接点または端子部品。

【請求項5】

基材上に厚さが０．４～３μｍであるニッケルめっき皮膜を形成した後、このニッケルめっき皮膜上に、シアン化銀カリウム（ＫＡｇ（ＣＮ）_２）とシアン化カリウム（ＫＣＮ）とセレノシアン酸カリウム（ＫＳｅＣＮ）の水溶液からなりＳｅが度５５～７０ｍｇ／ＬのＡｇめっき液中において、液温１２～２４℃、電流密度３～８Ａ／ｄｍ^２で電気めっきを行うことによって、厚さが０．５～３μｍであり且つ優先配向面が｛１１１｝面であるＡｇめっき皮膜を形成し、このＡｇめっき皮膜上に厚さが０．０１～０．３μｍであるＡｕめっき皮膜を形成することを特徴とする、めっき材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、めっき材に関し、特に、車載用や民生用の電気配線に使用されるコネクタ、スイッチ、リレーなどの接点や端子部品の材料として使用されるめっき材に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、コネクタやスイッチなどの接点や端子部品などの材料として、銅または銅合金などの比較的安価で耐食性や機械的特性などに優れた基材に、電気特性や半田付け性などの必要な特性に応じて、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕなどのめっきを施しためっき材が使用されている。

【0003】

銅または銅合金などの基材にＳｎめっきを施したＳｎめっき材は、安価であるが、高温環境下における耐食性に劣っている。また、これらの基材にＡｕめっきを施したＡｕめっき材は、耐食性に優れ、信頼性が高いが、コストが高くなる。一方、これらの基材にＡｇめっきを施したＡｇめっき材は、Ａｕめっき材と比べて安価であり、Ｓｎめっき材と比べて耐食性に優れている。

【0004】

また、コネクタやスイッチなどの接点や端子部品などの材料は、コネクタの挿抜やスイッチの摺動に伴う耐摩耗性も要求される。

【0005】

しかし、Ａｇめっき材は、軟質で摩耗し易いため、接続端子などの材料として使用すると、挿抜により凝着して凝着摩耗が生じ易くなり、また、接続端子の挿入時に挿入力が高くなるという問題がある。特に、Ａｇめっき材をワイヤーハーネスなどの挿抜可能なコネクタの材料として利用する場合に、繰り返しの挿抜によってＡｇめっき皮膜が削られて下地めっき皮膜や素地が露出すると、接触抵抗が増大して、発熱や発火に至るおそれがある。

【0006】

このような問題を解消するため、導電性基材上に下地層としてＡｇめっき皮膜を形成し、この下地層の表面にＡｕめっき皮膜を形成し、Ａｇめっき皮膜の｛２００｝方位の面積分率を１５％以上にしためっき材が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１４－１８１３５２号公報（段落番号００１１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、特許文献１のめっき材は、コネクタやスイッチなどの接点や端子部品などの材料として使用すると、端子部品などの挿入時に凝着摩耗が生じて挿入力が高くなり易く、また、端子部品などの摺動に伴う耐摩耗性が不十分な場合がある。

【0009】

したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、基材上に形成されたＡｇめっき皮膜上にＡｕめっき皮膜が形成され、摩擦係数が低く且つ耐摩耗性に優れためっき材を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

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、基材上にＡｇめっき皮膜が形成され、このＡｇめっき皮膜上にＡｕめっき皮膜が形成されためっき材において、Ａｇめっき皮膜のビッカース硬さを１１０ＨＶ以上にすることにより、摩擦係数が低く且つ耐摩耗性に優れためっき材を提供することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0011】

すなわち、本発明によるめっき材は、基材上にＡｇめっき皮膜が形成され、このＡｇめっき皮膜上にＡｕめっき皮膜が形成されためっき材において、Ａｇめっき皮膜のビッカース硬さが１１０ＨＶ以上であることを特徴とする。

【0012】

このめっき材において、Ａｇめっき皮膜の厚さが０．５～１０μｍであるのが好ましく、Ａｕめっき皮膜の厚さが０．０１～１μｍであるのが好ましい。また、基材とＡｇめっき皮膜の間に、ニッケルめっき皮膜が形成されているのが好ましく、ニッケルめっき皮膜の厚さが０．１～５μｍであるのが好ましい。また、基材が銅または銅合金からなるのが好ましい。

【0013】

また、本発明による接点または端子部品は、上記のめっき材を材料として用いたことを特徴とする。また、互いに当接する雄端子および雌端子の一方の端子の他方の端子との接点部を、上記のめっき材により形成してもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、基材上に形成されたＡｇめっき皮膜上にＡｕめっき皮膜が形成され、摩擦係数が低く且つ耐摩耗性に優れためっき材を提供することができる。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明によるめっき材の実施の形態では、基材上にＡｇめっき皮膜が形成され、このＡｇめっき皮膜上にＡｕめっき皮膜が形成されためっき材において、Ａｇめっき皮膜のビッカース硬さが１１０ＨＶ以上である。

【0016】

Ａｇめっき皮膜の厚さは、０．５～１０μｍであるのが好ましく、０．７～５μｍであるのがさらに好ましく、０．８～３μｍであるのが最も好ましい。このＡｇめっき皮膜のビッカース硬さは、１１０ＨＶ以上であり、１２０ＨＶ以上であるのが好ましく、１２５ＨＶ以上であるのがさらに好ましく、１３０ＨＶ以上であるのが最も好ましい。Ａｇめっき皮膜のビッカース硬さが低過ぎると、めっき材をコネクタやスイッチなどの接点や端子部品などの材料として使用した場合に、耐摩耗性に劣る。また、ビッカース硬さが１１０ＨＶ以上のＡｇめっき皮膜（好ましくは優先配向面が｛１１１｝面のＡｇめっき皮膜）上にＡｕめっき皮膜を形成すると、摩擦係数が低く且つ耐摩耗性に優れためっき材を得ることができる。このようなＡｇめっき皮膜は、シアン化銀カリウム（ＫＡｇ（ＣＮ）_２）とシアン化カリウム（ＫＣＮ）とセレノシアン酸カリウム（ＫＳｅＣＮ）の水溶液からなるＡｇめっき液（Ｓｅ濃度５５～７０ｍｇ／Ｌ）中において、液温１２～２４℃、電流密度３～８Ａ／ｄｍ^２で電気めっき（Ａｇめっき）を行うことによって形成することができる。

【0017】

Ａｕめっき皮膜の厚さが薄過ぎると、めっき材をコネクタやスイッチなどの接点や端子部品などの材料として使用した場合に端子部品などの挿入時に凝着摩耗が生じ易くなるため、Ａｕめっき皮膜の厚さは、０．０１μｍ以上であるのが好ましく、０．０３μｍ以上であるのがさらに好ましく、０．０４μｍ以上であるのが最も好ましい。一方、Ａｕめっき皮膜の厚さが厚過ぎると、めっき材のコストが高くなるため、Ａｕめっき皮膜の厚さは、１μｍ以下であるのが好ましく、０．５μｍ以下であるのがさらに好ましく、０．３μｍであるのが最も好ましい。また、Ａｕめっき皮膜の厚さは、０．１μｍ以下でもよい。

【0018】

また、めっき材の耐熱性（および耐摩耗性）向上させるために、基材とＡｇめっき皮膜の間に、ニッケルめっき皮膜が形成されているのが好ましい。このような効果を得るために、ニッケルめっき皮膜の厚さは、０．１μｍ以上であるのが好ましく、０．３μｍ以上であるのがさらに好ましく、０．４μｍ以上であるのが最も好ましい。一方、ニッケルめっき皮膜が厚過ぎると、めっき材の曲げ加工性が低下するため、ニッケルめっき皮膜の厚さは、５μｍ以下であるのが好ましく、３μｍ以下であるのがさらに好ましく、１μｍ以下であるのが最も好ましい。

【0019】

また、基材は、銅または銅合金からなる導電性基材であるのが好ましい。

【0020】

本発明によるめっき材の実施の形態は、基材上に形成されたＡｇめっき皮膜上にＡｕめっき皮膜が形成され、摩擦係数が低く且つ耐摩耗性に優れためっき材であり、このめっき材を接点または端子部品の材料として使用し、あるいは、このめっき材により、互いに当接する雄端子および雌端子の一方の端子の他方の端子との接点部を形成すれば、挿抜や摺動による凝着摩耗を低減し、端子部品などの挿入時の挿入力を低減することができる。

【実施例】

【0021】

以下、本発明によるめっき材の実施例について詳細に説明する。

【0022】

［実施例１］
まず、基材（被めっき材）として６７ｍｍ×５０ｍｍ ×０．３ｍｍの純銅からなる圧延板を用意し、この被めっき材とＳＵＳ板をアルカリ脱脂液に入れ、被めっき材を陰極とし、ＳＵＳ板を陽極として、電圧５Ｖで３０秒間電解脱脂を行い、１５秒間水洗した後、３％硫酸中で１５秒間酸洗し、１５秒間水洗した。

【0023】

次に、２５ｇ／Ｌの塩化ニッケルと３５ｇ／Ｌのホウ酸と５４０ｇ／Ｌのスルファミン酸ニッケル四水和物を含む水溶液からなる無光沢ニッケルめっき液中において、被めっき材を陰極とし、ニッケル電極板を陽極として、スターラにより５００ｒｐｍで撹拌しながら電流密度５Ａ／ｄｍ^２で電気めっき（無光沢ニッケルめっき）を行って、厚さ０．５μｍの無光沢ニッケルめっき皮膜を形成した後、１５秒間水洗した。

【0024】

次に、３ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと９０ｇ／Ｌのシアン化カリウムを含む水溶液からなる銀ストライクめっき液中において、被めっき材を陰極とし、白金で被覆したチタン電極板を陽極として、スターラにより５００ｒｐｍで撹拌しながら電流密度２Ａ／ｄｍ^２で１０秒間電気めっき（銀ストライクめっき）を行った後、１５秒間水洗した。

【0025】

次に、１７５ｇ／Ｌのシアン化銀カリウム（ＫＡｇ（ＣＮ）_２）と９５ｇ／Ｌのシアン化カリウム（ＫＣＮ）と１００ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウム（ＫＳｅＣＮ）の水溶液からなるＡｇめっき液（Ａｇ濃度９５ｇ／Ｌ、ＫＣＮ濃度９５ｇ／Ｌ、Ｓｅ濃度５５ｍｇ／Ｌ）中において、被めっき材を陰極とし、銀電極板を陽極として、スターラにより５００ｒｐｍで撹拌しながら、液温１８℃、電流密度５Ａ／ｄｍ^２で電気めっき（Ａｇめっき）を行って、厚さ１μｍのＡｇめっき皮膜を形成して、Ａｇめっき材を作製した。

【0026】

このＡｇめっき材のＡｇめっき皮膜の結晶の配向を評価するために、Ｘ線回折（ＸＲＤ）分析装置（理学電気株式会社製の全自動多目的水平型Ｘ線回折装置Ｓｍａｒｔ Ｌａｂ）により、Ｃｕ管球、Ｋβフィルタ法を用いて、走査範囲２θ／θを走査して、得られたＸ線回折パターンから、Ａｇめっき皮膜の｛１１１｝面、｛２００｝面、｛２２０｝面および｛３１１｝面の各々のＸ線回折ピーク強度（Ｘ線回折ピークの強度）をＪＣＰＤＳカードＮｏ.４０７８３に記載された各々の相対強度比（粉末測定時の相対強度比）（｛１１１｝：｛２００｝：｛２２０｝：｛３１１｝＝１００：４０：２５：２６）で割ることにより補正して得られた値（補正強度）が最も強いＸ線回折ピークの面方位をＡｇめっき皮膜の結晶の配向の方向（優先配向面）として評価した。その結果、Ａｇめっき皮膜の結晶が｛１１１｝面に配向（｛１１１｝面をＡｇめっき材の表面（板面）の方向に向けるように配向）し、すなわち、Ａｇめっき皮膜の優先配向面は｛１１１｝面であった。

【0027】

また、本実施例で作製したＡｇめっき材は、Ａｇめっき皮膜の厚さが１μｍと薄過ぎて、そのままではＡｇめっき皮膜のビッカース硬さを正確に測定することができないため、Ａｇめっき皮膜の厚さが２０μｍになるまで電気めっき（Ａｇめっき）を行った以外は、上記と同様の方法により作製したＡｇめっき材について、微小硬さ試験機（株式会社ミツトヨ製のＨＭ－２２１）により、測定荷重１０ｇｆを１０秒間加えて、ＪＩＳ Ｚ２２４４に準じて、Ａｇめっき皮膜のビッカース硬さを測定したところ、ビッカース硬さは１３８ＨＶであった。なお、Ａｇめっき皮膜の厚さ以外は同様の方法により作製したＡｇめっき材であるため、このビッカース硬さを本実施例で作製したＡｇめっき材のＡｇめっき皮膜のビッカース硬さとした。

【0028】

次に、１０ｇ／ＬのＡｕと０．２ｇ／ＬのＣｏを含むシアンＡｕめっき浴中において、上記のＡｇめっき材（Ａｇめっき済の被めっき材）を陰極とし、白金で被覆したチタン電極板を陽極として、スターラにより４００ｒｐｍで攪拌しながら、液温５０℃、電流密度５Ａ／ｄｍ^２で電気めっき（Ａｕめっき）を行って、厚さ０．１μｍのＡｕめっき皮膜を形成して、基材上に形成された下地層（Ｎｉめっき皮膜）上に中間層（Ａｇめっき皮膜）を介して最表層（Ａｕめっき皮膜）が形成されためっき材を得た。

【0029】

このようにして作製しためっき材から切り出した試験片を卓上プレス機によりインデント加工（Ｒ＝１．５ｍｍの半球状の打ち出し加工）してインデント付き試験片とするとともに、別途作製したＡｇめっき材（スターラーにより４００ｒｐｍで攪拌しながら電流密度を２．５Ａｄｍ^２として銀ストライクめっきを行い、１８５ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと１２０ｇ／Ｌのシアン化カリウムと１８ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウムの水溶液からなるＡｇめっき液（Ｓｅ濃度１０ｍｇ／Ｌ）のＡｇめっき液を使用して優先配向面が｛２００｝面で厚さ２μｍのＡｇめっき皮膜を形成した以外は、上記のめっき材のＡｕめっき前のＡｇめっき材の製造方法と同様の方法により作製したＡｇめっき材）から切り出した試験片を平板状試験片とし、この平板状試験片を横型荷重測定器（株式会社山崎精機研究所製の電気接点シミュレータと、ステージコントローラと、ロードセルと、ロードセルアンプとを組み合わせた装置）の水平台上に固定し、その平板状試験片にインデント付き試験片を接触させた後、それぞれ荷重２Ｎおよび５Ｎでインデント付き試験片を平板状試験片の表面に押し付けながら、平板状試験片を摺動速度１ｍｍ／秒で水平方向に摺動距離５ｍｍ摺動させ、１ｍｍから４ｍｍまでの間（測定距離３ｍｍ）に水平方向にかかる力を測定してその平均値Ｆを算出し、試験片同士間の動摩擦係数（μ）をμ＝Ｆ／Ｎから算出した。その結果、荷重２Ｎおよび５Ｎの場合の動摩擦係数はそれぞれ０．４２および０．４７であった。

【0030】

［実施例２］
Ａｕめっき皮膜の厚さを０．２μｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、めっき材を作製した。このめっき材について、実施例１と同様の方法により、Ａｇめっき皮膜の結晶の配向を評価し、Ａｇめっき皮膜のビッカース硬さを測定したところ、Ａｇめっき皮膜の優先配向面は｛１１１｝面であり、ビッカース硬さは１３８ＨＶであった。また、実施例１と同様の方法により、摺動試験を行って動摩擦係数を算出したところ、荷重２Ｎの場合の動摩擦係数は０．５２であった。

【0031】

［実施例３］
Ａｇめっき皮膜の厚さを２μｍとした以外は、実施例２と同様の方法により、めっき材を作製した。このめっき材について、実施例１と同様の方法により、Ａｇめっき皮膜の結晶の配向を評価し、Ａｇめっき皮膜のビッカース硬さを測定したところ、Ａｇめっき皮膜の優先配向面は｛１１１｝面であり、ビッカース硬さは１３８ＨＶであった。また、実施例１と同様の方法により、摺動試験を行って動摩擦係数を算出したところ、荷重２Ｎおよび５Ｎの場合の動摩擦係数はそれぞれ０．５０および０．４６であった。

【0032】

［実施例４］
Ａｕめっき皮膜の厚さを０．０５μｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、めっき材を作製した。このめっき材について、実施例１と同様の方法により、Ａｇめっき皮膜の結晶の配向を評価し、Ａｇめっき皮膜のビッカース硬さを測定したところ、Ａｇめっき皮膜の優先配向面は｛１１１｝面であり、ビッカース硬さは１３８ＨＶであった。また、実施例１と同様の方法により、摺動試験を行って動摩擦係数を算出したところ、荷重２Ｎおよび５Ｎの場合の動摩擦係数はそれぞれ０．４３および０．５８であった。

【0033】

［実施例５］
Ａｕめっき皮膜の厚さを１μｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、めっき材を作製した。このめっき材について、実施例１と同様の方法により、Ａｇめっき皮膜の結晶の配向を評価し、Ａｇめっき皮膜のビッカース硬さを測定したところ、Ａｇめっき皮膜の優先配向面は｛１１１｝面であり、ビッカース硬さは１３８ＨＶであった。また、平板状試験片のＡｇめっき皮膜の厚さを１μｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、摺動試験を行って動摩擦係数を算出したところ、荷重２Ｎの場合の動摩擦係数は０．３８であった。

【0034】

［比較例１］
Ａｕめっき皮膜を形成しなかった以外は、実施例３と同様の方法により、めっき材を作製した。このめっき材について、実施例１と同様の方法により、Ａｇめっき皮膜の結晶の配向を評価し、Ａｇめっき皮膜のビッカース硬さを測定したところ、Ａｇめっき皮膜の優先配向面は｛１１１｝面であり、ビッカース硬さは１３８ＨＶであった。また、実施例１と同様の方法により、摺動試験を行って動摩擦係数を算出したところ、荷重２Ｎおよび５Ｎの場合の動摩擦係数はそれぞれ１．５６および１．４７であった。

【0035】

［比較例２］
Ａｇめっき皮膜の厚さを５μｍとした以外は、比較例１と同様の方法により、めっき材を作製した。このめっき材について、実施例１と同様の方法により、Ａｇめっき皮膜の結晶の配向を評価し、Ａｇめっき皮膜のビッカース硬さを測定したところ、Ａｇめっき皮膜の優先配向面は｛１１１｝面であり、ビッカース硬さは１３８ＨＶであった。また、平板状試験片のＡｇめっき皮膜の厚さを５μｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、摺動試験を行って動摩擦係数を算出したところ、荷重２Ｎの場合の動摩擦係数は１．７２であった。

【0036】

［比較例３］
Ａｇめっき液として、１８５ｇ／Ｌのシアン化銀カリウム（ＫＡｇ（ＣＮ）_２）と１２０ｇ／Ｌのシアン化カリウム（ＫＣＮ）と１８ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウム（ＫＳｅＣＮ）の水溶液からなるＡｇめっき液（Ａｇ濃度１００ｇ／Ｌ、ＫＣＮ濃度１２０ｇ／Ｌ、Ｓｅ濃度１０ｍｇ／Ｌ）を使用した以外は、実施例３と同様の方法により、めっき材を作製した。このめっき材について、実施例１と同様の方法により、Ａｇめっき皮膜の結晶の配向を評価し、Ａｇめっき皮膜のビッカース硬さを測定したところ、Ａｇめっき皮膜の優先配向面は｛２００｝面であり、ビッカース硬さは８２ＨＶであった。また、実施例１と同様の方法により、摺動試験を行って動摩擦係数を算出したところ、荷重２Ｎの場合の動摩擦係数は０．５１であった。

【0037】

これらの実施例および比較例のめっき材の製造封建および特性を表１～表２に示す。

【0038】

【表1】

【0039】

【表2】

【0040】

これらの結果から、実施例１～５のめっき材は、いずれも動摩擦係数が低く、また、Ａｇめっき皮膜の優先配向面が｛１１１｝面であり、Ａｇめっき皮膜のビッカース硬さが高いため、耐摩耗性も高いと考えられる。