JP7306879B2 - Electrical contact material and its manufacturing method, connector terminal, connector and electronic component - Google Patents
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Description
本発明は、電気接点用材料およびその製造方法、コネクタ端子、コネクタならびに電子部品に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrical contact material and its manufacturing method, a connector terminal, a connector and an electronic component.
民生用および車載用の電子部品、例えばコネクタの電気接点部を構成するコネクタ端子には、黄銅やリン青銅、コルソン合金などの銅(Cu)を主成分として含有する導電性基材の表面に、ニッケル(Ni)やCuの下地めっきを施し、さらにその上に錫(Sn)やSn合金のめっきを施した電気接点用材料が使用されている。 Electronic parts for consumer and vehicle use, for example, connector terminals that constitute electrical contact parts of connectors, contain copper (Cu) as a main component, such as brass, phosphor bronze, and Corson alloy, on the surface of a conductive base material. Electrical contact materials are used which are plated with nickel (Ni) or Cu and further plated with tin (Sn) or Sn alloy.
近年、省燃費化の達成のため車両駆動方式の電動化が進行し、例えば、電池-インバータ-モータ間の接続部品には高電圧大電流への耐性が求められるようになり、SnやSn合金のめっきに代わって、銀(Ag)やAg合金のめっきを使用する例が増えている。 In recent years, the electrification of vehicle drive systems has progressed in order to achieve fuel efficiency. For example, the connection parts between batteries, inverters, and motors are required to withstand high voltages and large currents. Examples of using silver (Ag) or Ag alloy plating in place of plating are increasing.
一方で、このような用途では車両の組み立て性の向上を目的として、従来、ボルト締めであった接続部が、篏合方式のコネクタに代わりつつある。そのため、コネクタ、特にコネクタ端子の表面に形成されるめっきは、接触抵抗値が低く、かつコネクタを嵌合(接続)した際の挿入力が低いことが求められている。しかしながら、Agめっきは、金属とのなじみがよく、凝集を起こしやすいため、動摩擦係数が高まり挿入力が増大する傾向がある。 On the other hand, in such applications, for the purpose of improving the ease of assembly of vehicles, the conventional bolt-tightening connections are being replaced by mating-type connectors. Therefore, the plating formed on the surface of the connector, particularly the connector terminal, is required to have a low contact resistance value and a low insertion force when the connector is fitted (connected). However, Ag plating has good compatibility with metals and tends to cause agglomeration, which tends to increase the coefficient of dynamic friction and increase the insertion force.
例えば、特許文献1には、銅合金基材上に、Ni層(下層)、Ag層(中層)、ε-AgSn層(上層)およびSn層(最表層)を形成し、低ウィスカ性、低凝着磨耗性および高耐久性を有する電子部品用金属材料が開示されている。 For example, in Patent Document 1, a Ni layer (lower layer), an Ag layer (middle layer), an ε-AgSn layer (upper layer) and a Sn layer (outermost layer) are formed on a copper alloy substrate. A metallic material for electronic parts having adhesive abrasion resistance and high durability is disclosed.
しかしながら、特許文献1に記載の電子部品用金属材料は、最表層にSn層を有し、接触抵抗値がAg層に比べて高いことから、高電圧大電流への耐性を必要とするコネクタには適用できない。また、特許文献1に記載の電子部品用金属材料は、銅合金基材とAg層(中層)との間に、バリア層(下層)としてのNi層を形成し、銅合金基材の構成金属(Cu)が上層に拡散するのを防止する対策が講じられているが、Ni層の構成金属であるNiと、Ni層上に形成されたAg層の構成金属であるAgとは、化合物を形成しないため、銅合金基材上への各層の積層形成後に施される熱処理における加熱後の密着強度が低いといった問題がある。 However, the metal material for electronic parts described in Patent Document 1 has an Sn layer as the outermost layer and has a higher contact resistance value than the Ag layer. is not applicable. Further, in the metal material for electronic parts described in Patent Document 1, a Ni layer is formed as a barrier layer (lower layer) between the copper alloy base material and the Ag layer (middle layer). Measures have been taken to prevent (Cu) from diffusing into the upper layer. Since it is not formed, there is a problem that the adhesion strength after heating in the heat treatment performed after lamination of each layer on the copper alloy base material is low.
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、導電性基材上に積層形成される各層の組成、および表層(特に表面)に存在する金属間化合物の適正化を図ることにより、高電圧大電流を印加した場合であっても、十分な耐性レベルをもつ低い接触抵抗値を有するとともに、動摩擦係数も低く、さらに、銅合金基材上への各層の積層形成後に施される熱処理における加熱後の耐熱密着性にも優れた電気接点用材料、およびその製造方法、コネクタ端子、コネクタならびに電子部品を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances. Even when a high voltage and large current is applied, it has a low contact resistance value with a sufficient level of resistance, a low dynamic friction coefficient, and a heat treatment applied after lamination of each layer on the copper alloy base material. An object of the present invention is to provide an electrical contact material which is also excellent in heat-resistant adhesiveness after heating in a heat exchanger, a method for producing the same, a connector terminal, a connector, and an electronic component.
本発明者らは、上述した目的を達成するため、鋭意検討を重ねた結果、銅(Cu)を主成分として含有する導電性基材の少なくとも片面側に、銀(Ag)および錫(Sn)を主成分として含有する母相に、Snを含有する特定の金属間化合物からなる析出物が多数存在する表層を形成することによって、高電圧大電流を印加した場合であっても、十分な耐性レベルをもつ低い接触抵抗値を有するとともに、動摩擦係数も低く、さらに、銅合金基材上への各層の積層形成後に施される熱処理における加熱後の耐熱密着性にも優れた電気接点用材料を提供でき、そして、そのような電気接点材料は、例えば、Cuを主成分として含有する導電性基材の少なくとも片面側に、Agを主成分として含有する層およびSnを主成分として含有する層を順不同で積層形成し、次いで、450~900℃の加熱温度で加熱する第1熱処理を施した後、前記第1熱処理の加熱温度よりも低い温度でかつ表層が231℃以上となるように加熱する第2熱処理を施すことによって製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。 In order to achieve the above-described object, the present inventors have made extensive studies and found that silver (Ag) and tin (Sn) are added to at least one side of a conductive substrate containing copper (Cu) as a main component. By forming a surface layer in which a large number of precipitates made of a specific intermetallic compound containing Sn are present in the mother phase containing as a main component, sufficient resistance even when a high voltage and large current is applied An electrical contact material that has a low contact resistance value with a high level, a low coefficient of dynamic friction, and excellent heat-resistant adhesion after heating in the heat treatment that is performed after lamination of each layer on a copper alloy substrate. Such an electrical contact material can be provided, for example, a layer containing Ag as a main component and a layer containing Sn as a main component on at least one side of a conductive substrate containing Cu as a main component. After laminating in random order and then performing a first heat treatment of heating at a heating temperature of 450 to 900 ° C., the surface layer is heated to a temperature lower than the heating temperature of the first heat treatment and at a temperature of 231 ° C. or higher. The inventors have found that it can be manufactured by applying the second heat treatment, and have completed the present invention.
すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
(1)銅(Cu)を主成分として含有する導電性基材の少なくとも片面側に、銀(Ag)および錫(Sn)を主成分として含有する母相に、Snの含有量が11.80~22.85at%である金属間化合物からなる析出物が多数存在する表層が形成されていることを特徴とする電気接点用材料。
(2)前記表層における前記金属化合物の存在割合が50%以上であることを特徴とする上記(1)に記載の電気接点用材料。
(3)前記基材と前記表層との間に、ニッケル(Ni)を主成分として含有する下地層が形成されていることを特徴とする上記(1)または(2)に記載の電気接点用材料。
(4)前記下地層と前記表層との間に、銅(Cu)を主成分として含有する中間層が形成されていることを特徴とする上記(3)に記載の電気接点用材料。
(5)前記表層の厚さが0.1~10.0μmであることを特徴とする上記(1)~(4)のいずれかに記載の電気接点用材料。
(6)上記(1)~(5)のいずれかに記載の電気接点用材料を用いたコネクタ端子。
(7)上記(6)に記載のコネクタ端子を有するコネクタ。
(8)上記(7)に記載のコネクタを有する電子部品。
(9)上記(1)または(2)に記載の電気接点用材料を製造する方法であって、Cuを主成分として含有する導電性基材の少なくとも片面側に、Agを主成分として含有する層およびSnを主成分として含有する層を順不同で積層形成し、次いで、450~900℃の加熱温度で加熱する第1熱処理を施した後、前記第1熱処理の加熱温度よりも低い温度でかつ表層が231℃以上となるように加熱する第2熱処理を施すことを特徴とする電気接点用材料の製造方法。
(10)上記(3)に記載の電気接点用材料を製造する方法であって、Cuを主成分として含有する導電性基材の少なくとも片面側に、Niを主成分として含有する下地層を積層形成し、その後、前記下地層上に、Agを主成分として含有する層およびSnを主成分として含有する層を順不同で積層形成し、次いで、450~900℃の加熱温度で加熱する第1熱処理を施した後、前記第1熱処理の加熱温度よりも低い温度でかつ表層が231℃以上となるように加熱する第2熱処理を施すことを特徴とする電気接点用材料の製造方法。
(11)上記(4)に記載の電気接点用材料を製造する方法であって、Cuを主成分として含有する導電性基材の少なくとも片面側に、Niを主成分として含有する下地層およびCuを主成分として含有する中間層をこの順で積層形成し、その後、前記中間層上に、Agを主成分として含有する層およびSnを主成分として含有する層を順不同で積層形成し、次いで、450~900℃の加熱温度で加熱する第1熱処理を施した後、前記第1熱処理の加熱温度よりも低い温度でかつ表層が231℃以上となるように加熱する第2熱処理を施すことを特徴とする電気接点用材料の製造方法。
That is, the gist and configuration of the present invention are as follows.
(1) At least one side of a conductive substrate containing copper (Cu) as a main component, a mother phase containing silver (Ag) and tin (Sn) as main components, a Sn content of 11.80 1. An electrical contact material characterized by having a surface layer formed with a large number of precipitates comprising an intermetallic compound of up to 22.85 at %.
(2) The electrical contact material according to (1) above, wherein the proportion of the metal compound present in the surface layer is 50% or more.
(3) An electrical contact according to (1) or (2) above, wherein a base layer containing nickel (Ni) as a main component is formed between the substrate and the surface layer. material.
(4) The electrical contact material according to (3) above, wherein an intermediate layer containing copper (Cu) as a main component is formed between the underlying layer and the surface layer.
(5) The electrical contact material according to any one of (1) to (4) above, wherein the surface layer has a thickness of 0.1 to 10.0 μm.
(6) A connector terminal using the electrical contact material according to any one of (1) to (5) above.
(7) A connector having the connector terminal according to (6) above.
(8) An electronic component having the connector according to (7) above.
(9) A method for producing an electrical contact material according to (1) or (2) above, wherein Ag is contained as a main component on at least one side of a conductive substrate containing Cu as a main component. A layer and a layer containing Sn as a main component are laminated in random order, then subjected to a first heat treatment of heating at a heating temperature of 450 to 900 ° C., and then at a temperature lower than the heating temperature of the first heat treatment and A method for producing an electrical contact material, characterized in that a second heat treatment is performed so that the surface layer is heated to 231° C. or higher.
(10) A method for producing an electrical contact material according to (3) above, wherein a base layer containing Ni as a main component is laminated on at least one side of a conductive substrate containing Cu as a main component. After that, a layer containing Ag as a main component and a layer containing Sn as a main component are laminated in random order on the underlayer, and then the first heat treatment is performed at a heating temperature of 450 to 900 ° C. and then performing a second heat treatment in which the surface layer is heated to 231° C. or higher at a temperature lower than the heating temperature of the first heat treatment.
(11) A method for producing an electrical contact material according to (4) above, wherein a base layer containing Ni as a main component and Cu are provided on at least one side of a conductive substrate containing Cu as a main component. A layer containing Ag as a main component and a layer containing Sn as a main component are laminated in random order on the intermediate layer, and then After performing a first heat treatment of heating at a heating temperature of 450 to 900 ° C., a second heat treatment is performed at a temperature lower than the heating temperature of the first heat treatment and so that the surface layer reaches 231 ° C. or higher. A method for producing an electrical contact material.
本発明によれば、高電圧大電流を印加した場合であっても、十分な耐性レベルをもつ低い接触抵抗値を有するとともに、動摩擦係数も低く、さらに、銅合金基材上への各層の積層形成後に施される熱処理における加熱後の耐熱密着性にも優れた電気接点用材料およびその製造方法、コネクタ端子、コネクタならびに電子部品を提供することができる。 According to the present invention, even when a high voltage and large current is applied, it has a low contact resistance value with a sufficient resistance level, a low coefficient of dynamic friction, and furthermore, lamination of each layer on a copper alloy substrate It is possible to provide an electrical contact material, a method for producing the same, a connector terminal, a connector, and an electronic component that are also excellent in heat-resistant adhesion after heating in heat treatment that is performed after formation.
以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されない。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to the following embodiments.
なお、本発明において「Mを主成分として含有する」(Mは一種類の金属元素の場合)とは、基材または各層に含まれる全金属元素に占める金属元素Mの含有量が50at%以上であることをいう。 In the present invention, "containing M as a main component" (where M is one type of metal element) means that the content of the metal element M in the total metal elements contained in the substrate or each layer is 50 at% or more. It means that
1.電気接点用材料
本発明の電気接点用材料は、銅(Cu)を主成分として含有する導電性基材の少なくとも片面側に、銀(Ag)および錫(Sn)を主成分として含有する母相に、Snの含有量が11.80~22.85at%である金属間化合物からなる析出物が多数存在する表層が形成されていることを特徴とする。
1. Electrical contact material The electrical contact material of the present invention is a matrix containing silver (Ag) and tin (Sn) as main components on at least one side of a conductive substrate containing copper (Cu) as a main component. and a surface layer containing a large number of precipitates composed of an intermetallic compound having a Sn content of 11.80 to 22.85 at %.
図1は、本発明に従う一の実施形態の電気接点用材料の断面を模式的に示したものである。図1に示す電気接点用材料1は、銅(Cu)を主成分として含有する導電性基材11の片面に、ニッケル(Ni)を主成分として含有する下地層12と、銅(Cu)を主成分として含有する中間層13と、銀(Ag)および錫(Sn)を主成分として含有する母相に、Snの含有量が11.80~22.85at%である金属間化合物からなる析出物が多数存在する表層14とを順次積層形成したときの断面構造を有している。
FIG. 1 schematically shows a cross section of an electrical contact material of one embodiment according to the present invention. The electrical contact material 1 shown in FIG. Precipitation of an intermetallic compound having a Sn content of 11.80 to 22.85 at % in the
以下、本発明の電気接点用材料の各部について詳細に説明する。 Each part of the electrical contact material of the present invention will be described in detail below.
(導電性基材)
導電性基材11は、銅を主成分として含有するものである。
(Conductive substrate)
The
具体的に、導電性基材11は、(純)銅または銅合金の銅系材料で構成されている。銅合金としては、特に限定されないが、例えばCu-Zn系、Cu-Ni-Si系、Cu-Sn-Ni系、Cu-Cr-Mg系、Cu-Ni-Si-Zn-Sn-Mg系などが挙げられる。
Specifically, the
導電性基材11の形状としては、特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよいが、好ましくは条材もしくは板材であり、棒材や線材とすることもできる。
The shape of the
導電性基材11の導電率としては、特に限定されないが、20%IACS以上であることが好ましく、40%IACS以上であることがより好ましい。これにより、導電材全体として優れた導電性を有することができる。ここで、導電率(IACS;International Annealed Copper Standard)は、四端子法を用いて、20℃(±1℃)に管理された恒温槽中で測定することにより求めることができる。
The conductivity of the
(下地層)
下地層12は、ニッケル(Ni)を主成分として含有するものであり、電気接点用材料1においては任意の構成要素である。この下地層は、導電性基材11中のCuが、後述する中間層13や表層14に拡散することによって生じる電気接点用材料1の導電性の劣化を防止することができる。
(Underlayer)
The
具体的に、下地層12は、金属ニッケルまたはニッケル合金のニッケル系材料で構成されている。ニッケル合金としては、特に限定されないが、例えばNi-P系、Ni-Fe系などが挙げられる。
Specifically, the
下地層12の厚さとしては、特に限定されないが、例えば0.1~3.0μmであることが好ましく、0.3~2.0μmであることがより好ましい。なお、下地層の厚さの算出方法は後述する。
Although the thickness of the
なお、下地層12には、ニッケル系材料で構成されたNi含有層の代わりに、コバルト(Co)含有層または鉄(Fe)含有層を用いても、Ni含有層と同様の効果が得られる。
It should be noted that even if a cobalt (Co)-containing layer or an iron (Fe)-containing layer is used for the
(中間層)
中間層13は、Cuを主成分として含有するものであり、電気接点用材料1においては任意の構成要素である。この中間層13は、下地層12と表層14の間の密着性をより向上させるものである。
(middle layer)
The
具体的に、中間層13は、金属銅または銅合金の銅系材料で構成されている。銅合金としては、特に限定されないが、例えばCu-Zn系などが挙げられる。
Specifically, the
中間層13の厚さとしては、特に限定されないが、例えば0.01~1.0μmであることが好ましく、0.03~0.5μmであることがより好ましい。なお、中間層13の厚さの算出方法は後述する。
Although the thickness of the
(表層)
表層14は、銀(Ag)および錫(Sn)を主成分として含有する母相に、Snの含有量が11.80~22.85at%である金属間化合物からなる析出物が多数存在するものである。なお、「銀(Ag)および錫(Sn)を主成分として含有する」とは、表層14に含まれる全金属元素に占める、銀の含有量が40at%以上、かつ錫の含有量が10at%以上であって、さらに銀および錫の各含有量が銀および錫の合計割合が50at%以上であることをいう。なお、X線光電子分光により測定した金属元素の含有量は、X線光電子分光により検出された全元素に対する割合である。
(surface)
The
また、「多数の析出物」は、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したときに、例えば図2に示すような像が得られる。図2は、本発明の電気接点用材料を、表層(の表面)のSEM写真の一例を示したものである。 In addition, "a large number of precipitates" gives an image as shown in FIG. 2, for example, when observed with a scanning electron microscope (SEM). FIG. 2 shows an example of a SEM photograph of the surface layer (surface) of the electrical contact material of the present invention.
Snの含有量が11.80~22.85at%である金属間化合物は、Ag4Sn(ζ-AgSn)を主成分とする相であることを意味する。ζ-AgSnは、硬度が高いため、ζ-AgSnを主成分とする金属間化合物からなる析出物が多数存在する表層(特に表面)を形成することにより、動摩擦係数を低下させることができる。また、ζ-AgSnは、導電性に優れるため、接触抵抗を低くすることもできる。さらに、ζ-AgSnは、加熱しても中間層13や導電性基材11に存在するCuがその内部に拡散しにくいため、Cuが表層14の表面まで拡散し、外気と接触して酸化することにより生じる導電性の低下を抑制することができる。
An intermetallic compound having a Sn content of 11.80 to 22.85 at % means a phase mainly composed of Ag 4 Sn (ζ-AgSn). Since ζ-AgSn has a high hardness, the dynamic friction coefficient can be reduced by forming a surface layer (especially the surface) in which many precipitates of an intermetallic compound containing ζ-AgSn as a main component exist. In addition, since ζ-AgSn has excellent conductivity, it can also reduce the contact resistance. Furthermore, even if ζ-AgSn is heated, the Cu present in the
このような観点から、金属間化合物からなる析出物において、Agの含有量は、特に限定されないが、77.15~88.20at%であることが好ましい。 From such a point of view, the content of Ag in the precipitate of the intermetallic compound is not particularly limited, but is preferably 77.15 to 88.20 atomic %.
また、表層14においては、上述したSnの含有量が11.80~22.85at%である金属間化合物の存在割合が50%以上であることが好ましい。このような金属間化合物は、上述したとおり、動摩擦係数を低下させ、接触抵抗を低くし、加熱による導電性の低下を抑制するものであるから、この金属間化合物の存在割合が増加するにつれて、これらの性質もより増加する傾向がある。
In addition, in the
表層14は、表面に存在する析出物が粒状であることが好ましく、その平均粒径としては、0.01~10μmの範囲であることが好ましい。これにより、電気接点用材料1は、より動摩擦係数が低く、またより優れた曲げ加工性を示すものとなる。具体的に、矩形の視野範囲に、縦横一辺あたりにそれぞれ20個以上(合計で400個以上)の粒状析出物が入るように設定し、この状態で対角線を引き、引いた対角線が通過する粒状析出物の数を測定し、測定した粒状析出物の数で、対角線長さを割ることにより、粒状析出物の平均粒径を算出する。
Precipitates existing on the surface of the
表層14の厚さとしては、特に限定されないが、例えば0.1~10.0μmであることが好ましく、0.5~7.0μmであることがより好ましく、1.0~5.0μmであることがさらに好ましい。表層14がこのような厚さを有することにより、より優れた導電性を有し、また、優れた曲げ加工性を示すものとなる。
The thickness of the
以上のように構成した電気接点用材料1は、高電圧大電流を印加した場合であっても、十分な耐性レベルをもつ低い接触抵抗値を有するとともに、動摩擦係数も低い。そして、このような電気接点用材料は、コネクタ端子に用いることができる。このようなコネクタ端子は表面の動摩擦係数が低く、挿入力が低いものであるから、車両などの組み立て性を向上させるコネクタに用いることができる。さらにこのようなコネクタは、各種電子部品に用いることができる。なお、本発明では、導電性基材上に積層形成される各層の形成は、導電性基材の少なくとも片面に形成されていればよい。例えば、導電性基材上に積層形成される各層の形成は、コネクタの接続(嵌合)時に、相手側コネクタの端子に対して摺動接触して電気接続される電気接点部に設ければよく、導電性基材の片面または両面に形成することができる。 The electrical contact material 1 constructed as described above has a low contact resistance value with a sufficient resistance level even when a high voltage and large current is applied, and also has a low coefficient of dynamic friction. Such an electrical contact material can be used for connector terminals. Since such a connector terminal has a low coefficient of dynamic friction on the surface and a low insertion force, it can be used as a connector for improving assembly of vehicles and the like. Furthermore, such a connector can be used for various electronic components. In addition, in the present invention, each layer laminated on the conductive substrate may be formed on at least one side of the conductive substrate. For example, each layer laminated on a conductive base material may be formed in an electrical contact portion that is electrically connected by sliding contact with a terminal of a mating connector when the connector is connected (fitted). Often, it can be formed on one or both sides of the conductive substrate.
2.電気接点用材料の製造方法
本発明の電気接点用材料の製造方法は、上述した電気接点用材料を製造する方法であって、Cuを主成分として含有する導電性基材の少なくとも片面側に、Agを主成分として含有する層およびSnを主成分として含有する層を順不同で積層形成し、次いで、450~900℃の加熱温度で加熱する第1熱処理を施した後、前記第1熱処理の加熱温度よりも低い温度でかつ表層が231℃以上となるように加熱する第2熱処理を施すことを特徴とするものである。
2. A method for producing an electrical contact material The method for producing an electrical contact material of the present invention is a method for producing the above-described electrical contact material, comprising: A layer containing Ag as a main component and a layer containing Sn as a main component are laminated in random order, and then subjected to a first heat treatment of heating at a heating temperature of 450 to 900 ° C., and then the heating of the first heat treatment. The second heat treatment is performed so that the surface layer is heated to 231° C. or higher at a temperature lower than the temperature.
導電性基材は、その少なくとも片面側に、Niを主成分として含有する下地層を積層形成したものを用いてもよく、Niを主成分として含有する下地層およびCuを主成分として含有する中間層をこの順で積層形成したものを用いてもよい。それぞれの場合において、下地層または中間層の上に、Agを主成分として含有する層およびSnを主成分として含有する層を順不同で積層形成すればよい。 The conductive substrate may be formed by laminating an underlayer containing Ni as a main component on at least one side thereof, and an underlayer containing Ni as a main component and an intermediate layer containing Cu as a main component may be used. A layer formed by stacking layers in this order may also be used. In each case, a layer containing Ag as a main component and a layer containing Sn as a main component may be laminated in any order on the underlayer or the intermediate layer.
より具体的に電気接点用材料の製造方法について説明する。まず、導電性基材の少なくとも片面側に、任意で、めっきにより、Niを主成分として含有する下地層を積層形成するか、またはNiを主成分として含有する下地層およびCuを主成分として含有する中間層をこの順で積層形成する。その後、導電性基板上に直接、または、導電性基板上に形成した下地層または中間層を介して間接的に、めっきによりAgを主成分として含有する層およびSnを主成分として含有する層を順不同で積層形成する(すなわち、Agを主成分として含有する層を形成した後、Snを主成分として含有する層を積層形成する場合と、Snを主成分として含有する層を形成した後、Agを主成分として含有する層を積層形成する場合のいずれであってもよい)。次いで、450~900℃の加熱温度で加熱する第1熱処理を施した後、前記第1熱処理の加熱温度よりも低い温度でかつ表層が231℃(Snの融点)以上となるように加熱する第2熱処理を施す。その後、冷却して、電気接点用材料を得る。熱処理の際に、めっきにより形成されたSnを主成分として含有する層におけるSnおよびAgを主成分として含有する層におけるAgが、相互の層にそれぞれ拡散することで、銀(Ag)および錫(Sn)を主成分として含有する母相に、Snの含有量が11.80~22.85at%である金属間化合物からなる析出物が多数存在する表層が得られる。 More specifically, the method for producing the electrical contact material will be described. First, on at least one side of the conductive substrate, an underlayer containing Ni as a main component is optionally formed by plating, or an underlayer containing Ni as a main component and a base layer containing Cu as a main component are optionally formed by plating. The intermediate layers are laminated in this order. After that, a layer containing Ag as a main component and a layer containing Sn as a main component are formed by plating directly on the conductive substrate or indirectly via an underlying layer or an intermediate layer formed on the conductive substrate. Lamination is performed in random order (i.e., when a layer containing Ag as a main component is formed and then a layer containing Sn as a main component is formed, and after forming a layer containing Sn as a main component, Ag may be used in any case where a layer containing as a main component is formed by lamination). Next, after performing a first heat treatment that heats at a heating temperature of 450 to 900 ° C., the surface layer is heated to a temperature lower than the heating temperature of the first heat treatment and the surface layer is 231 ° C. (melting point of Sn) or higher. 2 Apply heat treatment. After that, it is cooled to obtain an electrical contact material. During the heat treatment, the Sn in the layer containing Sn as the main component and the Ag in the layer containing Ag as the main component, which are formed by plating, diffuse into the respective layers to form silver (Ag) and tin ( Sn) as a main component and a surface layer containing a large number of precipitates composed of an intermetallic compound with a Sn content of 11.80 to 22.85 at %.
各層を形成するためのめっき法としては、特に限定されないが、例えば電解めっきや無電解めっきのような湿式めっき、蒸着やスパッタのような乾式めっき等を用いることができる。これらの中でも、湿式めっきを用いることが好ましく、電解めっきを用いることがより好ましい。この際、めっき条件としては、めっき方法や、めっき層の種類やその厚さ、その後の熱処理の温度や保持時間などに応じて適宜調整すればよい。 The plating method for forming each layer is not particularly limited, but wet plating such as electrolytic plating and electroless plating, dry plating such as vapor deposition and sputtering, and the like can be used. Among these, wet plating is preferably used, and electrolytic plating is more preferably used. At this time, the plating conditions may be appropriately adjusted according to the plating method, the type and thickness of the plating layer, the temperature and holding time of the subsequent heat treatment, and the like.
Snを主成分として含有する層の厚さに対する、Agを主成分として含有する層の厚さの比(Ag層/Sn層の厚さ比)としては、2.1~7.0であることが好ましく、2.8~5.0であることがより好ましい。このような比が2.1~7.0であることにより、銀(Ag)および錫(Sn)を主成分として含有する母相に、Snの含有量が11.80~22.85at%である金属間化合物からなる析出物が多数存在する表層が得られやすくなり、このような電気接点用材料は、接触抵抗および動摩擦係数が低く、優れたものとなる。 The ratio of the thickness of the layer containing Ag as the main component to the thickness of the layer containing Sn as the main component (thickness ratio of Ag layer/Sn layer) is 2.1 to 7.0. is preferred, and 2.8 to 5.0 is more preferred. With such a ratio of 2.1 to 7.0, the mother phase containing silver (Ag) and tin (Sn) as main components has a Sn content of 11.80 to 22.85 at%. It becomes easy to obtain a surface layer containing a large number of precipitates of a certain intermetallic compound, and such an electrical contact material has excellent low contact resistance and dynamic friction coefficient.
なお、Agを主成分として含有する層およびSnを主成分として含有する層を順不同で別に積層形成するのではなく、AgおよびSnを主成分として含有する層(例えば、Ag-Sn共析層)を積層形成してもよいが、この場合、第1熱処理は必ずしも必須の構成要素ではなく、第2熱処理から開始してもよい。 In addition, a layer containing Ag as a main component and a layer containing Sn as a main component are not separately laminated in random order, but a layer containing Ag and Sn as main components (eg, Ag—Sn eutectoid layer). may be laminated, but in this case, the first heat treatment is not necessarily an essential component, and the second heat treatment may be started.
第1熱処理は、加熱温度が、450~900℃であればよく、特に470~700℃であることが好ましい。このような温度で加熱して第1熱処理を施すことにより、Snを主成分として含有する層中のSnが溶融し、溶融したSnが、Agを主成分として含有する層中を熱拡散してAg-Sn合金が生成され、その結果、Snを主成分として含有する層と、Agを主成分として含有する層から、Ag-Sn合金層を形成することができる。 The first heat treatment may be performed at a heating temperature of 450 to 900.degree. C., preferably 470 to 700.degree. By performing the first heat treatment by heating at such a temperature, Sn in the layer containing Sn as a main component melts, and the melted Sn thermally diffuses in the layer containing Ag as a main component. An Ag—Sn alloy is produced, and as a result, an Ag—Sn alloy layer can be formed from a layer containing Sn as a main component and a layer containing Ag as a main component.
第1熱処理は、加熱時間が5秒以上300秒以下であることが好ましく、特に5秒以上200秒以下であることが好ましい。このように短時間で加熱することにより、SnおよびAg以外の金属が相互に拡散して導電性などを低下させる成分が生成することを防止することができる。 The heating time of the first heat treatment is preferably 5 seconds or more and 300 seconds or less, and particularly preferably 5 seconds or more and 200 seconds or less. By heating in such a short period of time, metals other than Sn and Ag can be prevented from diffusing into each other to form a component that lowers the electrical conductivity and the like.
第1熱処理は、以上のように、高温、短時間で、上述のようにして得られた積層された基板全体に対して加熱を行うものである。このように高温、短時間で加熱を行う装置としては、誘導加熱装置などが挙げられる。 As described above, the first heat treatment heats the entire laminated substrate obtained as described above at a high temperature for a short period of time. An induction heating device or the like can be used as a device for performing heating at a high temperature in a short period of time.
第1熱処理は、不活性ガス雰囲気下または還元ガス雰囲気下で行うことが好ましい。具体的に、不活性ガスとしては、N2、Ar、Heなどを用いることができる。また、還元ガスとしては、H2、CO、CH4、H2+COなどを用いることができる。不活性ガス雰囲気下または還元ガス雰囲気下で熱処理を施すことにより、各層の金属の酸化を防止することができる。 The first heat treatment is preferably performed under an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere. Specifically, N 2 , Ar, He, or the like can be used as the inert gas. Further, H 2 , CO, CH 4 , H 2 +CO, or the like can be used as the reducing gas. By performing heat treatment in an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere, oxidation of the metal in each layer can be prevented.
第2熱処理は、加熱温度が、上述した第1熱処理の加熱温度よりも低い温度であって、かつ231℃(錫の融点)以上であれば特に限定されないが、例えば231℃~700℃であることが好ましく、特に250℃~480℃であることが好ましい。 The second heat treatment is not particularly limited as long as the heating temperature is lower than the heating temperature of the first heat treatment described above and is 231 ° C. (the melting point of tin) or higher, but is, for example, 231 ° C. to 700 ° C. is preferred, and 250°C to 480°C is particularly preferred.
第2熱処理は、加熱時間が5秒以上300秒以下であることが好ましく、特に5秒以上200秒以下であることが好ましい。 The second heat treatment preferably has a heating time of 5 seconds or more and 300 seconds or less, and particularly preferably 5 seconds or more and 200 seconds or less.
第2熱処理は、不活性ガス雰囲気下または還元ガス雰囲気下で行うことが好ましい。具体的に、不活性ガスとしては、N2、Ar、Heなどを用いることができる。また、還元ガスとしては、H2、CO、CH4、H2+COなどを用いることができる。不活性ガス雰囲気下または還元ガス雰囲気下で熱処理を施すことにより、各層の金属の酸化を防止することができる。 The second heat treatment is preferably performed under an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere. Specifically, N 2 , Ar, He, or the like can be used as the inert gas. Further, H 2 , CO, CH 4 , H 2 +CO, or the like can be used as the reducing gas. By performing heat treatment in an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere, oxidation of the metal in each layer can be prevented.
第2熱処理では、以上のように加熱を行うことにより、その表層に、Snの含有量が11.80~22.85at%である金属間化合物からなる析出物を析出させる。したがって、その第2熱処理による加熱は、少なくとも表層を加熱すればよく、例えばバーナーなどを用いて表層を加熱することができる。このように表層のみを加熱することにより、表層においてはSnの含有量が11.80~22.85at%である金属間化合物の析出を促進する一方、各層の金属が相互に拡散して、性能を低下させる成分が生成することをより防止することができる。 In the second heat treatment, the heating is performed as described above, so that a precipitate composed of an intermetallic compound having a Sn content of 11.80 to 22.85 at % is deposited on the surface layer. Therefore, the heating by the second heat treatment may heat at least the surface layer, and for example, the surface layer can be heated using a burner. By heating only the surface layer in this way, while promoting the precipitation of an intermetallic compound with a Sn content of 11.80 to 22.85 at% in the surface layer, the metals of each layer diffuse to each other, and the performance It is possible to further prevent the generation of components that lower the
表層のみを加熱する場合、表面(表層の表面)の到達温度は、例えば231℃~700℃であることが好ましく、特に250℃~480℃であることが好ましい。また、表層のみを加熱する場合、表面の到達温度と、裏面(導電性基材)の到達温度との差は、50℃以上であることが好ましく、100℃以上であることがより好ましい。 When only the surface layer is heated, the reaching temperature of the surface (the surface of the surface layer) is preferably, for example, 231°C to 700°C, and particularly preferably 250°C to 480°C. When only the surface layer is heated, the difference between the temperature reached on the surface and the temperature reached on the back surface (conductive substrate) is preferably 50° C. or higher, more preferably 100° C. or higher.
次に、本発明の効果をさらに明確にするために、実施例および比較例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Next, examples and comparative examples will be described in order to further clarify the effects of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.
以下に示す製造方法A~Cのいずれかにより、実施例1~24の試料を作製した。また、以下に示す製造方法D~Hのいずれかにより、比較例1~6の試料を作製した。作製した試料について、その構造および特性について評価し、その製造条件とともに表1に示した。 Samples of Examples 1 to 24 were produced by one of the manufacturing methods A to C shown below. In addition, samples of Comparative Examples 1 to 6 were produced by any of the following manufacturing methods D to H. The structures and properties of the produced samples were evaluated, and the results are shown in Table 1 together with the production conditions.
(加熱前のAg層、加熱前のSn層、下地層および中間層の厚さの測定)
JIS H8501:1999の蛍光X線式試験方法にしたがい、作製した各試料の表面から蛍光X線分析を行い測定した。また、各層の厚さの確認のため、断面について画像解析法によっても厚さの測定を行った。画像解析法はJIS H8501:1999の走査型電子顕微鏡試験方法にしたがい行った。
(Measurement of thickness of Ag layer before heating, Sn layer before heating, underlayer and intermediate layer)
According to the fluorescent X-ray test method of JIS H8501:1999, the surface of each sample prepared was subjected to fluorescent X-ray analysis and measured. In addition, in order to confirm the thickness of each layer, the thickness of the cross section was also measured by an image analysis method. The image analysis method was performed according to the scanning electron microscope test method of JIS H8501:1999.
(X線光電子分光)
X線光電子分光分析は、アルバック・ファイ製XPS測定装置5600MCを用い、以下の条件で行った。指定元素を銀、錫、銅、ニッケル、炭素、酸素とし、測定開始後5.2秒後(深さ0.2nm)における指定元素の合計を100%として各元素の濃度を測定することで各元素の濃度分析を行った。また、表層におけるSnの含有量が11.80~22.85at%である金属間化合物の存在割合は、10mm×10mmの矩形内の任意の19点を測定したとき、Sn量の平均値をSn含有量とし、そのSn量が11.80~22.85at%である測定点の全測定点に対する割合を存在割合とした。
真空到達度1×10-10Torr(Arガス導入時1×10-8Torr)
X線:単色化Al-Kα
検出面積:50μmφ
出力:200W
イオン線:イオン種Ar+加速電圧3kV
試料入射(試料と検出器とのなす角):各45°
スパッタリングレート:2.3nm/分(SiO2換算)
(X-ray photoelectron spectroscopy)
The X-ray photoelectron spectroscopic analysis was performed under the following conditions using an XPS measuring device 5600MC manufactured by Ulvac-Phi. The specified elements are silver, tin, copper, nickel, carbon, and oxygen, and the concentration of each element is measured with the total of the specified elements 5.2 seconds after the start of measurement (0.2 nm depth) as 100%. Concentration analysis of elements was performed. In addition, the existence ratio of the intermetallic compound whose Sn content in the surface layer is 11.80 to 22.85 at% is the average value of the Sn content when measuring arbitrary 19 points in a rectangle of 10 mm × 10 mm. The ratio of the measurement points with the Sn content of 11.80 to 22.85 atomic % to all the measurement points was defined as the existence ratio.
Vacuum attainment 1×10 −10 Torr (1×10 −8 Torr when Ar gas is introduced)
X-ray: monochromatic Al-Kα
Detection area: 50 μmφ
Output: 200W
Ion beam: ion species Ar + acceleration voltage 3 kV
Sample incident (angle between sample and detector): 45° each
Sputtering rate: 2.3 nm/min (in terms of SiO2 )
(接触抵抗値の測定)
導電材(各試料)と、Ag表面被覆張り出し加工材(表層に膜厚3μmのAg層を有する無酸素銅C1020、張り出し加工部の曲率半径が5mm)との間の接触抵抗を、四端子法により測定して求めた。DC電流源として株式会社TFF ケースレーインスツルメンツ社製 6220型DC電流ソースを用い、電気抵抗の測定には電流測定器(同社製 2182A型ナノボルトメータ)を用いた。任意の5箇所における接触抵抗値を測定し、各々平均値(n=5)を算出し、以下の基準で評価した。
◎:10mΩ未満
〇:10mΩ以上20mΩ未満
×:20mΩ以上
(Measurement of contact resistance value)
The contact resistance between the conductive material (each sample) and the Ag surface-coated overhanging material (oxygen-free copper C1020 with a 3 μm-thick Ag layer on the surface, the radius of curvature of the overhanging part is 5 mm) was measured by the four-terminal method. It was obtained by measuring by A 6220 type DC current source manufactured by TFF Keithley Instruments Co., Ltd. was used as a DC current source, and a current measuring device (2182A nanovoltmeter manufactured by the same company) was used for measuring electrical resistance. The contact resistance values were measured at five arbitrary points, the average value (n=5) was calculated for each, and the values were evaluated according to the following criteria.
◎: Less than 10 mΩ ○: 10 mΩ or more and less than 20 mΩ ×: 20 mΩ or more
(動摩擦係数の測定)
表面性測定機(新東科学株式会社製、TYPE:14)を用い、各試料の表層を形成した表面を、Ag表面被覆張り出し加工材(表層に膜厚3μmのAg層を有する無酸素銅C1020、張り出し加工部の曲率半径が5mm)に対し、移動速度100mm/min、摺動距離5mm、接触荷重を5Nで、導電材を15回往復摺動させ、15回目の摺動時の数値を動摩擦係数として測定し、以下の基準で評価した。
◎:0.5未満
〇:0.5以上0.8未満
×:0.8以上
(Measurement of dynamic friction coefficient)
Using a surface property measuring machine (manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd., TYPE: 14), the surface on which the surface layer of each sample is formed is covered with an Ag surface-coated overhanging material (oxygen-free copper C1020 having an Ag layer with a thickness of 3 μm on the surface layer. , the curvature radius of the overhanging portion is 5 mm), the moving speed is 100 mm / min, the sliding distance is 5 mm, the contact load is 5 N, and the conductive material is slid back and forth 15 times. It was measured as a coefficient and evaluated according to the following criteria.
◎: less than 0.5 ○: 0.5 or more and less than 0.8 ×: 0.8 or more
(耐熱試験)
各試料を大気雰囲気下において150℃で1000時間加熱した。加熱後、上記接触抵抗値の測定の方法にしたがい、加熱後の接触抵抗値を求めた。評価基準も同様とした。また、加熱後に測定した耐熱密着性は、JIS H 8504:1999にしたがってテープ試験方法を行い、以下の基準で評価した。
◎:150℃で1000時間加熱後の各試料についてテープ剥離試験を行い、表層等のめっきが剥がれなかった場合
×:150℃で1000時間加熱後の各試料についてテープ剥離試験を行い、表層等のめっきが剥がれた場合
(Heat resistance test)
Each sample was heated at 150° C. for 1000 hours in an air atmosphere. After heating, the contact resistance value after heating was obtained according to the method for measuring the contact resistance value described above. The evaluation criteria were also the same. The heat-resistant adhesiveness measured after heating was evaluated according to the following criteria by performing a tape test method according to JIS H 8504:1999.
◎: A tape peel test was performed on each sample after heating at 150 ° C for 1000 hours, and the plating on the surface layer, etc. did not peel off. ×: A tape peel test was performed on each sample after heating at 150 ° C for 1000 hours, and the surface layer When the plating peels off
[実施例1~8:製造方法A]
無酸素銅C1020を電解脱脂、アルカリシアン銀浴にて銀めっき、硫酸錫浴にて錫めっきをこの順にそれぞれ所定の厚さとなるように施した。次いで、不活性ガスまたは還元ガス雰囲気下、設定温度450~700℃の熱処理炉中で、5~180秒間第1熱処理を施した。その後、設定温度250~480℃の熱処理炉中で5~200秒間熱処理して、第2熱処理を施して、前記銀めっきと前記錫めっきを合金化し、その後、冷却することで、表層としてのAg-Sn合金層を形成した。
[Examples 1 to 8: Production method A]
Oxygen-free copper C1020 was electrolytically degreased, silver-plated in an alkaline cyanide silver bath, and tin-plated in a tin sulfate bath in this order to give a predetermined thickness. Next, a first heat treatment was performed for 5 to 180 seconds in a heat treatment furnace set at a temperature of 450 to 700° C. in an inert gas or reducing gas atmosphere. After that, heat treatment is performed for 5 to 200 seconds in a heat treatment furnace at a set temperature of 250 to 480 ° C., a second heat treatment is performed, the silver plating and the tin plating are alloyed, and then cooled to form a surface layer of Ag. -Sn alloy layer was formed.
[実施例9~16:製造方法B]
無酸素銅C1020を電解脱脂、酸洗浄した後に、スルファミン酸浴によってニッケルめっき、硫酸錫浴にて錫めっき、アルカリシアン銀浴にて銀めっきをこの順にそれぞれ所定の厚さとなるように施した。次いで、不活性ガスまたは還元ガス雰囲気下、設定温度450~700℃の熱処理炉中で、5~180秒間加熱した。その後、設定温度250~480℃の熱処理炉中で5~200秒間熱処理して、第2熱処理を施して、前記銀めっきと前記錫めっきを合金化し、その後、冷却することで、表層としてのAg-Sn合金層を形成した。
[Examples 9 to 16: Production method B]
After the oxygen-free copper C1020 was electrolytically degreased and washed with an acid, nickel plating was performed in a sulfamic acid bath, tin plating was performed in a tin sulfate bath, and silver plating was performed in an alkali cyanide silver bath in this order to a predetermined thickness. Then, it was heated for 5 to 180 seconds in a heat treatment furnace set at a temperature of 450 to 700° C. in an inert gas or reducing gas atmosphere. After that, heat treatment is performed for 5 to 200 seconds in a heat treatment furnace at a set temperature of 250 to 480 ° C., a second heat treatment is performed, the silver plating and the tin plating are alloyed, and then cooled to form a surface layer of Ag. -Sn alloy layer was formed.
[実施例17~24:製造方法C]
無酸素銅C1020を電解脱脂、酸洗浄した後に、スルファミン酸浴によってニッケルめっき、硫酸銅浴によって銅めっき、アルカリシアン銀浴にて銀めっき、硫酸錫浴にて錫めっきをこの順にそれぞれ所定の厚さとなるように施した。次いで、不活性ガスまたは還元ガス雰囲気下、設定温度300~700℃の熱処理炉中で、5~180秒間加熱した。その後、設定温度250~480℃の熱処理炉中で5~200秒間熱処理して、第2熱処理を施して、前記銀めっきと前記錫めっきを合金化し、その後、冷却することで、表層としてのAg-Sn合金層を形成した。
[Examples 17 to 24: Production method C]
After electrolytically degreasing and acid-cleaning the oxygen-free copper C1020, it is plated with nickel in a sulfamic acid bath, copper is plated in a copper sulfate bath, silver is plated in an alkaline cyanide silver bath, and tin is plated in a tin sulfate bath in this order to a predetermined thickness. It was applied so that it would be smooth. Then, it was heated for 5 to 180 seconds in a heat treatment furnace set at a temperature of 300 to 700° C. in an inert gas or reducing gas atmosphere. After that, heat treatment is performed for 5 to 200 seconds in a heat treatment furnace at a set temperature of 250 to 480 ° C., a second heat treatment is performed, the silver plating and the tin plating are alloyed, and then cooled to form a surface layer of Ag. -Sn alloy layer was formed.
[比較例1:製造方法D]
無酸素銅C1020を電解脱脂、酸洗浄した後に、アルカリシアン銀浴にて銀めっき、硫酸錫浴にて錫めっきをこの順にそれぞれ所定の厚さとなるように施した。次いで、還元ガス雰囲気下、設定温度700℃の熱処理炉中で、5秒間加熱した後、冷却した。第2熱処理を行っていない。
[Comparative Example 1: Manufacturing Method D]
After the oxygen-free copper C1020 was electrolytically degreased and washed with an acid, it was plated with silver in an alkaline cyanide silver bath and then plated with tin in a tin sulfate bath in this order to a predetermined thickness. Next, in a reducing gas atmosphere, in a heat treatment furnace set at a temperature of 700° C., it was heated for 5 seconds and then cooled. No second heat treatment was performed.
[比較例2:製造方法E]
無酸素銅C1020を電解脱脂、酸洗浄した後に、スルファミン酸浴によってニッケルめっき、アルカリシアン銀浴にて銀めっき、硫酸錫浴にて錫めっきをこの順にそれぞれ所定の厚さとなるように施した。次いで、還元ガス雰囲気下、設定温度600℃の熱処理炉中で、20秒間加熱した後、冷却した。第2熱処理を行っていない。
[Comparative Example 2: Production Method E]
After the oxygen-free copper C1020 was electrolytically degreased and washed with acid, it was plated with nickel in a sulfamic acid bath, silver plated in an alkaline cyanide silver bath, and tin plated in a tin sulfate bath in this order to a predetermined thickness. Then, in a reducing gas atmosphere, in a heat treatment furnace set at a temperature of 600° C., it was heated for 20 seconds and then cooled. No second heat treatment was performed.
[比較例3:製造方法F]
無酸素銅C1020を電解脱脂、酸洗浄した後に、スルファミン酸浴によってニッケルめっき、硫酸錫浴にて錫めっきをこの順にそれぞれ所定の厚さとなるように施した後、還元ガス雰囲気下、設定温度500℃の熱処理炉中で、10秒間加熱した後、冷却したAgめっきは形成せず、また、第2熱処理を行っていない。
[Comparative Example 3: Manufacturing Method F]
After the oxygen-free copper C1020 was electrolytically degreased and washed with acid, it was plated with nickel in a sulfamic acid bath and then tin-plated in a tin sulfate bath in this order to a predetermined thickness. After heating for 10 seconds in a heat treatment furnace at 100° C., no Ag plating was formed by cooling, and the second heat treatment was not performed.
[比較例4:製造方法G]
無酸素銅C1020を電解脱脂、酸洗浄した後に、スルファミン酸浴によってニッケルめっき、硫酸銅浴によって銅めっき、アルカリシアン銀浴にて銀めっきをこの順にそれぞれ所定の厚さとなるように施した。Snめっきは形成せず、また、第1熱処理および第2熱処理も行っていない。
[Comparative Example 4: Manufacturing Method G]
After the oxygen-free copper C1020 was electrolytically degreased and washed with acid, it was plated with nickel in a sulfamic acid bath, copper plated in a copper sulfate bath, and silver plated in an alkali cyanide silver bath in this order to a predetermined thickness. No Sn plating was formed, and neither the first heat treatment nor the second heat treatment were performed.
[比較例5~6:製造方法H]
無酸素銅C1020を電解脱脂、酸洗浄した後に、スルファミン酸浴によってニッケルめっき、硫酸銅浴によって銅めっき、アルカリシアン銀浴にて銀めっき、硫酸錫浴にて錫めっきをこの順にそれぞれ所定の厚さとなるように施した後、不活性ガス雰囲気下、設定温度600℃の低温にした熱処理炉中で、20秒間または100秒間加熱した後、冷却した。
[Comparative Examples 5 and 6: Manufacturing Method H]
After electrolytically degreasing and acid-cleaning the oxygen-free copper C1020, it is plated with nickel in a sulfamic acid bath, copper is plated in a copper sulfate bath, silver is plated in an alkaline cyanide silver bath, and tin is plated in a tin sulfate bath in this order to a predetermined thickness. After applying it so that it becomes thin, it was heated in a heat treatment furnace set at a low temperature of 600° C. in an inert gas atmosphere for 20 seconds or 100 seconds, and then cooled.
上記表1から分かるように、実施例1~24の試料は、接触抵抗値および動摩擦係数が低く、しかも、熱処理における加熱後の耐熱密着性も優れていた。加えて、実施例1~24の試料は、加熱後の接触抵抗も、加熱前の接触抵抗と変わらず、低いままであった。 As can be seen from Table 1 above, the samples of Examples 1 to 24 had low contact resistance values and dynamic friction coefficients, and were excellent in heat-resistant adhesion after heating in the heat treatment. In addition, the samples of Examples 1 to 24 had a low contact resistance after heating, which was the same as the contact resistance before heating.
これに対し、その製造工程において第2熱処理を施さず、かつX線光電子分光により測定した、表層に存在する析出物のSn含有量が適正範囲よりも多い比較例1および2の試料は、加熱後の接触抵抗が高く、耐熱密着性も劣っていた。 On the other hand, the samples of Comparative Examples 1 and 2, which did not undergo the second heat treatment in the manufacturing process and had a Sn content in the precipitates present in the surface layer measured by X-ray photoelectron spectroscopy, were larger than the appropriate range. The post contact resistance was high and the heat resistant adhesion was poor.
その製造工程において第2熱処理を施さず、かつCu層(中間層)を備えず、錫(Sn)のみにより表層を形成した比較例3の試料は、加熱処理前後のいずれの接触抵抗も高く、耐熱密着性も劣っていた。 The sample of Comparative Example 3, in which the second heat treatment was not performed in the manufacturing process, the Cu layer (intermediate layer) was not provided, and the surface layer was formed only with tin (Sn), the contact resistance was high both before and after the heat treatment, The heat-resistant adhesion was also inferior.
その製造工程において第1熱処理および第2熱処理を施さず、かつ銀(Ag)のみにより表層を形成した比較例4の試料は、動摩擦係数が高く、耐熱密着性も劣っていた。 The sample of Comparative Example 4, in which the first heat treatment and the second heat treatment were not performed in the manufacturing process and the surface layer was formed only with silver (Ag), had a high coefficient of dynamic friction and poor heat-resistant adhesion.
その製造工程において第2熱処理を施さず、かつX線光電子分光により測定した、表層に存在する析出物のSn含有量が適正範囲よりも多い比較例5の試料は、加熱処理前後のいずれの接触抵抗も高く、耐熱密着性も劣っていた。 The sample of Comparative Example 5, which was not subjected to the second heat treatment in the manufacturing process and had a Sn content in the precipitates present in the surface layer measured by X-ray photoelectron spectroscopy, was larger than the appropriate range. The resistance was high and the heat-resistant adhesion was poor.
その製造工程において第2熱処理を施さず、かつX線光電子分光により測定した、表層に存在する析出物のSn含有量が適正範囲よりも少ない比較例6の試料は、動摩擦係数が高く、耐熱密着性も劣っていた。 The sample of Comparative Example 6, in which the second heat treatment was not performed in the manufacturing process and the Sn content of the precipitates present in the surface layer was measured by X-ray photoelectron spectroscopy, which was less than the appropriate range, had a high dynamic friction coefficient and heat-resistant adhesion. was also inferior.
1 電気接点用材料
11 導電性基材
12 下地層
13 中間層
14 表層
1
Claims (10)
Cuを主成分として含有する導電性基材の少なくとも片面側に、Agを主成分として含有する層およびSnを主成分として含有する層を順不同で積層形成し、次いで、不活性ガス雰囲気下または還元ガス雰囲気下で、450~900℃の加熱温度で加熱する第1熱処理を施した後、不活性ガス雰囲気下または還元ガス雰囲気下で、前記第1熱処理の加熱温度よりも低い温度でかつ表層が231℃以上となるように加熱する第2熱処理を施すことを特徴とする電気接点用材料の製造方法。 A method for producing the electrical contact material according to claim 1 ,
A layer containing Ag as a main component and a layer containing Sn as a main component are laminated in random order on at least one side of a conductive base material containing Cu as a main component, and then heated under an inert gas atmosphere or by reduction. After performing a first heat treatment of heating at a heating temperature of 450 to 900 ° C. in a gas atmosphere , in an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere, the temperature is lower than the heating temperature of the first heat treatment and the surface layer is A method for producing an electrical contact material, characterized in that a second heat treatment is performed to heat the material to 231° C. or higher.
Cuを主成分として含有する導電性基材の少なくとも片面側に、Niを主成分として含有する下地層を積層形成し、その後、前記下地層上に、Agを主成分として含有する層およびSnを主成分として含有する層を順不同で積層形成し、次いで、不活性ガス雰囲気下または還元ガス雰囲気下で、450~900℃の加熱温度で加熱する第1熱処理を施した後、不活性ガス雰囲気下または還元ガス雰囲気下で、前記第1熱処理の加熱温度よりも低い温度でかつ表層が231℃以上となるように加熱する第2熱処理を施すことを特徴とする電気接点用材料の製造方法。 A method for producing the electrical contact material according to claim 2 ,
A base layer containing Ni as a main component is laminated on at least one side of a conductive substrate containing Cu as a main component, and then a layer containing Ag as a main component and Sn are formed on the base layer. Layers containing as the main component are laminated in random order, then subjected to a first heat treatment of heating at a heating temperature of 450 to 900 ° C. under an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere , and then under an inert gas atmosphere. Alternatively, a method for producing an electrical contact material, wherein a second heat treatment is performed in a reducing gas atmosphere at a temperature lower than the heating temperature of the first heat treatment and the surface layer is heated to 231° C. or higher.
Cuを主成分として含有する導電性基材の少なくとも片面側に、Niを主成分として含有する下地層およびCuを主成分として含有する中間層をこの順で積層形成し、その後、前記中間層上に、Agを主成分として含有する層およびSnを主成分として含有する層を順不同で積層形成し、次いで、不活性ガス雰囲気下または還元ガス雰囲気下で、450~900℃の加熱温度で加熱する第1熱処理を施した後、不活性ガス雰囲気下または還元ガス雰囲気下で、前記第1熱処理の加熱温度よりも低い温度でかつ表層が231℃以上となるように加熱する第2熱処理を施すことを特徴とする電気接点用材料の製造方法。 A method for producing the electrical contact material according to claim 3 ,
A base layer containing Ni as a main component and an intermediate layer containing Cu as a main component are laminated in this order on at least one side of a conductive substrate containing Cu as a main component, and then formed on the intermediate layer. Then, a layer containing Ag as a main component and a layer containing Sn as a main component are laminated in random order, and then heated at a heating temperature of 450 to 900 ° C. in an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere. After performing the first heat treatment, performing a second heat treatment in an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere at a temperature lower than the heating temperature of the first heat treatment and heating the surface layer to 231 ° C. or higher. A method for producing an electrical contact material, characterized by:
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