[发明专利]耐微滑动磨损性优异的连接部件用导电材料

说明书

本发明的连接部件用导电材料在包含分别含有特定量的Cr和Zr、Fe和P、或Zn的铜合金的母材的表面，形成有Cu含量为20～70at％且平均厚度为0.2～3.0μm的Cu‑Sn合金被覆层、和平均厚度为0.05～5.0μm的Sn被覆层。

技术领域

本发明涉及主要在机动车领域和一般民生领域中使用的端子等的连接部件用导电材料，特别是涉及以铜合金为母材，能够降低微滑动磨损的带镀Sn的连接部件用导电材料。

背景技术

作为对机动车的发动机进行电子控制的设备(ECU：Electronic Control Unit)等中使用的多极连接器用嵌合端子的原材，使用Cu-Ni-Si系、Cu-Ni-Sn-P系、Cu-Fe-P系、Cu-Zn系等各种铜合金。嵌合端子由雄端子和雌端子构成，考虑到嵌合端子的用途、使用环境、价格等，一般来说对于雄端子和雌端子通常使用其它铜合金。

其中Cu-Ni-Si系合金具有600MPa以上的抗拉强度、中等程度的导电率(25～50％IACS)、和在0.2％屈服强度的80％的弯曲应力负荷状态下保持150℃×1000小时后的应力松弛率为15～20％左右的特性，强度和耐应力松弛特性优异。

作为Cu-Fe-P系合金已知C19210、C194等，但这些Cu-Fe-P系合金具有抗拉强度400～600MPa左右、导电率60～90％IACS、在上述条件下的应力松弛率为60％以下的特性。需要说明的是，嵌合端子中，需要耐应力松弛特性的是雌端子，通常选定在上述条件下的应力松弛率为25％以下的铜合金。另外，Cu-Fe-P系合金比Cu-Ni-Si系合金和黄铜的导电率高，即使将端子小型化(雄-雌端子间的接触面积变小)，也有利于温度上升的抑制。另外，应力松弛率比黄铜小15％以上。此外，对先镀覆了Sn的铜合金条进行冲裁加工而制作的端子的冲裁加工面会露出母材，但在含Fe的合金元素的总含量为2.5质量％以下的Cu-Fe-P系合金的情况下，露出部分的焊料润湿性优异，能够不后镀覆Sn地进行焊接。由于Cu-Fe-P系合金有这样的优点，因此尤其可以用作小型的嵌合端子用途，进一步可以用作其中不那么要求耐应力松弛特性的雄端子用途。

作为Cu-Zn系，包含10～40％(质量％、以下相同)的Zn的Cu-Zn合金在JIS H 3100中被规定为C2200(10％Zn)、C2300(15％Zn)、C2400(20％Zn)、C2600(30％Zn)、C2700(35％Zn)、C2801(40％Zn)。这些Cu-Zn合金被称为红铜、黄铜。并且，这些Cu-Zn合金具有中等程度的导电率(25～45％IACS)，强度与延展性(弯曲加工性)的平衡良好，弹性极限值高。上述条件下的应力松弛率超过50％。另外，大量含有比Cu更廉价的Zn，且加工热处理工序比较单纯，因此价格便宜。由于Cu-Zn系合金具有这样的优点，因此被用作小型的嵌合端子用途，进一步被用作其中不那么要求耐应力松弛特性的雄端子用途。

另外，对于嵌合端子，为了确保耐蚀性和降低接触部的接触阻力等，可以在表面设置厚度1μm左右的Sn被覆层(回流镀Sn等)。对于形成了Sn被覆层的嵌合端子而言，将雄端子插入雌端子时，软质的Sn被覆层(Hv：10～30左右)发生塑性变形，在雄-雌端子间产生的Sn-Sn的凝结部被剪断。由于此时产生的变形阻力和剪断阻力，对于形成了Sn被覆层的嵌合端子而言，端子的插入力变大。上述ECU由容纳多个嵌合端子的连接器连接，因此伴随基站数量的增大而连接时的插入力变大。因此，从减小作业者的负担、确保连接的完全性等观点出发，需要降低嵌合端子的插入力。

在端子嵌合后，微滑动磨损现象成为问题。微滑动磨损现象是，由于机动车的发动机的振动和行进时的振动、以及伴随气氛温度的变动的膨胀、收缩等，而雄端子与雌端子之间发生滑动，由此端子表面的镀Sn发生磨损的现象。微滑动磨损现象中产生的Sn的磨损粉氧化，在接点部附近大量堆积，若咬入滑动的接点部彼此之间，则接点部彼此的接触阻力增大。雄端子与雌端子之间的抵接压力越小越容易发生该微滑动磨损现象，因此在插入力小的(抵接压力小的)嵌合端子中尤其容易发生。