布線連接器具用金屬材料的製作方法

2023-06-01 23:59:21 1

專利名稱：：布線連接器具用金屬材料的製作方法
技術領域：
：本發明涉及布線連接器具的至少一個金屬構件為銅或銅合金材料的布線連接器具用金屬材料，特別涉及能夠防止發生輝光和氧化亞銅的增加的布線連接器具用金屬材料。
背景技術：
：布線連接器具被廣泛使用於電器的插座或照明開關等電連接部上。上述連接部通常使用金屬，金屬之間通過接觸進行電連接。目前，在上述接觸部發熱成為問題。這被認為是在接觸部發生微小放電(輝光)，以此為起因，誘發氧化亞銅增加，從而接觸電阻增加、發熱。重新考慮合金成分，提出了難以引起輝光和氧化亞銅增加的布線連接器具用銅合金。但是，即使研究合金成分，也不能防止因產生輝光以及氧化亞銅增加而引起的發熱。
發明內容本發明人等對布線連接器具的接觸部進行詳細的研究，發現材料表面的粗度(粗糙度)和產生輝光有關係，基於該發現，進行進一步的悉心研究，以至完成了本發明。本發明提供以下方案(1)一種布線連接器具用金屬材料，該金屬材料的耐輝光特性優異，並且在金屬構件之間的布線連接中，至少一個上述金屬構件為銅或銅合金材料，其中，所述金屬構件的至少一個的連接部表面的平均粗糙度Ra為0.3pm以下、最大粗糙度Rt為2.0pm以下；以及(2)權利要求1所述的布線連接器具用金屬材料，該金屬材料的耐輝光特性優異，其中，平均粗糙度Ra和最大粗糙度Rt之比Rt/Ra為10以下。本發明的布線連接器具用金屬材料通過限定平均粗糙度Ra和最大粗糙度Rt,優選進一步調節平均粗糙度Ra和最大粗糙度Rt之比，可以防止產生輝光以及氧化亞銅的增加，從而能夠抑制發熱，作為電器的插座或照明開關等的布線連接器具的金屬材料是合適的。通過參照附圖來考慮，由下述的記載可以明確本發明的上述以及其它特徵和優點。圖1是在實施例中使用的耐輝光特性和耐氧化銅增加特性的測定裝置的模式圖。具體實施方式對於本發明的優選實施方式，詳細地進行說明。另外，在本發明中，粗糙度的定義依照JISB0601:2001。即，在本發明中，平均粗糙度Ra是指上述JISB0601:2001的算術平均粗度，同樣地，在本發明中，最大粗糙度Rt是指上述JISB0601:2001的粗糙度曲線的最大截面高度。在本發明中，金屬構件之間的布線連接中的至少一個上述金屬構件為銅或銅合金材料。在本發明中，上述金屬構件的至少一個連接部(接點)表面的平均粗糙度Ra為0.3pm以下且最大粗糙度Rt為2pm以下，任一金屬構件均優選平均粗糙度Ra為0.3nm以下且最大粗糙度Rt為2pm以下。在本發明中，上述平均粗糙度Ra為0.3jim以下且最大粗糙度Rt為2pm以下的金屬構件可舉出銅或銅合金材料的情況和不是銅或銅合金材料的金屬材料(例如鎳合金材料)的情況。因為上述平均粗糙度Ra為0.3pm以下且最大粗糙度Rt為2pm以下可以顯著降低輝光的產生。粗糙度是表示材料表面凹凸的指標之一，可認為施加於該凹凸前端的電壓集中而引起輝光放電。在本發明中，平均粗糙度Ra超過0.3jmi時，容易產生輝光放電。優選為0.2jim以下。另外，最大粗糙度Rt超過2pm時，同樣容易產生輝光放電。優選為ljam以下。另外，平均粗糙度Ra和最大粗糙度Rt越小越優選。平均粗糙度Ra和最大粗糙度Rt的下限值沒有特別限制，但平均粗糙度Ra通常優選為0.01pm以上，另外，最大粗糙度Rt通常優選為0.05|im以上。在本發明中，最大粗糙度Rt和平均粗糙度Ra之比Rt/Ra優選為10以下。最大粗糙度Rt和平均粗糙度Ra之比Rt/Ra為10以下時，能夠更加降低輝光的產生。可認為，如果Rt/Ra過大，則局部存在凹凸大的部位，在該部位容易引起輝光放電。在本發明中，優選Rt/Ra為5以下。另夕卜，上述Rt/Ra越小越優選。Rt/Ra的下限值沒有特別限制，但Rt/Ra通常優選為2以上。由於要求本發明的布線連接器具用金屬材料中接點具有接觸壓力和導電性，因此通常使用強度和導電性優異的金屬。其中，不鏽鋼或鎳合金、銅合金的強度和導電性優異而優選。更優選拉伸強度為500MPa以上，電導率為30%IACS以上。作為上述更優選的例子，可舉出(1)含有Sn為0.1~10質量％、P為0.001~0.5質量％、其餘部分由Cu和不可避免的雜質組成的銅合金；(2)含有Cr為0.1~1.0質量％、Sn或Zn中的至少一種元素為0.05-5質量°/。、其餘部分由Cu和不可避免的雜質組成的銅合金；(3)含有Ni為1.0~5.0質量％、Si為0.3-1.3質量％、Mg、Sn、Zn中的至少一種元素以總量計為0.05~5.0質量％、其餘部分由Cu和不可避免的雜質組成的銅合金；或者(4)含有Fe為0.5~3.0質量％、P為0.1~1.0質量％、其餘部分由Cu和不可避免的雜質組成的銅合金。本發明的布線連接器具用金屬材料可利用通常的製造方法，適當反覆進行鑄造、熱軋、冷軋、熱處理等來製造。另外，作為控制平均粗糙度Ra、最大粗糙度Rt的方法，通過由酸、鹼等洗滌處理表面的方法、或改變冷軋工序中的軋輥粗糙度來進行。實施例下面，基於實施例更詳細地說明本發明，但本發明並不限定於此。取得市售的由銅合金和非鐵材料製成的板厚0.15~0.25mm的板材，調查拉伸強度、硬度、電導率。拉伸強度是從軋制平行方向切出JIS-5號試驗片，並基於JISZ2241進行測定。硬度是基於JISZ2244從材料表面以負荷100g進行測定。電導率是從軋制平行方向切出寬度10mmx長度150mm的試驗片，基於JISH3200以端子間距離100mm進行測定。結果如表1、表2所示。另外，即使是相同合金組成，其強度、硬度、電導率也不同，這是因為調質處理或製造條件不同。表1tableseeoriginaldocumentpage6表2tableseeoriginaldocumentpage7使用各種號數的砂紙(表面上附著了SiC的磨粒的研磨紙)，在與軋制方向相同的方向(與軋制平行的方向)上，對上述板材的表面進行研磨，製成表面粗糙度不同的材料。即，板材固定於平滑的平臺上，採用從#230的砂紙依次提高號數到#4000的八個等級的砂紙，研磨30次，接著，洗滌表面。通過上述研磨，判斷除去了表層的氧化亞銅，進行後述的評價。表面粗糙度的測定基於JISH3406來測定。觸針的掃描是在與材料的軋制方向或用砂、紙研磨的方向垂直的方向上進行4mm，反覆3次該測定，求出平均值。對於這些板材，評價耐輝光特性和耐氧化亞銅增加特性。圖1表示在耐輝光特性和耐氧化亞銅增加特性的測定中使用的裝置的模式圖。耐輝光特性如以下進行評價。即，將直徑2mm的銅線2安裝到帶有負荷附加器的保持架1上，將本發明例和比較例的試料3設置在試料保持架4上，使之與銅線2接觸，使用滑動式變壓器(自耦變壓器，商品名，東芝製造)8和可變電阻器6,使在上述銅線2和試料3之間流動的電流為4A。接著，通過振動器5使試料保持架4振動，通過示波器7觀察上述銅線2和試料3之間的電壓波形。在上述銅線2和試料3之間產生(微小放電)時，由於示波器7的波形變化，採用直到產生該波形變化時附加的振動數(次數)來評價耐輝光特性。作為耐輝光特性的評價，將直到發生顯示該輝光產生的波形變化時附加的振動為IOOO次以下的情況作為"不良"，將超過1000次且為2000次以下的情況作為"可"，將超過2000次的情況作為"良"。接著，如下評價耐氧化亞銅增加特性。在確認上述輝光產生的同時，停止振動器5的振動，將試料3放置60分鐘。接著，取出試料3，收集在上述試料3的表面上生成的氧化亞銅，測定質量。用該質量、即氧化亞銅的增加量(mg)來評價耐氧化亞銅增加性。作為耐氧化亞銅增加性的評價，將該氧化亞銅產生量(mg)為200mg以下的情況作為"良"，將超過200mg且為250mg以下的情況作為"可"，將超過250mg的情況作為"不良"。結果如表37所示。表3tableseeoriginaldocumentpage9表4tableseeoriginaldocumentpage10表5tableseeoriginaldocumentpage11表6tableseeoriginaldocumentpage11表7tableseeoriginaldocumentpage12由表3-7可知比較例的No.85-120由於Ra或者Ra和Rt大，因而氧化亞銅的增加量多、或者耐輝光特性差且氧化亞銅增加量也多。與此相反，可知No.l~84和601~604所示的本發明的板材的耐輝光特性優異，並且氧化亞銅增加量也少，是優異的板材。工業實用性本發明的布線連接器具用金屬材料通過限定平均粗糙度Ra和最大粗糙度Rt，優選進一步調節平均粗糙度Ra和最大粗糙度Rt之比，可以防止輝光的產生以及氧化亞銅的增加，從而可抑制發熱，作為電器的插座或照明開關等布線連接器具中使用的金屬材料是合適的。雖然以該實施方式為基礎說明了本發明，但只要我們沒有特別指定，就不是想在說明書的哪個細節中限定我們的發明，應該在不違反後面附上的權利要求書所示的發明精神和範圍的基礎上進行更寬的解釋。權利要求1.一種布線連接器具用金屬材料，該金屬材料的耐輝光特性優異，並且在金屬構件之間的布線連接中，至少一個上述金屬構件為銅或銅合金材料，其中，所述金屬構件的至少一個連接部表面的平均粗糙度Ra為0.3pm以下、最大粗糙度Rt為2.0pm以下。2.權利要求1所述的布線連接器具用金屬材料，該金屬材料的耐輝光特性優異，其中，平均粗糙度Ra和最大粗糙度Rt之比Rt/Ra為IO以下。3.權利要求1或2所述的布線連接器具用金屬材料，其中，拉伸強度為500MPa以上，電導率為30%IACS以上。4.權利要求l或2所述的布線連接器具用金屬材料，其中，上述金屬材料是含有Sn為0.1~10質量％、P為0.001-0.5質量％、其餘部分由Cu和不可避免的雜質組成的銅合金。5.權利要求1或2所述的布線連接器具用金屬材料，其中，上述金屬材料是含有Cr為0.1~1.0質量％、Sn或Zn中的至少一種元素為0.05~5質量％、其餘部分由Cu和不可避免的雜質組成的銅合金。6.權利要求l或2所述的布線連接器具用金屬材料，其中，上述金屬材料是含有Ni為1.0~5.0質量％、Si為0.3-1.3質量％、Mg、Sn、Zn中的至少一種元素以總量計為0.05~5.0質量％、其餘部分由Cu和不可避免的雜質組成的銅合金。7.權利要求1或2所述的布線連接器具用金屬材料，其中，上述金屬材料是含有Fe為0.5~3.0質量％、P為0.1~1.0質量％、其餘部分由Cu和不可避免的雜質組成的銅合金。全文摘要本發明涉及一種布線連接器具用金屬材料，其用於金屬構件之間的布線連接，並且至少一個上述金屬構件為銅或銅合金材料，所述金屬構件的至少一個連接部表面的平均粗糙度Ra為0.3μm以下、最大粗糙度Rt為2.0μm以下，並且該布線連接器具用金屬材料的耐輝光特性優異。文檔編號C22C9/00GK101124698SQ20068000544公開日2008年2月13日申請日期2006年3月6日優先權日2005年3月7日發明者三原邦照,江口立彥申請人:古河電氣工業株式會社