镀敷材料及其制造方法
阅读说明：本技术 镀敷材料及其制造方法 (Plating material and method for producing same ) 是由 平井悠太郎 荒井健太郎 足达俊祐 于 2020-01-22 设计创作，主要内容包括：本发明提供价廉的镀敷材料及其制造方法,该镀敷材料的表面的一部分上形成银镀膜并且在其他一部分上形成有锡镀膜,能够防止在对镀敷材料进行回流处理后银镀膜的接触电阻升高及表面变色。通过在由铜或铜合金构成的基材(10)的表面上形成镍镀膜(12),在该镍镀膜(12)的表面的一部分上形成银镀膜(16)并且在镍镀膜(12)的表面的其他部分的一部分上形成锡镀膜(20),以制作在基材(10)上的镍镀膜(12)的表面上形成有银镀膜(16)和锡镀膜(20)的镀敷材料后,通过对该镀敷材料的表面照射红外线进行加热,以对锡镀膜(20)进行回流处理,将锡镀膜(20)制成回流锡镀层(22)。(The invention provides an inexpensive plating material and a method for producing the same, wherein a silver plating film is formed on a part of the surface of the plating material and a tin plating film is formed on the other part of the surface of the plating material, and the increase of contact resistance and surface discoloration of the silver plating film after the reflow treatment of the plating material can be prevented. A plating material having a silver plating film (16) and a tin plating film (20) formed on the surface of a nickel plating film (12) is produced by forming the nickel plating film (12) on the surface of a base material (10) made of copper or a copper alloy, forming the silver plating film (16) on a part of the surface of the nickel plating film (12), and forming the tin plating film (20) on a part of the other part of the surface of the nickel plating film (12), and then heating the surface of the plating material by irradiating infrared rays to perform a reflow process on the tin plating film (20), thereby forming the tin plating film (20) into a reflow tin plating layer (22).)
技术领域
本发明涉及镀敷材料及其制造方法，特别涉及作为在车载用或民生用电器布线中使用的连接器、开关、继电器等接触点或端子部件的材料而使用的镀敷材料及其制造方法。
背景技术
迄今，作为连接器或开关等的接触点或端子部件等的材料，采用在铜或铜合金或不锈钢等相对价廉且耐腐蚀性或机械特性等优异的基材上根据电特性或焊接性等所需特性实施了锡、银、金等的镀敷而得到的镀敷材料。为了提高这些镀层与基材之间的密合性，也使用在这些镀层和基材之间形成了由镍构成的基底层的镀敷材料。
对铜或铜合金或不锈钢等基材实施镀锡而得到的镀锡材料价格低廉，但是其在高温环境下的耐腐蚀性差。另外，对这些基材实施镀金而得到的镀金材料虽然耐腐蚀性优异、可靠性高，但是其成本会变高。另一方面，对这些基材实施镀银而得到的镀银材料与镀金材料相比价格低廉，与镀锡材料相比耐腐蚀性优异。
因此，作为连接器等端子部件的材料，对公端子和雌端子嵌合的部分(嵌合部)实施镀金或镀银，有时在夹紧电线等的部分(夹紧部)使用价廉且容易变形的实施了光泽镀锡或无光泽镀锡的镀敷材料。
此外，镀锡通常通过电镀来进行，为了缓和锡镀膜的内部应力并抑制晶须的产生，在电镀后进行回流处理(通过加热将镀锡熔融后使其凝固的处理)。如果照此在镀锡后实施回流处理，则锡的一部分扩散至原料或基底成分而形成化合物层，在该化合物层上形成锡或锡合金层。
特别是在对夹紧由铝或铝合金构成的电线等的部分实施了镀锡的镀敷材料中，因为电阻值增加，所以为了抑制电阻值的升高而需要在实施镀锡后实施回流处理。
作为这样的镀敷材料，已知通过电镀在由铜或铜合金构成的板状金属构件的一个面上形成镍的基底镀层，在该基底镀层上通过电镀形成银镀层，以板状金属构件的另一个面作为基底通过直接电镀形成锡镀层后，在氧浓度为200ppm以下的低氧浓度气氛中进行加热至400～800℃的回流处理以使锡镀层熔融，从而在板状金属构件和锡镀层之间形成锡－铜的金属间化合物(例如，参照专利文献1)。
此外，已知金属基材在至少一部分上形成回流锡镀层、在与该回流锡镀层的界面形成反应层，从金属基材将回流锡镀层和反应层的至少一部分完全剥离，对完全剥离回流锡镀层和反应层的区域的至少一部分实施镀镍处理以形成镍镀层，对该镍镀层的至少一部分实施镀锡处理(例如，参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开第2002-134361号公报(段落编号0033)
专利文献2：国际公开WO2015/092979号公报(段落编号0011)
发明内容
发明所要解决的技术问题
用作连接器等端子部件的材料的镀敷材料是在嵌合部实施(耐氧化性优异的)镀金、对夹紧部实施镀锡后实施回流处理而得到的镀敷材料的情况下，接触电阻即使在回流处理的加热后也几乎不升高。但是，用作连接器等端子部件的材料的镀敷材料是对嵌合部实施(比镀金价廉的)镀银、对夹紧部实施镀锡后实施了回流处理的镀敷材料的情况下，在回流处理的加热后会有银镀膜的接触电阻升高、或银镀膜的表面变色的问题。
专利文献1的方法需要用于在低氧浓度气氛中进行加热的设备，制造成本高。此外，即使在低氧浓度气氛中进行回流处理，由于在银镀层和锡镀层共存的状态下在高温下加热，所以有可能银镀层的接触电阻升高、或银镀层的表面变色。
专利文献2的方法需要将回流锡镀层和反应层的至少一部分完全剥离的工序，制造成本高。此外，在用化学试剂使其熔解进行剥离时，有可能会过度剥离回流锡镀层或反应层。
因此，鉴于这样的以往的问题，本发明的目的是提供价廉的镀敷材料及其制造方法，该镀敷材料在表面的一部分上形成银镀膜且在另一部分上形成有锡镀膜，可防止在对该镀敷材料回流处理后银镀膜的接触电阻升高及表面变色。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明人为了解决上述技术问题进行了认真研究，结果发现如果通过在由铜或铜合金构成的基材的表面上形成镍镀膜，在该镍镀膜的表面的一部分上形成银镀膜并且在镍镀膜的表面的其他部分的一部分上形成锡镀膜，以制作在基材上的镍镀膜的表面上形成有银镀膜和锡镀膜的镀敷材料后，通过对该镀敷材料的表面照射红外线进行加热，以对锡镀膜进行回流处理，将锡镀膜制成回流锡镀层，则能够以低成本制造可防止对锡镀膜进行回流处理后银镀膜的接触电阻升高及表面变色的镀敷材料，从而完成了本发明。
即，本发明的镀敷材料的制造方法的特征是，通过在由铜或铜合金构成的基材的表面上形成镍镀膜，在该镍镀膜的表面的一部分上形成银镀膜并且在镍镀膜的表面的其他部分的一部分上形成锡镀膜，以制作在基材上的镍镀膜的表面上形成有银镀膜和锡镀膜的镀敷材料后，通过对该镀敷材料的表面照射红外线进行加热，以对锡镀膜进行回流处理，将锡镀膜制成回流锡镀层。
在该镀敷材料的制造方法中，优选在照射红外线之前，以锡镀膜不熔融的条件对在镍镀膜的表面上形成有银镀膜和锡镀膜的镀敷材料进行预加热。此外，优选利用红外灯进行红外线的照射。此外，优选镍镀膜的表面的一部分与镍镀膜的表面的其他部分的一部分彼此隔开。
此外，在上述镀敷材料的制造方法中，优选在形成银镀膜后形成锡镀膜。该情况下，优选在形成镍镀膜后、在形成银镀膜前，利用掩模构件覆盖镍镀膜的表面一部分以外的部分。此外，优选在形成银镀膜后、在形成锡镀膜前，利用掩模构件覆盖镍镀膜的其他表面的一部分以外的部分和银镀膜的表面。
此外，本发明的镀敷材料的特征是，在由铜或铜合金构成的基材的表面上形成有镍镀层，在该镍镀层的表面的一部分上形成有银镀层并且镍镀膜的表面的其他部分的一部分上形成有回流锡镀层，银镀层表面的接触电阻在1mΩ以下。
在该镀敷材料中，优选形成在镍镀层的表面上的银镀层和回流锡镀层彼此隔开。
发明效果
根据本发明能够制造价廉的镀敷材料，该镀敷材料的表面的一部分上形成有银镀膜并且在其他一部分上形成有锡镀膜，能够以低成本防止在对镀敷材料进行回流处理后银镀膜的接触电阻升高及表面变色。
附图的简要说明
图1A是说明在本发明的镀敷材料的制造方法的实施方式中准备基材的工序的俯视图。
图1B是说明在本发明的镀敷材料的制造方法的实施方式中形成镍镀膜的工序的俯视图。
图1C是说明在本发明的镀敷材料的制造方法的实施方式中在镍镀膜的一部分上粘贴掩模胶带的工序的俯视图。
图1D是说明在本发明的镀敷材料的制造方法的实施方式中在镍镀膜的没有粘贴掩模胶带的部分形成银镀膜的工序的俯视图。
图1E是说明在本发明的镀敷材料的制造方法的实施方式中在形成银镀膜后剥离掩模胶带的工序的俯视图。
图1F是说明在本发明的镀敷材料的制造方法的实施方式中在剥离掩模胶带后在银镀膜的整面和镍镀膜的一部分上粘贴掩模胶带的工序的俯视图。
图1G是说明在本发明的镀敷材料的制造方法的实施方式中在镍镀膜的没有粘贴掩模胶带的部分形成锡镀膜的工序的俯视图。
图1H是说明在本发明的镀敷材料的制造方法的实施方式中在形成锡镀膜后剥离掩模胶带的工序的俯视图。
图1J是说明在本发明的镀敷材料的制造方法的实施方式中在剥离掩模胶带后进行锡镀膜的回流处理的工序的俯视图。
图2A是图1A的IIA-IIA线剖视图。
图2B是图1B的IIB-IIB线剖视图。
图2C是图1C的IIC-IIC线剖视图。
图2D是图1D的IID-IID线剖视图。
图2E是图1E的IIE-IIE线剖视图。
图2F是图1F的IIF-IIF线剖视图。
图2G是图1G的IIG-IIG线剖视图。
图2H是图1H的IIH-IIG线剖视图。
图2J是图1J的IIJ-IIJ线剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的镀敷材料的制造方法的实施方式进行详细说明。
在本发明的镀敷材料的制造方法的实施方式中，如图1A和图2A所示，准备由铜或铜合金构成的基材10。作为该基材10，可使用无氧铜或韧铜等纯铜系基材，或黄铜、磷青铜、Cu-Ni-Si系合金、Cu-Fe-P系合金、Cu-Ni-Sn-P系合金等铜合金构成的基材。此外，基材10的形状可以是长条状的单片，但从生产性的角度考虑，优选是(可以通过卷对卷方式的连续镀敷线制造镀敷材料的)带状材料。
接着，如图1B和图2B所示，在基材10的表面(轧制面)的大致整面上形成镍镀膜12作为基底镀膜。该镍镀膜可通过电镀或非电解镀敷中的任一种形成，从生产性及成本角度考虑，优选通过电镀进行镍镀膜的形成。
接着，如图1C和图2C所示，在镍镀膜12的表面的一部分以外的部分上配置掩模构件14(例如，贴附掩模胶带或形成抗蚀剂掩模)以覆盖该部分后，如图1D和图2D所示，在镍镀膜12的表面的一部分(未配置掩模构件14的区域(图1C和图1D中斜线所示区域以外的区域))形成银镀膜16，然后如图1E和2E所示，去除掩模构件14(例如，剥离掩模胶带或抗蚀剂掩模)。优选通过电镀进行该银镀膜16的形成。
接着，如图1F和图2F所示，在镍镀膜12的表面的其他部分的一部分以外的部分和银镀膜16的表面(的整面)上配置掩模构件18(例如，贴附掩模胶带或形成抗蚀剂掩模)以覆盖该部分后，如图1G和图2G所示，在镍镀膜12的表面的其他部分的一部分(未配置掩模构件18的区域(图1F和图1G中斜线所示区域以外的区域))形成锡镀膜20，然后如图1H和图2H所示，去除掩模构件18(例如，剥离掩模胶带或抗蚀剂掩模)。优选通过电镀进行该锡镀膜20的形成。
由此制作了在基材10的大致整面上所形成的镍镀膜12的表面上形成有银镀膜16和(与该银镀膜16彼此隔开的)锡镀膜20的镀敷材料后，使用采用了陶瓷板加热器等的炉子，在锡镀膜20不熔融的条件下预加热后，如图1J和图2J所示，通过(利用红外灯等)在大气中对该镀敷材料的表面照射红外线进行加热，将锡镀膜20熔融后进行冷却(回流处理)，将锡镀膜20制成回流锡镀层22。
另外，基于红外线的加热是辐射，银不易吸收红外线，其吸收率例如在1μm波长下约为0.01，相对于此，锡容易吸收红外线，其吸收率例如在1μm波长下约为0.25。因此，认为当利用红外灯等对在基材10的大致整面上所形成的镍镀膜12的表面上形成有银镀膜16和锡镀膜20的镀敷材料照射红外线进行加热时，银镀膜16几乎不被辐射加热，锡镀膜20被选择性地加热，锡镀膜20熔融后被冷却(回流处理)，锡镀膜20变为回流锡镀层22。由此，当形成回流锡镀层22时，认为加热引起的银镀膜的升温受到抑制，因此银镀膜的变色受到抑制，接触电阻的升高也受到抑制。此外，在利用红外线加热之前，如果以锡镀膜不熔融的程度进行预加热，则可以缩短利用红外线加热的时间。
基材10是带状材料的情况下，优选通过卷对卷方式的连续镀敷线进行连续镀敷。此外，在使用掩模胶带作为掩模构件18的情况下，在连续镀敷线中，优选通过连续胶带粘贴装置连续贴附掩模胶带。
通过上述的镀敷材料的制造方法的实施方式，能够制造如下的本发明的镀敷材料的实施方式。
本发明的镀敷材料的实施方式是在由铜或铜合金构成的基材10的表面的大致整面形成镍镀层12，在该镍镀层12的表面的一部分上形成银镀层16并且(以与该银镀层16隔开的方式)在镍镀膜12的表面的其他部分的一部分上形成回流锡镀层22，银镀层16表面的接触电阻在1mΩ以下。
实施例
以下，对本发明的镀敷材料及其制造方法的实施例进行详细说明。
[实施例]
首先，作为基材(被镀敷材料)，准备厚度为0.2mm、宽度为25mm的由Cu-Ni-Sn系合金(同和金属株式会社制造的NB109-EH材料)构成的带状材料，以使该带状材料的宽度方向为铅垂方向的方式将该带状材料设置在(实施连续镀敷)的卷对卷式连续电镀线中。
在该连续电镀线中，作为被镀敷材料的预处理，将被镀敷材料和SUS板放入碱性脱脂液中，以被镀敷材料作为阴极，以SUS板作为阳极，以5V电压进行30秒的电解脱脂，水洗后，在3％硫酸中进行15秒酸洗。
接着，在连续镀敷线中，在由含有540g/L氨基磺酸镍四水合物、25g/L氯化镍和35g/L硼酸的水溶液形成的无光泽镍镀液中，以进行了预处理的被镀敷材料作为阴极，以收纳在钛制的阳极壳中的镍片作为阳极，在液温50℃下以电流密度9A/dm2进行30秒电镀(无光泽镀镍)，在被镀敷材料的两面的大致整面上形成了无光泽镍镀膜作为基底镀膜。用荧光X射线膜厚计(日立高科技科学株式会社(株式会社日立ハイテクサイエンス)制的SFT-110A)测定该无光泽镍镀膜的宽度方向大致中央部的厚度，结果为0.5μm。
接着，在连续镀敷线中，在基材(被镀敷材料)的两面的自宽度方向下端部起宽度为13mm的部分和自宽度方向上端部起宽度为4mm的部分贴附掩模胶带。
接着，在连续镀敷线中，在由含有3g/L氰化银钾和90g/L氰化钾的水溶液形成的触击银镀液中，将形成有基底镀膜的基材作为阴极，将不锈钢(SUS)板作为阳极，通过在室温(25℃)下以2A/dm2的电流密度进行10秒电镀，在形成有基底镀膜的基材上的没有粘贴掩模胶带的区域(带状的露出面)形成触击银镀膜后，进行水洗以彻底洗去触击银镀液。
接着，在连续镀敷线中，在由含有175g/L氰化银钾(KAg(CN)2)、95g/L氰化钾(KCN)和102mg/L硒氰酸钾的水溶液形成的银镀液中，将形成有触击银镀膜的基材作为阴极，将收纳在钛制的阳极壳中的银粒子作为阳极，在18℃的液温下以8A/dm2的电流密度进行21秒的电镀(镀银)，在基材上(的触击银镀膜上)形成银镀膜，进行水洗以彻底洗去银镀液。用荧光X射线膜厚计(日立高科技科学株式会社制的SFT-110A)测定该银镀膜的宽度方向大致中央部的厚度，结果为1.0μm。
接着，在连续镀敷线中，从基材上的基底镀膜剥离掩模胶带后，在基材的自宽度方向上端部起宽度为15mm的部分(镀银膜的整面和覆盖基底镀膜的一部分的带状部分)贴附掩模胶带。
接着，在连续镀敷线中，在包含250mL/L的链烷醇磺酸锡(油研工业株式会社制的メタスSM-2)(作为金属锡盐)和75mL/L的链烷醇磺酸(油研工业株式会社制的メタスAM)(作为游离酸)的锡镀液中，以形成有银镀膜的基材作为阴极，以收纳在钛制的阳极壳中的锡球作为阳极，在25℃的液温下以12A/dm2的电流密度进行14秒的电镀(镀锡)，在基材上的没有粘贴掩模胶带的区域(基材上的基底镀膜的露出面(被镀敷材料的自宽度方向下端部起10mm的区域))形成厚度为1μm的锡镀膜后，剥离掩模胶带。
接着，将形成有锡镀膜的基材放入使用陶瓷板加热器的炉内，在该炉内进行预加热(在该预加热中锡镀膜不熔融)后，使其面向平板面状放射型红外灯(ADVANCE理工株式会社(アドバンス理工株式会社)制的Ps110VP、单层200V、2kW)，通过以输出功率67％加热15秒，进行回流处理。通过该回流处理，锡镀层熔融后凝固，确认到形成了回流锡镀层。
对于由此制作的镀敷材料，在回流处理前后，通过电接触模拟器(山崎精机研究所株式会社制的CRS-1)以载荷100gf测定银镀层表面的接触电阻，结果是回流处理前为0.72mΩ，回流处理后为0.64mΩ，接触电阻没有增加。此外，通过目视观察银镀层的外观，结果确认在回流处理前后没有变色。
[比较例]
将形成有锡镀膜的基材配置在加热板(亚速旺株式会社(アズワン株式会社)制的HIGH TEMP HOTPLATE(型号HTH-500N))上，在大气中在450℃下加热，而不是将形成有锡镀膜的基材在预加热后用平板面状放射型红外灯加热，除此以外，通过与实施例同样的方法制作了镀敷材料。
对于由此制作的镀敷材料，通过与实施例同样的方法，在回流处理前后测定了银镀层表面的接触电阻，结果是在回流处理前为0.75mΩ，回流处理后为2.49mΩ，接触电阻大幅升高。此外，通过目视观察银镀层的外观，结果确认在回流处理前后发生变色。
符号说明
10 基材
12 基底镀膜(镍镀膜)
14 掩模构件
16 银镀膜
18 掩模构件
20 锡镀膜
22 回流锡镀层。
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