接点材用銅基析出型合金板材およびその製造方法
【課題】電子機器などに用いられる多機能スイッチの操作性を改善し得る接点材用銅基析出型合金板材を提供する。
【解決手段】圧延方向の引張強さと、圧延方向となす角度が４５°方向の引張強さと、圧延方向となす角度が９０°方向の引張強さの３つの引張強さ間の各差の最大値が１００ＭＰａ以下である接点材用銅基析出型合金板材。２〜４ｍａｓｓ％Ｎｉおよび０．４〜１ｍａｓｓ％Ｓｉを含有し、必要ならさらにＭｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｒの群から選ばれる少なくとも1つを適量含有さる残部が銅と不可避不純物からなる銅基析出型合金板材。接点材用銅基析出型合金板材は、溶体化処理した銅合金板材に時効熱処理を施し、その後圧延率３０％以下の冷間圧延を施し製造できる。
【解決手段】圧延方向の引張強さと、圧延方向となす角度が４５°方向の引張強さと、圧延方向となす角度が９０°方向の引張強さの３つの引張強さ間の各差の最大値が１００ＭＰａ以下である接点材用銅基析出型合金板材。２〜４ｍａｓｓ％Ｎｉおよび０．４〜１ｍａｓｓ％Ｓｉを含有し、必要ならさらにＭｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｒの群から選ばれる少なくとも1つを適量含有さる残部が銅と不可避不純物からなる銅基析出型合金板材。接点材用銅基析出型合金板材は、溶体化処理した銅合金板材に時効熱処理を施し、その後圧延率３０％以下の冷間圧延を施し製造できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器などに用いられる多機能（多接点）スイッチのスイッチ操作性を改善し得る接点材用銅基析出型合金板材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機をはじめとする電子機器には操作用押しボタンスイッチ（テンキー）や多機能スイッチ（例えば、４方向スイッチ）が使用されるようになった（例えば、特許文献１参照）。このようなスイッチのバネ部材には、ステンレス鋼、リン青銅、黄銅、純銅などの圧延板をプレス打抜きしたものが用いられている。そして、信頼性を高めるためにＡｕ、Ａｇ、Ｐｄなどのめっきが施されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２２９７８３号公報
【特許文献２】特開２００５−２４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来のバネ材には、スイッチ操作時のストローク感（スイッチを押したという感覚）や、クリック時のソフトさが、スイッチ方向によって異なることがあり、スイッチの操作性が良くないという問題があった。
そこで、本発明の目的は、電子機器などに用いられる多機能スイッチの操作性を改善し得る接点材用銅基析出型合金板材およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、前記問題を解決するために種々検討を行った。その結果、スイッチ方向によるストローク感などの差異は、圧延板に存在する機械的異方性が、バネ部材に絞り加工する際に増大し、その増大の程度は圧延板の機械的異方性が大きいほど大きくなることを知見し、この知見を基に、さらに検討を進めて、本発明を完成させるに至った。
【０００６】
すなわち本発明は、
（１）圧延方向の引張強さと、圧延方向となす角度が４５°方向の引張強さと、圧延方向となす角度が９０°方向の引張強さの３つの引張強さ間の各差の最大値が１００ＭＰａ以下であることを特徴とする接点材用銅基析出型合金板材、
（２）前記銅基析出型合金の導電率が３０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする（１）記載の接点材用銅基析出型合金板材、
（３）前記銅基析出型合金の最表層にＡｇ、Ａｕ、Ｐｄ、ＲｕおよびＲｈからなる群から選ばれる貴金属またはその合金がめっきされていることを特徴とする（１）または（２）に記載の接点材用銅基析出型合金板材、
（４） 前記銅基析出型合金にＣｕ、Ｎｉ、Ｆｅ若しくはＣｏまたはこれらの合金の少なくとも１つが下地めっきされていることを特徴とする（３）に記載の接点材用銅基析出型合金板材、
（５）前記下地めっきが少なくとも２層であることを特徴とする（４）に記載の接点材用銅基析出型合金板材、
（６）前記銅基析出型合金が２〜４ｍａｓｓ％Ｎｉおよび０．４〜１ｍａｓｓ％Ｓｉを含有し、残部が不可避不純物と銅からなることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の接点材用銅基析出型合金板材。
（７）前記銅基析出型合金が、さらに０．０５〜０．２ｍａｓｓ％Ｍｇ、０．１〜０．５ｍａｓｓ％Ｓｎ、０．１〜１ｍａｓｓ％Ｚｎ、０．０５〜０．５ｍａｓｓ％Ｃｒの群から選ばれる少なくとも１つを含有することを特徴とする（６）に記載の接点材用銅基析出型合金板材、
（８）前記（１）〜（７）のいずれか１項に記載の接点材用銅基析出型合金板材を製造する方法であって、溶体化処理した銅合金板材に時効熱処理を施すことを特徴とする接点材用銅基析出型合金板材の製造方法、
（９）前記時効熱処理を施した後、圧延率３０％以下の冷間圧延を施すことを特徴とする（８）に記載の接点材用銅基析出型合金板材の製造方法、および
（１０）前記時効熱処理を施した後、または前記圧延率３０％以下の冷間圧延を施した後に、歪取り焼鈍を施すことを特徴とする（８）または（９）に記載の接点材用銅基析出型合金板材の製造方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の接点材用銅基析出型合金板材は、圧延方向の引張強さと、圧延方向となす角度が４５°方向の引張強さと、圧延方向となす角度が９０°方向の引張強さの３つの引張強さ間の各差の最大値を１００ＭＰａ以下に規定したものなので、多機能スイッチの接点用バネ部材に用いたとき、ストローク感覚などのスイッチ方向による差異が小さくなりスイッチの操作性が優れる。
【０００８】
本発明の接点材用銅基析出型合金板材は、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上であり、接触電気抵抗値が小さく、多機能スイッチの接点用バネ部材（大型）として用いたとき、貴金属めっきが不要となり、コスト低減が図れる。
また、本発明の接点材用銅基析出型合金板材は、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈの貴金属めっきを最表層部に施すことにより接触電気抵抗値がより小さくなり導電の信頼性が向上する。さらに、ＮｉやＣｕを下地めっきすることで貴金属めっき層の耐摩耗性、摺動性、密着性などが向上する。
【０００９】
２〜４ｍａｓｓ％Ｎｉおよび０．４〜１ｍａｓｓ％Ｓｉを含有し、残部が銅と不可避不純物からなる銅合金板材は、導電性、バネ性、耐久性に優れるので、スイッチの小形化および薄肉化が計れる。さらに、前記銅合金にＭｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｒの群から選ばれる少なくとも１つを適量含有させることにより強度などを向上させることができる。
【００１０】
本発明の接点材用銅基析出型合金板材は、溶体化処理した銅合金板材に時効熱処理を施し、その後圧延率３０％以下の圧延を施すことにより容易に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の接点材用に適した銅基析出型合金板材の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
本発明の銅基析出型合金板材は、圧延方向の引張強さと、圧延方向となす角度が４５°方向の引張強さと、圧延方向となす角度が９０°方向の引張強さの３つの引張強さ間の各差の最大値が１００ＭＰａ以下である。このように規定する理由は、各差の最大値が１００ＭＰａを超えると絞り加工時に機械的異方性が著しく増大し、多機能スイッチにおいてスイッチの操作性が悪化するためである。前記各差の最大値は５０ＭＰａ以下、特には３０ＭＰａ以下が望ましい。
なお、前記３方向は圧延面に平行な面での方向である。
【００１２】
従来のスイッチ（１方向スイッチ）は流れる電流が数ｍＡ程度の微弱電流であるが、接点面積が小さいため貴金属をめっきして信頼性の向上が計られてきた。
しかし、多機能スイッチは従来のスイッチに較べて大型(直径１０ｍｍ以上)でスイッチの接点部の面積が大きいため、従来のスイッチに較べて材料の導電率が低くても貴金属めっきなしで使用できる。本発明の銅基析出型合金板材の場合は、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上、好ましくは３５％ＩＡＣＳ以上あれば貴金属めっきなしでも使用できる。
【００１３】
多機能スイッチの接点用バネ部材でも、その最表面にＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈなどの貴金属またはこれらの合金のめっき層を設けて接触電気抵抗値を小さくし、導電の信頼性の向上を計るのが好ましい。その際、貴金属またはその合金のめっき層の耐摩耗性、摺動性、密着性などを高めるためにＣｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏまたはこれらの合金の少なくとも１つを下地めっきするのが良い。また、この下地めっきは１層に限らず、２層以上であってもよい。
【００１４】
貴金属またはその合金のめっき層の厚さは０．００１〜１０μｍが好ましく、ＡｕまたはＰｄめっきは０．００１〜３μｍ、Ａｇめっきは０．１〜６μｍ、ＲｕまたはＲｈめっきは０．００５〜２μｍが最適である。これより薄いとめっきの効果が得られず、これより厚いとコスト高になる。
下地めっき層の厚さは０．０１〜２μｍが好ましく、Ｎｉ、Ｃｕ共に０．１〜０．３μｍが最適である。これより薄いと前述のめっきの効果が得られず、これより厚いとプレス加工や曲げ加工、絞り加工されたときに割れが発生するおそれが高くなる。
【００１５】
銅基合金の場合は、大気中で表面に酸化膜が生成するため、ＢＴＡ（ベンゾトリアゾール）などの酸化防止剤を１〜１０ｎｍの範囲で塗布することが望ましい。
【００１６】
本発明の接点材用銅基析出型合金板材には、ベリリウム銅（Ｃ１７２００、Ｃ１７５３０など）、チタン銅（Ｃ１９９００）、クロム銅、鉄添加銅合金（Ｃ１９４００）などが適用できるが、特に２〜４ｍａｓｓ％Ｎｉおよび０．４〜１ｍａｓｓ％Ｓｉを含有し、残部が銅と不可避不純物からなるコルソン合金は強度および導電性に優れ推奨される。前記コルソン合金において、ＮｉとＳｉは金属間化合物として析出して強度を高める。
【００１７】
前記コルソン合金に、さらに０．０５〜０．２ｍａｓｓ％Ｍｇ、０．１〜０．５ｍａｓｓ％Ｓｎ、０．１〜１ｍａｓｓ％Ｚｎ、０．０５〜０．５ｍａｓｓ％Ｃｒの群から選ばれる少なくとも１つを含有させることにより、強度をさらに向上させることができる。Ｃｒは銅中に析出して、Ｚｎ、Ｓｎは銅中に固溶して、Ｍｇは銅中に析出または固溶して、それぞれ強度向上に寄与する。
前記Ｓｎ、Ｚｎは耐クリープ特性も向上させる。Ｍｇは耐クリープ特性および熱間加工性も向上させ、Ｚｎはハンダ付け性やめっき層の密着性も向上させる。
【００１８】
本発明の接点材用銅基析出型合金板材は、例えば、鋳造、鋳塊の均質化処理、熱間圧延、冷間圧延、溶体化処理、時効熱処理をこの順に施し、最後に圧延率３０％以下の冷間圧延を施して製造される。
【００１９】
本発明において、溶体化処理は、例えば、７００〜９２５℃の温度範囲で５〜１５秒間施し、その後直ちに１０℃／秒以上の速度で冷却して行う。
時効熱処理は、例えば、４２０〜４８０℃で１〜３時間施し、その後直ちに１０℃／秒以上の冷却速度で冷却して行う。
【００２０】
本発明の銅基析出型合金板材は溶体化処理、時効熱処理の後、圧延率３０％以下で最後の冷間圧延を施して製造されることが好ましい。銅合金板材の要求特性によっては、最後の冷間圧延を行う場合、圧延率は２０％以下であることが好ましい。
さらに本発明においては、前記最後の冷間圧延後に歪取り焼鈍を行っても良い。歪取り焼鈍は、４５０〜５５０℃で０．５〜２時間、または６００〜８５０℃で１〜３０秒間施すのが適当である。
【００２１】
本発明において、前記時効熱処理後の引張強さは６００ＭＰａ以上が望ましい。６００ＭＰａ未満では、その後の冷間圧延での圧延率を高くする必要があり、機械的異方性が大きくなる。因みにベリリウム銅、チタン銅、コルソン合金などの析出型銅合金は、時効熱処理後の強度が６００ＭＰａ以上あり、圧延率３０％以下の冷間圧延で所要の強度が得られ、かつ前記３方向の引張強さ間の各差の最大値を１００ＭＰａ以下にできる。前記圧延率は、機械的異方性を小さくするために、２０％以下、特には１０％以下が望ましい。
【００２２】
本発明において、多機能スイッチの接点用バネ部材として銅基析出型合金を使用する理由は、前記銅基析出型合金板材は、時効熱処理後において、高導電性なうえ、高強度のため、圧延率３０％以下の圧延加工を施すことでばね部材に必要な強度が得られ、従って機械的異方性を小さくできるためである。
なお、純銅や銅基固溶型合金では、前記必要強度を得るために圧延率３０％超の圧延加工が必要であり、その結果、機械的異方性が大きくなり多機能スイッチの操作性が悪化する。
【００２３】
本発明において、最後の冷間圧延は板材の形状修復（矯正）の作用も果す。即ち、溶体化処理を７００〜９２５℃の高温で連続焼鈍により施す場合、接点用材料は板厚が薄い（０．１ｍｍ程度以下）ため形状が崩れ易い。また時効熱処理は板材をコイル状に巻いてバッチ処理により施すため板材に巻き癖が付き易い。これらの形状不良は冷間圧延により矯正される。
【００２４】
本発明において、前記溶体化処理における板形状の崩れは、溶体化処理後の冷却速度を１０〜２００℃／秒とすることにより低減できる。また時効熱処理におけるコイルの巻き癖は、時効熱処理後の冷却速度を０．０１〜１℃／秒とすることにより低減できる。従って、前記両処理後の冷却速度を制御することにより冷間圧延率を小さくできる。
板材の形状は溶体化処理と時効熱処理間に圧延率５％以下のスキンパスを入れることによってさらに整えることができる。
【実施例】
【００２５】
以下に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。なお本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２６】
（実施例１）
表１に示す組成（残部はＣｕである）の銅合金を高周波溶解炉にて溶解し、これをＤＣ（ダイレクト・キャスティング）法により厚さ３０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍの鋳塊に鋳造し、得られた鋳塊を１０００℃の温度に１時間保持後、厚さ１２ｍｍに熱間圧延し、速やかに冷却した。次に、熱間圧延板の両面を各１．５ｍｍ切削して酸化皮膜を除去し、次いで厚さ０．１５〜０．１ｍｍに冷間圧延し、次いで８２５〜９２５℃の温度範囲で１５秒間溶体化処理し、その後直ちに１０℃／秒以上の冷却速度で冷却した。次に４２０〜４８０℃で１〜３時間の時効熱処理を施し、その後直ちに約１〜１０℃／秒の冷却速度で冷却した。
次いで、表１に示す３０％以下の種々の圧延率で冷間圧延して板厚０．０６〜０．１ｍｍの板材（供試材、Ｎｏ．１〜１５）に仕上げた。なお、溶体化処理と時効熱処理の条件は合金組成に応じて適宜選定した。
【００２７】
前記各供試材について引張強さおよび導電率を調べた。また前記供試材から接点用バネ部材を絞り加工により作製し、このバネ部材を用いて多機能スイッチ（４方向スイッチ）の可動片部分（直径３０ｍｍのドーム形状）を組み立て、ストローク感覚などのスイッチ操作性（スイッチ方向による差異）を、接点となる可動片上の４箇所（可動片の中心から１０ｍｍの円周上に９０°間隔で配置）に荷重を加える方法で調べた。
この方法は、１Ｎの荷重、１ｍｍのストロークの荷重変位測定器（アイコー社製 荷重変位精密測定器 ＭＯＤＥＬ−１６０５Ｎ）で接点となる４箇所を順番にそれぞれ３回押して各箇所における荷重の平均値をとり、以下の指標に基づいて評価した。
スイッチ操作性が極めて良好なもの（荷重平均値の最大値と最小値との差が１０％以下）を「◎」、スイッチ操作性が良好なもの（荷重平均値の最大値と最小値との差が１０％より大きく２５％以下）を「○」、スイッチ操作性が不良なもの（荷重平均値の最大値と最小値との差が２５％より大きいか、荷重を加えた後にバネ部材が元の形状に戻らない場合）を「×」と評価した。なおバネ部材には貴金属めっきは施さなかった。
【００２８】
引張強さは、板材の圧延方向、圧延方向となす角度が４５°方向、圧延方向となす角度が９０°方向の３つの方向を引張方向とする引張試験片（ＪＩＳ Ｚ ２２０１−５号試験片）を切り出し、引張り速度１０ｍｍ／分、ゲージ長５０ｍｍの条件で、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準じて引張試験を行った。各方向の引張強さを各３本づつ測定して平均値を算出し、３つの方向の引張強さ（平均値）間の各差の最大値を求めた。
【００２９】
導電率は２０℃（±０．５℃）に保たれた恒温槽中で四端子法により比抵抗を測定して導電率を算出した。なお、端子間距離は１００ｍｍとした。
【００３０】
（実施例２）
表１に示す組成を有し、圧延率２０％、１５％の冷間圧延後に、歪取り焼鈍を６５０℃で３秒間施した他は、実施例１に記載と同じ方法により供試材（Ｎｏ．１６、１７）を得て、実施例１と同じ調査を行った。
【００３１】
（実施例３）
ベリリウム銅またはチタン銅を用い、時効熱処理後の冷間圧延の圧延率を１２％、１５％とした他は、実施例１に記載と同じ方法により供試材（Ｎｏ．１８、１９）を得て、実施例１と同じ調査を行った。なお、これら合金は導電率が低かったのでバネ部材の接点部分にＮｉを０．３μｍ下地めっきし、その上にＡｕを０．０４μｍめっきした。
【００３２】
（比較例１）
表１に示す組成を有し、時効熱処理後の冷間圧延の圧延率を３０％超の表１に示す３５％、４０％とした他は、実施例１と同じ方法により供試材（Ｎｏ．比１〜比５）を得て、実施例１と同じ調査を行った。
【００３３】
実施例１〜３および比較例１の調査結果を表１に示した。
【００３４】
【表１】
【００３５】
表１から明らかなように、本発明例（実施例１〜３）のものはいずれも３方向の最大強度差が１００ＭＰａ以下であり、スイッチ操作性が良好であった。特に歪取り焼鈍を施した実施例２の供試材（Ｎｏ．１６、１７）は最大強度差が著しく小さくなり、スイッチ操作性が極めて優れた。また、実施例１、２の供試材（Ｎｏ．１〜１７）は導電率が３０％ＩＡＣＳ以上あり、貴金属めっきを施さなくても接触不良を起こすようなことはなかった。
【００３６】
これに対し、比較例の供試材（Ｎｏ．比１〜比５）はいずれも、３方向の強度差が１００ＭＰａを超えたため、部材を絞り加工する際にバネ部材の機械的異方性が増大し、スイッチ操作性が劣った。
【００３７】
（実施例４）
基材をばね部材とし、その接点部分に、表２に示すように銅合金に近い側から下地層、中間層、最表層のめっきを施し（下地層、中間層が無い場合もある）、供試材（Ｎｏ．２１〜３５）を得た。その試供材について実施例１と同じ調査を行った。
なお、基材は表２に示す基材Ｎｏ．８、１２、１４であり、これは表１に示す供試材Ｎｏ．８、１２、１４に相当するものであり、実施例１に記載するのと同様に仕上げたものである。したがって、成分、時効処理後の圧延率、歪取焼鈍、圧延方向の強度および最大強度差は表１に記載と同じであるので、表２中には記載を省略した。
【００３８】
【表２】
【００３９】
本発明例である実施例４の供試材（Ｎｏ．２１〜３５）は、めっき層を施すことにより導電性が良好となり、スイッチ操作性も良好であった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器などに用いられる多機能（多接点）スイッチのスイッチ操作性を改善し得る接点材用銅基析出型合金板材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機をはじめとする電子機器には操作用押しボタンスイッチ（テンキー）や多機能スイッチ（例えば、４方向スイッチ）が使用されるようになった（例えば、特許文献１参照）。このようなスイッチのバネ部材には、ステンレス鋼、リン青銅、黄銅、純銅などの圧延板をプレス打抜きしたものが用いられている。そして、信頼性を高めるためにＡｕ、Ａｇ、Ｐｄなどのめっきが施されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２２９７８３号公報
【特許文献２】特開２００５−２４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来のバネ材には、スイッチ操作時のストローク感（スイッチを押したという感覚）や、クリック時のソフトさが、スイッチ方向によって異なることがあり、スイッチの操作性が良くないという問題があった。
そこで、本発明の目的は、電子機器などに用いられる多機能スイッチの操作性を改善し得る接点材用銅基析出型合金板材およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、前記問題を解決するために種々検討を行った。その結果、スイッチ方向によるストローク感などの差異は、圧延板に存在する機械的異方性が、バネ部材に絞り加工する際に増大し、その増大の程度は圧延板の機械的異方性が大きいほど大きくなることを知見し、この知見を基に、さらに検討を進めて、本発明を完成させるに至った。
【０００６】
すなわち本発明は、
（１）圧延方向の引張強さと、圧延方向となす角度が４５°方向の引張強さと、圧延方向となす角度が９０°方向の引張強さの３つの引張強さ間の各差の最大値が１００ＭＰａ以下であることを特徴とする接点材用銅基析出型合金板材、
（２）前記銅基析出型合金の導電率が３０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする（１）記載の接点材用銅基析出型合金板材、
（３）前記銅基析出型合金の最表層にＡｇ、Ａｕ、Ｐｄ、ＲｕおよびＲｈからなる群から選ばれる貴金属またはその合金がめっきされていることを特徴とする（１）または（２）に記載の接点材用銅基析出型合金板材、
（４） 前記銅基析出型合金にＣｕ、Ｎｉ、Ｆｅ若しくはＣｏまたはこれらの合金の少なくとも１つが下地めっきされていることを特徴とする（３）に記載の接点材用銅基析出型合金板材、
（５）前記下地めっきが少なくとも２層であることを特徴とする（４）に記載の接点材用銅基析出型合金板材、
（６）前記銅基析出型合金が２〜４ｍａｓｓ％Ｎｉおよび０．４〜１ｍａｓｓ％Ｓｉを含有し、残部が不可避不純物と銅からなることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の接点材用銅基析出型合金板材。
（７）前記銅基析出型合金が、さらに０．０５〜０．２ｍａｓｓ％Ｍｇ、０．１〜０．５ｍａｓｓ％Ｓｎ、０．１〜１ｍａｓｓ％Ｚｎ、０．０５〜０．５ｍａｓｓ％Ｃｒの群から選ばれる少なくとも１つを含有することを特徴とする（６）に記載の接点材用銅基析出型合金板材、
（８）前記（１）〜（７）のいずれか１項に記載の接点材用銅基析出型合金板材を製造する方法であって、溶体化処理した銅合金板材に時効熱処理を施すことを特徴とする接点材用銅基析出型合金板材の製造方法、
（９）前記時効熱処理を施した後、圧延率３０％以下の冷間圧延を施すことを特徴とする（８）に記載の接点材用銅基析出型合金板材の製造方法、および
（１０）前記時効熱処理を施した後、または前記圧延率３０％以下の冷間圧延を施した後に、歪取り焼鈍を施すことを特徴とする（８）または（９）に記載の接点材用銅基析出型合金板材の製造方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の接点材用銅基析出型合金板材は、圧延方向の引張強さと、圧延方向となす角度が４５°方向の引張強さと、圧延方向となす角度が９０°方向の引張強さの３つの引張強さ間の各差の最大値を１００ＭＰａ以下に規定したものなので、多機能スイッチの接点用バネ部材に用いたとき、ストローク感覚などのスイッチ方向による差異が小さくなりスイッチの操作性が優れる。
【０００８】
本発明の接点材用銅基析出型合金板材は、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上であり、接触電気抵抗値が小さく、多機能スイッチの接点用バネ部材（大型）として用いたとき、貴金属めっきが不要となり、コスト低減が図れる。
また、本発明の接点材用銅基析出型合金板材は、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈの貴金属めっきを最表層部に施すことにより接触電気抵抗値がより小さくなり導電の信頼性が向上する。さらに、ＮｉやＣｕを下地めっきすることで貴金属めっき層の耐摩耗性、摺動性、密着性などが向上する。
【０００９】
２〜４ｍａｓｓ％Ｎｉおよび０．４〜１ｍａｓｓ％Ｓｉを含有し、残部が銅と不可避不純物からなる銅合金板材は、導電性、バネ性、耐久性に優れるので、スイッチの小形化および薄肉化が計れる。さらに、前記銅合金にＭｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｒの群から選ばれる少なくとも１つを適量含有させることにより強度などを向上させることができる。
【００１０】
本発明の接点材用銅基析出型合金板材は、溶体化処理した銅合金板材に時効熱処理を施し、その後圧延率３０％以下の圧延を施すことにより容易に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の接点材用に適した銅基析出型合金板材の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
本発明の銅基析出型合金板材は、圧延方向の引張強さと、圧延方向となす角度が４５°方向の引張強さと、圧延方向となす角度が９０°方向の引張強さの３つの引張強さ間の各差の最大値が１００ＭＰａ以下である。このように規定する理由は、各差の最大値が１００ＭＰａを超えると絞り加工時に機械的異方性が著しく増大し、多機能スイッチにおいてスイッチの操作性が悪化するためである。前記各差の最大値は５０ＭＰａ以下、特には３０ＭＰａ以下が望ましい。
なお、前記３方向は圧延面に平行な面での方向である。
【００１２】
従来のスイッチ（１方向スイッチ）は流れる電流が数ｍＡ程度の微弱電流であるが、接点面積が小さいため貴金属をめっきして信頼性の向上が計られてきた。
しかし、多機能スイッチは従来のスイッチに較べて大型(直径１０ｍｍ以上)でスイッチの接点部の面積が大きいため、従来のスイッチに較べて材料の導電率が低くても貴金属めっきなしで使用できる。本発明の銅基析出型合金板材の場合は、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上、好ましくは３５％ＩＡＣＳ以上あれば貴金属めっきなしでも使用できる。
【００１３】
多機能スイッチの接点用バネ部材でも、その最表面にＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈなどの貴金属またはこれらの合金のめっき層を設けて接触電気抵抗値を小さくし、導電の信頼性の向上を計るのが好ましい。その際、貴金属またはその合金のめっき層の耐摩耗性、摺動性、密着性などを高めるためにＣｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏまたはこれらの合金の少なくとも１つを下地めっきするのが良い。また、この下地めっきは１層に限らず、２層以上であってもよい。
【００１４】
貴金属またはその合金のめっき層の厚さは０．００１〜１０μｍが好ましく、ＡｕまたはＰｄめっきは０．００１〜３μｍ、Ａｇめっきは０．１〜６μｍ、ＲｕまたはＲｈめっきは０．００５〜２μｍが最適である。これより薄いとめっきの効果が得られず、これより厚いとコスト高になる。
下地めっき層の厚さは０．０１〜２μｍが好ましく、Ｎｉ、Ｃｕ共に０．１〜０．３μｍが最適である。これより薄いと前述のめっきの効果が得られず、これより厚いとプレス加工や曲げ加工、絞り加工されたときに割れが発生するおそれが高くなる。
【００１５】
銅基合金の場合は、大気中で表面に酸化膜が生成するため、ＢＴＡ（ベンゾトリアゾール）などの酸化防止剤を１〜１０ｎｍの範囲で塗布することが望ましい。
【００１６】
本発明の接点材用銅基析出型合金板材には、ベリリウム銅（Ｃ１７２００、Ｃ１７５３０など）、チタン銅（Ｃ１９９００）、クロム銅、鉄添加銅合金（Ｃ１９４００）などが適用できるが、特に２〜４ｍａｓｓ％Ｎｉおよび０．４〜１ｍａｓｓ％Ｓｉを含有し、残部が銅と不可避不純物からなるコルソン合金は強度および導電性に優れ推奨される。前記コルソン合金において、ＮｉとＳｉは金属間化合物として析出して強度を高める。
【００１７】
前記コルソン合金に、さらに０．０５〜０．２ｍａｓｓ％Ｍｇ、０．１〜０．５ｍａｓｓ％Ｓｎ、０．１〜１ｍａｓｓ％Ｚｎ、０．０５〜０．５ｍａｓｓ％Ｃｒの群から選ばれる少なくとも１つを含有させることにより、強度をさらに向上させることができる。Ｃｒは銅中に析出して、Ｚｎ、Ｓｎは銅中に固溶して、Ｍｇは銅中に析出または固溶して、それぞれ強度向上に寄与する。
前記Ｓｎ、Ｚｎは耐クリープ特性も向上させる。Ｍｇは耐クリープ特性および熱間加工性も向上させ、Ｚｎはハンダ付け性やめっき層の密着性も向上させる。
【００１８】
本発明の接点材用銅基析出型合金板材は、例えば、鋳造、鋳塊の均質化処理、熱間圧延、冷間圧延、溶体化処理、時効熱処理をこの順に施し、最後に圧延率３０％以下の冷間圧延を施して製造される。
【００１９】
本発明において、溶体化処理は、例えば、７００〜９２５℃の温度範囲で５〜１５秒間施し、その後直ちに１０℃／秒以上の速度で冷却して行う。
時効熱処理は、例えば、４２０〜４８０℃で１〜３時間施し、その後直ちに１０℃／秒以上の冷却速度で冷却して行う。
【００２０】
本発明の銅基析出型合金板材は溶体化処理、時効熱処理の後、圧延率３０％以下で最後の冷間圧延を施して製造されることが好ましい。銅合金板材の要求特性によっては、最後の冷間圧延を行う場合、圧延率は２０％以下であることが好ましい。
さらに本発明においては、前記最後の冷間圧延後に歪取り焼鈍を行っても良い。歪取り焼鈍は、４５０〜５５０℃で０．５〜２時間、または６００〜８５０℃で１〜３０秒間施すのが適当である。
【００２１】
本発明において、前記時効熱処理後の引張強さは６００ＭＰａ以上が望ましい。６００ＭＰａ未満では、その後の冷間圧延での圧延率を高くする必要があり、機械的異方性が大きくなる。因みにベリリウム銅、チタン銅、コルソン合金などの析出型銅合金は、時効熱処理後の強度が６００ＭＰａ以上あり、圧延率３０％以下の冷間圧延で所要の強度が得られ、かつ前記３方向の引張強さ間の各差の最大値を１００ＭＰａ以下にできる。前記圧延率は、機械的異方性を小さくするために、２０％以下、特には１０％以下が望ましい。
【００２２】
本発明において、多機能スイッチの接点用バネ部材として銅基析出型合金を使用する理由は、前記銅基析出型合金板材は、時効熱処理後において、高導電性なうえ、高強度のため、圧延率３０％以下の圧延加工を施すことでばね部材に必要な強度が得られ、従って機械的異方性を小さくできるためである。
なお、純銅や銅基固溶型合金では、前記必要強度を得るために圧延率３０％超の圧延加工が必要であり、その結果、機械的異方性が大きくなり多機能スイッチの操作性が悪化する。
【００２３】
本発明において、最後の冷間圧延は板材の形状修復（矯正）の作用も果す。即ち、溶体化処理を７００〜９２５℃の高温で連続焼鈍により施す場合、接点用材料は板厚が薄い（０．１ｍｍ程度以下）ため形状が崩れ易い。また時効熱処理は板材をコイル状に巻いてバッチ処理により施すため板材に巻き癖が付き易い。これらの形状不良は冷間圧延により矯正される。
【００２４】
本発明において、前記溶体化処理における板形状の崩れは、溶体化処理後の冷却速度を１０〜２００℃／秒とすることにより低減できる。また時効熱処理におけるコイルの巻き癖は、時効熱処理後の冷却速度を０．０１〜１℃／秒とすることにより低減できる。従って、前記両処理後の冷却速度を制御することにより冷間圧延率を小さくできる。
板材の形状は溶体化処理と時効熱処理間に圧延率５％以下のスキンパスを入れることによってさらに整えることができる。
【実施例】
【００２５】
以下に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。なお本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２６】
（実施例１）
表１に示す組成（残部はＣｕである）の銅合金を高周波溶解炉にて溶解し、これをＤＣ（ダイレクト・キャスティング）法により厚さ３０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍの鋳塊に鋳造し、得られた鋳塊を１０００℃の温度に１時間保持後、厚さ１２ｍｍに熱間圧延し、速やかに冷却した。次に、熱間圧延板の両面を各１．５ｍｍ切削して酸化皮膜を除去し、次いで厚さ０．１５〜０．１ｍｍに冷間圧延し、次いで８２５〜９２５℃の温度範囲で１５秒間溶体化処理し、その後直ちに１０℃／秒以上の冷却速度で冷却した。次に４２０〜４８０℃で１〜３時間の時効熱処理を施し、その後直ちに約１〜１０℃／秒の冷却速度で冷却した。
次いで、表１に示す３０％以下の種々の圧延率で冷間圧延して板厚０．０６〜０．１ｍｍの板材（供試材、Ｎｏ．１〜１５）に仕上げた。なお、溶体化処理と時効熱処理の条件は合金組成に応じて適宜選定した。
【００２７】
前記各供試材について引張強さおよび導電率を調べた。また前記供試材から接点用バネ部材を絞り加工により作製し、このバネ部材を用いて多機能スイッチ（４方向スイッチ）の可動片部分（直径３０ｍｍのドーム形状）を組み立て、ストローク感覚などのスイッチ操作性（スイッチ方向による差異）を、接点となる可動片上の４箇所（可動片の中心から１０ｍｍの円周上に９０°間隔で配置）に荷重を加える方法で調べた。
この方法は、１Ｎの荷重、１ｍｍのストロークの荷重変位測定器（アイコー社製 荷重変位精密測定器 ＭＯＤＥＬ−１６０５Ｎ）で接点となる４箇所を順番にそれぞれ３回押して各箇所における荷重の平均値をとり、以下の指標に基づいて評価した。
スイッチ操作性が極めて良好なもの（荷重平均値の最大値と最小値との差が１０％以下）を「◎」、スイッチ操作性が良好なもの（荷重平均値の最大値と最小値との差が１０％より大きく２５％以下）を「○」、スイッチ操作性が不良なもの（荷重平均値の最大値と最小値との差が２５％より大きいか、荷重を加えた後にバネ部材が元の形状に戻らない場合）を「×」と評価した。なおバネ部材には貴金属めっきは施さなかった。
【００２８】
引張強さは、板材の圧延方向、圧延方向となす角度が４５°方向、圧延方向となす角度が９０°方向の３つの方向を引張方向とする引張試験片（ＪＩＳ Ｚ ２２０１−５号試験片）を切り出し、引張り速度１０ｍｍ／分、ゲージ長５０ｍｍの条件で、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準じて引張試験を行った。各方向の引張強さを各３本づつ測定して平均値を算出し、３つの方向の引張強さ（平均値）間の各差の最大値を求めた。
【００２９】
導電率は２０℃（±０．５℃）に保たれた恒温槽中で四端子法により比抵抗を測定して導電率を算出した。なお、端子間距離は１００ｍｍとした。
【００３０】
（実施例２）
表１に示す組成を有し、圧延率２０％、１５％の冷間圧延後に、歪取り焼鈍を６５０℃で３秒間施した他は、実施例１に記載と同じ方法により供試材（Ｎｏ．１６、１７）を得て、実施例１と同じ調査を行った。
【００３１】
（実施例３）
ベリリウム銅またはチタン銅を用い、時効熱処理後の冷間圧延の圧延率を１２％、１５％とした他は、実施例１に記載と同じ方法により供試材（Ｎｏ．１８、１９）を得て、実施例１と同じ調査を行った。なお、これら合金は導電率が低かったのでバネ部材の接点部分にＮｉを０．３μｍ下地めっきし、その上にＡｕを０．０４μｍめっきした。
【００３２】
（比較例１）
表１に示す組成を有し、時効熱処理後の冷間圧延の圧延率を３０％超の表１に示す３５％、４０％とした他は、実施例１と同じ方法により供試材（Ｎｏ．比１〜比５）を得て、実施例１と同じ調査を行った。
【００３３】
実施例１〜３および比較例１の調査結果を表１に示した。
【００３４】
【表１】
【００３５】
表１から明らかなように、本発明例（実施例１〜３）のものはいずれも３方向の最大強度差が１００ＭＰａ以下であり、スイッチ操作性が良好であった。特に歪取り焼鈍を施した実施例２の供試材（Ｎｏ．１６、１７）は最大強度差が著しく小さくなり、スイッチ操作性が極めて優れた。また、実施例１、２の供試材（Ｎｏ．１〜１７）は導電率が３０％ＩＡＣＳ以上あり、貴金属めっきを施さなくても接触不良を起こすようなことはなかった。
【００３６】
これに対し、比較例の供試材（Ｎｏ．比１〜比５）はいずれも、３方向の強度差が１００ＭＰａを超えたため、部材を絞り加工する際にバネ部材の機械的異方性が増大し、スイッチ操作性が劣った。
【００３７】
（実施例４）
基材をばね部材とし、その接点部分に、表２に示すように銅合金に近い側から下地層、中間層、最表層のめっきを施し（下地層、中間層が無い場合もある）、供試材（Ｎｏ．２１〜３５）を得た。その試供材について実施例１と同じ調査を行った。
なお、基材は表２に示す基材Ｎｏ．８、１２、１４であり、これは表１に示す供試材Ｎｏ．８、１２、１４に相当するものであり、実施例１に記載するのと同様に仕上げたものである。したがって、成分、時効処理後の圧延率、歪取焼鈍、圧延方向の強度および最大強度差は表１に記載と同じであるので、表２中には記載を省略した。
【００３８】
【表２】
【００３９】
本発明例である実施例４の供試材（Ｎｏ．２１〜３５）は、めっき層を施すことにより導電性が良好となり、スイッチ操作性も良好であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延方向の引張強さと、圧延方向となす角度が４５°方向の引張強さと、圧延方向となす角度が９０°方向の引張強さの３つの引張強さ間の各差の最大値が１００ＭＰａ以下であることを特徴とする接点材用銅基析出型合金板材。
【請求項２】
前記銅基析出型合金の導電率が３０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする請求項１記載の接点材用銅基析出型合金板材。
【請求項３】
前記銅基析出型合金の最表層にＡｇ、Ａｕ、Ｐｄ、ＲｕおよびＲｈからなる群から選ばれる貴金属またはその合金がめっきされていることを特徴とする請求項１または２に記載の接点材用銅基析出型合金板材。
【請求項４】
前記銅基析出型合金にＣｕ、Ｎｉ、Ｆｅ若しくはＣｏまたはこれらの合金の少なくとも１つが下地めっきされていることを特徴とする請求項３に記載の接点材用銅基析出型合金板材。
【請求項５】
前記下地めっきが少なくとも２層であることを特徴とする請求項４に記載の接点材用銅基析出型合金板材。
【請求項６】
前記銅基析出型合金が２〜４ｍａｓｓ％Ｎｉおよび０．４〜１ｍａｓｓ％Ｓｉを含有し、残部が不可避不純物と銅からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の接点材用銅基析出型合金板材。
【請求項７】
前記銅基析出型合金が、さらに０．０５〜０．２ｍａｓｓ％Ｍｇ、０．１〜０．５ｍａｓｓ％Ｓｎ、０．１〜１ｍａｓｓ％Ｚｎ、０．０５〜０．５ｍａｓｓ％Ｃｒの群から選ばれる少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項６に記載の接点材用銅基析出型合金板材。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の接点材用銅基析出型合金板材を製造する方法であって、溶体化処理した銅合金板材に時効熱処理を施すことを特徴とする接点材用銅基析出型合金板材の製造方法。
【請求項９】
前記時効熱処理を施した後、圧延率３０％以下の冷間圧延を施すことを特徴とする請求項８に記載の接点材用銅基析出型合金板材の製造方法。
【請求項１０】
前記時効熱処理を施した後、または前記圧延率３０％以下の冷間圧延を施した後に、歪取り焼鈍を施すことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の接点材用銅基析出型合金板材の製造方法。
【請求項１】
圧延方向の引張強さと、圧延方向となす角度が４５°方向の引張強さと、圧延方向となす角度が９０°方向の引張強さの３つの引張強さ間の各差の最大値が１００ＭＰａ以下であることを特徴とする接点材用銅基析出型合金板材。
【請求項２】
前記銅基析出型合金の導電率が３０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする請求項１記載の接点材用銅基析出型合金板材。
【請求項３】
前記銅基析出型合金の最表層にＡｇ、Ａｕ、Ｐｄ、ＲｕおよびＲｈからなる群から選ばれる貴金属またはその合金がめっきされていることを特徴とする請求項１または２に記載の接点材用銅基析出型合金板材。
【請求項４】
前記銅基析出型合金にＣｕ、Ｎｉ、Ｆｅ若しくはＣｏまたはこれらの合金の少なくとも１つが下地めっきされていることを特徴とする請求項３に記載の接点材用銅基析出型合金板材。
【請求項５】
前記下地めっきが少なくとも２層であることを特徴とする請求項４に記載の接点材用銅基析出型合金板材。
【請求項６】
前記銅基析出型合金が２〜４ｍａｓｓ％Ｎｉおよび０．４〜１ｍａｓｓ％Ｓｉを含有し、残部が不可避不純物と銅からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の接点材用銅基析出型合金板材。
【請求項７】
前記銅基析出型合金が、さらに０．０５〜０．２ｍａｓｓ％Ｍｇ、０．１〜０．５ｍａｓｓ％Ｓｎ、０．１〜１ｍａｓｓ％Ｚｎ、０．０５〜０．５ｍａｓｓ％Ｃｒの群から選ばれる少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項６に記載の接点材用銅基析出型合金板材。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の接点材用銅基析出型合金板材を製造する方法であって、溶体化処理した銅合金板材に時効熱処理を施すことを特徴とする接点材用銅基析出型合金板材の製造方法。
【請求項９】
前記時効熱処理を施した後、圧延率３０％以下の冷間圧延を施すことを特徴とする請求項８に記載の接点材用銅基析出型合金板材の製造方法。
【請求項１０】
前記時効熱処理を施した後、または前記圧延率３０％以下の冷間圧延を施した後に、歪取り焼鈍を施すことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の接点材用銅基析出型合金板材の製造方法。
【公開番号】特開２００８−９５１８６（Ｐ２００８−９５１８６Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３７２１３（Ｐ２００７−２３７２１３）
【出願日】平成１９年９月１２日（２００７．９．１２）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１２日（２００７．９．１２）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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