複合めっき材およびその製造方法
【課題】リフロー処理を行う必要がなく、摩擦係数が低く、嵌合部の挿入力の低下と半田付け部の半田濡れ性の向上の両立が可能な端子の材料として使用することができる、複合めっき材およびその製造方法を提供する。
【解決手段】錫めっき液に炭素粒子を添加した複合めっき液１１６を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材１２０上に形成する複合めっき材の製造方法において、複合めっき液１１６を攪拌翼１１４の回転により攪拌するか、あるいは、複合めっき液１１６をポンプで圧送して攪拌することにより、複合めっき液１１６の流れの状態を示すレイノルズ数を１８０００以上にした状態で電気めっきを行う。
【解決手段】錫めっき液に炭素粒子を添加した複合めっき液１１６を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材１２０上に形成する複合めっき材の製造方法において、複合めっき液１１６を攪拌翼１１４の回転により攪拌するか、あるいは、複合めっき液１１６をポンプで圧送して攪拌することにより、複合めっき液１１６の流れの状態を示すレイノルズ数を１８０００以上にした状態で電気めっきを行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、錫層中に炭素粒子が分散した複合材からなる皮膜が素材上に形成された複合めっき材およびその製造方法に関し、特に、挿抜可能な接続端子などの材料として使用される複合めっき材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、挿抜可能な接続端子の材料として、銅や銅合金などの導体素材の最外層に錫めっきを施した錫めっき材が使用されている。特に、錫めっき材は、接触抵抗が低く、車載用や民生用の電気配線に使用するワイヤーハーネス用コネクタの端子やプリント回路基板用コネクタの（オス）端子（以下「ＰＣＢ端子」という）などの材料として使用されている。
【０００３】
一般に、プリント回路基板用コネクタには、多数のＰＣＢ端子が取り付けられており、これらのＰＣＢ端子の各々は、プリント回路基板に半田付けされる一端側の半田付け部と、相手材の被嵌合部に嵌合して通電を確保する他端側の電気接触部としての嵌合部とを備えている。このようなＰＣＢ端子の材料として錫めっき材を使用すると、接触抵抗が低く且つ耐食性に優れた嵌合部と、半田付け性が良好な半田付け部とを備えた接続端子を得ることができる。
【０００４】
近年、ＰＣＢ端子の小型化および高密度化（単位面積当りの数の増加）の要求が高まっており、そのため、ＰＣＢ端子の嵌合部を相手材の被嵌合部に嵌合させる際の挿入力を小さくすることが求められている。しかし、錫めっき材の最外層の錫めっき皮膜は、軟質の金属であるため、ＰＣＢ端子の嵌合部を相手材の被嵌合部に嵌合させる際に容易に塑性変形して、大きな挿入力が必要になる。
【０００５】
このようなＰＣＢ端子の嵌合部の挿入力を低下させるために、錫めっき皮膜を薄くすることが考えられるが、錫めっき皮膜を薄くすると、半田付け部の半田付け性が悪化するという問題がある。また、黄銅などの銅合金の母材の表面に、順次、ニッケルめっき層、銅めっき層および錫めっき層を積層した後、リフロー処理を施して最外層の錫めっき層の一部を銅錫合金層に転化することにより、最外層の硬度を高めて、端子の挿入力を低下させることが提案されている
（例えば、特許文献１参照）。また、Ｃｕ板条からなる母材の表面に、Ｃｕめっき層とＳｎめっき層を順次形成した後、リフロー処理を行って、母材の表面にＣｕ−Ｓｎ合金被覆層とＳｎ被覆層をこの順に形成することにより、端子の挿入力を低下させることも提案されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、炭素粒子および芳香族カルボニル化合物を添加した錫めっき液を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材上に形成することにより、端子の挿入力を低下させることも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特許３５６２７１９号公報（段落番号０００７−０００８）
【特許文献２】特開２００６−７７３０７号公報（段落番号０００９−００１２）
【特許文献３】特開２００７−２２８５号公報（段落番号００１０−００１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１〜３端子では、嵌合部の挿入力を低下させることはできるが、半田付け部の半田濡れ性が低下するという問題があり、また、特許文献１および２の端子では、リフロー処理を行う必要があるので、その分だけ工数やコストが増加するという問題もある。そのため、嵌合部の挿入力の低下と半田付け部の半田濡れ性の向上の両立が可能な端子の材料として使用することができるめっき材が望まれている。
【０００８】
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、リフロー処理を行う必要がなく、摩擦係数が低く、嵌合部の挿入力の低下と半田付け部の半田濡れ性の向上の両立が可能な端子の材料として使用することができる、複合めっき材およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、錫めっき液に炭素粒子を添加した複合めっき液を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材上に形成する複合めっき材の製造方法において、複合めっき液のレイノルズ数を１８０００以上にした状態で電気めっきを行えば、リフロー処理を行う必要がなく、摩擦係数が低く、嵌合部の挿入力の低下と半田付け部の半田濡れ性の向上の両立が可能な端子の材料として使用することができる、複合めっき材を製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明による複合めっき材の製造方法は、錫めっき液に炭素粒子を添加した複合めっき液を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材上に形成する複合めっき材の製造方法において、複合めっき液のレイノルズ数を１８０００以上にした状態で電気めっきを行うことを特徴とする。この複合めっき材の製造方法において、複合めっき液を攪拌翼の回転により攪拌することによってレイノルズ数を１８０００以上にしてもよいし、あるいは、複合めっき液をポンプで圧送して攪拌することによってレイノルズ数を１８０００以上にしてもよい。また、複合めっき液に芳香族カルボニル化合物が添加されているのが好ましい。
【００１１】
また、本発明による複合めっき材は、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜が素材上に形成され、同種同士の摩擦係数が０．１９以下であり、フラックスによる処理を行わないで半田濡れ性を評価した際のゼロクロスタイムが５秒以下であることを特徴とする。この複合めっき材において、上記の摩擦係数が０．１５以下であるのが好ましく、皮膜の厚さが０．５〜３．０μｍ以下であるのが好ましい。また、皮膜中の炭素含有量が１．０〜３．０質量％であるのが好ましく、接触抵抗が１．０ｍΩ以下であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、リフロー処理を行う必要がなく、摩擦係数が低く、嵌合部の挿入力の低下と半田付け部の半田濡れ性の向上の両立が可能な端子の材料として使用することができる、複合めっき材を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明による複合めっき材の製造方法の実施の形態では、錫めっき液に炭素粒子を添加した複合めっき液を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材上に形成する複合めっき材の製造方法において、複合めっき液の流れの状態を示すレイノルズ数を１８０００以上にした状態で電気めっきを行う。複合めっき液のレイノルズ数を１８０００以上にするために、複合めっき液を攪拌翼の回転により攪拌してもよいし、複合めっき液をポンプで圧送して攪拌してもよい。
【００１４】
複合めっき液のレイノルズ数を１８０００以上にすることにより、従来の錫層中に炭素粒子が分散した複合めっき層（Ｓｎ−Ｃめっき層）の半田濡れ性を劇的に向上させることができる。このように複合めっき液のレイノルズ数を１８０００以上にした状態で電気めっきにより形成されためっき層を顕微鏡で観察すると、めっき層の表面が平滑になり、Ｓｎの粒界のサイズが小さくなるのが観察され、このようなめっき層の表面の平滑化とＳｎの粒界のサイズが減少により、複合めっき材の半田濡れ性が向上すると考えられる。
【００１５】
なお、レイノルズ数（Ｒｅ）は、流れの状態を表す無次元数であり、流れの状態は、Ｒｅ＜２１００の場合に層流、２１００＜Ｒｅ＜４０００の場合に遷移流、Ｒｅ＞４０００の場合に乱流に分類される。
【００１６】
図１に示すように、めっき槽１２として円筒形の容器を使用し、ポンプ１４でめっき液１６を矢印の方向に送液することによってめっき液１６を攪拌するめっき装置１０を使用する場合、めっき液の粘度をμ（ｋｇ／（ｍ・ｓ））、めっき液の密度をρ（ｋｇ／ｍ３）、流れの代表長さをｄ（ｍ）、流速をｕ（ｍ／ｓ）とすると、レイノルズ数（Ｒｅ）は、Ｒｅ＝ｄｕρ／μで表される。例えば、めっき液の粘度μ＝１ｍＰａ・ｓ＝０．００１ｋｇ／（ｍ・ｓ）、めっき液の密度ρ＝１１３０ｋｇ／ｍ３、流れの代表長さｄ＝０．３０ｍ、流速ｕ＝０．１８ｍ／ｓとすれば、Ｒｅ＝６１０２０になる。
【００１７】
また、図２に示すように、めっき槽１１２として円筒形の容器を使用し、このめっき槽１１２内に配置された攪拌翼１１４を矢印の方向に回転させることによってめっき液１１６を攪拌するめっき装置１１０を使用する場合、めっき液の粘度をμ（ｋｇ／（ｍ・ｓ））、めっき液の密度をρ（ｋｇ／ｍ３）、攪拌翼の直径をｄ（ｍ）、攪拌翼の回転数をｎ（１／ｓ）とすると、レイノルズ数（Ｒｅ）は、Ｒｅ＝ｎｄ２ρ／μで表される。例えば、めっき液の粘度μ＝１ｍＰａ・ｓ＝０．００１ｋｇ／（ｍ・ｓ）、めっき液の密度ρ＝１１３０ｋｇ／ｍ３、攪拌翼の直径ｄ＝０．０３５ｍ、攪拌翼の回転数ｎ＝１０００ｒｐｍ＝１０００／６０（１／ｓ）とすれば、Ｒｅ＝２３０７１になる。なお、図２において、参照符号１１８は陽極（Ｓｎ電極）、１２０は陰極（ワーク）を示している。
【００１８】
錫めっき液としては、硫酸や有機酸などからなる様々な錫めっき液を使用することができるが、アルカノールスルホン酸からなる錫めっき液を使用するのが好ましい。この錫めっき液に添加する炭素粒子としては、様々な炭素粒子を使用することができるが、鱗片状や土状のグラファイト粒子を使用するのが好ましい。
【００１９】
また、錫めっき液に炭素粒子を添加した複合めっき液には、さらに芳香族カルボニル化合物を添加するのが好ましい。芳香族カルボニル化合物としては、芳香族アルデヒドまたは芳香族ケトンを使用するのが好ましい。錫めっき液に芳香族カルボニル化合物を添加することにより、錫めっき液中において炭素粒子が弱い凝集の分散状態になり、錫マトリクス中に炭素粒子が島状に分散された皮膜を形成することができる。このように錫マトリクス中の炭素粒子の凝集状態を制御することによって非常に低い摩擦係数の皮膜を形成することができる。
【００２０】
錫めっき液中の炭素粒子の濃度は、５０ｇ／Ｌ未満であるのが好ましく、１〜４０ｇ／Ｌであるのがさらに好ましく、５〜３０ｇ／Ｌであるのが最も好ましい。１ｇ／Ｌ未満では、炭素粒子が表面構造を構築して複合化するには不十分であり、５０ｇ／Ｌ以上では、炭素粒子が複合化する量が増加して、錫マトリクス中において炭素粒子が適切な凝集状態で分散された皮膜を形成することができないからである。
【００２１】
また、電気めっきの際の電流密度は５〜１５Ａ／ｄｍ２であるのが好ましい。５Ａ／ｄｍ２未満では生産性が悪く、１５Ａ／ｄｍ２を超えるとめっきやけが生じるからである。
【００２２】
なお、皮膜を形成する素材としては、黄銅などの銅合金の他、鉄系またはアルミニウム系の素材を使用することができる。また、電気めっきの前に、素材の表面に（電解脱脂、水洗、酸洗、水洗などの）前処理を行うのが好ましい。
【００２３】
本発明による錫めっき材の実施の形態は、最表面の構造に特徴があり、下地に影響されないので、下地めっきは、素材や用途に応じてＳｎ、Ｃｕ、Ｎｉなどの様々な下地めっきから選択することができる。また、下地めっきとしてＳｎめっきを施すと、最表面の炭素粒子の凝集構造を変化させることなく、膜厚を厚くして耐摩耗性を向上させることができる。
【００２４】
上述した本発明による錫めっき材の製造方法の実施の形態により、適度に凝集した炭素粒子が錫層中に適度に分散した複合材からなる皮膜を素材上に形成され、同種同士の摩擦係数が０．１９以下、好ましくは０．１５以下、フラックスによる処理を行わないで半田濡れ性を評価した際のゼロクロスタイムが５秒以下、皮膜の厚さが０．５〜３．０μｍ、好ましくは０．５〜１．０μｍ、皮膜中の炭素含有量が１．０〜３．０質量％、接触抵抗が１．０ｍΩ以下の複合めっき材を製造することができる。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明による複合めっき材およびその製造方法の実施例について詳細に説明する。
【００２６】
［実施例１］
まず、６０ｇ／Ｌの金属錫（金属錫塩としてアルカノールスルホン酸錫（ユケン工業製のメタスＳＭ）６００ｍＬ／Ｌを含む）と１１３ｇ／Ｌの遊離酸（遊離酸としてアルカノールスルホン酸（ユケン工業製のメタスＡＭ）１３０ｍＬ／Ｌを含む）とを含む錫めっき液を用意した。この錫めっき液に、良好な錫めっき皮膜を得るために錫めっき用の界面活性剤（ユケン工業製のメタスＬＳＡ−Ｍ）２０ｍＬ／Ｌを添加し、平均粒径３．４μｍの鱗片状グラファイト粒子（エスイーシー社製のグラファイトＳＧＰ−３）５ｇ／Ｌを添加して分散させるとともに、グラファイト粒子の凝集状態を制御するために芳香族カルボニル化合物としてベンズアルデヒド３０ｍＬ／Ｌを添加して、複合めっき液を用意した。なお、グラファイト粒子の平均粒径は、グラファイト粒子０．５ｇを０．２質量％のヘキサメタリン酸ナトリウム溶液５０ｇに分散させ、さらに超音波により分散させた後、レーザー光散乱粒度分布測定装置を用いて測定し、累積分布で５０％の粒径を平均粒径とすることにより求めた。
【００２７】
次に、図１に示しためっき装置のめっき槽（直径３００ｍｍ円筒状の容器）内に、厚さ０．２５ｍｍのＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ合金材（ＤＯＷＡメタルテック株式会社製のＮＢ−１０９ＥＨ）からなる素材と、陽極としての錫板を配置し、上記の複合めっき液を充填し、複合めっき液の流速が０．１８ｍ／ｓ（複合めっき液の粘度が０．００１ｋｇ／（ｍ・ｓ）、複合めっき液の比重が１１３０ｋｇ／ｍ３であり、レイノルズ数（Ｒｅ）は、Ｒｅ＝ｄｕρ／μ＝６１０２０）になるようにポンプの送液量を設定して、ポンプでめっき液を送液することにより攪拌しながら、液温２５℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ２で電気めっきを行い、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。なお、複合めっき皮膜の膜厚は、蛍光Ｘ線膜厚測定法により４点の平均値から算出した。
【００２８】
得られた複合めっき材について、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行った。半田濡れ性はゼロクロスタイムから評価し、摩擦係数、ゼロクロスタイム、炭素含有量および接触抵抗の測定は、それぞれ３回行って、その平均値によって評価した。
【００２９】
複合めっき材の摩擦係数については、得られた複合めっき材から切り出した２つの試験片同士の摩擦係数を求めた。この摩擦係数は、得られた錫めっき材から切り出した一方の試験片を金型プレスによってインデント加工（Ｒ３ｍｍ）して圧子とするとともに、平板状の他方の試験片をベース側の評価試料とし、ロードセルを使用して、圧子を接触加重３Ｎで評価試料の表面に押し付けながら摺動速度６０ｍｍ／分で滑らせ、摩擦係数測定器（株式会社山崎精機研究所製の電気接点シュミレータＣＲＳ−１）により、摺動距離７ｍｍのうち摺動距離２〜５ｍｍにおける摩擦係数の平均値を算出することによって求めた。その結果、本実施例では、摩擦係数は０．０７であった。
【００３０】
複合めっき材の半田濡れ性を評価は、得られた複合めっき材から切り出した試験片（１０ｍｍ×２５ｍｍ）にフラックス（タムラ化研製のＵＦＬ-３００Ｒ）による処理を行った試験片と行わなかった試験片を、それぞれ半田浴（Ｓｎ−３７Ｐｂ、２００℃±１℃）に浸漬速度２０±５ｍｍ／秒、浸漬時間１０±１秒、浸漬深さ２ｍｍで浸漬したときのゼロクロスタイム（浸漬してから浸漬部分が濡れるまでの時間（半田濡れ時間））を測定することによって行った。なお、この測定は、ＪＩＳ
Ｃ ００５３のメニスコ条件に従って、メニスコ試験機（株式会社レスカ製のＳＡＴ-５１００）により行った。その結果、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．６秒であり、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．１秒であった。特に、複合めっき材の半田濡れ性は、フラックスによる処理を行わないで評価した方が直接評価することができ、フラックスによる処理を行わない場合のゼロクロスタイムが５秒以下の場合（５秒以内で濡れる場合）に半田濡れ性が良好であると評価した。
【００３１】
複合めっき皮膜中の炭素含有量は、得られた複合めっき材（素材を含む）から切り出した試験片を錫および炭素の分析用にそれぞれ用意し、試験片中の錫の含有量Ｘ（質量％）と複合めっきを施していない素材中の錫の含有量Ｙ（質量％）をＩＣＰ装置（ジャーレルアッシュ社製のＩＲＩＳ／ＡＲ）を用いてプラズマ分光分析法によって求めるともに、試験片中の炭素の含有量Ｚ（質量％）を微量炭素・硫黄分析装置（堀場製作所製のＥＭＩＡ−Ｕ５１０）を用いて燃焼赤外線吸収法によって求め、Ｚ×１００／（Ｘ−Ｙ＋Ｚ）として算出した。その結果、本実施例では、炭素含有量が１．４質量％であった。
【００３２】
複合めっき材の接触抵抗は、ＪＩＳ Ｃ５４０２の交流四端子法によって、開放電圧２００ｍＶ、電流１０ｍＡで摺動荷重を０〜１００ｇｆに変化させ、１００ｇｆのときの値を測定した。その結果、接触抵抗は０．６０ｍΩであった。
【００３３】
［実施例２］
円筒形のめっき槽の内径が１００ｍｍの図２のめっき装置と同様のめっき装置を用意し、直径３５ｍｍで高さ１４ｍｍの攪拌翼と、７０ｍｍ×８０ｍｍの大きさの陰極（Ｓｎ電極）と、７０ｍｍ×１００ｍｍの大きさの陽極（ワーク）を使用し、めっき槽内に実施例１と同様の複合めっき液０．９Ｌを入れて複合めっき液の高さ１１５ｍｍとし、攪拌翼を１０００ｒｐｍで回転させて攪拌しながら（レイノルズ数（Ｒｅ）は、Ｒｅ＝ｎｄ２ρ／μ＝２３０７１になるように）電気めっきを行った以外は、実施例１と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．０７、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．５秒、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．７秒、炭素含有量は１．６質量％、接触抵抗は０．６２ｍΩであった。
【００３４】
［実施例３］
錫めっき液に添加するグラファイト粒子の量を２０ｇ／Ｌにし、攪拌翼の回転数を８００ｒｐｍ（レイノルズ数Ｒｅ＝１８４５７）にした以外は、実施例２と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．１０、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．８秒、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．８秒、炭素含有量は１．４質量％、接触抵抗は０．７１ｍΩであった。
【００３５】
［実施例４］
錫めっき液に添加するグラファイト粒子の量を５ｇ／Ｌにした以外は、実施例３と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．１３、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．８秒、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．３秒、炭素含有量は１．０質量％、接触抵抗は０．７１ｍΩであった。
【００３６】
［実施例５］
めっき時間を調整して複合めっき皮膜の厚さを０．５５μｍにした以外は、実施例３と同じ方法により、錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．１５、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．８秒、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．５秒、炭素含有量は１．０質量％、接触抵抗は０．９１ｍΩであった。
【００３７】
［実施例６］
めっき時間を調整して複合めっき皮膜の厚さを３．０μｍにした以外は、実施例３と同じ方法により、錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．０９、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．８秒、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．３秒、炭素含有量は１．５質量％、接触抵抗は０．６１ｍΩであった。
【００３８】
［実施例７］
めっき液に添加するグラファイト粒子の量を５０ｇ／Ｌにした以外は、実施例３と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．０９、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．９秒、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．８秒、炭素含有量は２．７質量％、接触抵抗は１．００ｍΩであった。
【００３９】
［比較例１］
錫めっき液にグラファイト粒子を添加しなかった以外は、実施例１と同じ方法により、無光沢Ｓｎめっきを行って、厚さ１．０μｍのめっき皮膜を形成した後、４００℃で１０秒間リフロー処理することにより、リフロー処理されたＳｎめっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．２４、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは０．９秒、炭素含有量は０質量％、接触抵抗は０．６７ｍΩであった。なお、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムの測定については、半田を弾いて濡れなかったので、測定することができなかった。
【００４０】
［比較例２］
攪拌翼の回転数をゼロ（レイノルズ数Ｒｅ＝０）にした以外は、実施例３と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．１６、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは２．１秒、炭素含有量は１．３質量％、接触抵抗は１．４０ｍΩであった。なお、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムの測定については、半田を弾いて濡れなかったので、測定することができなかった。
【００４１】
［比較例３］
攪拌翼の回転数を５０ｒｐｍ（レイノルズ数Ｒｅ＝１１５４）にした以外は、実施例３と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．１１、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．８秒、炭素含有量は１．５質量％、接触抵抗は０．５７ｍΩであった。なお、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムの測定については、半田を弾いて濡れなかったので、測定することができなかった。
【００４２】
［比較例４］
攪拌翼の回転数を１００ｒｐｍ（レイノルズ数Ｒｅ＝２３０７）にした以外は、実施例３と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．１１、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは２．０秒、炭素含有量は１．６質量％、接触抵抗は１．２０ｍΩであった。なお、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムの測定については、半田を弾いて濡れなかったので、測定することができなかった。
【００４３】
［比較例５］
錫めっき液に添加するグラファイト粒子の量を５ｇ／Ｌにし、攪拌翼の回転数を５００ｒｐｍ（レイノルズ数Ｒｅ＝１１５３５）にした以外は、実施例２と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．１３、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは２．０秒、炭素含有量は１．０質量％、接触抵抗は０．６５ｍΩであった。なお、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムの測定については、半田を弾いて濡れなかったので、測定することができなかった。
【００４４】
［比較例６］
攪拌翼の回転数を６００ｒｐｍ（レイノルズ数Ｒｅ＝１３８４７）にした以外は、実施例３と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．０９、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．８秒、炭素含有量は１．４質量％、接触抵抗は０．８３ｍΩであった。なお、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムの測定については、半田を弾いて濡れなかったので、測定することができなかった。
【００４５】
［比較例７］
錫めっき液に添加するグラファイト粒子の量を２ｇ／Ｌにした以外は、実施例３と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．２０、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．８秒、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．５秒、炭素含有量は０．７質量％、接触抵抗は０．８１ｍΩであった。
【００４６】
［比較例８］
錫めっき液に添加するグラファイト粒子の量を６０ｇ／Ｌにした以外は、実施例３と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．０９、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．８秒、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．６秒、炭素含有量は３．１質量％、接触抵抗は２．００ｍΩであった
【００４７】
なお、実施例および比較例の結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明による複合めっき材は、車載用や民生用の電気配線に使用するワイヤーハーネス用コネクタの端子やＰＣＢ端子などの材料として使用することができる
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による複合めっき材の製造方法の実施の形態に使用可能なめっき装置の一例を概略的に示す図である。
【図２】本発明による複合めっき材の製造方法の実施の形態に使用可能なめっき装置の他の例を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０、１１０ めっき装置、
１２、１１２ めっき槽
１４ ポンプ
１６、１１６ めっき液
１１４ 攪拌翼
１１８ 陽極（Ｓｎ電極）
１２０ 陰極（ワーク）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、錫層中に炭素粒子が分散した複合材からなる皮膜が素材上に形成された複合めっき材およびその製造方法に関し、特に、挿抜可能な接続端子などの材料として使用される複合めっき材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、挿抜可能な接続端子の材料として、銅や銅合金などの導体素材の最外層に錫めっきを施した錫めっき材が使用されている。特に、錫めっき材は、接触抵抗が低く、車載用や民生用の電気配線に使用するワイヤーハーネス用コネクタの端子やプリント回路基板用コネクタの（オス）端子（以下「ＰＣＢ端子」という）などの材料として使用されている。
【０００３】
一般に、プリント回路基板用コネクタには、多数のＰＣＢ端子が取り付けられており、これらのＰＣＢ端子の各々は、プリント回路基板に半田付けされる一端側の半田付け部と、相手材の被嵌合部に嵌合して通電を確保する他端側の電気接触部としての嵌合部とを備えている。このようなＰＣＢ端子の材料として錫めっき材を使用すると、接触抵抗が低く且つ耐食性に優れた嵌合部と、半田付け性が良好な半田付け部とを備えた接続端子を得ることができる。
【０００４】
近年、ＰＣＢ端子の小型化および高密度化（単位面積当りの数の増加）の要求が高まっており、そのため、ＰＣＢ端子の嵌合部を相手材の被嵌合部に嵌合させる際の挿入力を小さくすることが求められている。しかし、錫めっき材の最外層の錫めっき皮膜は、軟質の金属であるため、ＰＣＢ端子の嵌合部を相手材の被嵌合部に嵌合させる際に容易に塑性変形して、大きな挿入力が必要になる。
【０００５】
このようなＰＣＢ端子の嵌合部の挿入力を低下させるために、錫めっき皮膜を薄くすることが考えられるが、錫めっき皮膜を薄くすると、半田付け部の半田付け性が悪化するという問題がある。また、黄銅などの銅合金の母材の表面に、順次、ニッケルめっき層、銅めっき層および錫めっき層を積層した後、リフロー処理を施して最外層の錫めっき層の一部を銅錫合金層に転化することにより、最外層の硬度を高めて、端子の挿入力を低下させることが提案されている
（例えば、特許文献１参照）。また、Ｃｕ板条からなる母材の表面に、Ｃｕめっき層とＳｎめっき層を順次形成した後、リフロー処理を行って、母材の表面にＣｕ−Ｓｎ合金被覆層とＳｎ被覆層をこの順に形成することにより、端子の挿入力を低下させることも提案されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、炭素粒子および芳香族カルボニル化合物を添加した錫めっき液を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材上に形成することにより、端子の挿入力を低下させることも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特許３５６２７１９号公報（段落番号０００７−０００８）
【特許文献２】特開２００６−７７３０７号公報（段落番号０００９−００１２）
【特許文献３】特開２００７−２２８５号公報（段落番号００１０−００１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１〜３端子では、嵌合部の挿入力を低下させることはできるが、半田付け部の半田濡れ性が低下するという問題があり、また、特許文献１および２の端子では、リフロー処理を行う必要があるので、その分だけ工数やコストが増加するという問題もある。そのため、嵌合部の挿入力の低下と半田付け部の半田濡れ性の向上の両立が可能な端子の材料として使用することができるめっき材が望まれている。
【０００８】
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、リフロー処理を行う必要がなく、摩擦係数が低く、嵌合部の挿入力の低下と半田付け部の半田濡れ性の向上の両立が可能な端子の材料として使用することができる、複合めっき材およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、錫めっき液に炭素粒子を添加した複合めっき液を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材上に形成する複合めっき材の製造方法において、複合めっき液のレイノルズ数を１８０００以上にした状態で電気めっきを行えば、リフロー処理を行う必要がなく、摩擦係数が低く、嵌合部の挿入力の低下と半田付け部の半田濡れ性の向上の両立が可能な端子の材料として使用することができる、複合めっき材を製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明による複合めっき材の製造方法は、錫めっき液に炭素粒子を添加した複合めっき液を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材上に形成する複合めっき材の製造方法において、複合めっき液のレイノルズ数を１８０００以上にした状態で電気めっきを行うことを特徴とする。この複合めっき材の製造方法において、複合めっき液を攪拌翼の回転により攪拌することによってレイノルズ数を１８０００以上にしてもよいし、あるいは、複合めっき液をポンプで圧送して攪拌することによってレイノルズ数を１８０００以上にしてもよい。また、複合めっき液に芳香族カルボニル化合物が添加されているのが好ましい。
【００１１】
また、本発明による複合めっき材は、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜が素材上に形成され、同種同士の摩擦係数が０．１９以下であり、フラックスによる処理を行わないで半田濡れ性を評価した際のゼロクロスタイムが５秒以下であることを特徴とする。この複合めっき材において、上記の摩擦係数が０．１５以下であるのが好ましく、皮膜の厚さが０．５〜３．０μｍ以下であるのが好ましい。また、皮膜中の炭素含有量が１．０〜３．０質量％であるのが好ましく、接触抵抗が１．０ｍΩ以下であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、リフロー処理を行う必要がなく、摩擦係数が低く、嵌合部の挿入力の低下と半田付け部の半田濡れ性の向上の両立が可能な端子の材料として使用することができる、複合めっき材を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明による複合めっき材の製造方法の実施の形態では、錫めっき液に炭素粒子を添加した複合めっき液を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材上に形成する複合めっき材の製造方法において、複合めっき液の流れの状態を示すレイノルズ数を１８０００以上にした状態で電気めっきを行う。複合めっき液のレイノルズ数を１８０００以上にするために、複合めっき液を攪拌翼の回転により攪拌してもよいし、複合めっき液をポンプで圧送して攪拌してもよい。
【００１４】
複合めっき液のレイノルズ数を１８０００以上にすることにより、従来の錫層中に炭素粒子が分散した複合めっき層（Ｓｎ−Ｃめっき層）の半田濡れ性を劇的に向上させることができる。このように複合めっき液のレイノルズ数を１８０００以上にした状態で電気めっきにより形成されためっき層を顕微鏡で観察すると、めっき層の表面が平滑になり、Ｓｎの粒界のサイズが小さくなるのが観察され、このようなめっき層の表面の平滑化とＳｎの粒界のサイズが減少により、複合めっき材の半田濡れ性が向上すると考えられる。
【００１５】
なお、レイノルズ数（Ｒｅ）は、流れの状態を表す無次元数であり、流れの状態は、Ｒｅ＜２１００の場合に層流、２１００＜Ｒｅ＜４０００の場合に遷移流、Ｒｅ＞４０００の場合に乱流に分類される。
【００１６】
図１に示すように、めっき槽１２として円筒形の容器を使用し、ポンプ１４でめっき液１６を矢印の方向に送液することによってめっき液１６を攪拌するめっき装置１０を使用する場合、めっき液の粘度をμ（ｋｇ／（ｍ・ｓ））、めっき液の密度をρ（ｋｇ／ｍ３）、流れの代表長さをｄ（ｍ）、流速をｕ（ｍ／ｓ）とすると、レイノルズ数（Ｒｅ）は、Ｒｅ＝ｄｕρ／μで表される。例えば、めっき液の粘度μ＝１ｍＰａ・ｓ＝０．００１ｋｇ／（ｍ・ｓ）、めっき液の密度ρ＝１１３０ｋｇ／ｍ３、流れの代表長さｄ＝０．３０ｍ、流速ｕ＝０．１８ｍ／ｓとすれば、Ｒｅ＝６１０２０になる。
【００１７】
また、図２に示すように、めっき槽１１２として円筒形の容器を使用し、このめっき槽１１２内に配置された攪拌翼１１４を矢印の方向に回転させることによってめっき液１１６を攪拌するめっき装置１１０を使用する場合、めっき液の粘度をμ（ｋｇ／（ｍ・ｓ））、めっき液の密度をρ（ｋｇ／ｍ３）、攪拌翼の直径をｄ（ｍ）、攪拌翼の回転数をｎ（１／ｓ）とすると、レイノルズ数（Ｒｅ）は、Ｒｅ＝ｎｄ２ρ／μで表される。例えば、めっき液の粘度μ＝１ｍＰａ・ｓ＝０．００１ｋｇ／（ｍ・ｓ）、めっき液の密度ρ＝１１３０ｋｇ／ｍ３、攪拌翼の直径ｄ＝０．０３５ｍ、攪拌翼の回転数ｎ＝１０００ｒｐｍ＝１０００／６０（１／ｓ）とすれば、Ｒｅ＝２３０７１になる。なお、図２において、参照符号１１８は陽極（Ｓｎ電極）、１２０は陰極（ワーク）を示している。
【００１８】
錫めっき液としては、硫酸や有機酸などからなる様々な錫めっき液を使用することができるが、アルカノールスルホン酸からなる錫めっき液を使用するのが好ましい。この錫めっき液に添加する炭素粒子としては、様々な炭素粒子を使用することができるが、鱗片状や土状のグラファイト粒子を使用するのが好ましい。
【００１９】
また、錫めっき液に炭素粒子を添加した複合めっき液には、さらに芳香族カルボニル化合物を添加するのが好ましい。芳香族カルボニル化合物としては、芳香族アルデヒドまたは芳香族ケトンを使用するのが好ましい。錫めっき液に芳香族カルボニル化合物を添加することにより、錫めっき液中において炭素粒子が弱い凝集の分散状態になり、錫マトリクス中に炭素粒子が島状に分散された皮膜を形成することができる。このように錫マトリクス中の炭素粒子の凝集状態を制御することによって非常に低い摩擦係数の皮膜を形成することができる。
【００２０】
錫めっき液中の炭素粒子の濃度は、５０ｇ／Ｌ未満であるのが好ましく、１〜４０ｇ／Ｌであるのがさらに好ましく、５〜３０ｇ／Ｌであるのが最も好ましい。１ｇ／Ｌ未満では、炭素粒子が表面構造を構築して複合化するには不十分であり、５０ｇ／Ｌ以上では、炭素粒子が複合化する量が増加して、錫マトリクス中において炭素粒子が適切な凝集状態で分散された皮膜を形成することができないからである。
【００２１】
また、電気めっきの際の電流密度は５〜１５Ａ／ｄｍ２であるのが好ましい。５Ａ／ｄｍ２未満では生産性が悪く、１５Ａ／ｄｍ２を超えるとめっきやけが生じるからである。
【００２２】
なお、皮膜を形成する素材としては、黄銅などの銅合金の他、鉄系またはアルミニウム系の素材を使用することができる。また、電気めっきの前に、素材の表面に（電解脱脂、水洗、酸洗、水洗などの）前処理を行うのが好ましい。
【００２３】
本発明による錫めっき材の実施の形態は、最表面の構造に特徴があり、下地に影響されないので、下地めっきは、素材や用途に応じてＳｎ、Ｃｕ、Ｎｉなどの様々な下地めっきから選択することができる。また、下地めっきとしてＳｎめっきを施すと、最表面の炭素粒子の凝集構造を変化させることなく、膜厚を厚くして耐摩耗性を向上させることができる。
【００２４】
上述した本発明による錫めっき材の製造方法の実施の形態により、適度に凝集した炭素粒子が錫層中に適度に分散した複合材からなる皮膜を素材上に形成され、同種同士の摩擦係数が０．１９以下、好ましくは０．１５以下、フラックスによる処理を行わないで半田濡れ性を評価した際のゼロクロスタイムが５秒以下、皮膜の厚さが０．５〜３．０μｍ、好ましくは０．５〜１．０μｍ、皮膜中の炭素含有量が１．０〜３．０質量％、接触抵抗が１．０ｍΩ以下の複合めっき材を製造することができる。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明による複合めっき材およびその製造方法の実施例について詳細に説明する。
【００２６】
［実施例１］
まず、６０ｇ／Ｌの金属錫（金属錫塩としてアルカノールスルホン酸錫（ユケン工業製のメタスＳＭ）６００ｍＬ／Ｌを含む）と１１３ｇ／Ｌの遊離酸（遊離酸としてアルカノールスルホン酸（ユケン工業製のメタスＡＭ）１３０ｍＬ／Ｌを含む）とを含む錫めっき液を用意した。この錫めっき液に、良好な錫めっき皮膜を得るために錫めっき用の界面活性剤（ユケン工業製のメタスＬＳＡ−Ｍ）２０ｍＬ／Ｌを添加し、平均粒径３．４μｍの鱗片状グラファイト粒子（エスイーシー社製のグラファイトＳＧＰ−３）５ｇ／Ｌを添加して分散させるとともに、グラファイト粒子の凝集状態を制御するために芳香族カルボニル化合物としてベンズアルデヒド３０ｍＬ／Ｌを添加して、複合めっき液を用意した。なお、グラファイト粒子の平均粒径は、グラファイト粒子０．５ｇを０．２質量％のヘキサメタリン酸ナトリウム溶液５０ｇに分散させ、さらに超音波により分散させた後、レーザー光散乱粒度分布測定装置を用いて測定し、累積分布で５０％の粒径を平均粒径とすることにより求めた。
【００２７】
次に、図１に示しためっき装置のめっき槽（直径３００ｍｍ円筒状の容器）内に、厚さ０．２５ｍｍのＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ合金材（ＤＯＷＡメタルテック株式会社製のＮＢ−１０９ＥＨ）からなる素材と、陽極としての錫板を配置し、上記の複合めっき液を充填し、複合めっき液の流速が０．１８ｍ／ｓ（複合めっき液の粘度が０．００１ｋｇ／（ｍ・ｓ）、複合めっき液の比重が１１３０ｋｇ／ｍ３であり、レイノルズ数（Ｒｅ）は、Ｒｅ＝ｄｕρ／μ＝６１０２０）になるようにポンプの送液量を設定して、ポンプでめっき液を送液することにより攪拌しながら、液温２５℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ２で電気めっきを行い、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。なお、複合めっき皮膜の膜厚は、蛍光Ｘ線膜厚測定法により４点の平均値から算出した。
【００２８】
得られた複合めっき材について、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行った。半田濡れ性はゼロクロスタイムから評価し、摩擦係数、ゼロクロスタイム、炭素含有量および接触抵抗の測定は、それぞれ３回行って、その平均値によって評価した。
【００２９】
複合めっき材の摩擦係数については、得られた複合めっき材から切り出した２つの試験片同士の摩擦係数を求めた。この摩擦係数は、得られた錫めっき材から切り出した一方の試験片を金型プレスによってインデント加工（Ｒ３ｍｍ）して圧子とするとともに、平板状の他方の試験片をベース側の評価試料とし、ロードセルを使用して、圧子を接触加重３Ｎで評価試料の表面に押し付けながら摺動速度６０ｍｍ／分で滑らせ、摩擦係数測定器（株式会社山崎精機研究所製の電気接点シュミレータＣＲＳ−１）により、摺動距離７ｍｍのうち摺動距離２〜５ｍｍにおける摩擦係数の平均値を算出することによって求めた。その結果、本実施例では、摩擦係数は０．０７であった。
【００３０】
複合めっき材の半田濡れ性を評価は、得られた複合めっき材から切り出した試験片（１０ｍｍ×２５ｍｍ）にフラックス（タムラ化研製のＵＦＬ-３００Ｒ）による処理を行った試験片と行わなかった試験片を、それぞれ半田浴（Ｓｎ−３７Ｐｂ、２００℃±１℃）に浸漬速度２０±５ｍｍ／秒、浸漬時間１０±１秒、浸漬深さ２ｍｍで浸漬したときのゼロクロスタイム（浸漬してから浸漬部分が濡れるまでの時間（半田濡れ時間））を測定することによって行った。なお、この測定は、ＪＩＳ
Ｃ ００５３のメニスコ条件に従って、メニスコ試験機（株式会社レスカ製のＳＡＴ-５１００）により行った。その結果、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．６秒であり、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．１秒であった。特に、複合めっき材の半田濡れ性は、フラックスによる処理を行わないで評価した方が直接評価することができ、フラックスによる処理を行わない場合のゼロクロスタイムが５秒以下の場合（５秒以内で濡れる場合）に半田濡れ性が良好であると評価した。
【００３１】
複合めっき皮膜中の炭素含有量は、得られた複合めっき材（素材を含む）から切り出した試験片を錫および炭素の分析用にそれぞれ用意し、試験片中の錫の含有量Ｘ（質量％）と複合めっきを施していない素材中の錫の含有量Ｙ（質量％）をＩＣＰ装置（ジャーレルアッシュ社製のＩＲＩＳ／ＡＲ）を用いてプラズマ分光分析法によって求めるともに、試験片中の炭素の含有量Ｚ（質量％）を微量炭素・硫黄分析装置（堀場製作所製のＥＭＩＡ−Ｕ５１０）を用いて燃焼赤外線吸収法によって求め、Ｚ×１００／（Ｘ−Ｙ＋Ｚ）として算出した。その結果、本実施例では、炭素含有量が１．４質量％であった。
【００３２】
複合めっき材の接触抵抗は、ＪＩＳ Ｃ５４０２の交流四端子法によって、開放電圧２００ｍＶ、電流１０ｍＡで摺動荷重を０〜１００ｇｆに変化させ、１００ｇｆのときの値を測定した。その結果、接触抵抗は０．６０ｍΩであった。
【００３３】
［実施例２］
円筒形のめっき槽の内径が１００ｍｍの図２のめっき装置と同様のめっき装置を用意し、直径３５ｍｍで高さ１４ｍｍの攪拌翼と、７０ｍｍ×８０ｍｍの大きさの陰極（Ｓｎ電極）と、７０ｍｍ×１００ｍｍの大きさの陽極（ワーク）を使用し、めっき槽内に実施例１と同様の複合めっき液０．９Ｌを入れて複合めっき液の高さ１１５ｍｍとし、攪拌翼を１０００ｒｐｍで回転させて攪拌しながら（レイノルズ数（Ｒｅ）は、Ｒｅ＝ｎｄ２ρ／μ＝２３０７１になるように）電気めっきを行った以外は、実施例１と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．０７、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．５秒、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．７秒、炭素含有量は１．６質量％、接触抵抗は０．６２ｍΩであった。
【００３４】
［実施例３］
錫めっき液に添加するグラファイト粒子の量を２０ｇ／Ｌにし、攪拌翼の回転数を８００ｒｐｍ（レイノルズ数Ｒｅ＝１８４５７）にした以外は、実施例２と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．１０、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．８秒、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．８秒、炭素含有量は１．４質量％、接触抵抗は０．７１ｍΩであった。
【００３５】
［実施例４］
錫めっき液に添加するグラファイト粒子の量を５ｇ／Ｌにした以外は、実施例３と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．１３、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．８秒、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．３秒、炭素含有量は１．０質量％、接触抵抗は０．７１ｍΩであった。
【００３６】
［実施例５］
めっき時間を調整して複合めっき皮膜の厚さを０．５５μｍにした以外は、実施例３と同じ方法により、錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．１５、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．８秒、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．５秒、炭素含有量は１．０質量％、接触抵抗は０．９１ｍΩであった。
【００３７】
［実施例６］
めっき時間を調整して複合めっき皮膜の厚さを３．０μｍにした以外は、実施例３と同じ方法により、錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．０９、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．８秒、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．３秒、炭素含有量は１．５質量％、接触抵抗は０．６１ｍΩであった。
【００３８】
［実施例７］
めっき液に添加するグラファイト粒子の量を５０ｇ／Ｌにした以外は、実施例３と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．０９、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．９秒、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．８秒、炭素含有量は２．７質量％、接触抵抗は１．００ｍΩであった。
【００３９】
［比較例１］
錫めっき液にグラファイト粒子を添加しなかった以外は、実施例１と同じ方法により、無光沢Ｓｎめっきを行って、厚さ１．０μｍのめっき皮膜を形成した後、４００℃で１０秒間リフロー処理することにより、リフロー処理されたＳｎめっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．２４、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは０．９秒、炭素含有量は０質量％、接触抵抗は０．６７ｍΩであった。なお、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムの測定については、半田を弾いて濡れなかったので、測定することができなかった。
【００４０】
［比較例２］
攪拌翼の回転数をゼロ（レイノルズ数Ｒｅ＝０）にした以外は、実施例３と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．１６、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは２．１秒、炭素含有量は１．３質量％、接触抵抗は１．４０ｍΩであった。なお、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムの測定については、半田を弾いて濡れなかったので、測定することができなかった。
【００４１】
［比較例３］
攪拌翼の回転数を５０ｒｐｍ（レイノルズ数Ｒｅ＝１１５４）にした以外は、実施例３と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．１１、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．８秒、炭素含有量は１．５質量％、接触抵抗は０．５７ｍΩであった。なお、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムの測定については、半田を弾いて濡れなかったので、測定することができなかった。
【００４２】
［比較例４］
攪拌翼の回転数を１００ｒｐｍ（レイノルズ数Ｒｅ＝２３０７）にした以外は、実施例３と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．１１、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは２．０秒、炭素含有量は１．６質量％、接触抵抗は１．２０ｍΩであった。なお、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムの測定については、半田を弾いて濡れなかったので、測定することができなかった。
【００４３】
［比較例５］
錫めっき液に添加するグラファイト粒子の量を５ｇ／Ｌにし、攪拌翼の回転数を５００ｒｐｍ（レイノルズ数Ｒｅ＝１１５３５）にした以外は、実施例２と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．１３、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは２．０秒、炭素含有量は１．０質量％、接触抵抗は０．６５ｍΩであった。なお、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムの測定については、半田を弾いて濡れなかったので、測定することができなかった。
【００４４】
［比較例６］
攪拌翼の回転数を６００ｒｐｍ（レイノルズ数Ｒｅ＝１３８４７）にした以外は、実施例３と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．０９、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．８秒、炭素含有量は１．４質量％、接触抵抗は０．８３ｍΩであった。なお、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムの測定については、半田を弾いて濡れなかったので、測定することができなかった。
【００４５】
［比較例７］
錫めっき液に添加するグラファイト粒子の量を２ｇ／Ｌにした以外は、実施例３と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．２０、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．８秒、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．５秒、炭素含有量は０．７質量％、接触抵抗は０．８１ｍΩであった。
【００４６】
［比較例８］
錫めっき液に添加するグラファイト粒子の量を６０ｇ／Ｌにした以外は、実施例３と同じ方法により、膜厚１．０μｍの錫とグラファイト粒子の複合めっき皮膜が形成された複合めっき材を作製した。得られた複合めっき材について、実施例１と同様の方法により、摩擦係数、半田濡れ性、炭素含有量および接触抵抗の評価を行ったところ、摩擦係数は０．０９、フラックスによる処理を行った場合のゼロクロスタイムは１．８秒、フラックス処理を行わない場合のゼロクロスタイムは３．６秒、炭素含有量は３．１質量％、接触抵抗は２．００ｍΩであった
【００４７】
なお、実施例および比較例の結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明による複合めっき材は、車載用や民生用の電気配線に使用するワイヤーハーネス用コネクタの端子やＰＣＢ端子などの材料として使用することができる
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による複合めっき材の製造方法の実施の形態に使用可能なめっき装置の一例を概略的に示す図である。
【図２】本発明による複合めっき材の製造方法の実施の形態に使用可能なめっき装置の他の例を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０、１１０ めっき装置、
１２、１１２ めっき槽
１４ ポンプ
１６、１１６ めっき液
１１４ 攪拌翼
１１８ 陽極（Ｓｎ電極）
１２０ 陰極（ワーク）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
錫めっき液に炭素粒子を添加した複合めっき液を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材上に形成する複合めっき材の製造方法において、複合めっき液のレイノルズ数を１８０００以上にした状態で電気めっきを行うことを特徴とする、複合めっき材の製造方法。
【請求項２】
前記複合めっき液を攪拌翼の回転により攪拌することによって前記レイノルズ数を１８０００以上にすることを特徴とする、請求項１に記載の複合めっき材の製造方法。
【請求項３】
前記複合めっき液をポンプで圧送して攪拌することによって前記レイノルズ数を１８０００以上にすることを特徴とする、請求項１に記載の複合めっき材の製造方法。
【請求項４】
前記複合めっき液に芳香族カルボニル化合物が添加されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の複合めっき材の製造方法。
【請求項５】
錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜が素材上に形成され、同種同士の摩擦係数が０．１９以下であり、フラックスによる処理を行わないで半田濡れ性を評価した際のゼロクロスタイムが５秒以下であることを特徴とする、複合めっき材。
【請求項６】
前記摩擦係数が０．１５以下であることを特徴とする、請求項５に記載の複合めっき材。
【請求項７】
前記皮膜の厚さが０．５〜３．０μｍ以下であることを特徴とする、請求項５または６に記載の複合めっき材。
【請求項８】
前記皮膜中の炭素含有量が１．０〜３．０質量％であることを特徴とする、請求項５乃至７のいずれかに記載の複合めっき材。
【請求項９】
接触抵抗が１．０ｍΩ以下であることを特徴とする、請求項５乃至８のいずれかに記載の複合めっき材。
【請求項１】
錫めっき液に炭素粒子を添加した複合めっき液を使用して電気めっきを行うことにより、錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜を素材上に形成する複合めっき材の製造方法において、複合めっき液のレイノルズ数を１８０００以上にした状態で電気めっきを行うことを特徴とする、複合めっき材の製造方法。
【請求項２】
前記複合めっき液を攪拌翼の回転により攪拌することによって前記レイノルズ数を１８０００以上にすることを特徴とする、請求項１に記載の複合めっき材の製造方法。
【請求項３】
前記複合めっき液をポンプで圧送して攪拌することによって前記レイノルズ数を１８０００以上にすることを特徴とする、請求項１に記載の複合めっき材の製造方法。
【請求項４】
前記複合めっき液に芳香族カルボニル化合物が添加されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の複合めっき材の製造方法。
【請求項５】
錫層中に炭素粒子を含有する複合材からなる皮膜が素材上に形成され、同種同士の摩擦係数が０．１９以下であり、フラックスによる処理を行わないで半田濡れ性を評価した際のゼロクロスタイムが５秒以下であることを特徴とする、複合めっき材。
【請求項６】
前記摩擦係数が０．１５以下であることを特徴とする、請求項５に記載の複合めっき材。
【請求項７】
前記皮膜の厚さが０．５〜３．０μｍ以下であることを特徴とする、請求項５または６に記載の複合めっき材。
【請求項８】
前記皮膜中の炭素含有量が１．０〜３．０質量％であることを特徴とする、請求項５乃至７のいずれかに記載の複合めっき材。
【請求項９】
接触抵抗が１．０ｍΩ以下であることを特徴とする、請求項５乃至８のいずれかに記載の複合めっき材。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２４２８８８（Ｐ２００９−２４２８８８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９２３７４（Ｐ２００８−９２３７４）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（５０６３６５１３１）ＤＯＷＡメタルテック株式会社 (109)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（５０６３６５１３１）ＤＯＷＡメタルテック株式会社 (109)
【Ｆターム（参考）】
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