JP4362599B2 - 金属部材およびそれを用いた電気接点 - Google Patents
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Description
本発明は、スイッチやコネクタなどの電気接点に用いられる金属部材およびそれを用いた電気接点に関し、特に、摺動型電気接点用金属部材およびそれを用いた電気接点に関する。
電気・電子機器に用いられる低電流（信号系）スイッチやコネクタなどの電気接点（可動部材と固定部材において機械的接触および電気的導通が行われる部分）のうち、１００ｇ以下の低い接触加重で繰り返し使用される電気接点は、高い接続信頼性が要求されるため、このような電気接点として導電性金属部材の表面を貴金属で被覆した電気接点が使用されている。
現在、このような貴金属で被覆した最も一般的な電気接点として、金属部材上に厚さ１〜３μｍのニッケル下地めっきを施し、その上に仕上げめっきとして厚さ０．１〜０．５μｍのＡｕＣｏ合金のような高い耐摩耗性の金合金を形成して接触抵抗を低減させ、さらにその上に耐食性や潤滑性を向上させるために封孔処理を施した電気接点が知られており、高い接点寿命を確保している（例えば、特許文献１参照）。
一般に、接点を接触形式により分類すると、突き当て接点と摺動接点に大別されるが、摺動接点の中でもカード用コネクタ、エンコーダスイッチ、マルチファンクションスイッチ、モータ整流子などに使用する摺動接点では、数万回から数十万回以上の高い接点寿命が要求される場合がある。
このような高寿命接点に用いられる金属部材では、耐摩耗性を向上させるために、金合金の膜厚を更に厚くしたり、金合金の一部を価格の安いＰｄ合金などで代替使用している。Ｐｄ合金を使用した代表的な仕様では、金属部材上にニッケル下地めっきを施して、その上に金合金膜の代替としてＰｄＮｉめっきを形成し、仕上げめっきとしてＡｕＣｏ合金やＡｕＮｉ合金のような高い耐摩耗性の金合金を形成して接触抵抗を低減させることにより、長寿命の電気接点を得ている（例えば、特許文献２参照）。
さらに過酷な数十〜数百万回の寿命が要求される場合には、金属部材上に数μｍ以上の厚さの貴金属の箔を圧延接合したクラッド材料が用いられる場合もある。
また、中間めっきとしてＮｉとＰを主成分とするＮｉＰ系合金めっき層を形成することが実用化され、例えば、中間めっきとして厚さ１〜３μｍのＮｉＰ系合金めっきを使用した場合に強力な腐食遮断効果があり、このようなめっきが装飾や防錆の目的で広く使用されている（例えば、非特許文献１参照）。
ＮｉＰ合金は、Ｐ含有率が１０重量％以上になると均一な非晶質構造になり、Ｐ含有率が１０重量％未満の場合と比べて耐食性が大幅に向上する。また、ＮｉＰ合金は、Ｐ含有率と関係なく３８０〜４００℃で短時間加熱することにより最高硬度を示して耐摩耗性も向上するため、硬質Ｃｒめっきに代わる耐摩耗用合金めっきとして用いられている（例えば、特許文献３〜５参照）。
例えば、特許文献４には、装飾用貴金属めっきの耐食性を向上させるために、基材上に電気ニッケルめっきを施す工程と、その上層部にリン供給源として亜リン酸または亜リン酸塩を用いるニッケル-リン合金めっき液中で、初期電流密度として８〜２０Ａ／ｄｍ２の高電流密度で処理し、続けて７Ａ／ｄｍ２以下の電流密度で処理する工程と、その上層部に貴金属めっき層を形成する工程を有する貴金属めっきの製造方法が開示されている。
また、電気接点としての用途において、特に無電解めっきやバレルめっきでは、貴金属の表層めっきの下に中間層としてＮｉＰ系合金めっきが用いられている（例えば、特許文献６〜１２参照）。
例えば、特許文献８には、ＮｉまたはＮｉ合金めっきによってリードフレーム基材上に形成される第１のめっき層と、ＮｉＰ、ＮｉＢまたはＮｉＣｏ合金より構成され、第１のめっき層上に０．０２〜０．３μｍの厚さで形成される第２のめっき層と、純度９９．９％のＡｕより構成され、第２のめっき層上に０．２μｍ以下の厚さで形成される第３のめっき層を有するリードフレームが開示されており、熱履歴を受けた後でも半導体素子のペレット付け性、半田濡れ性およびＡｕ線のワイヤーボンデイング性に優れたリードフレームが得られることが開示されている。
また、特許文献９には、電子部品の接点部として用いられるＡｕまたはＡｕ合金めっき材料の耐熱性および耐食性を向上させるため、Ｐを０．０５〜２０重量％含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなる合金めっき中間層を有し、ＡｕまたはＡｕ合金の表層めっきからなる電子部品用ＡｕまたはＡｕ合金めっき材料が開示されている。
しかし、ＮｉＰ系合金めっき皮膜は、緻密な膜構造に起因する優れた耐食性を有し、５００Ｈｖ以上の高硬度に起因する優れた耐摩耗性を有する反面、低靭性の脆い膜質であり、ＮｉＰ系合金めっきの膜厚が１μｍ以下と薄い場合には、曲げ応力などの加重を受けると、容易にクラックを生じて耐食性や耐摩耗性を劣化させるだけでなく、最悪の場合には剥離してしまうという問題がある。また、中間層としてのＮｉＰ系合金めっき層が厚い場合には、成形や打ち抜きにおける金型の摩耗が著しく、最悪の場合には加工そのものが不可能となるという実用上の致命的欠点があるために、その応用としては機械的な二次加工の必要がない部品に止まっていた。
また、特許文献４および特許文献８などに開示されている膜構造では、第３のめっき層がＡｕ合金であり且つ第４の層として封孔処理層が設けられていないため、電気接点の高寿命化は達成するためには十分でない。
また、特許文献９には、挿抜性も向上させたい場合に各種の無機または有機系の封孔処理液により封孔処理を施すのがよいことが記載されており、ニッケルを含む中間層と母材との間にＣｕめっきなどの別のめっきが存在しても問題ないと記載されている。しかし、特許文献９に記載されためっき材料は、電気接点の耐熱性および耐食性を向上させることができるが、高度な耐摩耗性を達成するためには十分でない。
特に、カード用コネクタなどの高寿命接点においては、更なる高寿命化が要求されるとともに貴金属の使用量の削減も含めたコストの低減が課題になっている。
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、ＡｕやＰｄなどの貴金属の使用量を削減し且つ電気接点の高寿命化が可能な耐摩耗性に優れた金属部材およびそれを用いた電気接点を提供することを目的とする。
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、金属基材の表面にＮｉおよび不可避不純物からなる第１のめっき層が形成され、この第１のめっき層上にＮｉとＰと不可避不純物からなる第２のめっき層が形成され、この第２のめっき層上に金合金および不可避不純物からなる第３のめっき層が形成され、この第３層めっき層上に封孔処理により第４の層が形成された金属部材において、第１のめっき層の厚さ（Ｔ１）を０．５μｍ≦Ｔ１≦２．５μｍにし、第２のめっき層の厚さ（Ｔ２）を０．０５μｍ≦Ｔ２≦０．５μｍにし、第１のめっき層と第２のめっき層の厚さの和（Ｔ１＋Ｔ２）を０．６０≦Ｔ１＋Ｔ２≦２．５μｍにし、第３のめっき層の厚さ（Ｔ３）を０．０５μｍ以上にすることにより、従来と同等またはそれ以上の耐摩耗性を実現でき且つ高価な貴金属の使用量を少なくして比較的低コストで製造することができる金属部材を提供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。
すなわち、本発明による金属部材は、金属基材の表面にＮｉおよび不可避不純物からなる第１のめっき層が形成され、この第１のめっき層上にＮｉとＰと不可避不純物からなる第２のめっき層が形成され、この第２のめっき層上に金合金および不可避不純物からなる第３のめっき層が形成され、この第３層めっき層上に封孔処理により第４の層が形成され、第１のめっき層の厚さ（Ｔ１）が０．５μｍ≦Ｔ１≦２．５μｍであり、第２のめっき層の厚さ（Ｔ２）が０．０５μｍ≦Ｔ２≦０．５μｍであり、第１のめっき層と第２のめっき層の厚さの和（Ｔ１＋Ｔ２）が０．６０≦Ｔ１＋Ｔ２≦２．５μｍであり、第３のめっき層の厚さ（Ｔ３）が０．０５μｍ以上であることを特徴とする。
この金属部材において、第１のめっき層が、スルファミン酸浴または硫黄分を含む第一光沢剤を添加したワット浴により形成されたＮｉめっき層であるのが好ましい。
また、本発明による電気接点は、上記の金属部材からなる第１の端子と、この第１の端子に接触する第２の端子とからなることを特徴とする。
本発明によれば、ＡｕやＰｄなどの貴金属の使用量を削減し且つ電気接点の高寿命化が可能な耐摩耗性に優れた金属部材およびそれを用いた電気接点を提供することができる。
図１に示すように、本発明による金属部材の実施の形態では、金属基材１０の表面にＮｉおよび不可避不純物からなる第１のめっき層１２が形成され、この第１のめっき層１２上にＮｉとＰと不可避不純物からなる第２のめっき層１４が形成され、この第２のめっき層１４上に金合金および不可避不純物からなる第３のめっき層１６が形成され、この第３層めっき層１６上に封孔処理により第４の層１８が形成され、第１のめっき層１２の厚さ（Ｔ１）が０．５μｍ≦Ｔ１≦２．５μｍであり、第２のめっき層１４の厚さ（Ｔ２）が０．０５μｍ≦Ｔ２≦０．５μｍであり、第１のめっき層１２と第２のめっき層１４の厚さの和（Ｔ１＋Ｔ２）が０．６０≦Ｔ１＋Ｔ２≦２．５μｍであり、第３のめっき層１６の厚さ（Ｔ３）が０．０５μｍ以上である。
基材の金属として、導電性やバネ性に優れた銅や、黄銅、燐青銅、ベリリウム銅、洋白などの銅系合金や、ステンレスなどを使用するのが好ましく、これら基材の形状は、板条、打ち抜き条などのいずれの形状でもよい。
この基材の表面に、電気めっきによって、Ｎｉおよび不可避不純物からなる第１のめっき層と、ＮｉとＰと不可避不純物からなる第２のめっき層と、Ａｕ合金および不可避不純物からなる第３のめっき層を形成し、さらに、第３のめっき層上に一般に封孔処理剤と呼ばれる無機または有機系の処理液により封孔処理を施して第４の層を形成する。
Ｎｉおよび不可避不純物からなる第１のめっき層は、公知のＮｉめっき浴を用いて電気めっきにより形成することができる。金属基材と中間めっき層の間に下地めっきを施すために、一般にウッド浴が用いられるが、スルファミン酸ニッケル浴または硫黄分を含む第一光沢剤を添加したワット浴を用いるのが好ましい。なお、本明細書中において、「不可避不純物」とは、めっき浴、原料および基材の金属からの溶出成分に起因する成分をいう。
第１のめっき層であるＮｉを主成分とするめっき層は、ＮｉＰ系合金めっきを単独の中間層として用いた場合の欠点を克服するため、および摺動型電気接点の寿命を長くするために、必須のめっき層である。すなわち、第一に、母材金属部材の表面粗さを平滑化することにより、摺動摩耗時における接点部の微少突起同士の加重応力を分散および緩和させて耐摩耗性を向上させ、第二に、母材金属より硬度が高く且つＮｉＰ系合金より高い靭性の層を設けることにより、摺動摩耗時におけるＮｉＰ系合金膜の脆性破壊を回避するとともに、機械加工性を向上させるために必須のめっき層である。
このような目的のために好ましいめっき膜は、Ｎｉを主成分とするめっき膜であり、スルファミン酸浴または硫黄分を含む第一光沢剤を添加したワット浴により形成されたＮｉめっき層であるのがさらに好ましい。これらの浴によりＮｉめっきを施すと、皮膜中に硫黄分を含有させることにより電着応力が緩和されるため、厚くめっきした場合でも母材金属との所望の密着性を確保し易く、機械加工する場合の加工性も向上させることができる。また、皮膜の硬度が３００〜５００Ｈｖと高硬度であっても、５％程度の伸びを維持することができる。一方、Ｃｕめっきは、皮膜の硬度が１５０Ｈｖ程度に過ぎず、第１のめっき層として使用するのは好ましくない。
スルファミン酸ニッケル浴の代表的な浴組成は、３００〜６００ｇ／Ｌのスルファミン酸ニッケルと、０〜３０ｇ／Ｌの塩化ニッケルと、３０〜４０ｇ／Ｌのホウ酸と、適量の添加剤とからなる。添加剤としては、ピット防止剤や応力緩和剤を使用するのが好ましい。代表的なめっき操作条件は、ｐＨ３．５〜４．５、浴温４０〜６０℃、電流密度２〜４０Ａ／ｄｍ２である。
また、ワット浴の代表的な浴組成は、２４０〜３００ｇ／Ｌの硫酸ニッケルと、４５〜５０ｇ／Ｌの塩化ニッケルと、３０〜４０ｇ／Ｌのホウ酸と、適量の添加剤とからなる。添加剤としては、第一光沢剤、第二光沢剤またはピット防止剤を使用するのが好ましい。特に、応力緩和剤として、硫黄分を含む第一光沢剤を添加するのが好ましい。代表的なめっき操作条件は、ｐＨ４．０〜４．５、浴温４５〜６０℃、電流密度２〜８Ａ／ｄｍ２である。
第１のめっき層の膜厚は０．５〜３．０μｍであるのが好ましい。０．５μｍ未満では耐摩耗性を向上させる効果が不足し、一方、３μｍを超えると電気めっき速度が律速になって生産性が低下し、また、硬度が高すぎてプレス加工性が低下する。
ＮｉとＰと不可避不純物からなる第２のめっき層は、公知のＮｉＰ合金めっき浴、例えば、Ｂｒｅｎｎｅｒ浴や低リン浴を用いて電気めっきにより形成することができる。
Ｂｒｅｎｎｅｒ浴の代表的な浴組成は、１５０ｇ／Ｌの硫酸ニッケルと、４５ｇ／Ｌの塩化ニッケルと、５０ｇ／Ｌの正リン酸と、４０ｇ／Ｌの亜リン酸とからなる。代表的なめっき操作条件は、ｐＨ０．５〜１．０、浴温７５〜９５℃、電流密度５〜４０Ａ／ｄｍ２である。
低リン浴の代表的な浴組成は、１５０〜２００ｇ／Ｌの硫酸ニッケルと、５〜５０ｇ／Ｌの正リン酸と、２０ｇ／Ｌの塩化ナトリウムと、２０ｇ／Ｌのホウ酸と、２０〜３０ｇ／Ｌの次亜リン酸ナトリウムとからなる。代表的なめっき操作条件、ｐＨ２．０〜２．５、浴温が７０〜８０℃、電流密度５〜１５Ａ／ｄｍ２である。
いずれの浴においても、電着量に比例して亜リン酸または次亜リン酸ナトリウムが消費され、電流効率とＮｉＰ合金膜中のリン含有率を変動させるため、浴組成の管理に留意する必要がある。ＮｉＰ合金膜中のリン含有率が１重量％以上であれば、耐摩耗性を向上させる効果があり、一方、ＮｉＰ合金膜中のリン含有率が１５重量％を超えると、電流効率の低下が著しく、生産性の観点から実用的でない。したがって、ＮｉＰ合金膜中のリン含有率は１〜１５重量%であるのが好ましい。
第２のめっき層の膜厚は０．０５〜０．３μｍであるのが好ましく、第１のめっき層と第２のめっき層の膜厚の和が０．６〜３．１μｍであるのが好ましい。これらの下限値未満では耐摩耗性を向上させる効果が不足し、一方、上限値を超えると電気めっき速度が律速になって生産性が低下し、また、硬度が高すぎてプレス加工性が低下する。
第３のめっき層であるＡｕ合金層としては、公知のＡｕ合金めっき膜を用いればよい。金は化学的に安定であり、摺動摩耗におけるメカノケミカルな酸化環境下においても高い導電性を維持できるとともに、延展性に優れていることから凝着防止作用も示すため、耐摩耗性を向上させる効果もあるが、純金めっきは硬度が低すぎるため、凝着摩耗を生じ易く、耐摩耗性に劣る。そのため、第３のめっき層として硬度の高いＡｕ合金めっきを使用するのが好ましく、ＡｕＣｏ、ＡｕＮｉ、ＡｕＣｕ合金などを使用することができる。また、有機キレート剤を添加した酸性浴から得られるＡｕ合金めっきは、皮膜中に形成されるポリマーが潤滑剤として作用して耐摩耗性を向上させることができるので、このようなＡｕ合金めっきを使用するのが好ましい。
第３のめっき層は、高価な金合金を用いるので、コストの削減のために電気接点として用いられる部位のみに部分めっきするのが好ましい。また、二次プレス加工において加工性が問題になる場合には、第１のめっき層と第２のめっき層についても必要な部位だけに部分めっきするか、あるいは差厚めっきを施すことも可能である。換言すれば、金属部材の全ての部位にめっきが施される必要はなく、少なくとも電気接点として用いられる部位にめっきが施されていればよい。
金合金および不可避不純物からなる第３のめっき層は、Ｃｏ、ＮｉまたはＦｅを添加した酸性シアン浴からなる金合金浴により形成されるが、ＡｕＣｏ合金めっき浴により形成されるのが好ましい。ＡｕＣｏ合金めっきは、０．１〜０．３重量％のＣｏと、Ｃ、Ｎ、Ｋ、Ｈ、Ｏを含むポリマーを共析し、このポリマーの存在が潤滑剤として作用することにより、優れた潤滑作用を示すことが知られている。代表的な浴組成は、５〜３０ｇ／Ｌのシアン金カリウムと、８０〜１５０ｇ／Ｌのクエン酸および／またはクエン酸カリウムと、金属Ｃｏとして０．２〜０．５ｇ／ＬのＣｏ塩と、適量のキレート剤および添加剤とからなる。
第３のめっき層の膜厚は０．０５μｍ以上であるのが好ましい。０．０５μｍ未満では安定した電気特性を得ることができず、耐摩耗性も劣化する。
第４の層は、無機または有機系の封孔処理剤により形成される非金属皮膜であり、第３のめっき層のＡｕ合金めっき皮膜のピンホールを封孔して耐食性を向上させる。また、この弟４の層は、封孔処理剤中に含まれる有機物が潤滑剤としても作用し、摺動時の摩擦抵抗を軽減して電気接点の寿命を向上させる。
この第４の層は、一般に封孔処理剤と呼ばれる無機または有機系の処理液により封孔処理を施すことにより形成される。種々の封孔処理剤（ルブリケーター）が市販されており、その組成として、例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、ジアミン、ポリアミン、アミノアルコール、モノカルボン酸アミド、オキシム、ピリジン、キノリン、アゾ化合物、ヒドロキシカルボン酸、チオ尿酸、チオセミカルバジド、単糖類、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、トリアジン、オキサゾール、オキサジン、チアゾール、ベンゾチアゾール、ナフタレン、あるいはＩｎ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｓｎ、Ｂｅ、Ａｌ、Ｔｈ、Ｚｒの化合物などが使用されている。封孔処理剤は、摺動電気接点としての使用実績や、実際の摺動試験における実証により選定する必要がある。
工業的には、上記の処理を連続的に行うことができる装置として、巻返し式（ｒｅｅｌ−ｔｏ−ｒｅｅｌ）またはフープ式の連続電気めっき装置を用いるのが好ましい。
なお、図２に示すように、上述した本発明による金属部材の実施の形態を用いて第１の端子１００を形成し、この第１の端子１００に第２の端子２００が接触するようにして、電気接点を構成することができる。この場合、上述した本発明による金属部材の実施の形態において施されためっきが、第１の端子１００の全体に施される必要はなく、少なくとも第１の端子１００の接点部分にめっきが施されていればよい。
以下、本発明による金属部材の実施例について詳細に説明する。
［実施例１］
金属基材として６０ｍｍ×６０ｍｍ×０．３ｍｍの銅板（Ｃ１２０１Ｐ）を用意し、この銅板を前処理した後、Ｎｉめっき、Ｃｕめっき、Ｎｉ−ＰめっきおよびＡｕＣｏめっきを順次施し、その後、封孔処理を施すことにより、金属部材を作製した。以下、これらの処理について説明する。
金属基材として６０ｍｍ×６０ｍｍ×０．３ｍｍの銅板（Ｃ１２０１Ｐ）を用意し、この銅板を前処理した後、Ｎｉめっき、Ｃｕめっき、Ｎｉ−ＰめっきおよびＡｕＣｏめっきを順次施し、その後、封孔処理を施すことにより、金属部材を作製した。以下、これらの処理について説明する。
（前処理）
上記の銅板をアルカリ脱脂液中に浸漬し、電圧５Ｖを加えて２分間保持して電解脱脂処理を行った後、脱脂液から取り出して純水で水洗いした。その後、５重量％の硫酸水溶液中に３０秒間浸漬して酸洗浄処理を行った後、硫酸水溶液から取り出して、再び純水で水洗いした。
上記の銅板をアルカリ脱脂液中に浸漬し、電圧５Ｖを加えて２分間保持して電解脱脂処理を行った後、脱脂液から取り出して純水で水洗いした。その後、５重量％の硫酸水溶液中に３０秒間浸漬して酸洗浄処理を行った後、硫酸水溶液から取り出して、再び純水で水洗いした。
（Ｎｉめっき）
次に、スルファミン酸ニッケル（Ｎｉ含有率１００ｇ／Ｌ）、塩化ニッケル（Ｎｉ含有率１５ｇ／Ｌ）、ホウ酸（８０ｇ／Ｌ）および光沢剤（（株）ムラタ製のＳＮ１０００（１０ｍＬ／Ｌ））からなるめっき浴中に、上記の前処理を行った銅板とＮｉ板とを浸漬し、銅板をカソード、Ｎｉ板をアノードとして使用し、浴温を５０℃、ｐＨを４．０に保持して、電流密度を５．０Ａ／ｄｍ２に設定し、膜厚が１．０μｍになるように電解時間を調整してＮｉ膜を成膜した。
次に、スルファミン酸ニッケル（Ｎｉ含有率１００ｇ／Ｌ）、塩化ニッケル（Ｎｉ含有率１５ｇ／Ｌ）、ホウ酸（８０ｇ／Ｌ）および光沢剤（（株）ムラタ製のＳＮ１０００（１０ｍＬ／Ｌ））からなるめっき浴中に、上記の前処理を行った銅板とＮｉ板とを浸漬し、銅板をカソード、Ｎｉ板をアノードとして使用し、浴温を５０℃、ｐＨを４．０に保持して、電流密度を５．０Ａ／ｄｍ２に設定し、膜厚が１．０μｍになるように電解時間を調整してＮｉ膜を成膜した。
（Ｎｉ−Ｐめっき）
次に、硫酸ニッケル（２００ｇ／Ｌ）、
次亜リン酸ナトリウム（２０ｇ／Ｌ）、 ホウ酸（２０ｇ／Ｌ）、 塩化ナトリウム（２０ｇ／Ｌ）およびリン酸（５ｍＬ）からなるめっき浴中に、上記のＮｉめっきを施した銅板とアノードとしてＮｉ板とを浸漬し、浴温を７０℃、ｐＨを２．３に保持し、電流密度を６．０Ａ／ｄｍ２に設定し、膜厚が０．１０μｍになるように電解時間を調整してＮｉＰ合金膜を成膜した。
次に、硫酸ニッケル（２００ｇ／Ｌ）、
次亜リン酸ナトリウム（２０ｇ／Ｌ）、 ホウ酸（２０ｇ／Ｌ）、 塩化ナトリウム（２０ｇ／Ｌ）およびリン酸（５ｍＬ）からなるめっき浴中に、上記のＮｉめっきを施した銅板とアノードとしてＮｉ板とを浸漬し、浴温を７０℃、ｐＨを２．３に保持し、電流密度を６．０Ａ／ｄｍ２に設定し、膜厚が０．１０μｍになるように電解時間を調整してＮｉＰ合金膜を成膜した。
（ＡｕＣｏめっき）
次に、シアン金カリウム（Ａｕ含有率６ｇ／Ｌ）と規定量の添加剤（日本高純度化学（株）製のオーロブライトＨＳ−５、ＢＡ、ＢＢ）からなるＡｕＣｏ合金浴をめっき浴として使用し、このめっき浴中に、上記のＮｉ−Ｐめっきを施した銅板と、アノードとしてＰｔ被覆Ｔｉ電極とを浸漬し、浴温を５０℃、ｐＨを４．０に保持し、電流密度を０．７２Ａ／ｄｍ２に設定し、膜厚が０．１０μｍになるように電解時間を調整してＡｕＣｏ合金膜を成膜した。
次に、シアン金カリウム（Ａｕ含有率６ｇ／Ｌ）と規定量の添加剤（日本高純度化学（株）製のオーロブライトＨＳ−５、ＢＡ、ＢＢ）からなるＡｕＣｏ合金浴をめっき浴として使用し、このめっき浴中に、上記のＮｉ−Ｐめっきを施した銅板と、アノードとしてＰｔ被覆Ｔｉ電極とを浸漬し、浴温を５０℃、ｐＨを４．０に保持し、電流密度を０．７２Ａ／ｄｍ２に設定し、膜厚が０．１０μｍになるように電解時間を調整してＡｕＣｏ合金膜を成膜した。
（封孔処理）
次に、封孔処理剤（有限会社ケミカル電子製のＫＤ−Ａｕ１００Ｗ）を純水で２００ｍＬ／Ｌに希釈し、この希釈液の液温を６０℃に保持し、この希釈液中に、上記のＡｕＣｏめっきを施した銅板を１０秒間浸漬することにより、封孔処理を施した。
次に、封孔処理剤（有限会社ケミカル電子製のＫＤ−Ａｕ１００Ｗ）を純水で２００ｍＬ／Ｌに希釈し、この希釈液の液温を６０℃に保持し、この希釈液中に、上記のＡｕＣｏめっきを施した銅板を１０秒間浸漬することにより、封孔処理を施した。
上記の処理により金属部材を作製し、これを試験片として、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。以下、これらの評価方法について説明する。
（耐摩耗性の評価）
先端が直径５ｍｍの球状のＳＵＳ製圧子を試験片に垂直に置き、圧子の軸線方向に５０ｇの加重を付与した状態で、圧子を試験片の表面の同一軌道上で直線往復運動させて摺動試験を行った。その際、圧子の摺動距離を一定（１２．５ｍｍ）にし、往復速度を６０Ｈｚにした。この摺動試験後の試験片について、超深度顕微鏡により摩耗痕を観察し、摺動方向に対して垂直方向の摩耗痕の幅（以下、「摩耗痕幅」という）を計測した。この摩耗痕幅が狭いほど耐摩耗性に優れている。その結果、本実施例では、１万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１１ｍｍ、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１３ｍｍ、２０万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１４ｍｍであった。
先端が直径５ｍｍの球状のＳＵＳ製圧子を試験片に垂直に置き、圧子の軸線方向に５０ｇの加重を付与した状態で、圧子を試験片の表面の同一軌道上で直線往復運動させて摺動試験を行った。その際、圧子の摺動距離を一定（１２．５ｍｍ）にし、往復速度を６０Ｈｚにした。この摺動試験後の試験片について、超深度顕微鏡により摩耗痕を観察し、摺動方向に対して垂直方向の摩耗痕の幅（以下、「摩耗痕幅」という）を計測した。この摩耗痕幅が狭いほど耐摩耗性に優れている。その結果、本実施例では、１万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１１ｍｍ、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１３ｍｍ、２０万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１４ｍｍであった。
（曲げ加工性の評価）
試験片をＲ＝３．０で９０度折り曲加工した後、折り曲げた部分について、超深度顕微鏡によりクラックの発生状況を観察し、規定視野内のクラックの幅を測定し、その平均値を平均クラック幅とした。このクラック幅が狭いほど折り曲げ加工性に優れていると判断できる。その結果、本実施例では、平均クラック幅は１０．８μｍであった。
試験片をＲ＝３．０で９０度折り曲加工した後、折り曲げた部分について、超深度顕微鏡によりクラックの発生状況を観察し、規定視野内のクラックの幅を測定し、その平均値を平均クラック幅とした。このクラック幅が狭いほど折り曲げ加工性に優れていると判断できる。その結果、本実施例では、平均クラック幅は１０．８μｍであった。
（見かけ膜硬度の評価）
プレス加工性の代用特性評価方法として、ビッカース法により見かけ膜硬度を測定した。この測定では、圧子が素材まで十分に到達するような荷重を加えることにより、具体的には１００ｇｆの荷重を１５秒間加えることにより、金属部材全体としての硬度、すなわち、見かけ膜硬度を求めた。この見かけ膜硬度が低いほどプレス加工性に優れていると判断できる。その結果、本実施例では、見かけ膜硬度は１０２Ｈｖであった。
プレス加工性の代用特性評価方法として、ビッカース法により見かけ膜硬度を測定した。この測定では、圧子が素材まで十分に到達するような荷重を加えることにより、具体的には１００ｇｆの荷重を１５秒間加えることにより、金属部材全体としての硬度、すなわち、見かけ膜硬度を求めた。この見かけ膜硬度が低いほどプレス加工性に優れていると判断できる。その結果、本実施例では、見かけ膜硬度は１０２Ｈｖであった。
［実施例２］
Ｎｉ膜の厚さを０．５μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１０ｍｍ、平均クラック幅は９．８μｍ、見かけ膜硬度は９８Ｈｖであった。
Ｎｉ膜の厚さを０．５μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１０ｍｍ、平均クラック幅は９．８μｍ、見かけ膜硬度は９８Ｈｖであった。
［実施例３］
Ｎｉ膜の厚さを０．５μｍ、ＮｉＰ膜の厚さを０．２０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１２ｍｍ、平均クラック幅は９．１μｍ、見かけ膜硬度は９９Ｈｖであった。
Ｎｉ膜の厚さを０．５μｍ、ＮｉＰ膜の厚さを０．２０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１２ｍｍ、平均クラック幅は９．１μｍ、見かけ膜硬度は９９Ｈｖであった。
［実施例４］
ＮｉＰ膜の厚さを０．０５μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１３ｍｍ、平均クラック幅は９．１μｍ、見かけ膜硬度は１０８Ｈｖであった。
ＮｉＰ膜の厚さを０．０５μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１３ｍｍ、平均クラック幅は９．１μｍ、見かけ膜硬度は１０８Ｈｖであった。
［実施例５］
ＮｉＰ膜の厚さを０．５０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１２ｍｍ、平均クラック幅は９．８μｍ、見かけ膜硬度は１０６Ｈｖであった。
ＮｉＰ膜の厚さを０．５０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１２ｍｍ、平均クラック幅は９．８μｍ、見かけ膜硬度は１０６Ｈｖであった。
［実施例６］
ＡｕＣｏ合金膜の厚さを０．０５μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１３ｍｍであった。
ＡｕＣｏ合金膜の厚さを０．０５μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１３ｍｍであった。
［実施例７］
ＡｕＣｏ合金膜の厚さを０．３０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１１ｍｍであった。
ＡｕＣｏ合金膜の厚さを０．３０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１１ｍｍであった。
［実施例８］
Ｎｉ膜の厚さを２．０μｍ、ＮｉＰ膜の厚さを０．０５μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１２ｍｍであった。
Ｎｉ膜の厚さを２．０μｍ、ＮｉＰ膜の厚さを０．０５μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１２ｍｍであった。
［実施例９］
Ｎｉ膜の厚さを２．０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１４ｍｍ、平均クラック幅は１１．３μｍ、見かけ膜硬度は１０８Ｈｖであった。
Ｎｉ膜の厚さを２．０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１４ｍｍ、平均クラック幅は１１．３μｍ、見かけ膜硬度は１０８Ｈｖであった。
［実施例１０］
Ｎｉ膜の厚さを２．０μｍ、ＮｉＰ膜の厚さを０．５０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１０ｍｍ、平均クラック幅は１５．４μｍ、見かけ膜硬度は１１６Ｈｖであった。
Ｎｉ膜の厚さを２．０μｍ、ＮｉＰ膜の厚さを０．５０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１０ｍｍ、平均クラック幅は１５．４μｍ、見かけ膜硬度は１１６Ｈｖであった。
［実施例１１］
第一光沢剤を用いたワット浴によってＮｉめっきを施した以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。この第一光沢剤を用いたワット浴によるＮｉめっきでは、硫酸ニッケル（３００ｇ／Ｌ）、塩化ニッケル（４５ｇ／Ｌ）、ホウ酸（４０ｇ／Ｌ）および光沢剤（（株）ワールドメタル製のリーベライトＳＢ−７１（１．５ｍＬ／Ｌ）およびＳＢ−７２（１．５ｍＬ／Ｌ））からなるめっき浴中に、実施例１と同様の前処理を行った銅板とＮｉ板とを浸漬し、銅板をカソード、Ｎｉ板をアノードとして使用し、浴温を５０℃、ｐＨを４．２に保持し、電流密度を５．０Ａ／ｄｍ２に設定し、膜厚が１．０μｍになるように電解時間を調整してＮｉ膜を成膜した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１４ｍｍ、２０万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１８ｍｍ、見かけ膜硬度は１０３Ｈｖであった。
第一光沢剤を用いたワット浴によってＮｉめっきを施した以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。この第一光沢剤を用いたワット浴によるＮｉめっきでは、硫酸ニッケル（３００ｇ／Ｌ）、塩化ニッケル（４５ｇ／Ｌ）、ホウ酸（４０ｇ／Ｌ）および光沢剤（（株）ワールドメタル製のリーベライトＳＢ−７１（１．５ｍＬ／Ｌ）およびＳＢ−７２（１．５ｍＬ／Ｌ））からなるめっき浴中に、実施例１と同様の前処理を行った銅板とＮｉ板とを浸漬し、銅板をカソード、Ｎｉ板をアノードとして使用し、浴温を５０℃、ｐＨを４．２に保持し、電流密度を５．０Ａ／ｄｍ２に設定し、膜厚が１．０μｍになるように電解時間を調整してＮｉ膜を成膜した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１４ｍｍ、２０万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１８ｍｍ、見かけ膜硬度は１０３Ｈｖであった。
［比較例１］
Ｎｉ−Ｐめっきを施さなかった以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、１万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１５ｍｍ、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．８８ｍｍ、平均クラック幅は７．８μｍ、見かけ膜硬度は１１２Ｈｖであった。
Ｎｉ−Ｐめっきを施さなかった以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、１万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１５ｍｍ、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．８８ｍｍ、平均クラック幅は７．８μｍ、見かけ膜硬度は１１２Ｈｖであった。
［比較例２］
Ｎｉ膜の厚さを３．０μｍにし、Ｎｉ−Ｐめっきを施さなかった以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、１万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１０ｍｍ、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．７８ｍｍ、平均クラック幅は４８．１μｍ、見かけ膜硬度は１３３Ｈｖであった。
Ｎｉ膜の厚さを３．０μｍにし、Ｎｉ−Ｐめっきを施さなかった以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、１万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１０ｍｍ、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．７８ｍｍ、平均クラック幅は４８．１μｍ、見かけ膜硬度は１３３Ｈｖであった。
［比較例３］
Ｎｉ−Ｐめっきの代わりに厚さ０．５０μｍのＰｄＮｉ合金めっきを施した以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１５ｍｍ、２０万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１４ｍｍ、平均クラック幅は７．３μｍ、見かけ膜硬度は１０３Ｈｖであった。
Ｎｉ−Ｐめっきの代わりに厚さ０．５０μｍのＰｄＮｉ合金めっきを施した以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１５ｍｍ、２０万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１４ｍｍ、平均クラック幅は７．３μｍ、見かけ膜硬度は１０３Ｈｖであった。
［比較例４］
Ｎｉ膜の厚さを３．０μｍにし、Ｎｉ−Ｐめっきの代わりに厚さ０．５０μｍのＰｄＮｉ合金めっきを施した以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、１万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１１ｍｍ、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１５ｍｍ、２０万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１６ｍｍ、平均クラック幅は３７．１μｍ、見かけ膜硬度は１３６Ｈｖであった。
Ｎｉ膜の厚さを３．０μｍにし、Ｎｉ−Ｐめっきの代わりに厚さ０．５０μｍのＰｄＮｉ合金めっきを施した以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、１万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１１ｍｍ、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１５ｍｍ、２０万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１６ｍｍ、平均クラック幅は３７．１μｍ、見かけ膜硬度は１３６Ｈｖであった。
［比較例５］
Ｎｉめっきを施さなかった以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．６０ｍｍ、平均クラック幅は３．９μｍ、見かけ膜硬度は９１Ｈｖであった。
Ｎｉめっきを施さなかった以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．６０ｍｍ、平均クラック幅は３．９μｍ、見かけ膜硬度は９１Ｈｖであった。
［比較例６］
Ｎｉめっきを施さず、ＮｉＰ層の厚さを０．５０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、１万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１６ｍｍ、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．５７ｍｍ、平均クラック幅は９．４μｍ、見かけ膜硬度は９８Ｈｖであった。
Ｎｉめっきを施さず、ＮｉＰ層の厚さを０．５０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、１万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１６ｍｍ、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．５７ｍｍ、平均クラック幅は９．４μｍ、見かけ膜硬度は９８Ｈｖであった。
［比較例７］
Ｎｉめっきを施さず、ＮｉＰ層の厚さを１．００μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１９ｍｍ、２０万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．８５ｍｍ、平均クラック幅は１７．３μｍ、見かけ膜硬度は１１５Ｈｖであった。
Ｎｉめっきを施さず、ＮｉＰ層の厚さを１．００μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１９ｍｍ、２０万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．８５ｍｍ、平均クラック幅は１７．３μｍ、見かけ膜硬度は１１５Ｈｖであった。
［比較例８］
Ｎｉめっきを施さず、ＮｉＰ層の厚さを２．００μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１５ｍｍ、２０万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．３１ｍｍ、平均クラック幅は２９．１μｍ、見かけ膜硬度は１３２Ｈｖであった。
Ｎｉめっきを施さず、ＮｉＰ層の厚さを２．００μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１５ｍｍ、２０万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．３１ｍｍ、平均クラック幅は２９．１μｍ、見かけ膜硬度は１３２Ｈｖであった。
［比較例９］
Ｎｉめっきの代わりにＣｕめっきを施した以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。このＣｕめっきでは、硫酸銅（２５０
ｇ／Ｌ）、硫酸（４０ ｇ／Ｌ）および光沢剤（チオ尿素（０．０１ｇ／Ｌ）およびデキストリン（０．０１ｇ／Ｌ））からなるめっき浴中に、実施例１と同様の前処理を行った銅板とアノードとして含リン銅板とを浸漬し、浴温を４０℃に保持し、電流密度を５．０Ａ／ｄｍ２に設定し、膜厚が１．０μｍになるよう電解時間を調整してＣｕ膜を成膜した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．４８ｍｍ、見かけ膜硬度は９６Ｈｖであった。
Ｎｉめっきの代わりにＣｕめっきを施した以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。このＣｕめっきでは、硫酸銅（２５０
ｇ／Ｌ）、硫酸（４０ ｇ／Ｌ）および光沢剤（チオ尿素（０．０１ｇ／Ｌ）およびデキストリン（０．０１ｇ／Ｌ））からなるめっき浴中に、実施例１と同様の前処理を行った銅板とアノードとして含リン銅板とを浸漬し、浴温を４０℃に保持し、電流密度を５．０Ａ／ｄｍ２に設定し、膜厚が１．０μｍになるよう電解時間を調整してＣｕ膜を成膜した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．４８ｍｍ、見かけ膜硬度は９６Ｈｖであった。
［比較例１０］
第一光沢剤を用いないウッド浴によってＮｉめっきを施した以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．６１ｍｍ、見かけ膜硬度は１００Ｈｖであった。
第一光沢剤を用いないウッド浴によってＮｉめっきを施した以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．６１ｍｍ、見かけ膜硬度は１００Ｈｖであった。
［比較例１１］
第一光沢剤を用いないワット浴によってＮｉめっきを施した以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。この第一光沢剤を用いないワット浴によるＮｉめっきでは、硫酸ニッケル（３００ｇ／Ｌ）、塩化ニッケル（４５ｇ／Ｌ）およびホウ酸（４０ｇ／Ｌ）からなるめっき浴中に、実施例１と同様の前処理を行った銅板とＮｉ板とを浸漬し、銅板をカソード、Ｎｉ板をアノードとして使用し、浴温を５０℃、ｐＨを４．２に保持し、電流密度を５．０Ａ／ｄｍ２に設定し、膜厚が１．０μｍになるように電解時間を調整してＮｉ膜を成膜した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．７９ｍｍ、見かけ膜硬度は９９Ｈｖであった。
第一光沢剤を用いないワット浴によってＮｉめっきを施した以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。この第一光沢剤を用いないワット浴によるＮｉめっきでは、硫酸ニッケル（３００ｇ／Ｌ）、塩化ニッケル（４５ｇ／Ｌ）およびホウ酸（４０ｇ／Ｌ）からなるめっき浴中に、実施例１と同様の前処理を行った銅板とＮｉ板とを浸漬し、銅板をカソード、Ｎｉ板をアノードとして使用し、浴温を５０℃、ｐＨを４．２に保持し、電流密度を５．０Ａ／ｄｍ２に設定し、膜厚が１．０μｍになるように電解時間を調整してＮｉ膜を成膜した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．７９ｍｍ、見かけ膜硬度は９９Ｈｖであった。
［比較例１２］
Ｎｉ膜の厚さを０．５μｍ、ＮｉＰ膜の厚さを０．０５μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．３２ｍｍ、見かけ膜硬度は１００Ｈｖであった。
Ｎｉ膜の厚さを０．５μｍ、ＮｉＰ膜の厚さを０．０５μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．３２ｍｍ、見かけ膜硬度は１００Ｈｖであった。
［比較例１３］
Ｎｉ膜の厚さを３．０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、１万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１０ｍｍ、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１０ｍｍ、２０万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１４ｍｍ、平均クラック幅は４５．１μｍ、見かけ膜硬度は１３３Ｈｖであった。
Ｎｉ膜の厚さを３．０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、１万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１０ｍｍ、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１０ｍｍ、２０万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１４ｍｍ、平均クラック幅は４５．１μｍ、見かけ膜硬度は１３３Ｈｖであった。
［比較例１４］
Ｎｉ膜の厚さを３．０μｍにし、ＮｉＰ膜の厚さを０．３０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１１ｍｍ、平均クラック幅は４４．４μｍ、見かけ膜硬度は１３３Ｈｖであった。
Ｎｉ膜の厚さを３．０μｍにし、ＮｉＰ膜の厚さを０．３０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１１ｍｍ、平均クラック幅は４４．４μｍ、見かけ膜硬度は１３３Ｈｖであった。
［比較例１５］
Ｎｉ膜の厚さを０．１μｍにし、ＮｉＰ膜の厚さを０．５０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．２７ｍｍであった。
Ｎｉ膜の厚さを０．１μｍにし、ＮｉＰ膜の厚さを０．５０μｍにした以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．２７ｍｍであった。
［比較例１６］
封孔処理を施さなかった以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１６ｍｍ、２０万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．２１ｍｍであった。
封孔処理を施さなかった以外は実施例１と同様の方法により金属部材を作製し、耐磨耗性、曲げ加工性および見かけ膜硬度を評価した。その結果、４万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．１６ｍｍ、２０万回の往復運動後の摩擦痕幅は０．２１ｍｍであった。
これらの実施例および比較例の結果を表１〜表４に示す。
比較例１および２は、最も汎用的なコネクタ端子用めっき仕様の例であり、基材金属上に、Ｎｉめっき／ＡｕＣｏ合金めっき／封孔処理の膜を形成した例である。これらの比較例では、４万回の往復運動後の摩耗痕により基材金属の銅が露出し、耐摩耗性に劣っていた。また、比較例２のようにニッケルめっきを厚くしても、耐摩耗性はほとんど改善されず、見かけ硬度の上昇や、曲げ加工におけるクラック幅の増大という加工性の低下の弊害のみが増長された。
比較例３および４は、耐摩耗性が要求される用途において実用化されている代表的なめっき仕様の例であり、基材金属上に、Ｎｉめっき／ＰｄＮｉ合金めっき／ＡｕＣｏ合金めっき／封孔処理の膜を形成した例である。これらの比較例では、２０万回の往復運動後でも摩耗の進行が認められず、耐摩耗性に優れていることが確認された。
比較例５〜８は、耐食性および耐熱性の改良を目的としためっき仕様の例であり、基材金属上に、ＮｉＰ合金めっき／ＡｕＣｏめっき／封孔処理の膜を形成した例である。ＮｉＰ合金めっきは、ＰｄＮｉ合金めっきと同等の高硬度を示すため、高い耐摩耗性が予想されたが、同一の膜厚でＮｉ合金めっき（比較例６）とＰｄＮｉ合金めっき（比較例３）を比較すると、Ｎｉ合金めっきでは、ＰｄＮｉ合金めっきよりも耐磨耗性がかなり劣っており、また、曲げ加工におけるクラック幅が著しく増大していた。これは、ＮｉＰ合金めっき膜が低い靭性の脆い膜質であることに起因すると考えられる。
比較例９〜１１と実施例１および１１の結果から、弟１のめっき層をＮｉめっき層とし、スルファミン酸浴や第一光沢剤を添加したワット浴によりＮｉめっきを施した場合に、耐摩耗性が著しく向上するのがわかる。このように耐摩耗性が向上する原理は明確でないが、めっき浴組成の共通点は、めっき浴組成中に硫黄化合物が含まれることであり、Ｎｉめっき膜中に共析した硫黄分が存在することにより膜全体の靭性が向上すると考えられる。
実施例１〜１１および比較例１２〜１５の結果から、実施例１〜１１では、耐摩耗性および曲げ加工性に優れていることがわかる。比較例１３および１４のように第１のめっき層が３μｍと厚過ぎる場合は、耐摩耗性を向上させる効果が飽和するとともに、曲げ加工性が悪化する弊害があり、一方、比較例１５のように第１のめっき層が０．１μｍと薄過ぎる場合は、耐摩耗性が悪化する。したがって、第１のめっき層の厚さ（Ｔ１）は、０．５μｍ≦Ｔ１≦２．５μｍであるのが好ましい。
図３は、第１のめっき層と第２のめっき層の膜厚の和（Ｔ１＋Ｔ２）と、曲げ加工において発生したクラックの幅の関係を示している。（Ｔ１＋Ｔ２）が２．５μｍ以下の場合はクラックの発生が抑制されているが、（Ｔ１＋Ｔ２）が２．５μｍを超えると急激にクラックが発生していることがわかる。したがって、第１のめっき層と第２のめっき層の膜厚の和（Ｔ１＋Ｔ２）は、０．６μｍ≦Ｔ１＋Ｔ２≦２．５μｍであるのが好ましい。
比較例１６は、第４の層として封孔処理を施さなかった例であるが、実施例１と比べて耐摩耗性が悪化しているのがわかる。
１００ 第１の端子
２００ 第２の端子
２００ 第２の端子
Claims (2)
- 金属基材の表面にＮｉおよび不可避不純物からなる第１のめっき層が形成され、この第１のめっき層上にＮｉとＰと不可避不純物からなる第２のめっき層が形成され、この第２のめっき層上に金合金および不可避不純物からなる第３のめっき層が形成され、この第３層めっき層上に封孔処理により第４の層が形成され、第１のめっき層がスルファミン酸浴または硫黄分を含む第一光沢剤を添加したワット浴により形成されたＮｉめっき層であり、第１のめっき層の厚さ（Ｔ１）が０．５μｍ≦Ｔ１≦２．５μｍであり、第２のめっき層の厚さ（Ｔ２）が０．０５μｍ≦Ｔ２≦０．５μｍであり、第１のめっき層と第２のめっき層の厚さの和（Ｔ１＋Ｔ２）が０．６０≦Ｔ１＋Ｔ２≦２．５μｍであり、第３のめっき層の厚さ（Ｔ３）が０．０５μｍ以上であることを特徴とする、金属部材。
- 請求項１に記載の金属部材からなる第１の端子と、この第１の端子に接触する第２の端子とからなることを特徴とする、電気接点。
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