本发明涉及一种连接部件用材料。更详细而言，本发明涉及一种连接部件用材料，其能够适合用于例如电气设备、电子设备等中使用的连接器、引线框架、线束插头等电接点部件等。根据本发明的连接部件用材料，例如在使电连接端子等连接部件嵌合时，能够降低摩擦，同时能够抑制材料的磨耗，从而能够提高稳定的电连接的可靠性。
背景技术：
汽车、移动电话等中使用的连接端子的数量随着其中使用的电子控制设备的增加而趋于增加。从提高汽车的燃料效率、省空间化、移动电话携带的方便性等观点出发，要求连接端子的小型化和轻量化。为了应对这些要求，需要防止端子由于使连接端子彼此嵌合时施加的力(插入力)而发生变形，同时需要减小该连接端子，进一步需要保持连接端子的连接部中的接触压。因此，作为目前为止使用的连接端子中使用的原材料，要求使用与以往的铜合金相比具有高强度的材料。此外，对于汽车的发动机室等高温环境下使用的连接端子中所用的原材料而言，为了连接端子彼此的接点部的接触压不会由于热而随时间下降，要求使用耐应力松弛性优异的材料。
近年来，对在铜合金中添加各种金属由此提高连接端子的机械强度、提高耐应力松弛性的铜合金进行了研究。但是，目前尚未开发出能够应用于小型化的连接端子的铜合金。
另一方面，与铜合金相比，不锈钢板的机械强度高、耐应力松弛性优异、比重小且廉价，因此是适合小型化、轻量化、降低材料成本等的材料。作为使用有不锈钢板的电接点，提出了如下所述的不锈钢制电接点：在母材的不锈钢上形成Ni镀层，在其上进一步部分地形成Au镀层(参照例如专利文献1)。但是，在上述不锈钢制电接点中，由于连接端子的接点部的微滑动反复进行，Au镀层发生磨耗，母材的不锈钢露出，由于该不锈钢的氧化，连接端子彼此的接点部的接触电阻有可能升高。
作为摩擦系数低、能够维持电连接的可靠性的连接部件用导电材料，提出了如下所述的连接部件用导电材料：其是在由Cu板条构成的母材的表面上依次形成平均厚度为3.0μm以下的Ni被覆层、平均厚度为0.2～3.0μm的Cu-Sn合金被覆层和Sn被覆层而得到的材料，在相对于上述材料表面垂直的截面，上述Sn被覆层的最小内接圆的直径为0.2μm以下，上述Sn被覆层的最大内接圆的直径为1.2～20μm，上述材料的最表面点与上述Cu-Sn合金被覆层的最表面点的高度差为0.2μm以下(参照例如专利文献2)。此外，作为与端子的小型化对应、低插入力且电可靠性优异的连接部件用导电材料，提出了如下所述的连接部件用铜板材：在最表面形成Cu-Sn合金被覆层和Sn或Sn合金被覆层的连接部件用铜板材中，与连接时的滑动方向平行的方向的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以上4.0μm以下，同方向的凹凸的平均间隔RSm为0.01mm以上0.3mm以下，斜度Rsk小于0，突出峰部高度Rpk为1μm以下(参照例如专利文献3)。但是，对于上述连接部件用导电材料和上述连接部件用铜板材，连接部的接触电阻均有可能随着连接部件彼此的滑动反复进行而升高。
因此，近年来，期望开发一种连接部件用材料，其摩擦系数小，即使在连接部件的微滑动反复进行的情况下，也能够抑制接触电阻的升高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-300489号公报
专利文献2：日本特开2007-258156号公报
专利文献3：日本特开2011-204617号公报
技术实现要素：
发明所要解决的课题
本发明是鉴于上述现有技术而完成的，其课题在于提供一种连接部件用材料，其是作为连接部件的原材料使用的连接部件用材料，摩擦系数小，即使在连接部件的微滑动反复进行的情况下，也能够抑制接触电阻的升高。
用于解决课题的手段
本发明涉及下述内容：
(1)一种连接部件用材料，其是作为连接部件的原材料使用的连接部件用材料，其特征在于，使用在金属板的表面形成Ni镀层并且在该Ni镀层表面处的至少一个方向上的表面粗糙度图案(モチーフ)的平均深度R为1.0μm以上的镀Ni金属板，在该镀Ni金属板的Ni镀层上形成厚度为0.3～5μm的Sn镀层；和
(2)如上述(1)所述的连接部件用材料，其中，与在镀Ni金属板上形成的Ni镀层的表面粗糙度图案的平均深度R相同方向上的Ni镀层的表面的凹凸的平均间隔RSm为大于0μm且200μm以下。
需要说明的是，在本说明书中，本发明的连接部件用材料中所用的母材为金属板，在该金属板上形成Ni镀层且具有规定粗糙度图案的平均深度R的金属板为镀Ni金属板，在镀Ni金属板上形成有规定厚度的Sn镀层的材料为连接部件用材料。
发明效果
根据本发明，能够提供一种连接部件用材料，其摩擦系数小，即使在连接部件的微滑动反复进行的情况下，也能够抑制接触电阻的升高。
具体实施方式
如上所述，本发明的连接部件用材料是作为连接部件的原材料使用的连接部件用材料，其特征在于，使用在金属板的表面上形成Ni镀层并且在该Ni镀层表面上的至少一个方向的表面粗糙度图案的平均深度R为1.0μm以上的镀Ni金属板，在该镀Ni金属板的Ni镀层上形成有厚度为0.3～5μm的Sn镀层。
作为金属板，可以举出例如不锈钢板、铜板、铜合金板等，但本发明不仅限于这些示例。从减小摩擦系数、即使在连接部件的微滑动反复进行的情况下也能抑制接触电阻的升高的观点出发，这些金属板中，优选不锈钢板。因此，在本发明中，作为连接部件用材料的母材，可以适当使用不锈钢板。
作为不锈钢板，可以举出例如JIS中规定的、SUS301、SUS304、SUS316等奥氏体系不锈钢板；SUS430、SUS430LX、SUS444等铁素体系不锈钢板；SUS410、SUS420等马氏体系不锈钢板等，但本发明不仅限于这些示例。
对于金属板的板厚、长度和宽度均没有特别限定，优选根据金属板的种类、制造规模等适当设定。例如使用不锈钢板作为金属板的情况下，其板厚通常优选为50μm～0.5mm左右。
镀Ni金属板的形成有Ni镀层的面上的至少一个方向的表面粗糙度图案的平均深度R为1.0μm以上。满足该要点的本发明的连接部件用材料即使在微滑动反复进行的情况下也能够抑制接触电阻的升高，虽然这是推测的，但认为这是基于下述原因，连接部件彼此微滑动时，即使接触点的Sn镀层由于塑性流动而被除去，形成有Ni镀层的金属板表面的凹部内也残留Sn。如此，残留在凹部内的Sn提高滑动时的润滑性，由此能够防止其基底存在的Ni镀层由于微滑动而发生磨耗，因此能够防止金属板露出，从而能够抑制由于金属板的氧化导致的接触电阻的升高。进一步认为即使微滑动反复进行，由于残留在上述凹部内的Sn作为导电通路发挥功能，从而也能够维持初期的接触电阻。
需要说明的是，“至少一个方向”是指，该金属板的长度方向(轧制方向)和相对于该长度方向(轧制方向)成直角的方向(宽度方向)中的至少一个方向。
在镀Ni金属板上形成的Ni镀层的表面粗糙度图案的平均深度R是指ISO12085中规定的粗糙度图案的平均深度R。粗糙度图案的平均深度R可以使用例如株式会社东京精密制造的接触式粗糙度计(商品名：Surfcom1400B)依据ISO12085进行测定。在本发明中，上述金属板的表面粗糙度图案的平均深度R是使用株式会社东京精密制造的接触式粗糙度计(商品名：Surfcom1400B)进行测定时的值。
从即使Sn镀层由于滑动带来的塑性流动而被除去，其面的凹部内也残留Sn层，即使在连接部件的微滑动反复进行的情况下也能抑制接触电阻升高的观点出发，在镀Ni金属板上形成的Ni镀层的表面粗糙度图案的平均深度R为1.0μm以上，优选为1.1μm以上，粗糙度图案的平均深度R深的Ni镀层存在其制造变得困难的趋势，因此平均深度R优选为8μm以下。
此外，与上述同样地，从得到下述连接部件用材料的观点出发，所述连接部件用材料即使Sn镀层由于滑动带来的塑性流动而被除去，其面的凹部内也残留Sn层，摩擦系数小，即使在连接部件的微滑动反复进行的情况下也能够抑制接触电阻的升高，与在镀Ni金属板上形成的Ni镀层的表面粗糙度图案的平均深度R相同方向上的表面的凹凸的平均间隔RSm的下限值优选大于0μm，更优选为0.005μm以上，更加优选为0.01μm以上，进一步优选为10μm以上，进一步更加优选为30μm以上，特别优选为50μm以上，其上限值优选为200μm以下，更优选为150μm以下，进一步优选为100μm以下。
在镀Ni金属板上形成的Ni镀层的表面的凹凸的平均间隔RSm是指JISB0601-1994中规定的凹凸的平均间隔RSm。凹凸的平均间隔RSm可以使用例如株式会社东京精密制造的接触式粗糙度计(商品名：Surfcom1400B)依据JIS B0601-1994进行测定。在本发明中，在镀Ni金属板上形成的Ni镀层的表面的凹凸的平均间隔RSm是使用株式会社东京精密制造的接触式粗糙度计(商品名：Surfcom1400B)进行测定时的值。
在镀Ni金属板上形成的Ni镀层的表面粗糙度图案的平均深度R和凹凸的平均间隔RSm均可以通过例如使用表面经粗面化的工作辊、研磨带等使表面粗面化的部件进行粗面化并实施镀Ni，能够容易地进行调整。使金属板的表面粗面化后，为了从其表面除去研磨屑等残留物，可以根据需要使用溶剂利用超声波清洗等对该金属板进行清洗。对于金属板而言，可以根据需要在实施镀Ni前实施脱脂和酸洗的预处理。
金属板的镀Ni可以利用电镀法和化学镀法的任一镀法进行。作为电镀法，可以举出例如使用全硫酸盐浴的电镀法、使用瓦特浴的电镀法、使用氨基磺酸浴的电镀法等，但本发明不仅限于这些示例。
对于在金属板上形成的Ni镀层的厚度，从沿着形成于金属板表面的凹凸形成Ni镀层的观点出发，其为0.3μm以上，从形成用于残留Sn的凹部的观点出发，其为5μm以下，优选为4μm以下，更优选为3μm以下。
接着，在通过在金属板上形成Ni镀层而得到的镀Ni金属板的Ni镀层上实施镀Sn，由此形成Sn镀层。镀Sn可以利用电镀法和化学镀法的任一镀法进行。作为电镀法，可以举出例如使用甲烷磺酸浴、FERROSTAN浴、卤素浴等镀Sn浴的电镀法等，但本发明不仅限于这些示例。
对于在Ni镀层上形成的Sn镀层的厚度，从在镀Ni金属板上形成的Ni镀层的凹部内充分残留由于滑动带来的塑性流动而被除去的Sn的观点出发，其为0.3μm以上，该Sn镀层过厚的情况下，由于滑动而形成Sn的氧化物层，接触电阻升高，因此从抑制该接触电阻的升高的观点出发，其优选为5μm以下。
如上所述，通过在镀Ni金属板的Ni镀层上形成Sn镀层而得到的本发明的连接部件用材料的摩擦系数小，即使在连接部件的微滑动反复进行的情况下，也能够抑制接触电阻的升高。
实施例
接着，基于实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明不仅限于这些实施例。
实施例1～9和比较例1～5
使用不锈钢板(SUS430)作为母材，使用粗面化后的工作辊或研磨带对不锈钢板的表面适当进行粗面化处理，由此得到具有各种表面粗糙度的板厚为0.2mm的不锈钢板。
基于以下方法对上述得到的不锈钢板的粗糙度图案平均深度R和凹凸的平均间隔RSm进行测定。将其结果分别示于表1的“图案深度R”和“平均间隔RSm”的栏中。
[粗糙度图案平均深度R和凹凸的平均间隔RSm的测定方法]
从不锈钢板切割出长50mm、宽50mm大小的试验片，使用丙酮对试验片实施超声波清洗后，使用接触式粗糙度计[株式会社东京精密制、商品名：Surfcom1400B]，依据ISO12085对试验片的粗糙度图案平均深度R进行测定，依据JIS B0601-1994对凹凸的平均间隔RSm进行测定。
需要说明的是，将求粗糙度图案时的粗糙度图案的上限长度设为0.5mm。粗糙度图案平均深度R和凹凸的平均间隔RSm分别在相对于各试验片的轧制方向成垂直的方向上测定3次，求出其测定值的平均值。
接着，利用常规方法对各试验片进行碱脱脂和酸洗处理后，在以下所示的条件下对各试验片实施冲击镀Ni和镀Ni，由此使Ni镀层形成于试验片上。与上述同样地进行，对形成有Ni镀层的试验片的粗糙度图案平均深度R和凹凸的平均间隔RSm进行测定。将其结果示于表1。之后，在以下所示的条件下，在形成有Ni镀层的试验片的Ni镀层上实施镀Sn，由此得到形成有表1所示厚度的Sn镀层的试验片。
[冲击镀Ni的条件]
·Ni镀液(瓦特浴)：氯化镍240g/L、盐酸125mL/L(pH：1.2)
·镀液的液温：35℃
·电流密度：8A/dm2
[镀Ni的条件]
·Ni镀液(瓦特浴)：硫酸镍300g/L、氯化镍45g/L、硼酸35g/L(pH：3.9)
·镀液的液温：50℃
·电流密度：8A/dm2
[镀Sn的条件]
·Sn镀液[上村工业株式会社制、制品名：TYNADES GHS-51](Sn2+50g/L、游离酸120mL/L)(pH：0.2)
·阳极：Sn板
·液温：35℃
·电流密度：10A/dm2
此外，基于以下的方法对Ni镀层的厚度和Sn镀层的厚度进行测定。将其结果示于表1。
[Ni镀层的厚度和Sn镀层的厚度的测定方法]
Ni镀层的厚度和Sn镀层的厚度均使用电解式镀层厚度测定器[株式会社中央制作所制]，基于JIS H8501中规定的“电解式试验法”进行测定。
接着，作为上述得到的形成有Sn镀层的试验片的特性，基于以下的方法研究微滑动磨耗试验中的最大接触电阻和摩擦系数。将其结果示于表1。
[微滑动磨耗试验中的最大接触电阻]
模拟嵌合型连接部件中的电接点部，使用株式会社山崎精机研究所制造的滑动试验机，对材料之间的微滑动部的接触电阻的变化进行评价。
首先，将从形成有Sn镀层的试验片切割出的板状的试验片(阳端子试验片)固定在水平台上，在其上放置从与上述形成有Sn镀层的试验片相同的试验片切割出的半球加工材(内径：1.5mm、阴端子试验片)，使镀层彼此接触。之后，利用弹性弹簧对阴端子试验片施加2.0N的负荷，按压阳端子试验片，在阳端子试验片与阴端子试验片之间施加恒定电流，使用步进电动机使阳端子试验片在水平方向滑动(滑动距离：50μm、滑动频率：1.0Hz)，利用四端子法，在开放电压20mV、电流10mA的条件下，对滑动次数至2000次的最大接触电阻进行测定。需要说明的是，将滑动次数至2000次的最大接触电阻为100mΩ以下作为合格基准。
[摩擦系数]
从形成有Sn镀层的试验片切割出长40mm、宽40mm大小的试验片，使用直径10mm的不锈钢球，利用摩擦磨耗试验机[株式会社RHESCA制]，对负荷4N、半径7.5mm、转速12.7rpm、50转后的动摩擦系数进行测定。需要说明的是，将动摩擦系数为0.3以下作为合格基准。
实施例10
在实施例1中，将镀Ni的条件变更为以下的条件，除此之外，与实施例1同样地进行，制作形成有Sn镀层的试验片。
[镀Ni的条件]
·Ni镀液(瓦特浴+光泽剂)：硫酸镍300g/L、氯化镍45g/L、硼酸35g/L(pH：3.9)、糖精钠2g/L、2-丁基-1,4-二醇0.2g/L
·镀液的液温：50℃
·电流密度：8A/dm2
接着，作为上述得到的形成有Sn镀层的试验片的特性，与上述同样地研究微滑动磨耗试验中的最大接触电阻和摩擦系数。将其结果示于表1。
实施例11
在实施例1中，使用铜合金板[株式会社神户制钢所制、型号：CAC60、板厚：0.2mm]代替不锈钢板，除此之外，与实施例1同样地进行，制作形成有Sn镀层的试验片。
接着，作为上述得到的形成有Sn镀层的试验片的特性，与上述同样地研究微滑动磨耗试验中的最大接触电阻和摩擦系数。将其结果示于表1。
比较例6
在实施例1中，将镀Ni的条件变更为以下的条件，除此之外，与实施例1同样地进行，制作形成有Sn镀层的试验片。
[镀Ni的条件]
·Ni镀液(瓦特浴)：硫酸镍300g/L、氯化镍45g/L、硼酸35g/L(pH：3.9)
·镀液的液温：50℃
·电流密度：2A/dm2
接着，作为上述得到的形成有Sn镀层的试验片的特性，与上述同样地研究微滑动磨耗试验中的最大接触电阻和摩擦系数。将其结果示于表1。
比较例7
在实施例1中，将镀Ni的条件变更为以下的条件，除此之外，与实施例1同样地进行，制作形成有Sn镀层的试验片。
[镀Ni的条件]
·Ni镀液(氯化物浴)：氯化镍300g/L、硼酸35g/L(pH：3.9)
·镀液的液温：50℃
·电流密度：2A/dm2
接着，作为上述得到的形成有Sn镀层的试验片的特性，与上述同样地研究微滑动试验中的最大接触电阻和摩擦系数。将其结果示于表1。
比较例8
使用铜合金板(板厚：0.2mm)代替不锈钢板，依据日本特开2011-204617号公报记载的方法，将细的凹凸以一定间距形成的模具按压至表面，由此进行粗面化处理，得到具有凹凸形状的铜合金板。与上述同样地对所得到的具有凹凸形状的铜合金板的粗糙度图案平均深度R和凹凸的平均间隔RSm进行测定。将其结果示于表1。
接着，在以下的镀Cu条件下对上述得到的具有凹凸形状的铜合金板实施镀Cu后，与实施例1同样地进行，实施镀Sn，由此制作形成有Sn镀层的试验片。之后，在280℃的温度对上述得到的形成有Sn镀层的试验片实施10秒的回流焊接处理。
[镀Cu条件]
·Cu镀液(硫酸铜镀浴)：硫酸铜200g/L、硫酸45g/L
·镀液的液温：30℃
·电流密度：15A/dm2
·镀Cu的膜厚：0.15μm
需要说明的是，该铜合金板是其表面上形成有Cu镀层，而非其表面上形成有Ni镀层。因此，在表1的镀Ni金属板的栏中记载有Cu镀层的厚度、形成有Cu镀层的金属板的表面图案深度R和Cu镀层表面的平均间隔RSm。
接着，作为上述得到的形成有Sn镀层的试验片的特性，与上述同样地研究微滑动磨耗试验中的最大接触电阻和摩擦系数。将其结果示于表1。
[表1]
由表1所示的结果可知，各实施例中得到的试验片均是摩擦系数均小，即使在连接部件的微滑动反复进行的情况下，也能够抑制最大接触电阻的升高。对于实施例11中得到的试验片而言，使用比不锈钢柔软的铜合金板作为母材，因此与实施例1～10中得到的试验片相比，摩擦系数和最大接触电阻略高。
与此相对，各比较例中得到的试验片的摩擦系数均大，连接部件的微滑动反复进行时，最大接触电阻均升高。此外，对于比较例1～3、比较例6和比较例7中得到的试验片，形成Ni镀层后的粗糙度图案平均深度R浅，在Ni镀层的凹部内没有残留Sn，因此Ni镀层发生磨耗，进一步母材的金属板发生磨耗，因此最大接触电阻升高。对于比较例4中得到的试验片，不具有足以在Ni镀层的凹部内残留Sn的厚度的Sn镀层，因此最大接触电阻升高。此外，对于比较例5中得到的试验片，Ni镀层的凹部内残留Sn镀层，但Sn镀层厚，因此由于微滑动形成Sn氧化物，因此最大接触电阻升高。
此外，对于以往的比较例8中得到的试验片而言，使用柔软的铜合金板作为母材，因此硬且脆的薄膜的CuSn合金层容易磨削，CuSn合金层磨削后，摩擦系数升高。CuSn合金磨削后，滑动次数增加时，铜合金板产生磨耗，因此最大接触电阻升高。
工业实用性
本发明的连接部件用材料期待用于例如电气设备、电子设备等中使用的连接器、引线框架、线束插头等电接点部件等。