CN111479941A - 端子配件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种端子配件,其是将强度和加工性优异的铝合金作为基材而成的。端子配件(10)是将含有4.0质量%以上6.0质量%以下的Mg、0.2%屈服强度为290MPa以上330MPa以下的铝合金作为基材而成的。铝合金的断裂伸长率优选为10%以上,铝合金的平均结晶粒径优选为10μm以下。铝合金优选进一步含有0.4质量%以上1.8质量%以下的Mn。
Description
技术领域
本发明涉及端子配件,更详细地说,涉及以铝合金作为基材而制成的端子配件。
背景技术
以往,作为构成电连接中使用的端子配件的材料,通常广泛使用了铜或铜合金、以及在它们的表面设有锡或锡合金等金属包覆层而成的材料。但是,近年来,在汽车用的线束等中使用的端子配件中,强烈要求降低材料费、减轻重量,进行了将与铜或铜合金相比成本低、重量轻的铝或铝合金用作端子配件的基材的研究。
例如,专利文献1中公开了由铝材构成基板连接器中使用的连接器用端子的技术。作为所使用的铝材,举出了5000系铝合金。专利文献1中,由于与铜或铜合金相比,铝材在实施弯曲加工后的回弹量容易增大,因此在与对方连接器端子电连接的嵌合部和在与嵌合部正交的方向延伸且与电路基板电连接的基板连接部之间的连结部,通过分多个阶段进行弯曲加工,从而减小各阶段的弯曲角度,实现回弹量的减小。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017-98035号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如上所述,在将铝合金用作端子配件的基材的情况下,与铜或铜合金相比,在加工成规定的端子配件的形状时,加工性多数情况下会降低。通过像上述专利文献1中记载的连结部的弯曲结构那样针对端子配件的形状进行研究,能够一定程度地弥补材料的加工性低的情况,但提高形成基材的铝合金本身的加工性是重要的。
另一方面,为了使用铝合金作为端子配件的基材,该铝合金需要具有可耐受作为端子配件使用的充分的强度。希望与以往通常作为端子配件的基材使用的铜或铜合金具有同等或与其相近的强度。在以往常见的铝合金中难以兼顾作为端子配件的用途中所需要的强度和加工性。
本发明的课题在于提供一种端子配件,其是将强度和加工性优异的铝合金作为基材而成的。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,本发明的端子配件是将含有4.0质量%以上6.0质量%以下的Mg、0.2%屈服强度为290MPa以上330MPa以下的铝合金作为基材而成的。
此处,上述铝合金的断裂伸长率优选为10%以上。
另外,上述铝合金的平均结晶粒径优选为10μm以下。
上述铝合金优选进一步含有0.4质量%以上1.8质量%以下的Mn。
上述端子配件优选具有包覆层,该包覆层包覆上述基材的表面的至少一部分,在最外表面露出,由锡或锡合金构成。
上述端子配件优选为能够与阴型端子嵌合的阳型端子,其中,该端子配件具有与上述阴型端子电连接的端子连接部、***到电路基板的通孔中且利用软钎焊与上述通孔电连接的基板连接部、以及将上述端子连接部与上述基板连接部之间连结的连结部,上述连结部具有弯折部。
发明的效果
上述发明的端子配件中,通过使铝合金含有4.0质量%以上6.0质量%以下的Mg,能制成基材的材料强度和压延性优异的端子配件。另外,通过使铝合金的0.2%屈服强度为290MPa以上,能确保作为端子配件所需要的强度。另一方面,通过使0.2%屈服强度为330MPa以下,能抑制在弯曲加工等机械加工中发生破裂,能够确保经弯曲加工等制造端子配件时的加工性。
此处,铝合金的断裂伸长率为10%以上的情况下,特别容易确保弯曲加工等机械加工中的加工性。
另外,铝合金的平均结晶粒径为10μm以下的情况下,容易同时提高铝合金的屈服强度和断裂伸长率。
铝合金进一步含有0.4质量%以上1.8质量%以下的Mn的情况下,通过含有0.4质量%以上的Mn,在合金组织中生成微细的析出物,由此容易提高铝合金的强度和屈服强度。另一方面,通过将Mn的含量抑制在1.8质量%以下,容易避免生成粗大的析出物、弯曲加工性降低的情况。
端子配件具有将基材的表面的至少一部分包覆、在最外表面露出且由锡或锡合金构成的包覆层的情况下,作为基材的铝合金即使在高温下也容易维持高强度,因此在基材的表面形成锡或锡合金的层之后,即使加热进行回焊处理,基材的强度也不容易降低。其结果,在包括回焊处理的包覆层的形成及其后的端子配件的加工工序中,能够避免不期望的基材的变形。
在端子配件是能够与阴型端子嵌合的阳型端子且具有与阴型端子电连接的端子连接部、***到电路基板的通孔中且利用焊接与通孔电连接的基板连接部、以及将端子连接部与基板连接部之间连结的连结部,连结部具有弯折部的情况下,作为这种基板连接用的阳型端子能得到充分的基材强度,并且在包括利用弯曲加工形成弯折部的阳型端子的制造中,能够确保高制造性。此外,在端子连接部和基板连接部,通过在基材表面形成由锡或锡合金构成的包覆层,能够提高这些连接部的电连接特性、焊料润湿性,在形成这样的包覆层时,即使进行回焊处理,基材也不容易发生变形。
附图说明
图1是示出包含本发明的一个实施方式的阳型端子的基板连接器的构成的截面图。
图2是示出上述阳型端子的材料构成的截面图。
具体实施方式
以下使用附图对本发明的一个实施方式的端子配件进行详细说明。
[端子配件的概要]
首先,作为本发明的一个实施方式的端子配件的一例,对阳型端子的概要进行说明。
本发明的实施方式的端子配件中,对具体的形状、用途没有特别限定,作为一例,下面对于构成基板连接器的阳型端子10简单地进行结构说明。将这样的包含阳型端子10的基板连接器1的结构示于图1。该阳型端子10与专利文献1中记载的连接器用端子具有同样的结构。
阳型端子10作为将以铝合金为基材的板状的金属材料进行冲压冲裁成型而成的细长的部件的形式构成,在一端具有端子连接部11、在另一端具有基板连接部12。端子连接部11以突片状的阳型的电连接部的形式构成,可以与形成为箱型等的对方的阴型端子嵌合连接而与阴型端子之间形成电连接。另一方面,基板连接部12以销状的电连接部的形式构成,***到形成于电路基板的通孔中。在通孔的内周面形成与电路基板上的导电路连接的导电性的接点部,通过对于***到通孔中的基板连接部12进行软钎焊,能够在基板连接部12与通孔内周面的接点部和电路基板的导电路之间形成电连接。
在端子连接部11与基板连接部12之间设有连结部13,端子连接部11与基板连接部12藉由连结部13一体地连续。连结部13在中途具有弯折部14,在弯折部14,阳型端子10的构成材料弯折,由此形成端子连接部11与基板连接部12沿相互大致正交的方向延伸的状态。此处,弯折部14具有多段的构成,连结部13呈多段(图示的方式中为2段)弯折。
阳型端子10可以多个固定于共用的树脂制造的连接器壳体20中而作为基板连接器1使用。通过将阳型端子10的端子连接部11与对方的阴型端子连接、将基板连接部12与电路基板的通孔连接,从而在电路基板的导电路与对方的阴型端子之间可以藉由阳型端子10形成电连接。
需要说明的是,在图1所示的方式中,在形成于端子连接部11与基板连接部12之间的连结部13的中途的弯折部14中,通过以多段进行弯折,能够容易地进行构成阳型端子10的铝合金的弯曲加工。但是,如下文所说明,本实施方式的阳型端子10中,作为基材的铝合金在弯曲加工等中的加工性优异,在实施例中也示出,即使经过90°的弯曲,也不容易发生破裂,因此可以使弯折部14为1段构成,仅由1段进行90°的弯曲。另外,弯折结构也可以设置在阳型端子10的其他部位,例如,在端子连接部11、基板连接部12,可以在不对板材进行冲裁的情况下经弯折而加工成所期望的电连接部的形状。
[端子配件的构成材料]
接着对构成本实施方式的端子配件的金属材料进行说明。
本实施方式的阳型端子10等端子配件是将下文详细说明的铝合金作为基材而成的。此外,以对基材表面赋予特性等为目的,可以适宜地设置包覆层,该包覆层对构成阳型端子10等端子配件的基材的表面的一部分进行包覆,由其他金属、有机材料等构成。将具有这样的包覆层的金属材料的构成的一例示于图2。
在图2所示的构成中,设有与基材31的表面接触、由镍或镍合金构成的镍层32。并且设有与镍层32的表面接触、在最外表面露出、由锡或锡合金构成的锡层33。
图1所示的阳型端子10中,图2的由镍层32和锡层33的层积结构构成的包覆层优选至少在端子连接部11和基板连接部12形成在基材31的表面。由于铝合金是比较活泼的金属,因此在基材31的表面容易形成硬且厚的氧化覆膜,但由于锡层33柔软,并且在表面形成的薄氧化覆膜可以被低接触载荷破坏,因此通过预先使锡层33在端子连接部11的最外表面露出,在与对方的阴型端子进行嵌合连接时,容易稳定且可靠地形成电接触。另外,在基材31的铝合金的表面形成的氧化膜会降低基材31的焊料润湿性,但通过使锡层33预先在基板连接部12的最外表面露出,可确保基板连接部12的焊料润湿性,容易稳定且可靠地利用软钎焊形成与电路基板的通孔之间的电连接。锡层33优选实施回焊处理而成。通过回焊处理,能够提高锡层33的耐热性、抑制晶须的生成。锡层33可以仅设于端子连接部11和基板连接部12的表面,也可以设于阳型端子10的整个表面。
如上所述,由于在基材31的铝合金的表面容易形成硬且厚的氧化覆膜,因此难以通过镀敷等在表面直接形成锡层33,并且基材31与锡层33之间的密合性也会降低。因此,通过在基材31与锡层33之间设置镍层32,能够利用镍与锡和铝这两者形成合金的情况而提高锡层33与基材31的密合性。锡层33仅在端子连接部11和基板连接部12的表面形成的情况下,镍层32可以仅设置在形成锡层33的区域,但优选设于阳型端子10的整个表面。由此能够提高阳型端子10的耐腐蚀性。这种情况下,在未形成锡层33的区域,镍层32在最外表面露出。
从充分得到上述效果的方面出发,优选镍层32和锡层33分别具有0.3μm以上的厚度、并且合计具有1μm以上的厚度。另一方面,从不会使包覆层过厚的方面出发,优选将镍层32和锡层33的厚度抑制在分别为1.0μm以下、合计为3μm以下。
[构成基材的铝合金]
构成本实施方式的阳型端子10等端子配件的基材31由下述铝合金构成。
(成分组成)
本铝合金含有4.0质量%以上6.0质量%以下的Mg。
(1)Mg的添加
通过在铝中添加Mg,铝合金容易蓄积应变,有效地发生加工硬化。另外,铝合金的晶粒容易微细化。其结果能够提高铝合金的强度、断裂伸长率。通过使Mg的含量为4.0质量%以上,能够得到阳型端子10等端子配件所要求的高室温强度。特别是从得到高强度的方面出发,进一步优选Mg的含量为4.5质量%以上。
另外,Mg原子在铝合金中起到作为移动位错的粘性阻力的作用,因此还有助于抑制高温下的强度的降低。Mg的含量为4.0质量%以上、进而为4.5质量%以上的情况下,即使为200℃以上的高温,也能够维持高强度。
另一方面,若Mg的含量过多,则铝合金的压延性、即热轧性和冷轧性降低。本铝合金中,通过将Mg的含量抑制在6.0质量%以下,可充分提高压延性。其结果,能够确保端子配件的制造性、抑制制造成本。特别是从确保高制造性的方面出发,进一步优选Mg的含量为5.5质量%以下。
铝合金可以仅含有Mg作为添加元素、余量由Al和不可避免的杂质构成,也可以除了Mg以外还含有Mg以外的添加元素。作为Mg以外的添加元素,可例示出以下的元素。
(2)Mn的添加
铝合金中,优选除了Mg以外还含有Mn。通过在铝合金中添加Mn,容易生成Al-Mn系的比较大的金属间化合物以及微细的析出物。这些之中,微细的析出物通过增强分散有助于提高铝合金的强度、屈服强度。另外,能够通过销固效果而抑制再结晶粒的粗大化。从充分得到分散增强或再结晶粒的销固效果的方面出发,铝合金中的Mn的含量优选为0.4质量%以上、进一步优选为0.7质量%以上。
另一方面,在大量形成较大的Al-Mn系金属间化合物时,在弯曲加工时容易成为破裂的起点,可能会降低铝合金的弯曲加工性。因此,从抑制弯曲加工时的破裂的方面出发,铝合金中的Mn的含量优选为1.8质量%以下、进一步优选为1.5质量%以下。
(3)其他元素的添加
在铝合金中,除了Mg以外、或者除了Mg和Mn以外,还可以含有1种或2种以上的下述添加元素。
·Fe≦0.2质量%
·Cr≦0.2质量%
·Zr≦0.2质量%
·Sc≦0.1质量%
·Si≦0.1质量%
·Zn≦0.1质量%
·Ti≦0.1质量%
·Cu≦0.1质量%
通过添加上述各元素,能够得到晶粒的微细化、分散增强、析出增强的效果。由于即使在少量添加上述各元素的情况下也有效地发生这些现象,因此不特别设定添加量的下限。另一方面,在以超出上述上限值添加各元素时,容易生成粗大的析出物、结晶物,反而不容易得到晶粒微细化、分散增强、析出增强的效果,而且在成型加工时会成为破裂的起点,容易降低铝合金的成型性,因此各元素的添加量优选抑制在上述上限值的范围内。
另外,从确保室温和高温下的强度、维持微细的晶粒的方面出发,Mg、Mn以及上述Fe、Cr、Zr、Sc、Si、Zn、Ti、Cu各元素(设为元素A)的合计添加量优选为5.0%<[Mg]+[Mn]+[A]≦5.5%。优选在不含有Mn的情况下也是同样的(5.0%<[Mg]+[A]≦5.5%)。
本铝合金可以含有不会对上述各特性带来影响的程度的不可避免的杂质。例如,若各种金属元素为分别小于0.05质量%、合计小于0.1质量%的程度,则也可以含有金属元素。
(结晶组织)
本铝合金中,平均结晶粒径优选为10μm以下、进一步优选为7μm以下。通过将晶粒微细化,能够提高铝合金的屈服强度和拉伸率这两者。本铝合金中,通过使平均结晶粒径减小至上述值以下,容易获得作为阳型端子10等端子配件所要求的屈服强度、以及室温和高温下的强度。同时,通过提高拉伸率,容易确保阳型端子10等端子配件中的弯曲加工等中需要的加工性。
通过以含有上述规定的下限量以上的Mg为首来控制铝合金的成分组成,能够实现平均结晶粒径的微细化。另外,平均结晶粒径也取决于铝合金的制造条件,例如也可以通过在铝合金的压延时提高轧制率而将晶粒微细化。
由于结晶粒径越小越可增大铝合金的屈服强度和拉伸率提高的效果,因此不特别设置平均结晶粒径的下限值。但是,在工业上制造铝合金时,平均结晶粒径实质上的下限值为5.0μm左右。另外,平均结晶粒径为5.0μm以上时,也不容易发生屈服强度过度上升、铝合金的加工性降低的情况。
铝合金中的平均结晶粒径例如可通过使用扫描电子显微镜(SEM)的组织观察来进行评价。可以使晶粒的等效圆直径的平均值为平均结晶粒径。
(物理特性)
本铝合金优选具有以下的物理特性。需要说明的是,本说明书中,只要不特别记载,各物性值是指在室温、大气中测定的值。
(1)0.2%屈服强度
0.2%屈服强度是作为金属材料的强度的指标的量,本铝合金优选具有290MPa以上的0.2%屈服强度。由此,其具有可耐受作为阳型端子10等端子配件使用的相当的高强度,在作为端子配件使用时容易避免折损等的基材31的损伤。290MPa以上的0.2%屈服强度与以往常见的作为阳型端子等端子配件的基材使用的黄铜或科森铜镍硅合金等同或与其接近。在铝合金中,特别是为了得到高强度,0.2%屈服强度进一步优选为300MPa以上。
另一方面,本铝合金的0.2%屈服强度优选被抑制在330MPa以下。若铝合金的屈服强度过大,则难以成型。特别是在弯曲加工时容易由于剪切带的形成而发生破裂。但是,通过将铝合金的0.2%屈服强度抑制在330MPa以下,容易确保图1所示的弯折部14中的弯曲加工等制造阳型端子10等端子配件时的加工中所需要的加工性。如后述实施例所述,即使在进行90°的弯曲时,也容易避免破裂的发生。需要说明的是,本发明的实施方式的端子配件并不限于阳型端子,通常,对于阳型端子而言,由于以阴型端子为代表的各种端子配件中具有比较简单的形状,因此在端子配件为阳型端子的情况下,通过使0.2%屈服强度为330MPa以下,能够在避免破裂等损伤的同时特别简便地加工成规定的形状。特别是从确保高加工性的方面出发,0.2%屈服强度进一步优选为320MPa以下。
这样,通过使铝合金具有290MPa以上且330MPa以下的0.2%屈服强度,在阳型端子10等端子配件中能够兼顾高强度和加工性。0.2%屈服强度取决于铝合金的成分组成。例如,通过增加Mg、Mn的添加量,能够提高0.2%屈服强度。另外,通过添加Cr、Fe、Zr、Sc等,也容易提高0.2%屈服强度。
0.2%屈服强度也可通过铝合金制造时的条件进行调整。例如,可以通过冷轧中的轧制率来调整0.2%屈服强度。如下文所述,冷轧工序是为了在热轧工序后使板状铝合金成为规定的最终板厚而进行的,从实现290MPa以上且330MPa以下的0.2%屈服强度的方面出发,为了有效地得到加工硬化并且将结晶粒径微细化,最终冷轧率优选为30%以上80%以下。最终冷轧率更优选为45%以上、并且为75%以下。需要说明的是,在冷轧之前或途中、或者这两个时间可以进行中间退火。作为中间退火的条件,可例示出在300~400℃进行1~5小时左右。
铝合金的0.2%屈服强度以及下文所述的断裂伸长率、拉伸强度例如可通过依据JIS Z 2241的拉伸试验进行评价。
(2)断裂伸长率
铝合金越具有高断裂伸长率,在弯曲加工等机械加工中越可确保高加工性。断裂伸长率优选为10%以上。于是,可避免伴随弯曲的破裂等损伤,并且容易进行作为阳型端子10等端子配件所需要的形状的加工。断裂伸长率特别优选为12%以上。断裂伸长率越高越优选,因此不特别设置下限值。
(3)拉伸强度
在金属材料中,拉伸强度是表示截至材料断裂时为止所施加的载荷的量。另一方面,0.2%屈服强度是表示弹性极限时所施加的载荷的量。因此,拉伸强度与0.2%屈服强度之差越大,金属材料越容易表现出高拉伸率,越容易提高弯曲加工等中的加工性。从这方面出发,铝合金的拉伸强度与0.2%屈服强度之差(拉伸强度-0.2%屈服强度)优选为60MPa以上、进一步优选为100MPa以上。
(4)高温强度
如上所述,本铝合金在室温下具有高强度,通过含有规定量以上的Mg等的效果,即使为加热至高温的状态,也容易维持高强度。例如,即使为加热至200℃以上的状态,也能够避免铝合金发生变形。铝合金的高温强度也可以通过晶粒的微细化而得到提高。
通过使铝合金具有较高的高温强度,在阳型端子10等端子配件的制造工序中、并且在端子配件的使用时,即使构成端子配件的基材31经受加热,端子配件的基材31也不容易发生变形等。特别是如上所述,在出于确保电连接特性的提高和焊料润湿性的目的而在基材31的表面形成锡层33的情况下,从对于锡层33进行回焊处理的方面出发,铝合金具有较高的高温强度是有利的。
在锡层33中,为了提高耐热性、耐晶须性,优选在锡的熔点(232℃)以上进行回焊处理。此时,若基材31的铝合金不具有充分的高温强度,则所制造的阳型端子10等端子配件中可能发生不希望的变形。在以往通常作为端子配件的基材使用的铜或铜合金的情况下,由于熔点高,因此在锡层的回焊处理程度的加热中,变形很少成为问题,但铝合金的熔点通常较低、为约600℃,因此通过回焊处理时的锡的熔点以上的加热,屈服强度大幅降低,可能会发生材料的变形。例如,容易由于材料的自重或者在热处理管线内的输送时被施加至材料的载荷而发生这样的变形。但是,通过使用本铝合金作为阳型端子10等端子配件的基材31,可由于含有规定量以上的Mg等的效果而得到较高的高温强度,即使经历回焊处理等的加热,也不容易发生基材31的变形。
[端子配件的制造方法]
接着对本实施方式的阳型端子10等端子配件的制造方法进行说明。
(铝合金的制造)
首先制造构成基材31的铝合金。铝合金可以通过以下的各工序来制造。
(1)铸造工序
本铝合金可以通过首先制备具有规定的成分组成的合金金属熔液并进行铸造来制造。可以适当地使用常见的作为半连续铸造法的DC铸造法(直接水冷铸造,Direct ChillCasting),但铸造法并无特别限定,也可以使用作为连续铸造法的辊浇铸法等。可以对于通过铸造得到的铸块适宜地进行切削加工来除去表面的不均匀层。
(2)均质化处理工序
优选对于上述得到的铸块进行均质化处理,来消除铸块内的偏析。均质化例如可以通过在400~560℃的气氛中将铸块保持0.5~24小时来进行。通过使处理温度为400℃以上,容易充分进行均质化。另一方面,通过使处理温度为560℃以下,容易防止因发生共晶熔融所致的品质的劣化。另外,通过使处理时间为0.5小时以上,容易充分消除偏析。另一方面,通过使处理时间为12小时以下,能够避免均质化效果的饱和。优选可以在500℃以上的气氛中进行0.5~12小时的均质化处理。
(3)热轧工序
通过对于适宜地进行了均质化处理的材料进行热轧处理,能够在进行组织的微细化和均匀化的同时成型为规定的板厚。热轧处理的开始温度可以与进行均质化处理的温度为相同温度,也可以利用均质化处理作为热轧处理前的预加热。
热轧的终轧温度优选为250℃以上。通过使终轧温度为250℃以上,可将铝合金的变形阻力抑制得较小,容易进行压延。热轧通常以多个轮次进行,最终轮次的轧制率可以为30%以上、优选可以为40%以上。通过这样设定轧制率,经过最终轮次容易得到均匀地导入了应变的组织。
(4)冷轧工序
可以在热轧工序后进行冷轧,将铝合金压延成规定的最终板厚。为了在材料整体中导入应变、将再结晶粒微细化,冷轧工序中的最终冷轧率优选为30%以上80%以下。最终冷轧率更优选为45%以上75%以下。最终冷轧率小于30%时,容易发生应变变得不均匀、或者再结晶粒的微细化变得不纯的情况。另一方面,最终冷轧率大于80%时,在端子配件的成型加工时应变局部化,容易发生破裂。
(5)中间退火工序
可以进一步在冷轧工序之前和/或冷轧工序的途中进行1次以上的中间退火。通过中间退火可以提高组织的均匀性。中间退火优选通过在300~400℃的温度将材料加热1~5小时来进行。在进行中间退火时,加工硬化减小。
(端子配件的制造)
接着,将如上所述制造的铝合金的板材作为基材31,适宜地在其表面形成镍层32和锡层33等包覆层。之后可以进行冲压冲裁成型或利用弯曲加工等进行的端子形状的成型等,制造出阳型端子10等端子配件。
(1)包覆层的形成
可以在基材31的表面通过镀敷等形成镍层32,进一步在其表面通过镀敷等形成锡层33,由此制作出镍层32与锡层33的层积结构。如上所述,由于在基材31的表面容易形成厚氧化覆膜,所以在形成镍层32时,优选适宜地利用置换镀敷法。
在通过镀敷等形成锡层33后,为了进行加热,提高锡层33的耐热性、耐晶须性,优选进行回焊处理。回焊处理可以通过在锡的熔点(232℃)以上的温度进行加热使锡层33熔融,之后使其急冷凝固来进行。如上所述,构成基材31的铝合金在高温下的强度优异,因此即使进行回焊处理,在回焊处理中或其后的工序中,处于高温状态的基材31也不容易发生变形。
(2)端子形状的加工
对于如上所述适宜地形成了包覆层32,33的基材31,进行成为规定的端子形状的冲压冲裁成型。此时,可以对大面积的板状基材31形成由镍层32和锡层33构成的包覆层后进行冲裁成型,也可以对基材31进行冲裁成型而形成端子形状后对形成了该端子形状的基材31进行包覆层32,33的形成。其中优选对基材31进行冲裁成型后进行包覆层32,33的形成的方式。其原因在于,在对于形成了包覆层32,33的板材进行冲裁成型的情况下,在通过冲裁而露出的端面(截面)处出现未被包覆层32,33包覆而露出基材31的部位,在这些端面处得不到由锡层33带来的提高焊料润湿性等效果和由镍层32带来的提高耐腐蚀性等效果;与之相对,若在进行基材31的冲裁成型后形成包覆层32,33,则不会形成或者能够减少未被包覆层32,33包覆的端面。
例如,在制造多个阳型端子10时,对大面积的基材31进行冲压冲裁成型而成为多个阳型端子10连结而成的形状。此时,多个阳型端子10通过载体部相互连结,形成相互连接而成的状态。载体部在阳型端子10中的设置优选避开端子连接部11中的与对方端子嵌合的部位、以及基板连接部12中的进行软钎焊的部位。例如,优选在连结两连接部11,12之间的连结部13设置小面积的载体部。对于像这样在载体部将多个阳型端子10连结而成的状态,通过镀敷法等依次形成镍层32和锡层33、进一步根据需要进行回焊处理即可。从降低制造成本的方面出发,镀敷处理和回焊处理优选通过连续处理而非分批处理来进行。
之后,将多个阳型端子10在载体部相互断开即可。此时,在与断开的载体部相当的部位不被包覆层32,33包覆而形成露出基材31的端面,但能够将端面的露出抑制为小面积。另外,通过避开端子连接部11中的与对方端子嵌合的部位、基板连接部12中的进行软钎焊的部位来设置载体部,能避免端面处的基材31的露出部对于两连接部11,12的电连接特性、焊料润湿性带来影响。
这样,在将多个阳型端子10的端子形状进行冲压冲裁成型而成为藉由小面积的载体部连结的形状后连续地进行镀敷处理和回焊处理的情况下,与对于进行冲裁成型前的基材31进行镀敷处理和回焊处理的情况相比,在回焊处理后的高温基材31中因自重或输送时所施加的载荷所致的变形容易成为问题。特别是在小面积的载体部的截面处应力容易集中,因此在载体部容易发生高温时的基材31的变形。
但是,由于上述这样的由铝合金构成的基材31具有较高的高温强度,因此即使在进行回焊处理的200℃以上的温度也不容易发生变形。其结果,对于多个端子形状藉由载体部结合而成的材料,在进行基于锡层33的回焊处理等的加热而使基材31变成高温的状态下,即使进行输送等,在以载体部为代表的阳型端子10的各部也不容易发生变形。由此,即使在伴随回焊处理等的加热的情况下,也能够有效地进行由规定形状的变形得以被抑制的阳型端子10的制造。
在回焊处理后,在利用载体部将阳型端子10一个一个地断开后,可以进行弯折部14的弯曲加工等。在利用连接器壳体20保持阳型端子10而制成基板连接器1的情况下,可以将阳型端子10***到连接器壳体20中,之后利用弯曲加工进行弯折部14的形成。
实施例
以下示出本发明的实施例。需要说明的是,本发明并不受这些实施例的限定。
[试验方法]
(1)试样的制作
将含有表1所示的各成分元素、余量由Al和不可避免的杂质构成的铝合金制作成厚度(t)为0.6mm的板材,作为实施例1~6和比较例1~5中的试样。铝合金的制造经过均质化处理、热轧、冷轧进行,如表1所示,针对每一试样选择冷轧中的最终轧制率和有无中间退火(300℃×1小时)。需要说明的是,0.6mm的板厚是假定在图1所示的基板连接用的阳型端子中代表性使用的板厚。
(2)物理特性的评价
对于各铝合金,在室温下在大气中进行依据JIS Z 2241的拉伸试验,根据应力-应变曲线分别评价0.2%屈服强度、拉伸强度、断裂伸长率。
(3)结晶粒径的评价
对于各铝合金,利用SEM对板面进行观察。并且估算出平均结晶粒径。观察以及粒径的测量和平均值的计算出在250μm×250μm的视野中进行。
(4)弯曲加工性的评价
对于各铝合金进行弯曲试验。弯曲试验中,对于板材沿压延直角方向(TD方向)施加90°的弯曲。之后对施加了弯曲的部位进行目视观察和截面观察,评价弯曲的外侧是否发生了破裂。将在内侧的弯曲半径(内R)为0.2mm的情况下(R/t=0.33)的弯曲时未发生破裂的情况判定为弯曲加工性优异(A)。将在内R为0.2mm的弯曲时发生了破裂、但在内R为0.3mm的弯曲(R/t=0.5)时发生了破裂的情况判定为弯曲加工性高(B)。将在内R为0.3mm的弯曲时也发生了破裂的情况判定为弯曲加工性低(C)。
(5)高温强度的评价
对于各铝合金进行模拟锡的回焊处理的加热,评价高温强度。即,将多个端子形状藉由载体部成型为连结的形状,分别依序形成厚度1μm的镍层和锡层并将所得到的铝合金材在320℃的还原气氛中保持20秒。在加热中,以对载体部施加载荷(50N以上、150N以下)的状态将铝合金材在空中保持水平。之后目视观察加热后的铝合金,将未发生变形的情况判定为高温强度高(A)。另一方面,将发生了变形的情况评价为高温强度低(B)。
[结果]
表1中示出了实施例1~6和比较例1~5中的铝合金的成分组成、以及制造工序中有无中间退火和最终冷轧率、各评价的结果。需要说明的是,比较例4中,由于在板材的制造时未进行压延,因此无法制作评价用的板状试样,未进行各评价。
[表1]
根据表1的结果,实施例1~6中的铝合金均含有4.0质量%以上6.0质量%以下的Mg。并且具有290MPa以上330MPa以下的0.2%屈服强度。这表示,通过使0.2%屈服强度为290MPa以上,铝合金在室温下具有作为端子配件所要求的高强度。另一方面表示,通过使0.2%屈服强度为330MPa以上,能确保铝合金的加工性,这一点与在弯曲加工性的试验结果中确认到高加工性的情况相对应。
另外,在任一实施例中均得到了10%以上的断裂伸长率和10μm以下的平均结晶粒径。关于拉伸强度,其与0.2%屈服强度之差为60MPa以上。这些方面也与高弯曲加工性相对应。此外,在任一实施例中均确认到具有即使经受模拟锡的回焊处理的加热也不会发生变形的较高程度的高温强度。
另一方面,在各比较例中,不满足4.0质量%以上6.0质量%以下的Mg含量、以及290MPa以上330MPa以下的0.2%屈服强度中的至少任一者。
比较例1、3中,Mg的含量低于4.0质量%。其结果,平均结晶粒径增大至15μm以上。并且,与平均结晶粒径增大相对应地,铝合金的0.2%屈服强度未达到290MPa。与各实施例比较,断裂伸长率也减小,与之相对应地,未得到充分的弯曲加工性。此外,通过Mg的含量的减少,铝合金的高温强度也降低。需要说明的是,比较例1、3的成分组成分别与JIS A5025和A5454相当。
比较例2中,铝合金含有4.0质量%以上6.0质量%以下的Mg,但0.2%屈服强度未达到290MPa,未得到作为端子配件所需要的强度。据信这是由于,Mg的含量为4.5质量%时,在上述范围中比较少,此外并不意味着其大量含有对于晶粒微细化和分散增强具有效果的Mn,并且由于进行中间退火、冷轧的最终轧制率低,因此加工硬化小。实际上,平均结晶粒径增大为19μm。与平均结晶粒径增大相对应地,铝合金的弯曲加工性和高温强度也降低。
比较例4中,Mg的含量多、超过了6.0质量%。其结果,铝合金的压延性降低至不能进行压延的水平。
比较例5中,铝合金含有4.0质量%以上6.0质量%以下的Mg,但0.2%屈服强度增高、超过了330MPa。这是由于因冷轧的最终轧制率高而引起了较大的加工硬化所致的。其结果,尽管在低温和高温下得到了作为端子配件的充分的强度,但未得到端子配件的加工所要求的弯曲加工性。实施例3中与比较例5具有相近的成分组成,但将最终轧制率抑制得比较小的基础上,未通过进行中间退火而引起过度的加工硬化,0.2%屈服强度被抑制为330MPa以下。
以上对本发明的实施方式进行了详细说明,但本发明不受上述实施方式的任何限定,可在不脱离本发明要点的范围内进行各种变更。
符号的说明
1 基板连接器
10 阳型端子(端子配件)
11 端子连接部
12 基板连接部
13 连结部
14 弯折部
20 连接器壳体
31 基材
32 镍层
33 锡层
Claims (6)
1.一种端子配件,其特征在于,所述端子配件是将含有4.0质量%以上6.0质量%以下的Mg、0.2%屈服强度为290MPa以上330MPa以下的铝合金作为基材而成的。
2.如权利要求1所述的端子配件,其特征在于,所述铝合金的断裂伸长率为10%以上。
3.如权利要求1或2所述的端子配件,其特征在于,所述铝合金的平均结晶粒径为10μm以下。
4.如权利要求1~3中任一项所述的端子配件,其特征在于,所述铝合金进一步含有0.4质量%以上1.8质量%以下的Mn。
5.如权利要求1~4中任一项所述的端子配件,其特征在于,所述端子配件具有包覆层,所述包覆层包覆所述基材的表面的至少一部分,在最外表面露出,由锡或锡合金构成。
6.如权利要求1~5中任一项所述的端子配件,其是能够与阴型端子嵌合的阳型端子,其特征在于,
所述端子配件具有:与所述阴型端子电连接的端子连接部;***到电路基板的通孔中且利用软钎焊与所述通孔电连接的基板连接部;以及将所述端子连接部与所述基板连接部之间连结的连结部,
所述连结部具有弯折部。
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