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図面 (9)

課題・解決手段

1つまたは複数の電気接点(207、209)と磁性部分とを含むコネクタ(206、208)が、開示される。磁性部分は、ニッケルと、スズと、マンガンと、残余の銅とを含む銅合金から作製される。いくつかの実施形態では、電気接点(207、209)は、磁性部分である。他の実施形態では、磁性部分は、電気接点(単数または複数)と別個の要素である。また、開示されるものは、両方とも磁性部分を含む、ホスト電子デバイス(102)を付属品(104)と嵌合させるためのコネクタである。

概要

背景

人間工学的調整は、電気および電子コネクタを嵌合させるために使用され得る挿入力の量を限定する。しかしながら、高い抜去力が、コネクタ信頼性を確実にするために所望される。これは、挿入/嵌合力を増加させる傾向にあり、結果として、任意のコネクタ内に設置され得る離散接点の数が、限定され得る。加えて、所与エコシステム内における原機器製造業者によって設定された厳しい規格を満たさない偽造および不正に製造されたコネクタが、多くの場合、生産および販売されている。そのようなコネクタは、エコシステム内の電子デバイスのための信頼性および安全性の問題を提示する。

電子コネクタの低減された挿入力を維持するがその抜去力を増加させ得るデバイスおよび方法を提供することが、望ましい。デバイスのセキュリティを改良するための、または、OEMによって承認された付属品の偽造を防止するための付加的手段を提供することもまた、望ましい。

概要

1つまたは複数の電気接点(207、209)と磁性部分とを含むコネクタ(206、208)が、開示される。磁性部分は、ニッケルと、スズと、マンガンと、残余の銅とを含む銅合金から作製される。いくつかの実施形態では、電気接点(207、209)は、磁性部分である。他の実施形態では、磁性部分は、電気接点(単数または複数)と別個の要素である。また、開示されるものは、両方とも磁性部分を含む、ホスト電子デバイス(102)を付属品(104)と嵌合させるためのコネクタである。

目的

電子コネクタの低減された挿入力を維持するがその抜去力を増加させ得るデバイスおよび方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

コネクタであって、本体と、前記本体上の少なくとも1つの磁性部分であって、前記磁性部分は、ニッケルと、スズと、マンガンと、残余の銅とを含む銅合金から作製される、磁性部分とを備える、コネクタ。

請求項2

前記コネクタは、プラグコネクタまたはレセプタクルコネクタである、請求項1に記載のコネクタ。

請求項3

前記本体上に1つまたは複数の電気接点を有し、前記電気接点のうちの少なくとも1つは、前記少なくとも1つの磁性部分を含む、請求項1に記載のコネクタ。

請求項4

前記1つまたは複数の電気接点は、ばねビーム構成または埋込プレート構成を有する、請求項3に記載のコネクタ。

請求項5

前記1つまたは複数の電気接点は、スタンピングまたは光化学機械加工によって加工される、請求項3に記載のコネクタ。

請求項6

前記コネクタの前記本体は、前記少なくとも1つの磁性部分と異なる材料から作製される、請求項1に記載のコネクタ。

請求項7

前記コネクタの前記本体は、非磁性銅合金から作製される、請求項1に記載のコネクタ。

請求項8

前記少なくとも1つの磁性部分は、前記コネクタの第1の端部に位置する第1の磁性部分と、前記コネクタの第2の端部に位置する第2の磁性部分とを備える、請求項1に記載のコネクタ。

請求項9

前記第1の磁性部分および前記第2の磁性部分は、前記コネクタの異なる表面上に位置する、請求項8に記載のコネクタ。

請求項10

前記磁性部分は、前記磁性銅合金からモノリシックに形成される、または、複合材料である、請求項1に記載のコネクタ。

請求項11

前記磁性銅合金は、鋳放し形態で磁性を有する、請求項1に記載のコネクタ。

請求項12

前記磁性部分の合金は、約8重量%〜約16重量%ニッケルと、約5重量%〜約9重量%スズと、約1重量%〜約21重量%マンガンとを含有する、請求項1に記載のコネクタ。

請求項13

前記磁性部分の合金は、約14重量%〜約16重量%ニッケルと、約7重量%〜約9重量%スズと、約1重量%〜約21重量%マンガンとを含有する、請求項1に記載のコネクタ。

請求項14

前記磁性部分の合金は、約8重量%〜約10重量%ニッケルと、約5重量%〜約7重量%スズと、約1重量%〜約21重量%マンガンとを含有する、請求項1に記載のコネクタ。

請求項15

前記磁性部分の合金は、約10重量%〜約12重量%ニッケルと、約5重量%〜約7重量%スズと、約1重量%〜約21重量%マンガンとを含有する、請求項1に記載のコネクタ。

請求項16

前記磁性部分は、前記本体上に非磁性形態における前記銅合金を設置し、次いで、熱処理し、前記非磁性銅合金を磁性銅合金に変換することによって、形成される、請求項1に記載のコネクタ。

請求項17

電気コネクタを作製するための方法であって、本体上に銅合金を設置することであって、前記銅合金は、ニッケルと、スズと、マンガンと、残余の銅とを含む、ことと、前記銅合金を熱処理し、前記銅合金を磁性銅合金に変換することとを含む、方法。

請求項18

前記磁性銅合金は、少なくとも1つの電気接点の少なくとも一部を形成する、請求項17に記載の方法。

請求項19

コネクタを備える電子デバイスであって、前記コネクタは、ニッケルとスズとマンガンと残余の銅とを含む銅合金から形成される少なくとも1つの磁性部分を含む、電子デバイス。

請求項20

前記磁性銅合金は、少なくとも1つの電気接点の少なくとも一部を形成する、請求項19に記載の電子デバイス。

請求項21

前記コネクタは、プラグコネクタまたはレセプタクルコネクタである、請求項19に記載の電子デバイス。

請求項22

ホスト電子デバイスを付属品と嵌合させる方法であって、前記ホスト電子デバイスのレセプタクルコネクタの中に前記付属品のプラグコネクタを挿入することであって、前記レセプタクルコネクタおよび前記プラグコネクタの各々は、抜去力が増加されるように相互に誘引する、磁性部分を含む、ことを含み、前記磁性部分のうちの少なくとも1つは、ニッケルとスズとマンガンと残余の銅とを含む銅合金から作製される、方法。

請求項23

前記銅合金から作製される前記少なくとも1つの磁性部分は、電気接点の一部である、請求項22に記載の方法。

請求項24

ステムであって、プラグコネクタを伴う付属品であって、前記コネクタは、少なくとも1つの磁性部分を含み、前記少なくとも1つの磁性部分は、ニッケルとスズとマンガンと残余の銅とを含む銅合金から作製される、付属品と、レセプタクルコネクタを伴うホスト電子デバイスであって、前記レセプタクルコネクタは、前記付属品の磁性部分を感知するように適合される磁気センサを含む、ホスト電子デバイスとを備える、システム。

技術分野

0001

(関連出願の相互参照
本願は、2017年7月20日に出願された米国仮特許出願第62/534,756号、および、2017年7月20日に出願された米国仮特許出願第62/534,771号の優先権を主張し、これら全体が、それぞれ、参照により本明細書に援用される。

0002

背景
本開示は、磁性銅系合金を利用するコネクタに関し、具体的には、銅ニッケルスズマンガン合金を利用する電気または電子コネクタに関する。また、開示されるものは、そのようなコネクタを組み込む電気デバイス、そのようなコネクタを作製する方法、およびそのようなコネクタを使用する方法である。

背景技術

0003

人間工学的調整は、電気および電子コネクタを嵌合させるために使用され得る挿入力の量を限定する。しかしながら、高い抜去力が、コネクタの信頼性を確実にするために所望される。これは、挿入/嵌合力を増加させる傾向にあり、結果として、任意のコネクタ内に設置され得る離散接点の数が、限定され得る。加えて、所与エコシステム内における原機器製造業者によって設定された厳しい規格を満たさない偽造および不正に製造されたコネクタが、多くの場合、生産および販売されている。そのようなコネクタは、エコシステム内の電子デバイスのための信頼性および安全性の問題を提示する。

0004

電子コネクタの低減された挿入力を維持するがその抜去力を増加させ得るデバイスおよび方法を提供することが、望ましい。デバイスのセキュリティを改良するための、または、OEMによって承認された付属品の偽造を防止するための付加的手段を提供することもまた、望ましい。

課題を解決するための手段

0005

(簡単な説明)
本開示は、磁性銅合金を含む電子コネクタおよび電気接点(具体的には、銅ニッケルスズマンガン合金)を対象とする。銅合金の磁気的性質は、ある条件下で合金を加工することによって得られることができる。結果として、磁性が、そのような磁性銅合金を使用するコネクタのために必要とされる挿入力または嵌合力を劇的に増加させることなく、抜去力を増加させ、コネクタの信頼性を維持するために使用されることができる。結果として生じる磁性は、代替としてまたは加えて、コネクタがOEMによって承認されているかどうか、および/または、しっかりした接続がなされているかどうかを識別するために使用されることができる。コネクタは、支援ソフトウェアを使用して承認されたデバイスを追跡する必要性を伴わない、単純かつコスト効率がよいものであるべきである。

0006

本開示のある側面によると、コネクタが、開示される。コネクタは、本体と、本体上の1つまたは複数の電気接点とを含み、少なくとも1つの電気接点はまた、磁性部分を含む。磁性部分は、ニッケルと、スズと、マンガンと、残余の銅とを含む銅合金から作製される。電気接点は、銅合金から形成されることができる。コネクタは、プラグコネクタまたはレセプタクルコネクタであり得る。

0007

本開示の別の側面によると、電気コネクタを作製するための方法が、開示される。銅合金が、本体上に設置され、銅合金は、ニッケルと、スズと、マンガンと、残余の銅とを含む。銅合金は、次いで、熱処理され、銅合金を磁性銅合金に変換する。銅合金は、少なくとも1つの電気接点の一部を形成する。熱処理は、均質化時効、または溶体化焼鈍によることができる。

0008

また、本明細書に開示されるものは、コネクタを備える電子デバイスであり、コネクタは、ニッケルと、スズと、マンガンと、残余の銅とを含む銅合金を含む。銅合金は、コネクタ上に少なくとも1つの電気接点の少なくとも一部を形成する。

0009

また、開示されるものは、ホスト電子デバイスを付属品と嵌合させる方法であり、ホスト電子デバイスのレセプタクルコネクタの中に付属品のプラグコネクタを挿入することを含み、レセプタクルコネクタおよびプラグコネクタはそれぞれ、抜去力が増加されるように相互に誘引する磁性部分を含み、磁性部分のうちの少なくとも1つは、電気接点の一部であり、かつ、ニッケルとスズとマンガンと残余の銅とを含む銅合金から作製される。2つの磁力の間の磁性は、挿入力と比較して抜去力を増加させる。一方または両方の磁性部分が、磁性銅合金から形成されることができる。所望される場合、他方の磁性部分が、電磁石または永久磁石であり得る。

0010

本開示の関連する側面によると、コネクタが、開示される。コネクタは、本体と、本体上の少なくとも1つの磁性部分とを含む。磁性部分は、ニッケルと、スズと、マンガンと、残余の銅とを含む銅合金から作製される。磁性部分(単数または複数)は、本体上の種々の場所に設置されることができ、種々の方法(例えば、埋込クラッディング、熱処理、および、溶接)によって作製されることができる。

0011

本開示の別の側面によると、電気コネクタを作製するための方法が、開示される。銅合金が、本体上に設置され、銅合金は、ニッケルと、スズと、マンガンと、残余の銅とを含む。銅合金は、次いで、熱処理され、銅合金を磁性銅合金に変換する。熱処理は、均質化、時効、または、溶体化焼鈍によることができる。電気接点が、磁性部分が熱処理によって形成される前またはその後のいずれかで、本体上に形成される。

0012

また、本明細書に開示されるものは、コネクタを備える電子デバイスであり、コネクタは、ニッケルと、スズと、マンガンと、残余の銅とを含む銅合金から形成される磁性部分を含む。磁性部分は、コネクタ上の電気接点ではない。

0013

また、開示されるものは、付属品とホスト電子デバイスとを備えるシステムである。付属品は、プラグコネクタを有し、コネクタは、少なくとも1つの磁性部分を含み、少なくとも1つの磁性部分は、ニッケルと、スズと、マンガンと、残余の銅とを含む銅合金から作製される。ホスト電子デバイスは、レセプタクルコネクタを有し、レセプタクルコネクタは、付属品の磁性部分を感知するように適合される磁気センサを含む。このように、ホスト電子デバイスは、付属品が偽造品であるかどうか、または、付属品がホスト電子デバイスとの併用のために承認されているかどうかを判定することができる。

0014

本開示のこれらおよび他の非限定的な特性は、下記により具体的に開示される。

図面の簡単な説明

0015

以下は、本明細書に開示される例示的な実施形態を限定する目的のためにではなく、本明細書に開示される例示的な実施形態を例証する目的のために提示される図面の簡単な説明である。

0016

図1Aは、本開示のある実施形態に従った、ホスト電子デバイスおよび付属品を図示し、それぞれが、1つまたは複数の電気接点を有するコネクタを含む。

0017

図1Bは、本例示的な実施形態のある側面に従った、ホスト電子デバイスおよび付属品を図示し、それぞれが、1つまたは複数の電気接点を有するコネクタを含み、別個ケーブルを介して接続される。

0018

図2は、レセプタクルコネクタおよびプラグコネクタを図示し、それぞれが、1つまたは複数の電気接点を有する。ここで、電気接点のセットは、両方とも、磁性銅合金から作製される。

0019

図3は、レセプタクルコネクタおよびプラグコネクタを図示し、それぞれが、1つまたは複数の電気接点を有する。ここで、プラグコネクタの電気接点は、レセプタクルコネクタ内の磁石相互作用する。

0020

図4は、埋込クラッディングによって追加される少なくとも1つの磁性部分を有するコネクタを図示する。2つの異なる材料が、結合され、複合体を形成する。本明細書に図示されるように、一方の磁性部分が、第1の側に近接する第1の端部に位置する。他方の磁性部分が、第1の端部の反対にありかつ第1の側の反対にある第2の側に近接する第2の端部に位置する。

0021

図5は、本体の熱処理によって形成される1つまたは複数の磁性部分を有するコネクタを図示する。本体は、単一の材料から形成される。

0022

図6は、コネクタの一端に磁性部分を有するコネクタを図示する。

0023

図7は、レセプタクルコネクタおよびプラグコネクタを図示する。プラグコネクタは、磁性部分を有し、レセプタクルコネクタは、磁性部分の性質を検出するための磁気センサを有する。

実施例

0024

(詳細な説明)
本明細書に開示される構成要素、プロセス、および装置のより完全な理解が、付随の図面を参照することによって得られることができる。これらの図は、利便性および本開示を実証することの容易性に基づく単なる概略図にすぎず、したがって、デバイスまたはその構成要素の相対サイズおよび寸法を示すこと、および/または、例示的な実施形態の範囲を定義または限定することを意図されない。

0025

具体的な用語が、明確化のために以下の説明において使用されるが、これらの用語は、図面内における例証のために選択される実施形態の特定の構造のみを指すことを意図され、本開示の範囲を定義または限定することを意図されない。図面および下記の以下の説明では、同様の番号表示が同様の機能の構成要素を指すことを理解されたい。

0026

単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈が明確に他の態様で指定しない限り、複数形の指示対象を含む。

0027

本明細書および請求項において使用される場合、用語「comprising(〜を備える)」は、「consisting of(〜から成る)」ならびに「consisting essentially of(本質的に〜から成る)」実施形態を含み得る。本明細書で使用される場合、用語「comprise(s)(〜を備える)」、「include(s)(〜を含む)」、「having(〜を有する)」、「has(〜を有する)」、「can(〜することができる)」、「contain(s)(〜を含有する)」、およびそれらの変形例は、明示される原料/ステップの存在を要求しかつ他の原料/ステップの存在も可能にする非制約的な移行、用語、または、単語であることを意図される。しかしながら、そのような説明は、そこから結果として生じ得る任意の不純物に加えて、明示される原料/ステップのみの存在を可能にしかつ他の原料/ステップを除外する列挙される原料/ステップ「consisting of(〜から成る)」および「consisting essentially of(本質的に〜から成る)」ものだと組成物またはプロセスを説明するものとしても、解釈されるべきである。

0028

本願の明細書および請求項の中の数値は、値を判定するために本願において説明されるタイプの従来の測定技法実験誤差未満だけ記述される値と異なる同数有効数字および数値まで削減されたときに同一である数値を含むと理解されるべきである。

0029

本明細書に開示される全ての範囲は、列挙される終点を含み、独立して組み合わせ可能である(例えば、「2グラム〜10グラム」の範囲は、終点(2グラムおよび10グラムならびに全ての中間値)を含む)。

0030

用語「約」および「およそ」は、その値の基本機能を変化させることなく変動し得る任意の数値を含むために使用されることができる。ある範囲と併用されるとき、「約」および「およそ」はまた、2つの終点の絶対値によって定義される範囲も開示し、例えば、「約2〜約4」はまた、「2〜4」の範囲も開示する。概して、用語「約」および「およそ」は、示される数の±10%を指し得る。

0031

本開示は、あるプロセスステップのための温度を指し得る。これらは、概して、熱源(例えば、炉)が設定される温度を指し、熱に暴露されている材料によって到達されなければならない温度を必ずしも指すわけではないことに留意されたい。

0032

本開示は、電子デバイスの構成要素である電気コネクタに関する。本明細書に使用される場合の用語「コネクタ」は、概して、本体の外部表面上の電気接点を含む本体を説明する。外部表面は、通常の使用および動作の間に第2の本体によって直接接触され得る任意の表面である。

0033

電気コネクタは、磁場を発生させる少なくとも1つの磁性部分を含む。特定の実施形態では、電気接点のうちの少なくとも1つは、磁性部分を含む。磁性部分は、磁性銅合金から作製される。したがって、電気接点は、磁性および導電性の両方を有する。他の実施形態では、磁性部分は、電気接点ではなく、むしろ、電気コネクタの本体内の別個の要素または一部である。電気コネクタ内の磁性部分の場所にかかわらず、この磁場はコネクタの挿入力に影響することなく抜去力を増加させることが、考えられる。コネクタ(または、コネクタが構成要素である任意のデバイス)が安全またはOEM承認されているかどうかを判定するために磁性部分の性質が電子デバイスによって使用され得ることもまた、考えられる。そのような性質は、コネクタ上の磁性部分の場所、磁気センサによって判定されるような磁性部分によって発生される任意の磁場または電流の強度、あるいは、別の磁気的性質を含んでもよい。磁性部分は、この目的のために機能するために、いかなる電気回路にも接続される必要はない。1つを上回る磁性部分が、電気コネクタ内に存在してもよい(すなわち、単一の磁性部分のみではなく、複数の要素または部分が、存在する)。

0034

図1Aは、ホスト電子デバイス102および外部付属品104を図示する。ホスト電子デバイス102は、ホスト電子デバイス102を外部付属品(例えば、付属品104)と接続させるために使用され得るレセプタクルコネクタ106を含む。付属品104は、ホスト電子デバイス102のコネクタ106と嵌合され得る相補的プラグコネクタ108を含む。レセプタクルコネクタ106は、プラグコネクタ108上の対応する複数の第2の電気接点109に接触するように適合される複数の第1の電気接点107を含む。コネクタ108は、図1Aに図示されるように、付属品104の中に直接組み込まれることができる。

0035

代替として、コネクタ108は、例えば、図1Bに図示されるように、付属品104の中に組み込まれる第2のレセプタクルコネクタ114を介して付属品104に接続され得る第2のプラグコネクタ112を含むケーブル110の一部であり得る。コネクタ対112、114は、コネクタ106、108と同一のタイプのコネクタ対であってもよい、または、コネクタ112、114と物理的および/または電気的に互換性がない異なるタイプのコネクタ対であってもよい。さらに、コネクタ対112、114は、相互との接触を維持するように適合されるそれぞれの複数の第1の電気接点113および第2の電気接点115を含んでもよい。コネクタ対112、114がコネクタ対106、108と互換性がない実施形態では、回路(図示せず)が、コネクタ112、114の一方または両方内に含まれ、対112、114を通して受信される信号を、コネクタ対106、108によって使用され得るフォーマットに変換することができる。

0036

ホスト電子デバイス102は、デジタルメディアプレーヤモバイル通信デバイスポータブルコンピューティングデバイスラップトップコンピュータデスクトップコンピュータ、または、他の電子デバイスであり得る。さらに、ホスト電子デバイス102は、メディアプレーヤ能力ネットワーキングウェブブラウジング電子メール、文書処理データ記憶アプリケーション実行、および/または、任意の他のコンピューティング機能または通信機能を提供することができる。

0037

外部付属品104は、ホスト電子デバイス102と通信することが可能である任意のデバイス(例えば、充電器ケーブル、外部スピーカシステム外部ビデオデバイス、マルチメディアデバイス消費者電子機器デバイス、試験計器家電機器(例えば、冷蔵庫または食洗器)、運動器具セキュリティシステムホームまたはオフィスオートメーションシステム、カメラユーザ入力デバイス(例えば、キーボードマウスゲームコントローラ)、測定デバイス医療用デバイス(例えば、グルコースモニタまたはインスリンモニタ)、販売時点情報管理デバイス、自動車、自動車付属品(例えば、カーステレオシステムまたはカーナビゲーションシステム)、ラジオ(例えば、FM、AM、および/または、衛星)、飛行機内エンターテイメントコンソールバス電車、あるいは、他の大量輸送車両など)であり得る。ユーザデバイスと併用され得る任意のタイプのデバイスが、付属品デバイスとして使用されることができる。

0038

図2は、本開示の一実施形態に従った例示的なコネクタを図示する。メス型またはレセプタクルコネクタ206が、図2に図示され、ホスト電子デバイス(例えば、図1Aおよび図1Bに図示されるホスト電子デバイス102)内に含まれてもよい。レセプタクルコネクタは、本明細書に点線で図示される本体220を含む。レセプタクルコネクタ206は、本体220上に1つまたは複数の電気接点207も含む。

0039

外部付属品(例えば、図1Aおよび図1Bに図示される外部付属品104)内に含まれ得るオス型またはプラグコネクタ208もまた、示される。プラグコネクタ208は、本体210を含み、本体の前方部分に近接しかつ本体の第1の表面に沿って位置する1つまたは複数の電気接点209も含む。図2に図示されるように、レセプタクル電気接点207は、ばねビーム構成を有する。プラグコネクタ208は、埋込プレート構成を有する電気接点209を伴うブレードまたはピン構成を有する。プラグコネクタ208は、レセプタクルコネクタ206の内側のばね接点207と接触する。プラグ208が挿入されるにつれて、それは、ビームプレート209に接触するまで、ばねビーム207にわたって摺動し、ばねビーム207を偏向させる。これは、良好な電気接点のために必要な嵌合力を発生させ、レセプタクル内にプラグを保持するために必要な保持力も発生させる。ビーム209が、完全に偏向され、ピン平坦な接点209のみに接触すると、法線力が、挿入方向に対して垂直になる。次いで、抜去力は、摺動摩擦係数と接点の数とによって乗算される法線力に単に等しくなる。

0040

保持力を改良し、抜去力を増加させるために、電気接点207および209が、高強度の磁性部分/要素として提供されることができる。特に、電気接点207、209は、レセプタクルコネクタ206とプラグコネクタ208との間の引力を用いて高強度の電気接点を提供するために、本明細書に開示される磁性銅合金を含むことができる。プラグ208がレセプタクル206の中に挿入されるにつれて、電気接点207、209間の磁気引力は、相互に向かって接点を引き寄せ、それによって、プラグをレセプタクルと嵌合させるために要求される挿入力を低減させる。レセプタクルコネクタ206内へのプラグコネクタ208の挿入の後、電気接点207、209間の磁気引力は、2つの要素間の保持力も増加させる。接点207、209間の引力は、接点間の強導電関係を維持することも促進する。図2に図示されるように、電気接点207および209のセットは両方とも、(本明細書にさらに説明されるように)磁性銅合金から作製される。

0041

図3は、別の考えられる実施形態を図示する。ここで、プラグコネクタ208は、磁性銅合金から作製される電気接点209を伴う本体210を含む。しかしながら、レセプタクルコネクタ206の本体220は、プラグコネクタ208の電気接点207を誘引するように位置する別個の磁石222を包含する。言い換えると、電気接点207は、磁性銅合金から作製されておらず、導電性のみを有する。

0042

所望に応じて、代替として、別個の磁石222は、電磁石または永久磁石であり得る。電磁石の磁場は、電気が電磁石を通して流されると、発生される。永久磁石は、永続的磁場を発生させる。磁気要素の場所は、反転されることもでき、すなわち、別個の磁石が、プラグコネクタ208内に位置し、磁気電気接点が、レセプタクルコネクタ206内に位置する。

0043

磁性銅合金は、モノリシックに使用されてもよい、または、複合材料の一部として使用されてもよい。例えば、電気接点207および/または209全体が、磁性銅合金から作製されることができる、または、電気接点207、209の一部または区分のみが、磁性銅合金から作製されることができる。

0044

いずれにしても、磁性部分は、有利には、挿入力を劇的に増加させる必要なく、固有の磁気引力を提供し、レセプタクルコネクタ206との嵌合される位置内にプラグコネクタ208を維持することに役立つ。これは、磁性部分が(電気接点としてまたは電気コネクタ内の別個の要素としてのいずれかで)位置する場所にかかわらず、生じ得る。さらに、本開示の銅合金を含むコネクタは、有利には、標準的な銅合金接点のために使用される任意の手段によって加工されることができる。これらの公知の加工技法の使用は、コネクタが形成された後、合金の磁気的性質を活性化させるための能力によって可能にされる。例えば、下記にさらに詳細に議論されるように、磁気的性質は、コネクタが形成された後に実行される熱処理プロセスによって、「オンにされる」または再活性化されることができる。適切な加工技法は、スタンピング光化学機械加工、および同等物などを含む。

0045

図4は、本開示のある実施形態に従った例示的なプラグコネクタ248の平面図である。オス型またはプラグコネクタ248は、外部付属品(例えば、図1Aおよび1Bに図示される外部付属品104)内に含まれてもよい。プラグコネクタ248は、図1Aまたは図1Bに示されるようなメス型またはレセプタクルコネクタ106または114と嵌合することができる。

0046

図4に示されるように、コネクタ248は、本体250と、(ここに図示されるような)2つの異なる磁性部分252とを含む。本体および磁性部分は、異なる材料から作製され、複合片を形成するように結合されている。コネクタ248の本体250は、電子コネクタのために有用であるものとして公知である任意の標準的な材料から作製されることができる。磁性部分252は、磁性銅合金から作製され、コネクタ248が使用される用途に有用である具体的な磁気的性質を有する。図4に図示される実施形態では、電気接点270が、本体の第1の端部260に位置する。第2の端部262は、第1の端部の反対にある。本体はまた、第1の側264と、第1の側の反対にある第2の側266とを有する。第1の磁性部分254は、第1の端部260に位置し、また、第1の側264に近接する。第2の磁性部分256は、第2の端部262に位置し、また、第2の側266に近接する。磁性区分254および256は、コネクタ248の対向する端部および側面上に位置するように図示されるが、そのような場所は、例示的にすぎず、磁性区分は、コネクタ上の任意の所望の場所に提供されることができる。

0047

ここで、本体250および磁性部分252は、異なる材料から作製される。例えば、コネクタ248の本体250は、標準的な銅ニッケルスズ合金から作製されることができる一方で、磁性部分252は、磁性銅ニッケルスズマンガン合金から作製される。これらの2つの合金は、視覚的に区別することが困難であり、これはまた、コネクタを偽造することのセキュリティおよび困難さを増加させる。

0048

磁性部分254および256が、インレークラッディングが後に続くスカイビングプロセスによって、コネクタ248に追加されることができる。特に、スカイビングは、最初に、コネクタ248のベース材料250に実施され、所望の場所に溝を形成する。次いで、溝が、(この場合では、本明細書に説明される磁性銅合金である)クラッディング材料充填される。コネクタへの銅合金クラッディングの機械的接合が、当業者に公知の任意の適切な手段(例えば、接合圧延機の圧力ロールを通して材料を通過させること)によって遂行される。下記にさらに詳細に議論されるように、銅合金インレーの磁気的性質は、鋳放し時の状態で提供されることができる、または代替として、磁気的性質は、後続の熱処理を通して活性化されることができる。

0049

図5は、本開示の代替的な実施形態に従った例示的なプラグコネクタ308の側面断面図を図示する。ここで、コネクタ308は、単一の材料(例えば、下記にさらに詳細に説明される銅合金)から作製される。したがって、本体310および磁性部分314、316は、銅ニッケルスズマンガン合金から作製される。磁性部分314、316は、本明細書に説明されるように、熱処理されて磁性になっている本体310の一部である。本体の残部は、非磁性のままである。本体は、第1の端部320と、第1の端部の反対にある第2の端部322とを有する。本体はまた、第1の表面325と、第1の表面の反対にある、第2の表面327とを有する。電気接点330は、第1の表面325上の第1の端部320に存在する。第1の磁性部分314は、プラグコネクタ308の第2の端部322において、第1の表面325上に位置する。第2の磁性部分316は、プラグコネクタの第1の端部320上の、第2の表面327に位置する。再び、これらの場所は、例示的である。

0050

コネクタ308の部分314および316の磁気的性質は、熱処理によって活性化または「オンにされる」ことができる。例えば、レーザ焼鈍が、所望の場所において実行され、銅合金の磁気的性質を活性化させることができる。

0051

図6は、プラグコネクタ408の別の例示的な実施形態を図示する。コネクタ408の本体410は、複合片を形成するように結合されている2つの異なる材料部分412、414から作製される。磁性部分414は、コネクタ408が使用され得る用途に有用である所望の磁気的性質を得るように、組み込まれるまたは熱処理されている。ここで電気接点430が、コネクタの第1の端部420に存在し、磁性部分412は、コネクタ408の第2の端部422に位置する。

0052

図2〜4に図示されるコネクタ208、308、および408は、本開示の銅合金を組み込み、有利には、(通常、図1Aならびに図1Bに図示されるような付属品104の)コネクタに、磁気的性質を提供する。ホスト電子デバイスは、コネクタとの確実な接続が存在するかどうか、または、コネクタが属する付属品が、OEM承認された接続を有するかどうかを判定することが可能である磁気/電気センサを組み込むことができる。標準的技術(例えば、レーザ焼鈍、電子ビーム溶接、クラッディング、または、さらには薄膜堆積)を使用して、本明細書に開示される磁性銅合金が、標準的な材料およびコネクタ設計に追加され、この追加される機能性を開発することができる。

0053

図7は、コネクタとホスト電子デバイスの相互作用を図示する。ここで、コネクタ508は、電気接点509を伴う本体510と、電気接点と別個である磁性部分512とを含むプラグコネクタである。本明細書に図示されるように、電気接点509は、本体の第1の表面上にある一方で、磁性部分512は、本体の反対の第2の表面上にある。ホスト電子デバイス520は、相補的電気接点507を包含するレセプタクルコネクタ506を含む。磁気センサ522は、プラグコネクタ508の磁性部分512に照会(interrogate)することが可能であるように位置する。したがって、ホスト電子デバイスは、磁性部分を使用し、コネクタの状態(すなわち、承認されている、または、承認されていない)を判定することが可能である。

0054

本開示に説明されるコネクタにおける現在開示されている磁性銅合金の使用(電気接点または他所にあるかどうかにかかわらず)は、サプライチェーンの管理によって、セキュリティをさらに改良し、偽造を低減させることができる。この点について、銅合金未加工材料は、分解模倣することが困難であり、未加工材料が承認および監視された源から確保されない限り、潜在的偽造者が不正な偽造デバイスを生産することが可能ではないように防止する。加えて、コネクタの本体およびコネクタの磁性部分(単数または複数)が類似材料(例えば、標準的な銅ニッケルスズ合金(例えば、ToughMetTM)および銅ニッケルスズマンガン磁性合金)から作製される実施形態では、2つの材料は、判別することがほぼ不可能であり、さらに、コネクタを偽造するための能力を低減させる。さらに、下記にさらに詳細に説明されるように、要求されるまたは有利である場合、具体的な銅合金/磁気調質がOEM毎に開発され、それによって、OEM間の相互使用を防止することができる。加えて、開示される銅合金の使用は、主に、高仕損価格を可能にする銅から成るというさらなる利点を有する。最後に、既存の技術は、偽造デバイスがホスト電子デバイスと協働するまたはホスト電子デバイスをさらに損傷させないように防止するために、高価なソフトウェア(例えば、偽造デバイスを追跡する、ホスト電子デバイス内の追跡ソフトウェア)および/またはハードウェア(例えば、コネクタに追加される専用チップ)に依存する。本明細書に説明される磁性銅合金を含有するコネクタは、ホスト電子デバイス(例えば、磁気センサ)が高価なソフトウェアおよび/またはハードウェアと同一のセキュリティを達成するために、比較的により安価、より単純、かつよりコスト効率のよいオプションを提示する。

0055

前述に議論されるように、本明細書に説明されるコネクタは、銅合金(例えば、銅ニッケルスズマンガン(Cu−Ni−Sn−Mn)合金)から作製される1つまたは複数の磁性部分を含む。ニッケルは、約8重量%〜約16重量%の量で銅ニッケルスズマンガン合金中に存在してもよい。より具体的な実施形態では、ニッケルは、約14重量%〜約16重量%、約8重量%〜約10重量%、または、約10重量%〜約12重量%の量で存在する。スズは、約5重量%〜約9重量%の量で存在してもよい。より具体的な実施形態では、スズは、約7重量%〜約9重量%、または、約5重量%〜約7重量%の量で存在する。マンガンは、約1重量%〜約21重量%、または、約1.9重量%〜約20重量%の量で存在してもよい。より具体的な実施形態では、マンガンは、少なくとも4重量%、少なくとも5重量%、約4重量%〜約12重量%、約5重量%〜約21重量%、または約19重量%〜約21重量%の量で存在する。合金の残余成分は、銅である。

0056

合金は、1つまたは複数の他の添加物(例えば、クロムシリコンモリブデン、または、亜鉛、または、鉄、マグネシウム、マンガン、ニオブタンタルバナジウムジルコニウム、または、アルミニウム)を小量さらに含んでもよい、あるいは、不純物を含有してもよい。本開示の目的のために、各そのような元素または不純物は、0.3重量%未満の量で存在することができ、全てのそのような添加物および不純物の総量は、1.0重量%未満であるべきである。

0057

いくつかの具体的な実施形態では、コネクタの磁性部分は、約8重量%〜約16重量%ニッケルと、約5重量%〜約9重量%スズと、約1重量%〜約21重量%マンガンと、残余の銅とを含有する銅ニッケルスズマンガン合金から作製される。

0058

他の具体的な実施形態では、コネクタは、約8重量%〜約16重量%ニッケルと、約5重量%〜約9重量%スズと、約5重量%〜約21重量%マンガンと、残余の銅とを含有する銅ニッケルスズマンガン合金から作製される磁性部分を含む。

0059

異なる実施形態では、コネクタは、約8重量%〜約16重量%ニッケルと、約5重量%〜約9重量%スズと、約5重量%〜約11重量%マンガンと、残余の銅とを含有する銅ニッケルスズマンガン合金から作製される磁性部分を含む。

0060

さらに付加的な実施形態では、コネクタは、約14重量%〜約16重量%ニッケルと、約5重量%〜約9重量%スズと、5重量%〜約11重量%マンガンと、残余の銅とを含有する銅ニッケルスズマンガン合金から作製される磁性部分を含む。

0061

より具体的な実施形態では、コネクタは、約14重量%〜約16重量%ニッケルと、約7重量%〜約9重量%スズと、約1重量%〜約21重量%マンガンと、残余の銅とを含有する銅ニッケルスズマンガン合金から作製される磁性部分を含む。

0062

より具体的な実施形態では、コネクタは、約14重量%〜約16重量%ニッケルと、約7重量%〜約9重量%スズと、約4重量%〜約12重量%マンガンと、残余の銅とを含有する銅ニッケルスズマンガン合金から作製される磁性部分を含む。

0063

他の具体的な実施形態では、コネクタは、約8重量%〜約10重量%ニッケルと、約5重量%〜約7重量%スズと、約1重量%〜約21重量%マンガンと、残余成分としての銅とを含有する銅ニッケルスズマンガン合金から作製される磁性部分を含む。

0064

他の具体的な実施形態では、コネクタは、約8重量%〜約10重量%ニッケルと、約5重量%〜約7重量%スズと、約4重量%〜約21重量%マンガンと、残余の銅とを含有する銅ニッケルスズマンガン合金から作製される磁性部分を含む。

0065

いくつかの具体的な実施形態では、コネクタは、約10重量%〜約12重量%ニッケルと、約5重量%〜約7重量%スズと、約1重量%〜約21重量%マンガンと、残余の銅とを含有する銅ニッケルスズマンガン合金から作製される磁性部分を含む。

0066

銅ニッケルスズマンガン合金は、モノリシック磁性部分または複合材料の一部のいずれかとして、コネクタ内に含まれてもよい。言い換えると、本明細書に開示されるコネクタの磁性部分は、全体が銅ニッケルスズマンガン合金から、または、銅ニッケルスズマンガン合金を含む異なる材料から作製されてもよい。

0067

コネクタの磁性部分内に含まれる合金は、所望の比率で、固体銅、ニッケル、スズ、およびマンガンの組み合わせによって形成されることができる。銅、ニッケル、スズ、およびマンガンの適当に釣り合いのとれたバッチの調製の後には、合金を形成するための融解が続く。代替として、ニッケル、スズ、およびマンガン粒子が、溶融銅槽に付加されることができる。融解は、所望の固形物構成に合致したサイズのガス燃焼電気誘導抵抗、またはアーク炉の中で実行されてもよい。典型的には、融解温度は、鋳造プロセスに依存する150〜500°Fの範囲内の過熱を伴って、少なくとも約2,057°Fである。不活性雰囲気(例えば、アルゴンおよび/または二酸化一酸化炭素を含む)および/または断熱保護カバー(例えば、バーミキュライトアルミナ、および/または、黒鉛)の使用が、中性または還元条件を維持し、易酸化性元素を保護するために利用されてもよい。

0068

反応性金属(例えば、マグネシウム、カルシウムベリリウム、ジルコニウム、および/またはリチウム)が、溶存酸素の低い濃度を確実にするように、初期溶融後に付加されてもよい。合金の鋳造は、連続鋳造ビレットまたは形状への適当な過熱を用いた融解温度安定化後に実行されてもよい。加えて、鋳造はまた、コネクタの磁性部分内に含まれ得るインゴット半完成部品ニアネット部品ショット、合金前粉末、または、他の離散形態を生産するように実行されてもよい。

0069

代替として、別個の元素粉末が、コネクタの磁性部分内に含まれるべき未加工投入材料、半完成部品、または、ニアネット部品のための銅ニッケルスズマンガン合金を生産するように、熱機械的に結合されることができる。

0070

銅ニッケルスズマンガン合金の薄膜もまた、スパッタリングまたは蒸発を含むがこれらに限定されない標準薄膜堆積技法を通して、コネクタの磁性部分のために生産されることができる。薄膜は、2つ以上の元素スパッタリング標的あるいは適当な二元または三元合金スパッタリング標的の組み合わせからの共スパッタリングによって、または、膜の中で所望の比率を達成するように加工されることを要求される4つの全ての元素を含有するモノリシックスパッタリング標的からのスパッタリングから、生産されることもできる。薄膜の具体的な熱処理が、膜の磁性および材料性質を開発および改良させるために要求され得ることを認識されたい。

0071

いくつかの実施形態では、コネクタの磁性部分に含まれる鋳放し合金は、磁性を有する。加えて、コネクタの磁性部分に含まれる鋳放し合金の磁気的および機械的性質は、付加的な加工ステップによって変化されることができる。加えて、いくつかの加工ステップ後に前もって磁性を有していた合金は、さらなる加工ステップによって非磁性にされ、次いで、付加的な加工後に再び磁性にされることができる。有利には、コネクタの磁性部分に含まれる合金の磁気的性質は、コネクタの加工に先立った未加工の合金材料への、または、それが加工された後のコネクタの磁性部分へのさらなる加工ステップによって、活性化されることができる。したがって、磁気的性質は、銅系合金自体に固有である必要はなく、実行される加工によって影響される。結果として、磁気的および強度性質(例えば、相対透磁率電気伝導度、ならびに硬度(例えば、ロックウェルBまたはC))の所望の組み合わせを有する磁性合金を含むコネクタを得ることができる。したがって、コネクタ内のカスタマイズされた磁気応答が、均質化、溶体化焼鈍、時効、熱間加工冷間加工押出、および、熱間アップセット加工の種々の組み合わせに基づいて調整されることができる。加えて、そのような合金は、約15×106psi〜約25×106psiの比較的に低弾性率を有するはずである。したがって、良好なばね特性が、鉄系合金またはニッケル系合金から他の態様で予期されるものより約50%高い高弾性歪みを可能にすることによって、達成されることができる。

0072

均質化は、合金中均質構造を作成し、かつ、凝固の自然な結果として起こり得る化学または冶金偏析を低減させるように、合金を加熱することを伴う。合金元素拡散が、それらが合金全体を通して均一に分散されるまで生じる。これは、通常、合金の固相線温度の80%〜95%である温度において生じる。均質化は、可塑性を改良し、機械的性質の一貫性およびレベルを向上させ、合金中の異方性を低減する。

0073

溶体化焼鈍は、微細構造単相に変換するように、十分に高い温度まで析出硬化性合金を加熱することを伴う。室温への急冷は、合金を軟質かつ延性にする過飽和状態で合金を残し、粒径を調整することに役立ち、時効のために合金を調製する。過飽和固溶体の後続の加熱が、強化相析出を可能にし、合金を硬化させる。

0074

時効硬化は、結晶格子中の欠陥の移動を妨げる不純物相秩序化および微粒子(すなわち、析出物)を生産する熱処理技法である。これは、合金を硬化させる。

0075

熱間加工は、金属形成プロセスであり、合金が、ロール金型を通過される、または、合金の断面を縮小させることにより概して合金の再結晶化温度を上回る温度で所望の形状および寸法を作製するように鍛造される。これは、概して、機械的性質において指向性を低減させ、特に溶体化焼鈍後に、新しい等軸微細構造を生産する。実行される熱間加工の程度は、厚さの縮小率または面積の縮小率の観点から示され、本開示では、単に「縮小率」と称される。

0076

冷間加工は、典型的には、室温近傍で実施される金属形成プロセスであり、合金が、ロール、金型を通過される、または、合金の断面を縮小させることにより断面寸法を一様にするように他の態様で冷間加工される。これは、合金の強度を増加させる。実行される冷間加工の程度は、厚さの縮小率または面積の縮小率の観点から示され、本開示では、単に「縮小率」と称される。

0077

押出は、より小さい断面を伴う金型を通してある断面の合金が押進される熱間加工プロセスである。これは、温度に応じて、押出の方向に伸長粒状構造を生産し得る。最終断面積と元の断面積の比率は、変形の程度を示すために使用されることができる。

0078

熱間アップセット加工またはアップセット鍛造は、熱および圧力の印加によってワークピースの厚さが圧縮されるプロセスであり、これは、その断面を拡張させる、または、他の態様でその形状を変化させる。これは、合金を塑性的に変形させ、概して、再結晶化温度を上回って実行される。これは、機械的性質を改良し、延性を改良し、合金をさらに均質化し、粗粒子を精製する。厚さの縮小率は、実行される熱間アップセット加工またはアップセット鍛造の程度を示すために使用される。

0079

いくつかの熱処理後に、合金は、室温まで冷却されなければならない。これは、水焼入油焼入、合成焼入、空冷、または、炉冷によって行われることができる。急冷媒体選択は、冷却率の制御を可能にする。

0080

付加的な加工ステップの第1のセットでは、合金が鋳造された後、合金は、約1,400°F〜約1,700°Fの温度において約4時間〜約16時間の期間にわたって均質化され、次いで、水焼入または空冷される。このステップのセットは、概して、少なくとも5重量%のマンガン含有量を有する合金において磁性を保持し、相対透磁率を減少させ、電気伝導度を増加させることができ、所望に応じていずれの方向にも硬度を変化させることができる。より低いマンガン含有量を有する合金は、概して、この付加的な加工ステップのセットによって、非磁性になる。

0081

いくつかの合金では、付加的な加工ステップの第1のセットが、磁性を除去するが、磁性は、約1,500°F〜約1,600°Fの温度における約8時間〜約12時間の期間にわたる第2の均質化と、次いで、水焼入とによって、回復されることができる。いくつかの実施形態では、この第2の均質化ステップによる磁性の再活性化は、コネクタの加工に先立って、未加工の合金に対して実行される。他の実施形態では、磁気的性質は、加工の後、コネクタの磁性部分において再活性化される。

0082

磁性は、約1,400°F〜約1,700°Fの温度における約4時間〜約16時間の期間にわたる均質化後に、合金が、約40%〜約60%の縮小から熱間アップセット加工され、次いで、水焼入される場合にも、保持されることができる。

0083

付加的な加工ステップの第2のセットでは、合金が鋳造された後に、合金は、約1,500°F〜約1,700°Fの温度において約5時間〜約7時間の期間にわたって均質化され、次いで、空冷される。このステップのセットは、少なくとも5重量%のマンガン含有量、具体的には、約10重量%〜約12重量%のマンガン含有量を有する合金において、磁性を保持することができる。

0084

興味深いことに、付加的なステップの第2のセットのうちの均質化ステップによって非磁性にされるいくつかの銅合金の磁性は、続いて、約1,400°F〜約1,600°Fの温度において約1時間〜約3時間の期間にわたって均質化合金を溶体化焼鈍し、次いで、水焼入し、約750°F〜約1,200°Fの温度において約2時間〜約4時間の期間にわたって焼鈍合金を時効させ、次いで、空冷することによって、再び磁性を有するようにすることができる。再び、この加工は、相対透磁率を減少させることができ、電気伝導度を増加させることができ、所望に応じていずれの方向にも硬度を変化させることができる。特定の実施形態では、電気伝導度は、約4%IACSまで増加される。いくつかの実施形態では、後続の溶体化焼鈍、水焼入、時効、および空冷による磁性の再活性化は、コネクタの加工に先立って、未加工の合金に対して実行される。他の実施形態では、磁気的性質は、加工の後、コネクタの磁性部分内の後続の溶体化焼鈍、水焼入、時効、および、空冷によって、再活性化される。

0085

付加的な加工ステップの第3のセットでは、合金が鋳造された後に、合金は、約1,500°F〜約1,700°Fの第1の温度において約5時間〜約7時間の期間にわたって均質化され、次いで、空冷される。次いで、合金は、(通常、均質化温度より低い)約1,400°F〜約1,600°Fの温度において約1時間〜約3時間の期間にわたって加熱され、次いで、1回目として熱間圧延される。必要とされる場合、合金は、約1,400°F〜約1,600°Fの温度において、断面サイズに応じて約5分〜約60分またはそれを上回る期間にわたって再加熱され、次いで、約65%〜約70%の合計縮小を達成するように、2回目として熱間圧延される。最後に、合金は、約1,400°F〜約1,600°Fの温度において約4時間〜約6時の期間にわたって溶体化焼鈍され、次いで、炉冷または水焼入のいずれかによって冷却される。このステップのセットは、少なくとも5重量%のマンガン含有量を有する合金、および、約4重量%〜約6重量%のマンガン含有量を有するものにおいて、磁性を保持することができる。

0086

付加的な加工ステップの第3のセットにおいて説明された均質化、熱間圧延、および、溶体化焼鈍後に、合金はまた、約750°F〜約850°Fの温度において約1時間〜約24時間の期間にわたって時効され、次いで、空冷され、依然として磁性を有するままであることができる。

0087

付加的な加工ステップの第4のセットでは、合金が鋳造された後に、合金は、約1,200°F〜約1,700°Fの温度において約4時間〜約22時間の期間にわたって均質化される。次いで、合金は、約1,400°F〜約1,600°Fの温度において約1時間〜約3時間の期間にわたって加熱され、次いで、約65%〜約70%の縮小を達成するように、熱間圧延される。次いで、合金は、約1,200°F〜約1,600°Fの温度において約1時間〜約3時間の期間にわたって溶体化焼鈍され、次いで、水焼入される。少なくとも5重量%のマンガン含有量を有する銅ニッケルスズマンガン合金(具体的には、約7重量%〜約21重量%のマンガン含有量を伴うもの、または、約8重量%〜約12重量%のニッケル含有量と約5重量%〜約7重量%のスズ含有量とを有するもの)はまた、この加工ステップの第4のセット後に、それらの磁性を保持することができる。

0088

付加的な加工ステップの第4のセットにおいて説明された均質化、熱間圧延、および、溶体化焼鈍後に、合金はまた、約750°F〜約1,200°Fの温度において約2時間〜約4時間の期間にわたって時効され、次いで、空冷され、磁性を保持することができる。この時効ステップはまた、均質化ステップ、熱間圧延ステップ、および溶体化焼鈍加工ステップの後に非磁性であるいくつかの合金の磁性を再活性化させることもできる。この時効ステップはまた、コネクタの加工に先立って未加工の合金材料に対して、または、これが加工された後にコネクタの磁性部分に実行されることができる。付加的な加工ステップの第4のセットとこの追加時効ステップとの組み合わせは、付加的な加工ステップの第5のセットと見なされることができる。

0089

代替として、付加的な加工ステップの第4のセットにおいて説明された均質化、熱間圧延、および、溶体化焼鈍後に、合金はまた、約20%〜約40%の縮小を達成し、磁性を再活性化するように、冷間圧延されることもできる。磁性は、コネクタ加工に先立って、または、コネクタ加工の後に、再活性化されることができる。付加的な加工ステップの第4のセットとこの追加冷間圧延ステップとの組み合わせは、付加的な加工ステップの第6のセットと見なされることができる。

0090

加えて、付加的な加工ステップの第6のセットにおいて説明された均質化、熱間圧延、溶体化焼鈍、および、冷間圧延後に、次いで、合金は、約750°F〜約1,200°Fの温度において約2時間〜約4時間の期間にわたって時効され、次いで、空冷され、同様に、磁性を再活性化することができる。再び、磁性は、コネクタ加工に先立って、または、コネクタ加工の後に、再活性化されることができる。付加的な加工ステップの第6のセットとこの追加時効ステップとの組み合わせは、付加的な加工ステップの第7のセットと見なされることができる。

0091

付加的な加工ステップの第8のセットでは、合金が鋳造された後に、合金は、約1,200°F〜約1,700°Fの第1の温度において、約5時間〜約7時間、または、約9時間〜11時間、または、約18時間〜約22時間の期間にわたって均質化され、次いで、空冷される。次いで、合金は、約1,200°F〜約1,600°Fの温度において(約6時間またはそれより長い時間を含む)約4時間またはそれより長い第2の期間にわたって加熱される。次いで、合金は、約66%〜約90%の縮小を達成するように、押出される。少なくとも7重量%のマンガン含有量を有する銅ニッケルスズマンガン合金(具体的には、約10重量%〜約12重量%のマンガン含有量を伴うもの)はまた、この加工ステップの第8のセット後に、それらの磁性を保持することができる。

0092

付加的な加工ステップの第8のセットにおいて説明された均質化ステップおよび押出ステップの後に、合金はまた、約1,200°F〜約1,700°Fの温度において約1時間〜約3時間の期間にわたって溶体化焼鈍され、次いで、水焼入されることができる。少なくとも7重量%のマンガン含有量を有する銅ニッケルスズマンガン合金(具体的には、約10重量%〜約12重量%のマンガン含有量を伴うもの)はまた、この加工ステップの第9のセットの後に、それらの磁性を保持することができる。この溶体化焼鈍ステップはまた、均質化および押出ステップの後に非磁性であるいくつかの合金の磁性を再活性化させることもできる。磁性は、コネクタ加工に先立って、またはコネクタ加工の後に、再び、再活性化されることができる。付加的な加工ステップの第8のセットとこの溶体化焼鈍ステップとの組み合わせは、付加的な加工ステップの第9のセットと見なされることができる。

0093

加工ステップの第10のセットでは、合金が、加工ステップの第8のセットに従って押出された後、合金は、約1,200°F〜約1,700°Fの温度において約1時間〜約3時間の期間にわたって溶体化焼鈍される。次いで、合金は、随意に、約20%〜約40%の縮小を達成するように、冷間加工されることができる。次いで、合金は、約600°F〜約1,200°Fの温度において約1時間〜約4時間の期間にわたって時効される。より特定の実施形態では、時効は、約700°F〜約1,100°Fまたは約800°F〜約950°Fの温度において実行され、次いで、空冷される。

0094

合金はまた、その性質を変化させるように磁場内で熱処理されることもできる。合金は、磁場に暴露され、次いで、(例えば、炉の中で、赤外線ランプによって、または、レーザによって)加熱される。磁場内での熱処理は、コネクタ加工に先立って未加工の合金に対して、または、これが加工された後にコネクタ自体の磁性部分に対して実行されることができる。これは、合金の磁気的性質の変化をもたらすことができ、付加的な加工ステップの第11のセットと見なされることができる。

0095

したがって、結果として生じる磁性銅ニッケルスズマンガン合金は、種々の電子コネクタのために望ましくあり得る種々の性質に関する値の異なる組み合わせを有することができる。コネクタの磁性部分は、少なくとも1.100、または少なくとも1.500または少なくとも1.900の相対透磁率(μr)伴う磁性合金を含んでもよい。コネクタの磁性部分は、少なくとも60、少なくとも70、または、少なくとも80、または、少なくとも90のロックウェル硬度B(HRB)を有する磁性合金を含んでもよい。コネクタの磁性部分は、少なくとも25、少なくとも30、または、少なくとも35のロックウェル硬度C(HRC)を有する磁性合金を含んでもよい。コネクタの磁性部分は、約0.4emu〜約1.5emuの飽和状態における最大磁気モーメント(ms)を伴う磁性合金を含んでもよい。コネクタの磁性部分は、約0.1emu〜約0.6emuの残留磁気または残留磁性(mr)を有する磁性合金を利用してもよい。コネクタの磁性部分は、約0.3〜約1.0のスイッチング磁場分布(ΔH/Hc)を伴う磁性合金を使用してもよい。コネクタ内に含まれる磁性合金は、約45エルステッド〜約210エルステッド、または、少なくとも100エルステッド、または、100エルステッド未満の保磁性を有してもよい。コネクタ内に含まれる磁性合金は、約0.1〜約0.5のmr/msとして計算される直角度を有してもよい。コネクタは、約4.5emu/g〜約9.5emu/gのシグマ(ms/質量)を有する、磁性合金を含んでもよい。コネクタの磁性部分は、約1.5%〜約15%または約5%〜約15%の電気伝導度(%IACS)を伴う磁性合金を利用してもよい。コネクタ内に含まれる磁性合金は、(約80ksi〜約140ksiを含む)約20ksi〜約140ksiの0.2%オフセット降伏強度を有してもよい。コネクタによって利用される磁性合金は、(約80ksi〜約150ksiを含む)約60ksi〜約150ksiの最大引張強度を有してもよい。コネクタの磁性部分は、約4%〜約70%の伸長率を伴う磁性合金を含んでもよい。コネクタの磁性部分は、室温においてシャルピーV字切り欠試験を使用して、ASTME23に従って測定されるとき、少なくとも2フィートポンド(ft−lbs)〜100ft−lbsを超過するCV衝撃強度を有する磁性合金を使用してもよい。コネクタ内に含まれる磁性合金は、約8g/cc〜約9g/ccの密度を有してもよい。コネクタは、約1,600万〜約2,100万psi(95%信頼区間)の弾性率を伴う磁性合金を含んでもよい。これらの性質の種々の組み合わせが、考えられる。

0096

特定の実施形態では、コネクタの磁性部分は、少なくとも1.100の相対透磁率(μr)および少なくとも60のロックウェル硬度B(HRB)を有する磁性合金を使用してもよい。

0097

他の実施形態では、コネクタの磁性部分は、少なくとも1.100の相対透磁率(μr)および少なくとも25のロックウェル硬度C(HRC)を伴う磁性部分を含んでもよい。

0098

いくつかの実施形態では、コネクタ内に含まれる銅ニッケルスズマンガン合金はまた、コバルトを含有してもよい。コバルトが存在するとき、合金は、約1重量%〜約15重量%コバルトを含有してもよい。

0099

望ましくは、本開示のコネクタは、機械的強度と延性と磁気挙動との平衡を達成するために、磁性合金を含む。磁気的性質(例えば、磁気引力距離、保磁性、残留磁気、飽和状態における最大磁気モーメント、透磁率、および、ヒステリシス挙動)および機械的性質は、所望の組み合わせに調整されることができる。

0100

本開示の磁性銅合金は、合金の磁性が熱処理および合金の組成に応じて変動する領域内にあることが考えられる。具体的には、金属間析出物が、いくつかの合金の微細構造内で観察されている。したがって、本開示の合金は、銅マトリクス内に離散分散相を含有するものとして見なされることができる。理論によって拘束されることなく、代替として、合金は、ニッケルおよびマンガンも含有し得る主に銅マトリクス内に分散されるNi−Mn−Sn金属間化合物として説明されることができる。

0101

特に、コネクタの磁性部分は、磁性を誘発するために必要とされる処理のある一部を銅合金が受けた後に、形成され得ることが、考えられる。銅合金がコネクタ本体に適用されると、次いで、銅合金は、必要に応じて熱処理され、磁性を誘発することができる。磁性部分(例えば、電気接点)は、例えば、磁性銅合金を含有する金属の単一部片を挿入し、次いで、その単一部片をスタンピングし、複数の別個のかつ明確に異なる接点を形成することによって、形成されることができる。代替として、磁性部分は、磁性を誘発するように完全に処理され、次いで、電気コネクタ本体に適用されることができる。

0102

本開示は、例示的な実施形態を参照して説明されている。明白なこととして、修正および改変が、前述の詳細な説明を熟読および理解することによって、他者想起される。本開示は、添付の請求項またはそれらの均等物の範囲内に入る限りにおいて、そのような修正および改変全てを含むものとして解釈されることが意図される。

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