DE102020003784A1 - Elektrisches Kontaktmaterial, Anschlussstück, Verbinder, Kabelbaum und Herstellungsverfahren für ein elektrisches Kontaktmaterial - Google Patents

Abstract

Bereitgestellt wird ein elektrisches Kontaktmaterial, das einen Anstieg des Kontaktwiderstands auch bei geringem Kontaktdruck mit einem Gegenstückmaterial unterdrücken kann. Ein elektrisches Kontaktmaterial, das ein aus Metall hergestelltes Basismaterial, eine auf einer Oberfläche des Basismaterials vorgesehene Metallschicht und eine auf einer Oberfläche der Metallschicht vorgesehene Oxidschicht beinhaltet. Die Metallschicht ist aus Metall, das Zink, Kupfer und Zinn enthält, hergestellt, die Oxidschicht ist aus einem Oxid, das Zink, Kupfer und Zinn enthält, hergestellt und unterhalb der Oxidschicht ist das Atomkonzentrationsverhältnis von Kupfer zur Atomkonzentration von Zinn kleiner als 1,4.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Kontaktmaterial, ein Anschlussstück, einen Verbinder, einen Kabelbaum und ein Herstellungsverfahren für ein elektrisches Kontaktmaterial.
• In der Patentliteratur 1 wird ein elektrisches Kontaktmaterial für einen Verbinder offenbart, das ein Basismaterial aus einem Metallmaterial, eine auf dem Basismaterial gebildete Legierungsschicht und eine auf einer Oberfläche der Legierungsschicht gebildete elektrisch leitende Filmschicht beinhaltet. Die Legierungsschicht enthält Sn und Cu als wesentliche Elemente und eine oder mehrere Arten von Zusatzelementen (M), die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Zn, Co, Ni und Pd besteht. Die Legierungsschicht enthält auch eine mit (Cu, M)₆Sn₅ bezeichnete intermetallische Verbindung, die durch Ersetzen von Cu einer mit Cu₆Sn₅ bezeichneten intermetallischen Verbindung durch das vorstehend beschriebene Zusatzelement (M) erhalten wird. Die elektrisch leitende Filmschicht ist eine Oxidschicht, die durch Oxidation der die Legierungsschicht bildenden Elemente erhalten wird.
• Patentliteratur 1: JP 2015-67861A
• Die auf der äußersten Oberfläche des elektrischen Kontaktmaterials gebildete Oxidschicht kann den Kontaktwiderstand erhöhen. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass diese Oxidschicht unter einer Belastung bricht, wenn das verwendete elektrische Kontaktmaterial auf ein Gegenstückmaterial montiert wird. Das Aufbrechen der Oxidschicht kann eine Erhöhung des Kontaktwiderstands des elektrischen Kontaktmaterials unterdrücken, so dass eine günstige elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Kontaktmaterial und dem Gegenstückmaterial über die Legierungsschicht leicht gewährleistet werden kann. Der Grund, warum die elektrische Verbindung sichergestellt werden kann, ist, dass das Gegenstückmaterial mit einer neuen Oberfläche des elektrischen Kontaktmaterials in Kontakt kommen kann, die von der aufgebrochenen Oxidschicht freigelegt wird.
• Es besteht ein Bedarf an einem elektrischen Kontaktmaterial, das eine günstige elektrische Verbindung zu einem Gegenstückmaterial gewährleisten kann, selbst wenn der Kontaktdruck mit dem Gegenstückmaterial gering und die auf das verwendete elektrische Kontaktmaterial ausgeübte Belastung gering ist. Wenn zum Beispiel bei einem Verbinder ein kleineres Anschlussstück als ein herkömmliches verwendet wird, ist der Kontaktdruck mit dem Gegenstückmaterial gering und die Belastung, die auf das verwendete elektrische Kontaktmaterial ausgeübt wird, ist ebenfalls gering. Bei einer geringen Belastung, die auf das elektrische Kontaktmaterial ausgeübt wird, ist es unwahrscheinlich, dass die Oxidschicht bricht, was zu einem Anstieg des Kontaktwiderstands führt, und daher ist es schwierig, eine günstige elektrische Verbindung zum Gegenstückmaterial zu gewährleisten.
• Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Kontaktmaterial bereitzustellen, das eine Erhöhung des Kontaktwiderstandes auch bei geringem Kontaktdruck mit einem Gegenstückmaterial unterdrücken kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Anschlussstück aus dem vorgenannten elektrischen Kontaktmaterial, einen mit dem vorgenannten Anschlussstück versehenen Verbinder und einen mit dem vorgenannten Anschlussstück oder Verbinder versehenen Kabelbaum bereitzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren für ein elektrisches Kontaktmaterial bereitzustellen, bei dem es auf einfache Weise möglich ist, ein elektrisches Kontaktmaterial zu erhalten, das eine Erhöhung des Kontaktwiderstands auch dann unterdrücken kann, wenn der Kontaktdruck mit einem Gegenstückmaterial gering ist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein elektrisches Kontaktmaterial:
• ein Basismaterial aus Metall;
• eine Metallschicht, die auf einer Oberfläche des Basismaterials vorgesehen ist; und
• eine auf einer Oberfläche der Metallschicht aufgebrachte Oxidschicht,
• wobei die Metallschicht aus Metall hergestellt ist, das Zink, Kupfer und Zinn enthält,
• die Oxidschicht aus einem Oxid hergestellt ist, das Zink, Kupfer und Zinn enthält, und
• unter der Oxidschicht ein Atomkonzentrationsverhältnis von Kupfer zur Atomkonzentration von Zinn weniger als 1,4 beträgt.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Anschlussstück aus dem elektrischen Kontaktmaterial der vorliegenden Erfindung hergestellt.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Verbinder das Anschlussstück der vorliegenden Erfindung.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Kabelbaum:
• einen elektrischen Draht; und
• das Anschlussstück der vorliegenden Erfindung oder den Verbinder der vorliegenden Erfindung, der an dem elektrischen Draht befestigt ist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Herstellungsverfahren für ein elektrisches Kontaktmaterial:
• einen Schritt zur Herstellung eines beschichteten Materials durch Plattieren einer ersten Schicht, einer zweiten Schicht und einer dritten Schicht auf mindestens einen Teil einer Oberfläche eines Basismaterials in der Reihenfolge von der Oberfläche des Basismaterials; und
• einen Schritt, bei dem das beschichtete Material einer Wärmebehandlung unter Sauerstoffatmosphäre bei einer Temperatur von einschließlich 232°C bis einschließlich 500°C unterzogen wird,
• wobei in dem Schritt der Herstellung des beschichteten Materials
  • die erste Schicht aus Metall, das Zinn enthält, hergestellt ist,
  • die zweite Schicht Metall, das Zink enthält, hergestellt ist,
  • die dritte Schicht aus Metall, das Kupfer enthält, hergestellt ist,
  • die erste Schicht eine Dicke von einschließlich 3,5 µm bis einschließlich 5 µm aufweist,
  • die zweite Schicht eine Dicke von einschließlich 0,1 µm bis einschließlich 0,6 µm aufweist, und
  • die dritte Schicht eine Dicke von einschließlich 0,05 µm bis einschließlich 0,4 µm aufweist.
• Mit dem elektrischen Kontaktmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Erhöhung des Kontaktwiderstandes zu unterdrücken, selbst wenn der Kontaktdruck mit einem Gegenstückmaterial gering ist. Darüber hinaus ist es mit dem Anschlussstück, dem Verbinder und dem Kabelbaum gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine Erhöhung des Kontaktwiderstands zu unterdrücken, selbst wenn der Kontaktdruck mit einem Gegenstückmaterial gering ist. Darüber hinaus ist es mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für ein elektrisches Kontaktmaterial leicht möglich, ein elektrisches Kontaktmaterial zu erhalten, das eine Erhöhung des Kontaktwiderstands auch bei geringem Kontaktdruck mit einem Gegenstückmaterial unterdrücken kann.
• 1 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration eines elektrischen Kontaktmaterials gemäß einer Ausführungsform darstellt.
  2 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration eines Schrittes zur Bildung eines beschichteten Materials darstellt, wobei der Schritt gemäß der Ausführungsform in ein Herstellungsverfahren eines elektrischen Kontaktmaterials eingeschlossen ist.
  3 ist ein Schema, das schematisch eine Konfiguration eines Anschlussstücks aus dem elektrischen Kontaktmaterial gemäß der Ausführungsform darstellt.
• Zunächst wird der Inhalt einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung der Reihe nach beschrieben.
• (1) Ein elektrisches Kontaktmaterial gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet:
  • ein Basismaterial aus Metall;
  • eine Metallschicht, die auf einer Oberfläche des Basismaterials vorgesehen ist; und
  • eine auf einer Oberfläche der Metallschicht aufgebrachte Oxidschicht,
  • wobei die Metallschicht aus Metall hergestellt ist, das Zink, Kupfer und Zinn enthält,
  • die Oxidschicht aus einem Oxid, das Zink, Kupfer und Zinn enthält, hergestellt ist, und
  • unter der Oxidschicht ein Atomkonzentrationsverhältnis von Kupfer zur Atomkonzentration von Zinn weniger als 1,4 beträgt.
• Da das erfindungsgemäße elektrische Kontaktmaterial die Bedingung erfüllt, dass unterhalb der Oxidschicht das Atomkonzentrationsverhältnis von Kupfer zur Atomkonzentration von Zinn kleiner als 1,4 ist, ist die Bildung eines Kupferoxids in der Oxidschicht unwahrscheinlich. Im Folgenden wird das vorstehend beschriebene Verhältnis auch als „Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn“ bezeichnet. Die Oxidschicht mit einer geringen Menge Kupferoxid hat einen niedrigen spezifischen Widerstand und kann leicht die elektrische Leitfähigkeit gewährleisten. Dementsprechend kann das elektrische Kontaktmaterial der vorliegenden Erfindung eine günstige elektrische Verbindung zu einem Gegenstückmaterial auch dann gewährleisten, wenn sich auf der Oberfläche der Metallschicht eine Oxidschicht befindet. Daher kann das elektrische Kontaktmaterial der vorliegenden Erfindung eine Erhöhung des Kontaktwiderstands auch dann unterdrücken, wenn der Kontaktdruck mit einem Gegenstückmaterial gering ist.
• (2) Als Beispiel für das elektrische Kontaktmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Konfiguration dergestalt sein, dass in der Oxidschicht
  • die Atomkonzentration des Sauerstoffs mehr als 0 Atom-% beträgt und gleich oder weniger als 70 Atom-% beträgt,
  • die Atomkonzentration von Zink mehr als 0 Atom-% beträgt und gleich oder weniger als 70 Atom-% beträgt,
  • die Atomkonzentration von Kupfer mehr als 0 Atom-% beträgt und gleich oder weniger als 30 Atom-% beträgt, und
  • die Atomkonzentration von Zinn mehr als 0 Atom-% beträgt und gleich oder weniger als 30 Atom-% beträgt.
• Die Oxidschicht, die die vorstehend beschriebenen Atomkonzentrationen erfüllt, neigt dazu, eine verbesserte Leitfähigkeit aufzuweisen. Dementsprechend kann das elektrische Kontaktmaterial einschließlich der Oxidschicht, das die vorstehend beschriebenen Atomkonzentrationen erfüllt, eine günstigere elektrische Verbindung zu einem Gegenstückmaterial gewährleisten, selbst wenn sich die Oxidschicht auf der Oberfläche der Metallschicht befindet. Darüber hinaus kann das elektrische Kontaktmaterial einschließlich der Oxidschicht, das die vorstehend beschriebenen Atomkonzentrationen erfüllt, die Oxidation des Basismaterials leicht unterdrücken und eine stabile Haltbarkeit gewährleisten.
• (3) Als Beispiel für das elektrische Kontaktmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Konfiguration dergestalt sein, dass
  • die Oxidschicht eine durchschnittliche Dicke von einschließlich 1 nm bis einschließlich 1000 nm aufweist.
• Da die Oxidschicht eine durchschnittliche Dicke von 1 nm oder mehr aufweist, kann die Gesamtdicke der Metallschicht und der Oxidschicht, mit der die Oberfläche des Basismaterials beschichtet ist, dick sein, so dass die Oxidation des Basismaterials leicht unterdrückt werden kann. Da die Oxidschicht andererseits eine durchschnittliche Dicke von 1000 nm oder weniger aufweist, ist es wahrscheinlich, dass die Oxidschicht einen niedrigen Widerstand hat. Da die Oxidschicht einen niedrigen Widerstand hat, kann das erfindungsgemäße elektrische Kontaktmaterial eine günstigere elektrische Verbindung zu einem Gegenstückmaterial gewährleisten, selbst wenn sich auf der Oberfläche der Metallschicht eine Oxidschicht befindet.
• (4) Als Beispiel für das elektrische Kontaktmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Konfiguration dergestalt sein, dass die Metallschicht beinhaltet:
  • eine erste Metallschicht, die auf der Seite des Basismaterials vorgesehen ist; und
  • eine zweite Metallschicht, die auf der Seite der Oxidschicht vorgesehen ist, und
  • die erste Metallschicht aus einer Legierung hergestellt ist, die zwei oder mehr Arten von Elementen enthält, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Zink, Kupfer und Zinn besteht, und
  • die zweite Metallschicht aus Zinn oder einer Zinnlegierung hergestellt ist.
• Da die zweite Metallschicht auf der Seite der Oxidschicht der Metallschicht vorgesehen ist, ist es leicht, das in der Metallschicht enthaltene Kupfer daran zu hindern, in Richtung der Oxidschicht zu diffundieren. Da es möglich ist, die Diffusion von Kupfer in Richtung der Oxidschicht zu unterdrücken, ist die Bedingung, dass das Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn unter der Oxidschicht weniger als 1,4 beträgt, wahrscheinlich erfüllt. Dementsprechend ist es sehr unwahrscheinlich, dass sich ein Kupferoxid in der Oxidschicht bildet. Wenn die Oxidschicht mit einer geringeren Menge Kupferoxid versehen ist, kann das elektrische Kontaktmaterial der vorliegenden Erfindung eine günstigere elektrische Verbindung zu einem Gegenstückmaterial gewährleisten, selbst wenn eine Oxidschicht auf der Oberfläche der Metallschicht vorhanden ist.
• (5) Als Beispiel für das elektrische Kontaktmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Konfiguration dergestalt sein, dass
  • die erste Metallschicht eine durchschnittliche Dicke von einschließlich 0,1 µm bis einschließlich 5 µm aufweist.
• Da die erste Metallschicht eine durchschnittliche Dicke von 0,1 µm oder mehr aufweist, kann die Metallschicht eine große Dicke haben, wodurch die Oxidation des Basismaterials leicht unterdrückt werden kann. Da andererseits die erste Metallschicht eine durchschnittliche Dicke von 5 µm oder kleiner aufweist, ist es möglich, die Metallschicht zu unterdrücken, damit sie nicht zu dick wird. Da außerdem die erste Metallschicht eine durchschnittliche Dicke von 5 µm oder weniger aufweist, ist es möglich, eine lange Zeit für die Bildung der Metallschicht zu vermeiden.
• (6) Als Beispiel für das elektrische Kontaktmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Konfiguration dergestalt sein, dass
  • die zweite Metallschicht eine durchschnittliche Dicke von einschließlich 0,1 µm bis einschließlich 5 µm aufweist.
• Da die zweite Metallschicht eine durchschnittliche Dicke von 0,1 µm oder mehr aufweist, kann die Metallschicht eine große Dicke haben, wodurch die Oxidation des Basismaterials leicht unterdrückt werden kann. Da die zweite Metallschicht außerdem eine durchschnittliche Dicke von 0,1 µm oder mehr aufweist, ist es einfacher, das in der Metallschicht enthaltene Kupfer daran zu hindern, in Richtung der Oxidschicht zu diffundieren. Da es möglich ist, die Diffusion von Kupfer in Richtung der Oxidschicht zu unterdrücken, ist die Bedingung, dass das Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn unter der Oxidschicht weniger als 1,4 beträgt, in der Regel erfüllt. Dementsprechend ist es sehr unwahrscheinlich, dass sich ein Kupferoxid in der Oxidschicht bildet. Da andererseits die zweite Metallschicht eine durchschnittliche Dicke von 5 µm oder weniger aufweist, ist es möglich, eine zu dicke Metallschicht zu unterdrücken. Da die zweite Metallschicht eine durchschnittliche Dicke von 5 µm oder weniger aufweist, ist es zudem möglich, eine lange Zeit für die Bildung der Metallschicht zu vermeiden.
• (7) Ein Anschlussstück gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird aus dem elektrischen Kontaktmaterial gemäß einem der vorstehend beschriebenen Punkte (1) bis (6) hergestellt.
• Da das erfindungsgemäße Anschlussstück aus dem erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktmaterial hergestellt ist, ist es möglich, eine Erhöhung des Kontaktwiderstands auch bei geringem Kontaktdruck mit einem Gegenstückmaterial zu unterdrücken.
• (8) Ein Verbinder gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Anschlussstück gemäß dem vorstehend beschriebenen Punkt (7).
• Da der erfindungsgemäße Verbinder das Anschlussstück der vorliegenden Erfindung enthält, ist es möglich, eine Erhöhung des Kontaktwiderstands zu unterdrücken, selbst wenn der Kontaktdruck mit einem Gegenstückmaterial gering ist.
• (9) Ein Kabelbaum gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet:
  • einen elektrischen Draht; und
  • das Anschlussstück gemäß dem vorstehend beschriebenen Punkt (7) oder den Verbinder gemäß dem vorstehend beschriebenen Punkt (8), wobei das Anschlussstück oder der Verbinder an dem elektrischen Draht befestigt ist.
• Da der erfindungsgemäße Kabelbaum das Anschlussstück der vorliegenden Erfindung oder den Steckverbinder der vorliegenden Erfindung enthält, ist es möglich, eine Erhöhung des Kontaktwiderstands zu unterdrücken, selbst wenn der Kontaktdruck mit einem Gegenstückmaterial gering ist.
• (10) Ein Herstellungsverfahren für ein elektrisches Kontaktmaterial gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet:
  • einen Schritt zur Herstellung eines beschichteten Materials durch Plattieren einer ersten Schicht, einer zweiten Schicht und einer dritten Schicht auf mindestens einen Teil einer Oberfläche eines Basismaterials in der Reihenfolge von der Oberfläche des Basismaterials; und
  • einen Schritt, bei dem das beschichtete Material einer Wärmebehandlung unter Sauerstoffatmosphäre bei einer Temperatur von einschließlich 232°C bis einschließlich 500°C unterzogen wird,
  • wobei in dem Schritt der Herstellung des beschichteten Materials
    • die erste Schicht aus Metall, das Zinn enthält, hergestellt wird,
    • die zweite Schicht aus Metall, das Zink enthält, hergestellt wird,
    • die dritte Schicht aus Metall, das Kupfer enthält, hergestellt wird,
    • die erste Schicht eine Dicke von einschließlich 3,5 µm bis einschließlich 5 µm aufweist,
    • die zweite Schicht eine Dicke von einschließlich 0,1 µm bis einschließlich 0,6 µm aufweist, und
    • die dritte Schicht eine Dicke von einschließlich 0,05 µm bis einschließlich 0,4 µm aufweist.
• Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für ein elektrisches Kontaktmaterial wird das Basismaterial durch Plattieren mit der ersten Schicht, die Zinn enthält, der zweiten Schicht, die Zink enthält, und der dritten Schicht, die Kupfer enthält, in der Reihenfolge von der Seite des Basismaterials her beschichtet. Das durch Beschichten des Basismaterials mit einer Beschichtungsschicht, die die erste Schicht, die zweite Schicht und die dritte Schicht enthält, erhaltene beschichtete Material erfährt mit der Zeit eine Legierungsreaktion. Wird das beschichtete Material hingegen einer Wärmebehandlung unterzogen, bildet sich auf der Oberfläche des beschichteten Materials eine Oxidschicht. Zu diesem Zeitpunkt, da die Dicken der jeweiligen Schichten der Beschichtungsschicht den vorstehend beschriebenen Bereichen genügen, ist es wahrscheinlich, dass Zinn in Richtung der Oxidschicht diffundiert, während Kupfer wahrscheinlich nicht diffundiert. Insbesondere ist es durch eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 232°C oder höher möglich, Zinn in einen Flüssigphasenzustand zu bringen, so dass Zinn in der ersten Schicht mit der Dicke des vorstehend beschriebenen Bereichs wahrscheinlich in Richtung der Oxidschicht diffundiert. Wenn die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 232°C oder höher durchgeführt wird, ist es außerdem wahrscheinlich, dass die Oxidschicht Zinn oder Zink, aber weniger wahrscheinlich Kupfer enthält. Wenn die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 500°C oder niedriger durchgeführt wird, ist es andererseits unwahrscheinlich, dass Kupfer in der dritten Schicht mit der Dicke des vorstehend beschriebenen Bereichs in Richtung der Oxidschicht diffundiert. Mit den vorstehend beschriebenen Konfigurationen ist es gemäß dem Herstellungsverfahren des elektrischen Kontaktmaterials der vorliegenden Erfindung möglich, auf der Oberfläche des Basismaterials die Metallschicht aus einer Legierung, die Zinn, Zink und Kupfer enthält, und auf der Oberfläche dieser Metallschicht eine Oxidschicht aus einem Oxid, das Zinn, Zink und Kupfer enthält, zu bilden. Da die Dicken der jeweiligen Schichten der Beschichtungsschicht den vorstehend beschriebenen Bereichen genügen und die Wärmebehandlung bei einer Temperatur im vorstehend beschriebenen Bereich durchgeführt wird, kann zu diesem Zeitpunkt die Diffusion von Zinn und Kupfer so gesteuert werden, dass das Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn unterhalb der Oxidschicht kleiner als 1,4 ist.
• Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden ausführlich beschrieben. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung durch die Begriffe der Ansprüche definiert ist, aber nicht auf die vorstehende Beschreibung beschränkt ist, und dass sie alle Modifizierungen in der Bedeutung und im Umfang einschließen soll, die den Begriffen der Ansprüche entsprechen.
• «Elektrisches Kontaktmaterial»
• Wie in 1 dargestellt, beinhaltet ein elektrisches Kontaktmaterial 1 gemäß der Ausführungsform ein Basismaterial 10 aus Metall, eine auf einer Oberfläche des Basismaterials 10 vorgesehene Metallschicht 20 und eine auf einer Oberfläche der Metallschicht 20 vorgesehene Oxidschicht 30. Die Metallschicht 20 ist aus Metall, das Zink (Zn), Kupfer (Cu) und Zinn (Sn) enthält, hergestellt. Die Oxidschicht 30 ist aus einem Oxid, das Zn, Cu und Sn enthält, hergestellt. Eine der Eigenschaften des elektrischen Kontaktmaterials 1 gemäß der Ausführungsform ist, dass das Atomkonzentrationsverhältnis von Cu zur Atomkonzentration von Sn unter der Oxidschicht 30, d.h. das Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn, kleiner als 1,4 ist.
• [Basismaterial]
• Das Basismaterial 10 ist aus Metall hergestellt. Konkret ist das Basismaterial 10 vorzugsweise aus einer oder mehreren Metallarten hergestellt, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Cu, einer Cu-Legierung, Aluminium (AI), einer AI-Legierung, Eisen (Fe) und einer Fe-Legierung besteht, die hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit überlegen sind. Als Form des Basismaterials 10 können verschiedene Formen, wie zum Beispiel eine Stabform und eine Plattenform, je nach Bedarf gewählt werden. Darüber hinaus können als Größe des Basismaterials 10 je nach Verwendung verschiedene Abmessungen entsprechend gewählt werden.
• Das Basismaterial 10 kann auf einer seiner Oberflächen eine Plattierungsschicht enthalten (nicht abgebildet). Die Plattierungsschicht kann zum Beispiel eine oder mehrere Metallarten enthalten, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Cu, einer Cu-Legierung, Nickel (Ni), einer Ni-Legierung, Kobalt (Co) und einer Co-Legierung besteht. Eine Plattierungsschicht, die auf der Oberfläche des Basismaterials 10 vorgesehen ist, kann die Haftung an der Metallschicht 20, die auf der Oberfläche des Basismaterials 10 vorgesehen ist, verbessern. Wenn das Basismaterial 10 und die Plattierungsschicht aus derselben Art von Metall bestehen, kann außerdem die Diffusion des Bestandteilelements des Basismaterials 10 in Richtung der Metallschicht 20 erleichtert werden. Wenn zum Beispiel eine Metallplatte, die Cu enthält, auf einer ihrer Oberflächen mit einer Plattierungsschicht versehen ist, die Cu enthält, kann die Diffusion von Cu des Basismaterials 10 in Richtung der Metallschicht 20 erleichtert werden. Die Dicke der Plattierungsschicht kann von einschließlich 0,01 bis einschließlich 5 µm und vorzugsweise von einschließlich 0,1 bis einschließlich 3 µm betragen. In diesem Zusammenhang ist die Dicke der Plattierungsschicht die Dicke der Plattierungsschicht, wenn sie auf die Oberfläche des Basismaterials 10 im Herstellungsverfahren des elektrischen Kontaktmaterials 1 aufplattiert wird.
• [Metallschicht]
• Die Metallschicht 20 hat die Funktion, die Oxidation des Basismaterials 10 zu unterdrücken. Die Metallschicht 20 hat eine Zusammensetzung, die sich von der des Basismaterials 10 unterscheidet. Die Metallschicht 20 hat vorzugsweise eine Zusammensetzung, die weniger wahrscheinlich oxidiert wird als die des Basismaterials 10. In diesem Beispiel hat die Metallschicht 20 eine Mehrschichtstruktur mit einer ersten Metallschicht 21 und einer zweiten Metallschicht 22.
• (Erste Metallschicht)
• Die erste Metallschicht 21 ist auf der Seite des Basismaterials 10 der Metallschicht 20 vorgesehen. Die erste Metallschicht 21 ist aus einer Legierung hergestellt, die zwei oder mehr Arten von Elementen enthält, die aus der Gruppe, bestehend aus Zn, Cu und Sn, ausgewählt sind. Die Atomkonzentrationen der Elemente der ersten Metallschicht 21 können dergestalt sein, dass die Atomkonzentration von Zn einschließlich 0,01 bis einschließlich 50 Atom-%, die Atomkonzentration von Cu einschließlich 10 bis einschließlich 90 Atom-% und die Atomkonzentration von Sn einschließlich 10 bis einschließlich 90 Atom-% beträgt. Wenn die vorstehend beschriebenen Atomkonzentrationen erfüllt sind, enthält die erste Metallschicht 21 eine intermetallische Verbindung, die zum Beispiel mit (Cu, Zn)₆Sn₅ bezeichnet wird. Vorzugsweise können die Atomkonzentrationen der Elemente der ersten Metallschicht 21 dergestalt sein, dass die Atomkonzentration von Zn einschließlich 0,1 bis einschließlich 30 Atom-%, die Atomkonzentration von Cu einschließlich 40 bis einschließlich 80 Atom-% und die Atomkonzentration von Sn einschließlich 20 bis einschließlich 50 Atom-% beträgt. Die Atomkonzentrationen der Elemente der ersten Metallschicht 21 können zum Beispiel unter Verwendung eines Röntgenfluoreszenzspektrometers gemessen werden. Die erste Metallschicht 21 bildet sich hauptsächlich bei dem Herstellungsverfahren des elektrischen Kontaktmaterials 1 aufgrund einer Legierungsreaktion, die im Laufe der Zeit auftritt, nachdem die Bestandteilsmaterialien der Metallschicht 20 auf die Oberfläche des Basismaterials 10 aufgetragen wurden. Das heißt, dass die erste Metallschicht 21 hauptsächlich gebildet wird, wenn die Bestandteilsmaterialien der Metallschicht 20, die auf die Oberfläche des Basismaterials 10 aufplattiert worden sind, im Herstellungsverfahren des elektrischen Kontaktmaterials 1 belassen und einer Wärmebehandlung unterzogen werden.
• Die erste Metallschicht 21 kann eine durchschnittliche Dicke von einschließlich 0,1 bis einschließlich 5 µm aufweisen. Infolge der Tatsache, dass die erste Metallschicht 21 eine durchschnittliche Dicke von 0,1 µm oder mehr aufweist, kann die Metallschicht 20 eine große Dicke haben, wodurch die Oxidation des Basismaterials 10 leicht unterdrückt werden kann. Andererseits ist es aufgrund der Tatsache, dass die erste Metallschicht 21 eine durchschnittliche Dicke von 5 µm oder weniger aufweist, möglich, die Metallschicht 20 zu unterdrücken, damit sie nicht zu dick wird. Da die erste Metallschicht 21 eine durchschnittliche Dicke von 5 µm oder weniger aufweist, ist es auch möglich, eine lange Zeit für die Bildung der Metallschicht 20 zu vermeiden. Die durchschnittliche Dicke der ersten Metallschicht 21 kann vorzugsweise einschließlich 0,5 bis einschließlich 4,5 µm, bevorzugter einschließlich 1,0 bis einschließlich 4,0 µm und weiter bevorzugt einschließlich 2,0 bis einschließlich 4,0 µm betragen. Die durchschnittliche Dicke der ersten Metallschicht 21 kann zum Beispiel unter Verwendung eines Röntgenfluoreszenz-Filmdickenmessgeräts auf folgende Weise gemessen werden. Die über der ersten Metallschicht 21 vorgesehene Oxidschicht 30 und die zweite Metallschicht 22 werden entfernt. Dann wird der Sn-Gehalt in bestimmten Bereichen der ersten Metallschicht 21 unter Verwendung des Röntgenfluoreszenz-Filmdickenmessgeräts gemessen, und die Dicke der ersten Metallschicht 21 wird auf der Grundlage der Zusammensetzung und Dichte der ersten Metallschicht 21 berechnet. Zum Beispiel werden zehn bestimmte Gebiete der ersten Metallschicht 21 ausgewählt, die für diese bestimmten Gebiete berechneten Werte der Dicke der ersten Metallschicht 21 werden gemittelt, und dieser Durchschnitt wird als die durchschnittliche Dicke der ersten Metallschicht 21 betrachtet.
• (Zweite Metallschicht)
• Die zweite Metallschicht 22 ist auf der Seite der Oxidschicht 30 der Metallschicht 20 vorgesehen. Die zweite Metallschicht 22 ist aus Sn oder einer Sn-Legierung hergestellt. Die zweite Metallschicht 22 ist zwischen der ersten Metallschicht 21 und der Oxidschicht 30 angeordnet. Die zweite Metallschicht 22 ist eine Schicht, in der die Atomkonzentration von Cu ausreichend niedriger ist als die Atomkonzentration von Sn, verglichen mit der in der ersten Metallschicht 21. Wenn die zweite Metallschicht 22 aus einer Sn-Legierung hergestellt ist und Cu als ein von Sn verschiedenes Zusatzelement enthält, kann die Atomkonzentration von Cu zwischen einschließlich 0,01 und einschließlich 50 Atom-% und vorzugsweise zwischen einschließlich 0,1 und einschließlich 30 Atom-% liegen. Wenn alternativ dazu die zweite Metallschicht 22 aus einer Sn-Legierung hergestellt ist und Zn als ein von Sn verschiedenes Zusatzelement enthält, kann die Atomkonzentration von Zn einschließlich 0,01 bis einschließlich 50 Atom-% und vorzugsweise einschließlich 0,1 bis einschließlich 40 Atom-% betragen. Die Atomkonzentrationen der Elemente der zweiten Metallschicht 22 können zum Beispiel unter Verwendung eines Röntgenfluoreszenzspektrometers gemessen werden. Die zweite Metallschicht 22 wird hauptsächlich dann gebildet, wenn bei dem Herstellungsverfahren des elektrischen Kontaktmaterials 1 das auf der Oberfläche des Basismaterials 10 vorhandene Sn in einen Flüssigphasenzustand übergeht. Das heißt, die zweite Metallschicht 22 wird hauptsächlich während der Wärmebehandlung gebildet, die nach dem Aufbringen der Bestandteilsmaterialien der Metallschicht 20 auf die Oberfläche des Basismaterials 10 im Herstellungsverfahren des elektrischen Kontaktmaterials 1 durchgeführt wird.
• Die zweite Metallschicht 22 kann eine durchschnittliche Dicke von einschließlich 0,1 bis einschließlich 5 µm aufweisen. Da die zweite Metallschicht 22 eine durchschnittliche Dicke von 0,1 µm oder mehr aufweist, kann die Metallschicht 20 eine große Dicke haben, so dass es einfach ist, die Oxidation des Basismaterials 10 zu unterdrücken. Da die zweite Metallschicht 22 eine durchschnittliche Dicke von 0,1 µm oder mehr aufweist, ist es außerdem leicht, das in der ersten Metallschicht 21 enthaltene Cu daran zu hindern, in Richtung der Oxidschicht 30 zu diffundieren. Da die zweite Metallschicht 22 eine durchschnittliche Dicke von 0,1 µm oder mehr aufweist, ist es außerdem leicht, wenn das Basismaterial 10 Cu enthält, die Diffusion von Cu, das im Basismaterial 10 enthalten ist, in Richtung der Oxidschicht 30 zu unterdrücken. Da es möglich ist, die Diffusion von Cu in Richtung der Oxidschicht 30 zu unterdrücken, dürfte die Bedingung erfüllt sein, dass das Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn unter der Oxidschicht 30 weniger als 1,4 beträgt. Da die zweite Metallschicht 22 eine durchschnittliche Dicke von 5 µm oder weniger aufweist, ist es andererseits möglich, die Metallschicht 20 zu unterdrücken, damit sie nicht zu dick wird. Da die zweite Metallschicht 22 eine durchschnittliche Dicke von 5 µm oder weniger aufweist, ist es auch möglich, die lange Zeit für die Bildung der Metallschicht 20 zu vermeiden. Die durchschnittliche Dicke der zweiten Metallschicht 22 kann vorzugsweise einschließlich 0,2 bis einschließlich 4,0 µm, bevorzugter einschließlich 0,3 bis einschließlich 3,0 µm und weiter bevorzugt einschließlich 0,3 bis einschließlich 1,0 µm betragen. Die durchschnittliche Dicke der zweiten Metallschicht 22 kann zum Beispiel unter Verwendung eines Röntgenfluoreszenz-Filmdickenmessgeräts auf folgende Weise gemessen werden. Die Oxidschicht 30 wird entfernt und der Gehalt an Sn in bestimmten Gebieten der gesamten Metallschicht 20 wird unter Verwendung des Röntgenfluoreszenz-Schichtdickenmessgeräts gemessen. Dann wird die zweite Metallschicht 22 entfernt und der Sn-Gehalt in dem bestimmten Gebiet der verbleibenden ersten Metallschicht 21 wird unter Verwendung des Röntgenfluoreszenz-Schichtdickenmessgeräts gemessen. Die Entfernung der Oxidschicht 30 und der zweiten Metallschicht 22 erfolgt durch Ätzen mit der später beschriebenen bestimmten Behandlungsflüssigkeit. Die Dicke der zweiten Metallschicht 22 kann auf der Grundlage einer Differenz zwischen den gemessenen Gehalten an Sn in den bestimmten Gebieten der gesamten Metallschicht 20 und den gemessenen Gehalten an Sn in den bestimmten Gebieten der ersten Metallschicht 21 berechnet werden. Beispielsweise werden zehn bestimmte Gebiete ausgewählt, die für diese bestimmten Gebiete berechneten Werte der Dicke der zweiten Metallschicht 22 werden gemittelt und dieser Durchschnitt wird als die durchschnittliche Dicke der zweiten Metallschicht 22 betrachtet.
• [Oxidschicht]
• Die Oxidschicht 30 wird auf einer Oberfläche der Metallschicht 20 aufgebracht. Die Oxidschicht 30 wird hauptsächlich durch Oxidation der Bestandteilselemente der Metallschicht 20 im Herstellungsverfahren des elektrischen Kontaktmaterials 1 gebildet. Die Oxidschicht 30 bildet die äußerste Oberfläche des elektrischen Kontaktmaterials 1.
• Die Oxidschicht 30 kann als ein Gemisch von Oxiden wie zum Beispiel ZnO, SnO, SnO₂, CuO und CuO₂ vorliegen. Die Oxidschicht 30 kann auch als eine chemische Verbindung aus den vorstehend beschriebenen verschiedenen Oxidarten vorliegen. ZnO kann in Form von (Zn, Cu)O oder (Zn, Sn)O vorhanden sein, das durch Ersetzen eines Teils von Zn durch Cu oder Sn erhalten wird. Die Oxidschicht 30 enthält eine geringere Menge an Cu-Oxid als die anderer Oxide, wie später beschrieben wird. Insbesondere enthält die Oxidschicht 30 eine geringere Menge an Cu-Oxid als die von Zn-Oxid. Die Oxidschicht 30 mit einer geringeren Menge an Cu-Oxid kann die elektrische Leitfähigkeit leicht sicherstellen.
• Die Atomkonzentrationen der Elemente der Oxidschicht 30 können derart sein, dass die Atomkonzentration von O mehr als 0 Atom-% beträgt und gleich oder weniger als 70 Atom-% beträgt, die Atomkonzentration von Zn mehr als 0 Atom-% beträgt und gleich oder weniger als 70 Atom-% beträgt, die Atomkonzentration von Cu mehr als 0 Atom-% beträgt und gleich oder weniger als 30 Atom-% beträgt und die Atomkonzentration von Sn mehr als 0 Atom-% beträgt und gleich oder weniger als 30 Atom-% beträgt. Bei Erfüllung der vorstehend beschriebenen Atomkonzentrationen wird die Oxidschicht 30 wahrscheinlich eine verbesserte Leitfähigkeit aufweisen. Wenn die vorstehend beschriebenen Atomkonzentrationen erfüllt sind, wird die Oxidschicht 30 wahrscheinlich auch die Oxidation des Basismaterials 10 unterdrücken. Vorzugsweise können die Atomkonzentrationen der Elemente der Oxidschicht 30 so sein, dass die Atomkonzentration von O einschließlich 10 bis einschließlich 60 Atom-%, die Atomkonzentration von Zn einschließlich 10 bis einschließlich 60 Atom-%, die Atomkonzentration von Cu einschließlich 0,1 bis einschließlich 20 Atom-% und die Atomkonzentration von Sn einschließlich 0,1 bis einschließlich 20 Atom-% beträgt. Bevorzugter können die Atomkonzentrationen der Elemente der Oxidschicht 30 so sein, dass die Atomkonzentration von O einschließlich 40 bis einschließlich 55 Atom-%, die Atomkonzentration von Zn einschließlich 35 bis einschließlich 60 Atom-%, die Atomkonzentration von Cu einschließlich 5 bis einschließlich 15 Atom-%, die Atomkonzentration von Sn einschließlich 0,1 bis einschließlich 10 Atom-% beträgt. Die Atomkonzentrationen der Elemente der Oxidschicht 30 können zum Beispiel unter Verwendung der Röntgen-Photoelektronenspektrometrie gemessen werden. Die Oxidschicht 30 entsteht hauptsächlich durch Oxidation der Bestandteilselemente der Metallschicht 20, die auf der Oberfläche des Basismaterials 10 bei dem Herstellungsverfahren des elektrischen Kontaktmaterials 1 vorgesehen ist. Das heißt, die Oxidschicht 30 wird hauptsächlich während der Wärmebehandlung gebildet, die nach dem Aufbringen der Bestandteilsmaterialien der Metallschicht 20 auf die Oberfläche des Basismaterials 10 im Herstellungsverfahren des elektrischen Kontaktmaterials 1 durchgeführt wird.
• Die Oxidschicht 30 kann eine durchschnittliche Dicke von einschließlich 1 bis einschließlich 1000 nm aufweisen. Da die Oxidschicht 30 eine durchschnittliche Dicke von 1 nm oder mehr aufweist, kann die Gesamtdicke der Metallschicht 20 und der Oxidschicht 30, mit der die Oberfläche des Basismaterials 10 beschichtet ist, dick sein, so dass die Oxidation des Basismaterials 10 leicht unterdrückt werden kann. Andererseits wird die Oxidschicht 30 aufgrund einer durchschnittlichen Dicke der Oxidschicht 30 von 1000 nm oder weniger wahrscheinlich einen geringen Widerstand aufweisen. Die durchschnittliche Dicke der Oxidschicht 30 kann vorzugsweise von einschließlich 3 bis einschließlich 500 nm, bevorzugter von einschließlich 10 bis einschließlich 300 nm, weiter bevorzugt von einschließlich 15 bis einschließlich 100 nm und weiter bevorzugter von einschließlich 20 bis einschließlich 80 nm betragen. Die durchschnittliche Dicke der Oxidschicht 30 kann so erhalten werden, dass zum Beispiel zehn beliebige Messpunkte ausgewählt werden, die Dicke der Oxidschicht 30 an jedem der Messpunkte mittels Röntgen-Photoelektronenspektrometrie gemessen wird und diese Messungen gemittelt werden.
• [Unter der Oxidschicht]
• Unterhalb der Oxidschicht 30 ist das Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn kleiner als 1,4. Wenn das Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn von weniger als 1,4 erfüllt ist, kann das unter der Oxidschicht 30 vorhandene Cu hauptsächlich die Form von Cu₆Sn₅ haben. Da Cu in Form von Cu₆Sn₅ vorliegt, ist es unwahrscheinlich, dass sich in der Oxidschicht 30 ein Cu-Oxid bildet. Die Oxidschicht 30 mit einer geringeren Menge Cu-Oxid kann leicht die elektrische Leitfähigkeit gewährleisten. Dementsprechend kann das elektrische Kontaktmaterial 1 auch bei Vorhandensein der Oxidschicht 30 an der äußersten Oberfläche über die elektrisch leitende Oxidschicht 30 und die Metallschicht 20 eine günstige elektrische Verbindung zwischen dem Basismaterial 10 und einem Gegenstückmaterial gewährleisten. Es ist zu beachten, dass bei einem Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn von 1,4 oder größer Cu unter der Oxidschicht 30 hauptsächlich in Form von Cu₃Sn vorliegen kann. Liegt Cu in Form von Cu₃Sn vor, ist es wahrscheinlich, dass sich in der Oxidschicht 30 ein Cu-Oxid bildet.
• Je kleiner das Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn unter der Oxidschicht 30 ist, desto unwahrscheinlicher ist die Bildung eines Cu-Oxids in der Oxidschicht 30. Dementsprechend kann das Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn unterhalb der Oxidschicht 30 1,3 oder weniger und vorzugsweise 1,2 oder weniger betragen. In diesem Zusammenhang bedeutet „unter der Oxidschicht 30“ den Bereich innerhalb von 0,05 µm von der Grenzfläche zwischen der Oxidschicht 30 und der zweiten Metallschicht 22 bis zur Seite der zweiten Metallschicht 22 in Bezug auf die Sputterrate von SiO₂. Das vorstehend beschriebene Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn kann unter Verwendung von Röntgen-Photoelektronenspektrometrie gemessen werden.
• «Anschlussstück, Verbinder und Kabelbaum»
• Das elektrische Kontaktmaterial 1 ist auf ein Anschlussstück, einen Verbinder und einen Kabelbaum, falls geeignet, anwendbar. 3 zeigt ein Buchsenanschlussstück 200. Dieses Anschlussstück 200 ist vom Crimp-Typ, der einen Drahtrohrabschnitt 210 enthält, der hauptsächlich aus einem Paar von Crimp-Stücken hergestellt ist, wobei der Drahtrohrabschnitt 210 als Leiterverbindungsabschnitt zum Anschluss eines Leiters 310 dient, der in einem elektrischen Draht 300 enthalten ist. Das Anschlussstück 200 enthält weiterhin einen Isolierungshülsenabschnitt 220, der zum Crimpen einer Isolierschicht 320 des elektrischen Drahtes 300 konfiguriert ist. Das Anschlussstück 200 enthält auf einer Seite des Drahthülsenabschnitts 210 einen Buchsenanschlussabschnitt 230. Der Anschlussabschnitt 230 beinhaltet einen röhrenförmigen Kastenabschnitt 231 und elastische Stücke 232 und 233, die gegenüber der Innenoberfläche des Kastenabschnitts 231 angeordnet sind. Mindestens eines der elastischen Stücke 232 und 233 ist aus dem vorstehend beschriebenen elektrischen Kontaktmaterial 1 hergestellt. Wenn ein Stiftanschlussabschnitt (nicht abgebildet) in den Kastenabschnitt 231 des Buchsenanschlussabschnitts 230 eingesetzt wird, wird der Stiftanschlussabschnitt durch die Vorspannkraft der elastischen Stücke 232 und 233 des Buchsenanschlussabschnitts 230 starr gehalten, so dass das Buchsenanschlussstück 200 und das Stiftanschlussanschlussstück elektrisch miteinander verbunden sind. Das vorstehend beschriebene elektrische Kontaktmaterial 1 kann eine Erhöhung des Kontaktwiderstands auch bei geringem Kontaktdruck mit einem Gegenstückmaterial unterdrücken und ist daher auf ein Anschlussstück mit den kleinen elastischen Stücken 232 und 233 anwendbar.
• «Herstellungsverfahren von elektrischem Kontaktmaterial»
• Das Herstellungsverfahren für elektrische Kontaktmaterialien gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet ein Plattierungsverfahren und ein Wärmebehandlungsverfahren.
• [Plattierungsverfahren]
• Beim Plattierungsverfahren wird, wie in 2 gezeigt, ein beschichtetes Material 100 gebildet, indem mindestens ein Teil der Oberfläche eines Basismaterials 110 durch Plattieren mit einer Beschichtungsschicht 120 beschichtet wird. Das Basismaterial 110 ist das Basismaterial 10 des vorstehend beschriebenen elektrischen Kontaktmaterials 1. Die Beschichtungsschicht 120 hat eine Mehrschichtstruktur, bei der eine erste Schicht 121 aus Sn-haltigem Metall, eine zweite Schicht 122 aus Zn-haltigem Metall und eine dritte Schicht 123 aus Cu-haltigem Metall in der Reihenfolge von der Seite des Basismaterials 110 aus aufeinander gestapelt sind. Beispiele für das Plattierungsverfahren sind galvanische Plattierung, nicht-elektrolytische Plattierung und Schmelztauchplattierung.
• (Erste Schicht)
• Die erste Schicht 121 wird bereitgestellt, um die erste Metallschicht 21 und die zweite Metallschicht 22 durch eine später beschriebene Wärmebehandlung zu bilden und die Diffusion von Cu in Richtung der Oxidschicht 30 des erhaltenen elektrischen Kontaktmaterials 1 zu unterdrücken. Die erste Schicht 121 ist aus Sn oder einer Sn-Legierung hergestellt. Wenn die erste Schicht 121 aus einer Sn-Legierung hergestellt ist, kann Cu oder Zn als ein anderes Zusatzelement als Sn enthalten sein. Die Atomkonzentration des Zusatzelements kann einschließlich 0,1 bis einschließlich 50 Atom-% und vorzugsweise einschließlich 1 bis einschließlich 30 Atom-% betragen.
• Die Dicke der ersten Schicht 121 beeinflusst weitgehend die Dicke der zweiten Metallschicht 22 des erhaltenen elektrischen Kontaktmaterials 1. Die Dicke der ersten Schicht 121 wird auf einschließlich 3,5 bis einschließlich 5 µm festgelegt. Da die Dicke der ersten Schicht 121 auf 3,5 µm oder größer eingestellt ist, wird die zweite Metallschicht 22 wahrscheinlich eine große durchschnittliche Dicke haben, wodurch es einfach ist, die Diffusion von Cu in Richtung der Oxidschicht 30 zu unterdrücken. Andererseits ist es durch die Einstellung der Dicke der ersten Schicht 121 auf 5 µm oder kleiner möglich, eine zu große Dicke der Metallschicht 20 zu unterdrücken. Auch durch die Einstellung der Dicke der ersten Schicht 121 auf 5 µm oder kleiner ist es möglich, eine lange Zeit für die Bildung der Metallschicht 20 zu vermeiden. Die Dicke der ersten Schicht 121 kann von 3,5 bis einschließlich 4,5 µm und vorzugsweise von 3,5 bis einschließlich 4,0 µm betragen. Die Dicke der ersten Schicht 121 kann auf eine gewünschte Dicke eingestellt werden, zum Beispiel basierend auf einem Strom und einer Dauer zum Zeitpunkt des Plattierens.
• (Zweite Schicht)
• Wenn die Reihenfolge der Stapelung der ersten Schicht 121 und der dritten Schicht 123 festgelegt ist, wird die zweite Schicht 122 eindeutig bestimmt und auf der Oberfläche der ersten Schicht 121 bereitgestellt. Die zweite Schicht 122 ist aus Zn oder einer Zn-Legierung hergestellt. Wenn die zweite Schicht 122 aus einer Zn-Legierung hergestellt ist, kann Sn als ein anderes Zusatzelement als Zn enthalten sein. Die Atomkonzentration des Zusatzelements kann von 0,1 bis einschließlich 50 Atom-% und vorzugsweise von 1 bis einschließlich 30 Atom-% betragen.
• Die Dicke der zweiten Schicht 122 wird auf einschließlich 0,1 bis einschließlich 0,6 µm eingestellt. Wenn die Dicke der zweiten Schicht 122 auf 0,1 µm oder mehr eingestellt wird, enthält die Oxidschicht 30 wahrscheinlich Zn, und die Oxidation des Basismaterials 110 wird wahrscheinlich unterdrückt. Andererseits wird die Oxidschicht 30 infolge der Einstellung der Dicke der zweiten Schicht 122 auf 0,6 µm oder kleiner wahrscheinlich Sn oder Zn enthalten, während die Wahrscheinlichkeit, dass sie Cu enthält, geringer ist. Die Dicke der zweiten Schicht 122 kann einschließlich 0,2 bis einschließlich 0,5 µm und vorzugsweise einschließlich 0,2 bis einschließlich 0,4 µm betragen. Die Dicke der zweiten Schicht 122 kann auf eine gewünschte Dicke eingestellt werden, zum Beispiel basierend auf einem Strom und einer Dauer zum Zeitpunkt der Plattierung.
• (Dritte Schicht)
• Die dritte Schicht 123 wird auf der Oberfläche der zweiten Schicht 122 aufgebracht, um die Wahrscheinlichkeit einer Oxidation durch die später beschriebene Wärmebehandlung zu verringern. Die Bestandteilelemente der dritten Schicht 123 reagieren mit den Bestandteilelementen der ersten Schicht 121. Aufgrund dieser Reaktion wird angenommen, dass die Bestandteilelemente des Basismaterials 110 von einer übermäßigen Diffusion in Richtung der Oxidschicht 30 des erhaltenen elektrischen Kontaktmaterials 1 unterdrückt werden. Die dritte Schicht 123 ist eine äußerste Schicht der Beschichtungsschicht 120. Die dritte Schicht 123 ist aus Cu oder einer Cu-Legierung hergestellt. Wenn die dritte Schicht 123 aus einer Cu-Legierung hergestellt ist, kann Sn als ein anderes Zusatzelement als Cu enthalten sein. Die Atomkonzentration des Zusatzelements kann einschließlich 0,1 bis einschließlich 50 Atom-% und vorzugsweise einschließlich 1 bis einschließlich 30 Atom-% betragen.
• Die Dicke der dritten Schicht 123 wird auf einschließlich 0,05 bis einschließlich 0,4 µm eingestellt. Da die Dicke der dritten Schicht 123 auf 0,05 µm oder mehr eingestellt ist, ist es leicht, die Oxidschicht 30 zu bilden und die Oxidation des Basismaterials 110 zu unterdrücken. Andererseits ist es aufgrund der Einstellung der Dicke der dritten Schicht 123 auf 0,4 µm oder kleiner wahrscheinlich, dass die Oxidschicht 30 Sn oder Zn, aber weniger wahrscheinlich Cu enthält. Die Dicke der dritten Schicht 123 kann von einschließlich 0,1 bis einschließlich 0,4 µm und vorzugsweise von einschließlich 0,2 bis einschließlich 0,4 µm betragen. Die Dicke der dritten Schicht 123 kann auf eine gewünschte Dicke eingestellt werden, zum Beispiel basierend auf einem Strom und einer Dauer zum Zeitpunkt der Plattierung.
• [Wärmebehandlungsverfahren]
• Nach dem vorstehend beschriebenen Plattierungsverfahren wird im Wärmebehandlungsverfahren das beschichtete Material 100 einer Wärmebehandlung unterzogen. Die Wärmebehandlung wird unter Sauerstoffatmosphäre durchgeführt. Außerdem wird die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von einschließlich 232°C bis einschließlich 500°C durchgeführt. Infolge der Wärmebehandlungstemperatur von 232°C oder höher wird Sn wahrscheinlich in einen Flüssigphasenzustand übergehen, die Oxidschicht 30 wird wahrscheinlich Sn oder Zn enthalten, aber weniger wahrscheinlich Cu enthalten. Andererseits wird sich infolge der Wärmebehandlungstemperatur von 500°C oder niedriger wahrscheinlich die zweite Metallschicht 22 auf der Seite der Oxidschicht 30 bilden, wodurch es leicht möglich ist, die Diffusion von Cu in Richtung der Oxidschicht 30 zu unterdrücken. Die zweite Metallschicht 22 ist so beschaffen, dass die Atomkonzentration von Cu ausreichend niedriger als die Atomkonzentration von Sn ist. Die Wärmebehandlungstemperatur kann von einschließlich 240°C bis einschließlich 450°C und vorzugsweise von 250°C bis einschließlich 400°C betragen. Die Verweilzeit der Wärmebehandlung kann zwischen einschließlich 1 Sekunde und einschließlich 5 Minuten betragen. Wenn die Verweilzeit der Wärmebehandlung auf 1 Sekunde oder länger eingestellt wird, kann Sn in einen Flüssigphasenzustand übergehen, und die Oxidschicht 30 enthält wahrscheinlich Sn oder Zn, aber weniger wahrscheinlich Cu. Andererseits wird sich infolge der auf 5 Minuten oder kürzer eingestellten Verweilzeit der Wärmebehandlung wahrscheinlich die zweite Metallschicht 22 auf der Seite der Oxidschicht 30 bilden, wodurch es leicht möglich ist, die Diffusion von Cu in Richtung der Oxidschicht 30 zu unterdrücken. Die Verweilzeit der Wärmebehandlung kann vorzugsweise von 2 Sekunden bis einschließlich 4 Minuten und bevorzugter von 3 Sekunden bis einschließlich 3 Minuten betragen.
• Die Wärmebehandlung kann innerhalb von 14 Tagen nach dem Ende des Plattierungsverfahrens durchgeführt werden. In dem beschichteten Material 100 werden nach dem Plattierungsverfahren die erste Schicht 121, die zweite Schicht 122 und die dritte Schicht 123, die die Beschichtungsschicht 120 bilden, im Laufe der Zeit einer Legierungsreaktion unterzogen. Da die Wärmebehandlung innerhalb von 14 Tagen nach dem Ende des Plattierungsverfahrens durchgeführt wird, kann die Wärmebehandlung durchgeführt werden, bevor sich Legierungen zwischen der ersten Schicht 121, der zweiten Schicht 122 und der dritten Schicht 123 bilden. Dementsprechend kann durch die Durchführung der Wärmebehandlung bei einer Temperatur, die höher als der Schmelzpunkt von Sn ist, Sn im Flüssigphasenzustand mit Zn oder Cu, falls geeignet, reagieren. Mit dieser Reaktion kann das elektrische Kontaktmaterial 1 erhalten werden, das die Oxidschicht 30 auf der äußersten Oberfläche und die Metallschicht 20 enthält, in der die zweite Metallschicht 22 auf der Seite der Oxidschicht 30 gebildet wird. Die zweite Metallschicht 22 ist eine Schicht, in der die Atomkonzentration von Cu ausreichend niedriger als die Atomkonzentration von Sn ist. Je kürzer die Zeit bis zur Wärmebehandlung vom Ende des Plattierungsverfahrens an ist, desto leichter ist es möglich, die Legierung der Beschichtungsschicht 120 zu unterdrücken. Dementsprechend kann die Zeit bis zur Wärmebehandlung nach dem Ende des Plattierungsverfahrens vorzugsweise innerhalb von 10 Tagen, innerhalb von 5 Tagen oder innerhalb von 2 Tagen und bevorzugter innerhalb von 1 Tag liegen.
• « Effekte»
• Das elektrische Kontaktmaterial 1 erfüllt gemäß der Ausführungsform die Bedingung, dass unter der Oxidschicht 30 das Atomkonzentrationsverhältnis von Cu zur Atomkonzentration von Sn kleiner als 1,4 ist. Dementsprechend ist bei dem elektrischen Kontaktmaterial 1 die Bildung eines Cu-Oxids in der Oxidschicht 30 unwahrscheinlich. Die Oxidschicht 30 mit einer geringeren Menge Cu-Oxid kann die elektrische Leitfähigkeit leicht gewährleisten. Dementsprechend kann das elektrische Kontaktmaterial 1 auch bei Vorhandensein der Oxidschicht 30 an der äußersten Oberfläche über die elektrisch leitende Oxidschicht 30 und die Metallschicht 20 eine günstige elektrische Verbindung zwischen dem Basismaterial 10 und einem Gegenstückmaterial gewährleisten. Dementsprechend kann das elektrische Kontaktmaterial 1 einen Anstieg des Kontaktwiderstandes auch bei geringem Kontaktdruck mit dem Gegenstückmaterial unterdrücken.
• Bei dem Herstellungsverfahren von elektrischem Kontaktmaterial gemäß der Ausführungsform wird das beschichtete Material 100 gebildet, bei dem das Basismaterial 110 mit der ersten Schicht 121 aus Sn-haltigem Metall, der zweiten Schicht 122 aus Zn-haltigem Metall und der dritten Schicht 123 aus Cu-haltigem Metall in der Reihenfolge von der Seite des Basismaterials 110 aus beschichtet wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die Schichten 121, 122 und 123, die jeweils eine Dicke in einem vorbestimmten Bereich haben, gestapelt. Dann wird das beschichtete Material 100 der Wärmebehandlung bei einer Temperatur in einem vorbestimmten Bereich unterzogen. Mit dieser Maßnahme kann die Metallschicht 20 aus einer Legierung, die Sn, Zn und Cu enthält, auf der Oberfläche des Basismaterials 10 gebildet werden, und so kann unterhalb der auf der Oberfläche der Metallschicht 20 gebildeten Oxidschicht 30 das Atomkonzentrationsverhältnis von Cu zur Atomkonzentration von Sn auf weniger als 1,4 eingestellt werden.
• [Testbeispiel 1]
• Es wurde ein elektrisches Kontaktmaterial hergestellt, das ein Basismaterial, eine auf einer Oberfläche des Basismaterials vorgesehene Metallschicht und eine auf einer Oberfläche der Metallschicht vorgesehene Oxidschicht enthält. Außerdem wurden das Atomkonzentrationsverhältnis Sn/Cu des elektrischen Kontaktmaterials unter der Oxidschicht und der Kontaktwiderstand davon bestimmt.
• «Herstellung von Proben»
• Durch Galvanisieren der Oberfläche des Basismaterials wurden in der Reihenfolge von der Seite des Basismaterials her eine organische Säure-Sn-Plattierung, die die erste Schicht konfigurieren soll, eine Schwefelsäure-Zn-Plattierung, die die zweite Schicht konfigurieren soll, und eine Pyrophosphorsäure-Cu-Plattierung, die die dritte Schicht konfigurieren soll, erhalten. Die Schichtdicken der jeweiligen Schichten sind in Tabelle 1 angegeben. Als Basismaterial wurde eine beschichtete Metallplatte verwendet, die durch Aufbringen einer Schwefelsäure-Kupferplattierung von 0,2 µm auf die Oberfläche der Metallplatte aus Cu erhalten wurde. Nach der Herstellung des beschichteten Materials, bei der die Oberfläche des Basismaterials beschichtet wurde, wurde das beschichtete Material einer Wärmebehandlung unterzogen. Die Bedingungen der Wärmebehandlung sind in Tabelle 1 dargestellt. Es ist zu beachten, dass die Verweilzeit der Wärmebehandlung auf 3 Minuten eingestellt wurde. Der Ausdruck „Zeit bis zur Wärmebehandlung“ in Tabelle 1 bedeutet die Zeit von unmittelbar nach dem Ende des Plattierens bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Wärmebehandlung durchgeführt wird. [Tabelle 1]

  Probe Nr.	Plattierungsbedinqunq, (Dicke)			Wärmebehandlungsbedingung
  	Erste Schicht	Zweite Schicht	Dritte Schicht	Temperatur	Zeit bis zur Wärmebehandlung
  	Sn	Zn	Cu
  	(µm)	(µm)	(µm)	(°C)	(Tag)
  1-1	3,5	0,2	0,2	270	2
  1-2	3,5	0,2	0,4	270	1
  1-3	3,5	0,2	0,2	300	3
  1-4	3,5	0,2	0,05	270	2
  1-5	3,5	0,1	0,2	270	3
  1-6	3,5	0,6	0,2	270	1
  1-7	5,0	0,2	0,2	270	14
  1-11	3,5	-	0,2	270	3
  1-12	3,5	0,2	-	270	2
  1-13	3,5	0,2	0,6	270	2
  1-14	3,5	0,8	0,2	270	3
  1-15	1,5	0,2	0,2	270	1
  1-16	2,0	0,2	0,2	300	28

• «Zusammensetzungsanalyse»
• Für jede der hergestellten elektrischen Kontaktmaterialproben wird eine Röntgen-Photoelektronenspektrometrie durchgeführt, um die Zusammensetzung der äußersten Oxidschicht zu analysieren. Infolgedessen enthielt die Oxidschicht in den Proben Nr. 1-1 bis 1-7 Zn, Cu und Sn. Darüber hinaus wurden die Zusammensetzungen der Schichten unter den Oxidschichten der Probe Nr. 1-1 bis 1-7 unter Verwendung eines Röntgenfluoreszenzspektrometers analysiert. Im Ergebnis wurde festgestellt, dass unter jeder Oxidschicht eine zweite Metallschicht hauptsächlich aus Sn gebildet wurde, und weiter unter der zweiten Metallschicht eine erste Metallschicht, die eine intermetallische Verbindung hauptsächlich aus (Cu, Zn)₆Sn₅ enthält, gebildet wurde.
• «Oxidschicht»
• Für jede der hergestellten elektrischen Kontaktmaterialproben wurden die Dicke der Oxidschicht und die Atomkonzentrationen der Elemente der Oxidschicht unter Verwendung der Röntgen-Photoelektronenspektrometrie bestimmt. Die Dicken der Oxidschichten und die Atomkonzentrationen der Elemente der Oxidschichten sind in Tabelle 2 dargestellt. Es ist zu beachten, dass die Oxidschichten andere Verunreinigungen als O, Zn, Cu und Sn enthielten, aber die Verunreinigungen sind in der Tabelle ausgeschlossen.
• «Unter der Oxidschicht»
• Für jede der hergestellten elektrischen Kontaktmaterialproben wurde das Atomkonzentrationsverhältnis von Cu zur Atomkonzentration von Sn unter der Oxidschicht, d.h. das Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn unter Verwendung der Röntgen-Photoelektronenspektrometrie bestimmt. Es ist zu beachten, dass „unter der Oxidschicht“ den Bereich innerhalb von 0,05 µm von der Grenzfläche zwischen der Oxidschicht und der zweiten Metallschicht bis zur Seite der zweiten Metallschicht in Bezug auf die Sputterrate von SiO₂ bedeutet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
• <<Zweite Metallschicht und erste Metallschicht>>
• Für jede der hergestellten elektrischen Kontaktmaterialproben wurden die Dicken der zweiten Metallschicht und der ersten Metallschicht, die unter der Oxidschicht vorgesehen sind, bestimmt. Die Dicke der zweiten Metallschicht wurde unter Verwendung eines Röntgenfluoreszenz-Filmdickenmessgeräts auf folgende Weise ermittelt. Zuerst wurde die Oxidschicht entfernt und der Gehalt an Sn in bestimmten Gebieten der zweiten Metallschicht und der ersten Metallschicht insgesamt wurde unter Verwendung des Röntgenfluoreszenz-Filmdickenmessgeräts gemessen. Jedes bestimmte Gebiet wurde auf eine Abmessung von 0,03 mm² eingestellt. Dann wurde die zweite Metallschicht entfernt und der Sn-Gehalt in den bestimmten Gebieten der verbleibenden ersten Metallschicht wurde unter Verwendung des Röntgenfluoreszenz-Filmdickenmessgeräts gemessen. Die Entfernung der Oxidschicht und die Entfernung der zweiten Metallschicht erfolgten durch Ätzen mit einer Behandlungsflüssigkeit, in die Natriumhydroxid, P-Nitril-Phenol und destilliertes Wasser gemischt wurden. Die Oxidschicht und die zweite Metallschicht können einzeln durch Einstellen der Ätzzeit entfernt werden. Die Dicke der zweiten Metallschicht wurde auf der Grundlage einer Differenz zwischen den gemessenen Sn-Gehalten der Schichten berechnet. Die Dicke der ersten Metallschicht wurde so berechnet, dass die zweite Metallschicht entfernt wurde, und dann wurde der Sn-Gehalt unter Verwendung des Röntgenfluoreszenz-Filmdickenmessgeräts gemessen und auf der Grundlage der Zusammensetzung und Dichte der ersten Metallschicht sowie der bestimmten Gebiete in die Dicke umgerechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
• «Kontaktwiderstand»
• Ein goldplattierter kugelförmiger Eindringkörper mit einem Radius von 1 mm wurde mit einer Last von 1N mit jeder der hergestellten elektrischen Kontaktmaterialproben in Kontakt gebracht und der Kontaktwiderstand wurde unter Verwendung einer vierpoligen Abtastwiderstandsmessvorrichtung gemessen. Als Kontaktwiderstand wurden ein Anfangswiderstand und ein Nachbeständigkeitswiderstand gemessen. Der Anfangswiderstand bezieht sich auf den Kontaktwiderstand einer Probe, die auf Raumtemperatur abgekühlt wurde, nachdem sie der Wärmebehandlung unterzogen worden war. Der Nachbeständigkeitswiderstand bezieht sich auf einen Kontaktwiderstand der Probe, die 120 Minuten lang bei 160°C gehalten wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. [Tabelle 2]

  Probe Nr.	Oxid schicht					Unter der Oxid schicht	Zweite Metallschicht	Erste Metallschicht	Auswertung
  	Dicke	O-Konzentration	Zn-Konzentration	Cu-Konzentration	Sn-Konzentration	Atomkonzentrationsverhältnis	Dicke	Dicke	Anfangswiderstand	Nachbeständigkeitswiderstand
  	(nm)		(Atom%)	(Atom%)	(Atom%)		(µm)	(µm)
  		(Atom%)				Cu/Sn			(mΩ)	(mΩ)
  1-1	21	42,4	41,7	11,7	0,5	0,15	0,7	3,5	1,1	1,1
  1-2	27	43,4	37,0	15,3	1,0	0,22	0,6	3,6	1,4	1,6
  1-3	72	40,1	45,2	10,9	0,6	1,21	0,6	3,7	1,8	1,8
  14	27	41,6	48,9	8,8	0,4	0,1	0,5	3,6	1,0	1,1
  1-5	45	41,3	40,4	14,5	0,2	0,17	0,6	3,3	1,4	1,4
  1-6	63	41,2	50,3	6,8	0,1	0,21	0,7	3,4	1,6	1,6
  1-7	30	43,5	42,9	10,9	0,4	0,13	1,9	3,7	1,1	1,2
  1-11	36	46,9	0	21,9	29,6	0,02	0,6	3,4	5,8	6,4
  1-12	24	43,4	51	0,9	3,9	1,72	0,5	3,6	1,6	3,4
  1-13	99	40,6	6,8	50,7	0	1.41	0.4	3,4	3,5	33,6
  1-14	78	41,3	17,6	39,9	0	4	0,5	3,5	3,1	2,2
  1-15	42	41,5	41,9	16,6	0	3,31	0	2,2	20,1	64,0
  1-16	54	34,0	13,3	48,9	0,6	1,52	0,2	2,6	1,7	3,0

• Wie aus den Tabellen 1 und 2 hervorgeht, erfüllen die Proben Nr. 1-1 bis 1-7 die Bedingung, dass das Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn kleiner als 1,4 ist. Der Grund dafür, dass die Proben Nr. 1-1 bis 1-7 das Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn von weniger als 1,4 erfüllen, wird darin gesehen, dass bei dem Herstellungsverfahren des elektrischen Kontaktmaterials die Plattierungsverarbeitung so durchgeführt wurde, dass die erste Schicht, die zweite Schicht und die dritte Schicht, in der Reihenfolge von der Seite des Basismaterials her, jeweils eine bestimmte Dicke aufweisen und dann die Wärmebehandlung bei 270°C oder 300°C durchgeführt wurde. Die bestimmte Dicke der ersten Schicht beträgt einschließlich 0,5 bis einschließlich 5 µm, die bestimmte Dicke der zweiten Schicht beträgt einschließlich 0,1 bis einschließlich 0,6 µm und die bestimmte Dicke der dritten Schicht beträgt einschließlich 0,05 bis einschließlich 0,4 µm.
• Das beschichtete Material, das durch Beschichten des Basismaterials mit den aus der ersten Schicht, der zweiten Schicht und der dritten Schicht bestehenden Beschichtungsschichten erhalten wird, erfährt mit der Zeit eine Legierungsreaktion. Andererseits wird bei der Wärmebehandlung des beschichteten Materials eine Oxidschicht auf der Oberfläche des beschichteten Materials gebildet. Zu diesem Zeitpunkt ist es denkbar, dass infolge der Tatsache, dass jede Schicht eine bestimmte Dicke hat und die Wärmebehandlung bei einer bestimmten Temperatur durchgeführt wird, die folgenden Phänomene auftreten. Infolge der Wärmebehandlung bei der vorstehend beschriebenen bestimmten Temperatur ging Sn in den Flüssigphasenzustand über. Als Ergebnis der Sn-plattierten ersten Schicht mit der vorstehend beschriebenen bestimmten Dicke ging Sn in der ersten Schicht in einen Flüssigphasenzustand über und diffundierte zur Seite der Oxidschicht. Es ist denkbar, dass sich mit dem Sn ein Sn-Oxid in der Oxidschicht gebildet hat, und die zweite Metallschicht, die hauptsächlich aus Sn hergestellt ist, unter der Oxidschicht gebildet wurde. Weiterhin ist es denkbar, dass durch die Zn-plattierte zweite Schicht mit der vorstehend beschriebenen bestimmten Dicke, ähnlich wie bei Sn, Zn in der zweiten Schicht zur Seite der Oxidschicht hin diffundiert ist und sich in der Oxidschicht ein Zn-Oxid gebildet hat. Es ist jedoch denkbar, dass Zn bei der vorstehend beschriebenen bestimmten Temperatur wahrscheinlich nicht in einen Flüssigphasenzustand übergeht und die zweite Metallschicht, wenn überhaupt, eine geringe Menge Zn enthält. Andererseits ist es denkbar, dass aufgrund der vorstehend beschriebenen bestimmten Dicke der Cubeschichteten dritten Schicht Cu in der dritten Schicht nicht zur Seite der Oxidschicht hin diffundieren konnte, die zweite Metallschicht, wenn überhaupt, nur eine geringe Menge Cu enthielt und in der Oxidschicht eine geringe Menge Cu-Oxid gebildet wurde. Dementsprechend ist es denkbar, dass in den Proben Nr. 1-1 bis 1-7 die erste Metallschicht, die eine intermetallische Verbindung hauptsächlich aus (Cu, Zn)₆Sn₅ enthält, auf der Oberfläche des Basismaterials und eine Oxidschicht, die Bestandteilselemente der Plattierungsschichten enthält, auf der äußersten Oberfläche gebildet wurde. Es ist zu beachten, dass (Cu, Zn)₆Sn₅ im Wesentlichen aus Cu₆Sn₅ besteht, was jedoch bedeutet, dass ein Teil von Cu durch Zn ersetzt ist. Hier ist es denkbar, dass in den Proben Nr. 1-1 bis 1-7 aufgrund von Sn im Flüssigphasenzustand die zweite Metallschicht, die hauptsächlich aus Sn hergestellt ist, zwischen der ersten Metallschicht und der Oxidschicht gebildet wurde und das Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn unter der Oxidschicht auf 0,22 oder weniger vermindert wurde.
• Da das Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn unter der Oxidschicht weniger als 1,4 betrug, war es unwahrscheinlich, dass sich ein Cu-Oxid in der Oxidschicht bildete. Die Oxidschicht mit einer geringen Menge Kupferoxid hat einen niedrigen Widerstand und kann die elektrische Leitfähigkeit leicht sicherstellen. Daher ist es denkbar, dass die Proben Nr. 1-1 bis 1-7 auch in einem Zustand, in dem eine Oxidschicht auf der Oberfläche der Metallschicht vorhanden war, einen Anfangswiderstand und einen Nachbeständigkeitswiderstand hatte, die im Wesentlichen gleich sind und somit einen Anstieg des Kontaktwiderstandes unterdrücken konnten.
• Auf der anderen Seite hatten die Proben Nr. 1-15 und 1-16 ein großes Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn von 1,4 oder mehr. Der Grund, warum die Proben Nr. 1-15 und 1-16 ein so großes Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn aufweisen, wird darin gesehen, dass bei dem Herstellungsverfahren des elektrischen Kontaktmaterials die erste Schicht eine geringe Dicke hatte. Es ist denkbar, dass infolge der geringen Dicke der ersten Schicht Sn in der ersten Schicht wahrscheinlich nicht in Richtung der Oxidschicht diffundierte und die Menge an Cu unter der Oxidschicht relativ erhöht wurde. Da das Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn unter der Oxidschicht groß war, nämlich 1,4 oder mehr, war es wahrscheinlich, dass sich ein Cu-Oxid in der Oxidschicht bildete. Dementsprechend ist es denkbar, dass die Proben Nr. 1-15 und 1-16 den erhöhten Nachbeständigkeitswiderstand gegenüber dem Anfangswiderstand aufwiesen. Insbesondere bei der Probe Nr. 1-15, die eine dünnere erste Schicht enthält, bildete sich unter der Oxidschicht keine zweite Metallschicht und die Oxidschicht enthielt kein Sn. Dementsprechend hatte auch die Probe Nr. 1-15 einen erhöhten Anfangswiderstand.
• Die Probe Nr. 1-14 hat das signifikant große Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn von 4. Der Grund, warum die Probe Nr. 1-14 ein so großes Atomkonzentrationsverhältnis aufweist, wird darin gesehen, dass bei dem Herstellungsverfahren des elektrischen Kontaktmaterials die zweite Schicht eine große Dicke hatte. Es ist denkbar, dass infolge der großen Dicke der zweiten Schicht Sn in der ersten Schicht wahrscheinlich nicht in Richtung der Oxidschicht diffundierte und die Menge an Cu unter der Oxidschicht relativ erhöht wurde. Tatsächlich enthielt die Oxidschicht kein Sn. Daher hatte auch die Probe Nr. 1-14 einen erhöhten Anfangswiderstand.
• Die Probe Nr. 1-12 hat das große Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn von 1,72. Der Grund, warum die Probe Nr. 1-12 ein so großes Atomkonzentrationsverhältnis aufweist, wird darin gesehen, dass bei dem Herstellungsverfahren des elektrischen Kontaktmaterials keine dritte Schicht aufgebracht wurde. Es ist denkbar, dass infolge des Fehlens einer dritten Schicht in der ersten Schicht kein Element vorhanden war, das mit Sn reagieren konnte, und Cu, das ein Bestandteilselement des Basismaterials ist, wahrscheinlich in Richtung der Oxidschicht diffundierte, und unter der Oxidschicht wurde die Menge an Cu, die aus dem Basismaterial stammt, erhöht. Dementsprechend ist es denkbar, dass die Probe Nr. 1-12 den erhöhten Nachbeständigkeitswiderstand gegenüber dem Anfangswiderstand aufwies.
• Die Probe Nr. 1-13 hat das große Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn von 1,41. Der Grund, warum die Probe Nr. 1-13 ein so großes Atomkonzentrationsverhältnis aufweist, wird darin gesehen, dass bei dem Herstellungsverfahren des elektrischen Kontaktmaterials die dritte Schicht eine große Dicke hatte. Es ist denkbar, dass als Folge der großen Dicke der dritten Schicht Cu in der dritten Schicht wahrscheinlich in Richtung der Oxidschicht diffundierte und die Menge an Sn unter der Oxidschicht relativ vermindert wurde. Da das Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn unter der Oxidschicht groß war, nämlich 1,4 oder mehr, war es wahrscheinlich, dass sich ein Cu-Oxid in der Oxidschicht bildete. Tatsächlich war die Atomkonzentration von Cu in der Oxidschicht signifikant groß, nämlich 50,7 Atom%. Daher ist es denkbar, dass die Probe Nr. 1-13 einen erhöhten Nachbeständigkeitswiderstand gegenüber dem Anfangswiderstand aufwies. Außerdem enthielt die Oxidschicht in der Probe Nr. 1-13 kein Sn. Daher hatte auch die Probe Nr. 1-13 einen erhöhten Anfangswiderstand.
• Die Probe Nr. 1-11 erfüllte die Bedingung, dass das Atomkonzentrationsverhältnis Cu/Sn kleiner als 1,4 ist. Der Anfangswiderstand der Probe Nr. 1-11 war jedoch groß und auch der Nachbeständigkeitswiderstand in Bezug auf den Anfangswiderstand war groß. Der Grund, warum die Probe Nr. 1-11 so große Kontaktwiderstände aufweist, wird darin gesehen, dass bei dem Herstellungsverfahren des elektrischen Kontaktmaterials keine zweite Schicht aufgebracht wurde. Es ist denkbar, dass infolge des Fehlens einer zweiten Schicht die Oxidschicht kein Zn enthielt und der Widerstand der Oxidschicht erhöht wurde.
• Bezugszeichenliste

1

Elektrisches Kontaktmaterial

10

Basismaterial

20

Metallschicht

21

Erste Metallschicht

22

Zweite Metallschicht

30

Oxidschicht

100

Beschichtetes Material

110

Basismaterial

120

Beschichtungsschicht

121

Erste Schicht

122

Zweite Schicht

123

Dritte Schicht

200

Anschlussstück

210

Drahtrohrabschnitt

220

Isolierungshülsenabschnitt

230

Anschlussabschnitt

231

Kastenabschnitt

232, 233

Elastisches Stück

300

Elektrischer Draht

310

Leiter

320

Isolierschicht

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP 201567861 A [0003]

Claims (10)

1. Elektrisches Kontaktmaterial, umfassend: ein Basismaterial aus Metall; eine Metallschicht, die auf einer Oberfläche des Basismaterials vorgesehen ist; und eine auf einer Oberfläche der Metallschicht aufgebrachte Oxidschicht, wobei die Metallschicht aus Metall hergestellt ist, das Zink, Kupfer und Zinn enthält, die Oxidschicht aus einem Oxid, das Zink, Kupfer und Zinn enthält, ist, und unter der Oxidschicht das Atomkonzentrationsverhältnis von Kupfer zur Atomkonzentration von Zinn weniger als 1,4 beträgt.
2. Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 1, wobei in der Oxidschicht, die Atomkonzentration des Sauerstoffs mehr als 0 Atom-% beträgt und gleich oder weniger als 70 Atom-% beträgt, die Atomkonzentration von Zink mehr als 0 Atom-% beträgt und gleich oder weniger als 70 Atom-% beträgt, die Atomkonzentration von Kupfer mehr als 0 Atom-% beträgt und gleich oder weniger als 30 Atom-% beträgt, und die Atomkonzentration von Zinn mehr als 0 Atom% beträgt und gleich oder weniger als 30 Atom% beträgt.
3. Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Oxidschicht eine durchschnittliche Dicke von 1 nm bis einschließlich 1000 nm aufweist.
4. Elektrisches Kontaktmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Metallschicht beinhaltet: eine erste Metallschicht, die auf der Seite des Basismaterials vorgesehen ist; und eine zweite Metallschicht, die auf der Seite der Oxidschicht vorgesehen ist, und die erste Metallschicht aus einer Legierung ist, die zwei oder mehr Arten von Elementen enthält, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Zink, Kupfer und Zinn besteht, und die zweite Metallschicht aus Zinn oder einer Zinnlegierung hergestellt.
5. Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 4, wobei die erste Metallschicht eine durchschnittliche Dicke von einschließlich 0,1 µm bis einschließlich 5 µm aufweist.
6. Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 4 oder 5, wobei die zweite Metallschicht eine durchschnittliche Dicke von einschließlich 0,1 µm bis einschließlich 5 µm aufweist.
7. Anschlussstück, das aus dem elektrischen Kontaktmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt ist.
8. Verbinder, umfassend das Anschlussstück nach Anspruch 7.
9. Kabelbaum, umfassend: einen elektrischen Draht; und das Anschlussstück nach Anspruch 7 oder den Verbinder nach Anspruch 8, wobei das Anschlussstück oder der Verbinder an dem elektrischen Draht befestigt ist.
10. Herstellungsverfahren für ein elektrisches Kontaktmaterial, umfassend: einen Schritt zur Herstellung eines beschichteten Materials durch Plattieren einer ersten Schicht, einer zweiten Schicht und einer dritten Schicht auf mindestens einen Teil einer Oberfläche eines Basismaterials in der Reihenfolge von der Oberfläche des Basismaterials; und einen Schritt, bei dem das beschichtete Material einer Wärmebehandlung unter Sauerstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 232°C bis einschließlich 500°C unterzogen wird, wobei in dem Schritt der Herstellung des beschichteten Materials die erste Schicht aus Metall, das Zinn enthält, hergestellt wird, die zweite Schicht aus Metall, das Zink enthält, hergestellt wird, die dritte Schicht aus Metall, das Kupfer enthält, hergestellt wird, die erste Schicht eine Dicke von einschließlich 3,5 µm bis einschließlich 5 µm aufweist, die zweite Schicht eine Dicke von einschließlich 0,1 µm bis einschließlich 0,6 µm aufweist, und die dritte Schicht eine Dicke von einschließlich 0,05 µm bis einschließlich 0,4 µm aufweist.

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