DE102020004695A1

DE102020004695A1 - Elektrisches kontaktmaterial, anschlusspassstück, verbinder und kabelbaum

Info

Publication number: DE102020004695A1
Application number: DE102020004695.9A
Authority: DE
Inventors: Yoshimasa Shirai; Yasushi Saito; Kingo Furukawa; Mitsuhiro Kumondai; Akihisa Hosoe
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2019-08-05
Filing date: 2020-08-03
Publication date: 2021-02-11
Also published as: JP2021025089A; JP7352852B2; CN112332138A; CN112332138B; US20210044045A1

Abstract

Das elektrische Kontaktmaterial enthält ein Basismaterial, eine Beschichtungsschicht, die auf einer Oberfläche des Basismaterials bereitgestellt ist, und eine Oxidschicht, die auf einer Oberfläche der Beschichtungsschicht bereitgestellt ist. Das Basismaterial enthält Cu. Die Beschichtungsschicht enthält Zn, Cu und Sn. Die Oxidschicht besteht aus einem Oxid, das Zn, Cu und Sn enthält. Wenn ein kugelförmiger Eindringkörper mit einem Radius von 1 mm mit einer aufgebrachten Last von 1 N, einer Gleitgeschwindigkeit von 100 µm/s, einem Hub von 50 µm und 10 Hin- und Herbewegungszyklen linear gegen die Oxidschicht geschoben wird, ist der größte Kontaktwiderstand gemessen nach dem ersten bis zehnten Hin- und Herbewegungszyklus nicht größer als 5 mΩ.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein elektrisches Kontaktmaterial, ein Anschlusspassstück, einen Verbinder und einen Kabelbaum.
Stand der Technik
Die Patentliteratur 1 offenbart ein elektrisches Kontaktmaterial für einen Verbinder, das eine Legierungsschicht und eine elektrisch leitfähige Filmschicht (Oxidschicht) enthält, die auf einer Oberfläche eines Basismaterials in dieser Reihenfolge von der Seite des Basismaterials aus bereitgestellt sind. Das Basismaterial besteht aus einem Metallmaterial wie Cu (Kupfer). Die Legierungsschicht enthält Sn (Zinn) und Cu als wesentliche Elemente und enthält ferner einen oder mehrere Typen von Additivelementen, die aus einer Gruppe bestehend aus Zn (Zink), Co (Kobalt), Ni (Nickel) und Pd (Palladium) ausgewählt sind. Die elektrisch leitfähige Filmschicht besteht aus einem Oxid und dergleichen, das die Bestandteile der Legierungsschicht enthält.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2015-067861A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Elektrische Kontaktmaterialien können abhängig von der Verwendung gegen Gegenstückmaterialien gleiten. Daher besteht ein Bedarf an einem elektrischen Kontaktmaterial, das einen geringen Kontaktwiderstand in Bezug auf ein Gegenstückmaterial aufweist, selbst wenn das elektrische Kontaktmaterial gegen das Gegenstückmaterial gleitet.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein elektrisches Kontaktmaterial, ein Anschlusspassstück und einen Verbinder bereitzustellen, die geringe Kontaktwiderstände aufweisen, selbst wenn sie gegen ein Gegenstückmaterial geschoben werden. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Kabelbaum bereitzustellen, der eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist.
Lösung des Problems
Ein elektrisches Kontaktmaterial gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält:

ein Basismaterial;
eine Beschichtungsschicht, die auf einer Oberfläche des Basismaterials bereitgestellt ist; und
eine Oxidschicht, die auf einer Oberfläche der Beschichtungsschicht bereitgestellt ist, wobei das Basismaterial Cu enthält,
die Beschichtungsschicht Zn, Cu und Sn enthält,
die Oxidschicht aus einem Oxid besteht, das Zn, Cu und Sn enthält, und
wenn ein kugelförmiger Eindringkörper mit einem Radius von 1 mm mit einer aufgebrachten Last von 1 N, einer Gleitgeschwindigkeit von 100 µm/s, einem Hub von 50 µm und 10 Hin- und Herbewegungszyklen linear gegen die Oxidschicht geschoben wird, der größte Kontaktwiderstand gemessen nach dem ersten bis zehnten Hin- und Herbewegungszyklus nicht größer als 5 mΩ ist.

Ein Anschlusspassstück gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält das elektrische Kontaktmaterial gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Ein Verbinder gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält das Anschlusspassstück gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Ein Kabelbaum gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält:

einen elektrischen Draht; und
das Anschlusspassstück oder den Verbinder gemäß der vorliegenden Offenbarung, das bzw. der an dem elektrischen Draht angebracht ist.

Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Das elektrische Kontaktmaterial gemäß der vorliegenden Offenbarung, das Anschlusspassstück gemäß der vorliegenden Offenbarung und der Verbinder gemäß der vorliegenden Offenbarung weisen geringe Kontaktwiderstände auf, selbst wenn sie gegen ein Gegenstückmaterial geschoben werden.
Der Kabelbaum gemäß der vorliegenden Offenbarung weist eine gute elektrische Leitfähigkeit auf.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein elektrisches Kontaktmaterial gemäß Ausführungsform 1 darstellt.
2 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Herstellen des elektrischen Kontaktmaterials gemäß Ausführungsform 1 darstellt.
3 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein elektrisches Kontaktmaterial gemäß Ausführungsform 2 darstellt.
4 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Herstellen des elektrischen Kontaktmaterials gemäß Ausführungsform 2 darstellt.
5 ist ein Diagramm, das schematisch einen Kabelbaum gemäß Ausführungsform 3 darstellt.

Beschreibung der Ausführungsformen
«Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung»
Zunächst werden Aspekte der Implementierung der vorliegenden Offenbarung aufgelistet und beschrieben.
(1) Ein elektrisches Kontaktmaterial gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält:

Das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial weist einen geringen Kontaktwiderstand in Bezug auf ein Gegenstückmaterial auf, selbst wenn das elektrische Kontaktmaterial bei Gebrauch gegen das Gegenstückmaterial gleitet. Dies liegt daran, dass der größte Kontaktwiderstand gemessen nach dem ersten bis zehnten Hin- und Herbewegungszyklus gering ist. Das heißt das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial weist eine gute Verschleißfestigkeit auf.
Darüber hinaus ist es unwahrscheinlich, dass das Basismaterial des oben beschriebenen elektrischen Kontaktmaterials oxidiert wird. Dies liegt daran, dass das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial die Beschichtungsschicht und die Oxidschicht enthält, die die oben beschriebenen spezifischen Elemente enthalten.
Darüber hinaus kann das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial eine vorteilhafte elektrische Verbindung mit einem Gegenstückmaterial sicherstellen, selbst wenn der Kontaktdruck mit dem Gegenstückmaterial gering ist und eine Last, die bei Gebrauch auf das elektrische Kontaktmaterial aufgebracht wird, gering ist. Dies liegt daran, dass die oben beschriebene Oxidschicht einen geringen Widerstand aufweist und die elektrische Leitfähigkeit leicht sicherstellen kann. Daher kann das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial eine vorteilhafte elektrische Verbindung mit dem Gegenstückmaterial über die elektrisch leitfähige Oxidschicht und die Beschichtungsschicht sicherstellen.
(2) Das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial kann eine Konfiguration aufweisen, bei der
wenn die Anzahl an Hin- und Herbewegungszyklen 100 beträgt, der größte Kontaktwiderstand gemessen nach dem ersten bis hunderten Hin- und Herbewegungszyklus nicht größer als 5 mΩ ist.
Das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial weist eine verbesserte Verschleißfestigkeit auf. Dies liegt daran, dass der größte Kontaktwiderstand gemessen nach dem ersten bis hunderten Hin- und Herbewegungszyklus gering ist. Das heißt das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial kann über einen langen Zeitraum hinweg als ein Element verwendet werden, dass gegen ein Gegenstückmaterial gleitet.
(3) Das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial kann eine Konfiguration aufweisen, bei der
die Beschichtungsschicht eine erste Schicht und eine zweite Schicht enthält, die auf der Oberfläche des Basismaterials in dieser Reihenfolge von der Seite des Basismaterials aus bereitgestellt sind,
die erste Schicht Zn, Cu und Sn enthält,
die zweite Schicht Sn enthält, und
die zweite Schicht eine Dicke von nicht größer als 0,50 µm aufweist.
Mit dieser Konfiguration kann eine gute Verschleißfestigkeit erreicht werden. Als ein Ergebnis dessen, dass die zweite Schicht ausreichend dünn ist, wird die Bildung einer großen Menge Pulver eines Oxids, das ein Bestandteilmaterial der zweiten Schicht enthält, wahrscheinlich unterbunden, selbst wenn die zweite Schicht gegen ein Gegenstückmaterial gleitet. Dementsprechend ist es möglich, eine Situation zu unterbinden, in der das Pulver des Oxids zwischen dem elektrischen Kontaktmaterial und dem Gegenstückmaterial an einer Kontaktposition dazwischen gefangen ist. Daher kann das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial eine vorteilhafte elektrische Verbindung mit dem Gegenstückmaterial sicherstellen.
(4) Das in (3) beschriebene elektrische Kontaktmaterial kann eine Konfiguration aufweisen, bei der
der Gehalt an Zn, Cu und Sn, die in der ersten Schicht enthalten sind, derart ist, dass Zn von 0,01 Atom-% bis 50 Atom-% inklusive beträgt,
Cu von 10 Atom-% bis 90 Atom-% inklusive beträgt, und
Sn von 10 Atom-% bis 90 Atom-% inklusive beträgt, wobei der Gesamtgehalt an C, O, Zn, Cu und Sn, die in der ersten Schicht enthalten sind, 100 Atom-% beträgt.
Wenn der Inhalt der oben beschriebenen drei Elemente in der ersten Schicht innerhalb der oben beschriebenen Bereiche liegt, ist es wahrscheinlicher, dass eine Oxidation des Basismaterials durch die Beschichtungsschicht unterbunden wird.
(5) Das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial kann eine Konfiguration aufweisen, bei der
die Beschichtungsschicht eine Grundierungsschicht, eine erste Schicht und eine zweite Schicht enthält, die auf der Oberfläche des Basismaterials in dieser Reihenfolge von der Seite des Basismaterials aus bereitgestellt sind,
die Grundierungsschicht Ni enthält,
die erste Schicht Ni, Zn, Cu und Sn enthält,
die zweite Schicht Sn enthält, und
die zweite Schicht eine Dicke von nicht mehr als 0,50 µm aufweist.
Das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial weist eine gute Verschleißfestigkeit auf. Wie oben beschrieben liegt dies daran, dass die zweite Schicht ausreichend dünn ist.
Ferner kann das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial über einen langen Zeitraum hinweg verwendet werden. Dies liegt daran, dass das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial einen geringen Kontaktwiderstand in Bezug auf ein Gegenstückmaterial aufweist, selbst wenn das elektrische Kontaktmaterial in einem beschleunigten Alterungstest über einen langen Zeitraum hinweg einer Hochtemperaturumgebung ausgesetzt ist. Das heißt, das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial weist auch eine gute Wärmebeständigkeit auf. Gründe für die gute Wärmebeständigkeit sind unter anderem, dass die Grundierungsschicht wie nachstehend beschrieben bereitgestellt wird, und es wird auch angenommen, dass die erste Schicht, die die oben beschriebenen vier Elemente enthält, zu der guten Wärmebeständigkeit beiträgt, obwohl Einzelheiten dazu nicht klargestellt werden.
Wenn Wärme auf das elektrische Kontaktmaterial einwirkt, ist es wahrscheinlich, dass die Grundierungsschicht eine Diffusion von im Basismaterial enthaltenem Cu in Richtung der Oxidschicht unterbindet. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass ein Oxid von Cu, das den Kontaktwiderstand erhöht, in der Oxidschicht erhöht wird. Daher wird eine Erhöhung des Kontaktwiderstands in der Oxidschicht unterbunden. Das heißt, die Oxidschicht weist einen geringen Widerstand auf und kann leicht die elektrische Leitfähigkeit sicherstellen. Selbst wenn Wärme auf das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial einwirkt, kann das elektrische Kontaktmaterial daher eine günstige elektrische Verbindung mit einem Gegenstückmaterial über die elektrisch leitfähige Oxidschicht und die Beschichtungsschicht sicherstellen. Durch das Einschließen der Grundierungsschicht kann sichergestellt werden, dass das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial die erste Schicht enthält, die die oben beschriebenen vier Elemente enthält, wie es später detailliert beschrieben wird.
(6) Das in (5) beschriebene elektrische Kontaktmaterial kann eine Konfiguration aufweisen, be der
der Gehalt an Ni, Zn, Cu und Sn, die in der ersten Schicht enthalten sind, derart ist, dass
Ni von 15 Atom-% bis 35 Atom-% inklusive beträgt,
Zn von 5 Atom-% bis 30 Atom-% inklusive beträgt,
Cu von 1 Atom-% bis 30 Atom-% inklusive beträgt, und
Sn von 25 Atom-% bis 55 Atom-% inklusive beträgt,
wobei der Gesamtgehalt an C, O, Ni, Zn, Cu und Sn, der in der ersten Schicht enthalten sind, 100 Atom-% beträgt.
Wenn der Inhalt der oben beschriebenen vier Elemente in der ersten Schicht innerhalb der oben beschriebenen Bereiche liegt, weist das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial eine verbesserte Wärmebeständigkeit auf.
(7) Das in (3) bis (6) beschriebene elektrische Kontaktmaterial kann eine Konfiguration aufweisen, bei der
die erste Schicht eine Dicke von 0,1 µm bis einschließlich 5,0 µm aufweist.
Wenn die Dicke der ersten Schicht zumindest 0,1 µm beträgt, ist es unwahrscheinlich, dass das Basismaterial oxidiert wird. Dies liegt daran, dass die Beschichtungsschicht wahrscheinlich dick ist, da die erste Schicht ausreichend dick ist. Insbesondere wenn die erste Schicht, die die oben beschriebenen vier Elemente enthält, eine Dicke von zumindest 0,1 µm aufweist, weist das elektrische Kontaktmaterial eine gute Wärmebeständigkeit auf.
Wenn die Dicke der ersten Schicht nicht größer als 5,0 µm ist, kann das elektrische Kontaktmaterial mit guter Produktivität hergestellt werden. Dies liegt daran, dass eine Zeit zum Bilden der ersten Schicht reduziert werden kann, da die erste Schicht nicht zu dick ist, und folglich eine Zeit zum Bilden der Beschichtungsschicht reduziert werden kann.
(8) Das oben beschriebene elektrische Kontaktmaterial kann eine Konfiguration aufweisen, bei der
die Oxidschicht eine Dicke von 0,01 µm bis 5,0 µm inklusive beträgt.
Wenn die Dicke der Oxidschicht zumindest 0,01 µm beträgt, ist es unwahrscheinlich, dass das Basismaterial oxidiert wird. Dies liegt daran, dass die Oxidschicht ausreichend dick ist.
Wenn die Dicke der Oxidschicht nicht größer als 5,0 µm ist, weist die Oxidschicht einen geringen Kontaktwiderstand auf. Dies liegt daran, dass die Oxidschicht nicht zu dick ist. Daher kann das elektrische Kontaktmaterial einschließlich der Oxidschicht eine günstigere elektrische Verbindung mit einem Gegenstückmaterial sicherstellen.
(9) Ein Anschlusspassstück gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält
das elektrische Kontaktmaterial gemäß einem der oben beschriebenen (1) bis (8).
Mit dieser Konfiguration kann eine gute Verschleißfestigkeit als ein Ergebnis des Einschließens des oben beschriebenen elektrischen Kontaktmaterials erreicht werden.
(10) Ein Verbinder gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält das Anschlusspassstück gemäß dem oben beschriebenen (9).
Mit dieser Konfiguration kann eine gute Verschleißfestigkeit als ein Ergebnis des Einschließens des oben beschriebenen Anschlusspassstücks erreicht werden.
(11) Ein Kabelbaum gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält:

einen elektrischen Draht; und
das Anschlusspassstück gemäß dem oben beschriebenen (9) oder den Verbinder gemäß dem oben beschriebenen (10), wobei das Anschlusspassstück oder der Verbinder an dem elektrischen Draht angebracht sind.

Mit dieser Konfiguration kann das oben beschriebene Anschlusspassstück oder das Anschlusspassstück des oben beschriebenen Verbinders vorteilhaft elektrisch mit einem Leiter verbunden werden, selbst wenn er gegen ein Gegenstückmaterial geschoben wird, und daher kann eine gute elektrische Leitfähigkeit erreicht werden.
«Details der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung»
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachfolgend detailliert beschrieben. Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnen Elemente mit demselben Namen.
<<Ausführungsform 1>>
[Elektrisches Kontaktmaterial]
Ein elektrisches Kontaktmaterial 1 gemäß Ausführungsform 1 wird mit Bezug auf 1 beschrieben. Das elektrische Kontaktmaterial 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Basismaterial 2, eine Beschichtungsschicht 3 und eine Oxidschicht 4. Das Basismaterial 2 enthält Cu. Eine der Eigenschaften des elektrischen Kontaktmaterials 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die folgenden Punkte (1) bis (3).

(1) Die Beschichtungsschicht 3 enthält spezifische Materialien.
(2) Die Oxidschicht 4 besteht aus einem spezifischen Material.
(3) Das elektrische Kontaktmaterial weist nach einem Gleittest einen geringen Kontaktwiderstand auf.

Im Folgenden wird jede Konfiguration detailliert beschrieben. 1 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Schichtrichtung der Beschichtungsschicht 3 und der Oxidschicht 4 in dem elektrischen Kontaktmaterial 1. Dicken der Schichten von einer Grundierungsschicht 30 zu einer zweiten Schicht 32 der Beschichtungsschicht 3 und die Dicke der in 1 gezeigten Oxidschicht 4 sind schematisch dargestellt und entsprechen nicht unbedingt den tatsächlichen Dicken. Dies gilt auch für 3.
[Basismaterial]
Das Basismaterial 2 besteht aus reinem Cu oder einer Cu-Legierung. Das Basismaterial 2 weist eine gute elektrische Leitfähigkeit auf, da es Cu enthält. Verschiedene Formen wie eine Plattenform oder eine Stabform können in geeigneter Weise als Form des Basismaterials 2 ausgewählt werden. Verschiedene Abmessungen können in geeigneter Weise als Größe des Basismaterials 2 ausgewählt werden, abhängig von der Verwendung des elektrischen Kontaktmaterials 1.
[Beschichtungsschicht]
Die Beschichtungsschicht 3 unterbindet die Oxidation des Basismaterials 2. Die Beschichtungsschicht 3 ist auf einer Oberfläche des Basismaterials 2 bereitgestellt. Die Beschichtungsschicht 3 in der vorliegenden Ausführungsform weist eine dreischichtige Struktur auf, die aus der Grundierungsschicht 30, einer ersten Schicht 31 und der zweiten Schicht 32 besteht, die auf der Oberfläche des Basismaterials 2 in dieser Reihenfolge von der Seite des Basismaterials 2 aus bereitgestellt sind.
(Grundierungsschicht)
Die Grundierungsschicht 30 ist auf der innersten Seite der Beschichtungsschicht 3 bereitgestellt, d.h. direkt auf dem Basismaterial 2. Die Grundierungsschicht 30 enthält Ni. Die Grundierungsschicht 30 kann beispielsweise einen oder mehrere Typen von Elementen, die aus einer Gruppe bestehend aus Zn, Cu und Sn ausgewählt sind, als andere Elemente als Ni enthalten. Der Ni-Gehalt in der Grundierungsschicht 30 ist größer als der Ni-Gehalt in der ersten Schicht 31 und der zweiten Schicht 32. Wenn der Gesamtgehalt an Ni, Zn, Cu und Sn, die in der Grundierungsschicht 30 enthalten sind, 100 Atom-% beträgt, kann der Ni-Gehalt in der Grundierungsschicht 30 beispielsweise 90 Atom-% oder mehr betragen. Der Ni-Gehalt in der Grundierungsschicht 30 kann 100 Atom-% oder weniger betragen. Der Ni-Gehalt in der Grundierungsschicht 30 kann vorzugsweise von 95 Atom-% bis 100 Atom-% inklusive, bevorzugter von 98 Atom-% bis 100 Atom-% inklusive und noch bevorzugter von 99 Atom-% bis 100 Atom-% inklusive betragen. Der Gehalt an Elementen, die in der Grundierungsschicht 30 enthalten sind, kann unter Verwendung einer energiedispersiven Röntgenfluoreszenzspektroskopievorrichtung (EDX-Vorrichtung) gemessen werden, wobei die Beschleunigungsspannung der EDX-Vorrichtung auf 15 kV festgelegt ist.
Die Dicke der Grundierungsschicht 30 kann beispielsweise größer als 0,5 µm sein. Wenn die Grundierungsschicht 30 eine Dicke von mehr als 0,5 m aufweist, kann das elektrische Kontaktmaterial 1 über einen langen Zeitraum hinweg verwendet werden. Dies liegt daran, dass das elektrische Kontaktmaterial 1 einen geringen Kontaktwiderstand in Bezug auf ein Gegenstückmaterial aufweist, selbst wenn das elektrische Kontaktmaterial 1 in einem beschleunigten Alterungstest über einen langen Zeitraum hinweg einer Hochtemperaturumgebung ausgesetzt ist. Das heißt, das elektrische Kontaktmaterial 1 weist eine gute Wärmebeständigkeit auf. Da die Grundierungsschicht 30 dick ist, ist es wahrscheinlich, dass eine Diffusion von im Basismaterial 2 enthaltenem Cu in Richtung der Oxidschicht 4 unterbunden wird, wenn Wärme auf das elektrische Kontaktmaterial einwirkt. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass ein Oxid von Cu, das den Kontaktwiderstand erhöht, in der Oxidschicht 4 erhöht wird. Daher wird eine Erhöhung des Kontaktwiderstands in der Oxidschicht 4 unterbunden. Das heißt, die Oxidschicht 4 weist einen geringen Widerstand auf und kann leicht die elektrische Leitfähigkeit sicherstellen. Selbst wenn Wärme auf das elektrische Kontaktmaterial 1 einwirkt, kann das elektrische Kontaktmaterial 1 daher eine günstige elektrische Verbindung mit einem Gegenstückmaterial über die elektrisch leitfähige Oxidschicht 4 und die Beschichtungsschicht 3 sicherstellen. Wenn die Grundierungsschicht 30 eine Dicke von mehr als 0,5 µm aufweist, kann ferner sichergestellt werden, dass die Beschichtungsschicht 3 die erste Schicht 31 enthält, die spezifische Elemente enthält, die nachstehend beschrieben werden, wie es später detailliert in einer Beschreibung eines Herstellungsverfahrens beschrieben wird.
Je dicker die Grundierungsschicht 30 ist, desto höher ist die Wärmebeständigkeit und desto zuverlässiger kann die Beschichtungsschicht 3 die erste Schicht 31 enthalten. Die Dicke der Grundierungsschicht 30 kann vorzugsweise zumindest 1,0 µm, und bevorzugter zumindest 1,5 µm betragen. Die Obergrenze der Dicke der Grundierungsschicht 30 kann beispielsweise 4,0 µm betragen. Wenn die Dicke der Grundierungsschicht 30 nicht größer als 4,0 µm ist, kann das elektrische Kontaktmaterial 1 mit hoher Produktivität hergestellt werden. Dies liegt daran, dass eine Zeit zum Bilden der Grundierungsschicht 30 reduziert werden kann, da die Grundierungsschicht 30 nicht zu dick ist, und folglich eine Zeit zum Bilden der Beschichtungsschicht 3 reduziert werden kann.
Die Dicke der Grundierungsschicht 30 kann wie nachstehend beschrieben unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (SEM) gemessen werden. Ein Querschnitt wird willkürlich entlang der Schichtrichtung der Beschichtungsschicht 3 und der Oxidschicht 4 in dem elektrischen Kontaktmaterial 1 genommen. Die Anzahl der Querschnitte kann einer oder mehrere sein. Zumindest zwei rückgestreute Elektronenbilder werden von dem einen oder den mehreren Querschnitten aufgenommen. Alle rückgestreuten Elektronenbilder können von einem einzelnen Querschnitt aufgenommen werden, oder es kann zumindest ein rückgestreutes Elektronenbild von jedem einer Mehrzahl von Querschnitten aufgenommen werden. Jedes rückgestreute Elektronenbild hat eine Größe von 30 µm x 40 µm. Die Länge der Grundierungsschicht 30 entlang der Schichtrichtung der Beschichtungsschicht 3 wird an zumindest fünf Positionen in jedem rückgestreuten Elektronenbild gemessen. Ein Durchschnitt aller gemessenen Längen der Grundierungsschicht 30 wird berechnet. Dieser Durchschnitt wird als die Dicke der Grundierungsschicht 30 genommen.
(Erste Schicht)
Die erste Schicht 31 ist zwischen der Grundierungsschicht 30 und der zweiten Schicht 32 bereitgestellt. Die erste Schicht 31 enthält vier Elemente, d.h. Ni, Zn, Cu und Sn. Es wird angenommen, dass die erste Schicht 31, die diese vier Elemente enthält, zur Unterbindung einer Erhöhung des Kontaktwiderstands beiträgt, selbst wenn Wärme auf das elektrische Kontaktmaterial 1 einwirkt. Das heißt, das elektrische Kontaktmaterial 1 weist infolge des Einschließens der ersten Schicht 31 eine gute Wärmebeständigkeit auf. Diese vier Elemente können in beliebiger Form vorliegen. Beispielsweise können diese Elemente in Form eines einzelnen Metalls, einer Legierung, einer Verbindung, eines Komplexes aus einem einzelnen Metall und einer Verbindung oder eines Komplexes aus einer Legierung und einer Verbindung vorliegen. Die oben beschriebene Legierung muss nur zumindest zwei Elemente enthalten, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus den oben beschriebenen vier Elementen besteht. Natürlich kann die oben beschriebene Legierung auch alle oben beschriebenen vier Elemente enthalten. Die oben beschriebene Verbindung muss nur zumindest ein Element enthalten, das aus den oben beschriebenen vier Elementen ausgewählt ist. Die erste Schicht 31 kann zusätzlich zu den oben beschriebenen vier Elementen C (Kohlenstoff) und O (Sauerstoff) enthalten.
Wenn der Gesamtgehalt an C, O, Ni, Zn, Cu und Sn, die in der ersten Schicht 31 enthalten sind, 100 Atom-% beträgt, sind die jeweiligen Gehalte an Ni, Zn, Cu und Sn, die in der ersten Schicht 31 enthalten sind, beispielsweise wie folgt. Der Ni-Gehalt kann von 15 Atom-% bis 35 Atom-% inklusive betragen. Der Zn-Gehalt kann von 5 Atom-% bis 30 Atom-% inklusive betragen. Der Cu-Gehalt kann von 1 Atom-% bis 30 Atom-% inklusive betragen. Der Sn-Gehalt kann von 25 Atom-% bis 55 Atom-% inklusive betragen. Wenn der Inhalt der oben beschriebenen vier Elemente, die in der ersten Schicht 31 enthalten sind, innerhalb der oben beschriebenen Bereiche liegt, weist das elektrische Kontaktmaterial 1 eine gute Wärmebeständigkeit auf. Der Ni-Gehalt kann vorzugsweise von 17 Atom-% bis 33 Atom-% inklusive, und bevorzugter von 20 Atom-% bis 30 Atom-% inklusive betragen. Der Zn-Gehalt kann vorzugsweise von 7 Atom-% bis 25 Atom-% inklusive, und bevorzugter von 10 Atom-% bis 20 Atom-% inklusive betragen. Der Cu-Gehalt kann vorzugsweise von 5 Atom-% bis 28 Atom-% inklusive, und bevorzugter von 10 Atom-% bis 25 Atom-% inklusive betragen. Der Sn-Gehalt kann vorzugsweise von 30 Atom-% bis 50 Atom-% inklusive, und bevorzugter von 35 Atom-% bis 45 Atom-% inklusive betragen. Der Gehalt der in der ersten Schicht 31 enthaltenen Elemente wird unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie dem für die Grundierungsschicht 30 verwendeten Messverfahren gemessen.
Die Dicke der ersten Schicht 31 kann beispielsweise von 0,1 µm bis 5,0 µm inklusive betragen. Wenn die Dicke der ersten Schicht 31 zumindest 0,1 µm beträgt, weist das elektrische Kontaktmaterial 1 eine gute Wärmebeständigkeit auf. Dies liegt daran, dass die erste Schicht 31 ausreichend dick ist. Die Oxidation des Basismaterials 2 wird wahrscheinlich mit dieser ersten Schicht 31 unterbunden. Dies liegt daran, dass die Beschichtungsschicht 3 wahrscheinlich dick ist. Wenn die Dicke der ersten Schicht 31 nicht größer als 5,0 µm ist, kann das elektrische Kontaktmaterial 1 mit hoher Produktivität hergestellt werden. Dies liegt daran, dass eine Zeit zum Bilden der ersten Schicht 31 reduziert werden kann, da die erste Schicht 31 nicht zu dick ist, und folglich eine Zeit zum Bilden der Beschichtungsschicht 3 reduziert werden kann. Die Dicke der ersten Schicht 31 kann vorzugsweise von 0,5 µm bis 4,5 µm inklusive, bevorzugter von 1,0 µm bis 3,5 µm inklusive, und noch bevorzugter von 1,2 µm bis 2,5 µm inklusive betragen. Die Dicke der ersten Schicht 31 beträgt besonders bevorzugt zumindest 1,2 µm und ist geringer als 2,0 µm. Die Dicke der ersten Schicht 31 wird unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie dem Verfahren zum Bestimmen der Dicke der Grundierungsschicht 30 bestimmt.
(Zweite Schicht)
Die zweite Schicht 32 ist auf der äußersten Seite der Beschichtungsschicht 3 bereitgestellt, d.h. unter der Oxidschicht 4. Die zweite Schicht 32 enthält Sn. Die zweite Schicht 32 kann beispielsweise einen oder mehrere Typen von Elementen, die aus einer Gruppe bestehend aus Ni, Zn und Cu ausgewählt sind, als andere Elemente als Sn enthalten. Ferner kann die zweite Schicht 32 zusätzlich zu den oben beschriebenen vier Elementen C und O enthalten. Der Sn-Gehalt in der zweiten Schicht 32 ist größer als der Sn-Gehalt in der Grundierungsschicht 30 und der ersten Schicht 31. Wenn der Gesamtgehalt an C, O, Ni, Zn, Cu und Sn, die in der zweiten Schicht 32 enthalten sind, 100 Atom beträgt %, kann der Sn-Gehalt in der zweiten Schicht 32 beispielsweise 40 Atom-% oder mehr betragen. Der Sn-Gehalt in der zweiten Schicht 32 kann 90 Atom-% oder weniger betragen. Der Sn-Gehalt in der zweiten Schicht 32 kann vorzugsweise von 45 Atom-% bis 80 Atom-% inklusive, und bevorzugter von 50 Atom-% bis 75 Atom-% inklusive betragen. Der Gehalt der in der zweiten Schicht 32 enthaltenen Elemente wird unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie dem für die Grundierungsschicht 30 verwendeten Messverfahren gemessen.
Die Dicke der zweiten Schicht 32 kann beispielsweise nicht größer als 0,50 µm sein. Wenn die Dicke der zweiten Schicht 32 nicht größer als 0,50 µm ist, ist es wahrscheinlich, dass eine Erhöhung des Kontaktwiderstands unterbunden wird selbst wenn das elektrische Kontaktmaterial 1 gegen ein Gegenstückmaterial gleitet. Das heißt, das elektrische Kontaktmaterial 1 weist eine gute Verschleißfestigkeit als Ergebnis des Einschließens der zweiten Schicht 32 auf. Dies liegt daran, dass die zweite Schicht 32 ausreichend dünn ist. Wenn die zweite Schicht 32 ausreichend dünn ist, selbst wenn die zweite Schicht 32 gegen das Gegenstückmaterial gleitet, kann die Bildung einer großen Menge Pulver eines Oxids, das ein Bestandteilmaterial der zweiten Schicht 32 enthält, unterbunden werden. Dementsprechend ist es möglich, eine Situation zu unterbinden, in der das Pulver des Oxids zwischen dem elektrischen Kontaktmaterial 1 und dem Gegenstückmaterial an einer Kontaktposition dazwischen gefangen ist. Daher kann das elektrische Kontaktmaterial 1 eine günstige elektrische Verbindung mit dem Gegenstückmaterial sicherstellen, selbst wenn das elektrische Kontaktmaterial gegen das Gegenstückmaterial gleitet. Eine dünnere zweite Schicht 32 trägt ferner zu einer Verbesserung der Verschleißfestigkeit bei. Die Dicke der zweiten Schicht 32 kann vorzugsweise nicht größer als 0,30 µm, und bevorzugter nicht größer als 0,15 µm sein.
Die Untergrenze der Dicke der zweiten Schicht 32 kann beispielsweise etwa 0,1 µm betragen. Wenn die Dicke der zweiten Schicht 32 zumindest 0,1 µm beträgt, weist das elektrische Kontaktmaterial 1 eine gute Wärmebeständigkeit auf. Dies liegt daran, dass die zweite Schicht 32 nicht zu dünn ist. Es ist wahrscheinlich, dass die zweite Schicht 32 die Diffusion von in der ersten Schicht 31 enthaltenem Cu in Richtung der Oxidschicht 4 unterbindet, wenn Wärme auf das elektrische Kontaktmaterial einwirkt. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass ein Oxid von Cu, das den Kontaktwiderstand erhöht, in der Oxidschicht 4 erhöht wird, und eine Erhöhung des Kontaktwiderstands kann in der Oxidschicht 4 unterbunden werden. Das heißt, die Oxidschicht 4 weist einen geringen Widerstand auf und kann leicht die elektrische Leitfähigkeit sicherstellen. Selbst wenn Wärme auf das elektrische Kontaktmaterial 1 einwirkt, kann das elektrische Kontaktmaterial 1 daher eine vorteilhafte elektrische Verbindung mit einem Gegenstückmaterial über die elektrisch leitfähige Oxidschicht 4 und die Beschichtungsschicht 3 sicherstellen. Zudem ist es wahrscheinlich, dass eine Oxidation des Basismaterials 2 mit der zweiten Schicht 32 unterbunden wird. Dies liegt daran, dass die Beschichtungsschicht 3 wahrscheinlich dick ist, da die zweite Schicht 32 nicht zu dünn ist. Die Dicke der zweiten Schicht 32 wird unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie dem Verfahren zum Bestimmen der Dicke der Grundierungsschicht 30 bestimmt.
[Oxidschicht]
Die Oxidschicht 4 ist auf einer Oberfläche der Beschichtungsschicht 3 bereitgestellt. Das heißt, die Oxidschicht 4 bildet die äußerste Oberfläche des elektrischen Kontaktmaterials 1. Die Oxidschicht 4 besteht aus einem Oxid, das Zn, Cu und Sn enthält. Beispielsweise können Oxide wie ZnO, SnO, SnO₂, CuO und CuO₂ zusammen in der Oxidschicht 4 vorhanden sein. Die Oxidschicht 4 kann auch eine Verbindung enthalten, die aus einem der oben beschriebenen Oxide besteht. Beispielsweise kann die Oxidschicht 4 auch (Zn, Cu)O oder (Zn, Sn)O enthalten, das als Ergebnis der Substitution eines Teils von Zn in ZnO durch Cu oder Sn gebildet wird. Die Menge eines in der Oxidschicht 4 enthaltenen Oxids von Cu ist kleiner als die Mengen anderer in der Oxidschicht 4 enthaltener Oxide. Insbesondere ist die Menge eines in der Oxidschicht 4 enthaltenen Oxids von Cu kleiner als die Menge eines Oxids von Zn, das in der Oxidschicht 4 enthalten ist. Die Oxidschicht 4, die eine geringe Menge des Oxids von Cu enthält, weist einen geringen Widerstand auf und kann leicht die elektrische Leitfähigkeit sicherstellen.
Wenn der Gesamtgehalt von vier Elementen, die in der Oxidschicht 4 enthalten sind, d.h. O, Zn, Cu und Sn, 100 Atom-% beträgt, sind die jeweiligen Gehalte der vier Elemente beispielsweise wie folgt. Der O-Gehalt kann größer als 0 Atom-% und nicht größer als 70 Atom-% sein. Der Zn-Gehalt kann größer als 0 Atom-% und nicht größer als 70 Atom-% sein. Der Cu-Gehalt kann größer als 0 Atom-% und nicht größer als 30 Atom-% sein. Der Sn-Gehalt kann größer als 0 Atom-% und nicht größer als 30 Atom-% sein. Wenn der Gehalt der Elemente innerhalb der oben beschriebenen Bereiche liegt, ist es wahrscheinlich, dass die Oxidschicht 4 die elektrische Leitfähigkeit verbessert. Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, dass die Oxidation des Basismaterials 2 unterbunden wird. Der O-Gehalt kann vorzugsweise von 0,1 Atom-% bis 60 Atom-% inklusive betragen. Der Zn-Gehalt kann vorzugsweise von 0,1 Atom-% bis 60 Atom-% inklusive betragen. Der Cu-Gehalt kann vorzugsweise von 0,1 Atom-% bis 20 Atom-% inklusive betragen. Der Sn-Gehalt kann vorzugsweise von 0,1 Atom-% bis 20 Atom-% inklusive betragen. Die Zusammensetzung der Oxidschicht 4 wird unter Verwendung einer EDX-Vorrichtung bestimmt, wie dies bei der ersten Schicht 31 der Fall ist.
Die Dicke der Oxidschicht 4 kann beispielsweise 0,01 µm bis einschließlich 5,0 µm betragen. Wenn die Dicke der Oxidschicht 4 zumindest 0,01 µm beträgt, ist es unwahrscheinlich, dass das Basismaterial 2 oxidiert wird. Dies liegt daran, dass die Oxidschicht 4 ausreichend dick ist. Wenn die Dicke der Oxidschicht 4 nicht größer als 5,0 µm ist, weist die Oxidschicht 4 einen geringen Kontaktwiderstand auf. Dies liegt daran, dass die Oxidschicht 4 nicht zu dick ist. Dementsprechend kann das elektrische Kontaktmaterial 1 einschließlich der Oxidschicht 4 eine vorteilhafte elektrische Verbindung mit einem Gegenstückmaterial über die elektrisch leitendfähige Oxidschicht 4 und die Beschichtungsschicht 3 sicherstellen. Die Dicke der Oxidschicht 4 kann vorzugsweise von 0,02 µm bis 3,0 µm inklusive, und bevorzugter von 0,03 µm bis 1,0 µm inklusive betragen. Die Dicke der Oxidschicht 4 wird unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie dem Verfahren zum Bestimmen der Dicke der Grundierungsschicht 30 bestimmt.
[Eigenschaften]
Das elektrische Kontaktmaterial 1 weist nach einem Gleittest einen geringen Kontaktwiderstand auf. Der Gleittest wird durchgeführt, indem ein vergoldeter kugelförmiger Eindringkörper mit einem Radius von 1 mm linear gegen das elektrische Kontaktmaterial 1 geschoben wird. Die Reinheit des zum Plattieren verwendeten Goldes beträgt im Wesentlichen K24. Die Dicke der Vergoldung beträgt 0,4 µm. Der Eindringkörper wird in einer Umgebung mit normaler Temperatur verschoben. Über den Eindringkörper wird eine Last von 1 N aufgebracht. Die Gleitgeschwindigkeit beträgt 100 µm/s. Der Hub beträgt 50 µm. Die Anzahl der Hin- und Herbewegungszyklen beträgt 10 oder 100. Der Kontaktwiderstand wird nach jedem Hin- und Herbewegungszyklus gemessen. Die Anzahl der Messungen (N-Nummer) beträgt zwei. Der größte Kontaktwiderstand des elektrischen Kontaktmaterials 1, wenn die Anzahl der Hin- und Herbewegungen 10 beträgt, ist nicht größer als 5 mΩ. Ein solches elektrisches Kontaktmaterial 1 weist eine gute Verschleißfestigkeit auf. Daher kann das elektrische Kontaktmaterial 1 vorteilhaft als ein Element verwendet werden, das gegen ein Gegenstückmaterial gleitet. Der größte Kontaktwiderstand des elektrischen Kontaktmaterials 1 ist vorzugsweise nicht größer als 3 mΩ und bevorzugter nicht größer als 2,5 mΩ. Der größte Kontaktwiderstand des elektrischen Kontaktmaterials 1, wenn die Anzahl der Hin- und Herbewegungen 100 beträgt, ist vorzugsweise auch nicht größer als 5 mΩ. Ein solches elektrisches Kontaktmaterial 1 weist eine verbesserte Verschleißfestigkeit auf. Daher kann das elektrische Kontaktmaterial 1 für einen langen Zeitraum als ein Element verwendet werden, das gegen ein Gegenstückmaterial gleitet. Der größte Kontaktwiderstand des elektrischen Kontaktmaterials 1 ist vorzugsweise nicht größer als 4,5 mΩ, und bevorzugter nicht größer als 4,0 mΩ.
[Herstellungsverfahren]
Ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kontaktmaterials, durch das das elektrische Kontaktmaterial 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellt wird, wird mit Bezug auf 2 beschrieben. 2 zeigt einen Querschnitt eines Rohmaterials 10 des elektrischen Kontaktmaterials 1 entlang einer Schichtrichtung einer Beschichtungsschicht 13. Dies gilt auch für 4, die später beschrieben wird. Das Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kontaktmaterials umfasst einen Schritt S1 zum Vorbereiten des Rohmaterials 10 und einen Schritt S2 zum Durchführen einer Wärmebehandlung des Rohmaterials 10.
(Schritt S1)
Das vorzubereitende Rohmaterial 10 enthält ein Basismaterial 12 und die Beschichtungsschicht 13. Das Basismaterial 12 entspricht dem Basismaterial 2 in dem oben beschrieben elektrischen Kontaktmaterial 1. Die Beschichtungsschicht 13 weist eine vierschichtige Struktur auf, die aus einer Grundierungsrohmaterialschicht 130, einer ersten Rohmaterialschicht 131, einer zweiten Rohmaterialschicht 132 und einer dritten Rohmaterialschicht 133 besteht, die auf einer Oberfläche des Basismaterials 12 in dieser Reihenfolge von der Seite des Basismaterials 12 aus bereitgestellt sind.
<Grundierungsrohmaterialschicht>
Die Grundierungsrohmaterialschicht 130 bildet die Grundierungsschicht 30 des oben beschriebenen elektrischen Kontaktmaterials 1 nach der Wärmebehandlung, was später beschrieben wird. Die Grundierungsrohmaterialschicht 130 besteht aus reinem Ni oder einer Ni-Legierung. Die Ni-Legierung kann beispielsweise zusätzlich zu Ni einen oder mehrere Typen von Elementen enthalten, die aus einer Gruppe bestehend aus Sn, Zn und Cu als Additivelemente ausgewählt sind. Die Grundierungsschicht 30 ist nach der Wärmebehandlung wahrscheinlich dünner als die Grundierungsrohmaterialschicht 130 vor der Wärmebehandlung. Daher ist die Grundierungsrohmaterialschicht 130 dicker gemacht als die Grundierungsschicht 30. Die Dicke der Grundierungsrohmaterialschicht 130 kann beispielsweise zumindest 0,5 µm betragen. Wenn die Dicke der Grundierungsrohmaterialschicht 130 zumindest 0,5 µm beträgt, ist es wahrscheinlich, dass im Basismaterial 12 enthaltenes Cu an einer Diffusion zu einer Oberfläche der Beschichtungsschicht 13 hin aufgrund der Wärmebehandlung gehindert wird. Wenn die Diffusion von Cu unterbunden werden kann, wird eine zuverlässige Bildung der ersten Schicht 31, die die oben beschriebenen spezifischen Elemente enthält, erleichtert. Ferner wird die Bildung der oben beschriebenen Oxidschicht 4 mit einem geringen Cu-Gehalt erleichtert. Je dicker die Grundierungsrohmaterialschicht 130 ist, desto zuverlässiger können diese Effekte erzielt werden. Die Dicke der Grundierungsrohmaterialschicht 130 kann vorzugsweise zumindest 0,7 µm, und bevorzugter zumindest 1,0 µm betragen. Die Obergrenze der Dicke der Grundierungsrohmaterialschicht 130 kann beispielsweise etwa 4,0 µm betragen.
<Erste Rohmaterialschicht>
Die erste Rohmaterialschicht 131 bildet hauptsächlich die zweite Schicht 32 des oben beschriebenen elektrischen Kontaktmaterials 1 nach der nachfolgend beschriebenen Wärmebehandlung. Ein Teil der ersten Rohmaterialschicht 131 bildet nach der nachfolgend beschriebenen Wärmebehandlung die erste Schicht 31 des oben beschriebenen elektrischen Kontaktmaterials 1.
Die erste Rohmaterialschicht 131 besteht aus reinem Sn oder einer Sn-Legierung. Die Sn-Legierung kann beispielsweise zusätzlich zu Sn einen oder mehrere Typen von Elementen enthalten, die aus einer Gruppe bestehend aus Cu und Zn als Additivelemente ausgewählt sind. Der Sn-Gehalt in der ersten Rohmaterialschicht 131 ist größer als der Sn-Gehalt in der zweiten Rohmaterialschicht 132 und der dritten Rohmaterialschicht 133. Wenn der Gesamtgehalt an C, O, Ni, Zn, Cu und Sn, die in der ersten Rohmaterialschicht 131 enthalten sind, 100 Atom-% beträgt, kann der Sn-Gehalt in der ersten Rohmaterialschicht 131 beispielsweise 90 Atom-% oder mehr betragen. Der Sn-Gehalt in der ersten Rohmaterialschicht 131 kann 100 Atom-% oder weniger betragen. Der Sn-Gehalt in der ersten Rohmaterialschicht 131 kann vorzugsweise 95 Atom-% bis 100 Atom-% inklusive, und bevorzugter 99 Atom-% bis 100 Atom-% inklusive betragen.
Die Dicke der ersten Rohmaterialschicht 131 beeinflusst die Dicke der zweiten Schicht 32 des zu erhaltenden elektrischen Kontaktmaterials 1. Die Dicke der ersten Rohmaterialschicht 131 kann beispielsweise zumindest 0,5 µm und kleiner als 2,0 µm sein. Wenn die Dicke der ersten Rohmaterialschicht 131 zumindest 0,5 µm beträgt, ist es wahrscheinlich, dass die erste Rohmaterialschicht 131 die Diffusion von im Basismaterial 12 enthaltenem Cu zu der Oberfläche der Beschichtungsschicht 13 hin unterbindet. Wenn zudem die erste Rohmaterialschicht 131 zumindest 0,5 µm beträgt, ist es wahrscheinlich, dass die zweite Schicht 32 des elektrischen Kontaktmaterials 1 eine Dicke von zumindest 0,1 µm aufweist. Wenn die Dicke der ersten Rohmaterialschicht 131 kleiner als 2,0 µm ist, ist es wahrscheinlich, dass die zweite Schicht 32 des elektrischen Kontaktmaterials 1 eine Dicke von nicht größer als 0,50 µm aufweist. Wenn ferner die Dicke der ersten Rohmaterialschicht 131 kleiner als 2,0 µm ist, kann eine Zeit zum Bilden der Beschichtungsschicht 13 leicht verringert werden. Die Dicke der ersten Rohmaterialschicht 131 kann vorzugsweise von 0,5 µm bis 1,7 µm inklusive, und bevorzugter von 0,75 µm bis 1,5 µm inklusive betragen.
<Zweite Rohmaterialschicht>
Die zweite Rohmaterialschicht 132 bildet hauptsächlich die Oxidschicht 4 des oben beschriebenen elektrischen Kontaktmaterials 1 nach der nachfolgend beschriebenen Wärmebehandlung. Ein Teil der zweiten Rohmaterialschicht 132 bildet nach der nachstehend beschriebenen Wärmebehandlung die erste Schicht 31 des oben beschriebenen elektrischen Kontaktmaterials 1.
Die zweite Rohmaterialschicht 132 besteht aus reinem Zn oder einer Zn-Legierung. Die Zn-Legierung kann zusätzlich zu Zn Sn als Additivelement enthalten. Der Zn-Gehalt in der zweiten Rohmaterialschicht 132 ist größer als der Zn-Gehalt in der ersten Rohmaterialschicht 131. Wenn der Gesamtgehalt an C, O, Ni, Zn, Cu und Sn, die in der zweiten Rohmaterialschicht 132 enthalten sind, 100 Atom-% beträgt, kann der Zn-Gehalt in der zweiten Rohmaterialschicht 132 beispielsweise 90 Atom-% oder mehr betragen. Der Zn-Gehalt in der zweiten Rohmaterialschicht 132 kann 100 Atom-% oder weniger betragen. Der Zn-Gehalt in der zweiten Rohmaterialschicht 132 kann vorzugsweise von 95 Atom-% bis 100 Atom-% inklusive, und bevorzugter von 99 Atom-% bis 100 Atom-% inklusive betragen.
Die Dicke der zweiten Rohmaterialschicht 132 kann zumindest 0,1 µm und kleiner als 1,0 µm sein. Wenn die Dicke der zweiten Rohmaterialschicht 132 zumindest 0,1 µm beträgt, ist es wahrscheinlich, dass die zweite Rohmaterialschicht 132 die Diffusion von im Basismaterial 12 enthaltenem Cu in Richtung der Oberfläche der Beschichtungsschicht 13 unterbindet. Die Bildung der oben beschriebenen Oxidschicht 4 wird erleichtert. Wenn die Dicke der zweiten Rohmaterialschicht 132 kleiner als 1,0 µm ist, ist es wahrscheinlicher, dass die Oxidschicht 4 Sn und Zn enthält. Darüber hinaus ist es weniger wahrscheinlich, dass die Oxidschicht 4 Cu enthält. Die Dicke der zweiten Rohmaterialschicht 132 kann vorzugsweise von 0,1 µm bis 0,5 um inklusive, und bevorzugter von 0,2 µm bis 0,4 µm inklusive betragen.
<Dritte Rohmaterialschicht>
Die dritte Rohmaterialschicht 133 bildet nach der nachfolgend beschriebenen Wärmebehandlung hauptsächlich die erste Schicht 31 des oben beschriebenen elektrischen Kontaktmaterials 1. Ein Teil der dritten Rohmaterialschicht 133 bildet nach der nachfolgend beschriebenen Wärmebehandlung die Oxidschicht 4 des oben beschriebenen elektrischen Kontaktmaterials 1.
Die dritte Rohmaterialschicht 133 ist die äußerste Schicht der Beschichtungsschicht 13. Die dritte Rohmaterialschicht 133 besteht aus reinem Cu oder einer Cu-Legierung. Die Cu-Legierung kann zusätzlich zu Cu Sn als Additivelement enthalten. Der Cu-Gehalt in der dritten Rohmaterialschicht 133 ist größer als der Cu-Gehalt in der ersten Rohmaterialschicht 131. Wenn der Gesamtgehalt an C, O, Ni, Zn, Cu und Sn, die in der dritten Rohmaterialschicht 133 enthalten sind, 100 Atom-% beträgt, kann der Cu-Gehalt in der dritten Rohmaterialschicht 133 beispielsweise 90 Atom-% oder mehr betragen. Der Cu-Gehalt in der dritten Rohmaterialschicht 133 kann 100 Atom-% oder weniger betragen. Der Cu-Gehalt in der dritten Rohmaterialschicht 133 kann vorzugsweise von 95 Atom-% bis 100 Atom-% inklusive, und bevorzugter von 99 Atom-% bis 100 Atom-% inklusive betragen.
Die Dicke der dritten Rohmaterialschicht 133 kann beispielsweise von 0,1 µm bis 1,0 µm inklusive betragen. Wenn die Dicke der dritten Rohmaterialschicht 133 zumindest 0,1 µm beträgt, wird die Bildung der oben beschriebenen Oxidschicht 4 erleichtert. Wenn die Dicke der dritten Rohmaterialschicht 133 nicht größer als 1,0 µm ist, ist es wahrscheinlicher, dass die Oxidschicht 4 des elektrischen Kontaktmaterials 1 Sn und Zn enthält. Es ist auch weniger wahrscheinlich, dass die Oxidschicht 4 des elektrischen Kontaktmaterials 1 Cu enthält. Die Dicke der dritten Rohmaterialschicht 133 kann vorzugsweise von 0,1 µm bis 0,5 um inklusive, und bevorzugter von 0,2 µm bis 0,4 µm inklusive betragen.
Jede der Schichten von der Grundierungsrohmaterialschicht 130 bis zu der dritten Rohmaterialschicht 133 kann unter Verwendung eines Plattierungsverfahrens gebildet werden. Beispiele für das Plattierungsverfahren umfassen Elektroplattieren, nicht-elektrolytisches Plattieren und Hot-Dip-Plattieren. Jede der Schichten kann unter bekannten Plattierungsbehandlungsbedingungen gebildet werden.
(Schritt S2)
Die Wärmebehandlung wird für eine vorbestimmte Retentionszeit bei einer Wärmebehandlungstemperatur durchgeführt, die zumindest der Schmelzpunkt von Sn ist. Die Wärmebehandlungstemperatur ist die Temperatur des Rohmaterials 10. Die Retentionszeit ist ein Zeitraum, über den die Temperatur des Rohmaterials 10 bei der Wärmebehandlungstemperatur gehalten wird. Durch diese Wärmebehandlung reagiert Sn in flüssiger Phase in geeigneter Weise mit Zn und Cu. Durch diese Wärmebehandlung ist es möglich, das elektrische Kontaktmaterial 1 einschließlich der oben beschriebenen Beschichtungsschicht 3 und der Oxidschicht 4, die auf der Oberfläche des Basismaterials 2 gebildet werden, in dieser Reihenfolge von der Seite des Basismaterials 2 aus herzustellen.
Die Wärmebehandlungstemperatur kann 232°-C bis 500°-C inklusive betragen. Wenn die Wärmebehandlungstemperatur zumindest 232°-C beträgt, ist es möglich, Sn in den Flüssigphasenzustand eintreten zu lassen und die Bildung der Oxidschicht 4 mit einem kleinen Cu-Gehalt, einem großen Sn-Gehalt und einem großen Zn-Gehalt an der äußersten Oberfläche des elektrischen Kontaktmaterials 1 zu erleichtern. Wenn die Wärmebehandlungstemperatur nicht höher als 500°-C ist, ist es wahrscheinlich, dass die Diffusion von Cu in Richtung der Oberfläche der Beschichtungsschicht 13 unterbunden wird. Die Wärmebehandlungstemperatur kann vorzugsweise von 240°-C bis 450°-C inklusive, und bevorzugter von 250°-C bis 400°-C inklusive betragen.
Die Retentionszeit kann von 1 Sekunde bis 5 Minuten inklusive betragen. Wenn die Retentionszeit zumindest 1 Sekunde beträgt, ist es möglich, Sn in den Flüssigphasenzustand eintreten zu lassen und die Bildung der Oxidschicht 4 mit einem kleinen Cu-Gehalt, einem großen Sn-Gehalt und einem großen Zn-Gehalt an der äußersten Oberfläche des elektrischen Kontaktmaterials 1 zu erleichtern. Wenn die Retentionszeit nicht länger als 5 Minuten ist, ist es wahrscheinlich, dass die Diffusion von Cu in Richtung der Oberfläche der Beschichtungsschicht 13 unterbunden wird. Die Retentionszeit kann vorzugsweise von 2 Sekunden bis 4 Minuten inklusive, und bevorzugter von 3 Sekunden bis 3 Minuten inklusive betragen.
Die Wärmebehandlung kann in einer Sauerstoffatmosphäre durchgeführt werden.
[Funktionen und Effekte]
Das elektrische Kontaktmaterial 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist einen geringen Kontaktwiderstand in Bezug auf ein Gegenstückmaterial auf, selbst wenn das elektrische Kontaktmaterial 1 gegen das Gegenstückmaterial gleitet. Weiterhin weist das elektrische Kontaktmaterial 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen geringen Kontaktwiderstand in Bezug auf ein Gegenstückmaterial auf, selbst wenn das elektrische Kontaktmaterial 1 in einem beschleunigten Alterungstest über einen langen Zeitraum hinweg einer Hochtemperaturumgebung ausgesetzt ist.
« Ausführungsform 2 »
[Elektrisches Kontaktmaterial]
Ein elektrisches Kontaktmaterial 1 gemäß Ausführungsform 2 wird mit Bezug auf 3 beschrieben. Das elektrische Kontaktmaterial 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem elektrischen Kontaktmaterial 1 gemäß Ausführungsform 1 in der Struktur der Beschichtungsschicht 3. Insbesondere unterscheidet sich die Beschichtungsschicht 3 in der vorliegenden Ausführungsform von der Beschichtungsschicht 3 der elektrisches Kontaktmaterial 1 gemäß Ausführungsform 1 dahingehend, dass die Beschichtungsschicht 3 die Grundierungsschicht 30 nicht enthält (siehe 1) und eine zweischichtige Struktur aufweist, die aus der ersten Schicht 31 und der zweiten Schicht 32 besteht. Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf den Unterschied zu Ausführungsform 1. Eine Beschreibung von Konfigurationen, welche die gleichen wie in Ausführungsform 1 sind, wird weggelassen.
[Beschichtungsschicht]
(Erste Schicht)
Die erste Schicht 31 ist auf der innersten Seite der Beschichtungsschicht 3 bereitgestellt, d.h. direkt auf dem Basismaterial 2. Die erste Schicht 31 unterscheidet sich von der ersten Schicht 31 der Beschichtungsschicht 3 in Ausführungsform 1 dahingehend, dass die erste Schicht kein Ni enthält oder eine geringe Menge Ni enthält, und Gehalte an Zn, Cu und Sn aufweist, die sich von denen in der ersten Schicht 31 in Ausführungsform 1 unterscheiden. Die drei Elemente Zn, Cu und Sn können in beliebiger Form vorliegen. Beispielsweise können diese Elemente in Form eines einzelnen Metalls, einer Legierung, einer Verbindung, eines Komplexes aus einem einzelnen Metall und einer Verbindung oder eines Komplexes aus einer Legierung und einer Verbindung wie oben beschrieben vorliegen. Die oben beschriebene Legierung muss nur zumindest zwei Elemente enthalten, die aus einer Gruppe bestehend aus den oben beschriebenen drei Elementen ausgewählt sind. Natürlich kann die oben beschriebene Legierung auch alle oben beschriebenen drei Elemente enthalten. Die oben beschriebene Verbindung muss nur zumindest ein Element enthalten, das aus den oben beschriebenen drei Elementen ausgewählt ist. Die erste Schicht 31 kann zusätzlich zu den oben beschriebenen drei Elementen C und O enthalten.
Wenn der Gesamtgehalt an C, O, Zn, Cu und Sn, die in der ersten Schicht 31 enthalten sind, 100 Atom-% beträgt, sind die jeweiligen Gehalte an Zn, Cu und Sn, die in der ersten Schicht 31 enthalten sind, beispielsweise wie folgt. Der Zn-Gehalt kann von 0,01 Atom-% bis 50 Atom-% inklusive betragen. Der Cu-Gehalt kann von 10 Atom-% bis 90 Atom-% inklusive betragen. Der Sn-Gehalt kann von 10 Atom-% bis 90 Atom-% inklusive betragen. Der Zn-Gehalt kann bevorzugt von 0,1 Atom-% bis 30 Atom-% inklusive, und bevorzugter von 1 Atom-% bis 20 Atom-% inklusive betragen. Der Cu-Gehalt kann vorzugsweise von 40 Atom-% bis 88 Atom-% inklusive, und bevorzugter von 50 Atom-% bis 85 Atom-% inklusive betragen. Der Sn-Gehalt kann vorzugsweise von 10 Atom-% bis 50 Atom-% inklusive, und bevorzugter von 10 Atom-% bis 30 Atom-% inklusive betragen.
(Zweite Schicht)
Die zweite Schicht 32 ist auf der äußersten Seite der Beschichtungsschicht 3 bereitgestellt, d.h. unterhalb der Oxidschicht 4. Die zweite Schicht 32 unterscheidet sich von der zweiten Schicht 32 der Beschichtungsschicht 3 in Ausführungsform 1 dahingehend, dass die zweite Schicht 32 kein Ni enthält oder eine geringe Menge Ni enthält, und einen Sn-Gehalt aufweist, der sich von dem Sn-Gehalt in der zweiten Schicht 32 in Ausführungsform 1 unterscheidet. Der Sn-Gehalt in der zweiten Schicht 32 ist größer als der Sn-Gehalt in der ersten Schicht 31. Wenn der Gesamtgehalt an C, O, Zn, Cu und Sn, die in der zweiten Schicht 32 enthalten sind, 100 Atom-% beträgt, kann der Sn-Gehalt in der zweiten Schicht 32 beispielsweise 40 Atom-% oder mehr betragen. Der Sn-Gehalt in der zweiten Schicht 32 kann 90 Atom-% oder weniger betragen. Der Sn-Gehalt in der zweiten Schicht 32 kann vorzugsweise von 45 Atom-% bis 80 Atom-% inklusive, und bevorzugter von 50 Atom-% bis 75 Atom-% inklusive betragen.
[Herstellungsverfahren]
Ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kontaktmaterials, durch das das elektrische Kontaktmaterial 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellt wird, wird mit Bezug auf 4 beschrieben. Das Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kontaktmaterials unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren in der Struktur der Beschichtungsschicht 13. Insbesondere unterscheidet sich das Verfahren von dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren dahingehend, dass die Beschichtungsschicht 13 des Rohmaterials 10 die Grundierungsrohmaterialschicht 130 nicht enthält (siehe 2) und eine dreischichtige Struktur aufweist, die aus der ersten Rohmaterialschicht 131, der zweiten Rohmaterialschicht 132 und der dritten Rohmaterialschicht 133 besteht. Das Verfahren ist das gleiche wie das oben beschriebene Herstellungsverfahren, außer dass die erste Rohmaterialschicht 131 direkt auf dem Basismaterial 12 bereitgestellt wird.
[Funktionen und Effekte]
Ähnlich wie das elektrische Kontaktmaterial 1 gemäß Ausführungsform 1 weist das elektrische Kontaktmaterial 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen geringen Kontaktwiderstand in Bezug auf ein Gegenstückmaterial auf, selbst wenn das elektrische Kontaktmaterial 1 gegen das Gegenstückmaterial gleitet.
« Ausführungsform 3 »
[Kabelbaum]
Die elektrischen Kontaktmaterialien 1 gemäß den Ausführungsformen 1 und 2 sind vorteilhaft auf ein Anschlusspassstück anwendbar. Beispiele für Anschlusspassstücke, auf die die elektrischen Kontaktmaterialien vorteilhaft anwendbar sind, umfassen ein Anschlusspassstück, das in einem Verbinder enthalten ist, ein Anschlusspassstück, das in einem Kabelbaum enthalten ist, und ein Anschlusspassstück eines Verbinders, der in einem Kabelbaum enthalten ist. In Ausführungsform 3 wird ein Kabelbaum 100, der einen elektrischen Draht 300 und ein Anschlusspassstück 200 enthält, mit Bezug auf 5 als ein Beispiel beschrieben, auf das das elektrische Kontaktmaterial 1 gemäß Ausführungsform 1 oder 2 angewendet wird.
Der elektrische Draht 300 enthält einen Leiter 310 und eine Isolierschicht 320, die einen Außenumfang des Leiters 310 bedeckt. Ein bekannter elektrischer Draht kann als elektrischer Draht 300 verwendet werden.
Das Anschlusspassstück 200 enthält einen Drahthülsenabschnitt 210, einen Isolationszylinderabschnitt 220 und einen Passstückabschnitt 230. Der Drahthülsenabschnitt 210, der Isolationszylinderabschnitt 220 und der Passstückabschnitt 230 sind kontinuierlich zueinander ausgebildet. Der Isolationszylinderabschnitt 220 ist auf einer Seite des Drahthülsenabschnitts 210 bereitgestellt, und der Passstückabschnitt 230 ist auf der anderen Seite des Drahthülsenabschnitts 210 bereitgestellt.
Der Drahthülsenabschnitt 210 ist ein Leiterverbindungsabschnitt zum Verbinden des Leiters 310 des elektrischen Drahtes 300. Der Drahthülsenabschnitt 210 enthält ein Paar Crimpstücke zum Crimpen des Leiters 310. Der Isolationshülsenabschnitt 220 crimpt die Isolierschicht 320 des elektrischen Drahtes 300. Der Passstückabschnitt 230 ist in der vorliegenden Ausführungsform vom weiblichen bzw. aufnehmenden Typ und enthält einen rohrförmigen Kastenabschnitt 231 und elastische Stücke 232 und 233, die einander gegenüberliegend bzw. entgegengesetzt auf der Innenfläche des Kastenabschnitts 231 angeordnet sind. Zumindest eines der elastischen Stücke 232 und 233 besteht aus dem elektrischen Kontaktmaterial 1 gemäß Ausführungsform 1 oder 2.
Ein Passstückabschnitt vom männlichen bzw. aufzunehmenden Typ wird in den Kastenabschnitt 231 des weiblichen Passstückabschnitts 230 eingesetzt. Die Darstellung des männlichen Passstückabschnitts wird weggelassen. Der männliche Passstückabschnitt wird fest unter der Vorspannkraft der elastischen Stücke 232 und 233 des weiblichen Anschlussabschnitts 230 gehalten. Das weibliche Anschlusspassstück 200 und ein männliches Anschlusspassstück sind elektrisch miteinander verbunden. Das elektrische Kontaktmaterial 1 kann eine Erhöhung des Kontaktwiderstands unterbinden, selbst wenn der Kontaktdruck mit einem Gegenstückmaterial gering ist, und ist dementsprechend vorteilhaft auf ein Anschlusspassstück 200 anwendbar, das kleine elastische Stücke 232 und 233 enthält.
[Funktionen und Effekte]
Der Kabelbaum 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine gute elektrische Leitfähigkeit auf. Dies liegt daran, dass zumindest eines der elastischen Stücke 232 und 233 des weiblichen Passstückabschnitts 230 aus dem elektrischen Kontaktmaterial 1 besteht, das eine gute Verschleißfestigkeit aufweist. Selbst wenn der weibliche Passstückabschnitt 230 und der männliche Passstückabschnitt gegeneinander gleiten, können dementsprechend die Passstückabschnitte vorteilhaft elektrisch miteinander verbunden werden.
«Testbeispiel»
In einem Testbeispiel wurden elektrische Kontaktmaterialien hergestellt und der Kontaktwiderstand jedes elektrischen Kontaktmaterials gemessen.
[Herstellung von Proben]
Ein elektrisches Kontaktmaterial jeder Probe wurde durch einen Schritt des Vorbereitens eines Rohmaterials und einen Schritt des Durchführens einer Wärmebehandlung des Rohmaterials ähnlich dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt.
[Vorbereitung des Rohmaterials]
Das Rohmaterial wurde vorbereitet, indem auf einer Oberfläche eines Basismaterials eine Beschichtungsschicht bereitgestellt wurde, die eine vierschichtige Struktur aufwies, die aus einer Grundierungsrohmaterialschicht, einer ersten Rohmaterialschicht, einer zweiten Rohmaterialschicht und einer dritten Rohmaterialschicht bestand, die in dieser Reihenfolge von der Seite des Basismaterials aus entlang einer Dickenrichtung des Basismaterials angeordnet wurden.
Als Basismaterial wurde eine Metallplatte aus einer Cu-Legierung verwendet.
Jede Rohmaterialschicht wurde unter Verwendung eines Elektroplattierungsverfahrens gebildet.
Als Grundierungsrohmaterialschicht wurde eine reine Ni-plattierte Schicht gebildet. Durch Komponentenanalyse unter Verwendung einer EDX-Vorrichtung (hergestellt von Carl Zeiss AG) wurde bestätigt, dass andere Elemente als Ni nicht in der Grundierungsrohmaterialschicht enthalten waren. Die Dicke der Grundierungsrohmaterialschicht wurde auf 1,5 µm festgelegt, wie in Tabelle 1 gezeigt.
Als erste Rohmaterialschicht wurde eine reine Sn-plattierte Schicht gebildet. Die Dicke der ersten Rohmaterialschicht wurde von 0,5 µm bis 2,0 µm ausgewählt, wie in Tabelle 1 gezeigt.
Als zweite Rohmaterialschicht wurde eine reine Zn-plattierte Schicht gebildet. Die Dicke der zweiten Rohmaterialschicht wurde auf 0,2 µm festgelegt, wie in Tabelle 1 gezeigt.
Als dritte Rohmaterialschicht wurde eine reine Cu-plattierte Schicht gebildet. Die Dicke der dritten Rohmaterialschicht wurde auf 0,2 µm festgelegt, wie in Tabelle 1 gezeigt.
[Wärmebehandlung]

An jedem Rohmaterial wurde eine Wärmebehandlung durchgeführt, indem das Rohmaterial so erhitzt wurde, dass das Rohmaterial eine Temperatur von 270°-C aufwies. Jedes Rohmaterial wurde 3 Minuten bei dieser Temperatur gehalten. Das Erhitzen wurde in einer Sauerstoffatmosphäre durchgeführt. Nach Ablauf der Retentionszeit wurde das erhaltene elektrische Kontaktmaterial auf normale Temperatur abgekühlt. Tabelle 1

Probe Nr.	Rohmaterial (vor Wärmebehandlung)
	Beschichtungsschicht
	Grundierungsrohmaterialschicht	Erste Rohmaterialschicht	Zweite Rohmaterialschicht	Dritte Rohmaterialschicht
	Ni-plattierte Schicht	Sn-plattierte Schicht	Zn-plattierte Schicht	Cu-plattierte Schicht
	Dicke	Dicke	Dicke	Dicke
	(µm)	(µm)	(µm)	(µm)
1	1,5	0,5	0,2	0,2
2	1,5	1,0	0,2	0,2
3	1,5	1,5	0,2	0,2
101	1,5	2,0	0,2	0,2

[Querschnittsbeobachtung, Komponentenanalyse]
Ein Querschnitt jedes elektrischen Kontaktmaterials wurde beobachtet und Komponenten der auf der Oberfläche des Basismaterials bereitgestellten Beschichtungsschicht wurden analysiert. Der Querschnitt wurde entlang der Dickenrichtung des Basismaterials genommen. Der Querschnitt wurde unter Verwendung eines SEM beobachtet. Die Komponenten wurden unter Verwendung der oben beschriebenen EDX-Vorrichtung analysiert. Die Beschleunigungsspannung der EDX-Vorrichtung wurde auf 15 kV festgelegt. Im Ergebnis hat sich herausgestellt, dass in dem elektrischen Kontaktmaterial eine Beschichtungsschicht, die vier Schichten enthält, und zwar eine Grundierungsschicht, eine erste Schicht, eine zweite Schicht und eine Oxidschicht, die in dieser Reihenfolge von der Seite des Basismaterials aus angeordnet waren, auf der Oberfläche des Basismaterials gebildet wurde. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass die Grundierungsschicht Ni enthielt. Die Grundierungsschicht enthielt neben Ni auch Zn, Cu und Sn. Es hat sich herausgestellt, dass die erste Schicht Ni, Zn, Cu und Sn enthielt. Es hat sich herausgestellt, dass die zweite Schicht Sn enthielt. Die zweite Schicht enthielt neben Sn auch Ni, Zn und Cu. Es hat sich herausgestellt, dass die Oxidschicht aus einem Oxid bestand, das Zn, Cu und Sn enthielt. Die Oxidschicht enthielt keine anderen Metallelemente als Zn, Cu und Sn. Die Gehalte an Ni, Zn, Cu und Sn, die in der ersten Schicht enthalten sind, sind in Tabelle 2 gezeigt. Die Gehalte der in Tabelle 2 gezeigten Elemente sind Werte, wenn der Gesamtgehalt an C, O, Ni, Zn, Cu und Sn 100 Atom-% betrug.
[Messung der Dicke]
Die Dicke jeder Schicht wurde wie folgt bestimmt. Ein Querschnitt wurde entlang der Schichtrichtung der Beschichtungsschicht genommen. Zwei rückgestreute Elektronenbilder wurden unter Verwendung eines REM aus dem Querschnitt aufgenommen. Die Größe jedes rückgestreuten Elektronenbildes wurde auf 30 um x 40 um festgelegt. In jedem rückgestreuten Elektronenbild wurde die Länge jeder Schicht entlang der Schichtrichtung der Beschichtungsschicht an zumindest fünf Positionen gemessen. Ein Durchschnitt der gemessenen Längen der ersten Schicht, ein Durchschnitt der gemessenen Längen der zweiten Schicht und ein Durchschnitt der gemessenen Längen der Oxidschicht wurden berechnet. Als Mittelwerte wurden die Dicken der jeweiligen Schichten angenommen. Die Dicken der jeweiligen Schichten in den elektrischen Kontaktmaterialien der Proben Nr. 1 bis Nr. 3 und Nr. 101 sind in Tabelle 2 gezeigt.
[Messung des Kontaktwiderstands]
Als Kontaktwiderstand jedes elektrischen Kontaktmaterials wurden (1) ein anfänglicher Kontaktwiderstand, (2) ein Kontaktwiderstand nach einem beschleunigten Alterungstest und (3) ein Kontaktwiderstand nach einem Gleittest gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 3 gezeigt. In Tabelle 3 gibt „-“ in der Spalte des Kontaktwiderstands nach dem beschleunigten Alterungstest an, dass der Kontaktwiderstand nicht mit einer verwendeten Messvorrichtung gemessen werden konnte, da der Kontaktwiderstand zu groß war.
Jeder Kontaktwiderstand wurde unter Verwendung einer Erfassungswiderstand-Messvorrichtung mit vier Anschlüssen gemessen, indem ein vergoldeter kugelförmiger Eindringkörper mit einem Radius von 1 mm unter Aufbringung einer Last von 1 N mit der Oxidschicht des elektrischen Kontaktmaterials in Kontakt gebracht wurde. Die Reinheit des zum Plattieren verwendeten Goldes betrug im Wesentlichen K24. Die Dicke der Goldplattierung bzw. Vergoldung betrug 0,4 µm.
(1) Der anfängliche Kontaktwiderstand war der Kontaktwiderstand des elektrischen Kontaktmaterials bei normaler Temperatur nach der oben beschriebenen Wärmebehandlung und vor einem beschleunigten Alterungstest und einem nachfolgend beschriebenen Gleittest.
(2) Der beschleunigte Alterungstest wurde durchgeführt, indem das elektrische Kontaktmaterial 120 Stunden lang in einer Atmosphäre bei 160°-C belassen wurde. Ein Kontaktwiderstand des elektrischen Kontaktmaterials, das nach dem beschleunigten Alterungstest auf normale Temperatur abgekühlt wurde, wurde als Kontaktwiderstand nach dem beschleunigten Alterungstest angenommen.

(3) Der Gleittest wurde durchgeführt, indem der oben beschriebene Eindringkörper linear gegen die Oxidschicht des elektrischen Kontaktmaterials ver- bzw. geschoben wurde. Über den Eindringkörper wurde eine Last von 1 N aufgebracht. Die Gleitgeschwindigkeit wurde auf 100 µm/s festgelegt. Der Hub wurde auf 50 µm festgelegt. Die Anzahl der Hin- und Herbewegungszyklen wurde auf 100 festgelegt. Der Kontaktwiderstand wurde nach jedem Hin- und Herbewegungszyklus gemessen. Die Anzahl der Messungen (N-Zahl) betrug zwei. Tabelle 3 zeigt als Kontaktwiderstände nach dem Gleittest einen Durchschnitt der größten Kontaktwiderstände, die nach dem ersten bis 10. Hin- und Herbewegungszyklus gemessen wurden, und einen Durchschnitt der größten Kontaktwiderstände, die nach dem ersten bis 100. Hin- und Herbewegungszyklus gemessen wurden. Tabelle 2

Probe Nr.	Elektrisches Kontaktmaterial (nach Wärmebehandlung)
	Beschichtungsschicht						Oxid schicht
	Erste Schicht					Zweite Schicht	Oxid schicht
	Ni	Zn	Cu	Sn	Dicke	Dicke	Dicke
	(Atom%)	(Atom%)	(Atom%)	(Atom%)	(µm)	(µm)	(µm)
1	17,65	9,09	28,48	36,90	1,25	0,20	0,04
2	18,71	10,99	22,67	33,90	1,59	0,13	0,04
3	20,07	12,71	18,36	35,29	1,62	0,27	0,04
101	19,51	11,98	19,59	35,47	2,00	0,54	0,04

Tabelle 3

Probe Nr.	Kontaktwiderstand
	Anfangs	Nach beschleunigtem Alterungstest	Nach Gleittest
	(mΩ)	(mΩ)	1-10 Zyklen	1-100 Zyklen
	(mΩ)	(mΩ)	(mΩ)	(mΩ)
1	3,4		1,3	3,1
2	2,6	3,2	1,4	3,7
3	3	3,8	2,2	10,7
101	2,8	3,8	5,2	11,8

Wie in Tabelle 3 gezeigt, wies jedes der elektrischen Kontaktmaterialien der Proben Nr. 1 bis Nr. 3 nach dem Gleittest einen geringen Kontaktwiderstand auf. Insbesondere war der größte Kontaktwiderstand, der nach dem ersten bis zehnten Hin- und Herbewegungszyklus gemessen wurde, nicht größer als 5 mΩ, nicht größer als 3 mΩ und nicht größer als 2,5 mΩ. Insbesondere war bei den elektrischen Kontaktmaterialien der Proben Nr. 1 und Nr. 2 der größte Kontaktwiderstand, der nach dem ersten bis 100. Hin- und Herbewegungszyklus gemessen wurde, nicht größer als 5 mΩ, nicht größer als 4,5 mΩ und nicht größer als 4,0 mΩ. Anhand dieser Ergebnisse hat sich gezeigt, dass die elektrischen Kontaktmaterialien der Proben Nr. 1 bis Nr. 3 eine gute Verschleißfestigkeit aufwiesen, insbesondere die elektrischen Kontaktmaterialien der Proben Nr. 1 und Nr. 2 wiesen eine gute Verschleißfestigkeit auf.
Weiterhin wies jedes der elektrischen Kontaktmaterialien der Proben Nr. 1 bis Nr. 3 einen geringen anfänglichen Kontaktwiderstand auf. Insbesondere war der anfängliche Kontaktwiderstand nicht größer als 3,5 mΩ. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass jedes der elektrischen Kontaktmaterialien der Proben Nr. 2 und Nr. 3 auch nach dem beschleunigten Alterungstest einen geringen Kontaktwiderstand aufwies. Insbesondere war der Kontaktwiderstand nach dem beschleunigten Alterungstest nicht größer als 4 mΩ. Anhand dieser Ergebnisse hat sich gezeigt, dass die elektrischen Kontaktmaterialien der Proben Nr. 2 und Nr. 3 ebenfalls eine gute Wärmebeständigkeit aufwiesen.
Das elektrische Kontaktmaterial der Probe Nr. 101 wies nach dem Gleittest einen hohen Kontaktwiderstand auf. Insbesondere waren der größte Kontaktwiderstand, der nach dem ersten bis 10. Hin- und Herbewegungszyklus gemessen wurde, und der größte Kontaktwiderstand, der nach dem ersten bis 100. Hin- und Herbewegungszyklus gemessen wurde, beide größer als 5 mΩ. Anhand dieser Ergebnisse hat sich gezeigt, dass das elektrische Kontaktmaterial der Probe Nr. 101 eine schlechte Verschleißfestigkeit aufwies. Das elektrische Kontaktmaterial der Probe Nr. 101 wies einen niedrigen anfänglichen Kontaktwiderstand und einen niedrigen Kontaktwiderstand nach dem beschleunigten Alterungstest auf. Insbesondere war der anfängliche Kontaktwiderstand nicht größer als 3,5 mΩ. Der Kontaktwiderstand nach dem beschleunigten Alterungstest war nicht größer als 4 mΩ. Anhand dieser Ergebnisse hat sich gezeigt, dass das elektrische Kontaktmaterial der Probe Nr. 101 eine gute Wärmebeständigkeit aufwies.
Die vorliegende Erfindung ist durch die Begriffe bzw. Bedingungen der Ansprüche definiert, aber nicht auf die obige Beschreibung beschränkt, und soll jegliche Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Schutzbereichs einschließen, die äquivalent zu den Begriffen bzw. Bedingungen der Ansprüche sind.
Bezugszeichenliste

1: Elektrisches Kontaktmaterial
2: Basismaterial
3: Beschichtungsschicht
30: Grundierungsschicht
31: Erste Schicht
32: Zweite Schicht
4: Oxidschicht

Rohmaterial

12

Basismaterial

13

Beschichtungsschicht

130

Grundierungsrohmaterialschicht

131

Erste Rohmaterialschicht

132

Zweite Rohmaterialschicht

133

Dritte Rohmaterialschicht
Kabelbaum

200

Anschlusspassstück

210

Drahthülsenabschnitt

220

Isolationshülsenabschnitt

230

Passstückabschnitt

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 2015067861 A [0003]

Claims

Elektrisches Kontaktmaterial, umfassend: ein Basismaterial; eine Beschichtungsschicht, die auf einer Oberfläche des Basismaterials bereitgestellt ist; und eine Oxidschicht, die auf einer Oberfläche der Beschichtungsschicht bereitgestellt ist, wobei das Basismaterial Cu enthält, die Beschichtungsschicht Zn, Cu und Sn enthält, die Oxidschicht aus einem Oxid besteht, das Zn, Cu und Sn enthält, und wenn ein kugelförmiger Eindringkörper mit einem Radius von 1 mm mit einer aufgebrachten Last von 1 N, einer Gleitgeschwindigkeit von 100 µm/s, einem Hub von 50 µm und 10 Hin- und Herbewegungszyklen linear gegen die Oxidschicht geschoben wird, der größte Kontaktwiderstand gemessen nach dem ersten bis zehnten Hin- und Herbewegungszyklus nicht größer als 5 mΩ ist.
Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenn die Anzahl an Hin- und Herbewegungszyklen 100 beträgt, der größte Kontaktwiderstand gemessen nach dem ersten bis hunderten Hin- und Herbewegungszyklus nicht größer als 5 mΩ ist.
Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beschichtungsschicht eine erste Schicht und eine zweite Schicht enthält, die auf der Oberfläche des Basismaterials in dieser Reihenfolge von der Seite des Basismaterials aus bereitgestellt sind, die erste Schicht Zn, Cu und Sn enthält, die zweite Schicht Sn enthält, und die zweite Schicht eine Dicke von nicht größer als 0,50 µm aufweist.
Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 3, wobei der Gehalt an Zn, Cu und Sn, die in der ersten Schicht enthalten sind, derart ist, dass Zn von 0,01 Atom-% bis 50 Atom-% inklusive beträgt, Cu von 10 Atom-% bis 90 Atom-% inklusive beträgt, und Sn von 10 Atom-% bis 90 Atom-% inklusive beträgt, wobei der Gesamtgehalt an C, O, Zn, Cu und Sn, die in der ersten Schicht enthalten sind, 100 Atom-% beträgt.
Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beschichtungsschicht eine Grundierungsschicht, eine erste Schicht und eine zweite Schicht enthält, die auf der Oberfläche des Basismaterials in dieser Reihenfolge von der Seite des Basismaterials aus bereitgestellt sind, die Grundierungsschicht Ni enthält, die erste Schicht Ni, Zn, Cu und Sn enthält, die zweite Schicht Sn enthält, und die zweite Schicht eine Dicke von nicht mehr als 0,50 µm aufweist.
Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 5, wobei der Gehalt an Ni, Zn, Cu und Sn, die in der ersten Schicht enthalten sind, derart ist, dass Ni von 15 Atom-% bis 35 Atom-% inklusive beträgt, Zn von 5 Atom-% bis 30 Atom-% inklusive beträgt, Cu von 1 Atom-% bis 30 Atom-% inklusive beträgt, und Sn von 25 Atom-% bis 55 Atom-% inklusive beträgt, wobei der Gesamtgehalt an C, O, Ni, Zn, Cu und Sn, der in der ersten Schicht enthalten sind, 100 Atom-% beträgt.
Elektrisches Kontaktmaterial nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die erste Schicht eine Dicke von 0,1 µm bis 5,0 µm inklusive aufweist.
Elektrisches Kontaktmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Oxidschicht eine Dicke von 0,01 µm bis 5,0 µm inklusive aufweist.
Anschlusspassstück, umfassend das elektrische Kontaktmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Verbinder, umfassend das Anschlusspassstück nach Anspruch 9.
Kabelbaum, umfassend einen elektrischen Draht; und das Anschlusspassstück nach Anspruch 9 oder den Verbinder nach Anspruch 10, wobei das Anschlusspassstück oder der Verbinder an dem elektrischen Draht angebracht sind.