JP2010242117A - Electrical contact and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は母材上に下地層と貴金属層とが積層めっきされたスイッチやコネクタなどの電気接点に係る。 The present invention relates to electrical contacts such as switches and connectors in which a base layer and a noble metal layer are laminated and plated on a base material.
従来より、母材表面にAuやAgなどの貴金属膜を有する電気接点では、前記貴金属膜の下地としてNi(ニッケル)やNiを含む合金めっきが用いられてきた。従来では、生産性を向上させるべく電気接点を、高速めっきで形成した。このとき、めっき時の電流密度を高くすることにより高速めっきを促進でき、また、析出する結晶粒の粒度を小さくでき、緻密なめっき膜に形成できた。 Conventionally, in an electrical contact having a noble metal film such as Au or Ag on the surface of a base material, Ni (nickel) or alloy plating containing Ni has been used as a base for the noble metal film. In the past, electrical contacts were formed by high-speed plating in order to improve productivity. At this time, high-speed plating could be promoted by increasing the current density during plating, and the grain size of the precipitated crystal grains could be reduced, thereby forming a dense plating film.
このように、電解めっきにおいて、電流密度を高くすると緻密なめっき膜が得られるが、めっき膜中での残留応力(内部応力)が大きくなり、これが原因でめっき密着性が悪くめっき剥がれが生じたり、経時変化により残留応力が開放されて、応力腐食と呼ばれる腐食や変色不良を起こすことが問題であった。 As described above, in electrolytic plating, a dense plating film can be obtained when the current density is increased, but the residual stress (internal stress) in the plating film increases, which causes poor plating adhesion and causes peeling of the plating. The problem is that the residual stress is released due to changes over time, causing corrosion and discoloration failure called stress corrosion.
上記特許文献1には、ワット浴あるいはスルファミン浴を用いることにより、Niめっき膜の電着応力を緩和させることが開示されているが、めっき中の残留応力をなくすものではない。 Patent Document 1 discloses that the electrodeposition stress of the Ni plating film can be reduced by using a watt bath or a sulfamine bath, but it does not eliminate the residual stress during plating.
そこで、本発明は、上記従来の問題を解決するものであり、特に、従来に比べてめっき層内部の残留応力を効果的に低減でき、良好な密着性等を確保できる電気接点、およびその製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention solves the above-described conventional problems, and in particular, an electrical contact that can effectively reduce the residual stress inside the plating layer and ensure good adhesion, and the manufacture thereof, compared to the prior art. It aims to provide a method.
本発明は、母材上にめっき形成されためっき層を備える電気接点において、
前記めっき層が、引張り応力めっき層と圧縮応力めっき層をそれぞれ少なくとも1層含んで積層した積層めっき膜で形成されることを特徴とするものである。
The present invention is an electrical contact comprising a plating layer formed by plating on a base material,
The plating layer is formed of a laminated plating film including at least one tensile stress plating layer and a compressive stress plating layer.
これにより、めっき層全体の残留応力(内部応力)を、引張り応力めっき層と圧縮応力めっき層との間で相殺して、適切且つ簡単に低減でき、めっき密着性と耐食性等に優れた電気接点とすることができる。 As a result, the residual stress (internal stress) of the entire plating layer can be offset between the tensile stress plating layer and the compressive stress plating layer, and can be reduced appropriately and easily, and electrical contacts with excellent plating adhesion, corrosion resistance, etc. It can be.
また、前記積層めっき膜は熱処理されたものであることが好ましい。引張り応力めっき層及び圧縮応力めっき層の個々の層内での残留応力を小さくでき、より効果的に、めっき層内部の残留応力をゼロに近づけることができる。 Moreover, it is preferable that the said multilayer plating film is heat-processed. The residual stress in the individual layers of the tensile stress plating layer and the compressive stress plating layer can be reduced, and the residual stress inside the plating layer can be brought closer to zero more effectively.
本発明では、前記母材上にめっき形成された下地層と、前記下地層の表面に貴金属がめっきされた貴金属層とを有して構成され、前記下地層が前記積層めっき膜で形成されることが好ましい。これにより、下地層と母材間、及び下地層と貴金属層間の密着性を向上させることができ、また下地層の溶出に基づくめっき内部の空洞化や析出を抑制でき耐食性等に優れた電気接点にできる。また、本発明では、前記下地層は、Ni、あるいは、Niを含む合金で形成されることが好適である。後述する実験でも、良好な密着性及び耐食性が得られることが確認されている。 In the present invention, the base layer is formed by plating on the base material, and a noble metal layer in which a noble metal is plated on the surface of the base layer, and the base layer is formed by the multilayer plating film. It is preferable. This improves the adhesion between the base layer and the base material, and between the base layer and the noble metal layer, and also prevents cavitation and precipitation inside the plating based on the elution of the base layer and has excellent corrosion resistance. Can be. In the present invention, it is preferable that the underlayer is formed of Ni or an alloy containing Ni. It has been confirmed that good adhesion and corrosion resistance can also be obtained in experiments to be described later.
また本発明は、母材上にめっき形成されためっき層を備える電気接点の製造方法において、
前記めっき層を、引張り応力めっき層と圧縮応力めっき層をそれぞれ少なくとも1層積層した積層めっき膜で形成することを特徴とする。
Further, the present invention provides a method for producing an electrical contact comprising a plating layer formed by plating on a base material.
The plating layer is formed of a multilayer plating film in which at least one tensile stress plating layer and at least one compression stress plating layer are stacked.
これにより、めっき層内部の残留応力を、引張り応力めっき層と圧縮応力めっき層との間で相殺して、適切且つ簡単に低減でき、めっき密着性と耐食性等に優れた電気接点を製造できる。また、本発明の電気接点の製造方法では、めっき時の電流密度を高くしても従来に比べてめっき層内部の残留応力を低減できるため、高速めっきが可能となり、生産性を向上させて電気接点を製造することができる。 Thereby, the residual stress inside the plating layer can be offset between the tensile stress plating layer and the compression stress plating layer, and can be appropriately and easily reduced, and an electrical contact excellent in plating adhesion and corrosion resistance can be manufactured. In addition, according to the method for producing an electrical contact of the present invention, even if the current density at the time of plating is increased, the residual stress inside the plating layer can be reduced as compared with the conventional case, so that high-speed plating is possible, and productivity is improved and electricity is improved. Contacts can be manufactured.
本発明の電気接点の製造方法では、めっき浴中の光沢剤の種類を変えることにより、引張り応力めっき層と圧縮応力めっき層を積層することができる。 In the electrical contact manufacturing method of the present invention, the tensile stress plating layer and the compression stress plating layer can be laminated by changing the type of brightener in the plating bath.
あるいは本発明の電気接点の製造方法では、めっき浴中の電流密度を変えて、引張り応力めっき層と圧縮応力めっき層を積層することができる。これにより、めっき浴を代えることなく、引張り応力めっき層と圧縮応力めっき層を積層することができる。 Or in the manufacturing method of the electrical contact of this invention, the current density in a plating bath can be changed and a tensile stress plating layer and a compression stress plating layer can be laminated | stacked. Thereby, the tensile stress plating layer and the compression stress plating layer can be laminated without changing the plating bath.
さらに、前記引張り応力めっき層と圧縮応力めっき層を積層した後、熱処理を行うことが好ましい。 Furthermore, it is preferable to heat-treat after laminating the tensile stress plating layer and the compressive stress plating layer.
また本発明では、前記母材上にめっき形成された下地層と、前記下地層の表面に貴金属がめっきされた貴金属層とを有して構成し、前記下地層を、前記積層めっき膜で形成することが好ましい。 Further, in the present invention, a base layer plated on the base material and a noble metal layer plated with a noble metal on the surface of the base layer are formed, and the base layer is formed of the multilayer plating film. It is preferable to do.
本発明の電気接点は、めっき層内部の残留応力を適切且つ容易に低減でき、めっき密着性と耐食性等を向上させることができる。また、本発明の電気接点の製造方法では、めっき時の電流密度を高くしても残留応力を従来に比べて低減できるため、高速めっきが可能となり、生産性を向上させて電気接点を製造することができる。 The electrical contact of the present invention can appropriately and easily reduce the residual stress inside the plating layer, and can improve the plating adhesion and corrosion resistance. Further, in the method for manufacturing an electrical contact according to the present invention, even if the current density during plating is increased, the residual stress can be reduced as compared with the conventional method, so that high-speed plating is possible, and the electrical contact is manufactured with improved productivity. be able to.
図1は、本発明の第1の実施形態における電気接点の断面図、図2は、本発明の第2の実施形態における電気接点の部分断面図、である。 FIG. 1 is a sectional view of an electrical contact according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial sectional view of the electrical contact according to the second embodiment of the present invention.
図1に示す電気接点1は、母材2と、母材2の表面にめっきされた下地層3と、下地層3の表面にめっきされた貴金属層4を備えて構成される。
An electrical contact 1 shown in FIG. 1 includes a
第1の実施形態の電気接点は、図1に示すように、下地層3は引張り応力めっき層3aと、その表面にめっきされた圧縮応力めっき層3bとの積層めっき膜である。下地層3は、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bが積層されていれば、圧縮応力めっき層3bの表面に引張り応力めっき層3aが積層された積層めっき膜でもよい。
As shown in FIG. 1, the electrical contact of the first embodiment is a multilayer plating film in which the
引張り応力めっき層3a内部には引張り応力が働き、圧縮応力めっき層3b内部には圧縮応力が働く。引張り応力と圧縮応力は互いに逆向きに働く力であるため、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bとが積層されると、これらのめっき層の間で応力が相殺され、下地層3全体としての残留応力(内部応力)を低減でき、より好ましくはゼロにできる。これにより、下地層3の経時的な応力腐食を効果的に防止し、下地層3表面にめっきされる貴金属層4との密着性及び母材2との密着性を良好にでき、安定した接点特性を備えた長寿命の電気接点が得られる。
A tensile stress acts inside the tensile
従って、図1のように、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bとが1層づつ設けられるとき、引張り応力めっき層3aの引張り応力と、圧縮応力めっき層3bの圧縮応力は、応力の絶対値が等しい、あるいはほぼ等しいことが好ましい。応力の絶対値が等しいと、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bとを積層したときに層内部の応力が完全に相殺されて、下地層3の応力はゼロとなる。また、応力の絶対値がほぼ等しい場合でも、層内部の応力はほぼ相殺されるので、下地層3の応力をほぼゼロとすることができる。
Therefore, as shown in FIG. 1, when the tensile
また例えば、引張り応力めっき層3aと、圧縮応力めっき層3bとが同じ材料で形成される場合、めっき浴の電流密度を変えたり、めっき浴に添加する光沢剤の種類を変えることで、引張り応力あるいは圧縮応力のどちらかに調整できる。また、めっき浴の種類や電流密度の強さ、めっき厚等により、応力の値を変えることができる。
For example, when the tensile
母材2は、導電性の高い金属で形成され、例えば黄銅またはリン青銅が好適に用いられる。
The
下地層3を形成する引張り応力めっき層3aまたは圧縮応力めっき層3bは、めっき層を形成する金属または金属合金であれば特に制限はないが、Ni、Sn、Zn,Cuなどの金属あるいはこれらの金属を含む合金が好適に用いられ、例えば、特にNiまたはNi合金が好適に用いられる。引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bは、同じ金属または金属合金で形成されることが好ましいが、異なる金属または金属合金で形成されてもよい。また、貴金属層4は、例えばAu、Agなどの貴金属が好適に用いられる。
The tensile
例えば、下地層3の膜厚は1〜2μm、貴金属層4の膜厚は0.2〜0.4μmとすることができる。この場合、下地層3を形成する引張り応力めっき層3aおよび圧縮応力めっき層3bは、それぞれ0.5〜1μmとほぼ同じ膜厚で形成されるが、膜厚が異なっていてもよい。
For example, the film thickness of the
また、図1に示される電気接点1では、引張り応力めっき層3aおよび圧縮応力めっき層3bのうち表面側に形成される層が、貴金属で形成されてもよい。
In the electrical contact 1 shown in FIG. 1, the layer formed on the surface side of the tensile
例えば、引張り応力めっき層3aがNi、Sn、Zn,Cuなどの金属あるいは金属合金で形成され、圧縮応力めっき層3bがAuまたはAgなどの貴金属で形成され、さらに圧縮応力めっき層3bの表面に貴金属層4がめっきされる構成にすることができる。この場合も、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bとの間で残留応力が相殺され、めっき層内部の残留応力がゼロ、あるいはほぼゼロとなる。なお、引張応力めっき層3bが貴金属でめっき形成されているため、その表面に貴金属層4が形成されなくても、電気接点が得られる。
For example, the tensile
さらに、図示されないが、母材2表面に圧縮応力めっき層3bがめっきされ、圧縮応力めっき層3b表面に引張り応力めっき層3aがめっきされる、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bの積層順が図1と逆の場合において、圧縮応力めっき層3bがNi、Sn、Zn,Cuなどの金属あるいは金属合金で形成され、引張り応力めっき層3aがAuまたはAgなどの貴金属で形成されることもできる。この場合、引張り応力めっき層3aの表面に貴金属層4がめっきされても、めっきされなくてもよい。
Furthermore, although not shown in the drawing, the compression
また例えば、引張り応力めっき層3aおよび圧縮応力めっき層3bいずれもが、AuまたはAgなどの貴金属でめっき形成されることができる。この場合、圧縮応力めっき層3bの表面に貴金属層4がめっきされてもよいし、貴金属層4がめっきされなくてもよい。また、母材2と引張り応力めっき層3aとの間に他の金属または金属合金めっき層が形成されることもできる。なお、引張り応力めっき層3aおよび圧縮応力めっき層3bいずれもが、AuまたはAgなどの貴金属でめっき形成される場合も、母材2表面に圧縮応力めっき層3bがめっきされ、圧縮応力めっき層3bの表面に引張り応力めっき層3aがめっきされる積層めっき膜であってもよい。
Further, for example, both the tensile
すなわち、引張り応力めっき層3aまたは圧縮応力めっき層3bは、内部に引張り応力または圧縮応力が働くめっき層であれば、積層したときにめっき層内部の残留応力が相殺されるので、金属の種類に制限はなく、Ni、Sn、Zn,Cuなどの金属あるいはこれらの金属合金など下地として好適に用いられる金属だけでなく、AuあるいはAgなどの貴金属も好適に用いられる。また、引張り応力めっき層3aおよび圧縮応力めっき層3bの積層順にも制限はない。
That is, if the tensile
ただし、図1に示すように、母材2上にNiやNi合金の下地層3が形成され、さらにAuやAg等の貴金属層4が積層される構成では、下地層3は貴金属層4に比べて剛性(硬度)が高く、この結果、下地層3に残留応力が蓄積されやすいので、下地層3を図1に示すように、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bとの積層めっき膜にすることが、より効果的に残留応力の低減を図ることができて好適である。
However, as shown in FIG. 1, in a configuration in which a
電気接点1は、さらに熱処理されることが好ましい。例えば、下地層3がめっきされた後、または下地層3および貴金属層4がめっきされた後に熱処理されると、下地層3を構成する引張り応力めっき層3aおよび圧縮応力めっき層3bのそれぞれの残留応力をゼロに近づけることができ、より効果的に、下地層3全体の残留応力をゼロに近づけることができる(好ましくはゼロにできる)。熱処理の温度は80℃以上300℃未満で行われることが好ましい。熱処理温度が80℃より低いと残留応力を完全に緩和することができず、また300℃程度以上であると、結晶粒の粗大化が促進され、また、下地層3と母材2間、及び下地層3と貴金属層4間での拡散反応が生じやすくなるので、いずれも好ましくない。また熱処理は不活性ガス雰囲気中で行われることが好ましい。
The electrical contact 1 is preferably further heat-treated. For example, after the
図2に示す第2の実施形態の電気接点5は、母材2と、母材2の表面にめっきされた下地層3と、下地層3の表面にめっきされた貴金属層4を備えて構成される点は図1に示す電気接点1と同じであるが、下地層3がそれぞれ複数の引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bが交互に積層されて構成されている。
The
図2の電気接点5においても、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bとが積層され、これらのめっき層の間で応力が相殺されるので、下地層3全体として内部の残留応力がゼロ、あるいはほぼゼロに等しくなる。これにより、下地層3の経時的な応力腐食を効果的に防止し、下地層3表面にめっきされる貴金属層4との密着性や母材2との密着性を良好にでき、安定した接点特性を備えた長寿命の電気接点が得られる。また図2のように、複数の引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bを交互に積層した構成にすることで、個々の引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bを従来よりも十分に薄く形成し、下地層3全体としての膜厚を薄くしつつ、下地層3全体の残留応力の微調整を行いやすい。
Also in the
図2に示す電気接点5も、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bの積層順に特に制限はなく、圧縮応力めっき層3bが母材2表面にめっきされ、圧縮応力めっき層3bの表面に引張り応力めっき層3aがめっきされて、さらに圧縮応力めっき層3bと引張り応力めっき層3aとが交互に積層されることができる。
The
例えば、図2では、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bはそれぞれ3層が交互に積層されるが、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bはそれぞれ複数であれば、その数に特に制限はない。また、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bは交互に積層されることが好ましいが、引張り応力めっき層3aの表面に引張り応力めっき層3aが、あるいは圧縮応力めっき層3bの表面に圧縮応力めっき層3bが、積層されるものであってもよい。複数の引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bが交互に積層される場合、それぞれのめっき層は同数であることが好ましい。ただし、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bのいずれかのめっき層が他のめっき層に比べ少なくてもよい。
For example, in FIG. 2, three layers of the tensile
また、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bが同数である場合、引張り応力めっき層3aの引張り応力と、圧縮応力めっき層3bの圧縮応力はそれぞれの応力の絶対値が等しい、あるいはほぼ等しいことが好ましい。それぞれの応力の絶対値が等しいと、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bを複数積層したときに層内部の応力が完全に相殺されて、下地層3の残留応力はゼロとなる。それぞれの応力の絶対値がほぼ等しい場合は、層内部の応力はほぼ相殺されるので、下地層3の残留応力をほぼゼロとすることができる。
When the tensile
また、図1の電気接点1と同様、母材2は、例えば黄銅またはリン青銅などの導電性の高い金属で形成される。また、貴金属層4は、例えばAu、Agなどの貴金属が好適に用いられる。引張り応力めっき層3aまたは圧縮応力めっき層3bは、めっき層を形成することができるNi、Sn、Zn,Cuなどの金属または金属合金が好適に用いられる。あるいは、複数の引張り応力めっき層3aまたは圧縮応力めっき層3bの一部が、AuまたはAgなどの貴金属で形成されてもよい。なお、最も上側に形成される引張り応力めっき層3aまたは圧縮応力めっき層3bがAu、Agなどの貴金属で形成される場合、貴金属層4を形成しないこともできる。
In addition, similar to the electrical contact 1 of FIG. 1, the
例えば、下地層3の膜厚は0.6〜1μm、貴金属層4の膜厚は0.2〜0.4μmとすることができる。下地層3を形成する引張り応力めっき層3aおよび圧縮応力めっき層3bは総和で、それぞれ0.3〜0.5μmと図1の電気接点1に比べて薄く形成される。また、それぞれの引張り応力めっき層3aおよび圧縮応力めっき層3bはほぼ同じ膜厚で形成されるが、引張り応力めっき層3aおよび圧縮応力めっき層3bの一部の膜厚が異なってもよい。
For example, the film thickness of the
図2に示す第2の実施形態の電気接点5も、さらに熱処理されることが好ましい。熱処理により、引張り応力めっき層3aおよび圧縮応力めっき層3bのそれぞれの残留応力をゼロに近づけることができ、より効果的に、下地層3全体の残留応力をゼロに近づけることができる(好ましくはゼロにできる)。熱処理の温度は80℃以上300℃未満で行われることが好ましい。熱処理温度が80℃より低いと残留応力を完全に緩和することができず、また300℃以上であると、結晶粒の粗大化が促進され、また、下地層3と母材2間、及び下地層3と貴金属層4間での拡散反応が生じやすくなるので、いずれも好ましくない。また熱処理は不活性ガス雰囲気中で行われることが好ましい。
It is preferable that the
図1、図2の実施形態では、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bとが同じ層数であるが異なる層数であってもよい。かかる場合、層数が少ないほうの各めっき層の応力の絶対値を、層数が多いほうの各めっき層の応力の絶対値よりも大きくしてめっき層内部の残留応力がゼロに近づくように調整することが好ましい。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the tensile
図1および図2に示す第1および第2の実施形態の電気接点1、5の製造方法について説明する。
A method of manufacturing the
第1の実施形態の電気接点1では、母材2上に、引張り応力めっき層3aを形成し、引張り応力めっき層3a上に圧縮応力めっき層3bを形成する。さらに、圧縮応力めっき層3b上に、貴金属層4をめっき形成する。めっきは電解めっきまたは無電解めっきのいずれでもよい。
In the electrical contact 1 of the first embodiment, the tensile
あるいは、母材2上に、圧縮応力めっき層3bを形成し、さらに引張り応力めっき層3aを形成し、引張り応力めっき層3a上に貴金属層4をめっき形成してもよい。この場合も、めっきは電解めっきまたは無電解めっきのいずれであってもよい。
Alternatively, the compressive
例えば、下地層3は、1〜2μm、貴金属層4は0.2〜0.4μmの膜厚でめっきされる。
For example, the
第2の実施形態の電気接点5は、母材2上に、引張り応力めっき層3aを形成し、引張り応力めっき層3a上に圧縮応力めっき層3bを形成した後、さらに引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bのめっき形成が繰り返し行われる。そして、最表面に貴金属層4がめっきされる。なお、この場合も、母材2上に、圧縮応力めっき層3bを形成し、さらに引張り応力めっき層3aがめっきされ、これらが繰り返され、最表面に貴金属層4がめっきされてもよい。
In the
図3に、Ni金属を、めっき浴、めっき浴に添加する光沢剤の種類、およびめっき厚を変えて電解めっきしたときのめっき残留応力を示す。 FIG. 3 shows plating residual stress when Ni metal is electroplated by changing the plating bath, the type of brightener added to the plating bath, and the plating thickness.
実験は、母材となる銅板表面に、ワット浴またはスルファミン浴中に、吸着タイプの光沢剤および共析タイプの光沢剤をそれぞれ添加した場合、および光沢剤無添加の場合について、1〜21μmの厚さでNiを電解めっきし、めっきされた母材のひずみを測定することにより行った。残留応力が正の値を示すときめっき内部には引張り応力が働き、負の値を示すときには圧縮応力が働く。なお、めっきは、めっき浴の温度を50℃とし、電流密度20A/dm2で行った。吸着タイプの光沢剤は、例えば、クマリンであり、共析タイプの光沢剤は、例えば、サッカリン、ナフタレンスルフォン酸ソーダが用いられる。 The experiment was conducted on the surface of the copper plate as a base material when the adsorption type brightener and the eutectoid type brightener were added to the Watt bath or the sulfamine bath, respectively, and when no brightener was added. This was performed by electroplating Ni with a thickness and measuring the strain of the plated base material. When the residual stress shows a positive value, tensile stress acts inside the plating, and when it shows a negative value, compressive stress works. The plating was carried out at a plating bath temperature of 50 ° C. and a current density of 20 A / dm 2 . The adsorption type brightener is, for example, coumarin, and the eutectoid type brightener is, for example, saccharin or sodium naphthalene sulfonate.
図3に示されるように、共析タイプの光沢剤を添加した場合には、ワット浴、スルファミン浴ともに内部に圧縮応力が働き、また浴の種類によって生じる応力の値に大きな差はない。光沢剤を添加しない場合、または吸着タイプの光沢剤を添加した場合には、ワット浴、スルファミン浴ともに、内部に引張り応力が働き、またワット浴を用いるほうが、スルファミン浴中でめっきする場合に比べて、引張り応力の値が大きい。 As shown in FIG. 3, when a eutectoid type brightener is added, compressive stress acts inside both the Watt bath and the sulfamine bath, and there is no significant difference in the value of the stress caused by the type of bath. When no brightener is added, or when an adsorption-type brightener is added, tensile stress acts inside the watt bath and sulfamine bath, and the watt bath uses the watt bath compared to plating in the sulfamine bath. The value of tensile stress is large.
図3のグラフより、Niイオンを含むめっき浴中に吸着タイプの光沢剤を添加したもの、あるいは光沢剤を添加しないめっき浴−1と、Niイオンを含むめっき浴中に共析タイプの光沢剤を添加しためっき浴−2とを用意し、めっき浴−1とめっき浴−2とを用いて交互にNi層を積層めっきすれば、適切且つ簡単に引張り応力めっき層と圧縮応力めっき層とを積層めっきすることができる。 From the graph of FIG. 3, a plating bath 1 containing an adsorption type brightener in a plating bath containing Ni ions, or a plating bath-1 not containing a brightener, and a eutectoid type brightener in a plating bath containing Ni ions. If the Ni layer is alternately laminated using the plating bath-1 and the plating bath-2, the tensile stress plating layer and the compression stress plating layer can be appropriately and easily formed. Multi-layer plating can be performed.
また、共析タイプの光沢剤を添加したときのめっきはワット浴、スルファミン浴共に、スルファミン浴に吸着タイプの光沢剤を添加した場合、あるいは光沢剤無添加の場合のめっきと、残留応力の絶対値がほぼ等しい。よって、下地層3をNiで形成する場合であって、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bとを同数積層する場合、引張り応力めっき層3aをスルファミン浴(光沢剤無添加)、あるいはスルファミン浴に吸着タイプの光沢剤を添加して形成しためっき膜、圧縮応力めっき層3bを共析タイプの光沢剤を添加して形成しためっき膜とすれば、下地層3全体の残留応力をゼロ、あるいはほぼゼロにできる。
In addition, plating when adding a eutectoid type brightener is applied to both the Watt bath and the sulfamine bath, when the adsorption type brightener is added to the sulfamine bath, or when no brightener is added. The values are almost equal. Therefore, when the
まためっき浴の電流密度によっても、引張り応力めっき層3a及び圧縮応力めっき層3bのそれぞれを得ることができる。よって、同一のめっき浴を用い、引張り応力めっき層が得られる電流密度と、圧縮応力めっき層が得られる電流密度とを交互に変化させれば、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bとを積層めっきすることができる。かかる製造方法では、引張り応力めっき層3aと圧縮応力めっき層3bとを得るために、わざわざ浴を変えることが必要なく、簡単な製造方法を実現できる。
Moreover, each of the tensile
下地層3および貴金属層4を積層した後、あるいは下地層3をめっきした後、熱処理することが好ましい。熱処理の温度は80℃以上300℃未満で行われることが好ましい。熱処理温度が80℃より低いと残留応力を完全に緩和することができず、また300℃程度以上であると、結晶粒の粗大化が促進され、また、下地層3と母材2間、及び下地層3と貴金属層4間での拡散反応が生じやすくなるので、いずれも好ましくない。また熱処理は不活性ガス雰囲気中で行われることが好ましい。
It is preferable to heat-treat after laminating the
以上により、簡単且つ適切に下地層3全体の残留応力をゼロ、あるいはほぼゼロにすることができ、下地層3と母材2間及び下地層3と貴金属層4間を密着性良く形成することができる。また本実施形態の電気接点の製造方法では、めっき時の電流密度を高くしても従来に比べてめっき層内部の残留応力を低減できるため、高速めっきが可能となり、生産性を向上させて電気接点を製造することができる。
As described above, the residual stress of the
Ni金属めっきを下地層3として、図1に示す電気接点を作成し、耐食試験を行った。
(実施例1)
黄銅を母材2とし、母材2表面に2種類のNiめっき浴A,Bを用いてNiをそれぞれ1μmめっきして下地層3とし、さらに下地層3表面にAuを0.2μmめっきして、図1に示すめっき積層構造を有する電気接点を得た。
An electrical contact shown in FIG. 1 was prepared using Ni metal plating as the
Example 1
Brass is used as the
ここで、Niめっき浴Aは、スルファミン酸ニッケル300g/L、ホウ酸30g/L、塩化ニッケル10g/L、クマリン0.005mol/L、を含み、このNiめっき浴Aを用いることにより引張り応力めっき層3aを得た。Niめっき浴Bは、スルファミン酸ニッケル300g/L、ホウ酸30g/L、塩化ニッケル10g/L、ナフタレンスルフォン酸ソーダ3g/Lを含み、このNiめっき浴Bを用いることにより圧縮応力めっき層3bを得た。Niめっき浴AおよびBの浴温は50℃とし、電流密度10A/dm2でNiめっきを行った。
Here, the Ni plating bath A includes nickel sulfamate 300 g / L, boric acid 30 g / L, nickel chloride 10 g / L, and coumarin 0.005 mol / L. By using this Ni plating bath A, tensile stress plating is performed.
(実施例2)
実施例1の電気接点を、さらに温度200℃で30分間熱処理を行った。
(Example 2)
The electrical contact of Example 1 was further heat-treated at a temperature of 200 ° C. for 30 minutes.
(比較例1)
黄銅を母材2とし、母材2表面にNiめっき浴Bを用いて、Niを2μmめっきして下地層3とし、さらに下地層3表面にAuを0.2μmめっきした。ここで、Niめっき浴Bは実施例1で用いたNiめっき浴Bと同じ組成を有し、また浴温および電流密度も実施例1と同じとしてNiめっきを行った。
(Comparative Example 1)
Brass was used as the
これら実施例1、実施例2、および比較例1の電気接点について、耐湿試験および硝酸曝気試験の2種類の耐食試験を行った。 For these electrical contacts of Example 1, Example 2, and Comparative Example 1, two types of corrosion resistance tests, a moisture resistance test and a nitric acid aeration test, were performed.
耐湿試験は、温度85℃、湿度95%RH中に、各電気接点を120時間放置することにより行い、放置後の電気接点の様子を観察した。 The moisture resistance test was performed by leaving each electrical contact for 120 hours in a temperature of 85 ° C. and a humidity of 95% RH, and the state of the electrical contact after being left was observed.
硝酸曝気試験は、各電気接点を濃硝酸50mlとともにデシケータ中で密閉し、1時間曝露することにより行い、曝露後の電気接点の様子を観察した。 The nitric acid aeration test was performed by sealing each electrical contact with 50 ml of concentrated nitric acid in a desiccator and exposing for 1 hour, and the state of the electrical contact after exposure was observed.
(耐食試験の結果)
比較例1の電気接点は、耐湿試験後めっき剥離が発生していた。図4は比較例1における電気接点の断面のSEM写真である。図4に示すように、Niが溶出して、Niが表面に析出し、また内部が空洞化していることがわかった。硝酸曝気試験後の電気接点では、Auめっき表面のほとんどを覆うように青色生成物が生成していた。
(Results of corrosion resistance test)
The electrical contact of Comparative Example 1 had plating peeling after the moisture resistance test. FIG. 4 is an SEM photograph of a cross section of the electrical contact in Comparative Example 1. As shown in FIG. 4, it was found that Ni was eluted, Ni was deposited on the surface, and the inside was hollow. In the electrical contact after the nitric acid aeration test, a blue product was formed so as to cover most of the Au plating surface.
実施例1の電気接点では、耐湿試験後、めっき剥離が発生していなかった。断面SEM観察でも剥離は確認されなかった。また、硝酸曝気試験後の電気接点では、Auめっき表面に青色生成物が斑点状に生成しているのが認められたが、表面のほとんどはAuめっきのままであった。 In the electrical contact of Example 1, plating peeling did not occur after the moisture resistance test. No peeling was confirmed even by cross-sectional SEM observation. Moreover, in the electrical contact after the nitric acid aeration test, it was recognized that a blue product was generated in spots on the Au plating surface, but most of the surface remained as Au plating.
実施例2の電気接点では、耐湿試験後、めっき剥離が発生していなかった。断面SEM観察でも剥離は確認されなかった。また、硝酸曝気試験後の電気接点でも、Auめっき表面に変化は認められなかった。 In the electrical contact of Example 2, plating peeling did not occur after the moisture resistance test. No peeling was confirmed even by cross-sectional SEM observation. In addition, no change was observed on the Au plating surface even at the electrical contact after the nitric acid aeration test.
以上より、Ni下地層が1層(圧縮応力めっき層1層)のみからなる比較例1では応力腐食が発生したが、実施例1および実施例2の電気接点では、経時変化による応力腐食が発生していないことがわかる。これは、引張り応力めっき層と圧縮応力めっき層が積層されてNi下地層が形成されることにより、下地層全体の残留応力をゼロ、またはほぼゼロにできたためと考えられる。 As described above, stress corrosion occurred in Comparative Example 1 in which the Ni underlayer is composed of only one layer (one compression stress plating layer). However, stress corrosion due to aging occurred in the electrical contacts of Examples 1 and 2. You can see that they are not. This is presumably because the residual stress of the entire underlayer was made zero or almost zero by forming the Ni underlayer by laminating the tensile stress plating layer and the compressive stress plating layer.
1、5 電気接点
2 母材
3 下地層
3a 引張り応力めっき層
3b 圧縮応力めっき層
4 貴金属層
1, 5
Claims (9)
前記めっき層が、引張り応力めっき層と圧縮応力めっき層をそれぞれ少なくとも1層含んで積層した積層めっき膜で形成されることを特徴とする電気接点。 In an electrical contact provided with a plating layer formed by plating on a base material,
The electrical contact, wherein the plating layer is formed of a laminated plating film including at least one tensile stress plating layer and a compressive stress plating layer.
前記めっき層を、引張り応力めっき層と圧縮応力めっき層をそれぞれ少なくとも1層積層した積層めっき膜で形成することを特徴とする電気接点の製造方法。 In a method for producing an electrical contact comprising a plating layer formed by plating on a base material,
The method of manufacturing an electrical contact, wherein the plating layer is formed of a laminated plating film in which at least one tensile stress plating layer and compressive stress plating layer are laminated.
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