JP2015117424A - 可動接点部品用材料およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、スイッチングが繰り返されるような環境下において長期間使用されても、表面の銀層が剥離することなく、さらに打鍵試験代替フレッティング試験を行っても接触抵抗の上昇が見られない、可動接点部品用材料とその製造方法を提供する。
【解決手段】導電性基材１と、前記導電性基材１上に形成された下地層２と、前記下地層２上に形成された中間層３と、前記中間層３上に形成された最表層４とを有する可動接点用材料であって、前記最表層４は貴金属からなり、前記中間層３の表面における圧延方向と圧延垂直方向の算術平均粗さＲａがそれぞれ０．００１〜０．０５０μｍであり、前記中間層３の圧延方向と圧延垂直方向の算術平均粗さの差の絶対値が、圧延垂直方向の算術平均粗さに対して２０％以下であることを特徴とする可動接点用材料である。
【選択図】図１

Description

本発明は、可動接点部品用材料とその製造方法に関し、詳しくはコネクタ、スイッチ、端子および電子接点部品の皿バネ材として好適な可動接点部品用材料とその製造方法に関する。

従来、携帯電話機や携帯端末機器、さらにはリモコンスイッチや複合プリンター等に用いられているプッシュスイッチには、リン青銅やベリリウム銅、近年はコルソン系銅合金などの銅合金や、ステンレスなどの鉄系合金等、ばね性に優れた導電性基体に銀めっきを施した材料が使用されてきている。これは、導電性基体上にニッケル下地層を形成した後、このニッケル下地層の表面に直接銀表層めっきを形成した材料を用いるというものである。

一方、近年では携帯電話による電子メールやインターネット閲覧などの機能の普及により、繰り返しのスイッチング動作の回数が格段に多くなっている。短期間でスイッチングを繰り返すことでスイッチング部が発熱し、銀めっきを大気中の酸素が透過して下地のニッケルを酸化せしめ、銀が剥離しやすくなることが知られていた。

このような現象を防止するために、銀層とニッケル層の中間に銅中間層を設けた材料、例えば表層から順に、銀／銅／ニッケル／ステンレスで形成される材料を用いることが提案されている（特許文献１〜３参照）。この銅中間層は、銀めっきを透過した酸素を捕捉し、下地層のニッケルの酸化を防止する効果があるとされている。

例えば、特許文献１には、表面の算術平均粗さＲａが０．００１〜０．２μｍの金属基体上にニッケル下地層と、算術平均粗さＲａが０．００１〜０．１μｍの銅中間層を形成することと、最表層に銀からなる層を設けた金属板が記載されている。
特許文献２には、ニッケルめっきの上に厚さ０．１〜０．５μｍの銅めっき層と、その上層に銀メッキ層を有する金属板が記載されている。
特許文献３には、ステンレス基体上に厚さ０．２〜０．４μｍのニッケル下地層を設け、その上層に厚さ０．２〜０．６μｍの銅めっき中間層、最表層に銀からなる層を設けることが記載されている。また、銀めっき厚は０．５〜１．０μｍがよいことが記載されている。

特開２０１０−１４６９２６号公報 特許３８８９７１８号公報 特許３７７２２４０号公報

しかし、上記各特許文献に記載された電気接点材料は、中間層を形成する銅が銀または銀合金中を拡散して最表層に現れ、これが酸化して接触抵抗を高くしてしまうことがある。さらに特許文献２のように金属基体や中間層の算術平均粗さを制御すると、確かに塩水耐食性が良好になる。しかし算術平均粗さＲａの測定方向の差分がある場合においては、特に耐フレッティング特性が不十分である場合があることが分かった。フレッティング特性とは、打鍵試験を模擬した評価方法であり、一方向の表面粗度測定では、特性のバラツキが抑制できないという問題が認められた。
そこで、本発明は、スイッチングが繰り返されるような環境下において長期間使用されても、表面の銀層が剥離することがない可動接点部品用材料とその製造方法を提供することを課題とする。さらに打鍵試験代替フレッティング試験を行っても接触抵抗の上昇が見られない、可動接点部品用材料とその製造方法を提供することを課題とする。

本発明の上記課題は以下の解決手段によって解決された。
（１）導電性基材と、前記導電性基材上に形成された下地層と、前記下地層上に形成された中間層と、前記中間層上に形成された最表層とを有する可動接点用材料であって、前記最表層は貴金属からなり、前記中間層の表面における圧延方向と圧延垂直方向の算術平均粗さＲａがそれぞれ０．００１〜０．０５０μｍであり、前記中間層の圧延方向と圧延垂直方向の算術平均粗さの差の絶対値が、圧延垂直方向の算術平均粗さに対して２０％以下である可動接点用材料。
（２）前記中間層が銅又は銅合金からなる（１）に記載の可動接点用材料。
（３）前記中間層の厚さが０．００５〜０．１００μｍである（１）又は（２）に記載の可動接点用材料。
（４）前記最表層が銀又は銀合金からなる（１）乃至（３）のいずれか１に記載の可動接点用材料。
（５）前記最表層の厚さが０．０５〜０．５０μｍである（１）乃至（４）のいずれか１に記載の可動接点用材料。
（６）前記下地層がニッケルもしくはニッケル合金、又はコバルトもしくはコバルト合金からなる（１）乃至（５）のいずれか１に記載の可動接点用材料。
（７）前記導電性基材が銅もしくは銅合金、又は鉄もしくは鉄合金からなることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれか１に記載の可動接点用材料。
（８）導電性基材上に下地層を形成し、前記下地層上に中間層を形成し、前記中間層上に最表層を順次形成する可動接点用材料の製造方法であって、前記中間層を形成した直後に、表面の算術平均粗さＲａが０．００１〜０．０３５μｍ以下である圧延ロールで冷間圧延を施し、圧延後の前記中間層上に最表層を形成することを特徴とする可動接点用材料の製造方法。
（９）導電性基材上に下地層を形成し、前記下地層上に中間層を形成し、前記中間層上に最表層を順次形成する可動接点用材料の製造方法であって、前記中間層はめっき処理によって形成し、前記めっき処理のめっき液中には光沢剤を添加することを特徴とする可動接点用材料の製造方法。
（１０）導電性基材上に下地層を形成し、前記下地層上に中間層を形成し、前記中間層上に最表層を順次形成する可動接点用材料の製造方法であって、前記中間層はＰＲ電解めっき処理によって形成することを特徴とする可動接点用材料の製造方法。

本発明では、中間層に銅または銅合金層を形成し、最表層に銀めっきが施されたステンレス板材の圧延方向と圧延垂直方向の表面粗さ自体を低く、かつ圧延方向と垂直方向のバラツキを制御することで良好な耐熱性、耐フレッティング性、密着性を実現する。

本発明の可動接点用材料に係る好ましい一実施形態を模式的に示した縦断面図である。 摺動試験のめっき材料の配置を斜め下方よりみた斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を、図１を参照して説明する。図１は、本発明の可動接点用材料の圧延方向（あるいは圧延垂直方向）に対して垂直な断面の概略図である。図１に示すように、導電性基材１上に、順に、下地層２、中間層３、最表層４が形成されている。

なお、本発明の可動接点材は、工業的には圧延された板材（条材）を基材として、その板材表面上にめっき処理等を行うことで製造する。従って、圧延材等と同様に、基材の方向によって材料の特性が変化する。通常、圧延方向（Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ；ＲＤ）とは材料の長手方向を言い、材料中の結晶組織や繊維等が伸ばされる方向を指す。圧延垂直方向（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ；ＴＤ）とは材料の横幅方向を言い、ＲＤに対して垂直な方向を指す。圧延面法線方向（Ｎｏｒｍａｌ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）とは材料の厚さ方向を言い、圧延面の法線方向（ＲＤおよびＴＤに対して垂直な方向）を指す。これらは、圧延加工の分野で通常用いられる定義であるので、本発明でも同様の定義を用いる。

導電性基材１は、可動接点部品用として用いるに足る導電性、バネ特性、耐久性等を有する材料であり、本発明においては銅もしくは銅合金、または鉄もしくは鉄合金からなる。
導電性基材１として好ましく用いられる銅合金としては、青銅、リン青銅、黄銅、チタン銅、銅ニッケルシリコン合金（コルソン合金）、ベリリウム銅等が挙げられる。また、好ましく用いられる鉄合金としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、４２アロイなどが挙げられる。導電性基材１の厚さは、少なくとも部分的に凸形状となる加工を前提とした場合、０．０３〜０．２０ｍｍ、好ましくは０．０４〜０．１０ｍｍ、さらに好ましくは０．０５〜０．０６ｍｍである。

導電性基材１の表面の算術平均粗さＲａは、０．００１〜０．１００μｍ、好ましくは０．００１〜０．０７５μｍ、さらに好ましくは０．００５〜０．０５０μｍである。導電性基材１表面の算術平均粗さＲａ下限値は、材料の圧延ロールの粗度に影響を受け、現実的に０．００１μｍ以上となる。また、算術平均粗さＲａ上限値においては、後述のように、その上層に被覆される下地層２および中間層３がそれぞれ０．００１〜０．５００μｍ、好ましくは０．００５〜０．１００μｍ、さらに好ましくは０．０２５〜０．０９０μｍの厚さに制御されることが望まれるため、各層の厚さが上記の範囲であっても、中間層３表面の凹凸を平滑化できる限界の値を設定している。この上限値より大きい算術平均粗さＲａを持った導電性基材１にめっきを施した場合、導電性基材１表面の凹凸による高低差が下地層２および中間層３形成時にさらに拡大し、中間層３表面を十分平滑化することができず、接触抵抗値の上昇や塩水耐食性の悪化を招きやすくなる。このため、本発明で適応される導電性基材１は、圧延ロールの転写によって算術平均粗さＲａが決定されることを考慮すると、圧延ロールの算術平均粗さＲａを０．００１〜０．０３５μｍ、好ましくは０．００５〜０．０３０μｍ、さらに好ましくは０．０１０〜０．０２５μｍの範囲内に調整する必要がある。

導電性基材１の面上には厚さ０．００５〜０．１００μｍ、好ましくは０．０１０〜０．０６０μｍ、さらに好ましくは０．０１０〜０．０４０μｍのニッケルもしくはニッケル合金、またはコバルトもしくはコバルト合金からなる下地層２が被覆されている。下地層２の厚さの下限は、導電性基材１と中間層３との密着性の観点から決定され、下地層２の厚さの上限は、被覆層から電気接点材料をプレス加工等により形成する際に加工性が低下し、下地層２などに割れが発生するおそれを防ぐ観点から決定される。

下地層２に用いられるニッケル合金としては、ニッケル−リン（Ｎｉ−Ｐ）合金、ニッケル−スズ（Ｎｉ−Ｓｎ）合金、ニッケルーコバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）合金、ニッケル−コバルト−リン（Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐ）合金、ニッケル−銅（Ｎｉ−Ｃｕ）合金、ニッケル−クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金、ニッケル−亜鉛（Ｎｉ−Ｚｎ）合金、ニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）合金などが好適に用いられる。また下地層２に用いられるコバルト合金としては、コバルト−リン（Ｃｏ−Ｐ）合金、コバルト−スズ（Ｃｏ−Ｓｎ）合金、コバルト−銅（Ｃｏ−Ｃｕ）合金、コバルト−クロム（Ｃｏ−Ｃｒ）合金、コバルト−亜鉛（Ｃｏ−Ｚｎ）合金、コバルト−鉄（Ｃｏ−Ｆｅ）合金などが好適に用いられる。ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金は、めっき処理性が良好で、価格的にも比較的安価であり、また融点が高いためバリア機能が高温環境下にあっても衰えが少ないために好適に用いられる。

下地層２上には、銅または銅合金からなる厚さ０．００５〜０．１μｍ、好ましくは０．０１０〜０．０７５μｍ、さらに好ましくは０．０２０〜０．０５０μｍの中間層３が被覆される。中間層３の厚さの下限は、下地層２の成分の酸化を防ぐ観点から決定され、薄すぎる場合はその効果が不十分である。また、中間層３の厚さの上限は、被覆層から電気接点材料をプレス加工等により形成する際に加工性が低下し、中間層３および下地層２などに割れが発生しないという観点から、また中間層３が最表層に拡散して接触抵抗を上昇させるおそれを防ぐ観点から決定される。中間層３が厚すぎる場合、繰り返しスイッチング動作によって最表層にＣｕが到達して酸化し、接触抵抗を上昇させることになる。

中間層３に用いられる銅または銅合金としては、銅（Ｃｕ）、銅−金（Ｃｕ−Ａｕ）合金、銅−銀（Ｃｕ−Ａｇ）合金、銅−スズ（Ｃｕ−Ｓｎ）合金、銅−ニッケル（Ｃｕ−Ｎｉ）合金、または銅−インジウム（Ｃｕ−Ｉｎ）合金であることが好ましい。特に銅合金では、合金化することで拡散しにくくなるため、銀または銀合金層の最表層４に現れて酸化することによる接触抵抗の上昇が起こりにくくなる。

この中間層３表面の算術平均粗さＲａは、０．００１〜０．０５０μｍ、好ましくは０．００５〜０．０４０μｍ、さらに好ましくは０．０１０〜０．０３０μｍに制御する。かつ圧延方向の算術平均粗さ（Ｒａ_（ＲＤ））と圧延垂直方向（Ｒａ_（ＴＤ））の算術平均粗さとの差の絶対値が、圧延垂直方向の算術平均粗さに対して２０％以下（（｜Ｒａ_（ＲＤ）−Ｒａ_（ＴＤ）｜）／Ｒａ_（ＴＤ）≦０．２）とする。この比は、より好ましくは１８％以下、さらに好ましくは１５％以下に制御する。中間層３表面の算術平均粗さＲａの下限値は、被覆の形成方法がめっき法であることを想定すると、現実的に０．００１μｍ以上となるように設定されている。また、中間層３表面の算術平均粗さＲａの上限値は、中間層３と最表層４との密着性を低下させずかつ中間層３の上に被覆される最表層４の銀または銀合金層との接触面積を極力低減できるようにする目的で設定している。中間層３の上限値より大きい算術平均粗さＲａを持った中間層３に最表層４の銀めっきを施した場合、中間層３表面の凹凸による高低差によって中間層３と最表層４の接触面積、つまり拡散の進行度合いに影響を与える面積が増加してしまう。このため、繰り返しスイッチング動作などによって最表層４に中間層３の成分が拡散しやすくなり、結果として接触抵抗値の上昇や塩水耐食性の悪化を招きやすくなる。また、中間層３表面の算術平均粗さＲａが上限値より大きい場合、プレス時や曲げ加工時に凹部に加工応力が集中し、下地層２に亀裂が進展しやすくなって割れが発生し、耐食性の低下を招く恐れがある。

中間層３における算術平均粗さＲａの制御方法としては、中間層３の被膜を形成する際のめっき電流密度やめっき液中に含有する添加剤の種類を適切に選択することによって調整可能である。例えば銅めっきの場合、硫酸銅めっき浴では１〜２０Ａ／ｄｍ^２の条件で施すことによって、中間層３表面の算術平均粗さＲａを０．００１〜０．０５０μｍの範囲内、かつ圧延方向に対して垂直方向の算術平均粗さと圧延方向の算術平均粗さとの差の、圧延方向に対して垂直方向の算術平均粗さに対する比率を２０％以下に制御することができる。中間層３を形成するための他のめっき液においても、同様な手法で制御することができる。

もしくは、中間層３を形成した後に、表面粗さＲａが０．００１〜０．０５０μｍの圧延ロールで中間圧延を行うことでも調整できる。また、中間層３をめっきする際に、光沢剤を添加してめっきすることでも調整できる。更には、中間層３をめっきする際に、電圧の正負を一定間隔で反転させながらめっきを施すＰＲめっきによっても調整することができる。

中間層３上には、銀または銀合金からなる最表層４が形成される。銀または銀合金からなる最表層４は接点部材としての導電性を向上させるために設ける層である。その厚さに関しては、本実施形態の場合、従来品よりも銀または銀合金の厚さを薄くすることができる。これは、従来では最表層４が厚くないと接触抵抗の増大や耐食性が要求特性を満足できなかったためである。しかし、本発明では中間層３の拡散による接触抵抗上昇や耐食性低下が大幅に抑制されるため、最表層４の厚さは、０．０１〜０．５０μｍ、好ましくは０．０６〜０．３０μｍ、さらに好ましくは０．０７〜０．１０μｍで、十分な接点特性としての効果が見込まれる。

また、最表層４として好ましく用いることができる銀または銀合金としては、銀（Ａｇ）、銀―スズ（Ａｇ−Ｓｎ）合金、銀−銅（Ａｇ−Ｃｕ）合金、銀−アンチモン（Ａｇ−Ｓｂ）合金、銀−セレン（Ａｇ−Ｓｅ）合金、銀―パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）合金、銀―インジウム（Ａｇ−Ｉｎ）合金などが接点特性として良好であり、好適に用いられる。合金の場合、銀に対する添加元素の含有量は、好ましくは０．５〜５．０質量％である。
最表層４を形成する際には、密着性向上のために係る中間層３の上層にストライク層を設けた後に厚付け層を形成する手法も可能である。この場合、最表層４の厚さはストライク層と厚付け層の合計厚さが前記範囲内であることとする。

図１に示す態様の可動接点部品用材料は、例えば、導電性基材１を電解脱脂および酸洗などの前処理を行い、ニッケル、ニッケル合金、コバルトおよびコバルト合金のうちいずれかからなる下地層２を被覆する。その後、銅または銅合金からなる中間層３を被覆し、銀または銀合金からなる最表層４を被覆することにより、好適に形成することができる。

また、上記可動接点部品用材料の下地層２、中間層３、および最表層４は、めっき法やＰＶＤ法などによって被覆し形成できるが、いずれか１層以上が湿式めっき法により被覆形成することが簡便かつ低コストで望ましい。

前記中間層３を形成する方法に湿式めっき法を用いた場合、その銅または銅合金を形成するためのめっき浴として、主成分に硫酸銅を使用したものが好適である。これは、硫酸銅めっきで形成された中間層３は、従来のストライクめっきや下地めっき浴として知られるシアン化銅浴やピロリン酸銅浴から形成された中間層３よりも、最表層４に拡散する速度が抑制できるためである。この結果、耐食性や接触抵抗上昇がより一層抑えられ、特性の優れた接点材料とすることができる。

さらに、中間層の圧延方向および圧延垂直方向の触針式表面粗さ計による算術平均粗さＲａを０．００１〜０．０５０μｍ、かつ圧延方向に対して垂直方向の算術平均粗さと圧延方向の算術平均粗さの差の、圧延方向に対して垂直方向の算術平均粗さに対する比率が２０％以下とすることで、中間層が銀層と接触する表面積を圧延方向によらず極力低減し、中間層が銀層の最表層に拡散する経路を少なくして、接触抵抗の上昇を防ぐ効果がある。それと同時に、酸素捕捉のための適度な拡散を促進する効果がある。このため、凸形状に加工された部分を押すようなプッシュスイッチ等の繰り返しスイッチング時の発熱によって拡散してくる酸素も十分捕捉することができ、かつ接触抵抗も低く安定した接点材が得られる。

また、中間層表面の凹凸の山と谷との高低差を小さくすることにより、中間層の上に形成される最表層が結果的に薄くなる凹凸の斜面部分の箇所が小さくなる。これにより、その凹凸間での曲げ割れ性が改善され、プレスや曲げ時の亀裂進展が低減され、耐食性が向上する効果をもたらす。また、特に塩分などの影響のある環境下における耐食性が向上する。この結果、スイッチングが繰り返されるような環境下で使用されても、表面の銀層が剥離することなく、かつ汗や塩分などの影響のある環境下でも耐食性が良好である、可動接点部品用材料を提供できる。

また、中間層表面の凹凸を低減することにより最表層の銀層の厚さを従来品ほど厚く設ける必要がなくなるため、従来品よりも最表層の銀を薄くすることができる。このため、最表層の厚さの下限を０．０１μｍとしても品質の劣化はほとんどなく、製品コストの抑制が可能である。さらに、金属基体表面および中間層表面の凹凸の低減によって、プレス時のフィード工程やプレス工程でのプレス機との接触で係る応力が低くなり、磨耗が大幅に低減され、またプレス時に発生する銀の堆積物の絶対量が低減される。この結果、金型磨耗やメンテナンス頻度が大幅に減るため、プレス時の問題点も改善することができる。

本発明の可動接点部品用材料は、例えばコネクタ、スイッチ、端子および電子接点材料の皿バネ材として好適に用いることができる。特に携帯電話に使用されるタクトスイッチに好適であり、フレッティング試験において十分特性を満足できる接点材を提供することができるものである。

次に、本発明を実施例（以下、発明例という。）に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。

厚さ０．０５ｍ、幅１８０ｍｍの導電性基材に前処理を通常方法で脱脂・酸洗処理を順で実施後、以下の組成からなるめっき浴において下地層、中間層、最表層を形成し、下記の加熱処理により上記の中間層の上面に第２の中間層を形成した。こうして表１〜２に示す層構成の発明例および比較例に示す材料を得た。なお、めっきは、表１〜２に記載した最表層や中間層の厚さとなるようにめっき時間を調整した。また、下地層の厚さは０．０８μｍとなるようにめっき時間を調整した。

（前処理条件）
［電解脱脂］
脱脂液：ＮａＯＨ ６０ｇ／リットル（水）
脱脂条件：電流密度 ２．５Ａ／ｄｍ^２、温度 ６０℃、脱脂時間 ６０秒
［酸洗］
酸洗液：Ｈ_２ＳＯ_４ １０質量％溶液
酸洗条件：室温浸漬、浸漬時間 ３０秒

（下地層めっき処理条件）
［ニッケルめっき処理］
めっき液：ＨＣｌ １２０ｇ／リットル（水）、ＮｉＣｌ_２ ３０ｇ／リットル（水）
めっき条件：電流密度 １．５Ａ／ｄｍ^２、温度 ３０℃
［コバルトめっき処理］
めっき液：ＨＣｌ １２０ｇ／リットル（水）、ＣｏＣｌ_２ ３０ｇ／リットル（水）
めっき条件：電流密度 １．５Ａ／ｄｍ^２、温度 ３０℃
［ニッケル−コバルトめっき処理］
めっき液：ＨＣｌ １２０ｇ／リットル、
ＮｉＣｌ_２ ３０ｇ／リットル
ＣｏＣｌ_２ ３０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度 １．５Ａ／ｄｍ^２、温度 ３０℃

（中間層めっき処理条件）
［銅めっき処理］
めっき液：ＣｕＳＯ_４・５Ｈ_２Ｏ ２５０ｇ／リットル（水）、Ｈ_２ＳＯ_４ ５０ｇ／リットル（水）、ＮａＣｌ ０．１ｇ／リットル（水）
めっき条件：電流密度 １〜１０Ａ／ｄｍ^２、温度 ４０℃
［銅−スズめっき処理］
めっき液：Ｎａ_２ＳｎＯ_３・３Ｈ_２Ｏ １００ｇ／リットル、ＣｕＣＮ_２ １２ｇ／リットル、ＮａＣＮ ３０ｇ／リットル、ＮａＯＨ １０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度 ３Ａ／ｄｍ^２、温度 ６５℃
［銅−銀めっき処理］
めっき液：ＡｇＣＮ ２ｇ／リットル、Ｃｕ金属塩 ９０ｇ／リットル、ＫＣＮ ２ｇ／リットル、ＫＣＯ_３ １８ｇ／リットル
めっき条件：電流密度 ０．５Ａ／ｄｍ^２、温度 ５０℃

（Ｃｕ（光沢めっき）：光沢剤条件）
特開２００４−１０７７３８号公報に記載の条件で実施した。詳細を次に示す。
［酸性銅めっき浴組成］
硫酸銅（５水塩） ２２０ｇ／Ｌ
硫酸（９７％） ５０ｇ／Ｌ
塩素イオン ５０ｍｇ／Ｌ
ＳＰＳ（キャリアー成分） ３０ｍｇ／Ｌ
ポリエチレングリコール ２００ｍｇ／Ｌ
（ポリマー成分）
ヤーヌスグリーン（レベラー成分） ３ｍｇ／Ｌ
アントラキノン系化合物 ０．１〜５．０ｍｇ／Ｌ
浴温２５℃、陰極電流密度を３Ａ／ｄｍ^２、エアレーション攪拌（０．３ｍ^３／ｍ^２・分）
［発明例］
めっき液：ＣｕＳＯ_４・５Ｈ_２Ｏ ２５０ｇ／リットル（水）、Ｈ_２ＳＯ_４ ５０ｇ／リットル（水）、ＮａＣｌ ０．１ｇ／リットル（水）
塩素イオン ４０ｍｇ／Ｌ
ポリエチレングリコール（１） ５００ｍｇ／Ｌ
ＳＰＳ（２） １．５ｍｇ／Ｌ
めっき処理条件：電流密度 １〜１０Ａ／ｄｍ^２、温度 ４０℃

（Ｃｕ（圧延））
中間層の銅めっき処理後、表面粗度：算術平均粗さＲａ０．０２５μｍの圧延ロールで基材を圧延した。

（光沢銅めっき処理条件＋圧延）
中間層の銅めっき処理を、上記特開２００４−１０７７３８号公報記載の条件で実施した後、表面粗度：算術平均粗さＲａ０．０３５μｍの圧延ロールで基材を圧延した。

（Ｃｕ（ＰＲ）：ＰＲ電解めっき処理条件）
中間層の銅めっき処理を、次の電解条件にてめっきを実施した。
周期：１００ｍｓ（オン時間：７０ｍｓ、リバース時間：３０ｍｓ、オフ時間：０ｍｓ）、電流密度（オン電流密度：−５．６Ａ／ｄｍ^２、リバース電流密度：１１．１Ａ／ｄｍ^２、平均電流密度：０．５６Ａ／ｄｍ^２）

（最表層めっき処理条件）
［銀ストライクめっき処理］
めっき液：ＡｇＣＮ ５ｇ／リットル（水溶液）、ＫＣＮ ６０ｇ／リットル（水溶液）、Ｋ_２ＣＯ_３ ３０ｇ／リットル（水溶液）
めっき条件：電流密度 ２Ａ／ｄｍ^２、温度 ３０℃
［銀めっき処理］
めっき液：ＡｇＣＮ ５０ｇ／リットル（水溶液）、ＫＣＮ １００ｇ／リットル（水溶液）、Ｋ_２ＣＯ_３ ３０ｇ／リットル（水溶液）
めっき条件：電流密度 ３Ａ／ｄｍ^２、温度 ３０℃
［銀−スズめっき処理］
めっき液：ＡｇＣＮ ５ｇ／リットル、ＮａＣＮ ５０ｇ／リットル、ＮａＯＨ ５０ｇ／リットル、Ｋ_２ＳｎＯ_３・３Ｈ２Ｏ ８０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度 １Ａ／ｄｍ^２、温度 ３０℃
［銀−セレンめっき処理］
めっき液：ＡｇＣＮ ５０ｇ／リットル、ＫＣＮ １００ｇ／リットル、Ｋ_２ＣＯ_３ ３０ｇ／リットル、Ｋ_２ＳｅＯ_３ ３０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度 １Ａ／ｄｍ^２、温度 ３０℃
［光沢銀めっき処理］
めっき液：ＡｇＣＮ ５ｇ／リットル、ＫＣＮ １００ｇ／リットル、Ｋ_２ＣＯ_３ ３０ｇ／リットル、ＮａＳ_２Ｏ_３ ３ｇ／リットル
めっき条件：電流密度 １Ａ／ｄｍ２、温度 ３０℃

表１〜２に記載した条件で得られた発明例および比較例、従来例の各々の試料を５０ｍｍ×１００ｍｍに切断後、４００℃で５〜１５分間加熱後の剥離試験を行い、接触抵抗測定およびめっきの密着性を調べる剥離試験を行った。剥離試験は、ＪＩＳ Ｈ ８５０４に規定されるテープ試験方法に基づき行った。さらに摺動試験を行った。

（平均厚さの測定）
中間層および最表層の平均厚さは、エスアイアイナノテクノロジー製ＳＦＴ９４００蛍光Ｘ線膜厚計によって測定した。その際、異なる３点を測定し、その平均値を平均厚さとした。
（算術平均粗さの測定）
算術平均粗さは、小坂研究所株式会社製表面粗さ計（商品名：サーフコーダＳＥ３５００）、触針先端半径２μｍ、測定力０．７５Ｎ以下の条件を用いて、圧延方向および圧延方向に対して垂直な方向（圧延垂直方向）の粗さを測定した。測定は、異なる位置を３回行い、その平均値を求めた。また求めたそれぞれの平均値を用いて、圧延方向に対して垂直方向の算術平均粗さと圧延方向の算術平均粗さの差の、圧延方向に対して垂直方向の算術平均粗さに対する比率（％）を求めた。それぞれの算術平均粗さおよび比率を表１に示した。なお、圧延方向および圧延垂直方向の算術平均粗さは、小数点以下４桁目を四捨五入した値を記載した。

（接触抵抗測定）
４端子法を用いて、初期および大気加熱後の接触抵抗測定を行った。
測定条件：銀プローブ（プローブ先端半径Ｒ＝２ｍｍ）、荷重０．１Ｎ、１０ｍＡ通電時の抵抗値を１０回測定し、その平均値を算出した。
（密着性評価）
温度４００℃で大気雰囲気中にて１５分加熱後の試験片を１０ｍｍ×３０ｍｍに切断後、カッターで２ｍｍ四方のクロスカットを実施した。その後寺岡製作所製＃６３１Ｓテープを使用して引き剥がし、めっきの密着性試験を実施した。

（摺動試験）
前記摺動試験（微摺動試験）は次のようにして行った。
即ち、図２に示すように各２枚のめっき材料１１、１２を用意する。めっき材料１１には曲率半径１．０５ｍｍの半球状張出部（凸部外面が最外層面）１１ａを設ける。この半球状張出部１１ａにめっき材料１２の最外層面１２ａをそれぞれ脱脂洗浄後に接触圧力１Ｎで接触させ、この状態で両者を、温度２０℃、湿度５０％の環境下で、摺動距離１０μｍで往復摺動させ、両めっき材料１１、１２間に開放電圧２０ｍＶを負荷して定電流５ｍＡを流し、摺動中の電圧降下を４端子法により測定して電気抵抗の変化を１秒ごとに求めた。微摺動試験前の接触抵抗値（初期値）と微摺動試験中の最大接触抵抗値（最大値）を表１に示した。なお、往復運動の周波数は約６．８Ｈｚで行った。

バラツキを含めた接触抵抗値を４段階で評価し、その結果を表３〜４に示した。具体的には、加熱処理後の接触抵抗値１５ｍΩ未満を「優」と評価して表に「Ａ」印を付し、１５ｍΩ以上４０ｍΩ未満を「良」と評価して表に「Ｂ」印を付し、４０ｍΩ以上６０ｍΩ未満を「可」と評価して表に「Ｃ」印を付し、６０ｍΩ以上のものを「不適」と評価して表に「Ｄ」印を付した。可動接点として接触抵抗値が５０ｍΩ未満である「Ａ」〜「Ｃ」であることが接点として実用性があると判断した。

また、バラツキを含めた摺動特性を評価し、表３〜４に示した。具体的には、１０００００回摺動後の接触抵抗値１５ｍΩ未満を「優」と評価して表に「Ａ」印を付し、１５ｍΩ以上２０ｍΩ未満を「良」と評価して表に「Ｂ」印を付し、２０ｍΩ以上３０ｍΩ未満を「可」と評価して表に「Ｃ」印を付し、３０ｍΩ以上のものを「不適」と評価して表に「Ｄ」印を付した。可動接点として接触抵抗値が３０ｍΩ未満である「Ａ」〜「Ｃ」であることが接点として実用性があると判断した。

表１から、比較例１〜５は耐熱性、密着性、摺動特性において実用に不適である。また、従来例１は摺動特性において、従来例２は密着性において不適である。
これに対し、発明例１〜５６に示した本発明品は、摺動試験において、「優（Ａ）」、「良（Ｂ）」、または「可（Ｃ）」の判定であり、実用性がある接触抵抗特性を有し、可動接点として使用できることがわかった。また、大気中における加熱処理後においても接触抵抗が低く、かつ耐熱性、密着性すべての項目において、「優（Ａ）」または「良（Ｂ）」の評価結果であり、接点としての実用性が十分にあることがわかった。

１ 導電性基材
２ 下地層
３ 中間層
４ 最表層
１１ 摺動用インデント
１１ａ 半球ディンプル部
１２ 摺動用プレート
１２ａ 摺動用プレート表面

Claims (10)

1. 導電性基材と、前記導電性基材上に形成された下地層と、前記下地層上に形成された中間層と、前記中間層上に形成された最表層とを有する可動接点用材料であって、
   前記最表層は貴金属からなり、
   前記中間層の表面における圧延方向と圧延垂直方向の算術平均粗さＲａがそれぞれ０．００１〜０．０５０μｍであり、
   前記中間層の圧延方向と圧延垂直方向の算術平均粗さの差の絶対値が、圧延垂直方向の算術平均粗さに対して２０％以下であることを特徴とする可動接点用材料。
2. 前記中間層が銅又は銅合金からなる、請求項１に記載の可動接点用材料。
3. 前記中間層の厚さが０．００５〜０．１００μｍである、請求項１又は請求項２に記載の可動接点用材料。
4. 前記最表層が銀又は銀合金からなる、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の可動接点用材料。
5. 前記最表層の厚さが０．０１〜０．５０μｍである、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の可動接点用材料。
6. 前記下地層がニッケルもしくはニッケル合金、又はコバルトもしくはコバルト合金からなる、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の可動接点用材料。
7. 前記導電性基材が銅もしくは銅合金、あるいは鉄もしくは鉄合金からなる、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の可動接点用材料。
8. 導電性基材上に下地層を形成し、前記下地層上に中間層を形成し、前記中間層上に最表層を順次形成する可動接点用材料の製造方法であって、
   前記中間層を形成した直後に、表面の算術平均粗さＲａが０．００１〜０．０３５μｍ以下である圧延ロールで冷間圧延を施し、圧延後の前記中間層上に最表層を形成することを特徴とする可動接点用材料の製造方法。
9. 導電性基材上に下地層を形成し、前記下地層上に中間層を形成し、前記中間層上に最表層を順次形成する可動接点用材料の製造方法であって、
   前記中間層はめっき処理によって形成し、前記めっき処理のめっき液中には光沢剤を添加することを特徴とする可動接点用材料の製造方法。
10. 導電性基材上に下地層を形成し、前記下地層上に中間層を形成し、前記中間層上に最表層を順次形成する可動接点用材料の製造方法であって、
    前記中間層はＰＲ電解めっき処理によって形成することを特徴とする可動接点用材料の製造方法。
    

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