JP2021050369A - めっき付き金属基材及びその製造方法並びに電気接点材料 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、金属基材の粗面化処理およびめっき層の粗面化処理を経ることなく凹凸が調整された金属表面を有し、摺動性および導電性に優れためっき付き金属基材及びその製造方法、並びにこれを有する電気接点用端子を提供する。【解決手段】本発明に係るめっき付き金属基材（１）は、金属基材（２）と、金属基材（２）上に形成された下地めっき層（３）と、下地めっき層（３）上に形成された表層めっき層（４）と、を備える。下地めっき層（３）は、電気めっき可能な金属（５）と、金属（５）中に分散状態で配置された、炭素と酸素とを有する有機物の繊維（６）と、を有し、表層めっき層（４）の導電性が、下地めっき層（３）の導電性よりも高い。【選択図】図１

Description

本発明は、めっき付き金属基材及びその製造方法並びに電気接点用部材に関する。さらに詳しくは、薬品および粗面加工等による金属基材および下地めっき層への粗面化処理を必要とせずに表層めっき層の凹凸を容易に調製可能であり、摺動性および導電性に優れためっき付き金属基材及びその製造方法、並びに該めっき付き金属基材を備える電気接点材料に関する。

一般に、金属基材は、導電性等の材料特性が優れていることから、様々な用途で幅広く使用されている。例えば、銅板に、銀（Ａｇ）をはじめとする貴金属類、錫（Ｓｎ）などのめっき層を設けた金属基材は、金属基材による優れた導電性及び強度と、めっき層による良好な電気接触特性とを兼ね備えた高性能導体として各種の接点、スイッチ、端子などの電気接点部材に広く用いられている。

一方、繰返しの挿抜、摺動を伴う電気接点材料は、摺動性（耐摩耗性）に優れることが望まれる。このような電気接点材料の摺動性を大きく向上させるため、一般に、金属基材の表面に、薬品によるエッチング、粗面化したワークロールを用いた加工及び研磨等による粗面化処理が行われる。また、金属基材に下地めっき層が設けられている場合、下地めっき層の粗面化処理として、金属基材と同様に薬品によるエッチング、めっき金属の酸化が知られている。

特許文献１には、粗面化したワークロールを用いた表面加工、研磨ベルトを用いた表面加工によりめっき用金属板を粗面化し、粗面化した金属板上へめっき層を形成することで、表面の凹凸が調整されためっき層を有する接続部品用材料が得られることが開示されている。しかしながら、このような粗面化処理においては、発生した研磨粉を除去するための洗浄工程が追加で必要となり、製造コストの上昇と共に、研磨屑を含む廃液が大量に発生する問題がある。

特許文献２には、基材上に下地めっき層を形成した後、薬品処理により下地めっき層の粗面化を行うことで、表面の凹凸が調整された下地めっき層を有するめっき材が得られることが開示されている。しかしながら、下地めっき層を粗面化する場合においても、粗面化処理工程が追加で必要になり、製造コストの上昇と共に、粗面化に使用した薬品を含む廃液が大量に発生する問題がある。

特許文献３には、下地めっき層に黒化処理等の酸化処理を行うにより粗面化されためっき層を形成することが開示されている。しかしながら、下地めっき層に酸化処理を施すと、接触抵抗が大きくなり、電気接点材料に必要な接触抵抗（導電性）を得ることができない。また、特許文献４に開示されているように、下地めっきの粗面化として、単純にめっき条件を変更する技術も知られているが、このような場合、特定のめっき浴にしか適用できないため、汎用性に乏しい。そのため、上述したような追加の粗面化処理を必要とせずに、めっき層の表面粗さを容易に調製することができ、金属基材に優れた摺動性を付与できる技術が望まれている。

国際公開第２０１５／１７８１５６号 特開２０１７−１４５８９号公報 特許第４６９８７０８号公報 国際公開第２０１０／１０４２７４号

上記事情に鑑み、本発明は、金属基材の粗面化処理およびめっき層の粗面化処理を経ることなく凹凸が調整された金属表面を有し、摺動性および導電性に優れためっき付き金属基材及びその製造方法、並びに電気接点用端子を提供することを目的とする。

本発明者らは、炭素と酸素を有する有機物の繊維を含む複合めっき膜を下地めっき層として金属基材上に形成することで、表面が粗いめっき層を得ることができるため、金属基材の粗化処理、下地めっき層の粗化処理を必要とせずに、表層の凹凸を容易に調整できるとの知見を得た。これにより、金属基材の最表面に優れた摺動性を付与することができ、さらに、導電性の高い材料を用いて金属基材の表層めっき層を形成することより、摩擦係数の小さく、導電性にも優れた電気接点材料を得ることができることを見出した。

本発明の態様は、金属基材と、前記金属基材上に形成された下地めっき層と、前記下地めっき層上に形成された表層めっき層と、を備えるめっき付き金属基材であって、前記下地めっき層が、電気めっき可能な金属と、前記電気めっき可能な金属中に分散状態で配置された、炭素および酸素を有する有機物の繊維と、を有し、前記表層めっき層の導電性が、前記下地めっき層の導電性よりも高い、めっき付き金属基材である。

本発明の態様は、前記下地めっき層に含まれる有機物の繊維の平均質量割合が、０．０２質量％以上１０質量％以下である、めっき付き金属基材である。

本発明の態様は、前記下地めっき層の平均厚さが、０．１μｍ以上２．０μｍ以下であり、前記表層めっき層の平均厚さが、０．３μｍ以上３．０μｍ以下である、めっき付き金属基材である。

本発明の態様は、前記めっき付き金属基材の表面に１００ｇｆの荷重で鋼球を摺動子として使用する往復摺動試験において、摺動回数２０〜５０回の範囲内の条件下での動摩擦係数の最大値が０．３５μｋ以上０．７μｋ以下である、めっき付き金属基材である。

本発明の態様は、前記電気めっき可能な金属が、銅、銅合金、ニッケル又はニッケル合金である、めっき付き金属基材である。

本発明の態様は、前記有機物の繊維が、セルロース繊維、キチン繊維、キトサン繊維、又はキチン繊維とキトサン繊維との複合繊維である、めっき付き金属基材である。

本発明の態様は、前記表層めっき層が、銀、スズ及び金からなる群から選択される金属のめっき層である、めっき付き金属基材である。

本発明の態様は、前記めっき付き金属基材を備える電気接点材料である。

本発明の態様は、前記下地めっき層を金属基材上に形成した後、前記下地めっき層上に前記表層めっき層を形成する、前記めっき付き金属基材の製造方法である。

本発明によれば、下地めっき層として、炭素および酸素を有する有機物の繊維が電気めっき可能な金属中に分散された状態で配置されている複合めっき膜が、金属基材上に形成されている。そのため、金属基材の粗面化処理、めっき層の粗面化処理を経ることなく、所望の凹凸に調整された金属表面を得ることができる。このようにして、金属基材の最表面に設けられる表層めっき層に所望の摺動性が付与される。また、表層めっき層が、導電性が高い金属を用いて形成されている。その結果、摺動性と導電性に優れためっき付き金属基材を提供することができる。また、このようなめっき付き金属基材を電気接点材料に用いることにより、高い電気伝導性を有し、摺動性に優れる電気接点材料を形成することができる。その結果、電気接点の摺動により生じ得る故障を抑制することができ、電気接点材料の製品寿命が向上する。

図１は、本発明のめっき付き金属基材の一実施態様を示す概略断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態に係るめっき付き金属基材は、金属基材と、金属基材上に形成された下地めっき層と、下地めっき層上に形成された表層めっき層と、を備えている。下地めっき層は、電気めっき可能な金属と、電気めっき可能な金属中に分散状態で配置された、炭素および酸素を有する有機物の繊維と、を有している。図１に、本実施形態の一例を示す。図１に示されるように、本実施形態に係るめっき付き金属基材１は、金属基材２上に配置された下地めっき層３と、下地めっき層３上に配置された表層めっき層４とを備えている。下地めっき層３は、金属（マトリックス金属）５と、金属５中に分散状態で配置された有機物の繊維６とを有し、所定量の有機物の繊維６が下地めっき層３の表面に露出して存在している（図示せず）。金属基材２に、このような下地めっき層３が形成されることで、金属基材２に粗面化された金属表面が形成され、使用した金属基材２の表面粗さに依存せずに、また、粗面化のための薬品処理、追加加工を必要とせずに粗面化された金属表面を得ることができる。尚、図１において、有機物の繊維６は、便宜上、楕円状の形状で示している。

下地めっき層３上には、さらに表層めっき層４が形成されている。表層めっき層４には、下地めっき層３の粗面化された金属表面に依存して、下地めっき層３とほぼ同等の表面粗さを有する粗面化された金属表面が形成される。そのため、金属基材２の最表面に設けられている表層めっき層４に所望の摺動性が付与される。また、めっき付き金属基材１を電気接点材料に使用する場合、対象物と接する表層めっき層４は下地めっき層３よりも高い導電性を有していることが好ましい。そのため、表層めっき層４の導電性が、下地めっき層３の導電性よりも高いことにより、めっき付き金属基材１に優れた導電性が付与され、電気伝導性を向上させることができる。

めっき付き金属基材１が有するめっき層は、下地めっき層３と表層めっき層４の２層に限らず、他のめっき層がさらに積層されていてもよい。例えば、下地めっき層３と金属基材２の間、または下地めっき層３と表層めっき層４との間に、他のめっき層が存在していてもよい。また、下地めっき層３および表層めっき層４のそれぞれは一層に限らず、２層以上が形成されていてもよい。

＜金属基材＞
金属基材の材料は、特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜設定される。金属基材の材料として、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、炭素鋼、ステンレス合金などが挙げられ、特に、銅および銅合金が好ましい。金属基材の厚さは、特に限定されるものではないが、金属基材に下地めっき層が形成しやすく、金属基材に所定の強度を付与する観点から０．０２０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましい。また、金属基材の形状については、特に制限はなく、例えば、箔、薄板又は厚板のような板材、線材、棒材、管材、角材等のような種々の形状が挙げられる。

＜下地めっき層＞
下地めっき層は、有機物の繊維と電気めっき可能な金属との複合めっき膜であり、金属基材の表面よりも粗面化された金属表面を有する。下地めっき層には、電気めっき可能な金属中に有機物の繊維が分散状態で配置されており、下地めっき層の表面付近にも一定量の有機物の繊維が分散されている。そのため、下地めっき層の表面に適度な凹凸が付与され、下地めっき層に粗面化された金属表面が形成される。このような下地めっき層を表層めっき層の下地として用いることで、下地めっき層を用いない場合に比べて、表層めっき層の動摩擦係数を低減できる。

下地めっき層の平均厚さは、特に制限はないが、０．０５μｍ以上２．５μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上２．０μｍ以下であることがより好ましく、０．５μｍ以上２．０μｍ以下であることがさらに好ましい。特に、下地めっき層の平均厚さの下限値が０．１μｍ以上であることにより金属基材からの金属の過度な拡散を防止することができるため、下地めっき層の耐久性が増大する。これにより、下地めっき層に含まれる有機物の繊維の分散状態がより強固に保たれるため、金属表面の粗面化作用が表層めっき層にも有効に発揮され、摺動性が向上する。また、下地めっき層の平均厚さの上限値が２．５μｍ以下であることにより、下地めっき層の厚さが厚すぎることに起因する生産コストの増大を抑制できる。特に、下地めっき層の平均厚さの上限値が２．０μｍ以下であることにより、下地めっき層の表面付近に有機物の繊維を適切に分散させることができるため、金属表面の粗面化作用が表層めっき層に有効に発揮され、摺動性が向上する。

下地めっき層の平均厚さは、例えば、めっき付き金属基材を樹脂包理させた後、下地めっき層の厚さ方向の断面の形成、研磨による断面加工を経て、走査型電子顕微鏡を用いて測定できる。厚さの測定は、断面の任意の３ヶ所で行い、その平均値を厚さ（平均厚さ）として算出することができる。尚、下地めっき層の平均厚さを測定する際、その厚さには、下地めっき層の金属と、表層めっき層の金属または金属基材の金属との混在により形成され得る介在層の厚さは含まれない。

（金属）
下地めっき層に含まれる金属は、電気めっき可能な金属であり、マトリックス金属として有機物の繊維を分散させる。このような金属として、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル合金、銅（Ｃｕ）、銅合金、パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、錫（Ｓｎ）、錫合金、金（Ａｕ）、金合金、コバルト（Ｃｏ）、コバルト合金、亜鉛（Ｚｎ）、亜鉛合金、鉄（Ｆｅ）、鉄合金、ロジウム（Ｒｈ）およびロジウム合金等が挙げられ、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、錫、錫合金、銀、銀合金、金および金合金が好ましい。これらの中でも、ニッケル、銅、銀、錫及び金がより好ましく、下地めっき層の金属として安価であると共に、電気接点材料の金属基材として一般に用いられ、金属基材からの金属の拡散防止性能に優れたニッケルおよび銅が特に好ましい。参考として、表１〜表５に、ニッケル、銅、銀、錫及び金のめっき浴組成並びにめっき条件の例を示す。

（有機物の繊維）
有機物の繊維は、炭素と酸素を有する有機物の繊維であり、生体由来の繊維であることが好ましい。ここで、有機物とは、炭素と酸素を含む化合物のうち、単位構造の複数回の繰り返しによって得られる高分子材料を意味し、好ましくは生体由来の高分子材料である。生体由来の繊維としては、セルロース繊維、キチン繊維、キトサン繊維、またはキチン繊維とキトサン繊維との複合繊維を使用することが好ましい。このような繊維の中でも、環境負荷が少なくかつ材料コストが安価であることから、工業的には、セルロース繊維を使用することが好ましく、セルロースミクロフィブリル又はその誘導体を使用することがより好ましい。

セルロースミクロフィブリルは、セルロース分子鎖が数十本束となってできた微細な繊維であり、セルロース繊維は、このセルロースミクロフィブリルがさらに束となって構成されている。セルロース繊維の直径は、数十μｍであるのに対し、セルロースミクロフィブリルの直径は、数ｎｍ〜０．１μｍである。セルロースミクロフィブリル又はその誘導体は、分散性（親水性）、他物質との親和性、微粒子の捕捉・吸着などに優れる特性を有している。また、キチン繊維、キトサン繊維またはこれらの複合繊維は、吸着能に優れるだけでなく、誘導体の形成により親水化処理を容易に行うことができる。

有機物の繊維は短繊維であることが好ましく、マトリックス金属中に短繊維が分散状態、特に均一な分散状態で配置されていることがより好ましい。これにより、下地めっき層は、安定した高い強度を得ることができる。また、短繊維のサイズとしては、直径が４〜１０ｎｍ、長さが５〜１０μｍであることが好ましい。

さらに、特定方向の強度（特に引張強度）を有効に高める場合には、有機物の繊維、特に短繊維は、マトリックス金属中に一方向に揃った状態で分散されていることが好ましい。一方、強度（特に引張強度）を異方性なく均一に高める場合には、有機物の繊維、特に短繊維は、マトリックス金属中にランダム方向に配列した状態で分散されていることが好ましい。

有機物の繊維、特にセルロース繊維は、軟化温度（２２０〜２３０℃）が金属の融点よりも低い。そのため、従来の公知の加圧鋳造法または焼結法によって、金属が溶融する温度まで有機物の繊維、特に、セルロース繊維を加熱する場合、セルロース繊維が熱分解してしまい、マトリックス金属中に、セルロース繊維が取り込まれた下地めっき層を製造することができない。一方、セルロース繊維は、親水性であるため、水溶液（特に酸性水溶液）としての各種金属のめっき液にセルロース繊維を添加すると、セルロース繊維は、めっき液中において凝集することなく分散させることが可能である。次いで、セルロース繊維が分散されているめっき液中で電気めっき（分散めっき）を行うことにより、セルロース繊維が、特に熱分解等の特性変化を生じることなく、マトリックス金属中に分散状態で配置させることができる。このようにして、下地めっき層に有機物の繊維が分散状態で配置される。

下地めっき層に含まれる有機物の繊維の平均質量割合は、０．０１質量％以上１１質量％以下の範囲であることが好ましく、０．０２質量％以上１０質量％以下の範囲であることがより好ましい。また、平均質量割合の下限値は０．０２５質量％以上であることがさらに好ましく、平均質量割合の上限値は９質量％以下であることがさらに好ましい。特に、平均質量割合が０．０２質量％以上であることにより、有機物の繊維による金属の補強効果が高まり、さらには、摺動性をより向上させることができる。また、一般的に、めっき層を電気めっき法で形成する場合、一定量以上の不純物（ここでは金属以外の材料である有機物の繊維）がめっき液に含まれると、めっき液の組成が崩れ、金属が析出しにくくなるため、下地めっき層の作製が困難になるおそれがある。一方、有機物の繊維は下地めっき層中に分散された状態で配置されることにより、金属表面の粗面化作用が適切に発揮される。有機物の繊維の平均質量割合が１０質量％以下であることにより、金属の析出と下地めっき層における有機物の繊維の分散とが、バランスよく保たれ、下地めっき層の表面付近にも有機物の繊維が適切に分散される。そのため、金属表面の粗面化作用が表層めっき層により有効に発揮され、摺動性が向上する。また、マトリックス金属中に含まれる有機物の繊維の割合の増大に起因する下地めっき層の導電性の過度の低下を抑制することができ、特に、平均質量割合が９質量％以下であることにより、導電性の低下の抑制作用をより高めることができる。

＜表層めっき層＞
表層めっき層は、電気めっき可能な金属のめっき膜であり、金属基材の表面よりも粗面化された金属表面を有する。上述のように、下地めっき層には、粗面化された金属表面が形成されているため、下地めっき層の表面特性に依存して、下地めっき層上に形成される表層めっき層にも同様に粗面化された金属表面が形成される。また、表層めっき層の材料として、導電性の高い金属を用いることにより、表層めっき層に高い導電性を付与できる。このように、下地めっき層上に、導電性が高い金属を用いて表層めっき層を形成することにより、導電性と摺動性に優れためっき付き基材を得ることができる。

このような表層めっき層を形成する金属材料として、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル合金、銅（Ｃｕ）、銅合金、パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、錫（Ｓｎ）、錫合金、金（Ａｕ）、金合金、コバルト（Ｃｏ）、コバルト合金、亜鉛（Ｚｎ）、亜鉛合金、鉄（Ｆｅ）、鉄合金、ロジウム（Ｒｈ）およびロジウム合金等が挙げられ、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、錫、錫合金、銀、銀合金、金および金合金が好ましい。これらの中でも、電気接点材料として、優れた導電率と接触抵抗・はんだ濡れ性をバランスよく実現できる、銀、錫および金がさらに好ましい。特に、接触抵抗に優れる錫の使用が最適である。表層めっき層に使用し得るめっき液の例として、例えば、上述の表１〜表５に示されるニッケル、銅、銀、錫及び金のめっき浴組成並びにめっき条件が挙げられる。

表層めっき層の平均厚さは、特に制限はないが、０．２μｍ以上３．５μｍ以下であることが好ましく、０．３μｍ以上３．０μｍ以下であることがより好ましく、０．５μｍ以上２．５μｍ以下であることがさらに好ましい。特に、表層めっき層の平均厚さの下限値が０．３μｍ以上であることにより下地めっき層からの金属の過度な拡散を防止することができ、表層めっき層と下地めっき層との接合界面がより強固に保たれる。これにより、下地めっき層が示す金属表面の粗面化作用が表層めっき層にも有効に発揮され、摺動性が向上する。また、下地めっき層の平均厚さの上限値が３．０μｍ以下であることにより、表層めっき層の厚さが厚すぎることに起因する生産コストの増大を抑制できる。また、下地めっき層の表面特性が表層めっき層に適切に依存し得るため、金属表面の粗面化作用が有効に発揮され、摺動性が向上する。

表層めっき層の平均厚さは、例えば、めっき付き金属基材を樹脂包理させた後、表層めっき層の厚さ方向の断面の形成、研磨による断面加工を経て、走査型電子顕微鏡を用いて測定できる。厚さの測定は、断面の任意の３ヶ所で行い、その平均値を厚さ（平均厚さ）として算出することができる。尚、表層めっき層の平均厚さを測定する際、その厚さには、下地めっき層の金属と表層めっき層の金属との混在により形成され得る介在層の厚さは含まれない。

表層めっき層の表面粗さは、算術平均粗さＳａとして、触針式の表面粗さ計を用いて測定できる。その際、表層めっき層の表面において任意の４か所にて測定を行い、その平均値を算出して算術平均粗さＳａを求めることができる。表層めっき層の表面粗さ（算術平均粗さＳａ）は、０．７μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以下であることがより好ましい。また、表層めっき層の表面粗さ（算術平均粗さＳａ）の下限値は、０．２μｍ以上であることが好ましい。

＜摺動性＞
めっき付き金属基材は、摺動時の摩耗による表層めっき層層の厚さの減少を低減するため、摺動性をあらわす動摩擦係数が低いことが好ましい。このような動摩擦係数として、例えば、めっき付き金属基材の表面に１００ｇｆの荷重で鋼球を摺動子として使用する往復摺動試験において、摺動回数２０〜５０回の範囲内の条件下での動摩擦係数の最大値が０．３５μｋ以上０．７μｋ以下であること好ましく、０．６５μｋ以下であることがより好ましく、０．６０μｋ以下であることがさらに好ましい。

＜めっき付き金属基材の製造方法＞
めっき付き金属基材は、例えば、電気めっき法によって形成することが好ましい。めっき付き金属基材のめっき層を、電気めっき法によって形成する場合、めっき付き金属基材は、下地めっき層および表層めっき層のめっき層と、めっき層が形成された表面をもつ金属基材とで構成された表面処理材として機能する。この場合、下地めっき層を金属基材上に形成した後、下地めっき層上に表層めっき層を形成する。このような表面処理材において、めっき層は、金属基材上に積層された表面処理被膜であることが好ましい。

一方、上述の実施形態では、めっき付き金属基材のめっき層を、電気めっき法により製造する場合について説明しているが、有機物の繊維の材料特性が変化しない温度（例えば２００℃以下）でめっき付き金属基材のめっき層を製造できる方法であれば特に限定されるものではない。めっき層の他の製造方法として、例えば、無電解めっき法が挙げられる。

＜めっき付き金属基材の用途＞
本実施形態のめっき付き金属基材は、摺動性の向上の実現を図ることができ、その上、優れた導電性を示すため、様々な技術分野で種々の製品に適用することができる。例えば、金属基材としての銅板上に、銅と有機物の繊維とを用いて下地めっき層を形成し、下地めっき層上に錫めっきを用いて表層めっき層を形成しためっき付き金属基材（表面処理銅板）は、コネクタの構成部品である電気接点材料、例えば電気接点用端子として使用できる。このようなめっき付き金属基材を備える電気接点用端子は、導電性が高く摺動性を有する電気接点材料として有効である。さらに、コネクタの小型化に対応した、電気接点用端子の小型化、薄肉化、高強度化を図ることもできる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

次に、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜２、５〜７）
厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表６に示す金属と、有機物の繊維として表６に示す平均質量割合で配合されたセルロース繊維とを含む下地めっき層を形成した。なお、セルロース繊維は、直径が約２０ｎｍ、長さが数μｍの株式会社スギノマシン製のセルロース繊維を使用した。下地めっき層は、表２に示す銅めっき浴に、セルロース繊維を銅めっき浴に対して０．０１〜３０体積％程度添加し、攪拌して銅めっき浴中に分散させた後、セルロース繊維が分散した状態の銅めっき浴中で、表２に示すめっき条件で電気銅めっきを行い、平均厚さが１．０μｍになるように下地めっき層を作製した。

その後、表４に示す錫めっき浴とめっき条件にて平均厚さが２．０μｍとなるように下地めっき層上に表層めっき層を形成し、めっき付き金属基材を作製した。

下地めっき層および表層めっき層の各平均厚さの測定は、めっき付き金属基材を樹脂包理させた後、下地めっき層および表層めっき層のそれぞれのめっき層の厚さ方向の断面の形成、研磨による断面加工を経て、走査型電子顕微鏡を用いて各めっき層の厚さを測定した。測定は、各めっき層における断面の任意の３ヶ所で行い、その平均値を平均厚さとして算出した。

下地めっき層中に含まれる有機物の繊維の平均質量割合については、下地めっき層の質量に対する、下地めっき層を硝酸にて溶解した後に残る残留物の質量の比率から求めた。下地めっき層の質量は、４５ｃｍ×１５ｃｍ長の区画でめっき付き金属基材片を３片採取し、表層めっき層をエッチングにより除去した後に重層測定を行い、金属基材の厚さ・密度から算出した金属基材の質量を差し引くことで算出できる。残留物の質量は、表層めっき層をエッチングにより除去した後に質量測定を行った各試料片を２０質量％硝酸溶液中に浸漬して金属を溶解し、次いで、残留物を含む硝酸溶液を２５００ｒｐｍにて１０分間遠心分離することで残留物を分離・回収し、回収物を乾燥させた後にその質量を測定することで算出した。測定は、めっき付き金属基材片に形成された下地めっき層の任意の３ヶ所から採取した供試材で行い、平均値を平均質量割合として算出した。

（実施例３）
下地めっき層中に含まれるセルロース繊維の平均質量割合が２％、平均厚さが０．０５μｍとなるように下地めっき層を形成した以外は実施例１〜２、５〜７と同様の方法でめっき付き金属基材を作製した。

（実施例４）
下地めっき層中に含まれるセルロース繊維の平均質量割合が２％、平均厚さが２．５μｍとなるように下地めっき層を形成した以外は実施例１〜２、５〜７と同様の方法でめっき付き金属基材を作製した。

（実施例８）
下地めっき層中に含まれるセルロースの平均質量割合が３％、平均厚さが０．１μｍとなるように下地めっき層を形成した以外は実施例１〜２、５〜７と同様の方法でめっき付き金属基材を作製した。

（実施例９）
下地めっき層中に含まれるセルロースの平均質量割合が３％、平均厚さが２．０μｍとなるように下地めっき層を形成した以外は実施例１〜２、５〜７と同様の方法でめっき付き金属基材を作製した。

（実施例１０）
実施例１〜２、５〜７と同様の方法で、厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、銅と、有機物の繊維として表６に示す平均質量割合で配合されたキトサン繊維とを含む下地めっき層を形成した。なお、キトサン繊維は、直径が約２０ｎｍ、長さが数μｍの株式会社スギノマシン製のキトサン繊維を使用した。

（比較例１）
厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表２に示す銅めっき浴とめっき条件で電気銅めっきを行い、平均厚さが１．０μｍになるように有機物の繊維を含んでいない下地めっき層を形成した。さらに、表４に示す錫めっき浴とめっき条件にて平均厚さが２．０μｍとなるように下地めっき層上に表層めっき層を形成し、めっき付き金属基材を作製した。

（実施例１１）
表１に示すニッケルめっき条件、及び表６に示すセルロース繊維の平均質量割合以外は、実施例１〜２、５〜７と同様の方法で、厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、ニッケルと、有機物の繊維として表６に示す平均質量割合で配合されたセルロース繊維とを含む下地めっき層を形成した。

その後、表３に示す銀めっき浴とめっき条件にて平均厚さが２．０μｍとなるように下地めっき層上に表層めっき層を形成し、めっき付き金属基材を作製した。

（実施例１２）
表層めっき層の平均厚さが０．２μｍとなるように形成したこと以外は実施例１１と同様の方法でめっき付き金属基材を作製した。

（実施例１３）
表層めっき層の平均厚さが３．５μｍとなるように形成したこと以外は実施例１１と同様の方法でめっき付き金属基材を作製した。

（比較例２）
厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表１に示すニッケルめっき浴とめっき条件で電気ニッケルめっきを行い、平均厚さが１．０μｍになるように有機物の繊維を含んでいない下地めっき層を形成した。さらに、表３に示す銀めっき浴とめっき条件にて平均厚さが２．０μｍとなるように下地めっき層上に表層めっき層を形成し、めっき付き金属基材を作製した。

（実施例１４）
表１に示すニッケルめっき条件、及び表６に示すセルロース繊維の平均質量割合以外は、実施例１〜２、５〜７と同様の方法で、厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、ニッケルと、有機物の繊維として表６に示す平均質量割合で配合されたセルロース繊維とを含む下地めっき層を、平均厚さが１．５μｍになるように形成した。

その後、表５に示す金めっき浴とめっき条件にて平均厚さが１．０μｍとなるように下地めっき層上に表層めっき層を形成し、めっき付き金属基材を作製した。

（比較例３）
厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表１に示すニッケルめっき浴とめっき条件で電気ニッケルめっきを行い、平均厚さが１．５μｍになるように有機物の繊維を含んでいない下地めっき層を形成した。さらに、表５に示す金めっき浴とめっき条件にて膜厚が１．０μｍとなるように下地めっき層上に表層めっき層を形成し、めっき付き金属基材を作製した。

（実施例１５）
厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表１に示すニッケルめっき浴とめっき条件で電気ニッケルめっきを行い、ニッケルめっき皮膜の厚さが０．５μｍになるようにニッケルめっき付き銅板を形成した。さらに、ニッケルめっき付き銅板上に、銅と、有機物の繊維として表６に示す平均質量割合で配合されたセルロース繊維とを含む下地めっき層を、平均厚さが１．０μｍになるよう形成した。

その後、表４に示す錫めっき浴とめっき条件にて平均厚さが２．０μｍとなるように下地めっき層上に表層めっき層を形成し、めっき付き金属基材を作製した。

（実施例１６）
厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、ニッケルと、有機物の繊維として表６に示す平均質量割合で配合されたセルロース繊維とを含む下地めっき層を、平均厚さが１．０μｍになるよう形成した。

その後、表２に示す銅めっき浴とめっき条件で電気銅めっきを行い、平均厚さが０．５μｍになるように下地めっき層上に表層めっき層の第１層として銅めっき層を形成した。さらに、表４に示す錫めっき浴とめっき条件で電気錫めっきを行い、平均厚さが２．０μｍとなるように銅めっき層上に表層めっき層の第２層として錫めっき層を形成し、めっき付き金属基材を作製した。

（実施例１７）
厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、銅と、有機物の繊維として表７に示す平均質量割合で配合されたセルロース繊維とを含む下地めっき層を平均厚さが１．０μｍになるように形成した。

その後、表４に示す錫めっき浴とめっき条件で電気錫めっきを行い、平均厚さが２．０μｍとなるように下地めっき層上に表層めっき層を形成し、めっき付き金属基材を作製した。

（比較例４）
厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、銅と、有機物の繊維として表７に示す平均質量割合で配合されたセルロース繊維とを含む下地めっき層を平均厚さが１．０μｍになるように形成し、表層めっき層を有していないめっき付き金属基材を作製した。

（実施例１８）
厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、ニッケルと、有機物の繊維として表７に示す平均質量割合で配合されたセルロース繊維とを含む下地めっき層を平均厚さが１．０μｍになるように形成した。

その後、表３に示す銀めっき浴とめっき条件で電気銀めっきを行い、平均厚さが２．０μｍとなるように下地めっき層上に表層めっき層を形成し、めっき付き金属基材を作製した。

（比較例５）
厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、ニッケルと、有機物の繊維として表７に示す平均質量割合で配合されたセルロース繊維とを含む下地めっき層を平均厚さが１．０μｍになるように形成し、表層めっき層を有していないめっき付き金属基材を作製した。

実施例１〜１６および比較例１〜３で作製しためっき付き金属基材について、動摩擦係数を以下の方法で測定した。また、実施例１７〜１８および比較例４〜５で作製しためっき付き金属基材については、接触抵抗を以下の方法で測定した。

＜動摩擦係数の測定＞
厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表６に示す各めっき層が形成された供試材をそれぞれ３枚作製した。作製した各３枚の供試材において、Ｒ＝１．０ｍｍの凸部を加工した供試材と同じめっき層構成を有する摺動子を用いて摺動試験を行った。具体的には、摺動試験装置（ＨＥＩＤＯＮ Ｔｙｐｅ：１４ＦＷ、新東科学株式会社製）を用いて、動摩擦係数測定を行った。測定条件は、摺動距離：１０ｍｍ、摺動速度：１００ｍｍ／分、摺動回数：往復５０回、荷重１００ｇｆである。動摩擦係数は、摺動回数２０〜５０回の範囲における動摩擦係数の最大値で評価した。

＜接触抵抗の測定＞
厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表７に示す各めっき層が形成された供試材を作製した。作製した供試材に対して、Ｒ＝５．０ｍｍの銀製プローブを荷重２Ｎにて接触させ、通電電流１０ｍＡにて接触抵抗値を測定した。測定は供試材の任意の３ヶ所に対して行い、その平均値を算出した。

表６の結果から、下地めっき層に、銅と有機物の繊維としてセルロース繊維が配合されている実施例１〜９は、セルロース繊維を含んでいない下地めっき層を使用した比較例１に比べていずれも動摩擦係数が小さく、摺動性に優れていた。その中でも、セルロース繊維の平均質量割合が０．０２％以上１０％以下の範囲であり、下地めっき層の平均厚さが０．１μｍ以上２．０μｍ以下である実施例５〜９では、動摩擦係数が０．６０以下であり、摺動性がより優れていた。

下地めっき層に含まれる有機物の繊維がキトサン繊維である実施例１０も同様に、動摩擦係数が顕著に小さく、摺動性に優れていた。

下地めっき層に、ニッケルと有機物の繊維としてセルロース繊維が配合されている実施１１〜１３と、セルロース繊維を含んでいない下地めっき層を使用した比較例２とを比較すると、実施例１１〜１３は、比較例２に比べていずれも動摩擦係数が小さく、摺動性に優れていた。その中でも、表層めっき層の平均厚さが０．３μｍ以上３．０μｍ以下である実施例１１では、動摩擦係数が０．５０であり、摺動性がより優れていた。

表層めっき層のめっき材料として金めっきを使用している実施例１４と比較例３とを比較すると、実施例１４も、比較例３に比べて動摩擦係数が小さく、摺動性に優れていた。

金属基材として、ニッケルめっきが施されている実施例１５、表層めっき層が銅めっき層と錫めっき層の積層である実施例１６も同様に、動摩擦係数が小さく、摺動性に優れていた。

また、表７の結果から、下地めっき層にさらに表層めっき層を設けることにより、めっき付き金属基材の接触抵抗が顕著に低下し、導電性に優れるめっき付き金属基材を提供することができた。

１ めっき付き金属基材
２ 金属基材
３ 下地めっき層
４ 表層めっき層
５ 金属（マトリックス金属）
６ 有機物の繊維

Claims (9)

1. 金属基材と、
   前記金属基材上に形成された下地めっき層と、
   前記下地めっき層上に形成された表層めっき層と、を備え、
   前記下地めっき層が、電気めっき可能な金属と、前記電気めっき可能な金属中に分散状態で配置された、炭素および酸素を有する有機物の繊維と、を有し、
   前記表層めっき層の導電性が、前記下地めっき層の導電性よりも高いことを特徴とするめっき付き金属基材。
2. 前記下地めっき層に含まれる有機物の繊維の平均質量割合が、０．０２質量％以上１０質量％以下である、請求項１に記載のめっき付き金属基材。
3. 前記下地めっき層の平均厚さが、０．１μｍ以上２．０μｍ以下であり、
   前記表層めっき層の平均厚さが、０．３μｍ以上３．０μｍ以下である、請求項１又は２に記載のめっき付き金属基材。
4. 前記めっき付き金属基材の表面に１００ｇｆの荷重で鋼球を摺動子として使用する往復摺動試験において、摺動回数２０〜５０回の範囲内の条件下での動摩擦係数の最大値が０．３５μｋ以上０．７μｋ以下である、請求項１乃至３までのいずれか１項に記載のめっき付き金属基材。
5. 前記電気めっき可能な金属が、銅、銅合金、ニッケル又はニッケル合金である、請求項１乃至４までのいずれか１項に記載のめっき付き金属基材。
6. 前記有機物の繊維が、セルロース繊維、キチン繊維、キトサン繊維、又はキチン繊維とキトサン繊維との複合繊維である、請求項１乃至５までのいずれか１項に記載のめっき付き金属基材。
7. 前記表層めっき層が、銀、スズ及び金からなる群から選択される金属のめっき層である、請求項１乃至６までのいずれか１項に記載のめっき付き金属基材。
8. 請求項１乃至７までのいずれか１項に記載のめっき付き金属基材を備える電気接点材料。
9. 前記下地めっき層を金属基材上に形成した後、前記下地めっき層上に前記表層めっき層を形成する、請求項１乃至７までのいずれか１項に記載のめっき付き金属基材の製造方法。

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