JP4729064B2 - 電気接点材料、その製造方法、及び電気接点 - Google Patents
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Description
(1)貴金属またはこれを主成分とする合金からなる表層を有する電気接点材料であって、前記表層の表面上に脂肪族アミン、メルカプタンのいずれかまたは両者の混合物からなる第1の有機皮膜層を設け、さらに、前記第1の有機皮膜層の表面上に、脂肪酸から形成された第2の有機皮膜を設け、前記第1の有機皮膜をなす前記脂肪族アミン及びメルカプタンの炭素原子数が5〜50であり、前記第2の有機皮膜をなす前記脂肪酸の炭素原子数が8〜50(但し、COOHのCの数を含む)であることを特徴とする、電気接点材料、
(2)前記表層を形成する前記貴金属またはこれを主成分とする合金がAu、Ag、Cu、Pt、Pd、Ruまたはこれら何れか1種以上を主成分とする合金であることを特徴とする、(1)記載の電気接点材料、
(3)前記表層を形成する前記貴金属またはこれを主成分とする合金がAgまたはAgを主成分とする合金であることを特徴とする、(1)または(2)に記載の電気接点材料、
(4)前記貴金属またはこれを主成分とする合金からなる前記表層が、めっき法またはクラッド法で形成されることを特徴とする、前記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の電気接点材料の製造方法、及び
(5)前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の電気接点材料を用いてなる、電気接点
を提供するものである。
本発明の電気接点材料は、特に摺動を伴うようなスライドスイッチ、タクトスイッチ等の電気接点に長い寿命で好適に使用される。
本発明の製造方法によれば、より大きな耐食性および潤滑性を有し、かつ摺動特性に優れた電気接点材料を製造できる。
本発明の電気接点は、耐食性、耐摩耗性が優れるので寿命が長く、摺動を伴うようなスライドスイッチ、タクトスイッチ等として好適である。
本明細書及び特許請求の範囲において、「貴金属」とは、イオン化傾向が水素よりも小さく、貴である金属をいう。
本明細書及び特許請求の範囲において、「貴金属またはこれを主成分とする合金からなる表層を有する電気接点材料」とは、有機皮膜または有機皮膜層形成前の最表面に貴金属またはこれを主成分とする(当該貴金属を50質量%以上含有する)合金が現れている電気接点材料をいう。
図1中、貴金属またはその合金1の表面上に、脂肪酸を含む有機化合物から形成した有機皮膜2を設けてなる形態である。
図2中、基体3の表面上に貴金属またはその合金1からなる表層が形成され、その表層の表面上に脂肪酸を含む有機化合物から形成した有機皮膜2を設けてなる形態である。
脂肪酸とは、鎖状の1価のカルボン酸のことをいい、化学式CnHmCOOHで表され、それぞれn、mは整数を表す。また、二重結合や三重結合を持たない飽和脂肪酸や、前記結合をもつ不飽和脂肪酸も含まれている。
前記有機皮膜の厚さについては特に制限はないが、接触抵抗の上昇抑制の観点から、0.0001〜0.1μmが好ましく、0.0001〜0.01μmがより好ましい。
好ましい脂肪酸の具体例としては、飽和脂肪酸としてカプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、セロチン酸、メリシン酸等、不飽和脂肪酸としてミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、ネルボン酸、リノール酸、α−リノレン酸等が挙げられる。
図3は、本発明の電気接点材料の実施形態の断面図を示す図である。図3中、基体3の表面上に貴金属またはその合金1からなる表層が設けられ、その表層の表面上に脂肪族アミン、メルカプタンのいずれかまたは両者の混合物からなる第1の有機皮膜層4を設け、さらに、前記第1の有機皮膜層の表面上に、脂肪酸から形成した第2の有機皮膜2を設けてなる形態である。
貴金属またはその合金からなる表層の表面上に形成される有機皮膜が、脂肪族アミン、メルカプタンのいずれかまたは両者の混合物からなる第1の有機皮膜層を設け、さらに、前記第1の有機皮膜層の表面上に脂肪酸から形成してなる第2の有機皮膜を設けることで、その潤滑性や耐食性がより向上する。具体的には、脂肪族アミン、メルカプタンのいずれかまたは両者の混合物からなる前記第1の有機皮膜層は、貴金属に対して吸着しやすい脂肪族アミン、メルカプタンによる皮膜層形成処理を施すことで、主に耐食性向上を目的として設けられた皮膜層である。
本発明に用いられる脂肪族アミン及びメルカプタンとしては、炭素原子数5〜50の脂肪族アミン及びメルカプタンが好ましく、具体的には、ドデシルアミン、アイコシルアミン、ノニルアミン、ドデシルメルカプタン、オクタデシルメルカプタン、アイコシルメルカプタン、ノニルメルカプタン等が挙げられる。
第1の有機皮膜層形成処理方法としては、貴金属またはこれを主成分とする合金からなる表層を有する材料を、脂肪族アミン、メルカプタンを含有する溶液中に浸漬する方法で処理することが好ましいが、その他、上記脂肪族アミン等を含有する溶液ミスト中を通過させたり、前記溶液を湿らせた布等で拭くなどしても皮膜層形成処理をすることができる。
前記第1の有機皮膜層を形成後、さらに、前記第1の有機皮膜層の表面上に脂肪酸からなる第2の有機皮膜を形成する。この第2の有機皮膜は、前述の効果に加え、比較的高荷重での摺動接点として用いられる場合において、前記第1の有機皮膜層では耐え切れない摺動を保護するために設けた皮膜であり、かつ前記第1の有機皮膜層の耐食性を長時間保護する効果もある皮膜である。第2の有機皮膜の形成は、上記脂肪族アミン、メルカプタンのいずれかまたは両者の混合物からなる第1の有機皮膜層を設けた後、前述と同様の手法で皮膜形成処理することによって得ることができる。
厚さ0.3mm、幅180mmのC14410条(基体)を電解脱脂、酸洗の前処理を行った後、表1に示しためっき厚0.5μmのめっき構成材を作製した。次に、得られためっき構成材に有機皮膜形成処理を施し、表1に示す有機皮膜厚0.01μmの参考例1〜12および比較例1〜8の電気接点材料を得た。また、従来例としてAg-5%Sb合金を上記基体上に常法によりクラッドし、得られたクラッド材料にノルメルカプタンの皮膜層形成処理し、従来例1の電気接点材料を得た。
(前処理条件)
[電解脱脂]
脱脂液:NaOH 60g/l
脱脂条件:2.5 A/dm2、温度60℃、脱脂時間60秒
[酸洗]
酸洗液:10%硫酸
酸洗条件:30秒浸漬、室温(25℃)
[Auめっき]
めっき液:KAu(CN)2 14.6g/l、C6H8O7 150g/l、K2C6H4O7 180g/l
めっき条件:電流密度 1A/dm2、温度 40℃
[Au−Coめっき]
めっき液:KAu(CN)2 14.6g/l、C6H8O7 150g/l、K2C6H4O7 180g/l、EDTA−Co(II) 3g/l、ピペラジン 2g/l
めっき条件:電流密度 1A/dm2、温度 40℃
[Agめっき]
めっき液:AgCN 50g/l、KCN 100g/l、K2CO3 30g/l
めっき条件:電流密度 0.5〜3A/dm2、温度 30℃
[Cuめっき]
めっき液:CuSO4・5H2O 250g/l、H2SO4 50g/l、NaCl 0.1g/l
めっき条件:電流密度 6A/dm2、温度 40℃
めっき液:Pd(NH3)2CL2 45g/l、NH4OH 90ml/l、(NH4)2SO4 50g/l
めっき条件:電流密度 1A/dm2、温度 30℃
[Pd−Ni合金めっき:Pd/Ni(%) 80/20]
めっき液:Pd(NH3)2Cl2 40g/l、NiSO4 45g/l、NH4OH 90ml/l、(NH4)2SO4 50g/l
めっき条件:電流密度 1A/dm2、温度 30℃
[Ruめっき]
めっき液:RuNOCl3・5H2O 10g/l、NH2SO3H 15g/l
めっき条件:電流密度 1A/dm2、温度 50℃
[Ptめっき]
めっき液:Pt(NO2)2(NH3)2 10g/l、NaNO2 10g/l、NH4NO3 100g/l、NH3 50ml/l
めっき条件:電流密度 5A/dm2、温度 90℃
浸漬溶液:0.5質量%脂肪酸溶液(溶剤トルエン)
浸漬条件:常温(25)℃ 5秒浸漬
乾燥:40℃ 30秒
また、従来例のノニルメルカプタン皮膜層形成の条件は以下のとおりである。表1中の耐熱性有機皮膜は下記浸漬溶液の種類である。
浸漬溶液:0.2質量%メルカプタン溶液(溶剤トルエン)
浸漬条件:常温(25)℃5秒浸漬
乾燥:40℃30秒
[硫化試験]
硫化試験条件:H2S 3ppm、40℃、48時間、80%Rh
[動摩擦係数測定]
測定条件:R(半径)=3.0mmの鋼球プローブ、摺動距離 10mm、摺動速度 100mm/秒、摺動回数 往復100回、荷重 1N、65%Rh、25℃
表1から明らかなように、貴金属またはその合金の表面に脂肪酸を含む有機化合物から形成した有機皮膜を設けることによって、耐食性(RN)及び摺動特性(動摩擦係数)が大幅に向上していることが分かる。また、従来例1では荷重が1Nになると動摩擦係数が上昇してしまう結果が明らかとなっている。
厚さ0.3mm、幅180mmのC14410条(基体)を電解脱脂、酸洗の前処理を行った後、表2に示しためっき厚0.5μmのめっき構成材を作製した。次に、得られためっき構成材に有機皮膜形成処理を施し、第1の有機皮膜層厚0.01μm、第2の有機皮膜厚0.01μmの本発明例13〜26の電気接点材料を得た。また、比較の意味で表1で記載した比較例1〜8及び従来例1の電気接点材料については表2に合わせて記載した。
(第1の有機皮膜層形成)
浸漬溶液:0.2質量%脂肪族アミン又はメルカプタン溶液(溶剤トルエン)
浸漬条件:常温(25)℃5秒浸漬
乾燥:40℃30秒
(第2の有機皮膜形成)
浸漬溶液:1.0質量%脂肪酸溶液(溶剤NSクリーン100W)
浸漬条件:室温(25)℃5秒浸漬
乾燥:40℃ 30秒
[動摩擦係数測定]
測定条件:R(半径)=3.0mmの鋼球プローブ、摺動距離 10mm、摺動速度 100mm/秒、摺動回数 往復100回、荷重 1.5N、65%Rh、25℃
厚さ0.64mm、幅150mmのC26800条(基体)を電解脱脂、酸洗の前処理を行った後、純Agめっきを厚さ1.0μm施した後、第一の有機皮膜層厚0.005μm、第二の有機皮膜(ステアリン酸)厚0.005μmの材料を得た(本発明例27〜37)。
また、従来例として第一の有機皮膜層厚0.005μmのみ形成したAg−5%Sbめっき+ノニルメルカプタン材を得た(従来例2)。
得られた本発明例27〜37、従来例2、及び表1に示す比較例1〜8について表3に示す加熱条件で加熱処理した後、実施例1と同様に動摩擦係数の測定を行った。結果を表3に示す。
2 脂肪酸を含む有機化合物から形成した有機皮膜
3 基体
4 脂肪族アミン、メルカプタンのいずれかまたは両者の混合物からなる有機皮膜層
Claims (5)
- 貴金属またはこれを主成分とする合金からなる表層を有する電気接点材料であって、前記表層の表面上に脂肪族アミン、メルカプタンのいずれかまたは両者の混合物からなる第1の有機皮膜層を設け、さらに、前記第1の有機皮膜層の表面上に、脂肪酸から形成された第2の有機皮膜を設け、前記第1の有機皮膜をなす前記脂肪族アミン及びメルカプタンの炭素原子数が5〜50であり、前記第2の有機皮膜をなす前記脂肪酸の炭素原子数が8〜50(但し、COOHのCの数を含む)であることを特徴とする、電気接点材料。
- 前記表層を形成する前記貴金属またはこれを主成分とする合金がAu、Ag、Cu、Pt、Pd、Ruまたはこれら何れか1種以上を主成分とする合金であることを特徴とする、請求項1記載の電気接点材料。
- 前記表層を形成する前記貴金属またはこれを主成分とする合金がAgまたはAgを主成分とする合金であることを特徴とする、請求項1または2に記載の電気接点材料。
- 前記貴金属またはこれを主成分とする合金からなる前記表層が、めっき法またはクラッド法で形成されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気接点材料の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電気接点材料を用いてなる、電気接点。
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