JP5485474B2

JP5485474B2 - 整流子材料およびその製造方法、それを用いたマイクロモータ

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Publication number: JP5485474B2
Application number: JP2013513881A
Authority: JP
Inventors: 智鈴木; 良聡小林
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2014-05-07
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Description

本発明は、電気接点材料およびその製造方法に関し、更に詳しくは摺動特性に優れた電気接点材料およびその製造方法と、その電気接点を有するマイクロモータに関する。

マイクロモータは、音響機器、家電、携帯電話、カメラ、自動車等、多くの用途で幅広く使用されている。モータの寿命は、モータコイルに通電するための部材である整流子とブラシの耐久性で決まる。この部材には耐摩耗性、耐アーク性、電気接続性、導電性、強度等に優れた材料が必要とされており、一般にＡｇ合金被覆Ｃｕ合金条が多用されている。これらの材料は、Ａｇ合金の持つ耐摩耗性、耐アーク性、電気接続性とＣｕ合金の持つ強度および導電性を組み合わせた高性能導体である。

ブラシ材では、安定した接触圧力と耐磨耗性、低い接触抵抗が必要なことから、基材には板厚０．０３〜０．１ｍｍ程度のバネ用Ｃｕ合金が、接点部には厚さ５〜２０μｍのＡｇ−Ｐｄ合金が施されている。
整流子用材料に使用されているＣｕ合金基材は、板厚が０．１〜０．３ｍｍの純Ｃｕ系、Ｃｕ−Ｓｎ系、Ｃｕ−Ｓｎ系が多く、Ａｇ合金としては、Ａｇ−Ｍｇ系、Ａｇ−Ｃｕ系、Ａｇ−Ｎｉ系が多い。Ａｇ合金の被覆は、ブラシと接触する部分にのみ被覆したインレイ材が一般的で、被覆厚は通常２０〜１００μｍである。

ブラシ材および整流子用材料の製造方法は、Ｃｕ合金基材にＡｇ合金テープを熱間圧着、冷間圧接、シーム溶接等、いわゆるクラッドにより複合して製造されている。

これまで使用されてきたブラシ材および整流子材料は、下記のような種々の問題を抱えている。
（１）ＡｇやＰｄなどの貴金属の被覆率が大きいため、コストが高い。
（２）クラッド法で製造しているため、製造コストが高い。
（３）クラッドは焼鈍と圧延を繰り返して製造するため、Ａｇ合金表面は加工による加工変形層が生成し、耐アーク性に劣り整流子およびブラシの磨耗が早くモータ寿命が短い。
（４）クラッドは焼鈍と圧延を繰り返して製造するため、Ａｇ合金の表面にはＡｇ以外の合金成分が濃化おり初期の接触抵抗が高く、耐食性にも劣る。
（５）Ａｇ合金部と半田めっき部以外の部分は基材が露出しており、Ｃｕ合金基材は耐食性が悪いために変色や、更に進行すると腐食生成物のクリープ現象による接点部の汚染が発生する。
これらの問題を解決するため、Ａｇ合金組成の開発や、Ａｇ合金皮膜上へのＡｕおよびＡｕ合金の被覆等が行われてきたが、一部の問題点の解決にしかならず、総合的な改善を望まれていた。

特願昭５８−２１８７８２号公報、特願昭５８−２１８７８３号公報には、Ｃｕ合金基材上に３層の皮膜を形成した整流子用接触片材料および摺動接点用刷子材料が提案されている。第１層は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ｒｅのいずれかが厚さ０．１〜１０μｍ、第２層はＲｈ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕのいずれかが厚さ０．１〜１０μｍ、第３層はＡｕ、Ａｇ、Ａｕ−Ａｇのいずれかが厚さ０．１〜１０μｍの被覆であることを特徴としたものであるが、この材料を整流子またはブラシに用い、相手側に従来の材料を用いた場合、上記したクラッド材特有の加工変形層や耐食性の影響でモータ寿命の向上は大きな改善は望めない。また、提案されている材料同士を組み合わせてマイクロモータにした場合は、整流子とブラシの両者の表面が軟質なＡｕやＡｇおよびＡｕ−Ａｇ合金であるため、モータ稼動直後に接点部で凝着磨耗が発生して、従来のクラッド材同士の組み合わせよりモータ寿命が劣ってしまう等、問題解決には至っていないのが現状である。

特許第４５２０１９１号公報には、整流子片基材の一部の上に、所定長さに渡って貴金属めっきを形成する材料が提案されている。貴金属めっきとしては、Ａｇ（銀）、Ａｇ＋Ｓｅ（セレン）、Ａｇ＋Ｓｅ＋Ｓｂ（アンチモン）、Ａｕ（金）、Ａｕ＋Ｃｏ（コバルト）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｐｄ＋Ｎｉ（ニッケル）が用いられるとしている。さらには、基材上で、Ａｇの上にＡｕ、もしくはＡｇの上にＰｄ等を、それぞれを２層にめっきした後、熱処理をしてこの２層を拡散させた構成とすることもできるとしている。
ストライプ状に貴金属をめっきで被覆した場合、クラッドに比べて大幅に安価になるものの、めっき被膜はその組織が緻密で、かつ内部応力が大きいためにブラシとの摺動時に凝着摩耗が発生して整流子の貴金属が大きく損傷し、期待したモータ寿命が得られないのが現状である。
また、ストライプめっきは、製品幅で施すために、めっき加工費が比較的高くなるのが現状である。

さらに本発明者により、特許文献４において、基体上にニッケルまたはその合金、コバルトまたはコバルト合金、銅または銅合金のいずれかからなる中間層が形成され、その上層にパラジウムまたはパラジウム合金、ロジウムまたはロジウム合金、ルテニウムまたはルテニウム合金、銀または銀合金、金または金合金、のうちいずれかからなる最表層が形成されているモータ用接触子材料であって、前記最表層が前記基体の表面の一部に形成された後、冷間圧延加工が施されていることで、接点障害の発生しにくいモータ用接触材料を提供できることを開示している。本例は、冷間加工表面を呈しているため、表面粗度は圧延機のロール粗度の影響を強く受け、また圧延による潤滑油の巻き込みにより、表面清浄度が低下し、その結果、モータ動作試験において不純物による汚染が発生してしまう可能性もあることが分かった。また、冷間加工後に曲げ加工を行ったところ、一部表層に割れが発生するケースがあることが分かった。このため、減面加工の最適な条件を見出す必要もあり、かつ表面清浄度を高める手法が望まれていた。

また、銀または銀合金が最表層に形成されると、モータ摺動あるいは停止中に硫黄と結合して黒色に変色し、接触抵抗を上昇させる傾向にあることが分かった。これは、整流子周辺にグリスや大気中の硫黄成分が銀または銀合金と接触するために生じることが分かり、耐食性改善についても同時に満たす手法がさらに望まれていた。

特願昭５８−２１８７８２号公報特願昭５８−２１８７８３号公報特許第４５２０１９１号公報特開２０１０−１４６９２５号公報

本発明は、従来から使用されているクラッドで製造された整流子材料の改良、およびめっきにより形成されたモータ用整流子材料の改良に関するもので、特定のめっき皮膜構成の整流子用材料によって、モータコストの大幅な低減とモータ寿命の向上を図ることを課題とする。さらには、減面加工の最適な条件を検討しつつ、その効果を最大限発現させる手法を見出すことを検討したものである。

本発明の課題は以下の手段によって達成された。
（１）導電性基体の全面または一部に銀または銀合金を被覆し、更に銀または銀合金の表面に部分的に金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウムまたはロジウム合金のうち、いずれかからなる最表層を被覆した整流子材料であって、前記の導電性基体の全面または一部に銀または銀合金を被覆した後、ロール表面における算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下のワークロールを用いた圧延機で減面加工率が５〜５０％の範囲で減面加工を施し、その後、前記の、金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウムまたはロジウム合金のうち、いずれかからなる最表層を部分的に被覆した整流子材料。
（２）導電性基体と銀または銀合金からなる被覆との間に、ニッケル、ニッケル合金、コバルトまたはコバルト合金のうち、いずれかからなる１層以上の下地層を有する（１）記載の整流子材料。
（３）導電性基体の全面または一部に銀または銀合金めっきを行い、次いで、ロール表面における算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下のワークロールを用いた圧延機で減面加工率が５〜５０％の範囲で減面加工を行い、その後、金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウムまたはロジウム合金のうちいずれかをめっきすることで部分的に最表層を形成する整流子材料の製造方法。
（４）前記の（１）または（２）の整流子材料を整流子に用いたマイクロモータ。
本発明で導電性基体の全面または一部に銀または銀合金を被覆する場合の、一部とは、マイクロモータのブラシと接触する最低限必要な幅であり、一般的には１〜１０ｍｍ程度である。また、整流子用材料の幅は８〜３０ｍｍ程度が多く、この幅に対して１０〜３０％の部分にストライプ状の銀または銀合金が被覆される。

以上に述べたように、本発明の整流子材料は、従来のクラッド材に比べて、貴金属の使用量を大幅に削減でき、更に、材料をめっき法で製造できるため大幅なコスト低減となって工業上大きな効果を奏するものである。さらに、減面加工表面の清浄度を改善し、表面汚染の少ないモータ用整流子材料を提供でき、またその減面加工条件も最適化することで、より一層のモータ寿命改善に貢献できるものである。その上、銀または銀合金上に硫化変色に強い皮膜を形成することで、接触抵抗が上昇し難くより長寿命が期待されるモータ用整流子材を提供できるものである。

本発明の上記及び他の特徴及び利点は、下記の記載および添付の図面からより明らかになるであろう。

本発明の整流子材料の好ましい構成例を示した模式的断面図である。

本発明の整流子材料は、導電性基体の全面または一部に銀または銀合金を被覆し、更に銀または銀合金の表面に、金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかを被覆した材料において、導電性基体に銀または銀合金を被覆した後、減面加工を施し、その後に部分的に、例えばストライプ状の金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層を被覆したことを特徴とする整流子材料である。導電性基体には、銅、ニッケル、鉄、もしくはこれらの合金、又は鋼材やアルミニウム材等に銅又は銅合金を被覆した複合素材等が適用される。

上述の整流子材料の構成は以下のような構成をとる。
図１（１）に示すように、基体４の一面（表面）上に、めっきの下地層となるニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金のうちいずれかからなる層３を介して銀または銀合金層２が形成され、さらに例えば部分的な被覆形状であるストライプ状の金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層１が形成されている構成である。
図１（２）に示すように、基体４の一面（表面）上に、銀または銀合金層２が形成され、さらに例えば部分的な被覆形状であるストライプ状の金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層１が形成されている構成である。
図１（３）に示すように、基体４の一面（表面）上に、銀または銀合金層２が形成され、さらに例えば部分的な被覆形状であるストライプ状の金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層１が形成されていて、基体４の裏面に銀または銀合金層２が形成されている構成である。
図１（４）に示すように、基体４の一面（表面）上に、めっきの下地層となるニッケル、コバルト、またはこれらの合金からなる下地層３を介して銀または銀合金層２が形成され、さらに例えば部分的な被覆形状であるストライプ状の金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層１が形成されていて、基体４の裏面にめっきの下地層となるニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金のうちいずれかからなる層３を介してＡｇまたはＡｇ合金層２が形成されている構成である。

本発明で形成される銀または銀合金として、銀（Ａｇ）、銀−アンチモン（Ｓｂ）合金、銀−セレン（Ｓｅ）合金、銀−アンチモン−セレン合金などが適用される。その減面加工後の厚さは、特に限定するものではないが、例えば０．５〜１０μｍの範囲で施され、好ましくは２〜５μｍである。０．５μｍより薄い場合はモータ寿命が極端に短く、厚すぎる場合は経済性の上から望ましくない。

なお、図面では銀または銀合金層は全面的に形成されているが、モータ用整流子材として必要な箇所にのみ銀または銀合金層を形成することで、より一層のコストダウンを達成することができる。その形状は、例えばストライプ状やスポット状があり、整流子材の形状やプレス間隔により適宜選択可能である。また、整流子材として必要な機能面とは反対の面（裏面）に関しては、例えば半田付けのみの機能が必要であれば、機能面よりも薄い被覆厚で形成することを選択しても良い。

最表層１として、例えば、金または金合金、白金または白金合金として、金、金−コバルト合金、金−ニッケル合金、金−銀合金、白金、白金−コバルト合金、白金−ニッケル合金、白金−銀合金、金−白金合金などが適用される。その厚さは、特に限定するものではないが、好ましくは０．００５〜０．５μｍの範囲で施され、より好ましくは０．０２〜０．２μｍである。０．００５μｍより薄い場合は、ブラシ材と凝着摩耗が発生してモータ寿命が低下する可能性があり、０．５μｍよりも厚い場合は、経済的に効果がなくなってしまうためである。

さらに最表層１として、例えばパラジウムまたはパラジウム合金、ロジウムまたはロジウム合金が挙げられる。パラジウムまたはパラジウム合金としては、パラジウム、パラジウム−ニッケル合金などが適用され、ロジウムまたはロジウム合金としては、ロジウム、ロジウム−ニッケル合金などが適用される。その厚さは、特に限定するものではないが、好ましくは０．００５〜０．２μｍの範囲で施され、より好ましくは０．０１〜０．１μｍである。これが薄すぎると、ブラシ材と凝着摩耗が発生してモータ寿命が低下する可能性が高くなり、また、０．２μｍよりも厚い場合は、効果が飽和してしまうこと、および曲げ加工やプレス加工時にめっきのわれが発生しやすくなり、さらに経済的に効果がなくなってしまうということによる。

金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層を被覆する目的は、１つに銀または銀合金をそのまま整流子に使用した場合、ブラシとの摺動によって凝着摩耗が発生するため、これを防止することにある。特に、従来例である銀または銀合金めっき上りのものは凝着摩耗が顕著である。本発明の銀または銀合金は内部応力を開放しているため、従来品に比べて凝着摩耗が発生しにくい特徴を持っているが、この被膜単体では充分な効果が得られず、この被膜と金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層との組合せにより大きな効果が発現するものである。

さらに別の効果として、銀または銀合金がモータ摺動もしくは停止中に硫化変色を起こしてしまうのを防止することがある。これは、整流子周辺にグリスや大気中の硫黄成分が銀または銀合金と接触するために生じる変色による接触抵抗上昇を防止するものであり、より長寿命化が期待される。

さらに、本発明では、銀または銀合金層を減面加工して、銀または銀合金の内部応力を解放しているため、銀または銀合金の表面清浄度が不十分であり、例えば残存した圧延油等がモータ寿命を低下させる要因となりうることが分かった。このため、さらに前記元素から成る最表層を形成することで、表面清浄度が回復し、モータ寿命を改善することができる効果も兼ね備えた最表層となる。

本発明の銀または銀合金の下地として、ニッケルまたはコバルトおよびそれらの合金を１層以上被覆することができる。この下地めっきは基材の拡散防止バリアーとして作用し、基材成分が銀または銀合金層内を拡散して表面層に達して接触抵抗が上昇するのを防止する効果がある。この厚さは限定するものではないが、０．１〜２．０μｍの範囲で施される。

銀または銀合金を被覆した後に行う減面加工は、圧延機を用いて行うが、その時の圧延ロールの表面粗度（算術平均粗さ）は、Ｒａで０．２μｍ以下に調整して行われる。
本発明の減面加工は、銀および銀合金のめっき内部応力を開放すること、および、表面粗度を小さくすること、さらには基材と銀または銀合金層、または、下地層と銀または銀合金層との結合力を高め、密着性を向上させることを目的としている。減面加工は圧延によって行うが、圧延時の塑性変形とそれに伴う発熱によって、銀および銀合金被膜が再結晶して内部応力が開放され、凝着摩耗しづらい被膜に変化する。また、圧延加工で使用するワークロールの表面粗度を小さくすることで、銀および銀合金の表面粗度を小さくすることができ、凝着摩耗がさらに発生しづらくなる効果が発現する。さらには基材と銀または銀合金層、または、下地層と銀または銀合金層との界面結合力を、機械的な力、塑性加工力により向上させ、より一層密着性に優れた皮膜を提供することができる。減面加工率は、５〜５０％の範囲で行われる。減面加工率が小さすぎると銀および銀合金の再結晶が不充分であり、大きすぎると効果が飽和してしまう。圧延のワークロールの表面粗度はＲａ０．２μｍ以下で効果が認められ、好ましくは０．１μｍ以下である。

本発明の整流子材料の製造方法は、導電性基体の全面または一部に、必要に応じてニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金のうちいずれかからなる下地層を導入した後、銀または銀合金をめっき行い、次いで、ロール表面粗度Ｒａ０．２μｍ以下のワークロールを用いた圧延機で５〜５０％の範囲の減面加工率で減面加工を行い、次いで、必要に応じて所望の幅にスリット加工を行った後、部分的に例えばストライプ状に金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウムまたはロジウム合金の内のいずれかをめっきすることからなる。本発明の整流子材料の製造方法によれば、銀または銀合金めっき材料の板厚精度を向上し、加工費を低減することができる。金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層の部分的なめっき、例えばストライプ状のめっきは、ストライプの幅とその間隔を適宜調節して行うことができ、特に制限はないが、ストライプ幅は、マイクロモータのブラシと接触する最低限必要な幅であり、一般的には１〜１０ｍｍ程度である。整流子用材料の幅は８〜３０ｍｍ程度が多く、この幅に対して１０〜３０％の部分にストライプ状の銀または銀合金が被覆される。

さらに、金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層がめっき法で形成されることで、減面加工による表面清浄度の低下を回復させ、圧延油等の汚染物質源を排除できるため、モータ寿命の低下を抑制できる効果が得られる。

ところで、製品幅でのめっきは、製品幅方向でめっき厚分布が発生して板厚精度が悪化し、モータ整流子に成型した時に真円度に大きな影響を及ぼし、モータ回転時、ブラシの振動による寿命低下や追従性、機械的および電気的ノイズが発生する問題が生じる。この問題は、めっき厚が１μｍ以上の場合に顕著であり、本発明によりこの問題を解決した。
銀または銀合金めっき後に減面加工を施すことにより、めっきで出来た凸部を平滑にすることができ結果的に板厚精度が向上する。また、銀または銀合金のめっきを製品幅の数倍の広幅で施し、次いで、製品幅にスリット加工することでめっき加工費を大幅に低減することが可能になる。

本発明を実施例に基づきより詳細に説明する。
連続的に条材にめっきを施すラインにおいて、表１に示した板幅１００ｍｍ、板厚は各種のサイズのＣ１４４１０条（基体）を通板して、電解脱脂、酸洗の前処理を行った後、めっきを施し、更に、圧延加工を行った。その後、スリッターで幅３０ｍｍに切断して、金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金またはロジウムを幅５ｍｍにストライプめっきを施して本発明の整流子材料を得た。
上記の整流子材料をプレス加工し、マイクロモータに組み込んでモータ寿命の試験を行った。尚、ブラシ材にはめっき厚さ１μｍのＰｄめっきを施したバネ用洋白条（Ｃ７７０１Ｒ−Ｈ材）０．０７ｍｍ厚を用いた。
評価結果を表１に示した。

めっき条件は下記に示す。
［Ｎｉめっき］
めっき液：Ｎｉ（ＳＯ_３ＮＨ_２）_２・４Ｈ_２Ｏ５００ｇ／ｌ、ＮｉＣｌ_２３０ｇ／ｌ、Ｈ_３ＢＯ_３３０ｇ／ｌ、めっき条件：電流密度５Ａ／ｄｍ^２、温度５０℃、
［Ｃｏめっき］
めっき液：ＣｏＳＯ_４４００ｇ／ｌ、ＮａＣｌ２０ｇ／ｇ、Ｈ_３ＢＯ_４４０ｇ／ｌ、
めっき条件：電流密度５Ａ／ｄｍ^２、温度３０℃、
［Ａｇストライクめっき］
めっき液：ＡｇＣＮ５ｇ／ｌ、ＫＣＮ６０ｇ／ｌ、Ｋ_２ＣＯ_３３０ｇ／ｌ、めっき条件：電流密度２Ａ／ｄｍ^２、温度３０℃、
［Ａｇめっき］
めっき液：ＡｇＣＮ５０ｇ／ｌ、ＫＣＮ１００ｇ／ｌ、Ｋ_２ＣＯ_３３０ｇ／ｌ、めっき条件：電流密度１Ａ／ｄｍ^２、温度３０℃、
［Ａｇ−Ｓｂ合金めっき］
めっき液：ＡｇＣＮ５０ｇ／ｌ、ＫＣＮ１００ｇ／ｌ、Ｋ_２ＣＯ_３３０ｇ／ｌ、ＫＳｂ（Ｃ_４Ｈ_２Ｏ_６）・１．５Ｈ_２Ｏ１０ｇ／ｌ、
めっき条件：電流密度１Ａ／ｄｍ^２、温度３０℃、
［Ａｇ−Ｓｅ合金めっき］Ａｇ−０．５％Ｓｅめっき液：ＫＣＮ１５０ｇ／ｌ、Ｋ_２ＣＯ_３１５ｇ／ｌ、ＫＡｇ［ＣＮ］_２７５ｇ／ｌ、Ｎａ_２Ｏ_３Ｓｅ・５Ｈ_２Ｏ５ｇ／ｌ、めっき条件：電流密度２Ａ／ｄｍ^２、温度５０℃、
［Ａｕめっき］
めっき液：Ｋ［Ａｕ（ＣＮ）_２］１０ｇ／ｌ、ＫＣＮ３０ｇ／ｌ、Ｋ_２ＣＯ_３３０ｇ／ｌ、ＫＨ_２ＰＯ_４３０ｇ／ｌ、
めっき条件：電流密度０．５Ａ／ｄｍ^２、温度５０℃、
［Ａｕ−Ｃｏ合金めっき］
めっき液：Ｋ［Ａｕ（ＣＮ）_２］１５ｇ／ｌ、Ｃ_６Ｈ_８Ｏ_７１５０ｇ／ｌ、Ｋ_３（Ｃ_６Ｈ_５Ｏ_７）・Ｈ_２Ｏ１８０ｇ／ｌ、コバルト溶液（１０ｇ／ｌ）０．１ｍｌ／ｌ、ピペラジン２．０ｇ／ｌ、
めっき条件：電流密度１Ａ／ｄｍ^２、温度５０℃、
［Ａｕ−Ｎｉ合金めっき］
めっき液：Ｋ［Ａｕ（ＣＮ）_２］３ｇ／ｌ、ＫＣＮ１ｇ／ｌ、ＣｏＳＯ_４３ｇ／Ｌ、Ｃ_６Ｈ_８Ｏ_７１５０ｇ／ｌ、Ｋ_３（Ｃ_６Ｈ_５Ｏ_７）・Ｈ_２Ｏ１００ｇ／ｌ、Ｎｉ（ＳＯ_３ＮＨ_２）_２・４Ｈ_２Ｏ９０ｇ／ｌ、
めっき条件：電流密度１Ａ／ｄｍ^２、温度５０℃、
［Ｐｄめっき］
めっき液：Ｐｄ（ＮＨ_３）_２ＣＬ_２４５ｇ／ｌ、ＮＨ_４ＯＨ９０ｍｌ／ｌ、（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４５０ｇ／ｌ、
めっき条件：電流密度１Ａ／ｄｍ^２、温度３０℃、
［Ｐｄ−Ｎｉ合金めっき：Ｐｄ／Ｎｉ（％）８０／２０］
めっき液：Ｐｄ（ＮＨ_３）_２Ｃｌ_２４０ｇ／ｌ、ＮｉＳＯ_４４５ｇ／ｌ、ＮＨ_４ＯＨ９０ｍｌ／ｌ、（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４５０ｇ／ｌ、
めっき条件：電流密度１Ａ／ｄｍ^２、温度３０℃、
［Ｐｔめっき］
めっき液：Ｐｔ（ＮＯ_２）_２（ＮＨ_３）_２１０ｇ／ｌ、ＮａＮＯ_２１０ｇ／ｌ、ＮＨ_４ＮＯ_３１００ｇ／ｌ、ＮＨ_３５０ｍｌ／ｌ、
めっき条件：電流密度５Ａ／ｄｍ^２、温度９０℃、
［Ｒｈめっき］
めっき液：ＲＯＨＤＥＸ（商品名、日本エレクトロプレイティングエンジニヤース（株）製）、
めっき条件：１．３Ａ／ｄｍ^２、温度５０℃。

［モータ試験］
ブラシ材にはめっき厚さ１μｍのＰｄめっきを施したバネ用洋白条（Ｃ７７０１Ｒ−Ｈ材）０．０７ｍｍ厚を用い、そのブラシのブラシ圧（整流子に押しつける圧力（または力））を２．０ｇに設定し、２．５Ｖ、０．２Ａ、２０００ｒｐｍの条件でモータ試験を行った。モータ停止時間から整流子のＡｇまたはＡｇ合金被覆厚あたりの寿命を下記式により求めた。
［モータ停止時間］÷［Ａｇめっき厚］＝［被覆厚あたりの寿命］

［曲げ加工性試験］
得られた整流子片において、曲げ半径Ｒが２ｍｍにて９０°曲げた時に、曲げ凸側に最表層の割れの有無について調査した。曲げ割れが発生せずに基材が露出しなかったものを良として「○」印で、軽微なものも含めて割れが発生したものを不可として「×」印で表１に示した。

［硫化試験］
ＪＩＳＨ８５０２に準拠した硫化試験（Ｈ２Ｓ濃度３ｐｐｍ、４０℃、湿度８０％）を２４時間実施した。その後、整流子片表面の変色度合いについてレイティングナンバー（ＲＮ）を評価し、ＲＮが９以上のものを耐食性が優れていると判断した。

発明例１〜４は前述の図１（２）の整流子材料であり、圧延加工率を変化させたものである。発明例５〜７は前述の図１（２）の整流子材料で、中間層のＡｇめっき層の厚さを変化させたものである。発明例８〜１１は前述の図１（２）の整流子材料であり、圧延加工のワークロール粗度を変化させたものである。発明例１２〜１３は、発明例１のＡｇめっき層をＡｇ合金めっき層にしたものである。発明例１４〜１５、は前述の図１（１）の整流子材料である。発明例１６は、前述の図１（１）の整流子材料で下地層を下層Ｎｉ／上層Ｃｏ層としたものである。発明例１７〜２１は、前述の図１（２）の整流子材料で最表層めっきのＡｕＣｏ合金層の厚みを変化させたものである。発明例２２は、前述の図１（２）の整流子材料で最表層めっきをＡｕＮｉ合金層としたものである。発明例２３は前述の図１（２）の整流子材料で最表層めっきをＡｕめっき層としたものである。発明例２４〜２８は前述の図１（２）の整流子材料で最表層めっきのＰｄまたはＰｄＮｉ合金層の厚みを変化させたものである。発明例２９〜３２は前述の図１（２）の整流子材料で最表層めっきのＰｔ層の厚みを変化させたものである。発明例３３は前述の図１（２）の整流子材料で最表層めっきをＲｈ層としたものである。

比較例１は、圧延加工のワークロール粗度を０．３０μｍとし、最表層めっきを形成しないこと以外、発明例１と同様な構成の整流子材料である。
比較例２は、比較例１において、圧延加工を行わず、Ａｇ層上に最表層めっきのストライプ状のＡｕ合金層を形成したこと以外、比較例１と同様な構成の整流子材料である。
比較例３は、比較例１において、圧延加工を行わず、Ａｇ層上に最表層めっきのストライプ状のＰｔ層を形成したこと以外、比較例１と同様な構成の整流子材料である。
比較例４は、比較例１において、圧延加工を行わないこと以外、比較例１と同様な構成の整流子材料である。
比較例５は、ＡｇＣｕＮｉクラッドＣ１４４１０Ｒであり、ＡｇＣｕＮｉ厚が５０μｍの整流子材料である。

表１より明らかなように、本発明の整流子材料は、Ａｇ層厚さ当りのモータの整流子寿命が長く、かつ耐食性に優れたモータ用整流子材料が提供できることが分かる。また、クラッド材のＡｇ層厚さあたりのモータ寿命よりも、少なくとも２倍以上に向上しており、被覆厚が薄くても長寿命な整流子材を提供できることが分かる。

また、当然のことながら、ワークロール表面の算術平均粗さＲａは小さい方が好ましい。例えば、ワークロール表面の算術平均粗さＲａを０．２５μｍにした以外、発明例１と同様な構成の整流子材料の場合、整流子Ａｇ１μｍ当たりの寿命が７６０ｈｒ．／μｍとなった。したがって、ワークロール表面の算術平均粗さＲａを、各発明例のように整流子寿命が９００ｈｒ．／μｍ以上得られる０．２０μｍ以下とすることで、凝着摩耗がさらに発生しづらくなり、より一層密着性に優れた皮膜となった。

さらに本発明例は、曲げ加工試験でも表層の割れは見られず、圧延加工の導入と圧延条件の最適化により、基材と表層の密着性が向上するとともに、曲げ割れ性が改善されている様子が伺える。これらのモータの整流子寿命、曲げ加工性、耐食性すべてにおいて優れた特性を示すのは、本発明例にのみ達成できていることが分かる。

本発明をその実施例とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。

本願は、２０１１年１１月７日に日本国で特許出願された特願２０１１−２４３２４２に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。

１ストライプ状の最表層
２ＡｇまたはＡｇ合金層
３下地層
４基体

Claims

導電性基体の全面または一部に銀または銀合金を被覆し、更に銀または銀合金の表面に部分的に金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウムまたはロジウム合金のうち、いずれかからなる最表層を被覆した整流子材料であって、
前記の導電性基体の全面または一部に銀または銀合金を被覆した後、ロール表面における算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下のワークロールを用いた圧延機で減面加工率が５〜５０％の範囲で減面加工を施し、その後、前記の、金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウムまたはロジウム合金のうち、いずれかからなる最表層を部分的に被覆した整流子材料。
導電性基体と銀または銀合金からなる被覆との間に、ニッケル、ニッケル合金、コバルトまたはコバルト合金のうち、いずれかからなる１層以上の下地層を有する請求項１記載の整流子材料。
導電性基体の全面または一部に銀または銀合金めっきを行い、次いで、ロール表面における算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下のワークロールを用いた圧延機で減面加工率が５〜５０％の範囲で減面加工を行い、その後、金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウムまたはロジウム合金のうちいずれかをめっきすることで部分的に最表層を形成する整流子材料の製造方法。
請求項１または２の整流子材料を整流子に用いたマイクロモータ。