JP5676053B1 - 電気接点材料及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動荷重が５０ｇｆ以上、例えば１００ｇｆ程度の高荷重になっても優れた耐磨耗性を示すとともに、特に長時間大気に晒されるような過酷な環境でも使用でき、例えばＨ２ＳガスやＳＯ２ガス雰囲気下などの腐食環境での加速試験後においても電気接点材料の接触抵抗上昇を大幅に抑制することができて、長期信頼性の高い電気接点材料およびその製造方法を提供すること。【解決手段】導電性基体１の表面上に第１貴金属層２を有し、前記第１貴金属層２の表面上に第２貴金属層３を有する電気接点材料であって、前記第１貴金属層の表面の算術平均粗さＲａ＝ＡμｍがＡ＜１であり、かつ該第１貴金属層の硬度Ｈｖが１５０以上であり、前記第２貴金属層の厚さがＡμｍを超えて１μｍ以下であり、かつ該第２貴金属層の表面の算術平均粗さＲａ＝ＢμｍがＢ≰０．１である電気接点材料及びその製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、電気接点材料およびその製造方法に関する。特に、互いに異なる貴金属若しくはその合金からなる２つの貴金属層で被覆された電気接点材料およびその製造方法に関する。

電気接点部品には、古くは電気伝導性に優れた銅又は銅合金が利用されてきたが、近年は接点特性の向上が進み、裸の銅又は銅合金を用いるケースは減少し、銅又は銅合金上に各種表面処理した材料が利用されている。特に電気接点材料として多く利用されているものとして、電気接点部に貴金属めっきされた電気接点材料がある。中でも金、銀、パラジウム、白金、イリジウム、ロジウム、ルテニウムなどの貴金属は、安定性や優れた電気伝導率を示すことなどから、各種電気接点材料に利用されている。

最近の電気接点材として、自動車車載向けの屋内外摺動接点や、リードスイッチ、カメラマウント接点用スイッチなどには、例えば押圧による通常の接触式の他に繰返しの摺動を伴う電気接点材料として耐摩耗性が良好な電気接点材料が利用されている。耐摩耗性の向上に関しては、汎用的なものでは硬質銀や硬質金を使用した電気接点材料が一般的である。さらにはマイクロ粒子を分散させためっきやクラッド材料なども研究開発されており、電気接点材料の摺動特性等の向上を図ってさまざまな表面処理を施した電気接点材料が開発されている。

例えば本発明者らは、特許文献１において、導電性基体上に、表面の算術平均粗さＲａ＝（Ａ）μｍで、（Ａ）が０．０５〜０．５である貴金属または貴金属を主成分とした合金からなる第１貴金属層と、該第１貴金属層の上層に皮膜厚さが０．００１×（Ａ）μｍ以上（Ａ）μｍ以下の貴金属または貴金属を主成分とした合金からなる第２貴金属層とが設けられた電気接点材料であって、前記第１貴金属層を形成する貴金属が金、銀、パラジウムおよび白金から選ばれ、前記第１貴金属層を形成する貴金属または前記第１貴金属層を形成する合金の主成分である貴金属に対して、前記第２貴金属層を形成する貴金属または前記第２貴金属層を形成する合金の主成分である貴金属が異なる元素である電気接点材料を提供している。この電気接点材料は、摺動特性や耐摩耗性に優れ、長寿命であり、低コストで製造しうる電気接点材料である。

特許第５１２８１５３号公報

ところが、特許文献１の構成にて電気接点材料を作成して評価を行ったところ、軽荷重における摺動特性は大変優れる効果が見られたものの、例えば荷重５０ｇｆ以上になると摺動特性が悪くなる傾向が見られ、また環境試験後の耐食性が悪くなる場合があることが分かった。これは、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）ガスや二酸化硫黄（ＳＯ_２）ガスなどの高負荷環境における試験を行った時、前記第１貴金属層と第２貴金属層の２層の貴金属層のピンホールや前記第１貴金属層と導電性基体の間に設けられる下地金属層のピンホールから、下地金属もしくは基体の成分に由来する腐食生成物が形成されて接触抵抗が悪くなる場合があることが分かった。

本発明は、上記のような問題点を解決し、摺動荷重が５０ｇｆ以上、例えば１００ｇｆ程度の高荷重になっても優れた耐磨耗性を示すとともに、特に長時間大気に晒されるような過酷な環境でも使用でき、例えばＨ_２ＳガスやＳＯ_２ガス雰囲気下などの腐食環境での加速試験後においても電気接点材料の接触抵抗上昇を大幅に抑制することができて、長期信頼性の高い電気接点材料およびその製造方法を提供することを課題とする。

上記課題に対して鋭意研究開発を進めた結果、本発明者らは、導電性基体上に設けられるそれぞれ特定の金属またはその合金からなる第１貴金属層と第２貴金属層のそれぞれの金属層について、その表面粗さ、層の厚さ、層の硬さ、導電性基体の母相の平均結晶粒径等を適正に調整することによって、高荷重における耐摩耗性や摺動特性に優れるだけでなく、耐食性にも優れた電気接点材料を提供できることを見出した。本発明は、この知見に基づきなされるに至ったものである。

すなわち、本発明によれば、以下の手段が提供される。
（１）導電性基体の表面上に第１貴金属層を有し、前記第１貴金属層の表面上に第２貴金属層を有する電気接点材料であって、
前記第１貴金属層の表面の算術平均粗さＲａ＝ＡμｍがＡ＜１であり、かつ該第１貴金属層の硬度Ｈｖが１５０以上であり、
前記第２貴金属層の厚さがＡμｍを超えて１μｍ以下であり、かつ該第２貴金属層の表面の算術平均粗さＲａ＝ＢμｍがＢ≦０．１であり、
前記第１貴金属層および第２貴金属層が、それぞれ金、金合金、銀、銀合金、白金、白金合金、インジウム、インジウム合金、錫、錫合金、パラジウム、パラジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、ロジウム、ロジウム合金、オスミウム、オスミウム合金、イリジウム、イリジウム合金のうちいずれかからなり、
前記導電性基体の母相の平均結晶粒径が５μｍ以下であることを特徴とする電気接点材料。
（２）前記Ａの値が０．００１以上０．５００未満である（１）項に記載の電気接点材料。
（３）前記第１貴金属層がパラジウム、パラジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、ロジウム、ロジウム合金、オスミウム、オスミウム合金、イリジウム、イリジウム合金のうちいずれかからなる（１）または（２）項に記載の電気接点材料。
（４）前記第２貴金属層が金、金合金、銀、銀合金、白金、白金合金、インジウム、インジウム合金、錫、錫合金のうちいずれかからなる（１）〜（３）のいずれか１項に記載の電気接点材料。
（５）前記導電性基体と前記第１貴金属層との間に少なくとも１層の下地金属層を有する（１）〜（４）のいずれか１項に記載の電気接点材料。
（６）前記下地金属層がニッケル、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（５）項に記載の電気接点材料。
（７）前記下地金属層の厚さが０．０５〜３．００μｍである（５）または（６）項に記載の電気接点材料。
（８）前記導電性基体が、銅、銅合金、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金のうちいずれかからなる（１）〜（７）のいずれか１項に記載の電気接点材料。
（９）前記第１貴金属層及び第２貴金属層の少なくとも一層を電気めっき法で設けることを特徴とする（１）〜（８）のいずれか１項に記載の電気接点材料の製造方法。
ここで、本発明において、前記第１貴金属層や第２貴金属層で「貴金属」とは、導電性基体の材料よりも貴な金属であることをいう。

本発明によれば、高荷重における耐磨耗性や摺動特性、および耐食性を示すとともに、さらには接触抵抗の小さい電気接点材料を提供することができる。また、本発明の電気接点材料は、例えば特許文献１に記載のものなどよりも厚めっきであるが、最表面の色調が劣化しにくく、長期的に外観が良好であるという効果もある。

本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。

本発明の一つの実施態様を模式的に示した断面図である。 本発明の別の実施態様を模式的に示した断面図である。 本発明のさらに別の実施態様を模式的に示した断面図である。 本発明の一つの実施態様の第１貴金属層と第２貴金属層との境界を模式的に示す部分拡大断面図である。 本発明の別の実施態様の第１貴金属層と第２貴金属層との境界を模式的に示す部分拡大断面図である。

本発明は、導電性基体の表面上に第１貴金属層を有し、前記第１貴金属層の表面上に第２貴金属層を有する電気接点材料であって、前記第１貴金属層と第２貴金属層がそれぞれ特定の金属またはその合金からなり、前記第１貴金属層の表面の算術平均粗さＲａ＝（Ａ）μｍが（Ａ）＜１であり、かつ該第１貴金属層の硬度Ｈｖが１５０以上であり、前記第２貴金属層の厚さが（Ａ）μｍを超えて１μｍ以下であり、かつ該第２貴金属層の表面の算術平均粗さＲａ＝（Ｂ）μｍが（Ｂ）≦０．１であり、前記導電性基体の母相の平均結晶粒径が５μｍ以下である電気接点材料である。ここで、算術平均粗さＲａとは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に従った算術平均粗さＲａを意味する。

なお、本発明において、第１貴金属層と第２貴金属層のそれぞれは、その成分（つまり貴金属元素の種類）が互いに異なる層である。第１貴金属層と第２貴金属層のそれぞれは、単一の貴金属種から構成されていてもよいし、貴金属を含む合金からなっていても良い。貴金属を含む合金からなる場合は、その層中の最も質量比の大きい元素種が貴金属であることを要する。もし、１つの貴金属層が複数の貴金属を含む合金からなる場合は、その層中の全ての貴金属の合計の質量比が、その層中で最も大きい割合となっていることを要する。ただし、貴金属の合金の割合が５０％丁度のときも、これを貴金属層とする。

ここで、第１貴金属層と第２貴金属層が、それぞれ単一の貴金属種から構成されている場合には、当該貴金属元素種が互いに相違することを要する。一方、第１貴金属層と第２貴金属層が、それぞれ貴金属を含む合金から構成されている場合には、当該合金層を構成するところの前記その層中の最も質量比の大きい貴金属元素種が互いに相違することを要する。

本発明の電気接点材料を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一つの実施態様を模式的に示した断面図である。この実施態様では、導電性基体１の表面上に第１貴金属層２が設けられ、さらにその表面上に第２貴金属層３が設けられている。
図２は、本発明の別の実施態様を模式的に示した断面図である。ここでは、導電性基体１の表面上に、第１貴金属層２および第２貴金属層３からなる被覆層の下地金属層４が設けられている。
図３は、本発明のさらに別の実施態様を模式的に示した断面図である。ここでは、導電性基体１の表面上に下地金属層４が設けられ、下地金属層４の上に第１貴金属層２および第２貴金属層３からなる被覆層が部分的に設けられたものであり、省貴金属化におけるコストダウンが図られる。なお、図３に関連して、導電性基体１上の下地金属層４は部分的に設けられていてもよく、例えば第１貴金属層２および第２貴金属層３からなる被覆層が設けられる箇所にのみ（被覆層の形状に合わせて）設けられていてもよい。

図１〜図３では、簡略化して、第１貴金属層２と第２貴金属層３との境界は直線により示されているが、実際は、図４の部分拡大断面図に模式的に示されるように、導電性基体１の表面上の第１貴金属層２の表面は算術平均粗さＲａ＝（Ａ）μｍとなるような凹凸を有しており、第２貴金属層３の膜厚は、（Ａ）μｍを超え１μｍ以下で形成されている。
なお、図５の部分拡大断面図に模式的に示すように例えば光沢めっきを第２貴金属層３に使用した場合などには、第１貴金属層２の表面側の凹部に厚く凸部に薄く第２貴金属層３を設けることも可能である。また、このとき例えば、めっき後に表面を軽くラッピングして削り、第１貴金属層２の表面側の凹部のみに第２貴金属層３を被覆してもよい。ここで、第２貴金属層３を第１貴金属層２の表面側の凹部に厚く、凸部に薄く設ける場合の第２貴金属層３の膜厚は、算術平均により定義する。

また、使用する導電性基体としては、銅または銅合金、鉄または鉄合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の導電性基体が好ましく、中でも導電率の良い銅または銅合金製の導電性基体が好ましい。
例えば銅合金の例として、ＣＤＡ（Ｃｏｐｐｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）掲載合金である「Ｃ１４４１０（Ｃｕ−０．１５Ｓｎ、古河電気工業（株）製、商品名：ＥＦＴＥＣ−３）」、「Ｃ１９４００（Ｃｕ−Ｆｅ系合金材料、Ｃｕ−２．３Ｆｅ−０．０３Ｐ−０．１５Ｚｎ）」、「Ｃ１８０４５（Ｃｕ−０．３Ｃｒ−０．２５Ｓｎ−０．５Ｚｎ、古河電気工業（株）製、商品名：ＥＦＴＥＣ−６４Ｔ）」、「Ｃ２６８００（Ｃｕ−３５％Ｚｎ）」、および「Ｃ７１５００（Ｃｕ−３０％Ｎｉ）」等を用いることができる。なお、各元素の前の数字の単位は質量％である。これら銅合金製の導電性基体基体はそれぞれ導電率や強度が異なるため、適宜要求特性により選択して使用されるが、導電性や放熱性を向上させるという観点からは、導電率が５％ＩＡＣＳ以上の銅合金の条材とすることが好ましい。なお、銅または銅合金を導電性基体とする際における「基体成分」とは、銅のことを示すものとする。
また、鉄もしくは鉄合金としては、例えば、４２アロイ（Ｆｅ−４２ｍａｓｓ％Ｎｉ）やステンレスなどが用いられる。このときの基体成分とは、鉄を示すものとする。
導電性基体の厚さには特に制限はないが、通常、０．０５〜２．００ｍｍであり、好ましくは、０．１０〜１．００ｍｍである。

さらに本発明における導電性基体として、導電性基体母材（ｍａｔｒｉｘ）の平均結晶粒径が、５μｍ以下であるものを採用することで、その上層に析出するめっきを緻密な析出にすることができ、その結果多数の結晶粒を持つめっきを形成して粒界拡散を分散させ、基体成分の拡散が表層に到達する時間を大幅に遅らせることができる。その結果、第２貴金属層の表層における拡散してきた基体成分の腐食が抑制でき、接触抵抗の上昇が抑制されて信頼性の高い電気接点材料が提供できる。また、導電性基体母材の平均結晶粒径が小さいほど導電性基体の曲げ加工性が優れることも相乗効果として得られる。
導電性基体母材の平均結晶粒径は、５μｍ以下であり、めっきの緻密性をより一層高めるために３μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましい。この下限値には特に制限はないが、通常、０．００１μｍ以上である。

本発明において、第１貴金属層および第２貴金属層を形成する金属またはその合金は、金、金合金、銀、銀合金、白金、白金合金、インジウム、インジウム合金、錫、錫合金、パラジウム、パラジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、ロジウム、ロジウム合金、オスミウム、オスミウム合金、イリジウム、イリジウム合金である。
ここで、第１貴金属層の役割としては、最表面に形成される第２貴金属層の耐磨耗性を向上させ、さらに耐食性を高めることである。これは、第１貴金属層表面の算術平均粗さＲａ＝（Ａ）μｍを（Ａ）＜１とすることで、耐磨耗性を向上させ、かつその硬度Ｈｖを１５０以上、好ましくは２００以上とすることで、耐磨耗性をより一層改善することができるためである。
また、前記（Ａ）の値を０．００１以上０．５００未満とすることが好ましく、これによって、より耐食性に優れた電気接点材料を得ることができる。

特にこのような耐磨耗性と耐食性の向上を容易に達成するために、第１貴金属層として、パラジウム、パラジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、ロジウム、ロジウム合金、オスミウム、オスミウム合金、イリジウム、イリジウム合金のうちいずれかからなることが好ましく、第１貴金属層がパラジウム、パラジウム合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなることが耐磨耗性及び接触抵抗をより小さくすることができることからさらに好ましい。（Ａ）の値は好ましくは、０．００１以上０．５未満であり、さらに好ましくは０．００５〜０．１である。（Ａ）の値をこの範囲とすることで、この後で第１貴金属層上に形成される第２貴金属層の表面を平滑となりやすいものにすることができる。
なお、この第１貴金属層の被覆厚については、特に制限されるものではないが、コストや曲げ加工性を考慮すると、０．００１〜３μｍであることが好ましく、０．０５〜１μｍであることがさらに好ましい。

第２貴金属層は、第１貴金属層を構成する貴金属とは異なる貴金属から構成される。第２貴金属層は、本発明の電気接点材料の最表面被覆層であって、第２貴金属層の皮膜厚さは、第１貴金属層の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）である（Ａ）μｍを超えて１μｍ以下であり、かつ該第２貴金属層の表面の算術平均粗さＲａ＝（Ｂ）μｍが、Ｂ≦０．１である。この第２貴金属層は、第１貴金属層を保護し、なおかつ導電特性の良好な第１貴金属層とは異なる貴金属の層として設けたものである。第２貴金属層の表面は、初期の摺動面になるが、第１貴金属層表面の算術平均粗さ（Ｒａ）である（Ａ）μｍの凹凸に第２貴金属層が埋没することによって、電気接点材料として必要な低接触抵抗特性や摺動接点として必要な機能である表面潤滑性・耐摩耗性を兼ね備えた被覆層として機能する。第２貴金属層は、第１貴金属層の凹凸を埋める程度存在するだけでなく、その厚さを前記（Ａ）μｍを超えて１μｍ以下とすることで、より一層耐食性を向上させた皮膜とする。さらに第２貴金属層表面の算術平均粗さＲａ＝（Ｂ）μｍを（Ｂ）≦０．１とすることで、凹凸による磨耗を抑制して第１貴金属層ないしは導電性基体の露出を防止する効果を発揮する。このように第２貴金属層を第１貴金属層の算術平均粗さ（Ｒａ）＝（Ａ）μｍよりも厚く設ける本発明の電気接点材料においては、被覆層を構成する貴金属の使用量が特許文献１よりも多くなるためコスト高にはなるが、耐食性向上の観点で優れるので、長期使用環境におけるトータルコストとして低減につなげることができる。

前記第２貴金属層の材料としては、金、金合金、銀、銀合金、白金、白金合金、インジウム、インジウム合金、錫、錫合金が好適に用いられ、特に耐食性を要求される用途には金、金合金、白金、白金合金が好ましい。一方、電気接点が樹脂モールドされて大気に晒される懸念が少ない電気接点材料であれば、銀、銀合金、インジウム、インジウム合金、錫、錫合金を第２貴金属層の材料として用いることも可能である。これらの金属やその合金は、優れた半田濡れ性や接触抵抗特性を示すため、用途やケースによって適宜選択することが可能である。

本発明の電気接点材料（例えば、摺動接点材料）には、導電性基体と第１貴金属層の間に下地金属層を設けても、設けなくてもよい。例えばニッケル、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金属層を設けることで、第１貴金属層と基体成分の拡散バリアーや密着性向上ができるので好ましい。特に導電性基体よりも貴な金属をめっき処理によって前記第１貴金属層や第２貴金属層として形成する本発明においては、そのめっき処理前にフラッシュめっきあるいはストライクめっきなどの下地処理によって下地金属層を設けておくことが、密着性向上や置換防止のために有効である。また、下地金属層は複数層としても良く、前記第１貴金属層や第２貴金属層の被覆の仕様や用途等に応じて、常法によって、各種の構成として設けることができる。単一層または複数層としての下地金属層の合計の厚さは０．０５〜３μｍが好ましく、０．５〜１μｍがより好ましい。

本発明の電気接点材料を製造するためには、めっき、クラッド、蒸着、スパッタ等の各種皮膜形成法が利用できるが、特に薄膜を容易に形成する方法として、第１貴金属層及び第２貴金属層の少なくとも一層を電気めっき法で設けることが好ましく、第１貴金属層及び第２貴金属層の両層を電気めっき法で形成することがより好ましい。電気めっき液の組成およびめっき条件は常法に従って適宜定めることができる。また、必要金属量を抑制するために、第１貴金属層あるいは第２貴金属層、またはその両方の貴金属被覆層を、ストライプ状やスポット状等に部分的に設けることも有用である。

本発明の電気接点材料における前記第１貴金属層と第２貴金属層からなる被覆層は、特に光沢、半光沢、無光沢の外観種類は問わず、いずれも適応可能である。また、上記本発明の構成とするだけでも効果は十分であるが、さらに効果を向上させるために、通常用いられる各種添加剤、分散剤、分散粒子等を前記第１貴金属層と第２貴金属層からなる被覆層と中間層の内の１つ以上の層に含有させた複合被覆とすることも好ましい。

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

（実施例１）
厚さ０．３ｍｍ、幅５０ｍｍの表１に示す導電性基体に以下に示す前処理を行った後、表１に示す下地金属層、第１貴金属層、第２貴金属層をこの順で電気めっき法によって導電性基体上に設けて、表１に示す発明例、参考例、比較例および従来例の電気接点材料を得た。
なお、各層の被覆厚は蛍光Ｘ線膜厚測定装置（ＳＦＴ−９４００、商品名、ＳＩＩ社製）を使用し、コリメータ径０．５ｍｍとして任意の箇所１０点を測定し、その平均値を算出することで被覆厚とした。

（前処理条件）
［カソード電解脱脂］
脱脂液：ＮａＯＨ ６０ｇ／ｌ
脱脂条件：２．５Ａ／ｄｍ^２、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

（下地金属層めっき条件）
［Ｎｉめっき］
めっき液：Ｎｉ（ＳＯ_３ＮＨ_２）_２・４Ｈ_２Ｏ ５００ｇ／ｌ、ＮｉＣｌ_２ ３０ｇ／ｌ、Ｈ_３ＢＯ_３ ３０ｇ／ｌ
めっき条件：温度 ５０℃
［Ｃｏめっき］
めっき液：Ｃｏ（ＳＯ_３ＮＨ_２）_２・４Ｈ_２Ｏ ５００ｇ／ｌ、ＣｏＣｌ_２ ３０ｇ／ｌ、Ｈ_３ＢＯ_３ ３０ｇ／ｌ
めっき条件：温度 ５０℃

（第１貴金属層めっき条件）
［Ｐｄめっき１（Ｐｄ１）］
めっき液：Ｐｄ（ＮＨ_３）_２Ｃｌ_２ ４５ｇ／ｌ、ＮＨ_４ＯＨ ９０ｍｌ／ｌ、（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４ ５０ｇ／ｌ、パラシグマ光沢剤（商品名、松田産業株式会社製） １０ｍｌ／ｌ
めっき条件：電流密度 ５Ａ／ｄｍ^２、温度 ６０℃
［Ｐｄめっき２（Ｐｄ２）］添加剤フリー浴：比較例２で使用
めっき液：Ｐｄ（ＮＨ_３）_２Ｃｌ_２ ４５ｇ／ｌ、ＮＨ_４ＯＨ ９０ｍｌ／ｌ、（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４ ５０ｇ／ｌ
めっき条件：電流密度 ３Ａ／ｄｍ^２、温度 ６０℃
［Ｒｈめっき］
めっき液：ＲＨＯＤＥＸ（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℃
［Ｒｕめっき］
めっき液：ＲＵＴＨＥＮＥＸ１００（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：電流密度 １Ａ／ｄｍ^２、温度 ６５℃
［Ｉｒめっき］
めっき液：ＩＲＩＤＥＸ１００（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：０．２Ａ／ｄｍ^２、温度 ８５℃

（第２貴金属層めっき条件）
［Ａｕめっき］
めっき液：ＫＡｕ（ＣＮ）_２ １４．６ｇ／ｌ、Ｃ_６Ｈ_８Ｏ_７ １５０ｇ／ｌ、Ｋ_２Ｃ_６Ｈ_４Ｏ_７ １８０ｇ／ｌ
めっき条件：温度 ４０℃
［Ｐｔめっき］
めっき液：Ｐｔ（ＮＯ_２）（ＮＨ_３）_２ １０ｇ／ｌ、ＮａＮＯ_２ １０ｇ／ｌ、ＮＨ_４ＮＯ_３ １００ｇ／ｌ、ＮＨ_３ ５０ｍｌ／ｌ
めっき条件：温度 ８０℃
［Ａｇめっき］
めっき液：ＡｇＣＮ ５０ｇ／ｌ、ＫＣＮ １００ｇ／ｌ、Ｋ_２ＣＯ_３ ３０ｇ／ｌ
めっき条件：電流密度 １Ａ／ｄｍ^２、温度 ３０℃
［Ａｇ−Ｓｅ合金めっき］
めっき液：ＫＣＮ １５０ｇ／ｌ、Ｋ_２ＣＯ_３ １５ｇ／ｌ、ＫＡｇ［ＣＮ］_２ ７５ｇ／ｌ、Ｎａ_２Ｏ_３Ｓｅ・５Ｈ_２Ｏ ５ｇ／ｌ
めっき条件：電流密度 ２Ａ／ｄｍ^２、温度 ５０℃
［Ｓｎめっき］
めっき液：ＳｎＳＯ_４ ８０ｇ／ｌ、Ｈ_２ＳＯ_４ ８０ｇ／ｌ
めっき条件：電流密度 ２Ａ／ｄｍ^２、温度 ３０℃

得られた各電気接点材料に関して、以下の試験条件で各種の特性を試験、評価した。結果を表２に示す。

（１Ａ）導電性基体の平均結晶粒径（ＧＳ）：
ＦＩＢにより導電性基体の断面試料を３視野作製後、ＳＩＭ像観察を行って、１視野当り３箇所について粒径を測定し、その平均値を表１に示した。

（１Ｂ）厚さ測定：第１貴金属層、第２貴金属層、および下地金属層の厚さは、エスアイアイナノテクノロジー製蛍光Ｘ線膜厚計（商品名：ＳＦＴ９４００）によって測定した。コリメータ径０．５ｍｍを使用して任意の箇所１０点を測定し、その平均値を算出することで被覆厚とした。結果を表１に示した。

（１Ｃ）硬さ測定：ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に従って、測定荷重を０．００５Ｎとした際の第１貴金属層のビッカース硬さ（Ｈｖ）を測定した。なお、第２貴金属層を被覆する前の硬さである。結果を表１に示した。

（１Ｄ）算術平均粗さＲａ：算術平均粗さＲａ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）によって測定した。触針先端半径２μｍ、測定力０．７５Ｎ以下の測定条件において、第１貴金属層の算術平均粗さＲａ＝（Ａ）μｍと第２貴金属層の算術平均粗さＲａ＝（Ｂ）μｍとを測定した。結果を表１に示した。

（２Ａ）動摩擦係数測定：摺動試験装置（ＨＥＩＤＯＮ Ｔｙｐｅ：１４ＦＷ、商品名、新東科学社製）を用いて、動摩擦係数測定を行った。測定条件は、以下の通りである。
Ｒ＝２．０ｍｍ 鋼球プローブ、摺動距離 １０ｍｍ、摺動速度 １００ｍｍ／分、摺動回数 往復１００回、荷重 １００ｇｆ
上記摺動試験において、往復摺動回数が１回、５０回、１００回後の各々の動摩擦係数を測定し、表２に示した。

（２Ｂ）磨耗深さ：前記摺動試験終了後の磨耗深さについて、マイクロスコープ（ＶＨ８０００、商品名、キーエンス社製）を用いて、摺動痕中央断面の深さ（μｍ）を測定した。その最も深いところを磨耗深さとして表２に示した。

（２Ｃ）接触抵抗測定：耐食性の指標として、以下の通り接触抵抗を測定、評価した。４端子法にて、最表層（前記第２貴金属層）を形成後に接触抵抗を測定した。測定は、最表層形成直後（初期）、二酸化硫黄試験（ＳＯ_２ １０ｐｐｍ、４０℃、８０％ＲＨ、１６８時間）後、硫化水素試験（Ｈ_２Ｓ ３ｐｐｍ、４０℃、８０％ＲＨ、１６８時間）後の３水準で行った。評価は、半径２ｍｍのＡｇプローブを使用し、１０ｍＡ通電、荷重１０ｇｆで測定点１０点の接触抵抗を測定し、その平均値を算出して接触抵抗とした。評価としては、１０ｍΩ以下を「優」として「Ａ」で、１０ｍΩを超えて５０ｍΩ以下を「良」として「Ｂ」で、５０ｍΩを超えて１００ｍΩ以下を「可」として「Ｃ」で、１００ｍΩを超えたものを「不可」として「Ｄ」で表２に示した。実用レベルを「Ｃ」もしくは「Ｂ」もしくは「Ａ」として判定する。

（２Ｄ）曲げ加工性：各試料について、曲げ加工半径０．９ｍｍ（Ｒ／ｔ＝３）にてＶ曲げ試験を圧延筋に対して直角方向に実施後、その頂上部をマイクロスコープ（ＶＨ８０００、商品名、キーエンス社製）にて観察倍率２００倍で観察した。割れが認められなかったものを「優」として「Ａ」でを示し、軽微な割れが生じているものを「可」として「Ｂ」で示し、比較的大きな割れが生じたものを「不可」として「Ｃ」で表２に示した。実用レベルを「Ｂ」もしくは「Ａ」として判定する。

（２Ｅ）半田濡れ性：前記めっき処理によって得た各試験片をＭＯＤＥＬ ＳＡＴ−５１００（商品名、レスカ社製）を用いて、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ半田浴に、浴温２４５℃、浸漬距離１０ｍｍ、浸漬速度２５ｍｍ／秒の条件下で、イソプロピルアルコール−２５質量％ロジンフラックスを使用して浸漬した。試験片浸漬から濡れの力がゼロをよぎるまでの時間（ゼロクロスタイム）を測定した。その結果のゼロクロスタイム（秒）を表２に示した。ゼロクロスタイムが１秒未満だったものを「優」、１秒以上３秒以内だったものを「可」、３秒を超えたものを「不可」として、半田濡れ性を評価する。

上記の結果より、各発明例では１００ｇｆの高摺動荷重下でも安定した動摩擦係数を示して摺動特性が良好であり、磨耗深さで示される耐磨耗性に優れ、接触抵抗で示される耐食性に優れ、曲げ加工性と半田濡れ性も良好であったことがわかる。
これに対して、各比較例と従来例ではいずれかの特性に劣った結果であった。
比較例１は、導電性基体の母相の平均結晶粒径が大きすぎ、また、第２貴金属層の表面粗度Ｒａ（Ｂ）が高すぎた為、１００ｇｆの高摺動荷重下で数摺動回数が５０回から１００回になると接触抵抗が増大しており、また、曲げ加工性が悪かった。比較例２は、導電性基体の母相の平均結晶粒径が大きすぎ、また、第１貴金属層の硬度が低すぎた為、１００ｇｆの高摺動荷重下で数摺動回数が５０回から１００回になると接触抵抗が増大しており、また、耐摩耗性が悪かった。従来例１は第２貴金属層の被覆厚が第１貴金属層の表面の算術平均粗さＲａ＝（Ａ）μｍよりも薄かった為、１００ｇｆの高摺動荷重下で数摺動回数が５０回から１００回になると接触抵抗が増大した。これらの比較例と従来例は、いずれも実用レベルを満たさなかった。

本発明の電気接点材料は、通常の接触式の電気接点であればどのようなタイプでも好適に用いることができる。特に耐磨耗性と耐食性に優れることから、例えば、自動車車載向けの屋内外摺動接点や、リードスイッチ、モータ用コミュテータ接点およびブラシ材、カメラマウント接点用スイッチなどの電気接点用の材料として特に好適に用いることができる。

本発明をその実施態様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。

１ 導電性基体
２ 第１貴金属層
３ 第２貴金属層
４ 下地金属層

Claims (9)

1. 導電性基体の表面上に第１貴金属層を有し、前記第１貴金属層の表面上に第２貴金属層を有する電気接点材料であって、
   前記第１貴金属層の表面の算術平均粗さＲａ＝ＡμｍがＡ＜１であり、かつ該第１貴金属層の硬度Ｈｖが１５０以上であり、
   前記第２貴金属層の厚さがＡμｍを超えて１μｍ以下であり、かつ該第２貴金属層の表面の算術平均粗さＲａ＝ＢμｍがＢ≦０．１であり、
   前記第１貴金属層および第２貴金属層が、それぞれ金、金合金、銀、銀合金、白金、白金合金、インジウム、インジウム合金、錫、錫合金、パラジウム、パラジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、ロジウム、ロジウム合金、オスミウム、オスミウム合金、イリジウム、イリジウム合金のうちいずれかからなり、
   前記導電性基体の母相の平均結晶粒径が５μｍ以下であることを特徴とする電気接点材料。
2. 前記Ａの値が０．００１以上０．５００未満である請求項１に記載の電気接点材料。
3. 前記第１貴金属層がパラジウム、パラジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、ロジウム、ロジウム合金、オスミウム、オスミウム合金、イリジウム、イリジウム合金のうちいずれかからなる請求項１または２に記載の電気接点材料。
4. 前記第２貴金属層が金、金合金、銀、銀合金、白金、白金合金、インジウム、インジウム合金、錫、錫合金のうちいずれかからなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気接点材料。
5. 前記導電性基体と前記第１貴金属層との間に少なくとも１層の下地金属層を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気接点材料。
6. 前記下地金属層がニッケル、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請求項５に記載の電気接点材料。
7. 前記下地金属層の厚さが０．０５〜３．００μｍである請求項５または６に記載の電気接点材料。
8. 前記導電性基体が、銅、銅合金、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金のうちいずれかからなる請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気接点材料。
9. 前記第１貴金属層及び第２貴金属層の少なくとも一層を電気めっき法で設けることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気接点材料の製造方法。
   

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