JP5848169B2 - 銀めっき材 - Google Patents
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Description
本発明は、銀めっき材に関し、特に、車載用や民生用の電気配線に使用されるコネクタ、スイッチ、リレーなどの接点や端子部品の材料として使用される銀めっき材に関する。
従来、コネクタやスイッチなどの接点や端子部品などの材料として、ステンレス鋼や銅または銅合金などの比較的安価で耐食性や機械的特性などに優れた素材に、電気特性や半田付け性などの必要な特性に応じて、錫、銀、金などのめっきを施しためっき材が使用されている。
ステンレス鋼や銅または銅合金などの素材に錫めっきを施した錫めっき材は、安価であるが、高温環境下における耐食性に劣っている。また、これらの素材に金めっきを施した金めっき材は、耐食性に優れ、信頼性が高いが、コストが高くなる。一方、これらの素材に銀めっきを施した銀めっき材は、金めっき材と比べて安価であり、錫めっき材と比べて耐食性に優れている。
このような銀めっき材として、ステンレス鋼からなる薄板状基板の表面に厚さ０．１〜０．３μｍのニッケルメッキ層が形成され、その上に厚さ０．１〜０．５μｍの銅メッキ層が形成され、その上に厚さ１μｍの銀メッキ層が形成された電気接点用金属板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ステンレス鋼基材の表面に活性化処理された厚さ０．０１〜０．１μｍのニッケル下地層が形成され、その上にニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金のうちの少なくとも一種からなる厚さ０．０５〜０．２μｍの中間層が形成され、その上に銀または銀合金の厚さ０．５〜２．０μｍの表層が形成された可動接点用銀被覆ステンレス条も提案されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、銅、銅合金、鉄または鉄合金からなる金属基体上に、ニッケル、ニッケル合金、コバルトまたはコバルト合金のいずれかからなる厚さ０．００５〜０．１μｍの下地層が形成され、その上に銅または銅合金からなる厚さ０．０１〜０．２μｍの中間層が形成され、その上に銀または銀合金からなる厚さ０．２〜１．５μｍの表層が形成され、金属基体の算術平均粗さＲａが０．００１〜０．２μｍであり、中間層形成後の算術平均粗さＲａが０．００１〜０．１μｍである、可動接点部品用銀被覆材も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
しかし、従来の銀めっき材では、車両用摺動スイッチなどの材料として使用した場合に、繰り返し摺動により銀めっき皮膜が摩耗して素地が露出し、電気抵抗が上昇して、摺動に伴う耐摩耗性が十分ではない場合があった。
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、耐摩耗性に優れた銀めっき材を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、表面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下で｛１１１｝配向比が３５％以上の銀めっき皮膜を素材上に形成することにより、耐摩耗性に優れた銀めっき材を製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明による銀めっき材は、素材上に銀めっき皮膜が形成され、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下であり、銀めっき皮膜の｛１１１｝配向比が３５％以上であることを特徴とする。この銀めっき材において、素材が銅または銅合金からなるのが好ましい。また、銀めっき皮膜の厚さが１０μｍ以下であるのが好ましい。
なお、本明細書中において、「｛１１１｝配向比」とは、（銀結晶中の主要な配向モードである）｛１１１｝面と｛２００｝面と｛２２０｝面と｛３１１｝面の各々のＸ線回折強度（Ｘ線回折ピークの積分強度）をＪＣＰＤＳカードＮｏ.４０７８３に記載された相対強度比（粉末測定時の相対強度比）を用いて補正して得られた値（補正強度）の和に対する｛１１１｝面のＸ線回折強度の占める割合（％）をいう。
本発明によれば、車両用摺動スイッチなどの材料として使用するのに適した耐摩耗性に優れた銀めっき材を提供することができる。
本発明による銀めっき材の実施の形態では、銅または銅合金などからなる素材上に厚さ１０μｍ以下の（純銀からなる）銀めっき皮膜が形成され、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下、好ましくは０．０３〜０．０９μｍであり、銀めっき皮膜の｛１１１｝配向比が３５％以上、好ましくは４０〜６０％である。この銀めっき材は、荷重１００ｇｆで銀リベットを３０万回摺動させても、銀めっき皮膜の摩耗量（摩耗する銀めっき皮膜の厚さ）が１μｍ未満の銀めっき材、すなわち、銀めっき皮膜の厚さが１μｍ程度でも荷重１００ｇｆで銀リベットを３０万回摺動させた後に素地が露出しない銀めっき材であり、耐摩耗性が極めて優れている。
以下、本発明による銀めっき材の実施例について詳細に説明する。
［実施例１］
まず、被めっき材として６７ｍｍ×５０ｍｍ×０．３ｍｍの純銅板を用意し、この被めっき材とＳＵＳ板をアルカリ脱脂液に入れ、被めっき材を陽極とし、ＳＵＳ板を陰極として、電圧５Ｖで３０秒間電解脱脂し、水洗した後、３％硫酸中で１５秒間酸洗することによって前処理を行った。
まず、被めっき材として６７ｍｍ×５０ｍｍ×０．３ｍｍの純銅板を用意し、この被めっき材とＳＵＳ板をアルカリ脱脂液に入れ、被めっき材を陽極とし、ＳＵＳ板を陰極として、電圧５Ｖで３０秒間電解脱脂し、水洗した後、３％硫酸中で１５秒間酸洗することによって前処理を行った。
次に、３ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと９０ｇ／Ｌのシアン化カリウムとからなる銀ストライクめっき液中において、前処理済みの被めっき材を陰極とし、白金で被覆したチタン電極板を陽極として、スターラにより４００ｒｐｍで撹拌しながら、電流密度２．５Ａ／ｄｍ２で１０秒間電気めっきを行うことにより、銀ストライクめっきを行った。
次に、１１１ｇ／Ｌのシアン化銀カリウム（Ｋ［Ａｇ（ＣＮ）２］）と１２０ｇ／Ｌのシアン化カリウム（ＫＣＮ）と１８ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウム（ＫＳｅＣＮ）からなるめっき液中において、銀ストライクめっき済みの被めっき材を陰極とし、銀電極板を陽極として、スターラにより４００ｒｐｍで撹拌しながら、電流密度５．０Ａ／ｄｍ２、液温２５℃で銀膜厚が３μｍになるまで電気めっきを行うことにより、銀めっきを行った。
このようにして作製した銀めっき材について、銀めっき皮膜の（表面粗さを表すパラメータである）算術平均粗さＲａおよび｛１１１｝配向比の算出と、耐摩耗性の評価を行った。
銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａは、超深度表面形状測定顕微鏡（株式会社キーエンス製のＶＫ−８５００）を使用して、対物レンズの倍率を１００倍、測定ピッチを０．０１μｍとして測定した結果から、ＪＩＳ Ｂ０６０１に基づいて算出した。その結果、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａは０．０３μｍであった。
また、銀めっき皮膜の｛１１１｝配向比は、全自動多目的水平型Ｘ線回折装置（株式会社リガク製のＳｍａｒｔＬａｂ）を使用して、Ｃｕ管球、Ｋβフィルタ法により２θ／θスキャンを行って得られたＸ線回折パターンから、銀めっき皮膜の（銀結晶中の主要な配向モードである）｛１１１｝面と｛２００｝面と｛２２０｝面と｛３１１｝面の各々のＸ線回折強度（Ｘ線回折ピークの積分強度）を求めた後、これらのＸ線回折強度をＪＣＰＤＳカードＮｏ.４０７８３に記載された相対強度比（粉末測定時の相対強度比）を用いて補正して得られた値（補正強度）の和に対する｛１１１｝面のＸ線回折強度の占める割合（％）として算出した。その結果、銀めっき皮膜の｛１１１｝配向比は４１％であった。なお、この｛１１１｝配向比の算出では、｛３１１｝面より高角度のピークを無視して近似するとともに、配向面によってＸ線回折強度が異なることから、各々の配向面の存在比が各々の配向面の単純なＸ線回折強度比にならないので、上記の相対強度比を用いて補正した。
また、銀めっき皮膜の耐摩耗性は、（厚さ０．３ｍｍの銅板上に３μｍの銀めっき皮膜が形成された）銀めっき材の表面に、面積８ｃｍ２当り約３０ｍｇのグリス（協同油脂株式会社社製のマルテンプＤ Ｎｏ．２）を塗布して均一に延ばし、その表面に、（実際の用途を想定して）５００ｍＡを通電しながら、荷重１００ｇｆ、摺動速度１２ｍｍ／秒、摺動距離５ｍｍで、（８９．７質量％のＡｇと０．３質量％のＭｇを含み、曲率半径が８ｍｍの）銀リベットを３０万回摺動させる摺動試験を行った後、銀めっき皮膜の摩耗量（摩耗した銀めっき皮膜の厚さ）を測定することによって評価した。その結果、銀めっき皮膜の摩耗量は０．４μｍであった。
［実施例２］
銀めっきにおいて、１８５ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと６０ｇ／Ｌのシアン化カリウムと１８ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウムとからなる銀めっき液を使用し、液温を１８℃とした以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
銀めっきにおいて、１８５ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと６０ｇ／Ｌのシアン化カリウムと１８ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウムとからなる銀めっき液を使用し、液温を１８℃とした以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
このようにして作製した銀めっき材について、実施例１と同様の方法により、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａおよび｛１１１｝配向比の算出と、耐摩耗性の評価を行った。その結果、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａは０．０３μｍ、｛１１１｝配向比は４３％、銀めっき皮膜の摩耗量は０．４μｍであった。
［実施例３］
銀めっきにおいて、１８５ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと１２０ｇ／Ｌのシアン化カリウムと１８ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウムとからなる銀めっき液を使用した以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
銀めっきにおいて、１８５ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと１２０ｇ／Ｌのシアン化カリウムと１８ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウムとからなる銀めっき液を使用した以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
このようにして作製した銀めっき材について、実施例１と同様の方法により、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａおよび｛１１１｝配向比の算出と、耐摩耗性の評価を行った。その結果、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａは０．０４μｍ、｛１１１｝配向比は４２％、銀めっき皮膜の摩耗量は０．４μｍであった。
［実施例４］
銀めっきにおいて、１６６ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと１００ｇ／Ｌのシアン化カリウムと９１ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウムとからなる銀めっき液を使用し、液温を１８℃とした以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
銀めっきにおいて、１６６ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと１００ｇ／Ｌのシアン化カリウムと９１ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウムとからなる銀めっき液を使用し、液温を１８℃とした以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
このようにして作製した銀めっき材について、実施例１と同様の方法により、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａおよび｛１１１｝配向比の算出と、耐摩耗性の評価を行った。その結果、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａは０．０９μｍ、｛１１１｝配向比は５３％、銀めっき皮膜の摩耗量は０．７μｍであった。
［比較例１］
銀めっきにおいて、１５０ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと９０ｇ／Ｌのシアン化カリウムとからなる銀めっき液を使用し、電流密度を１．２Ａ／ｄｍ２、液温を４７℃とした以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
銀めっきにおいて、１５０ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと９０ｇ／Ｌのシアン化カリウムとからなる銀めっき液を使用し、電流密度を１．２Ａ／ｄｍ２、液温を４７℃とした以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
このようにして作製した銀めっき材について、実施例１と同様の方法により、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａおよび｛１１１｝配向比の算出と、耐摩耗性の評価を行った。その結果、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａは０．１２μｍ、｛１１１｝配向比は５３％、銀めっき皮膜の摩耗量は２．０μｍであった。
［比較例２］
銀めっきにおいて、１８５ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと１２０ｇ／Ｌのシアン化カリウムと７３ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウムとからなる銀めっき液を使用し、液温を１８℃とした以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
銀めっきにおいて、１８５ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと１２０ｇ／Ｌのシアン化カリウムと７３ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウムとからなる銀めっき液を使用し、液温を１８℃とした以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
このようにして作製した銀めっき材について、実施例１と同様の方法により、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａおよび｛１１１｝配向比の算出と、耐摩耗性の評価を行った。その結果、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａは０．０２μｍ、｛１１１｝配向比は２９％、銀めっき皮膜の摩耗量は１．３μｍであった。
［比較例３］
銀めっきにおいて、１１１ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと１２０ｇ／Ｌのシアン化カリウムと１８ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウムとからなる銀めっき液を使用し、電流密度を２．０Ａ／ｄｍ２とした以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
銀めっきにおいて、１１１ｇ／Ｌのシアン化銀カリウムと１２０ｇ／Ｌのシアン化カリウムと１８ｍｇ／Ｌのセレノシアン酸カリウムとからなる銀めっき液を使用し、電流密度を２．０Ａ／ｄｍ２とした以外は、実施例１と同様の方法により銀めっき材を作製した。
このようにして作製した銀めっき材について、実施例１と同様の方法により、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａおよび｛１１１｝配向比の算出と、耐摩耗性の評価を行った。その結果、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａは０．１２μｍ、｛１１１｝配向比は２％、銀めっき皮膜の摩耗量は１．８μｍであった。
［比較例４］
車両用摺動スイッチに使用されている市販の銀めっき材について、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａおよび｛１１１｝配向比の算出と、耐摩耗性の評価を行った。その結果、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａは０．２１μｍ、｛１１１｝配向比は４０％、銀めっき皮膜の摩耗量は２．７μｍであった。
車両用摺動スイッチに使用されている市販の銀めっき材について、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａおよび｛１１１｝配向比の算出と、耐摩耗性の評価を行った。その結果、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａは０．２１μｍ、｛１１１｝配向比は４０％、銀めっき皮膜の摩耗量は２．７μｍであった。
実施例および比較例の銀めっき材の作製条件および評価結果をそれぞれ表１および表２に示し、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａと｛１１１｝配向比の関係を図１に示す。
表２および図１からわかるように、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下で｛１１１｝配向比が３５％以上の実施例１〜４の銀めっき材は、荷重１００ｇｆで銀リベットを３０万回摺動させる摺動試験後の銀めっき皮膜の摩耗量が１μｍ未満の銀めっき材、すなわち、銀めっき皮膜の厚さが１μｍ程度でも荷重１００ｇｆで銀リベットを３０万回摺動させる摺動試験後に素地が露出しない銀めっき材であり、耐摩耗性が極めて優れている。
Claims (3)
- 素材上に銀めっき皮膜が形成され、銀めっき皮膜の表面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下であり、銀めっき皮膜の｛１１１｝配向比が３５％以上であることを特徴とする、銀めっき材。
- 前記素材が銅または銅合金からなることを特徴とする、請求項１に記載の銀めっき材。
- 前記銀めっき皮膜の厚さが１０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の銀めっき材。
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