JP6601031B2 - リードスイッチ用線材、リードスイッチ用リード片及びリードスイッチ - Google Patents

Description

本発明は、リードスイッチに備えるリード片の素材に利用されるリードスイッチ用線材、リードスイッチ用リード片、及びリードスイッチに関する。特に、キュリー温度が高く、低抵抗で加工性にも優れる上に、ガラス封着性に優れるリードスイッチ用線材に関するものである。

リレーといったスイッチング部品や種々のセンサ部品にリードスイッチが利用されている。リードスイッチは、磁性金属からなる複数のリード片と、封入ガスなどが充填された円筒状のガラス管とを備え、各リード片の一端部が並列状態でガラス管に挿入され、他端部がガラス管外に突出された状態でガラス管にリード片が固定されたものである。ガラス管内に配置されたリード片の一端部を接点部とし、ガラス管外に配置された電磁石などによってこれら接点部同士を接触させたり、非接触としたりする。

上記リード片の構成材料は、５２アロイなどと呼ばれるＦｅとＮｉとの二元合金が代表的である（特許文献１の明細書の段落［０００３］）。特許文献１は、Ｃｏを主成分とし、ＦｅとＮｉとを特定の範囲で含む三元合金を提案している。

特開２０１４−０１５６６９号公報

特許文献１は、リード片及びリード片の素材となる線材を特定の組成の三元合金とすることで、キュリー温度が高く、低抵抗で加工性にも優れることから、大電流用途のリードスイッチにも適するとしている。しかし、特許文献１では、リード片のガラス封着性について十分に検討されておらず、改善の余地がある。

上記ガラス封着性とは、リード片におけるガラスとの接合状態に関する特性である。ガラス封着性に優れるリード片であれば、ガラス管におけるリード片との接合箇所及びその近傍にクラックなどが無く、ガラス管の気密封止を良好に維持できる。その結果、ガラス管内から外部への封入ガスの漏出及び外部からガラス管内への汚染物質の侵入を防止でき、接点部の酸化や腐食、汚染物質の付着などに起因する接点不良などを防止できる。

上述の５２アロイからなるリード片は、ガラス封着性に優れるものの、キュリー温度が低い上に高抵抗であり、大電流用途のリードスイッチに適さない。

そこで、本発明の目的の一つは、キュリー温度が高く、低抵抗で加工性にも優れる上に、ガラス封着性に優れるリードスイッチ用線材を提供することにある。

本発明の他の目的は、キュリー温度が高く、低抵抗で、ガラス封着性にも優れるリードスイッチ用リード片、及びこのリード片を備えるリードスイッチを提供することにある。

本発明の一態様に係るリードスイッチ用線材は、リードスイッチに備えるリード片の素材に用いられるものであり、Ｆｅと、０質量％以上１０質量％未満のＮｉとを含有し、前記Ｆｅと前記Ｎｉとの合計含有量が１０質量％以上２０質量％未満を満たし、残部がＣｏ及び不純物からなる鉄族合金によって構成される。
前記鉄族合金は、立方晶組織を有する。
前記リードスイッチ用線材のキュリー温度が９００℃以上である。
前記リードスイッチ用線材の常温での比抵抗が１５μΩ・ｃｍ以下である。
前記リードスイッチ用線材の熱膨張係数に対する前記リードスイッチに備えるガラス管の熱膨張係数の比率が９０％以上である。
前記リードスイッチ用線材の線径が１ｍｍ以下である。

上記のリードスイッチ用線材はキュリー温度が高く、低抵抗で加工性にも優れる上に、ガラス封着性に優れる。

実施形態のリードスイッチの概略説明図であり、開状態を示す。 実施形態のリードスイッチの概略説明図であり、閉状態を示す。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
（１）本発明の一態様に係るリードスイッチ用線材は、リードスイッチに備えるリード片の素材に用いられるものであり、Ｆｅと、０質量％以上１０質量％未満のＮｉとを含有し、上記Ｆｅと上記Ｎｉとの合計含有量が１０質量％以上２０質量％未満を満たし、残部がＣｏ及び不純物からなる鉄族合金によって構成される。
上記鉄族合金は、立方晶組織を有する。
上記リードスイッチ用線材のキュリー温度が９００℃以上である。
上記リードスイッチ用線材の常温での比抵抗が１５μΩ・ｃｍ以下である。
前記リードスイッチ用線材の熱膨張係数に対する前記リードスイッチに備えるガラス管の熱膨張係数の比率（以下、マッチング率と呼ぶことがある）が９０％以上である。
上記リードスイッチ用線材の線径が１ｍｍ以下である。

上記のリードスイッチ用線材は、Ｃｏを主成分（８０質量％超）とし、Ｆｅを必須とし、Ｆｅ量とＮｉ量との合計が特定の範囲を満たし、かつＮｉ量が少ないという特定の組成の鉄族元素の二元合金又は三元合金によって構成されることで、以下の効果を奏する。

（ａ）Ｆｅを必須とし、Ｎｉを含まない又はＮｉが少ない特定の組成の二元合金又は三元合金とすることで、合金の熱膨張係数をガラス管の熱膨張係数に近くすることができて、マッチング率が高く、ガラス封着性に優れる。
上記のリードスイッチ用線材をリードスイッチのリード片に用いた場合にこのリード片の熱膨張係数とリードスイッチに備えるガラス管の熱膨張係数との差が小さく、リード片の熱伸縮量とガラスの熱伸縮量との差が小さくなり易い。そのため、ガラス管におけるリード片の接合箇所及びその近傍に、熱伸縮量の差に起因して導入され得る応力が少なく、この応力に基づくガラス管のクラックなどの発生を防止できる。従って、上記リード片を備えるリードスイッチは、長期に亘り、気密封止を良好に維持できる。

（ｂ）Ｃｏを主成分とするため、キュリー温度が高く、温度上昇に伴う磁気特性の低下を抑制できる。
上記のリードスイッチ用線材を大電流用途のリードスイッチのリード片に用いた場合に、ジュール熱によって高温になってもキュリー温度に到達し難く、所定の磁気特性を維持し易い。

（ｃ）Ｃｏを主成分とするもののＦｅを含有するため、塑性加工性に優れる立方晶組織（γ型組織）を有して加工性に優れる。更に、Ｎｉを含有すると、体心立方晶組織よりも塑性加工性に優れる面心立方晶組織を有し易くなり、加工性により優れる。
１ｍｍ以下といった細線にするための伸線加工や、所定の形状のリード片に成形するためのプレス加工といった種々の塑性加工を良好に行えて、上記のリードスイッチ用線材やこの線材を用いたリード片を生産性よく製造できる。

（ｄ）Ｃｏを主成分とし、Ｆｅを必須とするものの、Ｆｅ量とＮｉ量との合計量が比較的少ないため、比抵抗が低く、低抵抗である。
上記のリードスイッチ用線材を大電流用途のリードスイッチのリード片に用いた場合に、ジュール熱による温度上昇を低減でき、リード片が高温になり難い。このことから、（ｄ１）温度上昇に伴う熱膨張係数の増大を抑制できて、上述の熱伸縮量の差を小さくし易い、（ｄ２）キュリー温度に到達し難く、所定の磁気特性を維持し易い。

その他、上記のリードスイッチ用線材は、線径が小さいため、小型なリードスイッチ用リード片を形成可能であり、リードスイッチの小型化に寄与することができる。

（２）本発明の一態様に係るリードスイッチ用リード片は、上記のリードスイッチ用線材から製造され、一端側に塑性加工によって成形された接点部を備える。

上記のリードスイッチ用リード片は、上記のリードスイッチ用線材の組成を実質的に維持しており、マッチング率が高くガラス封着性に優れる上に、キュリー温度が高く、低抵抗である。また、上記のリードスイッチ用リード片は、塑性加工性に優れる上記のリードスイッチ用線材から製造されるため、所定の形状に容易にかつ精度よく成形できて、製造性にも優れる。

（３）本発明の一態様に係るリードスイッチは筒状のガラス管と、接点部を有する一端側領域が上記ガラス管に挿入された状態で上記ガラス管に固定された複数のリード片とを備え、上記リード片が上記のリードスイッチ用リード片である。

上記のリードスイッチは、ガラス管の熱膨張係数との整合性に優れる上記のリードスイッチ用リード片を備えるためガラス封着性に優れて、長期に亘り、良好な気密封止を維持できる。また、上記のリードスイッチは、キュリー温度が高く、低抵抗な上記のリードスイッチ用リード片を備えるため、大電流が通電された場合でも高温になり難く、温度上昇に伴う特性の劣化、具体的には磁気特性の低下、比抵抗の増大や熱膨張係数の増大などを抑制でき、長期に亘り、スイッチングを良好に行える。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施の形態をより詳細に説明する。組成において元素の含有量は、質量割合（質量％）とする。

（リードスイッチ用線材）
実施形態のリードスイッチ用線材は、リードスイッチに備えるリード片の素材に用いられるものであり、鉄族金属元素を主体とする特定の組成の鉄族合金で構成されることを特徴の一つとする。

本発明者らは、低電流用途だけでなく大電流用途のリードスイッチにも適するように、キュリー温度が高く、低抵抗であるＣｏを主成分とする鉄族合金をリード片及び素材となる線材の対象組成として、ガラス封着性を向上するためにＦｅ及びＮｉの含有量を検討した。その結果、ガラスとの接合箇所及びその近傍にクラックなどが生じるものはマッチング率が９０％未満であり、上記クラックなどが実質的に生じないものはマッチング率が９０％以上であるとの知見を得た。そして、マッチング率を９０％以上とするために熱膨張係数を調整するには、Ｆｅを必須とすると共に、Ｎｉ量を少なくし、Ｆｅ量とＮｉ量との合計を特定の範囲とすることが好ましいとの知見を得た。この知見に基づき、Ｃｏを主成分とし、Ｆｅを必須とし、Ｆｅ量とＮｉ量の合計量かつＮｉ量を特定の範囲とする特定の組成の鉄族合金から構成することを提案する。

・組成
上記特定の組成の鉄族合金は、Ｃｏを主成分とし、Ｆｅを必須とする二元合金、又はＦｅとＮｉとを含む三元合金とする。具体的な組成は、Ｆｅと、０質量％以上１０質量％未満のＮｉとを含有し、Ｆｅ量とＮｉ量との合計量が１０％以上２０％未満であり、残部がＣｏ及び不純物である。

・・Ｆｅ
Ｆｅ量は、Ｎｉとの合計量から換算して、０％超２０％未満である。Ｆｅ量が多いほど、マッチング率を高め易い上に立方晶組織を得易いことから、Ｆｅ量を５％以上とすることができる。マッチング率の更なる向上を考慮すると、Ｆｅ量を１０％以上、更に１１％以上、１２％以上、１２．５％以上とすることができる。Ｎｉを含む場合にＦｅ量はＮｉ量よりも多いこと（Ｎｉ量超）が好ましい。Ｆｅ量を１９．５％以下、更に１９％以下、１８．５％以下とすると低抵抗にし易い。

・・Ｆｅ＋Ｎｉ
Ｆｅ量とＮｉ量との合計量を１０％以上２０％未満とし、Ｆｅを必須とすることで、特定の組成の鉄族合金の熱膨張係数が、リードスイッチのガラス管の熱膨張係数に近くなり、マッチング率が９０％以上を満たすことができる。上記合計量が多いほどＦｅ量を多く含めてマッチング率が高くなり易い上に、Ｆｅ量やＮｉ量の増大によって立方晶組織を得易く加工性に優れる。従って、上記合計量を１０．５％以上、更に１１％以上、１１．５％以上とすることができる。上記合計量が２０％未満であるため、比抵抗の増大を抑制して低抵抗である。上記合計量が小さいほど低抵抗にし易く、上記合計量を１９．５％以下、更に１９％以下、１８．５％以下とすることができる。

・・Ｎｉ
上記特定の組成の鉄族合金は、Ｎｉ量が１０％未満であり、Ｎｉ量の増大によるマッチング率の低下やキュリー温度の低下を抑制して、高いマッチング率や高いキュリー温度を有することができる。Ｎｉ量が少ないほどマッチング率の低下やキュリー温度の低下を抑制でき、Ｎｉ量を９．５％以下、更に９％以下、８．５％以下とすることができ、Ｎｉを含まないこと、即ち０％であることを許容する。一方、Ｆｅに加えてＮｉをも含有すると、立方晶組織のなかでも加工性により優れる面心立方晶組織を有し易く、加工性を高められるため、Ｎｉ量を１％以上、更に２％以上、２．５％以上とすることができる。

・・Ｃｏ
上記特定の組成の鉄族合金は、キュリー温度が高く、比抵抗が小さいＣｏの含有量が８０％超であり、キュリー温度が高く、比抵抗が小さい。Ｃｏが多いものの、上述のように少なくともＦｅを含むため、加工性に優れ、Ｎｉを含む場合には加工性により優れる。

・・不純物
上記特定の組成の鉄族合金は、不純物を含むことを許容する。不純物元素の合計含有量は１％以下が好ましい。不純物元素は、例えば、溶解時に精錬などすると低減できる。
不純物は、製造工程において意図的に添加していない不可避不純物、例えばＣ（炭素）などの元素が挙げられる。Ｃ量が多いと加工性の低下を招き得るため、Ｃ量は０．０１％以下が好ましい。
その他の不純物として、脱酸などの目的で意図的に添加する元素、例えば、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｔｉなどの元素が挙げられる。列挙した元素は、脱酸剤として機能するが、多いと比抵抗の増加や磁気特性の低下を招く。そのため、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｔｉの合計含有量は０．９％以下が好ましい。

・組織
実施形態のリードスイッチ用線材は、上記特定の組成の鉄族合金が立方晶組織を有することを特徴の一つとする。立方晶組織であるため加工性に優れ、１ｍｍ以下といった細線とするための伸線加工や、所定の形状にするためのプレス加工といった種々の塑性加工を良好に行える。特に、体心立方晶組織よりも面心立方晶組織を有すると、加工性により優れて好ましい。鉄族合金の結晶組織は、主として組成に依存するため、立方晶となるように上述の特定の含有範囲内でＦｅ量、Ｎｉ量を調整するとよい。Ｎｉを含有すると面心立方晶組織を得易い。

・熱特性
実施形態のリードスイッチ用線材は、リードスイッチに備えるガラス管の熱膨張係数に対する上記線材の熱膨張係数の比率、即ちマッチング率が高く、９０％以上であることを特徴の一つとする。マッチング率が高いほど、この線材をリードスイッチのリード片に用いた場合にガラス管におけるリード片との接合箇所及びその近傍にクラックなどが生じることを防止してガラス封着性に優れる。そのため、マッチング率を９１％以上、更に９１．５％以上、９２％以上とすることができ、上限は特に設けない。マッチング率は、主として組成に依存し、上述の特定の範囲においてＦｅ量が多いとマッチング率が高くなる傾向にある。

・磁気特性
実施形態のリードスイッチ用線材は、キュリー温度が高く、９００℃以上であることを特徴の一つとする。キュリー温度が高いほど、温度の上昇に伴う磁気特性の劣化が生じ難く、上限は特に設けない。キュリー温度は主として組成に依存し、Ｃｏ量が多いほど高くなり易く、９５０℃以上、更に９７０℃以上、１０００℃以上とすることができる。

・電気特性
実施形態のリードスイッチ用線材は、比抵抗が小さく、常温における比抵抗が１５μΩ・ｃｍ以下であることを特徴の一つとする。比抵抗が低いほど、大電流を通電した場合にもジュール熱による温度上昇を抑制でき、下限は特に設けない。比抵抗は、主として組成に依存し、Ｆｅ量やＮｉ量が少なくＣｏ量が多いほど低くなり易く、１４μΩ・ｃｍ以下、更に１２μΩ・ｃｍ未満、１０μΩ・ｃｍ未満とすることができる。

・形状
実施形態のリードスイッチ用線材は、代表的には、横断面が円形状の丸線が挙げられる。その他、横断面形状が矩形を含む多角形状の角線、楕円などの異形状などの異形線が挙げられる。

・大きさ
実施形態のリードスイッチ用線材は、線径が１ｍｍ以下であることを特徴の一つとする。上記線径とは、丸線の場合には直径、角線や異形線などの場合には包絡円の直径とする。上記線径はリード片の設計値に応じて適宜選択することができ、例えば、０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下程度が挙げられる。所望の線径となるように、伸線加工度を選択するとよい。線径１ｍｍ以下のリードスイッチ用線材は細径であるため、小型なリード片を製造でき、ひいては小型なリードスイッチを製造できる。

実施形態のリードスイッチ用線材の長さは特に問わない。長いものは、コイル状に巻き取った形態が代表的である。所定の長さ（例えば、リード片の設計長さ）に切断した短尺材とすることもできる。

（リードスイッチ用線材の製造方法）
実施形態のリードスイッチ用線材は、代表的には、溶解→鋳造→熱間加工（鍛造や圧延）→冷間伸線及び熱処理、という工程を経て製造することができる。
特に、成分を調整した合金溶湯を真空中で作製し、この溶湯を精錬して、不純物や介在物を除去・低減したり、温度を調整したりすると、不純物や介在物を低減できて好ましい。このような合金溶湯に真空鋳造といった鋳造を行って鋳塊を作製し、鋳塊に熱間加工を施して得られた加工材に冷間伸線と熱処理とを繰り返し行うことで、細径の線材が得られる。最終線径の線材に軟化処理を行うと、伸びといった靭性に優れる線材、換言すれば加工性に優れる線材が得られる。

（リードスイッチ用リード片）
実施形態のリードスイッチ用リード片は、線状体であって、少なくとも一端側に塑性加工が施されて成形された接点部を備える。接点部の形状は特に問わないが、十分な接触面積を有するように、平面領域を有する形状が挙げられる。リード片の他端側は、所定の形状の接点部を成形するための塑性加工が施されず、素材に用いた上述の実施形態のリードスイッチ用線材の仕様（組成、組織、形状、大きさなど）を実質的に維持する形態が挙げられる。上記塑性加工が施された領域を構成する鉄族合金の組成及び組織、特性は、素材に用いた実施形態のリードスイッチ用線材の組成及び組織、特性を実質的に維持する。

実施形態のリードスイッチ用リード片は、所定の長さ（設計長さ）に切断などした実施形態のリードスイッチ用線材の少なくとも一端側にプレス加工などの塑性加工を施して、板状などの所望の形状の接点部を成形することで製造できる。

（リードスイッチ）
図１，図２を参照して、実施形態のリードスイッチ１０を説明する。リードスイッチ１０は、基本的な構成は従来のリードスイッチと同様であり、筒状のガラス管３０と、複数のリード片２０とを備え、接点部２２を有するリード片２０の一端側領域がガラス管３０内に挿入された状態で固定される。リード片２０は、上述の実施形態のリードスイッチ用線材に、塑性加工を施して得られた実施形態のリードスイッチ用リード片である。

各リード片２０は、接点部２２を有する一端側領域がガラス管３０内に挿入され、中間領域がガラス管３０に固定される固定部２１となり、他端側領域がガラス管３０から露出される。各リード片２０の接点部２２は、図１に示すようにガラス管３０の長手方向に重複し、ガラス管３０の径方向に離間して配置される（開状態）。ガラス管３０外部には、磁石（図示せず）が配置され、磁石による磁気吸引力が作用すると、図２に示すように接点部２２同士が接する（閉状態）。磁気吸引力を除去すると、リード片２０の弾性によって、図１に示す接点部２２が非接触の状態に戻る。リードスイッチ１０は、このように磁石を利用して、開閉動作（スイッチング）を行う。

リードスイッチ１０は、図１に示すように一対のリード片２０を備えて、円筒状のガラス管３０の各端部に各リード片２０の一端部が並列して固定された形態が代表的である。
その他、３本のリード片２０を備え、円筒状のガラス管３０の一端部に２本のリード片２０が離間して並列状態で固定され、他端部に１本のリード片２０が固定され、この１本のリード片２０の一端側領域が、上記２本のリード片２０の一端側領域間に挿入配置された形態が挙げられる。

ガラス管３０は、例えば、熱膨張係数が１２０×１０^−７／℃〜１３０×１０^−７／℃（１２ｐｐｍ／Ｋ〜１３ｐｐｍ／Ｋ）程度であるガラスによって構成されたものが挙げられる。リードスイッチ１０は、リード片２０として、このガラス管３０の熱膨張係数に対するマッチング率が９０％以上を満たすものである。

ガラス管３０内は、窒素ガスといった不活性ガス、真空といった酸素の含有量が少ない低酸素ガス、又は実質的に酸素を含有しない非酸素ガスを封入して、接点部２２の酸化や腐食の防止を図る。リードスイッチ１０は、特にマッチング率が９０％以上であるリード片２０を備えるため、気密封止を良好に維持でき、接点部２２の酸化や腐食の防止効果を十分に得られる。なお、接点部２２は、ガラス管３０によって機械的にも保護される。

リードスイッチ１０は、基本的には従来の製造方法や公知の製造方法によって製造できる。代表的には、両端が開口したガラス管の一端部にリード片２０を挿入配置し、この状態で上記一端部を加熱してこのリード片２０をガラス管に固定した後、所望の雰囲気としたガラス管の他端部に別のリード片２０を挿入配置し、この状態で上記他端部を加熱して、この別のリード片２０をガラス管に固定すると共にガラス管３０を封止することで、リードスイッチ１０が得られる。リード片２０として、ガラスとの接触箇所に酸化膜を予め形成したものを利用すると、リード片２０とガラス管３０との接合性に優れる。
接点部２２の表面にロジウム（Ｒｈ）やルテニウム（Ｒｕ）といった白金族層を備えると、接触抵抗を低減できる。白金族層は、メッキや溶接などによって形成できる。

［試験例１］
Ｃｏを主成分とする種々の組成の鉄族合金の線材を作製し、組織、磁気特性、電気特性、熱特性、ガラス封着性を調べた。

上記鉄族合金の線材は、溶解→鋳造→表面切削→熱間鍛造→熱間圧延→冷間伸線及び熱処理、という工程で作製する。詳しくは以下の通りである。
通常の真空溶解炉を用いて、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉの含有量が表１の「成分」に示す量（単位は質量％）となるように合金溶湯を作製する。不純物などを低減、除去するために溶湯の精錬を行う。
作製した溶湯の温度を適宜調整して真空鋳造により鋳塊を得る。
得られた鋳塊の表面を切削して酸化層などを除去した後、熱間鍛造及び熱間圧延を順に施し、線径５．５ｍｍφの圧延線材を得る。
得られた圧延線材に冷間伸線及び熱処理を組み合わせて施して、線径（直径）０．６ｍｍφの線材を得る。
得られた各線材の組成を、ＩＣＰ発光分光分析装置を用いて分析したところ、原料に用いたＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉの含有量とほぼ同様であった。線材の組成の分析は、原子吸光光度法などでも行える。

得られた各試料の線材について、以下の測定結果を表１に示す。
（１）組織：Ｘ線回折による結晶構造解析によって結晶構造を調べる。
（２）磁気特性：市販の示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、キュリー温度（℃）を調べる。
（３）電気特性：市販の電気抵抗測定装置を用いて、直流四端子法によって常温（ここでは２０℃程度）における比抵抗（固有抵抗、μΩ・ｃｍ）を調べる。
（４）熱特性：市販の測定器を用いて、３０℃〜４００℃の温度範囲について線材の熱膨張係数（ｐｐｍ／Ｋ）を調べ、ガラスの熱膨張係数に対するマッチング率（％）を求める。
マッチング率は、｛（ガラスの熱膨張係数）／（線材の熱膨張係数）｝×１００とする。ここでは、ガラスの熱膨張係数を１２ｐｐｍ／Ｋとする。
（５）ガラス封着性：熱膨張係数が１２ｐｐｍ／Ｋのガラス管を用意して、このガラス管に線材を封着した後に、ガラス管における線材の接合箇所及びその近傍におけるクラックの有無を目視確認する。クラックが無い場合をＧ、クラックが発生した場合をＢと評価する。

表１に示すように、Ｃｏを主成分とする特定の組成の鉄族合金から構成される試料Ｎｏ．１−１〜１−３の線材は、立方晶を有し、キュリー温度が高く、低抵抗である上に、マッチング率が９０％以上であり、ガラス封着性に優れることが分かる。試料Ｎｏ．１−１〜１−３の線材の具体的な特性は以下の通りである。
キュリー温度：９００℃以上、更には１０００℃以上
比抵抗：１５μΩ・ｃｍ以下、更に１０μΩ・ｃｍ未満、更には９μΩ・ｃｍ以下
マッチング率：９０％以上、更に９１％以上

一方、Ｃｏから構成された試料Ｎｏ．１−１０１の線材は、キュリー温度が高く、低抵抗であるものの、マッチング率が８０％未満と低い。また、この線材の結晶構造は六方晶である。六方晶は、一般的に変形し難く割れ易いとされる結晶構造であり、試料Ｎｏ．１−１０１の線材は、大きな変形が伴う部品、例えばリードスイッチ用リード片の形成が困難であると考えられる。
Ｎｉを多く含み、Ｆｅ量とＮｉ量との合計量が２０質量％以上である三元合金から構成された試料Ｎｏ．１−１０２の線材は、キュリー温度が９００℃以上で比抵抗が１５μΩ・ｃｍ以下であるものの、マッチング率が８０％未満であり低い。
試料Ｎｏ．１−１０２に対して、Ｆｅ量とＮｉ量との合計量を２０質量％と少なくし、かつＦｅ量とＮｉ量とが同量である三元合金から構成された試料Ｎｏ．１−１０３の線材は、キュリー温度を若干高められ、比抵抗を若干低くでき、この線材の熱膨張係数がガラスの熱膨張係数に近づくものの、マッチング率が９０％未満である。そして、マッチング率が９０％未満であると、試料Ｎｏ．１−１０２と同様に、クラックが発生する。

他方、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３の線材では、Ｆｅを必須とし、Ｎｉを少なくし、かつＦｅ量とＮｉ量との合計量が１０質量％以上２０％未満であると、この線材の熱膨張係数が試料Ｎｏ．１−１０３の線材に比較して、ガラスの熱膨張係数により近づいてマッチング率が９０％以上となり、クラックが発生しない。この試験結果から、ガラス封着性の良否判定（クラックの有無）には、マッチング率が９０％を満たすか否かを指標にできるといえる。また、マッチング率が９０％以上を満たすと共に、Ｃｏを主成分とし、Ｆｅを含み、Ｎｉが少ない特定の組成の鉄族合金は、ガラス封着性に優れるといえる。

このような試料Ｎｏ．１−１〜１−３の線材は、リードスイッチのリード片に用いられた場合に、ガラス管との熱伸縮量との差を少なくでき、ガラス管におけるリード片の接合箇所及びその近傍にクラックなどが生じ難く、長期に亘り、気密封止を維持できると期待される。また、このリード片はキュリー温度が高く低抵抗であるため、大電流を流した場合に磁気特性の低下や、比抵抗の増大や熱膨張係数の増大を招き難く、所定の特性を良好に維持できると期待される。そのため、これらの線材は、低電流用途だけでなく、大電流用途のリードスイッチのリード片の素材に好適に利用できると期待される。

また、試料Ｎｏ．１−１〜１−３の線材は、Ｃｏを主成分としながらも、立方晶組織を有するため、１ｍｍ以下といった細線にまで伸線加工を良好に施すことができ、加工性にも優れる。試料Ｎｏ．１−１〜１−３の線材を所定の長さに切断し、リードスイッチ用リード片の接点部を模擬して、一端部を厚さ０．１ｍｍ程度の平板形状に成形したところ、周縁部にクラックなどが目視確認できず、良好に成形されていた。このことから、試料Ｎｏ．１−１〜１−３の線材は、加工性に優れることが分かる。

更に、この試験から、以下のことがいえる。
Ｎｉ量を１０質量％未満とし、Ｆｅ量とＮｉ量との合計量が１０質量％以上２０質量％未満の範囲においてＦｅ量に着目すると、試料Ｎｏ．１−１，１−３から、Ｆｅ量を１２質量％超、更に１２．５質量％以上、１３質量％以上と多くすると、比抵抗がやや高くなるものの、マッチング率をより高められる上に、キュリー温度をより高められる。
一方、ＦｅとＮｉとの双方を含む場合には、試料Ｎｏ．１−２から、Ｆｅ量が８質量％未満、更に７．５質量％以下とすると、マッチング率が９０％以上を維持しつつ、比抵抗をより低く（ここでは８μΩ・ｃｍ以下）、かつキュリー温度をより高く（ここでは１０１０℃超、更に１０３０℃以上）することができ、大電流用途により適すると期待される。

本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。例えば、試験例１の鉄族合金の組成、線径などを変更することができる。

本発明のリードスイッチ用線材は、リードスイッチに備えるリード片の素材に利用できる。本発明のリードスイッチ用リード片は、リードスイッチの構成部品に利用できる。本発明のリードスイッチは、永久磁石や電磁石といった磁石と組み合わせて、各種の電気・電子機器におけるスイッチング部品やセンサ部品などに利用できる。具体的なスイッチング部品やセンサ部品としては、車載部品では、リードリレー、スピードセンサや衝撃センサなど、家庭用電気機器の部品では、リードリレー、防犯センサ、ガス流量センサなど、携帯用電気機器の部品では、携帯電話などの近接センサが挙げられる。本発明のリードスイッチは、通電電流値が１Ａ以下といった低電流用途は勿論、通電電流値が３Ａ以上、更には５Ａ以上といった大電流用途にも好適に利用できる。

１０ リードスイッチ ２０ リード片 ２１ 固定部 ２２ 接点部
３０ ガラス管

Claims (4)

1. リードスイッチに備えるリード片の素材に用いられるリードスイッチ用線材であって、
   ５質量％以上７．５質量％以下のＦｅと、２．５質量％以上４．１質量％以下のＮｉとを含有し、前記Ｆｅと前記Ｎｉとの合計含有量が１０質量％以上を満たし、残部がＣｏ及び不純物からなる鉄族合金によって構成され、
   前記鉄族合金は、立方晶組織を有し、
   キュリー温度が９００℃以上であり、
   常温での比抵抗が１５μΩ・ｃｍ以下であり、
   前記リードスイッチ用線材の熱膨張係数に対する前記リードスイッチに備えるガラス管の熱膨張係数の比率が９０％以上であり、
   線径が１ｍｍ以下であるリードスイッチ用線材。
2. リードスイッチに備えるリード片の素材に用いられるリードスイッチ用線材であって、
   １２質量％超のＦｅと、１質量％以上４．１質量％以下のＮｉとを含有し、前記Ｆｅと前記Ｎｉとの合計含有量が１８．５質量％以下を満たし、残部がＣｏ及び不純物からなる鉄族合金によって構成され、
   前記鉄族合金は、立方晶組織を有し、
   キュリー温度が９００℃以上であり、
   常温での比抵抗が１５μΩ・ｃｍ以下であり、
   前記リードスイッチ用線材の熱膨張係数に対する前記リードスイッチに備えるガラス管の熱膨張係数の比率が９０％以上であり、
   線径が１ｍｍ以下であるリードスイッチ用線材。
3. 請求項１又は請求項２に記載のリードスイッチ用線材から製造され、一端側に塑性加工によって成形された接点部を備えるリードスイッチ用リード片。
4. 筒状のガラス管と、接点部を有する一端側領域が前記ガラス管に挿入された状態で前記ガラス管に固定された複数のリード片とを備えるリードスイッチであって、
   前記リード片は、請求項３に記載のリードスイッチ用リード片であるリードスイッチ。

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