JP6932860B1 - 摺動接点用金属材料およびその製造方法ならびにモータ用ブラシ材および振動モータ - Google Patents
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Abstract
本発明の摺動接点用金属材料は、銅または銅合金からなる基材と、基材の少なくとも一部に最表層として形成され、９５質量％以上のＰｄを含有するＰｄ含有層とを有する金属材料であって、Ｐｄ含有層は、Ｘ線回折法によって測定される（１１１）面の結晶配向率が６０％より大きく、かつ、（２００）面の結晶配向率と（２２０）面の結晶配向率の合計が４０％未満であることを特徴とするものであり、モータコイルに通電するために十分な導電性を有しながら、耐摩耗性に優れる摺動接点用金属材料、ならびにそれを用いたモータ用ブラシ材および振動モータを提供する。
Description
本発明は、摺動接点用金属材料およびその製造方法ならびにモータ用ブラシ材および振動モータに関する。
マイクロモータは、音響機器、家電、携帯電話、カメラ、自動車など、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により決まる。このような部材としては、耐摩耗性、耐アーク性、電気接続性、導電性、強度等の性能に優れた材料が必要とされており、一般に、Ａｇ−Ｐｄ合金を被覆したＣｕ合金条が使用されている。
一方で、めっき材料については、そのめっき材料が用いられる用途に要求される性能を充足するために、様々な改良がなされている。例えば、特許文献１には、金属基体上のＰｄめっきについて、Ｘ線回折法によって測定した（１１１）面の結晶配向率が４５〜６０％であり、かつ（２００）面の結晶配向率と（２２０）面の結晶配向率の合計が４０〜５５％であるめっき構造体が、極めて高い導電性を示すことが開示されている。
上述したとおり、これまで使用されてきたブラシ材は、基材（例えばＣｕ基材）にＡｇ−Ｐｄ合金で被覆したクラッド材であり、焼鈍と圧延を繰り返して製造するため、製造コストが高い上に、加工による加工変質層（金属組織が変化した層）がＡｇ合金上に形成するため、耐アーク性に劣り、摩耗が早くモータ寿命が短いといった課題があった。
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、モータコイルに通電するために十分な導電性を有しながら、耐摩耗性に優れる摺動接点用金属材料およびその製造方法ならびにそれを用いたモータ用ブラシ材および振動モータを提供することを目的とする。
本発明者らは、上述した目的を達成するため、鋭意検討を重ねた。その結果、摺動接点用金属材料が、銅または銅合金からなる基材と、基材の少なくとも一部に最表層として形成され、９５質量％以上のＰｄを含有するＰｄ含有層とを有し、Ｐｄ含有層は、Ｘ線回折法によって測定される（１１１）面の結晶配向率が６０％より大きく、かつ、（２００）面の結晶配向率と（２２０）面の結晶配向率の合計が４０％未満であることにより、モータコイルに通電するために十分な導電性を有しながら、耐摩耗性に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）銅または銅合金からなる基材と、前記基材の少なくとも一部に最表層として形成され、９５質量％以上のＰｄを含有するＰｄ含有層とを有する金属材料であって、前記Ｐｄ含有層は、Ｘ線回折法によって測定される（１１１）面の結晶配向率が６０％より大きく、かつ、（２００）面の結晶配向率と（２２０）面の結晶配向率の合計が４０％未満であることを特徴とする、摺動接点用金属材料。
（２）前記基材と前記Ｐｄ含有層の間に、ＮｉまたはＮｉ合金からなる下地層を有することを特徴とする上記（１）に記載の摺動接点用金属材料。
（３）前記Ｐｄ含有層が電気めっきにより形成されていることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の摺動接点用金属材料。
（４）上記（１）、（２）または（３）に記載の摺動接点用金属材料を用いたモータ用ブラシ材。
（５）導電性の基板とブラシとを含む振動モータであって、前記ブラシは、銅または銅合金からなる基材と、前記基材の少なくとも一部に最表層として形成され、９５質量％以上のＰｄを含有するＰｄ含有層とを有する摺動接点用金属材料を用いて形成され、前記Ｐｄ含有層は、Ｘ線回折法によって測定される（１１１）面の結晶配向率が６０％より大きく、かつ、（２００）面の結晶配向率と（２２０）面の結晶配向率の合計が４０％未満である金属材料から構成されることを特徴とする振動モータ。
（６）前記導電性の基板は、樹脂製の板と、前記樹脂製の板の上に形成される、銅または銅合金からなる銅層と、前記銅層の上に表面層として形成される、Ａｕ層、Ａｕ−Ｃｕ層、Ａｕ−Ｎｉ層またはＡｕ−Ｃｏ層とを有する上記（５）に記載の振動モータ。
（７）上記（１）、（２）または（３）に記載の摺動接点用金属材料を製造する方法であって、銅または銅合金からなる基材の少なくとも一部に、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度３〜２０ｇ／Ｌ、浴温４６〜６０℃のめっき浴中で、電流密度２０〜１００Ａ／ｄｍ２の条件で、Ｐｄめっき処理を施して、Ｐｄ含有層を最表層として形成することを特徴とする、摺動接点用金属材料の製造方法。
（１）銅または銅合金からなる基材と、前記基材の少なくとも一部に最表層として形成され、９５質量％以上のＰｄを含有するＰｄ含有層とを有する金属材料であって、前記Ｐｄ含有層は、Ｘ線回折法によって測定される（１１１）面の結晶配向率が６０％より大きく、かつ、（２００）面の結晶配向率と（２２０）面の結晶配向率の合計が４０％未満であることを特徴とする、摺動接点用金属材料。
（２）前記基材と前記Ｐｄ含有層の間に、ＮｉまたはＮｉ合金からなる下地層を有することを特徴とする上記（１）に記載の摺動接点用金属材料。
（３）前記Ｐｄ含有層が電気めっきにより形成されていることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の摺動接点用金属材料。
（４）上記（１）、（２）または（３）に記載の摺動接点用金属材料を用いたモータ用ブラシ材。
（５）導電性の基板とブラシとを含む振動モータであって、前記ブラシは、銅または銅合金からなる基材と、前記基材の少なくとも一部に最表層として形成され、９５質量％以上のＰｄを含有するＰｄ含有層とを有する摺動接点用金属材料を用いて形成され、前記Ｐｄ含有層は、Ｘ線回折法によって測定される（１１１）面の結晶配向率が６０％より大きく、かつ、（２００）面の結晶配向率と（２２０）面の結晶配向率の合計が４０％未満である金属材料から構成されることを特徴とする振動モータ。
（６）前記導電性の基板は、樹脂製の板と、前記樹脂製の板の上に形成される、銅または銅合金からなる銅層と、前記銅層の上に表面層として形成される、Ａｕ層、Ａｕ−Ｃｕ層、Ａｕ−Ｎｉ層またはＡｕ−Ｃｏ層とを有する上記（５）に記載の振動モータ。
（７）上記（１）、（２）または（３）に記載の摺動接点用金属材料を製造する方法であって、銅または銅合金からなる基材の少なくとも一部に、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度３〜２０ｇ／Ｌ、浴温４６〜６０℃のめっき浴中で、電流密度２０〜１００Ａ／ｄｍ２の条件で、Ｐｄめっき処理を施して、Ｐｄ含有層を最表層として形成することを特徴とする、摺動接点用金属材料の製造方法。
本発明によれば、モータコイルに通電するための十分な導電性と、優れた耐摩耗性を有する摺動接点用金属材料、ならびにそれを用いたモータ用ブラシ材および振動モータを提供することができる。
以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されない。
１．摺動接点用金属材料
本発明の摺動接点用金属材料は、銅または銅合金からなる基材と、基材の少なくとも一部に最表層として形成され、９５質量％以上のＰｄを含有するＰｄ含有層とを有する金属材料であって、Ｐｄ含有層は、Ｘ線回折法によって測定される（１１１）面の結晶配向率が６０％より大きく、かつ、（２００）面の結晶配向率と（２２０）面の結晶配向率の合計が４０％未満であることを特徴とするものである。
本発明の摺動接点用金属材料は、銅または銅合金からなる基材と、基材の少なくとも一部に最表層として形成され、９５質量％以上のＰｄを含有するＰｄ含有層とを有する金属材料であって、Ｐｄ含有層は、Ｘ線回折法によって測定される（１１１）面の結晶配向率が６０％より大きく、かつ、（２００）面の結晶配向率と（２２０）面の結晶配向率の合計が４０％未満であることを特徴とするものである。
なお、「Ｘ線回折法によって測定される（１１１）面の結晶配向率」とは、Ｘ線回折法において、Ｃｕ−Ｋα線を用いたときの各結晶面からの回折ピークの強度の合計に対する（１１１）面の回折ピークの強度の比率を百分率で示した値である。また、「Ｘ線回折法によって測定される（２００）面の結晶配向率と（２２０）面の結晶配向率の合計」とは、Ｘ線回折法において、Ｃｕ−Ｋα線を用いたときの各結晶面からの回折ピークの強度の合計に対する（２００）面の回折ピークの強度の比率を百分率で示した値と、各結晶面からの回折ピークの強度の総和に対する（２２０）面の回折ピークの強度の比率を百分率で示した値とを合計したものである。
図１は、一の実施形態の摺動接点用金属材料の縦断面を模式的に示したものである。図１に示す摺動接点用金属材料１０は、銅または銅合金からなる基材１と、基材１の少なくとも一部に最表層として形成され、９５質量％以上のＰｄを含有するＰｄ含有層２とを有する金属材料であって、Ｐｄ含有層２は、Ｘ線回折法によって測定される（１１１）面の結晶配向率が６０％より大きく、かつ、（２００）面の結晶配向率と（２２０）面の結晶配向率の合計が４０％未満である。また、図示の摺動接点用金属材料１０は、基材１とＰｄ含有層２の間に、ＮｉまたはＮｉ合金からなる下地層３を有する構成の場合を示している。
以下、本発明の摺動接点用金属材料の各部について詳細に説明する。
（基材）
基材１は、銅または銅合金からなるものである。
基材１は、銅または銅合金からなるものである。
銅合金としては、特に限定されないが、例えばＣｕ−Ｚｎ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金、Ｃｕ−Ｓｎ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｍｇ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｍｇ系合金などが挙げられる。
基材１の厚さとしては、特に限定されないが、０．０２〜０．１５ｍｍであることが好ましい。
基材１の形状としては、特に限定されず、用途に応じて適宜選択することができ、例えば条材、板材、棒材、線材などであってよい。
（Ｐｄ含有層）
Ｐｄ含有層２は、基材１の少なくとも一部に最表層として形成されるものであり、Ｐｄ含有層１００質量％に対して、９５質量％以上のＰｄを含有する。このように、Ｐｄ含有層２中のＰｄ含有量が９５重量％以上にすることで、優れた導電性や耐食性を確保することができる。
Ｐｄ含有層２は、基材１の少なくとも一部に最表層として形成されるものであり、Ｐｄ含有層１００質量％に対して、９５質量％以上のＰｄを含有する。このように、Ｐｄ含有層２中のＰｄ含有量が９５重量％以上にすることで、優れた導電性や耐食性を確保することができる。
Ｐｄ含有層２中のＰｄ含有量としては、上述したとおり９５質量％以上であれば特に限定されないが、９８質量％以上であることが好ましい。
Ｐｄ含有層２としては、９５質量％以上のＰｄを含有する限りにおいて、Ｐｄ合金であってもよい。Ｐｄ合金としては、特に限定されないが、Ｐｄ−Ｎｉ系合金、Ｐｄ−Ａｇ系合金などが挙げられる。また、Ｐｄ含有層２は、Ｐｄ金属（母相）中にＰｄ合金相が存在する状態で形成されていてもよい。
Ｐｄ含有層２においては、Ｘ線回折法によって測定される（１１１）面の結晶配向率が６０％より大きい。Ｐｄ結晶の（１１１）面は、他の結晶面、例えば（２００）面や（２２０）面に比べて相対的に硬度が高い傾向があるため、その結晶配向率が６０％より大きいと、表面層全体の硬度が高くなり、アーク放電による摩耗が生じにくくなり耐アーク性が向上するため、これを用いて構成されるブラシ材としての寿命が長くなる。
Ｐｄ含有層２における（１１１）面の結晶配向率としては、６０％より大きければよく、より好ましくは、６５％以上である。
Ｐｄ含有層２における、Ｘ線回折法によって測定される（２００）面の結晶配向率と（２２０）面の結晶配向率の合計としては、４０％未満であれば特に限定されないが、好ましくは３５％未満である。Ｐｄ結晶の（２００）面および（２２０）面は、（１１１）面と比較して硬度が低いため、（２００）面および（２２０）面の結晶配向率が高いと、Ｐｄ含有層２の表面がアーク放電によって摩耗が生じやすくなって耐アーク性が劣るため、ブラシ材としての寿命が短くなるおそれがある。
Ｐｄ含有層２の厚さとしては、特に限定されないが、０．１〜５μｍであることが好ましく、０．１〜２μｍであることがより好ましく、０．２〜０．５μｍであることがさらに好ましい。Ｐｄ含有層２の厚さを５μｍ以下とすることにより、優れた加工性と低コストをバランスよく両立させることができる。
Ｐｄ含有層が電気めっきにより形成されていることが好ましい。これにより、電気めっきで形成することでＰｄ結晶の（１１１）面の配向率を高くすることができる。
（下地層）
必須の構成要素ではないが、摺動接点用金属材料１０においては、上述した基材１とＰｄ含有層２の間に、ＮｉまたはＮｉ合金からなる下地層３を有していてもよい。
必須の構成要素ではないが、摺動接点用金属材料１０においては、上述した基材１とＰｄ含有層２の間に、ＮｉまたはＮｉ合金からなる下地層３を有していてもよい。
基材１とＰｄ含有層２が直接接触していると、高温下や硫化水素雰囲気下などにおいて、基材１に含まれるＣｕ原子がＰｄ含有層２中を拡散し、Ｐｄ含有層２の表面に現れて酸化銅を形成し、接触抵抗が上昇することがある。したがって、これらのような環境下での使用が想定される場合には、下地層３を設けてＣｕの拡散を防止し、接触抵抗の上昇を抑えることが好ましい。
Ｎｉ合金としては、特に限定されないが、例えばＮｉ−Ｐ系、Ｎｉ−Ｆｅ系、Ｎｉ−Ｂ系などが挙げられる。
下地層３の厚さとしては、特に限定されないが、例えば０．１〜３．０μｍであることが好ましく、０．２〜１．０μｍであることがより好ましい。
なお、下地層３には、ニッケル系材料で構成されたＮｉ含有層の代わりに、コバルトまたはコバルト合金層からなるコバルト（Ｃｏ）含有層を用いても、Ｎｉ含有層と同様の効果が得られる。
２．モータ用ブラシ材および振動モータ
以上のようにして構成される摺動接点用金属材料１０は、例えば振動モータに使用されるモータ用ブラシ材として用いることができる。
以上のようにして構成される摺動接点用金属材料１０は、例えば振動モータに使用されるモータ用ブラシ材として用いることができる。
具体的に、振動モータは、導電性の基板とブラシとを含むものである。そして、このような振動モータにおいて、ブラシとして、上述した摺動接点用金属材料と同様の構成の金属材料を用いることができる。より具体的に、このブラシは、銅または銅合金からなる基材と、基材の少なくとも一部に最表層として形成され、９５質量％以上のＰｄを含有するＰｄ含有層とを有する摺動接点用金属材料を用いて形成され、Ｐｄ含有層は、Ｘ線回折法によって測定される（１１１）面の結晶配向率が６０％より大きく、かつ、（２００）面の結晶配向率と（２２０）面の結晶配向率の合計が４０％未満である金属材料から構成されるものである。
このような振動モータにおいて、ブラシ材と接する（摺動する）導電性の基板としては、特に限定されないが、例えば、樹脂製の板の上に銅または銅合金からなる銅層を、張り付ける等の方法を用いて形成し、さらに、この銅層の上に、表面層としてＡｕ、Ｎｉ、Ｒｈおよびそれらの合金のような導電性に優れる層を、めっきなどを用いて形成した複合材料を用いることが好ましい。また、このうち、特に表面層を、Ａｕ層、Ａｕ−Ｃｕ層、Ａｕ−Ｎｉ層またはＡｕ−Ｃｏ層のめっき層とすることで、ブラシを構成する基材の少なくとも一部の最表層に形成されるＰｄ含有層との間で耐摩耗性がより優れる。
３．摺動接点用金属材料の製造方法
本発明の摺動接点用金属材料の製造方法は、上述した摺動接点用金属材料を製造する方法である。具体的に、この摺動接点用金属材料の製造方法は、銅または銅合金からなる基材の少なくとも一部に、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度（金属Ｐｄ換算）３〜２０ｇ／Ｌ、浴温４６〜６０℃のめっき浴中で、電流密度２０〜１００Ａ／ｄｍ２の条件で、Ｐｄめっき処理を施して、Ｐｄ含有層を最表層として形成する。
本発明の摺動接点用金属材料の製造方法は、上述した摺動接点用金属材料を製造する方法である。具体的に、この摺動接点用金属材料の製造方法は、銅または銅合金からなる基材の少なくとも一部に、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度（金属Ｐｄ換算）３〜２０ｇ／Ｌ、浴温４６〜６０℃のめっき浴中で、電流密度２０〜１００Ａ／ｄｍ２の条件で、Ｐｄめっき処理を施して、Ｐｄ含有層を最表層として形成する。
より具体的に摺動接点用材料の製造方法について説明する。まず、銅または銅合金からなる基材上に、任意で、ＮｉまたはＮｉ合金からなる下地層を積層形成する。下地層を形成しない場合には基材上に、下地層を形成する場合には下地層上に、最表層として、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度３〜２０ｇ／Ｌ、浴温４６〜６０℃のめっき浴中で、電流密度２０〜１００Ａ／ｄｍ２の条件で、Ｐｄめっき処理を施してＰｄ含有層を形成する。
電流密度を２０〜１００Ａ／ｄｍ２とすることにより、（１１１）面が優先的に成長する析出状態となる。その結果、最表層として、Ｘ線回折法によって測定される（１１１）面の結晶配向率が６０％より大きく、かつ、（２００）面の結晶配向率と（２２０）面の結晶配向率の合計が４０％未満であるＰｄ含有層が得られる。
なお、Ｐｄ含有層を形成するためのめっき法としては、電気めっき法を用いる。一方、下地層を形成するためのめっき法としては、特に限定されないが、例えば電気めっきや無電解めっきのような湿式めっき、蒸着やスパッタのような乾式めっき等を用いることができる。これらの中でも、湿式めっきを用いることが好ましく、電気めっきを用いることがより好ましい。この際、Ｐｄ含有層を形成する際の浴温と電流密度以外のＰｄめっき条件（めっき液中の金属濃度、処理時間、下地層を形成する際の浴温および電流密度など）は、めっき方法や、めっき層の化学種、めっき層の厚さなどに応じて適宜調整すればよい。
次に、本発明の効果をさらに明確にするために、実施例および比較例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
以下に示す製造方法により、実施例１〜７および比較例１〜７の試料を作製した。
［実施例１］
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄ−Ｎｉめっきを施した。Ｐｄ−Ｎｉめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度３ｇ／Ｌ、浴温４６℃、電流密度２０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の結晶配向率は７０％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は２３％であった。
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄ−Ｎｉめっきを施した。Ｐｄ−Ｎｉめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度３ｇ／Ｌ、浴温４６℃、電流密度２０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の結晶配向率は７０％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は２３％であった。
［実施例２］
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度６ｇ／Ｌ、浴温４６℃、電流密度３０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は６５％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は３４％であった。
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度６ｇ／Ｌ、浴温４６℃、電流密度３０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は６５％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は３４％であった。
［実施例３］
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度２０ｇ／Ｌ、浴温６０℃、電流密度１００Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は６１％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は３９％であった。
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度２０ｇ／Ｌ、浴温６０℃、電流密度１００Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は６１％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は３９％であった。
［実施例４］
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度６ｇ／Ｌ、浴温５５℃、電流密度３０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は８０％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は１５％であった。
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度６ｇ／Ｌ、浴温５５℃、電流密度３０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は８０％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は１５％であった。
［実施例５］
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、Ｎｉの下地めっきを施した。次いで、その導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度１０ｇ／Ｌ、浴温５５℃、電流密度６０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は６３％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は３５％であった。
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、Ｎｉの下地めっきを施した。次いで、その導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度１０ｇ／Ｌ、浴温５５℃、電流密度６０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は６３％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は３５％であった。
［実施例６、７］
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、Ｎｉの下地めっきを施した。次いで、その導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度１０ｇ／Ｌ、浴温５５℃、電流密度３０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有槽の（１１１）面の配向率は７１％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は２５％の金属材料であった。
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、Ｎｉの下地めっきを施した。次いで、その導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度１０ｇ／Ｌ、浴温５５℃、電流密度３０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有槽の（１１１）面の配向率は７１％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は２５％の金属材料であった。
［比較例１］
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗いした後、Ｎｉめっきを最表層として施し金属材料を得た。
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗いした後、Ｎｉめっきを最表層として施し金属材料を得た。
［比較例２］
ばね用銅基合金（Ｃ７２９５０）に、厚さ１０μｍのＡｇ−Ｐｄ合金フィルムをクラッドして金属材料を得た。
ばね用銅基合金（Ｃ７２９５０）に、厚さ１０μｍのＡｇ−Ｐｄ合金フィルムをクラッドして金属材料を得た。
［比較例３］
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、Ｎｉの下地めっきを施した。次いで、その導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジニトロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度６ｇ／Ｌ、浴温４０℃、電流密度３０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は６０％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は４０％であった。
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、Ｎｉの下地めっきを施した。次いで、その導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジニトロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度６ｇ／Ｌ、浴温４０℃、電流密度３０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は６０％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は４０％であった。
［比較例４］
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、Ｎｉの下地めっきを施した。次いで、その導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度１５ｇ／Ｌ、浴温４６℃、電流密度１１０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は４２％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は５４％であった。
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、Ｎｉの下地めっきを施した。次いで、その導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度１５ｇ／Ｌ、浴温４６℃、電流密度１１０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は４２％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は５４％であった。
［比較例５］
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、Ｎｉの下地めっきを施した。次いでその導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度３ｇ／Ｌ、浴温７０℃、電流密度２０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は５１％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は４９％であった。
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、Ｎｉの下地めっきを施した。次いでその導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度３ｇ／Ｌ、浴温７０℃、電流密度２０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は５１％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は４９％であった。
［比較例６］
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、Ｎｉの下地めっきを施した。次いで、その導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度３ｇ／Ｌ、浴温５５℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は４９％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は４７％であった。
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、Ｎｉの下地めっきを施した。次いで、その導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度３ｇ／Ｌ、浴温５５℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は４９％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は４７％であった。
［比較例７］
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度１０ｇ／Ｌ、浴温７０℃、電流密度４０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は５５％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は４０％であった。
ばね用洋白（Ｃ７７０１）を電解脱脂、酸洗浄を施した後、導電性の基板と回転接触する少なくとも表面にＰｄめっきを施した。Ｐｄめっきの条件は、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度１０ｇ／Ｌ、浴温７０℃、電流密度４０Ａ／ｄｍ２とした。得られた金属材料のＰｄ含有層の（１１１）面の配向率は５５％であり、（２００）面と（２２０）面の配向率の合計は４０％であった。
以上のようにして作製した試料について、その構造および特性について評価し、その製造条件とともに表１に示した。
（Ｐｄ含有層の厚さの測定）
ＪＩＳ Ｈ８５０１：１９９９の蛍光Ｘ線式試験方法にしたがい、作製した各試料の表面から蛍光Ｘ線分析を行い測定した。また、各層の厚さの確認のため、断面について画像解析法によっても厚さの測定を行った。画像解析法はＪＩＳ Ｈ８５０１：１９９９の走査型電子顕微鏡試験方法にしたがい行った。
ＪＩＳ Ｈ８５０１：１９９９の蛍光Ｘ線式試験方法にしたがい、作製した各試料の表面から蛍光Ｘ線分析を行い測定した。また、各層の厚さの確認のため、断面について画像解析法によっても厚さの測定を行った。画像解析法はＪＩＳ Ｈ８５０１：１９９９の走査型電子顕微鏡試験方法にしたがい行った。
（ピークのＸ線強度面積の比率の測定方法）
各試料の表層の表面を、Ｘ線回折法を用いて分析し、各ピークの強度を算出した後、その合計量に対する（１１１）面の比率、ならびに（２００）面の比率および（２２０）面の比率の合計を算出した。Ｘ線回折測定は、以下の条件で行った。
試料の大きさ：１５ｍｍ×１５ｍｍ
測定装置：リガク株式会社 Ｇｅｉｇｅｒｆｌｅｘ ＲＡＤ−Ａ
Ｎ数：ｎ＝１０
各試料の表層の表面を、Ｘ線回折法を用いて分析し、各ピークの強度を算出した後、その合計量に対する（１１１）面の比率、ならびに（２００）面の比率および（２２０）面の比率の合計を算出した。Ｘ線回折測定は、以下の条件で行った。
試料の大きさ：１５ｍｍ×１５ｍｍ
測定装置：リガク株式会社 Ｇｅｉｇｅｒｆｌｅｘ ＲＡＤ−Ａ
Ｎ数：ｎ＝１０
（耐摩耗性の評価）
各試料を整流子片およびブラシ材形状にプレス加工し、小型モータに組み込んで評価を行った。モータの導電性の基板は、樹脂製の板の上に銅合金からなる銅層を張り付け、その上に表面のめっき層（表面層）として、Ａｕ層、Ａｕ−Ｃｕ層、Ａｕ−Ｎｉ層またはＡｕ−Ｃｏ層を形成したものを用いた。印加電圧２．５Ｖ、負荷電流０．１Ａ、負荷時回転数２０００回転／分の条件でモータ試験を行い、モータが停止するまでの時間（モータ停止時間）を測定し、以下の基準で評価した。
◎：７２００時間以上
○：５０００時間以上７２００時間未満
×：５０００時間未満
各試料を整流子片およびブラシ材形状にプレス加工し、小型モータに組み込んで評価を行った。モータの導電性の基板は、樹脂製の板の上に銅合金からなる銅層を張り付け、その上に表面のめっき層（表面層）として、Ａｕ層、Ａｕ−Ｃｕ層、Ａｕ−Ｎｉ層またはＡｕ−Ｃｏ層を形成したものを用いた。印加電圧２．５Ｖ、負荷電流０．１Ａ、負荷時回転数２０００回転／分の条件でモータ試験を行い、モータが停止するまでの時間（モータ停止時間）を測定し、以下の基準で評価した。
◎：７２００時間以上
○：５０００時間以上７２００時間未満
×：５０００時間未満
（接触抵抗値の測定）
導電材（各試料）と、Ａｇ表面被覆張り出し加工材（表層に膜厚３μｍのＡｇ層を有する無酸素銅Ｃ１０２０、張り出し加工部の曲率半径が５ｍｍ）との間の接触抵抗を、四端子法により測定して求めた。ＤＣ電流源として株式会社ＴＦＦ ケースレーインスツルメンツ社製 ６２２０型ＤＣ電流ソースを用い、電気抵抗の測定には電流測定器（同社製 ２１８２Ａ型ナノボルトメータ）を用いた。任意の５箇所における接触抵抗値を測定し、各々平均値（ｎ＝５）を算出し、以下の基準で評価した。
◎：５ｍΩ未満
○：５ｍΩ以上１０ｍΩ未満
×：１０ｍΩ以上
導電材（各試料）と、Ａｇ表面被覆張り出し加工材（表層に膜厚３μｍのＡｇ層を有する無酸素銅Ｃ１０２０、張り出し加工部の曲率半径が５ｍｍ）との間の接触抵抗を、四端子法により測定して求めた。ＤＣ電流源として株式会社ＴＦＦ ケースレーインスツルメンツ社製 ６２２０型ＤＣ電流ソースを用い、電気抵抗の測定には電流測定器（同社製 ２１８２Ａ型ナノボルトメータ）を用いた。任意の５箇所における接触抵抗値を測定し、各々平均値（ｎ＝５）を算出し、以下の基準で評価した。
◎：５ｍΩ未満
○：５ｍΩ以上１０ｍΩ未満
×：１０ｍΩ以上
（耐硫化試験）
各試料を、ＪＩＳ Ｈ ８５０２：１９９９に準拠して、４０℃、３ｐｐｍの硫化水素（Ｈ２Ｓ）と残部が空気からなる雰囲気下に４８時間に置き、硫化水素に接触させる耐硫化試験を行った。その後、上記接触抵抗値の測定の方法にしたがい、耐硫化試験後の接触抵抗値を求めた。評価基準も同様とした。
各試料を、ＪＩＳ Ｈ ８５０２：１９９９に準拠して、４０℃、３ｐｐｍの硫化水素（Ｈ２Ｓ）と残部が空気からなる雰囲気下に４８時間に置き、硫化水素に接触させる耐硫化試験を行った。その後、上記接触抵抗値の測定の方法にしたがい、耐硫化試験後の接触抵抗値を求めた。評価基準も同様とした。
（耐熱試験）
各試料を、大気雰囲気下において３５０℃で５分間加熱する耐熱試験を行った。その後、上記接触抵抗値の測定の方法にしたがい、耐熱試験後の接触抵抗値を求めた。評価基準も同様とした。
各試料を、大気雰囲気下において３５０℃で５分間加熱する耐熱試験を行った。その後、上記接触抵抗値の測定の方法にしたがい、耐熱試験後の接触抵抗値を求めた。評価基準も同様とした。
上記表１から分かるように、実施例１〜７の試料は、いずれも耐摩耗性が優れていた。加えて、実施例１〜７の試料は、接触抵抗が低く、耐硫化試験や耐熱試験を行った後であっても接触抵抗が低い値を維持していた。
これに対し、Ｐｄ含有層を備えない比較例１の試料および（１１１）面の結晶配向率が本発明の適正範囲より低い比較例２〜７の試料はいずれも、耐摩耗性が劣っていた。
加えて、最表層がＮｉである比較例１の試料では、Ｎｉが容易に硫化されるため、耐硫化試験後の接触抵抗が高くなった。また、Ｐｄの含有量が本発明の適正範囲よりも少ない比較例２の試料は、Ｐｄ純度が低いため、耐硫化試験や耐熱試験を行った後の接触抵抗が高かった。なお、比較例２の試料は、クラッド加工により、Ｐｄ含有層に加工変質層が形成したことや、Ｐｄの含有量が少ないことによって、（１１１）面の結晶配向率が低いと考えられる。さらに、Ｐｄの含有量が本発明の適正範囲よりも少ない比較例４の試料は、Ｐｄ純度が低いため、耐硫化試験後の接触抵抗が低かった。さらにまた、Ｐｄ含有層の厚さが薄い比較例５の試料は、耐熱試験後の接触抵抗が高かった。加えて、下地層を有しない比較例７の試料は、耐熱試験後の接触抵抗が高かった。
１ 基材
２ Ｐｄ含有層
３ 下地層
１０ 摺動接点用金属材料
２ Ｐｄ含有層
３ 下地層
１０ 摺動接点用金属材料
Claims (6)
- 銅または銅合金からなる基材と、
前記基材の少なくとも一部に最表層として形成され、９５質量％以上のＰｄを含有するＰｄ含有層と
を有する金属材料であって、
前記Ｐｄ含有層は、電気めっき層であり、かつ、Ｘ線回折法によって測定される（１１１）面の結晶配向率が６０％より大きく、かつ、（２００）面の結晶配向率と（２２０）面の結晶配向率の合計が４０％未満であることを特徴とする摺動接点用金属材料。 - 前記基材と前記Ｐｄ含有層の間に、ＮｉまたはＮｉ合金からなる下地層を有することを特徴とする請求項１に記載の摺動接点用金属材料。
- 請求項１または２に記載の摺動接点用金属材料を用いたモータ用ブラシ材。
- 導電性の基板とブラシとを含む振動モータであって、
前記ブラシは、
銅または銅合金からなる基材と、
前記基材の少なくとも一部に最表層として形成され、９５質量％以上のＰｄを含有するＰｄ含有層と
を有する摺動接点用金属材料を用いて形成され、
前記Ｐｄ含有層は、電気めっき層であり、かつ、Ｘ線回折法によって測定される（１１１）面の結晶配向率が６０％より大きく、かつ、（２００）面の結晶配向率と（２２０）面の結晶配向率の合計が４０％未満であることを特徴とする振動モータ。 - 前記導電性の基板は、
樹脂製の板と、
前記樹脂製の板の上に形成される、銅または銅合金からなる銅層と、
前記銅層の上に表面層として形成される、Ａｕ層、Ａｕ−Ｃｕ層、Ａｕ−Ｎｉ層またはＡｕ−Ｃｏ層と
を有する請求項４に記載の振動モータ。 - 請求項１または２に記載の摺動接点用金属材料を製造する方法であって、
銅または銅合金からなる基材の少なくとも一部に、ジクロロテトラアンミンパラジウムをＰｄ源とし、Ｐｄ濃度３〜２０ｇ／Ｌ、浴温４６〜６０℃のめっき浴中で、電流密度２０〜１００Ａ／ｄｍ２の電気めっき条件で、Ｐｄめっき処理を施して、Ｐｄ含有層を最表層として形成することを特徴とする、摺動接点用金属材料の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
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