JPH02259086A - 接点材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は接点材料に関し、更に詳しくは、耐摩耗性、耐
食性、耐熱性が優れ、弱電流用接点として用いたとき、
その信頬性を高めることができる接点材料に関する。

（従来の技術） 従来から、電気接点の材料には、Ａｕ、Ａｇ。

Ｐｄ、Ｐｔのような高融点金属、Ｃｕ、Ｃｕ合金などが
使われている。しかしながら、これらの材料単独では、
接点に要求される独特の特性、例えば、耐摩耗性や耐食
性などを全て満足させることができず、そのため、各種
の材料を組合わせて用いられている。

例えば、弱電流用の接点材料としては、黄銅、燐青銅等
を母材とし、この母材の表面をＡｕまたはＡｇめっき層
で被覆した接点が一般に知られている。そして、更に長
寿命の接点としては、母材表面をＲｈ層で被覆して成る
ものが知られている。

（発明が解決しようりする課題） 上記したＲｈ層を有する接点材料は、耐摩耗性や耐食性
が優れていて、長寿命であるが、一般にＲｈはＡｕに比
べても著しく高価である。しかも、この接点は初期接触
抵抗が不安定であり、更には、大気中に含まれる極微量
の有機ガスにおける開閉時に、ブラウンパウダーと呼ば
れる絶縁性粉末を発生して接触障害を招く。

そのうえ、これら表面に上記めっき層を形成した接点の
場合、直流下で使用したとき、一般に、陽極側から陰極
側へ接点材料の移転が生じてそれが溶着し、その結果、
接点の開閉ができなくなるという不都合が生ずる。

このような問題を解決するために、めっき層を構成する
Ａｕにアルミナ、ＷＣ，Ｓｉｎｇのような絶縁性のセラ
ミックス粉末を複合せしめた複合めっき接点が開発され
ている。しかし、この接点は、絶縁物がめつき層中に分
散しているので、接点開閉時における接触抵抗が不安定
になるという欠点を有している。

また、これらめっき層を有する接点の場合、そのめつき
層は、長尺の条材を連続的めっき槽中で電解処理するよ
うな方法で形成されるのが通例であるが、しかし、これ
らの方法は母材が複雑な形状の場合には適用困難であり
、しかもめっき層の厚さのばらつきや母材との密着性の
低下などの問題が起きている。

本発明は、母材表面にめっき層のような被覆層を有する
接点材料における上記した問題を解消し、長寿命でしか
も接触抵抗が安定し、製造コストも安くなる接点材料の
提供を目的とする。

（課題を解決するための手段・作用） 上記した目的を達成するために、本発明においては、母
材の表面の少なくとも一部に、Ｔ＋Ｎ、Ｔ！Ｂｇ。

Ｚ’、Ｂ、の群から選ばれる少なくとも１種の導電性セ
ラミックスの被覆層が形成されていることを特徴とする
。

ベースになる母材としては、その構成材料が格別限定さ
れるものではないが、高導電性を確保するために、Ｃｕ
またはＣｕの各種合金を採用することが好ましい。

しかし、これらＣｕまたはＣｕ合金を母材としてこれに
Ａｕ、Ａｇ等のめっき層を施して用いた場合、これらは
融点、沸点が低く放電時の耐消耗性が劣るので、本発明
の接点材料においては、母材の表面が、導電性を有し、
耐食性が優れ、そして硬度が高い導電性セラミックスの
被覆層で被覆される。具体的には、Ｔ＝Ｎ＋　Ｔ、Ｂｚ
＋　ＺｒＢｚ、の１種または２種以上のセラミックスか
ら成る被覆層が形成される。

これら被覆層は、母材の表面全体を覆って形成されても
よいが、表面において接点機能を必要とする部分のみに
選択的に形成されてもよい。

被覆層は、真空蒸着法、スパッタ法、イオンブレーティ
ング法のような物理的蒸着法（ＰＶＤ法）；ＣＶＤ法、
プラズマＣＶＤ法のような化学的蒸着法（ＣＶＤ法）；
分散めっき法、泳動電着法のようなめっき法；上記セラ
ミックス素材の薄膜を母材表面に圧着したり焼きつけた
りして密着せしめる方法；などによって形成することが
できるが、これらの方法のうち、膜の品質やコストの点
でＰＶＤ法が好適である。

被覆層は、その層厚が薄すぎるとピンホールが多くなる
ため接点材料としての特性劣化を招き、また過度に厚く
しても徒らにコストアップを招いて著しく不経済である
のでＳ層厚は０．１〜１０μｍ、より好ましくは、０．
５〜３μｍ程度に管理される。

この程度の層厚であれば、耐食性に支障をきたすことは
ない。なお、被覆層が薄くピンホールが存在している場
合でも、ここに、水和封孔のような封孔処理やクロメー
ト処理や有機被膜処理のような防錆処理を施すことによ
り、ピンホールの悪影響を軽減することができる。

本発明の接点材料においては、上記した被覆層の上に、
更に後述する材料の薄層を被覆形成すると、得られた材
料の耐摩耗性、耐食性が一層向上すると同時に、微小電
気信号に対する信頼性も向上して有用である。

このような薄層の材料としては、Ａｕ、　Ｐｔ、パラジ
ウムおよびこれらの合金のそれぞれ１種若しくはこれら
２種以上の合金；または、それらと前記したＴｉＮ、Ｔ
ｉＢ２．ＺｒＢ２の１種若しくは２種以上とを複合して
成る複合材が使用できる。

このような薄層は、前記したＰＶＤ法、ＣＶＤ法電気め
っき法で形成することもできる。

薄層の厚みは、被覆層の場合と同様の理由に基づき、０
．１〜１０μｍ、とくに０．５〜３μｍであることが好
ましい。

なお、母材と被覆層の硬度差が大きすぎると、母材側の
変形のために被覆層が割れ、剥離する等の問題が生じう
るので、このような問題の発生を抑制するために、母材
と被覆層との間に、緩衝層として、Ｎｉ層、Ｎ１−Ｐ層
、Ｎ１−Ｂ層、Ｃｒ層。

Ｃｏ層、Ｃｏ−Ｐ層のような硬質下地層を介在せしめる
ことが好適である。この硬質下地層の厚みは、通常、０
．１〜１０μｍ程度に管理されることが好ましい。

（発明の実施例） 実施例１ 厚み１　ｍｍの純Ｃｕ板の表面に、下記条件のスパッタ
法により、厚み０．０５μｍのＴ　ｉ　Ｂ　２被覆層を
形成した。

ターゲット：ＴｔＢｚ焼結体、純Ｃｕ板温度：５００℃
、スパッタガス：Ａｒ、圧：　１０　ｍＴｏｒｒ、スパ
ッタ時間：１００ｓｅｃ。

得られた材料のＴ　＝　Ｂ　を被覆層につき下記仕様で
接触抵抗を測定してその初期値を計測し、また、その表
面のヴイッカース硬さ（Ｈｖ）を測定したのち、下記仕
様の摩耗テスト、耐食テストを行ない、そのときの接触
抵抗を測定した。

摩耗テス）：ＴｔＢｚ被覆層の上に直径１胴のＣｕプロ
ーブの端面を当接し、これに ２００ｇの荷重を加えた状態で距 離０．１鵬の間を１０４回往復・摺 動せしめた。

耐食テスト：試片を、Ｈ，Ｓ、Ｎｏ□、ＣＸｔから成る
混合ガス（温度４０°Ｃ１相 対湿度７０％）の中に１００時間 放置した。

接触抵抗：試片の表面とＡｇ製プローブ間の電気抵抗を
測定した。

以上の結果を第１表に示した。

実施例２ 実施例１と同様の方法で厚み１μｍのＴｉＢ、被覆層が
形成された接点材料を製造した。この材料につき、実施
例１と同様の試験を行ない、被覆層の特性を測定した。

その結果を第１表に示した。

実施例３ 厚みが０．５μｍであったことを除いては、実施例１と
同様にしてＴ、Ｂ、被覆層を形成した。ついで、この被
覆層の上に、下記条件で厚み０．２μｍのＡｕめっき薄
層を形成した。

めっき浴ニジアン系Ａｕめっき浴、電流密度：３　Ａ／
ｄｍ” 得られた材料につき、実施例１の場合と同様にして特性
を測定した。その結果を第１表に示した。

比較例１ 実施例３のめっき条件と同様の条件下で、純Ｃｕ板の表
面に厚み０．５μｍのＡｕめっき層を形成した。

得られた材料につき、実施例１の場合と同様にして特性
を測定した。その結果を第１表に併記した。

比較例２ 下記条件で、厚み１ｍの純Ｃｕ板の表面に厚み１μｍの
Ｎｉめっき層を形成した。

めっき浴：スルファミン酸浴、電流密度：１０Ａ／ｄｍ
” 得られた材料につき、実施例１の場合と同様にして特性
を測定した。その結果も第１表に併記した。

第１表 （発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明の接点材料は、被
覆層の硬度が高く、耐摩耗性、耐食性に優れている。と
りわけ、接触抵抗の変動が少なく、接点材料として高い
信頼性を具備している。更には、被覆層の形成も容易で
あるため安価に製造することができ、その工業的価値は
大である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）母材の表面の少なくとも一部に、窒化チタン、ホ
   ウ化チタン、ホウ化ジルコニウムの群から選ばれる少な
   くとも１種の導電性セラミックスの被覆層が形成されて
   いることを特徴とする接点材料。
2. （２）前記母材が、銅または銅合金から成る請求項１記
   載の接点材料。
3. （３）前記被覆層の上に、更に、金、白金、パラジウム
   およびこれらの合金の群から選ばれる少なくとも１種か
   ら成る薄層が形成されている請求項１記載の接点材料。
4. （４）前記被覆層の上に、更に、金、白金、パラジウム
   、およびこれらの合金の群から選ばれる少なくとも１種
   と窒化チタン、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウムの群
   から選ばれる少なくとも１種とから成る複合薄層が形成
   されている請求項１記載の接点材料。