JPH0346775A - 電気接点 - 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 この発明は自動車用コネクタターミナル等として使用さ
れる電気接点に関するものである。

従来の技術 自動車用コネクタターミナルの電気接点には、耐食性お
よび耐摩耗性が優れているとともに接触抵抗が小さくか
つ接触抵抗の経時的劣化も少ないことなどが要求される
。これらの特性を満たす従来の自動車コネクタターミナ
ルの電気接点としては、第７図に示すように黄銅やリン
青銅、ベリリウム銅なとのＣｕ合金からなる導電基材１
上に下地メツキ層としてＮ１層２を形成し、さらにその
Ｎ１層２上に接触抵抗が少なくかつ耐食性の優れた表面
メツキ層としてＡＬＩ層３を形成したものが知られてい
る。このような従来の電気接点において、導電基材１と
表面のＡｕ層３との間にＮ１層２を介在させている理由
は、Ｎｉ層が存在しない場合には導電基材１中からＣｕ
原子がＡｕ層３中に拡散して表面に酸化膜を形成し、こ
れにより接触抵抗が低下してしまうおそれがあるからで
あり、Ｎｉ層を中間に介在させることによって導電基材
中からＡｔＪＩＷへのＣｕの拡散を防止することができ
る。

ところで前述のような従来の電気接点においては、表面
層に高価なＡＬＪを用いている関係上、高コストとなら
ざるを得ない。コスト低減を図るためにはＡｕ層の厚み
を薄くすれば良いと考えられるが、その場合には耐食性
が低下し、接触抵抗の経時的な劣化も大きくなる問題が
生じる。したがって従来の電気接点では、Ａｕ層の厚み
は少なくとも０．５顯以上は必要とされ、コスト低減に
も限界があったのが実情である。

そこで、耐食性の大幅な低下を沼くことなくＡｕ層の厚
みを薄クシてコスト低減を図ることを目的とした電気接
点が、特開昭６１−２８８３８４号公報にＪ＞いて提案
されている。この提案の電気接点は、第８図に示すよう
に、Ｃｕ合金からなる導電基材１上に下地層としてＮ１
層２を形成し、さらにそのＮｉ層２上に中間層としてｘ
ｒ−Ｐｄ合金層４を形成し、その上に表面層としてＡＬ
Ｉ層３を形成したものであり、この場合の表面層のＡＬ
Ｉ層３は、前記提案の明細間においては厚さ０．３ｍ程
度で充分であるとされ、実施例では厚さ０．１顯とされ
ている。

発明が解決しようとする課題 前述の特開昭６１−２８８３８４号公報においては、第
８図に示すように下地層のＮ１層２と表面のＡｕ層３と
の間に中間層としてＮｉ−Ｐｄ合金層４を設けておくこ
とによってＡｕ層３の厚みを薄くしても耐食性があまり
低下しない旨記載されている。しかしながら実際に本発
明６等が第８図に示すような層構造の電気接点について
その耐食性を調べたところ、実際にはＡＬＪ層を０．４
／ｍ程度以下まで簿りタれば耐食性が大幅に低下してし
まい、実用化できないことが判明した。すなわら前記提
案の電気接点でも、耐食性の大幅な低下を眉くことなく
Ａｕ層を充分に薄クシてコスト低減を図ることは実際に
は困難だったのである。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、優
れた耐食性を得ながらも従来よりも大幅なコスト低減を
図った電気接点を提供することを目的するものである。

ところで電気接点における腐食の発生、進行の過程は次
のように考えられる。すなわち、例えば第９図に示すよ
うにＣｕ合金からなる導電基材１上に下地層としてＮ１
層２が形成されさらにその上に表面層としてＡｕ層３が
形成されてなる電気接点（この構造は第７図に示した従
来技術と同じ４Ｍ造）においては、表面層のＡＬＩに対
して下地層のＮｉが卑の金属であり、この場合、腐食電
位を推定する一手段である各合金の固有電位（第１表参
照）から理解できるように、ＡｕとＮｉとの固有電位差
は１．２５　Ｖと極めて大きい。そのため表面のＡｕ層
３にピンホール５が存在１れば、そのピンホール部で局
部電池が形成されて、大気中の電解質（８０２−、ＯＨ
″″など）により腐食物６がピンホール部およびその周
囲に析出し、腐食が進行する。そしてこのようにして発
生した腐食物は、抵抗を増大させ、遂には接点不良を引
起すことになる。

第　　１　　表 したがって電気接点における腐食の発生、進行には、表
面層であるＡｕ層のピンホールと、局部電池を形成する
金属同士の固有電位差との２つの因子が大きな影響を与
えている。

すなわち先ず第１の因子であるピンホールに関しては、
ピンホールは腐食の発生場所となるから、ピンホールの
数が多いほど、腐食が光生し易くなる。本発明者等が下
地層としてのＮｉ層上に通常の電気メツキ法によりＡｕ
層を形成した場合におけるＡｕ層の厚みと硝酸噴霧試験
によるピンホール発生数との関係を調べたところ、第１
０図に示すような結宋が得られた。第１０図に示すよう
に、Ａｕメツキ層のピンホールは、Ａｕメツキ層の膜厚
が０．４１Ｉａ以下となれ、ば急激に増大することが判
明した。

次に第２の因子である固有電位差に関しては、局部電池
を形成する金属同士の固有電位差が大きいほど、移動す
る電子の量が多くなって、発生する腐食物の量が多くな
る。すなわち腐食の進行が速くなる。なおここで固有電
位差と発生する腐食物の量とはほぼ比例関係にあること
が知られている。

このような腐食因子の観点から前述の第８図の電気接点
、すなわち表面層としてのＡＬＪ層と下地層としてのＮ
ｉ層との間にＮｉ−Ｐｄ合金層を介在させた電気接点に
ｄｊＩブる耐食性について検討すれば、この場合は表面
層のＡｕ層にピンホールが存在した場合、表面のＡｕ層
とその下側のＮｉＰｄ層との間に局部電池が形成されて
ｒｙＪｌｌが進行することになる。この場合、Ｎｉ−Ｐ
ｄ合金の固有電位１ｔＮ＋の固有電位とＰｄの固有電位
との中間となり、例えばｌ　ｉ　２５ｗｔ％、Ｐ　ｄ　
７５ｗｔ％の場合＼１−Ｐｄ合金の固有電位は約０．６
８　Ｖとなる。

したがって表面のＡｕ層とその下側のＮ１−Ｐｄ合金層
との固有電位差は約０．８Ｖとなって、第７図に示す従
来技術の場合よりも小さくなり、したがって固有電位差
の点のみから考えれば、腐食が生じにくくなって耐食性
が良好となる筈である。

しかしながら、既に述べたように腐食の発生因子には固
有電位差のほかピンホールの数があり、第８図の従来技
術でも表面のＡＩＪ層の厚みが０．４４以下と薄くなれ
ばピンホールの数が急激に低下してしまう。すなわち第
８図の従来技術でも、表面のＡＬＪ層の厚みを簿＜シよ
うとすれば、腐食に対しては固有電位差の減少によるｒ
ｇ４食抑制作用よりもピンホールの増加による腐食増大
作用が大きな影響を与えてしまい、そのため実際上は耐
食性が低下ぜざるを得なかったものと考えられる。

したがってこの発明においては、表面層のピンホールの
数を減らすと同時に、表面層とその下側の層との間の固
有電位差を小さくし、これによって充分な耐食性を確保
しつつ低コスト化を図った電気接点を提供する。

課題を解決するための手段 前述のような課題を解決するため、請求項１に記載の発
明の電気接点においては、基本的にはＣｕ合金からなる
導電基材上に、Ｐｄを６５〜８５ｗｔ％含有し残部が実
質的にＮ＋よりなるＰｄ−Ｎ１合金層が０゜５ｕａＲ上
の厚みで形成されていることを特徴としている。

また請求項２に記載の発明の電気接点においては、Ｃｕ
合金からなる導電基材上に下地層としてＮｉ層が形成き
れ、そのＮｉ層上に、Ｐｄを６５〜Ｐ＋ｗｔ％含有し残
部が実質的にＮｉよりなるＰｄ−Ｎｉ合金層が０．１趨
以上の摩みで形成されていることを特徴としている。

作　　　用 従来技術では表面層にＡＬＪ層を設番ブでおり、このＡ
ｕ層は、コスト低減のため薄肉化を図ろうと１れば前述
のようにピンホールの急激な増加を招く。そこでこの発
明の電気接点では、ＡＣ３層を全く設けずに、表面層と
して所定の範囲内の成分組成、厚みのＰｄ−Ｎｉ合金を
用いることとした。

すなわち、請求項１の発明の電気接点では、ＣＬＩ合金
からなる導電基材上に、表面層としてＰｄ含有量が６５
〜８５ｗｔ％のＰｄ−Ｎｉ合金層を０．３趨以上の犀み
で設けたものとしている。ここで、Ｐｄ−Ｎｉ合金層は
、本来Ａｕ層の場合と比較して格段にピンホールが生じ
にくいものであり、しかもその犀みを０．３ｍ以上とす
ることによって、ピンホールを著しく減少プることがで
きる。″もちろんＰｄ−Ｎｉ合金はＡＬＪと比較して格
段に安価であり、したがってＰｄ−Ｎｒ合金層の厚みを
ある程度厚くしても」ストの増大は招かず、したがって
コスト低減と表面層のピンホールの減少とを同時に図る
ことができるのである。

さらに表面のＰｄ　　Ｎ１合金層のピンホールによって
Ｐｄ−Ｎ　ｉ合金層とその下側のＣｕ合金からなる導電
基材との間で形成される局部電池に関しては、Ｃｕ合金
の固有電位がＣｕと同じ＜０．３５■であると仮定し、
またＰｄ−Ｎ！金合金お【ブるＰｄ含有量が７５ｗｔ％
であってそのＰｄＮｉ合金の固有電位が０．６８　Ｖと
仮定すれば、固有電位差は０．３３　Ｖと極めて小さく
、そのため局部電池の固有電位差による腐食生成因子も
小さい。

このように、Ａｕ層を設けずに表面層をＰｄ−Ｎｉ合金
層とすることによって、コスト増大を招くことなく表面
層のピンホールを著しく減少させることができるととも
に下側の金属との固有電位差も小さくすることができ、
そのため低コストで優れた耐食性を有ｊる電気接点を得
ることができるようになった。

またＰｄ−Ｎｉ合金はそれ自体では接触抵抗がＡｕより
も大きいが、ｒ１４Ｍ化性が優れているため、高４１１
化により接触抵抗の低下を招くおそれが少なく、ソのた
め初期の接触抵抗はＡＵを用いた場合より大きいが、そ
の後の接触抵抗はＡｕを用いた場合のように増大するこ
となく、安定した値を小づ。

なお耐摩耗性は従来のものよりも若干劣るが、自動車用
コネクタの如く数回の摺動嵌合のみが行なわれる用途で
は特に実用上支障はない。

ここで、Ｐｄ−Ｎｉ合金層におけるＰｄ含有量が多いほ
ど耐食性は良好となり、Ｐｄ含有吊が６５ｗｔ％未満で
は充分な耐食性を得ることが困難となるから、Ｐｄ含有
量の下限はｅｓｗｔ％に限定した。

一方Ｐｄ含有量が８５ｗｔ％を越えればＰｄ−Ｎｉ合金
層の水素吸蔵量が極端に増加して脆くなるから、Ｐｄ含
有量の上限は８５ｗｔ％とじた。

またＰｄ−Ｎｉ合金層の厚みが０．３１Ｊａ未満てはピ
ンホールを少なくする効果が充分に得られないから、請
求項１の発明の電気接点の場合はＰｄＮｉ合金層の厚み
は０．３趨以上とした。なお厚みの上限は特に規定しな
いが、１１Ｊａを越えてもコスト増大を４＆　＜だけで
あるから、通常は１１１Ｉｎ以下で充分であり、特に０
．５〜１１Ｊ１１の範囲内が好ましい。

一方、請求項２の発明の電気接点では、６５〜８５ｗｔ
％Ｐｄ　　Ｎｉ合金層に対する下地層としてＮｉ層をＣ
ｕ合金からなる導電基材上に形成している。

このように下地層としてＮｉ層を設番ブだ場合、表面層
であるＰｄ　　Ｎｆ合金層とその下側の層（Ｎｉ層）と
の固有電位差は請求項１の発明の電気接点の場合よりも
大きくなる。しかしながら、下地層としてのＮ１層を設
けておくことによって、Ｐｄ−Ｎｉ合金層を形成させる
下地面の粗さを小さくすることができ、そのためＰｄ−
Ｎｉ合金層のピンホールをより一層少なくすることがで
き、その結果耐食性は請求項１の発明の電気接点の場合
よりもさらに向上させることができる。またＮｉ層はＣ
ｕ合金からなる導電基材中からＣｕ原子が＋〕ｄ−ｘｒ
合金層に拡散づることを防止（るためのバリヤ層として
も橢能するから、耐酸化性をさらに向上させ、接触抵抗
の低下を防１１することがでさるとともに、Ｐｄ−Ｎｉ
合金層を薄クシても充分な耐酸化性を確保づることが可
能となる。

すなわら、自動車等に使用される電気接点では高温にさ
らされることがあり、この場合導電基材中のＣｕ原子が
Ｐｄ−Ｎｉ合金層に拡散し、表面に酸化膜を生成して接
触抵抗を低下させるおそれがあるが、Ｃｕ合金からなる
導電基材と表面のＰｄＮｉ合金層どの間にＮ＋層を設け
てＪメくことによってこのような事態の発生を有効に防
止できる。

なお請求項２の光明の電気接点では、前述のようにＮｉ
ｆＭを設【ブておくことによって表面のＰｄＮｉ合金層
のピンホールをより少なくし、耐食性を一層向上させる
ことができるから、表面のＰｄ−Ｎ１合金層の厚みが請
求項１の電気接点の場合よりも薄くても良好な耐食性を
得ることができる。具体的には、Ｐｄ−Ｎｉ合金層の厚
みは、０．１趨以上であれば良い。また下地層であるＮ
ｉ層の厚みは特に限定しないが、通常は１〜２趨程度で
充分である。

実　　施　　例 第１図に請求項１の発明の電気接点の一例を模式的に示
し、第２図に請求項２の発明の電気接点の一例を模式的
に示す。第１図の電気接点では、Ｃｕ合金からなる々電
基材１上に表面層としてＰｄ含有量が６５〜８５ｗｔ％
の範囲内のＰｄ−Ｎ１合金７が０．３ｍ以上の厚みに形
成されており、また第２図の電気接点では、同じ＜Ｃｕ
合金からなる３＃電基材上に下地層としてＮ１層８が形
成され、そのＮｉ層８上に表面層としてＰｄ−Ｎ＋合金
層７が０．１趨以上の厚みで形成されている。

ここで、導電基材１は従来からコネクタ等に使用される
通常の導電用Ｃｕ合金を用いることができ、例えば黄銅
、リン青銅、ベリリウム銅等を任意に用いることができ
る。

またＰｄ−Ｎｉ合金層およびＮｉ層はいずれも通常の電
気メツキあるいは無電解メツキ等により形成すれば良い
。

この発明の実施例の電気接点および従来技術による比較
例の電気接点について、各種特性を調べた結果を以下に
示す。ここで、試験に供した電気接点試料は次の５種で
ある。

本発明実施例量１：　Ｃｕ合金からなる導電基材上に、
表面層としてＰｄを８０ｗ［％含有量るＰｄ−Ｎｉ合金
層を１．７Ｎ岸で形成した（請求項１の発明に対応）。

本発明実施例量２：　　ＣＬＩ合金からなる導電基材上
に、下地層としてＮｉ層を１．３＃厚で形成し、さらに
その上に表面層としてＰｄを８０ｗ【％含有するＰｄ−
Ｎｒ合金層を０．４趨厚で形成した（請求項２の発明に
対応）。

比較量１：Ｃｕ合金からなる導電基材上に、下地層とし
てＮｉ層を１．３＃厚で形成し、その上に中間層として
８０ｗｔ％Ｐｄ−Ｎ’合金層を０．３＃厚で形成し、さ
らにその上に表面層としてＡｕ層を０．１趨厚で形成し
たく特開昭６１２８８３８４号に対応）。

比較量２：　　Ｃｕ合金からなる導電基材上に下地層と
してＮｉ層を１．３−厚で形成し、その上に表面層とし
てＡＬＪ層を０．４趨厚で形成した（従来の通常のＡｕ
メッキ品）。

比較量３：　　Ｃｕ合金からなる導電基材上に下地層と
してＣｕ層を１．０趨厚で形成し、その上に表面層とし
て３ｎ層を３．Ｏｔｓｍで形成した（従来の３　ｎメッ
キ品）。

なお各層はいずれも通常の電気メツキによって形成した
。

以上の実施例量１，２および比較量１〜３の電気接点に
ついて、耐食性を評価プるために塩水噴霧試験を行なっ
た。この塩水噴霧試験における各経過時間ごとに表面の
腐食生成物面積率を調べたところ、第３図に示す結果が
得られた。

第３図に示すように、本発明実施例量１．２はいずれも
長時間の塩水噴霧でも腐食物生成面積が比較量１〜３よ
りも格段に少なく、耐食性が著しく優れていることが明
らかである。

また実施例量１．２および比較量１〜３の電気接点につ
いて耐酸化性を評価するため、１５０℃の大気中に放置
する実験を行ない、接触抵抗の変化を調べた。その結果
を第４図に示す。第４図に示づように、本発明実施例量
１．２は、接触抵抗の変化が少なく、比較量１．２と同
等の耐酸化性を有していることが明らかである。

さらに、表面層としてＰｄ−Ｎｉ合金層を形成した電気
接点の耐摩耗性を調べるために、次のような試験を行な
った。すなわち、Ｃｕ合金からなる導Ｔｉ基材上に、種
々のＰｄ含有量のＰｄ−Ｎｉ合金層を５趨厚で形成した
もの、および比較量としてＣｕ合金からなる導電基材上
にＡＣ３層を５＃厚で形成したものを用意し、コネクタ
の摩耗モードである摺動摩耗試験を行なった。その結果
を第５図に示す。

第５図に示すように、Ｐｄ−Ｎｉ合金層を形成した場合
、そのＰｄ−Ｎｉ合金のＰｄ含有量が４０ｗｔ％から８
０ｗｔ％まで増加づるにしたがって耐摩耗性は向上する
が、８０ｗｔ％を越え、特に８５ｗｔ％を越えれば、既
に述べたようにＰｄ　　Ｎｉ合金層の水素吸！ａ量が増
加して脆くなり、耐摩耗性も低下する。このような実験
結果から、既に述べたようにＰｄ　　Ｎ！合金層のＰｄ
含有量は６５〜８５ｗｔ％の範囲内に限定した。なおＰ
ｄ−Ｎ＋合金層の場合、ＡＣ３層の場合と比較ダれば耐
摩耗性は１．′３３種と低い値しか示さない。しかしな
がらコネクタとして用いる場合、実用上はコネクタの挿
抜回数は数回程度に過ぎず、したがって実用上は全く支
障がない程度のレベルであるとさえる。

さらに、この発明の電気接点における表面層のＰｄ−Ｎ
ｉ合金層の厚さとピンホールとの関係を調べるため、次
のような実験を行なった。すなわちＣｕ合金からなる導
電基材上に表面層として８０ｗｔ％Ｐｄ−Ｎｉ合金層を
０．１顯厚て形成したもの、同じく４電基材上に表面層
として８０ｗｔ％Ｐｄ−Ｎｉ合金層を０．−１で形成し
たもの、さらに導電基材上に下地層としてＮｉ層を５１
１Ｉｎ厚で形成してその上に表面層として８０Ｗ【％Ｐ
ｄ−Ｎｉ合金層を０．１＃厚で形成したもの、同じく下
地層としてＮｉ層を５１Ｊａ厚で形成してその上に表面
層として８０ｗｔ％Ｐｄ−Ｎｉ合金層を０．５＃厚で形
成したもの、以上４種類の電気接点を用意し、これらに
ついて硝酸噴霧試験を行ない、表面層であるＰｄ・−Ｎ
１合金層に発生したピンホールの数を調べた。

その結果を第６図に示プ。

既に第１０図についで述べたように、Ｎ１Ｗ４上にＡｕ
層を形成した場合のＡｕ１Ｈのピンホール数は、ＡＣ３
層が０．４＃以下で急激に増加するが、Ａｕの厚みが０
．４伽ではピンホール数は３０〜４０＠／　ｃＩＩとな
っている。したがってピンホール数が３０個／ｃｉ程度
より少な（プればピンホールの化生が従来技術よりも少
ないと称し得る。このような観点から第６図を検討づれ
ば、下地層どして＼１＠を形成していない場合は、Ｐｄ
−Ｎｉ合金層の厚みが０．３１Ｈ以上でピンホール数が
３０個／ｃＩ！以下となり、したがってＰｄＮｉ合金層
の厚みが０．３伽以上でピンホールの発生が従来技術よ
りも少ないと言うことができる。一方、下地層としてＮ
１層を形成している場合は、ピンホールのｎ１がより少
なくなり、Ｐｄ−Ｎｉ合金ｌｉｌの厚みがＯ，１ｍでも
ピンホールの数が１０ｉ１１／ＣＩ！程度と浸れた特性
を示す。したがって既に述べたように、下地層としてＮ
ｉ層を形成しない場合はＰｄ−Ｎｉ合金層の厚みを０．
３伽以上、Ｎ１層を形成づる場合はＰｄ−Ｎｉ合金層の
厚みを０．　ＩＩＪＪｎ以上と規定したのである。

発明の効果 ＃述の実施例からも明らかなように、請求項１の光間の
電気接点は、Ｃｕ合金からなる導電基材上に、表面層と
して６５〜８５Ｗ［％Ｐｄ−Ｎｉ合金層が０，３伽以上
の厚みで形成されたものであり、このように表面層をＰ
ｄ−、Ｎｉ合金層とすることによって、表面層のピンホ
ール数が著しく少なくかつ表面層とその下側に接する層
とのＩＩの固有電位差を少なくして、腐食要因を減じ、
耐食性を向上させることができると同時に、耐酸化性も
優れているため接触抵抗の増大も少なく、しかも高価な
ＡＵを使用しないことにより従来のＡｕを用いた電気接
点よりも格段に低コスト化を図ることが可能となった。

また請求項２の発明の電気接点の場合は、表面の１）ｄ
−Ｎ　ｉ合金層とＣｕ合金からなる導電基材との間に下
地層としてＮｉ層が介在しているため、Ｎｉ層が導電基
材からのＣｕ原子の拡散のバリヤとして作用し、耐酸化
性を一層向上さゼることができるとと８に、λ面１Ｎで
あるＰｄＮ＋合金層のピンホール数をｄらに少なくして
、耐食性をより一層向上８することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１の光間の電気接点の一例を模式的に示
１縦断面図、第２図は請求項２の発明の電気接点の一例
を模式的に示す縦断面図、第３図は実施例および比較例
についての耐食性試験結果を示プグラフ、第４図は実施
例および比較例についての耐酸化性試験結果を示すグラ
フ、第５図はＰｄ−Ｎｉ合金層のＰｄ含有吊と耐摩耗性
との関係を示Ｔグラフ、第６図はＰｄ−Ｎｉ合金層の厚
みとＰｄ−Ｎ１合金層のピンホール数（有孔度）との関
係を承りグラフ、第７図は従来の電気接点の一例を模式
的に示す１！！ｌｉ面向、第８図は従来の電気接点の他
の例を模式的に示す縦断面図、第９図は従来の電気接点
におＧブる腐食の発生、進行状況を説明するだめの模式
図、第１０図は従来の電気接点にお【ブる表面のＡｕ層
の厚みとピンホール数（有孔度）との関係を承りグラフ
である。 １・・・４電基材、　　７・・・Ｐｄ−Ｎｉ合金層、　
８・・・入　１層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　Ｃｕ合金からなる導電基材上に、Ｐｄを６５〜
   ８５ｗｔ％含有し残部が実質的にＮｉよりなるＰｄ−Ｎ
   ｉ合金層が０．３μｍ以上の厚みで形成されていること
   を特徴とする電気接点。
2. （２）　Ｃｕ合金からなる導電基材上に下地層としてＮ
   ｉ層が形成され、そのＮｉ層上に、Ｐｄを６５〜８５ｗ
   ｔ％含有し残部が実質的にＮｉよりなるＰｄ−Ｎｉ合金
   層が０．１μｍ以上の厚みで形成されていることを特徴
   とする電気接点。