JPH07166269A - 摺動接点用素材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に高温における耐摩耗性を向上させ、摩耗
粉の発生を軽減し、ノイズの発生を抑えるようにした摺
動接点用素材及びその製造方法を提供する。 【構成】 Ｃｕを８wt％より多く20wt％より少なく含有
するＡｇＣｕ合金において、２wt％以下のＣｕ原子合金
が固溶しているＡｇα相中に平均粒子径で 0.1〜５μｍ
のＣｕα相粒子が微細分散していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、摺動接点用素材及びそ
の加工方法に係り、特に高温で使用されるマイクロモー
タに好適なコンミテータ用素材及び加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より摺動接点用素材の１つとしてＡ
ｇＣｕ合金または、ＡｇＣｕ合金に種々の元素を添加し
た材料（例えば特開昭５８−１０４１３９号）等が用い
られてきたが、ＡｇＣｕ合金はその金属組織が充分にコ
ントロールされておらず、特にＣｕ原子がＡｇα相中に
充分固溶しておらず、固溶体硬化や添加元素の効果が充
分に発揮されていなかった。その為製造時の金属組織の
ばらつきによって摺動時に軟化し、早く摩耗し、耐摩耗
性が不充分であった。またこの材料でコンミテータを製
作したマイクロモータの場合には、刷子接点との摺動に
より摩耗が生じ、摩耗粉がノイズの原因となっていた。
これを、解決するための手段として特願平５−８９１２
８号記載のように８wt％以下のＣｕを含有したＡｇＣｕ
合金または、ＡｇＣｕ合金に種々の元素を添加した材料
において、溶体化処理を施すことが考えられる。しか
し、高温で使用される（例えば80℃）マイクロモータの
コミテータ材料としては、この様な材料であっても、そ
の厳しい使用条件のためになお摩耗する問題が生じてい
た。

【０００３】

【発明の目的】本発明は、特に高温における耐摩耗性を
向上させ、摩耗粉の発生を軽減し、ノイズの発生を抑え
るようにした摺動接点用素材及びその製造方法を提供す
るものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の摺動接点用素材は、Ｃｕを８wt％より多く20
wt％より少なく含有するＡｇＣｕ合金において、２wt％
以下のＣｕ原子が固溶しているＡｇα相中に平均粒子径
で 0.1〜５μｍのＣｕα相粒子が微細分散していること
を特徴とするものである。

【０００５】本発明の摺動接点用素材の他の１つは、前
記組成の材料において、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚ
ｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｂ
ａ、Ｓｒ及びＣａより選択される少なくとも１種以上を
0.1〜５wt％を含有することを特徴とするものである。

【０００６】本発明の摺動接点用素材の製造方法は、前
記各々の組成の材料において、ＡｇＣｕ共晶点直下温度
の 700〜 770℃に保持した後急冷し、その後50％以上の
加工率で、塑性加工を行い、次いで 200〜 600℃にて
0.1〜１時間熱処理を行うことを特徴とするものであ
る。

【０００７】本発明の摺動接点用素材の製造方法の他の
１つは、前記各々の組成の材料において、前記製造方法
の後に、更に、10％以上の加工率で塑性加工を行なうこ
とを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】高温環境下においては、相対湿度が非常に低く
なる。例えば、温度80℃では相対湿度は約５％以下にな
る。空気中の水分には、潤滑作用があり、これが少なく
なると摩耗が早くなることが経験的に知られている。従
って、室温ではあまり摩耗しない材料であっても高温に
おいては摩耗が大きいという事が従来生じていた。

【０００９】上記のように本発明の摺動接点用素材は、
Ｃｕを８wt％より多く20wt％より少なく含有するＡｇＣ
ｕ合金または、更にＧｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍ
ｇ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｂａ、Ｓｒ
及びＣａより選択される少なくとも１種以上を含有する
材料であるから、Ａｇα相にＣｕα相粒子が分散してい
るので、このＣｕα相粒子は、摺動中に酸化して酸化物
粒子となり、これが潤滑剤として働くので摩耗が軽減さ
れる。即ち、８wt％以下のＣｕを含有したＡｇＣｕ合金
または、ＡｇＣｕ合金に種々の元素を添加した材料にあ
っては、含有しているＣｕのうちほとんどはＡｇα相中
に固溶してしまい、Ｃｕα相粒子が少なくなり潤滑剤と
しての働きが不充分であった。従って、８wt％より多く
20wt％より少なく含有することにより更に充分な潤滑剤
として働くこととなるものである。特に２wt％以下のＣ
ｕ原子が固溶しているＡｇα相中で、かつ平均粒子径
0.1〜５μｍのＣｕα相粒子がマトリックス中に微細に
分散していた場合有効に働く。ここで、Ｃｕ含有量を８
wt％より多くしたのは、８wt％以下だと高温環境下にお
いては、室温よりも低湿であるために、室温ではあまり
摩耗しなくとも高温においては、潤滑作用が足りず早く
摩耗してしまうためである。なお、Ｃｕ含有量は経時変
化による接触抵抗の上昇の点を考慮すると20wt％より少
ないのが好ましい。

【００１０】このＣｕを８wt％より多く20wt％より少な
く含有するＡｇＣｕ合金に、さらに、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｓ
ｎ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐ
ｄ、Ｃｒ、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａを含有させているのは、
これらの元素は非常に酸化し易いため、この酸化物粒子
も潤滑剤として作用し、前記、Ａｇα相中に分散してい
るＣｕα相粒子の酸化物粒子による潤滑効果と相俟っ
て、摩耗が軽減されるからである。ここで、含有量を
0.1〜５wt％としたのは、 0.1wt％未満では添加による
摩耗軽減効果が発揮できず、５wt％を超えると接触抵抗
が高くなりすぎるという問題が生じてしまうためであ
る。

【００１１】さらに本発明の摺動接点用素材の製造方法
は、上記組成の材料をＡｇ−Ｃｕ共晶点直下の 700〜 7
70℃の温度による熱処理後急冷した後、50％以上の加工
率で塑性加工を行って、次いで 200〜 600℃にて 0.1〜
１時間熱処理を行うことにより、固溶したＣｕ原子をＡ
ｇα相中にＣｕα相粒子として微細に析出させることが
できる。このためＡｇα相中でのＣｕα相粒子による摺
動中の酸化物粒子の潤滑効果を充分に発揮させることが
でき、摺動時に起こる高温環境下における摩耗を軽減で
き、耐摩耗性を向上することができる。特にＣｕの含有
量が 8.8wt％より多く含有するものは、さらに余剰のＣ
ｕα相粒子が分散し、これも、摺動時に酸化され、摩耗
軽減の作用をするのは、前述の通りである。なお２wt％
以下のＣｕ原子がＡｇα相中に固溶させることでＡｇα
相中のより多くのＣｕα相粒子が析出分散した金属組織
となり、充分な効果が得られるものである。また、平均
粒子径は 0.1〜５μｍのＣｕα相粒子とすることにより
高温環境下における摩耗軽減に対して効果的に作用する
ものである。Ａｇ−Ｃｕ共晶点直下の熱処理は好ましく
は 700〜 770℃で保持した後水冷することにより行う。
上記熱処理後、50％以上の加工率で塑性加工を行うの
は、50％未満ではその後に行う熱処理によるＣｕの析出
が不均一になってしまうためである。また本発明の摺動
接点用素材の製造方法の他の１つように、上記 200〜 6
00℃の熱処理後少なくとも10％以上の加工率で冷間加工
を行うことにより、加工硬化させプレス加工で発生する
表面の凹凸を抑制し、また耐摩耗性を向上させることが
できる。

【００１２】

【実施例】本発明の摺動接点用素材及びその製造方法の
実施例を比較例と従来例と共に説明する。表１の成分組
成の実施例１〜13及び比較例１、２、３の材料は表１の
各熱処理温度で30分間保持した後、水冷し、次いで表１
の加工率での１次加工を行い、表１の温度での析出熱処
理更に表１の加工率での２次加工を行った。また、従来
例１、２、３の材料は、表１の各熱処理で30分間保持し
た後徐冷し、その後、表１の加工率で２次加工を行っ
た。然して、表１の成分組成の実施例１〜13、比較例
１、２、３及び従来例１、２、３の試験試料で直径２mm
の丸棒を用い、同径のＡｇＰｄ50の丸棒と十字交差させ
て、下記の試験条件にて摺動試験を行い、試験材料の摩
耗量と接触抵抗を求めた。 電 流 ： ＤＣ 170mA 摺動速度 ： 20mm/sec 荷 重 ： 25ｇ テスト時間： 333分 温 度 ： 80℃ 湿 度 ： ５％ＲＨ

【００１３】

【表１】

【００１４】このようにして作った材料のＡｇα相中の
Ｃｕ原子の固溶量を確認する為に、Ａｇα相の格子定数
をＸ線回折法により調べた。その結果、実施例１、２、
３、４はそれぞれ 4,080、 4,083、 4,080、 4,077Å、
従来例１、２、３はそれぞれ4,067、 4,065、 4,067Å
であった。Vegard則により実施例１、２、３、４及び従
来例１、２、３における固溶量はそれぞれ実施例では0.
86wt％、0.39wt％、0.86wt％、1.2 wt％、従来例では
2.5wt％、 2.8wt％、 2.5wt％であった。同様にして実
施例５〜13のＡｇα相中へのＣｕ原子の固溶量は２wt％
以下であることが確認された。

【００１５】上記表で明らかなよう実施例１〜13の摺動
接点用素材は、従来例の摺動接点用素材に比べ摩耗量が
著しく少なく、接触抵抗が著しく低いことが判る。また
比較例１、３の摺動接点素材は摩耗量が少ないが接触抵
抗が高く、比較例２の摺動接点素材は接触抵抗が低いか
わりに摩耗量が多いことから実施例１〜13の摺動接点素
材に比べて不充分なものである。

【００１６】尚、前記実施例以外にＣｕを８wt％より多
く含有するＡｇＣｕ合金において、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｂａ、
Ｓｒ及びＣａについても各々 0.3wt％、１wt％、４wt％
含有した試験試料にて同様の摺動接点試験を行ったが、
前記実施例と同様の効果が得られた。

【００１７】

【発明の効果】以上の通り本発明の摺動接点用素材は、
Ｃｕを８wt％より多く含有するＡｇＣｕ合金または、更
にＧｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｂ、
Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａより選択
される少なくとも１種以上を含有する材料であり、Ａｇ
α相に２wt％以下のＣｕ原子が固溶し、かつＣｕα相粒
子がＡｇα相中に分散しているので、このＣｕα相粒子
または、更に上記Ｇｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍ
ｇ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｂａ、Ｓｒ
及びＣａの粒子は摺動中に酸化して酸化物粒子となり、
これが潤滑剤として働くので摩耗が軽減される。また、
Ａｇ−Ｃｕ共晶点直下の 700〜 770℃で熱処理後急冷
し、その後50％以上の加工率で塑性加工を行い、次いで
200〜 600℃にて 0.1〜１時間熱処理を行うので、Ｃｕ
原子をより多く固溶させた後、更にＡｇα相中にＣｕα
相粒子を微細に析出させることができ、特に２wt％以下
のＣｕ原子がＡｇα相中に固溶するように制限すること
で、Ａｇα相中により多くのＣｕα相粒子が析出分散す
ることとなり、充分な効果が得られるものである。ま
た、前記熱処理、塑性加工、析出熱処理の後に、更にそ
の後10％以上の加工率で塑性加工を行うことにより、加
工硬化による耐摩耗性、表面の凹凸の抑制に寄与し、さ
らに耐摩耗性を向上させるものである。従って、この素
材で製作した摺動接点は刷子接点との摺動時摩耗が軽減
され、摩耗からくるノイズを軽減できるという優れた効
果を有するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 麻田 敬雄 神奈川県平塚市新町２番73号 田中貴金属 工業株式会社技術開発センター内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃｕを８wt％より多く20wt％より少なく
   含有するＡｇＣｕ合金において、２wt％以下のＣｕ原子
   が固溶しているＡｇα相中に平均粒子径で0.1〜５μｍ
   のＣｕα相粒子が微細分散していることを特徴とする摺
   動接点用素材。
2. 【請求項２】 請求項１記載の摺動接点用素材におい
   て、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓ
   ｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａより
   選択される少なくとも１種以上を 0.1〜５wt％を含有す
   ることを特徴とする摺動接点用素材。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の摺動接点
   用素材において、Ａｇ−Ｃｕ共晶点直下の 700〜 770℃
   の温度に保持した後急冷し、その後50％以上の加工率
   で、塑性加工を行い、次いで 200〜 600℃にて 0.1〜１
   時間熱処理を行うことを特徴とする摺動接点用素材の製
   造方法。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２記載の摺動接点
   用素材において、請求項３の処理を施し、その後10％以
   上の加工率で塑性加工を行なうことを特徴とする摺動接
   点用素材の製造方法。