JPH10241479A - 封入接点材料および前記材料を電極に用いた封入接点 - Google Patents
封入接点材料および前記材料を電極に用いた封入接点Info
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- JPH10241479A JPH10241479A JP9042080A JP4208097A JPH10241479A JP H10241479 A JPH10241479 A JP H10241479A JP 9042080 A JP9042080 A JP 9042080A JP 4208097 A JP4208097 A JP 4208097A JP H10241479 A JPH10241479 A JP H10241479A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 接触抵抗が小さく、開閉動作寿命が長く、高
価なＲｈやＲｕなどを用いない低コストの封入接点材料
を提供する。 【解決手段】 接点基材上に被覆層が形成されており、
前記被覆層が、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、ま
たはＷのうちの少なくとも１元素からなる母相にＣまた
はＳｉのうちの少なくとも１元素が１〜４０at％の濃度
で含まれ構成されている封入接点材料。 【効果】 ＣまたはＳｉ元素の作用によりアーク放電で
被覆層が膜状に剥離し、接点面が凹凸のない状態で消耗
する。従って接点面間が噛合ったり、偶発的接触不良が
起きたりせず開閉動作寿命が向上する。
価なＲｈやＲｕなどを用いない低コストの封入接点材料
を提供する。 【解決手段】 接点基材上に被覆層が形成されており、
前記被覆層が、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、ま
たはＷのうちの少なくとも１元素からなる母相にＣまた
はＳｉのうちの少なくとも１元素が１〜４０at％の濃度
で含まれ構成されている封入接点材料。 【効果】 ＣまたはＳｉ元素の作用によりアーク放電で
被覆層が膜状に剥離し、接点面が凹凸のない状態で消耗
する。従って接点面間が噛合ったり、偶発的接触不良が
起きたりせず開閉動作寿命が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非酸化性雰囲気中
で開閉を行う封入型のリードスイッチ、リレーなどの電
極に適した、電極の開閉が長期間安定して行われ、かつ
安価な封入接点材料、および前記材料を電極に用いた封
入接点に関する。
で開閉を行う封入型のリードスイッチ、リレーなどの電
極に適した、電極の開閉が長期間安定して行われ、かつ
安価な封入接点材料、および前記材料を電極に用いた封
入接点に関する。
【０００２】
【従来の技術】封入接点は、非酸化性雰囲気としたガラ
スやプラスチック製の密閉容器内で開閉を行うスイッチ
であり、その接点部となる電極には、従来よりＮｉ−Ｆ
ｅ系合金基材上にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕなどのめっき層を形
成し、その上に、高融点で、電気伝導度、硬度、耐摩耗
性に優れるＲｈまたはＲｕの層を被覆した封入接点材料
が多用されている。前記Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどのめっき
層は、電極の開閉時のジュール熱で、被覆層のＲｈやＲ
ｕが基材に拡散するのを防止し、またＲｈまたはＲｕの
被覆層と接点基材との密着性を改善する作用も果たす。
ところで、前記封入接点材料は、被覆層に高価なＲｈや
Ｒｕを用いるため、コスト的に問題があり、その代替と
して安価な被覆層を形成した封入接点材料が種々提案さ
れている。前記の安価な被覆層とは、たとえばＭｏやＷ
などの高融点金属からなる被覆層、ＭｏやＷなどを含む
周期律表４ａ、５ａ、６ａ族のいずれかに属する元素の
炭化物、窒化物、硼化物、珪化物、アルミ化物などから
なる被覆層、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｎｂ、Ｔａなどの元素を
主成分とする層上に難酸化性導電層を形成した被覆層
（特開平５−２１７４５１）などである。しかし、これ
らの被覆層を形成した封入接点材料を電極に用いた封入
接点について、アーク放電を生じる高負荷条件下で開閉
動作を繰返すと、接点面が短時間のうちに局部的に消耗
してマクロな凹凸状となり、接点面間が噛み合って開閉
動作が不良になるという問題があった。
スやプラスチック製の密閉容器内で開閉を行うスイッチ
であり、その接点部となる電極には、従来よりＮｉ−Ｆ
ｅ系合金基材上にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕなどのめっき層を形
成し、その上に、高融点で、電気伝導度、硬度、耐摩耗
性に優れるＲｈまたはＲｕの層を被覆した封入接点材料
が多用されている。前記Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどのめっき
層は、電極の開閉時のジュール熱で、被覆層のＲｈやＲ
ｕが基材に拡散するのを防止し、またＲｈまたはＲｕの
被覆層と接点基材との密着性を改善する作用も果たす。
ところで、前記封入接点材料は、被覆層に高価なＲｈや
Ｒｕを用いるため、コスト的に問題があり、その代替と
して安価な被覆層を形成した封入接点材料が種々提案さ
れている。前記の安価な被覆層とは、たとえばＭｏやＷ
などの高融点金属からなる被覆層、ＭｏやＷなどを含む
周期律表４ａ、５ａ、６ａ族のいずれかに属する元素の
炭化物、窒化物、硼化物、珪化物、アルミ化物などから
なる被覆層、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｎｂ、Ｔａなどの元素を
主成分とする層上に難酸化性導電層を形成した被覆層
（特開平５−２１７４５１）などである。しかし、これ
らの被覆層を形成した封入接点材料を電極に用いた封入
接点について、アーク放電を生じる高負荷条件下で開閉
動作を繰返すと、接点面が短時間のうちに局部的に消耗
してマクロな凹凸状となり、接点面間が噛み合って開閉
動作が不良になるという問題があった。
【０００３】そこで、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、
Ｗなどを主成分とし、これにＬｉ、Ｋ、Ｃｅ、Ｃｓ、Ｂ
ａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｎａ、Ｙ、Ｓｃ、Ｔｈ、Ｒｂなどの元
素、またはこれらの酸化物を添加して、接点面の局部的
消耗を抑えた封入接点材料が提案された。
Ｗなどを主成分とし、これにＬｉ、Ｋ、Ｃｅ、Ｃｓ、Ｂ
ａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｎａ、Ｙ、Ｓｃ、Ｔｈ、Ｒｂなどの元
素、またはこれらの酸化物を添加して、接点面の局部的
消耗を抑えた封入接点材料が提案された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし前記局部的消耗
を抑えた封入接点材料は、マクロ的凹凸は生じないが、
ミクロ的凹凸が接点面に生じて偶発的に接触不良を起こ
すことがあった。このようなことから、本発明者等は、
接点面に凹凸が生じない被覆材について種々研究を行
い、高融点高硬度元素からなる母相にＣやＳｉなどの元
素を分散させるとアーク放電が発生する高負荷条件下で
も接点面にいかなる凹凸も生じないことを知見し、さら
に研究を進めて本発明を完成させるに至った。本発明
は、接触抵抗が小さく、開閉動作寿命が長く、高価なＲ
ｈやＲｕなどを用いない低コストの封入接点材料、およ
び前記材料を電極に用いた封入接点の提供を目的とす
る。
を抑えた封入接点材料は、マクロ的凹凸は生じないが、
ミクロ的凹凸が接点面に生じて偶発的に接触不良を起こ
すことがあった。このようなことから、本発明者等は、
接点面に凹凸が生じない被覆材について種々研究を行
い、高融点高硬度元素からなる母相にＣやＳｉなどの元
素を分散させるとアーク放電が発生する高負荷条件下で
も接点面にいかなる凹凸も生じないことを知見し、さら
に研究を進めて本発明を完成させるに至った。本発明
は、接触抵抗が小さく、開閉動作寿命が長く、高価なＲ
ｈやＲｕなどを用いない低コストの封入接点材料、およ
び前記材料を電極に用いた封入接点の提供を目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
接点基材上に被覆層が形成されており、前記被覆層が、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、またはＷのうちの
少なくとも１元素からなる母相にＣまたはＳｉのうちの
少なくとも１元素が１〜４０at％の濃度で含まれ構成さ
れていることを特徴とする封入接点材料である。
接点基材上に被覆層が形成されており、前記被覆層が、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、またはＷのうちの
少なくとも１元素からなる母相にＣまたはＳｉのうちの
少なくとも１元素が１〜４０at％の濃度で含まれ構成さ
れていることを特徴とする封入接点材料である。
【０００６】請求項２記載の発明は、被覆層が、母相に
ＣまたはＳｉのうちの少なくとも１元素がランダムに分
散して含まれ構成されていることを特徴とする請求項１
記載の封入接点材料である。
ＣまたはＳｉのうちの少なくとも１元素がランダムに分
散して含まれ構成されていることを特徴とする請求項１
記載の封入接点材料である。
【０００７】請求項３記載の発明は、被覆層が、母相に
ＣまたはＳｉのうちの少なくとも１元素が０．０２〜
０．２μｍの厚さで層状に０．１μｍ以上の間隔を開け
て含まれ構成されていることを特徴とする請求項１記載
の封入接点材料である。
ＣまたはＳｉのうちの少なくとも１元素が０．０２〜
０．２μｍの厚さで層状に０．１μｍ以上の間隔を開け
て含まれ構成されていることを特徴とする請求項１記載
の封入接点材料である。
【０００８】請求項４記載の発明は、接点基材上にＺ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、またはＷのうちの少
なくとも１元素が０．１μｍ以上の厚さに形成され、そ
の上に請求項１または２記載の被覆層が０．１μｍ以上
の厚さに形成されていることを特徴とする封入接点材料
である。
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、またはＷのうちの少
なくとも１元素が０．１μｍ以上の厚さに形成され、そ
の上に請求項１または２記載の被覆層が０．１μｍ以上
の厚さに形成されていることを特徴とする封入接点材料
である。
【０００９】請求項５記載の発明は、被覆層が、０．１
μｍ以上の厚さで、ＣまたはＳｉのうちの少なくとも１
元素が基材側から表面側に向けて漸次増加する濃度勾配
を有して含まれ構成されていることを特徴とする請求項
１、２、３、４のいずれかに記載の封入接点材料であ
る。
μｍ以上の厚さで、ＣまたはＳｉのうちの少なくとも１
元素が基材側から表面側に向けて漸次増加する濃度勾配
を有して含まれ構成されていることを特徴とする請求項
１、２、３、４のいずれかに記載の封入接点材料であ
る。
【００１０】請求項６記載の発明は、請求項１、２、
３、４、５のいずれかに記載の封入接点材料が電極とし
て用いられていることを特徴とする封入接点である。
３、４、５のいずれかに記載の封入接点材料が電極とし
て用いられていることを特徴とする封入接点である。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の封入接点材料は、高融点
高硬度のＺｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗなどの
元素からなる母相に、ＣまたはＳｉのうちの少なくとも
１元素（以下ＣまたはＳｉ元素と略記する）を含ませた
被覆層を接点基材上に形成して、接点面のアーク放電に
よる局部的消耗を抑制し、開閉動作寿命を向上させたも
のである。
高硬度のＺｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗなどの
元素からなる母相に、ＣまたはＳｉのうちの少なくとも
１元素（以下ＣまたはＳｉ元素と略記する）を含ませた
被覆層を接点基材上に形成して、接点面のアーク放電に
よる局部的消耗を抑制し、開閉動作寿命を向上させたも
のである。
【００１２】本発明において、接点基材には、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ系合金、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｂ系合
金、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｖ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｌ−Ｔｉ系
合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系合金、炭素鋼、リン青銅、洋
白、黄銅、ステンレス鋼、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系合金、Ｃ
ｕ−Ｔｉ系合金などの従来材を用いることができ、特に
制約されるものではない。本発明では、接点基材にＮｉ
などの下地層を設けて、接点基材の構成元素が被覆層に
拡散するのを抑えるようにするのが望ましい。本発明に
おいて、被覆層の形成は、気相成長法により行うのが、
厚さや組成の制御が容易に行えて望ましい。
ｉ、Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ系合金、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｂ系合
金、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｖ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｌ−Ｔｉ系
合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系合金、炭素鋼、リン青銅、洋
白、黄銅、ステンレス鋼、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系合金、Ｃ
ｕ−Ｔｉ系合金などの従来材を用いることができ、特に
制約されるものではない。本発明では、接点基材にＮｉ
などの下地層を設けて、接点基材の構成元素が被覆層に
拡散するのを抑えるようにするのが望ましい。本発明に
おいて、被覆層の形成は、気相成長法により行うのが、
厚さや組成の制御が容易に行えて望ましい。
【００１３】請求項１記載の発明で、ＣまたはＳｉ元素
は接点面のアーク放電による局部的消耗（凹凸の発生）
を抑制するが、そのメカニズムは次のように考えられ
る。即ち、ＣまたはＳｉ元素は母相を強化するアンカー
的作用を有しているが、アーク放電が繰返されると母相
との密着力が徐々に低下し、遂には、表面近傍のＣまた
はＳｉ元素はその密着力を失い、被覆層表面が膜状に剥
離する。この膜状剥離が繰返されるため被覆層表面は常
に平面状となる。従ってマクロ的凹凸による接点面間の
噛み合いやミクロ的凹凸による偶発的接触不良が起き難
くなり、開閉動作寿命が向上する。
は接点面のアーク放電による局部的消耗（凹凸の発生）
を抑制するが、そのメカニズムは次のように考えられ
る。即ち、ＣまたはＳｉ元素は母相を強化するアンカー
的作用を有しているが、アーク放電が繰返されると母相
との密着力が徐々に低下し、遂には、表面近傍のＣまた
はＳｉ元素はその密着力を失い、被覆層表面が膜状に剥
離する。この膜状剥離が繰返されるため被覆層表面は常
に平面状となる。従ってマクロ的凹凸による接点面間の
噛み合いやミクロ的凹凸による偶発的接触不良が起き難
くなり、開閉動作寿命が向上する。
【００１４】この発明において、ＣまたはＳｉ元素の含
有量を１〜４０at％に規定する理由は、１at％未満では
その膜状剥離効果が十分に得られず、４０at％を超える
と被覆層の強度が低下して、開閉動作での被覆層の消耗
が激しくなるためである。ＣまたはＳｉ元素の特に望ま
しい含有量は５〜２０at％である。
有量を１〜４０at％に規定する理由は、１at％未満では
その膜状剥離効果が十分に得られず、４０at％を超える
と被覆層の強度が低下して、開閉動作での被覆層の消耗
が激しくなるためである。ＣまたはＳｉ元素の特に望ま
しい含有量は５〜２０at％である。
【００１５】請求項２記載の発明は、被覆層が、母相に
ＣまたはＳｉ元素を分散させて含ませ構成されたもの
で、ＣまたはＳｉ元素は母相構成元素の結合、または母
相構成元素の集合体の結合に寄与する。
ＣまたはＳｉ元素を分散させて含ませ構成されたもの
で、ＣまたはＳｉ元素は母相構成元素の結合、または母
相構成元素の集合体の結合に寄与する。
【００１６】請求項３記載の発明は、母相元素の薄層と
ＣまたはＳｉ元素の薄層とを交互に多層に形成された封
入接点材料である。このものはＣまたはＳｉ元素の薄層
がアーク放電時などに層状の母相元素集合体に拡散して
両層が適当に混じり合うが、基本的には層状であり、Ｃ
またはＳｉ元素による膜状剥離効果は促進される。また
被覆層を気相成長法により形成する場合、形成される層
は薄いほどピンホールが少なくなる傾向があり、薄い層
を多層に形成することにより、被覆層全体のピンホール
数が減少し開閉動作寿命がさらに向上する。この発明で
は、母相元素の層とＣまたはＳｉ元素層とがアーク放電
により拡散して適当に混じり合うので、被覆層表面がＣ
またはＳｉ元素層であっても、母相元素層であっても同
様の効果が発現する。この発明において、ＣまたはＳｉ
元素からなる層の間隔を０．１μｍ以上の間隔を開け
て、つまり母相元素からなる層の厚さを０．１μｍ以上
にした理由は、０．１μｍ未満では耐摩耗性が低下して
封入接点材料として満足すべき開閉動作寿命が得られな
くなるためである。またＣまたはＳｉ元素からなる層の
厚さを０．０２〜０．２μｍに規定する理由は、０．０
２μｍ未満ではその膜状剥離効果が十分に得られず、
０．２μｍを超えると接触抵抗が増加して被覆層が激し
く消耗して開閉動作寿命が短くなるためである。
ＣまたはＳｉ元素の薄層とを交互に多層に形成された封
入接点材料である。このものはＣまたはＳｉ元素の薄層
がアーク放電時などに層状の母相元素集合体に拡散して
両層が適当に混じり合うが、基本的には層状であり、Ｃ
またはＳｉ元素による膜状剥離効果は促進される。また
被覆層を気相成長法により形成する場合、形成される層
は薄いほどピンホールが少なくなる傾向があり、薄い層
を多層に形成することにより、被覆層全体のピンホール
数が減少し開閉動作寿命がさらに向上する。この発明で
は、母相元素の層とＣまたはＳｉ元素層とがアーク放電
により拡散して適当に混じり合うので、被覆層表面がＣ
またはＳｉ元素層であっても、母相元素層であっても同
様の効果が発現する。この発明において、ＣまたはＳｉ
元素からなる層の間隔を０．１μｍ以上の間隔を開け
て、つまり母相元素からなる層の厚さを０．１μｍ以上
にした理由は、０．１μｍ未満では耐摩耗性が低下して
封入接点材料として満足すべき開閉動作寿命が得られな
くなるためである。またＣまたはＳｉ元素からなる層の
厚さを０．０２〜０．２μｍに規定する理由は、０．０
２μｍ未満ではその膜状剥離効果が十分に得られず、
０．２μｍを超えると接触抵抗が増加して被覆層が激し
く消耗して開閉動作寿命が短くなるためである。
【００１７】請求項４記載の発明は、接点基材上に下地
層を形成し、その上に請求項１または２記載の被覆層を
形成したもので、接点基材と被覆層との密着性を改善す
ることにより開閉動作寿命を向上させたものである。前
記下地層の厚さを０．１μｍ以上に、また被覆層の厚さ
を０．１μｍ以上にそれぞれ規定する理由は、いずれが
０．１μｍ未満でも被覆層全体の耐摩耗性が低下して下
地層を形成する効果が十分に得られなくなるためである
層を形成し、その上に請求項１または２記載の被覆層を
形成したもので、接点基材と被覆層との密着性を改善す
ることにより開閉動作寿命を向上させたものである。前
記下地層の厚さを０．１μｍ以上に、また被覆層の厚さ
を０．１μｍ以上にそれぞれ規定する理由は、いずれが
０．１μｍ未満でも被覆層全体の耐摩耗性が低下して下
地層を形成する効果が十分に得られなくなるためである
【００１８】請求項５記載の発明は、ＣまたはＳｉ元素
に被覆層の表面側に向けて増加する濃度勾配を付けるこ
とにより、被覆層と接点基材との密着力と膜状剥離効果
の両方の向上を図ったものである。この発明で、被覆層
の厚さを０．１μｍ以上に規定する理由は、０．１μｍ
未満では濃度勾配を付けることによる効果が十分に得ら
れなくなるためである。なお、ＣまたはＳｉ元素の基材
側の濃度を０〜４９at％に、ＣまたはＳｉ元素の表面側
の濃度を５１〜１００at％に規定することにより濃度勾
配がより明瞭なものとなる。
に被覆層の表面側に向けて増加する濃度勾配を付けるこ
とにより、被覆層と接点基材との密着力と膜状剥離効果
の両方の向上を図ったものである。この発明で、被覆層
の厚さを０．１μｍ以上に規定する理由は、０．１μｍ
未満では濃度勾配を付けることによる効果が十分に得ら
れなくなるためである。なお、ＣまたはＳｉ元素の基材
側の濃度を０〜４９at％に、ＣまたはＳｉ元素の表面側
の濃度を５１〜１００at％に規定することにより濃度勾
配がより明瞭なものとなる。
【００１９】請求項６記載の発明は、請求項１、２、
３、４、５のいずれかに記載の封入接点材料を電極に用
いた封入接点で、この封入接点によれば電極間の開閉
が、高負荷条件でも長期間安定してなされる。
３、４、５のいずれかに記載の封入接点材料を電極に用
いた封入接点で、この封入接点によれば電極間の開閉
が、高負荷条件でも長期間安定してなされる。
【００２０】
【実施例】以下に、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 （実施例１）リードピンの接点基材に、５２at％Ｎｉ−
Ｆｅ合金基材(1mm×1mm ×0.2mm)を用い、この基材の表
面を、アセトンを用いた超音波洗浄とリン酸を用いた電
解研磨により洗浄した。次に接点基材を真空蒸着装置の
チャンバ内にセットし、チャンバ内を２×１０-4Ｐａ以
下まで真空排気したのち、真空ポンプのバルブを半開状
態にして排気コンダクタンスを小さくし、チャンバ内が
１×１０-1ＰａになるまでＡｒガスを導入し、次いで接
点基材にー４００Ｖの電圧を印加し、チャンバ内の高周
波アンテナから０．２ｋＷの高周波を発生させて、接点
基材表面をＡｒイオンでイオンボンバード処理して清浄
化した。次に、この基材を４００℃に加熱保持しつつ、
ＣまたはＳｉ元素と母相元素をそれぞれの電子ビーム蒸
発源から同時に蒸発させて所望組成の被覆層を接点基材
上に形成して封入接点材料を製造した。なお、母相元素
の堆積速度は２ｎｍ／秒に固定し、ＣまたはＳｉ元素の
堆積速度は種々に変化させて、ＣまたはＳｉ元素の濃度
を１〜４０at％に制御した。
る。 （実施例１）リードピンの接点基材に、５２at％Ｎｉ−
Ｆｅ合金基材(1mm×1mm ×0.2mm)を用い、この基材の表
面を、アセトンを用いた超音波洗浄とリン酸を用いた電
解研磨により洗浄した。次に接点基材を真空蒸着装置の
チャンバ内にセットし、チャンバ内を２×１０-4Ｐａ以
下まで真空排気したのち、真空ポンプのバルブを半開状
態にして排気コンダクタンスを小さくし、チャンバ内が
１×１０-1ＰａになるまでＡｒガスを導入し、次いで接
点基材にー４００Ｖの電圧を印加し、チャンバ内の高周
波アンテナから０．２ｋＷの高周波を発生させて、接点
基材表面をＡｒイオンでイオンボンバード処理して清浄
化した。次に、この基材を４００℃に加熱保持しつつ、
ＣまたはＳｉ元素と母相元素をそれぞれの電子ビーム蒸
発源から同時に蒸発させて所望組成の被覆層を接点基材
上に形成して封入接点材料を製造した。なお、母相元素
の堆積速度は２ｎｍ／秒に固定し、ＣまたはＳｉ元素の
堆積速度は種々に変化させて、ＣまたはＳｉ元素の濃度
を１〜４０at％に制御した。
【００２１】（比較例１）被覆層のＣまたはＳｉ元素の
濃度を０．５または５０at％にした他は、実施例１と同
じ方法により封入接点材料を製造した。
濃度を０．５または５０at％にした他は、実施例１と同
じ方法により封入接点材料を製造した。
【００２２】得られた各々の封入接点材料を電極に用い
てＮ2 ガスを封入したリードスイッチ（封入接点）を組
立て、室温下で接触抵抗と開閉動作寿命を調べた。結果
を被覆層の組成と厚さを併記して表１に示す。前記開閉
動作寿命は、ＤＣ１００Ｖで０．５Ａの負荷を掛け、１
０Ｈｚ、１００ＡＴ（Ａｍｐｅｒｅ Ｔｕｒｎ）の駆動
磁界により開閉動作を反復させて調べた。接点が開閉不
能になったとき、またはリードスイッチの両極間の抵抗
値が１Ω以上になったときまでの開閉動作回数を開閉動
作寿命とした。結果を表１に示す。
てＮ2 ガスを封入したリードスイッチ（封入接点）を組
立て、室温下で接触抵抗と開閉動作寿命を調べた。結果
を被覆層の組成と厚さを併記して表１に示す。前記開閉
動作寿命は、ＤＣ１００Ｖで０．５Ａの負荷を掛け、１
０Ｈｚ、１００ＡＴ（Ａｍｐｅｒｅ Ｔｕｒｎ）の駆動
磁界により開閉動作を反復させて調べた。接点が開閉不
能になったとき、またはリードスイッチの両極間の抵抗
値が１Ω以上になったときまでの開閉動作回数を開閉動
作寿命とした。結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１より明らかなように、本発明の封入接
点材料（No.1〜29) を電極に用いて作製したリードスイ
ッチは、接触抵抗が小さく、また開閉動作寿命が長い。
これに対し、比較例のNo.1,3,5,7,9,11,13はＣ量が少な
くアーク放電による消耗が局部に集中して接点面が凹凸
状となったため、No.2,4,6,8,10,12,14 はＣ量が多く被
覆層の強度が低下したため、いずれも開閉動作寿命が短
かった。またＣ量が多いものは接触抵抗も増大した。
点材料（No.1〜29) を電極に用いて作製したリードスイ
ッチは、接触抵抗が小さく、また開閉動作寿命が長い。
これに対し、比較例のNo.1,3,5,7,9,11,13はＣ量が少な
くアーク放電による消耗が局部に集中して接点面が凹凸
状となったため、No.2,4,6,8,10,12,14 はＣ量が多く被
覆層の強度が低下したため、いずれも開閉動作寿命が短
かった。またＣ量が多いものは接触抵抗も増大した。
【００２５】（実施例２）接点基材上に母相元素を電子
ビームにより蒸発させて層状に堆積（下部層）させ、そ
の上にＣまたはＳｉ元素を電子ビームにより蒸発させて
層状に堆積（上部層）させる操作を所望回繰返した他
は、実施例１と同じ方法により封入接点を製造した。な
お、堆積速度は共に２ｎｍ／秒とした。下部層の厚さは
０．１〜１．５μｍの範囲で、上部層の厚さは０．０１
〜０．３μｍの範囲で、被覆層の層数は２〜２０の範囲
で種々に変化させた。
ビームにより蒸発させて層状に堆積（下部層）させ、そ
の上にＣまたはＳｉ元素を電子ビームにより蒸発させて
層状に堆積（上部層）させる操作を所望回繰返した他
は、実施例１と同じ方法により封入接点を製造した。な
お、堆積速度は共に２ｎｍ／秒とした。下部層の厚さは
０．１〜１．５μｍの範囲で、上部層の厚さは０．０１
〜０．３μｍの範囲で、被覆層の層数は２〜２０の範囲
で種々に変化させた。
【００２６】得られた各々の封入接点を用いて、実施例
１と同じ方法でリードスイッチを作製し、接触抵抗と開
閉動作寿命を測定した。結果を表２に示す。
１と同じ方法でリードスイッチを作製し、接触抵抗と開
閉動作寿命を測定した。結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】
【００２８】表２より明かなように、本発明例の No.30
〜50は接触抵抗が小さく、かつ被覆層を１層に形成した
実施例１のものに較べて開閉動作寿命が十分に長かっ
た。これは、母相元素層とＣまたはＳｉ元素層とが交互
に積層されていて、アーク放電中に両者が適当に混じり
合い被覆層が膜状に剥離するようになったことと、被覆
層がピンホールの少ない薄層を積層したもので被覆層全
体のピンホール数が減少したことによる。これに対し、
No.51,53,55,57,59,61,63 は上部層の厚さが薄かったた
め膜状剥離効果が十分に得られず、No.52,54,56,58,60,
62,64 は上部層の厚さが厚かったため接触抵抗が上昇し
て被覆層の消耗が激しくなり、いずれも多層化の効果が
十分には得られず No.30〜50に較べるといずれも動作寿
命が劣った。
〜50は接触抵抗が小さく、かつ被覆層を１層に形成した
実施例１のものに較べて開閉動作寿命が十分に長かっ
た。これは、母相元素層とＣまたはＳｉ元素層とが交互
に積層されていて、アーク放電中に両者が適当に混じり
合い被覆層が膜状に剥離するようになったことと、被覆
層がピンホールの少ない薄層を積層したもので被覆層全
体のピンホール数が減少したことによる。これに対し、
No.51,53,55,57,59,61,63 は上部層の厚さが薄かったた
め膜状剥離効果が十分に得られず、No.52,54,56,58,60,
62,64 は上部層の厚さが厚かったため接触抵抗が上昇し
て被覆層の消耗が激しくなり、いずれも多層化の効果が
十分には得られず No.30〜50に較べるといずれも動作寿
命が劣った。
【００２９】（実施例３）接点基材上に、電子ビームに
より母相元素を２ｎｍ／秒の速度で堆積させ（下部
層）、その上に母相元素とＣまたはＳｉ元素を電子ビー
ムにより同時に堆積させた（上部層）他は、実施例１と
同じ方法により封入接点を製造した。 なお上部層での
母相元素の堆積速度は２ｎｍ／秒に固定し、ＣまたはＳ
ｉ元素の堆積速度は種々に変化させた。下部層の厚さは
０．０５〜１．５μｍの範囲で、上部層の厚さは０．０
５〜０．５μｍの範囲で変化させた。
より母相元素を２ｎｍ／秒の速度で堆積させ（下部
層）、その上に母相元素とＣまたはＳｉ元素を電子ビー
ムにより同時に堆積させた（上部層）他は、実施例１と
同じ方法により封入接点を製造した。 なお上部層での
母相元素の堆積速度は２ｎｍ／秒に固定し、ＣまたはＳ
ｉ元素の堆積速度は種々に変化させた。下部層の厚さは
０．０５〜１．５μｍの範囲で、上部層の厚さは０．０
５〜０．５μｍの範囲で変化させた。
【００３０】得られた各々の封入接点材料を用い、実施
例１の場合と同様にしてリードスイッチを作製して、接
触抵抗と開閉動作寿命を測定した。結果を表３に示す。
例１の場合と同様にしてリードスイッチを作製して、接
触抵抗と開閉動作寿命を測定した。結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】
【００３２】表３より明らかなように、本発明例のNo.6
5 〜85は、接触抵抗が小さく、かつ被覆層を１層に形成
した実施例１のものに較べて開閉動作寿命が十分長かっ
た。これは、被覆層の接点基材側が母相元素で形成され
ているため、接点基材と被覆層が良好に密着したことに
よる。これに対し、 No.86〜99は、下部層または上部層
のいずれかの厚さが０．１μｍ未満のため被覆層全体の
耐摩耗性が低下して２層に形成する効果が十分には得ら
れずNo.65 〜85に較べると開閉動作寿命が劣った。
5 〜85は、接触抵抗が小さく、かつ被覆層を１層に形成
した実施例１のものに較べて開閉動作寿命が十分長かっ
た。これは、被覆層の接点基材側が母相元素で形成され
ているため、接点基材と被覆層が良好に密着したことに
よる。これに対し、 No.86〜99は、下部層または上部層
のいずれかの厚さが０．１μｍ未満のため被覆層全体の
耐摩耗性が低下して２層に形成する効果が十分には得ら
れずNo.65 〜85に較べると開閉動作寿命が劣った。
【００３３】（実施例４）接点基材上に、電子ビームに
より、母相元素とＣまたはＳｉ元素を同時に０．１μｍ
の厚さに堆積させた。ここで母相元素の堆積速度は２ｎ
ｍ／秒に固定し、ＣまたはＳｉ元素の堆積速度は最大２
ｎｍ／秒の範囲で経時的に増加または減少させた。この
ようにして、ＣまたはＳｉ元素に、被覆層の厚さ方向に
増加または減少する直線的濃度勾配を付けた。その他は
実施例１と同じ方法により封入接点を製造した。
より、母相元素とＣまたはＳｉ元素を同時に０．１μｍ
の厚さに堆積させた。ここで母相元素の堆積速度は２ｎ
ｍ／秒に固定し、ＣまたはＳｉ元素の堆積速度は最大２
ｎｍ／秒の範囲で経時的に増加または減少させた。この
ようにして、ＣまたはＳｉ元素に、被覆層の厚さ方向に
増加または減少する直線的濃度勾配を付けた。その他は
実施例１と同じ方法により封入接点を製造した。
【００３４】得られた各々の接点を用いてリードスイッ
チを作製し、実施例１の場合と同様にして接触抵抗と開
閉動作寿命を測定した。結果を表４に示す。
チを作製し、実施例１の場合と同様にして接触抵抗と開
閉動作寿命を測定した。結果を表４に示す。
【００３５】
【表４】
【００３６】表４より明らかなように、本発明例のNo.1
00〜120 はいずれも、接触抵抗が小さく、また被覆層を
１層に形成した実施例１のものに較べて開閉動作寿命が
十分に長かった。これに対しNo.121,123,125,127,129,1
31,133は被覆層の厚さが薄いため、No.122,124,126,12
8,130,132,134は基材側のＣまたはＳｉ元素濃度が高
く、しかもその濃度勾配が表面に向けて低下する勾配の
ため、いずれもＣまたはＳｉ元素に濃度勾配を付けた効
果が十分には得られず、開閉動作寿命がNo.100〜120 に
較べると低下した。
00〜120 はいずれも、接触抵抗が小さく、また被覆層を
１層に形成した実施例１のものに較べて開閉動作寿命が
十分に長かった。これに対しNo.121,123,125,127,129,1
31,133は被覆層の厚さが薄いため、No.122,124,126,12
8,130,132,134は基材側のＣまたはＳｉ元素濃度が高
く、しかもその濃度勾配が表面に向けて低下する勾配の
ため、いずれもＣまたはＳｉ元素に濃度勾配を付けた効
果が十分には得られず、開閉動作寿命がNo.100〜120 に
較べると低下した。
【００３７】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の封入接点
材料は、高融点高硬度のＺｒなどからなる母相にＣまた
はＳｉ元素を適量、分散させたり、層状に分布させたり
して含ませたもので、前記ＣまたはＳｉ元素の作用によ
りアーク放電で被覆層が膜状に剥離し、接点面が凹凸の
ない状態で消耗する。従って接点面間が噛合ったり、偶
発的接触不良が起きたりせず開閉動作寿命が向上する。
母相元素の薄層とＣまたはＳｉ元素の薄層とを交互に積
層させると被覆層中のピンホール数が減少して、より良
好な被覆層が得られる。接点基材側に母相と同じ元素の
層を形成し、或いはＣまたはＳｉ元素に表面で高濃度と
なる濃度勾配を付けることにより開閉動作寿命が一段と
向上する。またＲｈやＲｕなどの高価な材料を用いない
ので低コストである。依って、工業上顕著な効果を奏す
る。
材料は、高融点高硬度のＺｒなどからなる母相にＣまた
はＳｉ元素を適量、分散させたり、層状に分布させたり
して含ませたもので、前記ＣまたはＳｉ元素の作用によ
りアーク放電で被覆層が膜状に剥離し、接点面が凹凸の
ない状態で消耗する。従って接点面間が噛合ったり、偶
発的接触不良が起きたりせず開閉動作寿命が向上する。
母相元素の薄層とＣまたはＳｉ元素の薄層とを交互に積
層させると被覆層中のピンホール数が減少して、より良
好な被覆層が得られる。接点基材側に母相と同じ元素の
層を形成し、或いはＣまたはＳｉ元素に表面で高濃度と
なる濃度勾配を付けることにより開閉動作寿命が一段と
向上する。またＲｈやＲｕなどの高価な材料を用いない
ので低コストである。依って、工業上顕著な効果を奏す
る。
Claims (6)
- 【請求項１】 接点基材上に被覆層が形成されており、
前記被覆層が、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、ま
たはＷのうちの少なくとも１元素からなる母相にＣまた
はＳｉのうちの少なくとも１元素が１〜４０at％の濃度
で含まれ構成されていることを特徴とする封入接点材
料。 - 【請求項２】 被覆層が、母相にＣまたはＳｉのうちの
少なくとも１元素がランダムに分散して含まれ構成され
ていることを特徴とする請求項１記載の封入接点材料。 - 【請求項３】 被覆層が、母相にＣまたはＳｉのうちの
少なくとも１元素が０．０２〜０．２μｍの厚さで層状
に０．１μｍ以上の間隔を開けて含まれ構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の封入接点材料。 - 【請求項４】 接点基材上にＺｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｍｏ、またはＷのうちの少なくとも１元素が０．１
μｍ以上の厚さに形成され、その上に請求項１または２
記載の被覆層が０．１μｍ以上の厚さに形成されている
ことを特徴とする封入接点材料。 - 【請求項５】 被覆層が、０．１μｍ以上の厚さで、Ｃ
またはＳｉのうちの少なくとも１元素が基材側から表面
側に向けて漸次増加する濃度勾配を有して含まれ構成さ
れていることを特徴とする請求項１、２、３、４のいず
れかに記載の封入接点材料。 - 【請求項６】 請求項１、２、３、４、５のいずれかに
記載の封入接点材料が電極として用いられていることを
特徴とする封入接点。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9042080A JPH10241479A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | 封入接点材料および前記材料を電極に用いた封入接点 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9042080A JPH10241479A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | 封入接点材料および前記材料を電極に用いた封入接点 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10241479A true JPH10241479A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12626081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9042080A Pending JPH10241479A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | 封入接点材料および前記材料を電極に用いた封入接点 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10241479A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006005200A1 (de) * | 2004-07-09 | 2006-01-19 | Oc Oerlikon Balzers Ag | KUPFERHATLTIGER LEITWERKSTOFF MIT Me-DLC HARTSTOFFBESCHICHTUNG |
| JP2009041098A (ja) * | 2007-08-11 | 2009-02-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 成膜方法 |
-
1997
- 1997-02-26 JP JP9042080A patent/JPH10241479A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006005200A1 (de) * | 2004-07-09 | 2006-01-19 | Oc Oerlikon Balzers Ag | KUPFERHATLTIGER LEITWERKSTOFF MIT Me-DLC HARTSTOFFBESCHICHTUNG |
| JP2008506036A (ja) * | 2004-07-09 | 2008-02-28 | オー・ツェー・エリコン・バルザース・アクチェンゲゼルシャフト | Ｍｅ−ＤＬＣ硬質材料コーティングを備えた銅含有導電性材料 |
| US7771822B2 (en) | 2004-07-09 | 2010-08-10 | Oerlikon Trading Ag, Trubbach | Conductive material comprising an Me-DLC hard material coating |
| KR101256231B1 (ko) * | 2004-07-09 | 2013-04-17 | 빌란트-베르케악티엔게젤샤프트 | Ｍｅ-ＤＬＣ 경질 코팅이 포함된 구리 함유성 전도재 |
| JP2009041098A (ja) * | 2007-08-11 | 2009-02-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 成膜方法 |
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