JPH1040764A - 封入電気接点材料 - Google Patents

封入電気接点材料

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JPH1040764A
JPH1040764A JP8197713A JP19771396A JPH1040764A JP H1040764 A JPH1040764 A JP H1040764A JP 8197713 A JP8197713 A JP 8197713A JP 19771396 A JP19771396 A JP 19771396A JP H1040764 A JPH1040764 A JP H1040764A
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JP
Japan
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coating layer
contact
substrate
thickness
alloy
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Pending
Application number
JP8197713A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Yamamoto
潔 山本
Takeshi Hirasawa
壮史 平澤
Yasukazu Ohashi
泰和 大橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で、接点間で粘着が生じ難い封入電気接
点材料を提供する。 【解決手段】 接点基材上に厚さ 0.1μm以上のCu又
はAgからなる下部被覆層が形成され、その上に厚さ
0.1μm以上のInからなる上部被覆層が形成されてい
ることを特徴とする封入電気接点材料。 【効果】 下部被覆層により基材との密着性が得られ、
上部被覆層のIn又はZnにより接点間の粘着が抑制さ
れ、長い動作寿命が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リードスイッチ等
に適した、安価で、接点間で粘着が生じ難い封入電気接
点材料に関する。
【0002】
【従来の技術】封入電気接点材料は、例えば、所定形状
の接点にサイジングし、これを真空又は不活性雰囲気と
したガラス製封入容器内の接触子に装着して用いられ
る。前記封入電気接点材料には、従来、Fe−Ni系合
金の基材上に、Ag、Au、Cu等を下地めっきし、そ
の上に導電性、硬度、融点が高く、耐摩耗性に優れたR
h又はRuを被覆したものが多用されていた。前記下地
めっきは基材と被覆層との密着性を高めるものである。
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記封入電気
接点材料は高価なRh又はRuを被覆する為コスト高で
あった。そこで高価なRh、Ru等を用いず、Ag、A
u、Cu等を接点として用いると、Ag、Au、Cu等
は接触抵抗を安定させるが、粘着性を示す為、開閉不良
を引き起こし、結果的に動作寿命が短くなるという問題
があった。本発明は、安価で、接点間で粘着が生じ難い
封入電気接点材料の提供を目的とする。
【0003】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
接点基材上に厚さ 0.1μm以上のCu又はAgからなる
下部被覆層が形成され、その上に厚さ 0.1μm以上のI
nからなる上部被覆層が形成されていることを特徴とす
る封入電気接点材料である。
【0004】請求項2記載の発明は、接点基材上に厚さ
0.1μm以上の被覆層が形成され、前記被覆層がCu−
In系合金又はAg−In系合金からなり、前記両合金
のIn濃度が接点基材側で 0〜49at% 、表面側で51〜10
0at%になるように傾斜していることを特徴とする封入電
気接点材料である。
【0005】請求項3記載の発明は、接点基材上に厚さ
0.1μm以上のCuからなる下部被覆層が形成され、そ
の上に厚さ 0.1μm以上のZnからなる上部被覆層が形
成されていることを特徴とする封入電気接点材料であ
る。
【0006】請求項4記載の発明は、接点基材上に厚さ
0.1μm以上の被覆層が形成され、前記被覆層がCu−
Zn系合金からなり、前記合金のZn濃度が接点基材側
で 0〜49at% 、表面側で51〜100at%になるように傾斜し
ていることを特徴とする封入電気接点材料である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明において、接点基材の材料
は格別規定されるものではなく、従来から封入接点用の
基材として用いられている任意の材料、例えば、Fe、
Ni、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系合金等を用いることができる。前記接点基材
上に被覆層を形成するにあたり、前記接点基材と被覆層
との間に、構成元素の拡散を防止する為の中間層を設け
ても構わない。
【0008】本発明において、被覆層を形成するCu又
はAg(第1元素)は接触抵抗を安定化させると共に、
基材との密着性を向上させる。しかしCu又はAgは粘
着性を示す為、開閉不良を起こし易い。In又はZn
(第2元素)は前記粘着性を改善する。つまり接点表面
に存在するIn又はZnはCu又はAgの粘着性を弱
め、接点間の開閉不良を改善する。
【0009】請求項1記載の発明は、被覆層を下部と上
部の2層に分け、下部被覆層(基材側)はCu又はAg
で形成して、接触抵抗を安定化させるとともに、上部被
覆層と基材との密着性を高め、上部被覆層(表面側)は
Inで形成して接点間での粘着を抑制したものである。
各被覆層の厚さを 0.1μm以上に規定した理由は、 0.1
μm未満ではいずれの層もその効果が十分に得られない
為である。
【0010】請求項3記載の発明は、被覆層を下部と上
部の2層に分け、下部被覆層(基材側)はCuで形成し
て、接触抵抗を安定化させるとともに、上部被覆層と基
材との密着性を高め、上部被覆層(表面側)はZnで形
成して接点間での粘着を抑制したものである。各被覆層
の厚さの規定理由は、請求項1の場合と同じである。
【0011】請求項2記載の発明は、被覆層のCu−I
n系合金又はAg−In系合金のIn濃度を基材側から
表面に向けて次第に増加させることにより、基材との密
着性向上と接点間での粘着抑制を効率良く実現したもの
である。この発明で基材側のIn濃度を 0〜49at% に規
定した理由は、前記範囲外では被覆層と基材との密着性
が十分に得られない為である。又表面側のIn濃度を51
〜100at%に規定した理由は、前記規定範囲外では接点間
で粘着が生じ易くなる為である。被覆層の厚さを 0.1μ
m以上に規定した理由は 0.1μm未満では被覆層の粘着
抑制効果が十分に得られない為である。
【0012】請求項4記載の発明は、被覆層のCu−Z
n系合金のZn濃度を基材側から表面に向けて次第に増
加させることにより、基材との密着性向上と接点間での
粘着抑制を効率良く実現したものである。基材側のZn
濃度を 0〜49at% に規定した理由は、前記規定範囲外で
は被覆層と基材側との密着性が十分に得られない為であ
る。又表面側のZn濃度を51〜100at%に規定した理由
は、前記規定範囲外では接点間で粘着が生じる為であ
る。被覆層の厚さの規定理由は、請求項2の場合と同じ
である。
【0013】
【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)縦・横1mmのFe−52at% Ni合金製接点
基材の表面を、アセトンに浸して5分間超音波洗浄し、
更にリン酸を用いて電解研磨して洗浄した。次に、前記
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、そこへArガスをチャンバ内が1×10-1Paになるま
で導入した。次に、基材に、−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、Arイオンによりイオンボンバード処理を行って基
材表面を清浄にした。次に、前記清浄化した基材を 100
℃に加熱保持し、この基材表面上に一方の電子ビーム蒸
発源からCu又はAgを堆積速度2nm/秒で蒸発させて下
部被覆層とし、その上に他方の電子ビーム蒸発源からI
n又はZnを堆積速度が2nm/秒になるように蒸発させて
上部被覆層を形成して接点を作製した。下部又は上部の
被覆層の厚さは請求項1又は3記載の発明で規定した範
囲内とした。比較の為、下部又は上部の被覆層の厚さが
請求項1又は3記載の発明で規定した範囲外とした接点
も作製した。
【0014】得られた各々の接点を、リードスイッチの
ガラス容器内の接触子の一対に装着し、内部にN2 ガス
を封入し、室温下で100AT(Ampere Turn)の駆動磁界を付
与して、接点間に開閉動作を反復させた。このときの負
荷条件は、低負荷(5V-100 μA-100Hz) と高負荷(100V-
0.5A-10Hz)の2条件とした。開閉動作で障害が発生する
までの動作回数を計測した。障害発生は、接点間に開閉
不良が現れた時点、又はリードスイッチの両極間の抵抗
値が1Ω以上になった時点とした。結果を表1に示す。
【0015】
【表1】
【0016】表1より明らかなように、本発明例の接点
材料 (No.1〜12) はいずれも、動作寿命が高低両負荷条
件において長かった。これに対し、比較例のNo.13,15,1
7 は下部被覆層の厚さが薄い為、No.14,16,18 は上部被
覆層の厚さが薄い為、いずれも動作寿命が高低両負荷条
件において短かった。
【0017】(実施例2)実施例1で用いたのと同じ基
材を真空蒸着装置のチャンバ内にセットし、基材を 100
℃に加熱し、この基材表面上に2個の電子ビーム蒸発源
からCu(第1元素)とIn(第2元素)、CuとZn
(第2元素)、Ag(第1元素)とInの3通りの組合
わせで、各元素を蒸発させて被覆層を形成し接点とし
た。例えばCuとZnの堆積速度はZn量が基材側から
表面に向けて直線的に増加するように制御した。但し、
堆積速度を最大2nm/秒とした。比較の為、被覆層のZn
又はInの濃度勾配、又は被覆層の厚さが、請求項2又
は4記載の発明で規定した範囲外の接点も作製した。得
られた各接点について、実施例1の場合と同様にして動
作寿命を測定した。結果を表2に示す。表2には裏面
(基材側の面)と表面の組成を併記した。得られた各接
点材料につき、実施例1の場合と同様に接触抵抗と高低
2つの負荷条件で動作寿命を測定した。
【0018】
【表2】 (注)*第1元素の濃度は第2元素濃度の残部。
【0019】表2より明かなように、本発明例品(No.19
〜30) はいずれも、動作寿命が長かった。これに対し、
比較例のNo.31,34,37 はIn又はZnの濃度勾配が本発
明で規定したものと逆な為、又No.32,33,35,36,38,39は
被覆層(傾斜組成膜)の厚さが薄かった為、いずれも動
作寿命が短かった。
【0020】以上、接点基材上にCu−In系合金、A
g−In系合金、Cu−Zn系合金を被覆した接点材料
について説明したが、本発明は、前記合金をそのまま接
点材料としたものについても同様の効果が得られる。又
接点サイズの基材上に被覆層を形成する場合について説
明したが、大型基材上に被覆層を形成し、これを接点サ
イズにサイジングして接点としても同様の効果が得られ
る。
【0021】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の封入電気
接点材料は、接点基材上にAg又はCuからなる下部被
覆層とIn又はZnからなる上部被覆層が順に形成され
たもの、又は接点基材上にIn或いはZn濃度が基材側
から表面側に傾斜して増加するCu−In系合金、Ag
−In系合金、又はCu−Zn系合金からなる被覆層が
形成されたものなので、基材との密着性が良好であり、
又接点間の粘着が抑制される。更に高価なRhやRuを
使用しないので安価である。依って工業上顕著な効果を
奏する。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接点基材上に厚さ 0.1μm以上のCu又
    はAgからなる下部被覆層が形成され、その上に厚さ
    0.1μm以上のInからなる上部被覆層が形成されてい
    ることを特徴とする封入電気接点材料。
  2. 【請求項2】 接点基材上に厚さ 0.1μm以上の被覆層
    が形成され、前記被覆層がCu−In系合金又はAg−
    In系合金からなり、前記両合金のIn濃度が接点基材
    側で 0〜49at% 、表面側で51〜100at%になるように傾斜
    していることを特徴とする封入電気接点材料。
  3. 【請求項3】 接点基材上に厚さ 0.1μm以上のCuか
    らなる下部被覆層が形成され、その上に厚さ 0.1μm以
    上のZnからなる上部被覆層が形成されていることを特
    徴とする封入電気接点材料。
  4. 【請求項4】 接点基材上に厚さ 0.1μm以上の被覆層
    が形成され、前記被覆層がCu−Zn系合金からなり、
    前記合金のZn濃度が接点基材側で 0〜49at% 、表面側
    で51〜100at%になるように傾斜していることを特徴とす
    る封入電気接点材料。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003063191A1 (fr) * 2002-01-21 2003-07-31 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Contact electrique et coupe-circuit utilisant ce contact

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WO2003063191A1 (fr) * 2002-01-21 2003-07-31 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Contact electrique et coupe-circuit utilisant ce contact
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