JPS5937534B2 - electric sliding contact - Google Patents

electric sliding contact

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JPS5937534B2
JPS5937534B2 JP16748380A JP16748380A JPS5937534B2 JP S5937534 B2 JPS5937534 B2 JP S5937534B2 JP 16748380 A JP16748380 A JP 16748380A JP 16748380 A JP16748380 A JP 16748380A JP S5937534 B2 JPS5937534 B2 JP S5937534B2
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contact
layer
electric sliding
sliding
sliding contact
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JP16748380A
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祐司 松井
武彦 佐藤
三治 松本
みち子 遠藤
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、コネクタ、スイッチなど摺動接触をともなう
機構部品に使用する電気摺動接触子に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electric sliding contact used for mechanical parts such as connectors and switches that involve sliding contact.

一般にコネクタやスイッチなど電気摺動接触子は、接触
抵抗が低いこと、摩擦係数が小さいこと、耐食性が高い
ことが要求されている。
Generally, electrical sliding contacts such as connectors and switches are required to have low contact resistance, low coefficient of friction, and high corrosion resistance.

これらの性能を満足するものとして、従来はAuを使用
したものが主流となつていた。
Conventionally, materials using Au have been mainstream as materials satisfying these performances.

しかしながら、これらのAuを使用した電気摺動接触子
はAuの高騰により非常に高価なものとなつている。
However, these electrical sliding contacts using Au have become extremely expensive due to the rising price of Au.

従つて、現在はこのAuの使用量を制限するか、あるい
は低価格の材料に代替えして、かつ上記性能を満足する
ような電気摺動接触子が要求されている。従来、Auを
使用しない電気摺動接触子としては、以下に示すような
ものが知られているが、いずれも電気摺動接触子として
は高性能のものとはいえなかつた。
Therefore, there is currently a need for an electric sliding contact that can limit the amount of Au used or replace it with a low-cost material while also satisfying the above-mentioned performance. Conventionally, the following electric sliding contacts that do not use Au are known, but none of them can be said to have high performance as electric sliding contacts.

すなわち、Auを使用しない電気摺動接触子としては、
(1)下地金属(例えばCu合金ばね材料)に順次Ni
めつき、Agめつきを行つたもの。
In other words, as an electric sliding contact that does not use Au,
(1) Ni is sequentially added to the base metal (for example, Cu alloy spring material).
It has undergone plating and Ag plating.

(2)下地金属(例えばCu合金ばね材料)にSnめつ
きを行つたもの。
(2) Sn plating is applied to the base metal (for example, Cu alloy spring material).

(3)下地金属(例えばCu合金ばね材料)にSn一
Pb合金めつきを行つたもの。
(3) Sn-based metal (for example, Cu alloy spring material)
Pb alloy plated.

などがあるが、(1)については耐硫化性が劣り、長時
間の使用により接触抵抗が大きくなり、接触不良の原因
となる欠点があり、また(2)、(3)については接触
抵抗が高く、かつ摩擦係数が高いという欠点があつた。
However, (1) has the disadvantage of poor sulfidation resistance and increases contact resistance after long-term use, causing poor contact, while (2) and (3) have poor contact resistance. It had the drawbacks of being expensive and having a high coefficient of friction.

従つて、これらの電気摺動接触子は高信頼性を必要とす
る所には全く使用されていなかつた。また、Auを使用
した電気摺動接触子として下地金属上に順次Niめつき
、Auめつきを行つたものが使用されているが、上述し
たようにこの電気摺動接触子は性能面では全く問題なく
、高い信頼性を得ることができるが、非常に高価格であ
るという欠点を有していた。
Therefore, these electric sliding contacts have never been used where high reliability is required. In addition, electrical sliding contacts using Au that are sequentially plated with Ni and Au on the base metal are used, but as mentioned above, these electrical sliding contacts have no performance characteristics. Although high reliability can be obtained without any problems, it has the drawback of being extremely expensive.

また、最近はPdめつきを行つた電気摺動接触子が提案
されており、Auに替るものとして期待されているが、
耐硫化性および接触抵抗は良好であるものの摩擦係数が
従来のAuを使用しているものに比較して2倍程度大き
く、コネクタの挿抜が困難であつた。
In addition, recently, electric sliding contacts plated with Pd have been proposed, and are expected to replace Au.
Although the sulfidation resistance and contact resistance were good, the coefficient of friction was about twice as high as that of conventional connectors using Au, making it difficult to insert and remove the connector.

さらには、従来のAuを使用した電気摺動接触子のAu
の使用量を少なくする目的でAuめつき層の厚さを0.
5μm以下にすることも考えられるが、めつきそのもの
が多孔性であることから、Auめつき層に多くのピンホ
ールが発生してしまい、Auめつき層下の金属がピンホ
ールを介して腐食し、腐食被膜がクリープによつてAu
めつき層表面全体を覆うという現象が起るため、Auめ
つき層の厚さを薄くすることは実質的に不可能である。
Furthermore, the Au of the electric sliding contact using conventional Au
In order to reduce the amount of Au plating layer used, the thickness of the Au plating layer was set to 0.
It is possible to reduce the thickness to 5 μm or less, but since the plating itself is porous, many pinholes will occur in the Au plating layer, and the metal under the Au plating layer will corrode through the pinholes. However, the corrosion film becomes Au due to creep.
Since the entire surface of the Au plating layer is covered, it is virtually impossible to reduce the thickness of the Au plating layer.

このように、従来の電気摺動接触子はAuを多量に使用
しなければ高い信頼性が得られないという欠点があつた
。本発明は、前項に記した欠点を解消した新規な電気摺
動接触子を提供することを目的とするもので、この目的
は下地金属上にPdよりなる第1の層を設けるとともに
、この第1の層上にInよりなる第2の層を設けること
により達成することができ、さらには上記下地金属上に
第1の層との間にNiよりなる層を設けることにより達
成することができる。
As described above, conventional electric sliding contacts have the disadvantage that high reliability cannot be obtained unless a large amount of Au is used. An object of the present invention is to provide a novel electric sliding contact that eliminates the drawbacks mentioned in the previous section. This can be achieved by providing a second layer made of In on the first layer, and furthermore, it can be achieved by providing a layer made of Ni between the first layer and the base metal. .

すなわち、本発明はPdめつき層が有している摩擦係数
が大きい欠点を、Pdめつき層上にInめつき層を設け
ることにより摩擦係数を小さくし、従来のAuを多量に
使用した電気摺動接触子とほぼ同等の性能を得るように
したものである。
In other words, the present invention solves the drawback of the Pd-plated layer having a large friction coefficient by providing an In-plated layer on the Pd-plated layer, thereby reducing the friction coefficient, thereby reducing the friction coefficient of the Pd-plated layer. It is designed to achieve almost the same performance as a sliding contact.

Inめつき層を設けるという理由は、Inが融点が低く
、硬さが軟かいことから薄い層が接触子の間にあれば、
摩擦熱によるPdめつき層への拡散によるPdとの合金
化の速進、あるいはその合金化が両方の接触子同志で異
なるなどのことから、最表面において異種材料接触現象
が起るなどによるもので蔦る。本発明の接触子を実用す
るには、例えば一例としてコネクタのプラグとジヤック
で説明すると、このプラグとジャックを同種の材料を組
合せて接触させても本発明の特性は示さない。
The reason for providing an In plating layer is that In has a low melting point and is soft, so if a thin layer is provided between the contacts,
This is due to accelerated alloying with Pd due to diffusion of Pd into the plated layer due to frictional heat, or because the alloying is different between both contacts, resulting in a contact phenomenon of dissimilar materials occurring on the outermost surface. I'll vine it up. In order to put the contactor of the present invention into practical use, for example, taking the plug and jack of a connector as an example, the characteristics of the present invention will not be exhibited even if the plug and jack are made of the same type of materials and brought into contact with each other.

すなわち、プラグとジヤツクの組合せにおいては、プラ
グの方が摺動トラツクがジヤツクのそれに比べて実質的
により大きく、ジヤツクの方が摺動トラツクがより小さ
くなつている。
That is, in a plug and jack combination, the plug has a substantially larger sliding track than the jack, and the jack has a smaller sliding track.

摺動接触による表面の温度上昇を考えると、この摺動ト
ラックの小さい接触子Yの方が温度上昇が大きく、摺動
トラックの大きい接触子xの方が温度上昇が小さい。
Considering the temperature rise on the surface due to sliding contact, the temperature rise is larger for the contact Y with a small sliding track, and the temperature rise is smaller for the contact x with a large sliding track.

この温度上昇の小さいX接触子に本発明の接触子を使用
すると表面のInめつき層がわずかに酸化し、このIn
酸化物は金属1nより硬いために、摺動接触の際にあた
かも研磨剤のような作用をして摩擦係数を高くし、した
がつて摩耗を大きくすることになる。
When the contact of the present invention is used for this X contact with a small temperature rise, the In plating layer on the surface is slightly oxidized, and this In
Since oxide is harder than metal 1n, it acts like an abrasive during sliding contact, increasing the coefficient of friction and therefore increasing wear.

一方、摺動トラツクの小さいY接触子に本発明の接触子
を使用すると、温度上昇が大きいために摺動開始後、比
較的早い時期にその下層にあるPdと相互拡散が起り、
表面はInPd合金化される。したがつて、実質的には
この合金層とX接触子の他の材料、例えばAuめつき層
、またはPdめつき層との接触現象となつて優れた接触
現象を示すようになる。
On the other hand, when the contact of the present invention is used for a Y contact with a small sliding track, interdiffusion with Pd in the underlying layer occurs relatively quickly after the start of sliding due to the large temperature rise.
The surface is InPd alloyed. Therefore, this alloy layer essentially comes into contact with other materials of the X contact, such as the Au plating layer or the Pd plating layer, and exhibits an excellent contact phenomenon.

次に本発明を実施例によつて説明する。Next, the present invention will be explained with reference to examples.

(1)下地金属としてりん青銅(PBW3−H1直径0
.9mm)を使用し、このPBW線に1.5μmの厚さ
のNiめつきを行い、次にPdめつきを厚さ0.5μm
設けて電気摺動接触子を作製した。
(1) Phosphor bronze as the base metal (PBW3-H1 diameter 0
.. 9mm), this PBW wire was plated with Ni to a thickness of 1.5μm, and then plated with Pd to a thickness of 0.5μm.
An electric sliding contact was fabricated.

→試料a(2)(1)と同様に作製した接触子上にAu
めつき0.1μm行い、電気摺動接触子を作製した。
→Au on the contact made in the same way as sample a(2)(1)
Plating was performed to a thickness of 0.1 μm to produce an electric sliding contact.

→試料b(3)下地金属としてPBWを使用し、このP
BW線上に順次Niめつきを厚さ1.5μm設け、さら
にこのNiめつき上にAuめつきを0.75μm設け、
電気摺動接触子を作製した。
→Sample b (3) PBW is used as the base metal, and this P
Ni plating with a thickness of 1.5 μm was sequentially provided on the BW line, and Au plating was further provided with a thickness of 0.75 μm on this Ni plating.
An electric sliding contact was fabricated.

→試料C(4)(1)と同様に作製した接触子上にIn
めつきを厚さ0.5μm行い、電気摺動接触子を作製し
た。
→In on the contact made in the same way as sample C(4)(1)
Plating was performed to a thickness of 0.5 μm to produce an electric sliding contact.

この構成が本発明による構成である。→試料d以上によ
つて得られた試料の断面構成を第1図に示す。
This configuration is the configuration according to the present invention. → Figure 1 shows the cross-sectional structure of the samples obtained from sample d and above.

このようにして得られた接触子を第2図に示す如き摩擦
係数測定装置により摩擦係数を測定した。
The friction coefficient of the thus obtained contactor was measured using a friction coefficient measuring device as shown in FIG.

この測定装置は今測定しようとする接触子11,12を
それぞれアクリル製ホルダーに取付けて直角交叉接触さ
せ、接触点の上に所定の荷重13を負荷できるようにな
つている。測定は接触子11を接触可動して12が動こ
うとする力を固定ホルダー14に取付けてあるストレン
ゲージ15により検出する。
This measuring device is designed so that the contacts 11 and 12 to be measured are each attached to an acrylic holder so that they are in perpendicular cross contact, and a predetermined load 13 can be applied to the contact points. The measurement is performed by moving the contactor 11 and detecting the force with which the contactor 12 tries to move using the strain gauge 15 attached to the fixed holder 14.

摩擦係数は負荷した荷重Wl3とストレンゲージ15で
検出した力FからF/Wの式により算出される。今回の
測定では荷重300Vとして、摺動距離6m77!/回
、なお、第3図における横軸の摺動回数は1往復の摺動
を2回として示してある。実施例による200回摺動後
の可動接触子の接九摺動速度12mm/Mmとして、摺
動回数100まで行つた。
The friction coefficient is calculated from the applied load Wl3 and the force F detected by the strain gauge 15 using the formula F/W. In this measurement, the load was 300V, and the sliding distance was 6m77! /times, and the number of sliding movements on the horizontal axis in FIG. 3 is shown assuming that one reciprocating sliding movement is two times. The sliding speed of the movable contact after 200 sliding operations according to the example was 12 mm/Mm, and the sliding operation was performed up to 100 times.

表1のような接触子の組合せ摺動接触を行い、第3図に
示す結果を得た。第3図は摩擦係数(F/W)を縦軸に
、摺動回数を横軸にプロツトしたものである。
Sliding contact was performed using the combinations of contacts shown in Table 1, and the results shown in FIG. 3 were obtained. In FIG. 3, the coefficient of friction (F/W) is plotted on the vertical axis and the number of sliding movements is plotted on the horizontal axis.

第3図の結果から、大よそ3つの群に分けることができ
る。
From the results shown in Figure 3, it can be roughly divided into three groups.

すなわち、試験7I6.1;試験A6.3、6、7;お
よび試験S).2、4、5、8の3群である。第2表で
摩耗痕の直径の大きさが大きC ほど摩耗が大きいことを示す。
Namely, Test 7I6.1; Tests A6.3, 6, 7; and Test S). There are three groups: 2, 4, 5, and 8. Table 2 shows that the larger the diameter of the wear scar (C), the greater the wear.

以上の実施例から明らかなように、本発甲の接触子は、
dの同種材料接触ではあまり優特性を示さないが、接触
子の組合せ方によ(常に優れた特性を示し、従来から使
用されズc接触子における同種材料接触、あるいはa触
子における同種材料接触と同様の特徴で慶とが明らかで
ある。
As is clear from the above examples, the contactor of the present invention is
Contact with the same kind of material in d does not show very good properties, but depending on how the contacts are combined (always shows excellent properties, contact with the same kind of material in the contactor d, or contact with the same kind of material in the contactor a) It is clear that Kei has similar characteristics.

また、第2表のいずれの組合せにおいて唾触抵抗は25
mΩ以下であり、安定した接んを示していた。
Also, in any of the combinations in Table 2, the saliva contact resistance is 25
It was less than mΩ, indicating stable contact.

本発明によれば、高価格のAuを使用せ1較的安価なP
d.Inにより優れた特性が衣るので、材料費として大
幅な低価格化がは力る。
According to the present invention, it is possible to use relatively inexpensive P instead of using expensive Au.
d. Since In provides superior properties, material costs can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は実施例に使用した接触子の断面樺(dが本発明
の接触子である)、第2図は躊数測定装置の原理を示す
1実施例、第3図に回数と摩擦係数の関係を示す図であ
る。
Figure 1 shows the cross-section of the contactor used in the example (d is the contactor of the present invention), Figure 2 shows an example showing the principle of the arithmetical measuring device, and Figure 3 shows the number of times and the coefficient of friction. FIG.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 下地金属上にPdを主成分とする第1の層を設ける
とともに、この第1の層上にInよりなる第2の層を設
けることを特徴とした電気摺動接触子。 2 上記下地金属上と第1の層との間にNiを主成分と
する層を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の電気摺動接触子。
[Claims] 1. An electric sliding contact characterized by providing a first layer mainly composed of Pd on a base metal, and providing a second layer made of In on this first layer. Child. 2. The electric sliding contact according to claim 1, further comprising a layer containing Ni as a main component between the base metal and the first layer.
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JPS5790822A JPS5790822A (en) 1982-06-05
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