JPS62253777A - 銅系部材の貴金属被覆方法 - Google Patents

銅系部材の貴金属被覆方法

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JPS62253777A
JPS62253777A JP61097220A JP9722086A JPS62253777A JP S62253777 A JPS62253777 A JP S62253777A JP 61097220 A JP61097220 A JP 61097220A JP 9722086 A JP9722086 A JP 9722086A JP S62253777 A JPS62253777 A JP S62253777A
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JP
Japan
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noble metal
copper
coating
laser beam
based member
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JP61097220A
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Takeshi Morita
毅 森田
Masatake Hiramoto
平本 誠剛
Osamu Hamada
治 浜田
Megumi Omine
大峯 恩
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/32Bonding taking account of the properties of the material involved
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  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

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2例えばしゃ断器に用いられるコンタクタな
どの銅系部材の貴金属被覆方法に関し。
特にその被覆プロセスの改善に関するものである。
(従来の技術〕 従来のしゃ断器のコンタクタは、銅系部材に湿式めっき
により銀めっきされており、レーザビームを利用した方
法はなかった)材 材料として銅系部材の貴金属被覆に限定しなければ、レ
ーザビームを用いた金属被覆方法として、例えば特開昭
57−155363号公報に記載されているものがあっ
た。第4図はこの被覆方法による金属被覆装置を示す構
成図であるっ図において、(1)はレーザ発振器、(1
λ)はレーザ発振器(1)で発振されたレーザビーム、
 C2@)≦2b)【2C)はレーザビーム(1a)の
方向を変更するためのペンドミラーで。
レーザビーム(lK)を伝送するビーム伝送光学系を構
成している。(31はレーザビーム(1りを集光するた
めの集光レンズ、(4)は被覆金属粉末を送給するため
の粉末送給装置、(5)は粉末を導くための粉末送給管
、(6)は粉末を下地金属材料、例えば基材(7)に吹
きりはるためのノズル、(8)はノズル(6)より噴出
する被覆金属粉末、(9)は基材(7)を被覆する金属
皮膜である5図中、矢印Aはレーザビーム(1a)の進
行方向、矢印Bは基材(7)の進行方向を示している。
従来の金属被覆装置は上記のように構成され、レーザ発
振器(1)で発振されたレーザビーム(1a)は矢印A
で示されるよりにペンドミラー(2り、(2b)(2C
〕により伝送されろうこれと共に、基材(7)を矢印B
方向に移動させながら、ノズル(6)より被覆金属粉末
(81を基材(71J:、に送給する。この被覆金属粉
末(8)に対し、集光レンズ(3)で適度なビーム径に
集光されたレーザビーム(12)を照射する。レーザビ
ーム(1m)は被覆金属粉末(8)および基材(7)に
吸収されて、被覆金属粉末(8)および基材(7)の表
面層は溶融し、両者は金属的に結合して基材(7)は金
属皮膜(9)で被覆される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来の金属被覆方法では、基材(7)とし
て鉄系合金、被覆金属粉末(8]としてNi、Crおよ
びこれらの合金が主として用いられ、この場合には良好
な金属皮膜(9)を形成するのが比較的浮島であった。
しかしながら、銅系部材から成る基材(7)に銀や金な
どの貴金属を被覆する場合には。
銅系部材のレーザビーム吸収率が鉄系材料に比較して著
しく低く、さらに銅系部材の熱伝導率が高い点が異なる
。第6図は従来の方法によって銅系部材に被覆した貴金
属被覆部を示す断面図であり。
この図に示されるようにレーザビーム照射部において、
基材(7)の表面層の温度は接合温度に8易に到達せず
、その結果レーザビーム(1乳)が照射された部分の貴
金属粉末のみが溶融し、粒子状に凝集して貴金属粒子a
vを形成し、均一な貴金属皮膜で被覆できないという問
題点があった口 れたもので、銅系部材に貴金属を均一に被覆すると共に
耐摩耗性を向とすることのできる銅系部材の貴金属被覆
方法を得ることを目的とするつ〔問題点を解決するため
の手段〕 この発明に係る銅系部材の貴金属被覆部法は、真空室内
でセラミックスにレーザビームを照射してセラミックス
の蒸気を発生させ、その蒸気によって銅系部材の貴金属
被覆部にセラミックス膜を形成し、このセラミックス膜
の形成部に貴金属材を供給し、これらに高密度エネルギ
ービームを照射して、貴金属中にセラミックスを分散さ
せたもので銅系部材を被覆するようにしたものである。
〔作 用〕
この発明においては、銅系部材の貴金属被覆部に形成し
たセラミックス膜は高密度エネルギービームを吸収して
銅系部材を昇温せしめると共に、粒子状または片状のセ
ラミックスとなって貴金属中に分散して、被覆する貴金
属の耐摩耗性を向丘させる。
「寥槁酬) 第1図はこの発明の一実施例による銅系部材の貴金属被
覆方法を実現するための貴金属被覆装置示す構成図であ
り、図において、(1)〜a〔は従来測長 と同一、または相当のものである。(2a)は発振器(
1)からの高密度エネルギービーム、例えばレーザビー
ムを矢印A a 、 A b方向の2本のレーザビーム
に分割するためのビーム分割ミラー、 (3b)は集光
レンズ、(7)は銅系部材による基材、(8]は銀など
の貴金属材であり1例えば粉体である。(9)は貴金属
による皮膜、■は銅系部材による基材(7)の少くとも
貴金属被覆部に形成されたセラミックス膜。
αのは10−’ torr程度の真空室を構成する真空
8器。
(XSa)および(15b)はそれぞtL L/−f 
ヒ−ム(11)を真空浮器圓内に導くためのウィンドウ
レンズ。
u61はセラミックスを保持するためのセラミックスホ
ルダ、αηはセラミックスホルダαeに固定されたセラ
ミックス、 (IIはレーザビーム(11)が照射され
てセラミックスαηから蒸発したセラミックスの蒸気で
るる。なお、この実施例において、セラミックスとして
は例えばアルミナ(A/1os)を用いているっ 上記のように構成された銅系部材の貴金属被覆方法にお
いては、ビーム分割ミラー(22)で分割されたレーザ
ビーム(1@)の一方は矢印Ab方向に導かれ、セラミ
ックス(1?)に照射されて、基材(7)の少くとも貴
金属被覆部にセラミックス膜α2を膜厚が2μm程度に
なるように形成する。さらに、基材(7)は矢印8方向
に移動し、ノズル(6)より貴金属材(8)がセラミッ
クス膜αりとに供給される0欠に、ビーム分割ミラー(
2りで分割されたレーザビームの池方が矢印Aii方向
に導かれ粉末送給装置(41によりセラミックス膜Cl
5J:に送給された貴金搗材(8)に照射される。ここ
で、貴金属材(8)にレーザビーム(1a)を照射して
貴金属による皮膜(9)を形成する時の貴金属被覆部の
断面図を第2図に示す5図において、基材F71 、h
に形成されたセラミックス膜0りは貴金属から成る被覆
貴金属粉末(10を通過してきたレーザビーム(1りを
吸収して、その熱を基材(7)へ熱伝導によし伝えて基
材(7)を昇温せしめるっ基材(7)が昇温すると、基
材(7)とセラミックス膜■の熱膨張係数の差により基
材(7)とセラミックス膜αりとの界面にせん断応力が
発生して、セラミックス膜α2は基材(7)より剥離す
る。剥離によりセラミックス膜αりは細かく破壊して片
状あるいは粒子状となる。このプロセスにおいて2貴金
属から成る被覆貴金属粉末ulのレーザビーム(1a)
が照射された部分は溶融しているため1片状あるいは粒
子状のセラミックス03は溶融[7た貴金属中に分散し
、昇温した基材(7)と溶融貴金属とが結合する。従っ
て。
基材(7)はセラミックスαJが分散した貴金属により
被覆される。
このように製造工程において貴金属の凝集が防止され、
基材(7)を貴金属で比較的均一に被覆できる。さらに
被覆した貴金属の皮膜(9)中にセラミックス日が分散
しているため、耐摩耗性が向丘する。
なお、セラミックス膜uりの膜厚は2μm程度としたが
、これに限るものではな(,0,5μm〜10μm程度
が望ましい。との膜厚が0.5μm未満だと基材(7)
に対する昇温効果が低く、10μmを越えると工程中に
セラミックス膜(2)が剥離しやすくなるう また1片状あるいは粒子状のセラミックス03の体積分
率を上記実施例では5%程度としており、1チル10%
程度が耐摩耗性および導電率の両方を満足するという点
で望ましい。体積分率が1%未満の場合には耐摩耗性が
とがらず410%を越えると、導電率が低下する。また
丘記実施例では1台のレーザ発振器(1)を用いて、こ
れから発振されたレーザビーム曲を真空室(141外で
分割して一方をセラミックスαりの蒸発に用い、池方を
貴金属被覆工程に用いたものにりいて説明したが、レー
ザビームを第3図に示すように真空室圓内で分割しても
同様の効果が期待できる。
また、レーザ発振器を2台用いればセラミックスの蒸発
工程と貴金属被覆工程とが独立に制御できる効果があり
、それぞれの波長を変えることによってビーム吸収率が
異なっても高い生産効率が得られる効果があるっ この時、貴金属被覆工程に用いるレーザビームは、電子
ビームなどの高密度エネルギーと−ムを用いることもで
きる。
〔発明の効果〕
この発明は以と説明したとおり、真空室内でセラミック
スにレーザビームを照射してセラミックスの蒸気を発生
させ、その蒸気によって銅系部材の貴金属被覆部にセラ
ミックス膜を形成し、このセラミックス膜の形成部に貴
金属材を供給し、これらに高密度エネルギービームを照
射して、貴金属中にセラミックスを分散させたもので銅
系部材を被覆することにより、真空室内で基材にセラミ
ックス膜を形成した後貴金属被覆を行なって銅系部材に
貴金属を比較的均一に被覆すると共に、被覆した貴金属
の耐摩耗性を向上することのできる銅系部材の貴金属被
覆方法が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による銅系部材の貴金属被
覆方法に係る被覆装置を示す構成図、第2図は貴金属被
覆工程における貴金属被覆部の断面図、第3図はこの発
明の池の実施例による被覆装置を示す構成図、第4図は
従来の金属被覆方法による金属被覆装置を示す構成図1
m5図は従来の金属被覆方法により銅系部材に貴金属被
覆した時の貴金属被覆部を示す断面図でろるっ図におい
て、 (la)はレーザビーム、(7)は銅系部材、 
(81、(9)は貴金属材、+121はセラミックス膜
、αJはセラミックス、a句は真空室、07)はセラミ
ックス、囮はセラミックスの蒸気である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代 理 人    大  岩  増  雄第2図 /J:でラミッ7人

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)真空室内でセラミックスにレーザビームを照射し
    て上記セラミックスの蒸気を発生させ、その蒸気によつ
    て銅系部材の貴金属被覆部にセラミックス膜を形成し、
    このセラミックス膜の形成部に貴金属材を供給し、これ
    らに高密度エネルギービームを照射して、上記貴金属中
    に上記セラミックスを分散させたもので上記銅系部材を
    被覆するようにした銅系部材の貴金属被覆方法。
  2. (2)高密度エネルギービームは、電子ビームであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の銅系部材の
    貴金属被覆方法。
  3. (3)高密度エネルギービームは、レーザビームである
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の銅系部材
    の貴金属被覆方法。
  4. (4)発振器から発振されたレーザビームをビーム分割
    ミラーで分割し、一方のレーザビームをセラミックスに
    照射し、他方のレーザビームを銅系部材の貴金属被覆部
    に照射することを特徴とする特許請求の範囲第3項記載
    の銅系部材の貴金属被覆方法。
  5. (5)セラミックスに照射するレーザビームの波長は、
    銅系部材の貴金属被覆部に照射するレーザビームの波長
    と異なるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
    3項記載の銅系部材の貴金属被覆方法。
  6. (6)貴金属材は粉体であることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の銅系部材
    の貴金属被覆方法。
  7. (7)セラミックス膜は、その膜厚が0.5μm〜10
    μmであることを特徴とする特許請求の範囲第1項ない
    し第6項のいずれかに記載の銅系部材の貴金属被覆方法
  8. (8)貴金属材中のセラミックスの体積分率は、1%〜
    10%であることを特徴とする特許請求の範囲第1項な
    いし第7項のいずれかに記載の銅系部材の貴金属被覆方
    法。
  9. (9)貴金属材は、銀であることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項ないし第8項のいずれかに記載の銅系部材
    の貴金属被覆方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0664349A1 (de) * 1994-01-25 1995-07-26 DEUTSCHE FORSCHUNGSANSTALT FÜR LUFT- UND RAUMFAHRT e.V. Verfahren zum Beschichten von Kupferwerkstoffen
EP0915184A1 (de) * 1997-11-06 1999-05-12 Sulzer Innotec Ag Verfahren zur Herstellung einer keramischen Schicht auf einem metallischen Grundwerkstoff
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WO2015038371A1 (en) * 2013-09-10 2015-03-19 Caterpillar Inc. Machine component cladding strategy

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