JPWO2007111017A1 - クラッド接点材及びそのクラッド接点取付加工方法 - Google Patents

Abstract

用途の広いクラッド型接点を実現するクラッド接点材及びそのクラッド接点取付加工方法において、クラッド接点材１は銅製のベース材２に銀または銀ニッケルの接点部３を圧着してテープ状に形成し、全体に銀メッキ加工４を施し、全体厚さが１．５ｍｍ、幅１．５ｍｍ、メッキ厚さ３ミクロン以上で構成される。クラッド接点材１から長さ２ｍｍで切り出されたクラッド接点６は厚さ０．１５ｍｍのベリリウム銅製の可動板７の端部に空けられた下孔８に押し込まれ、カシメて接点として取り付けられる。カシメ部分は１：１．３の割合で銀メッキ部分のほうが多いので、高温による酸化や腐食が遅く、接点寿命が長くなる共に従来よりも高温、大電流条件での使用が可能となる。

Description

本発明は、用途の広いクラッド接点を実現するクラッド接点材及びそのクラッド接点取付加工方法に関する。

従来、接点のカシメによる台金への取り付け加工方法としては、リベット型に加工された接点を台金にカシメる方法と、線材状の接点材をプレス金型に供給して、打ち抜きとカシメを同時に行う複合加工に大別される。

リベット型接点を台金にカシメる方法は、先ず、接点材をヘッダ加工によりベース材に取り付けてリベット状としたリベット型接点を作る。
そして、そのベース材部分を台金に形成してある孔に挿入し、孔の反対側に出たベース材部分の端部を圧潰して台金にカシメ付けることによって、リベット型接点を台金に取り付ける。このリベット型接点には、予め銀メッキ加工をすることが一般的に行われていた。

ところで、近年、大量の接点付き台金を作成するために、高速のプレス加工を用いることができる複合加工が一般化されてきた。この複合加工に用いられる線材状の接点材としては、単一の線材を用いる方法と、接点材とベース材を張り合わせたクラッド材を用いる方法とがある。

クラッド材は、張り合わせに安価なベース材を用いる分だけ、高価な貴金属からなる接点材料を少なくして構成できるため、早い段階から接点のクラッド化が行われた。
このクラッド材を用いる場合、クラッド材を薄いテープ状の条材に加工し、接点テープに仕上げる。そして、この接点テープをスリット加工で切断しながら、厚さの薄い、形状が角型の接点とし、この接点を台金の孔に挿入し、台金の両側から圧潰して台金にカシメ付ける。

この接点テープは、テープ状であるため、従来、そのまま台金への取付加工に使われ、予めメッキを施すことは行われていなかった。（例えば、日本国、特開昭５４−１５０６７８号公報の第９図、特開昭５６−０５００１０号公報の第１８図及び第２１図を参照。）

ところで、一般に、接点に通電すると接点の接触抵抗によるジュール熱で接点部に温度上昇が発生する。大電流で又は高温環境で接点を使用すると、環境温度に温度上昇が加わり、接点の温度が異常に高くなる場合がある。

この状態で台金に放熱が進めば接点温度は平衡状態に到達するが、カシメ部分のカシメ加工度が低く、カシメ部分の接触抵抗が高いと、接点の温度は台金への放熱が困難となって一層接点温度が上昇することになる。

接点が高温になると、開閉時のアークの冷却能力が低下し、接点の通電遮断性能が低下する。また、接点自体が高温によって表面の酸化が進行しやすくなる。特に、台金は、銅系材料で構成され、クラッド材型接点のプレス加工によってカシメを行う面は切断面や、破断面になる。

また、リベット型、クラッド材型に限らず、一般に接点材とベース材とからなる接点はベース材が銅である場合が多く、したがって表面酸化を起こしやすい。
リベット型接点の場合は、足部（ベース部）のみを潰す方法でカシメるのでカシメ加工度が高く、カシメ部分は台金の取付部に比較的密着している。したがって、接触抵抗も低く、接触部の酸化の進行は早くはない。

ところが、クラッド型接点は、プレス加工という方法であってリベット型接点の場合とは加工の態様が異なり、カシメの加工度が低く、この加工度を上げることは困難である。
このようにクラッド型接点は、カシメの加工度が低いため、必然的に台金との接触面積も小さくて台金との密着性が低くなり、接触部に酸素が入り込み易くなる。また、接触抵抗が大きく高温になりやすい。その両面で酸化が進行しやすくなる。

したがって、クラッド型接点は、もちろん、所定の限度以内で使用するぶんにおいては全く問題が無いが、大電流で又は高温環境で使用しようとする場合は、性能的に無理の利かない特性を持つものであり、用途が限定されるという問題を有していた。

本発明の目的は、上記従来の実情に鑑み、用途の広いクラッド型接点を実現するクラッド接点材及びそのクラッド接点取付加工方法を提供することである。

先ず、第１の発明のクラッド接点材は、貴金属を主成分とする電気接点材と電導性金属のベース材とが圧着されてテープ状部材に形成され、一定の長さに切り出された接点体を複合加工によるプレス加工にて成形される板材の台金に打ち込まれてカシメられ、上記接点体を上記台金に電気接点として形成されるクラッド接点材であって、上記テープ状部材の全面を抗酸化性金属で被覆されているように構成される。

このクラッド接点材において、例えば、上記電気接点材は銀又は銀合金であり、上記ベース材は銅又は銅合金であり、上記抗酸化性金属は銀又は金であるように構成される。
また、例えば、上記接点材と上記ベース材との間に、少なくとも上記電気接点材とは難合金化性を有する金属の中間層が設けられるように構成される。

次に、第２の発明のクラッド接点材は、ニッケルメッキしたベース材の一面に電気接点材の薄板を圧着またはシーム溶接して一定長さに切り出し可能なテープ状部材として構成される。

上記第１又は第２の発明において、上記電気接点材は、例えば、厚さが上記ベース材の厚さの半分以下であるように構成される。
更に、第３の発明のクラッド接点取付加工方法は、上記第１又は第２の発明のクラッド接点材が用いられ、第１の発明における複合加工によるプレス加工にて板材の台金に接点体が打ち込まれてカシメられ上記接点体が上記台金に電気接点として形成されるに際し、上記クラッド接点材から切り出される接点体の切り出し長さａは、上記クラッド接点材の幅ｂに対し、ｂ＜ａの関係にあるように構成される。

この場合、例えば、上記接点体の切り出し長さａと上記クラッド接点材の幅ｂとは、少なくとａ：ｂ＝１．３：１の関係にあることが好ましい。
このクラッド接点取付加工方法において、上記複合加工によるプレス加工にて上記板材の上記台金に上記接点体が打ち込まれてカシメられるに際し、上記ベース材が上記台金にカシメられるように構成される。

以上のように本発明によれば、カシメ部分のベース材が、切断面積よりも広い面積部分を酸化しにくい且つ導電性の良い金属で鍍金されているので、カシメ部分の酸化の進行、ひいては接点の破損の進行が遅くなり、これにより、接点寿命が長期化する。

また、接点材とベース材間に少なくとも接点材と合金化しにくい金属を介装させるので接点材の合金化による接点の融点低下を防止でき、これにより、スパークや高温化による接点の溶融・損傷が低減され、接点寿命が長期化するだけでなく、高温域で使用される温度スイッチやリレーの接点として有効に使用することができる。

また、ベース材に多用される銅と合金化しても融点低下を伴わず且つ接点材に多用される銀と合金化しないニッケルでベース材を鍍金するので、この点でも、融点の低下を防止して接点寿命を長期化させることができると共に高温域で使用される温度スイッチやリレーの接点として有効に使用することができる。

実施例１としてのテープ状のクラッド接点材を示す斜視図である。 実施例１におけるクラッド接点材によるクラッド接点取付加工方法を示す図である。 実施例１におけるクラッド接点材によるクラッド接点取付加工方法を示す図である。 実施例１におけるクラッド接点材によるクラッド接点取付加工方法を示す図である。 実施例１におけるクラッド接点材によるクラッド接点取付加工方法を示す図である。 実施例１におけるクラッド接点材によるクラッド接点取付加工方法を示す図である。 実施例２としての高温によっても融点が低下しないクラッド接点のためのクラッド接点材の構成例を示す図である。 実施例３としての高温によっても融点が低下しないクラッド接点のためのクラッド接点材の他の構成例を示す図である。

符号の説明

１ クラッド接点材
２ ベース材
３ 接点部
４ 銀メッキ加工
５ スリット加工部
６ クラッド接点
７ 可動板
８ 下孔
１０ クラッド接点材
１１ ニッケル
１２ クラッド接点材
１３ 接点面

実施例１
図１は、本発明の実施例１としてのテープ状のクラッド接点材を示す斜視図である。図１に示すように、本例のクラッド接点材１は、銅製のベース材２に銀または銀ニッケルの接点部３を圧着してテープ状に形成し、このテープ状になった全体に銀メッキ加工４を施して構成される。このクラッド接点材１は、全体厚さが１．５ｍｍ、メッキ厚さは３ミクロン以上である。

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、及び図２Ｅは上記のクラッド接点材１によるクラッド接点取付加工方法を示す図である。図２Ａは図１のクラッド接点材１を簡略に図示したものである。

このクラッド接点材１は、プレス加工の工程の中のスリット加工において、切り込み部５に沿って切断されて図２Ｂに示すように、クラッド接点６として切り出される。
このときクラッド接点６の切り出し寸法は、幅ｂ＝１．５ｍｍに対し、長さａ＝２ｍｍとする。これにより、幅対長さの比は、１対１．３３３となる。

このような構成とすることにより、このクラッド接点６をスイッチ可動板に取り付けたとき、切断面よりもメッキ面が多くなり、後述するようにメッキ効果が優勢になる。
このクラッド接点６のスイッチ可動板への取り付けでは、プレス加工において、先ず、図２Ｃに示すように、０．１５ｍｍの厚さのベリリウム銅製の可動板７の端部に下孔８を空け、この下孔８に上記２ｍｍの長さに切り出したクラッド接点片を押し込み、図２Ｄに示すようにカシメて、接点として取り付けられる。

図２Ｅは図２ＤのＡ−Ａ´矢視断面を示したものである。このようにカシメて可動板７に取り付けられたクラッド接点６の接点部３の厚さは全体の１／５以下の厚さになっている。

ところで、このクラッド接点６をテープ状のクラッド接点材１から個々に切り出した際には、その断面には地の銅のベース材２が露出することになる。
もし、銀メッキ加工４が施されていない場合は、可動板７へのカシメ部分が全て銅のベース材２との圧着接触で形成される。

このような銀メッキの無いクラッド接点を、例えば１５０℃で動作するサーモスタットのスイッチ可動板の接点に使用し、実際に１８Ａの開閉試験を行ってみると、接点のベース材の酸化の進行が早くなる。

そのような酸化の進行と、カシメ部分の接触抵抗の増大と相まって、加速度的に接点の劣化が進行する。そして、接点面の荒れの進行だけでなく、カシメ部分の接触が不安定化し、端子間抵抗が正常時の数百倍から千倍を超えるような状態に移行してしまう。

ところが、本例の銀メッキ加工４を施したクラッド接点６を同じ条件で試験した場合では、接点部の変色はほとんど無く、端子間抵抗の増加も少なく抑えられた。そして結果的に１．５倍を超える電流の増加が可能であった。

尚、銀は一般に酸化しにくい性質を有するが、ここで銀メッキ加工４に用いられた銀は酸化作用の強いオゾンとの反応で生成した酸化銀である。この酸化銀は加熱で分解し大気中に酸素を放出する性質を持っている。この性質を利用して銀メッキ加工する。

このように本例では、テープ状のクラッド接点材の全体を、たとえば銀などでメッキ加工してクラッド接点材の酸化を防ぐようにする。銀は酸化しにくい金属であり、接点にも使用されるように抵抗の小さい金属であるのでクラッド接点材全体をメッキ被覆しても何ら支障はない。この酸化防止のためのメッキは、特に可動板とカシメで接触するベース材部分の酸化防止に効果がある。

尚、銀と同様に貴金属類で比較的容易にメッキができる金を、クラッド材１のメッキ材として使用しても、銀の場合と同様に、クラッド接点のベース材の酸化を防止する作用と、接触抵抗を安定化する作用がある。

また、貴金属以外では、ニッケルが比較的酸化しにくい金属であり、このニッケルをメッキ加工に使用しても、銀には及ばないものの上記同様の効果を出すことができる。
実施例２
ところで、一般に接点を大電流で使用すると接点が高温になる。接点に銀と銅を圧着したクラッド接点を使用した場合、接点が高温になると、銀と銅の拡散が進行し界面の合金化が進行する。

銀と銅の共晶温度は７７９℃であり、したがって銀と銅とは接点の高温化で合金になり易い。合金化が進行すると、銀と銅の合金は単体よりも融点が低いため、接点としては溶着の危険性が高くなる。

銀と銅の合金化で、融点が低下し、接点の荒れが進行すると、部分的に表面より深い部分の接点材とベース材の接合部又はその下層のベース材が露出するという状況を伴う。この部分は特に合金化の進行が早いため、接点の性能が大きく低下してゆく。

そこで、この実施例２においては、融点の低下を防止する接点構成を示す。
図３は、実施例２としての高温によっても融点が低下しないクラッド接点のためのクラッド接点材の構成例を示す図である。

図３に示すクラッド接点材１０は、図１と同様の構成のクラッド接点材のベース材２と接点部３との境界面に、中間層としていずれか一方と合金化しにくい金属、本例ではニッケル１１を介装して多層化したものである。このクラッド接点材１０によるクラッド接点取付加工方法は、図２の場合と同様である。

ニッケル１１はベース材２の銅と合金化してもベース材２の銅の融点を低下させることがない一方で、接点部３の銀とは合金化しない性質をもっている。このニッケル１１の介装によりベース材２の銅と接点部３の銀との合金化が阻害され、接点の融点の低下を防止することができる。

このように、本例においては、接点部３の銀とベース材２の銅との間に、少なくとも一方の金属と合金化しにくい金属の中間層を設けるので、例えば中間層をニッケルとするとニッケルは銀と合金を作りにくいので、接点部の融点の低下を抑えることができる。

実施例３
上記のベース材２と接点部３との境界面に中間層を介装させる方法を、より簡単に行うこともできる。これを、実施例３として、以下に説明する。

図４は、実施例３としての高温によっても融点が低下しないクラッド接点のためのクラッド接点材の他の構成例を示す図である。
図４に示すクラッド接点材１２は、ベース材２を接点部３と接合する前に、ベース材２をニッケル１１でメッキして被覆する。その後、ベース材２のニッケルメッキ面に、接点部３を冷間圧接するか、シーム溶接する。

これにより、接点面１３は、接点部３の貴金属である銀の表面が維持され、クラッドのベース材２である銅は、最初にニッケルメッキされているので、ベース材２の酸化を防止することができる。

この方法では、ベース材２の酸化が制限され、カシメ接触部が安定することに加え、接点部３の銀とベース材２の銅との合金化も制限させることができる。
このように、接点材と可動板とのカシメ部分の酸化を防止するので、接点の高温、大電流条件での使用で融点低下を起こさず、溶着故障を減らすこともでき、これにより、複合加工により作成される安価なクラッド接点の電気定格を、拡大することが可能となり、用途を広げることができて経済的である。

以上のように本発明のクラッド接点材及びそのクラッド接点取付加工方法は、クラッド型接点を製作する全ての業界において利用することが可能である。

Claims (8)

1. 貴金属を主成分とする電気接点材と電導性金属のベース材とが圧着されてテープ状部材に形成され、一定の長さに切り出された接点体を複合加工によるプレス加工にて成形される板材の台金に打ち込まれてカシメられ、前記接点体を前記台金に電気接点として形成されるクラッド接点材であって、
   前記テープ状部材の全面を抗酸化性金属で被覆されていることを特徴とするクラッド接点材。
2. 前記電気接点材は銀又は銀合金であり、前記ベース材は銅又は銅合金であり、前記抗酸化性金属は銀又は金である、ことを特徴とする請求項１記載のクラッド接点材。
3. 前記接点材と前記ベース材との間に、少なくとも前記電気接点材とは難合金化性を有する金属の中間層が設けられることを特徴とする請求項１又は２記載のクラッド接点材。
4. ニッケルメッキしたベース材の一面に電気接点材の薄板を圧着またはシーム溶接して一定長さに切り出し可能なテープ状部材としたことを特徴とする請求項１、２又は３記載のクラッド接点材。
5. 前記電気接点材は、厚さが前記ベース材の厚さの半分以下であることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のクラッド接点材。
6. 請求項１、２、３、４又は５記載のクラッド接点材が用いられ、請求項１記載の複合加工によるプレス加工にて板材の台金に接点体が打ち込まれてカシメられ前記接点体が前記台金に電気接点として形成されるに際し、
   前記クラッド接点材から切り出される接点体の切り出し長さａは、前記クラッド接点材の幅ｂに対し、ｂ＜ａの関係にある、ことを特徴とするクラッド接点取付加工方法。
7. 前記接点体の切り出し長さａと前記クラッド接点材の幅ｂとは、少なくともａ：ｂ＝１．３：１の関係にある、ことを特徴とする請求項６記載のクラッド接点取付加工方法。
8. 前記複合加工によるプレス加工にて前記板材の前記台金に前記接点体が打ち込まれてカシメられるに際し、前記ベース材が前記台金にカシメられる、ことを特徴とする請求項６又は７記載のクラッド接点取付加工方法。

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