KR20090126289A - 전기 접점 재료, 그 제조 방법, 및 전기 접점 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는 합금으로 이루어진 표층을 가진 전기 접점 재료, 그 제조 방법, 및 그것을 이용하여 이루어진 전기 접점에 관한 것이다. 최근, 자동차 하네스용의 커넥터 단자나 휴대 전화가 탑재된 콘택트 스위치나 메모리 카드의 단자 등, 미끄럼동작을 동반한 전기 접점에서, 내마모성이 뛰어난 전기 접점 재료가 이용되고 있다. 내마모성이 뛰어난 전기 접점 재료로서는, 상기의 전기 접점 재료 위에, 지방족 아민, 메르캅탄중의 어느 하나 또는 양자의 혼합물로 이루어진 유기 피막을 마련한 것 등이 알려져 있지만, 0.5N이하의 저하중에서는 유효하지만, 하중이 0.5N를 넘으면 마모가 가속도적으로 진행하므로, 고온 환경하에서는 미끄럼동작 특성의 저하가 보이는 등의 문제가 있었다. 본 발명은, 상기의 전기 접점 재료 위에, 지방산을 포함한 유기 화합물로 형성된 유기 피막을 마련하는 것 등에 의해서, 상기 문제의 해결을 도모한 것이다.

Description

전기 접점 재료, 그 제조 방법, 및 전기 접점{ELECTRIC CONTACT MATERIAL, METHOD FOR MANUFACTURING THE ELECTRIC CONTACT MATERIAL, AND ELECTRIC CONTACT}
본 발명은, 전기 접점 재료와 그의 제조 방법 및 그것을 이용하여 이루어진 전기 접점에 관한 것이다.
전기 접점 부품에는, 예전에는 전기 전도성이 뛰어난 구리 또는 구리합금이 이용되어 왔지만, 근래에는 접점 특성의 향상이 진행되어, 있는 그대로의 구리 또는 구리합금을 이용하는 경우는 감소하고, 구리 또는 구리합금 위에 각종 표면처리를 실시한 제품이 제조·이용되고 있다. 특히 전기 접점 재료로서 많이 이용되고 있는 것으로서, 귀금속 피복이 전기 접점부에 실시된 것이 있다. 그 중에서도 Au, Ag, Pd, Pt, Ir, Rh, Ru 등의 귀금속은, 그 재료가 가진 안정성이나 우수한 전기 전도율을 가진 점 등으로부터, 각종 전기 접점 재료로서 이용되고 있으며, 특히 Ag에 관해서는, 금속 중에서 가장 전기 도전성이 뛰어나며, 귀금속류에서도 비교적 염가이기 때문에 다방면에서 범용되고 있다.
최근의 전기 접점재로서 자동차 하네스용의 커넥터 단자나 슬라이드 스위치, 휴대 전화에 탑재된 콘택트 스위치, 혹은 메모리 카드나 PC카드의 단자 등, 반복적인 끼우고 빼기나 미끄럼동작을 동반하는 전기 접점재에서, 내마모성이 뛰어난 소 위 전기 접점재료가 이용되고 있다. 내마모성의 향상에 관해서는, 범용적인 것으로는 경질 Ag나 경질 Au를 사용한 접점재 등이 일반적이지만, 그 중에서도 Ag가 Au나 Pd 등 보다 염가이기 때문에, 근래에는 경질 광택 Ag 도금재 등의 개발이 진행되어, 각종 내마모성이 요구되는 개소에서 사용되고 있다. 또한 마이크로 입자를 분산시킨 도금이나 클래드재 등도 연구 개발되고 있으며, 전기 접점재의 미끄럼동작 특성에서 다양한 표면 처리재가 개발되고 있다.
또한, 표면의 미끄럼동작 특성을 향상시키기 위해서 도금 후의 표면에 봉공(封孔)처리나 윤활 처리를 실시하는 것도 존재하고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에서는, Ag합금 위에 순Ag도금을 실시하고, 그 위에 지방족 아민, 메르캅탄중의 어느 하나 또는 양자의 혼합물로 이루어진 유기 피막을 더 마련하여, 내황화성이나 내마모성을 향상하는 것이 알려져 있다(일본 공개특허공보 평성 6-212491호 참조).
그러나, 종래의 경질 Ag 혹은 경질 Ag도금 처리를 실시한 전기 접점재는, 무광택 Ag재보다는 마모성이 작지만, 비교적 높은 하중에서의 미끄럼동작이 필요한 부위에 이용하면 그들이 곧바로 소모하고, 기재(基材)가 노출하여 산화나 부식을 일으키는 것에 의해 미끄럼동작 접점재의 도통 불량을 종종 일으키는 경우가 있다. 귀금속 두께를 두껍게 하여 기재의 노출을 지연시키는 수법도 취해지고 있지만, 고가의 귀금속을 대량으로 사용하고 있기 때문에, 비용이 상승해 버리는 단점이 있다. 또한, 상술한 지방족 아민, 메르캅탄중의 어느 하나 또는 양자의 혼합물로 이루어진 유기피막을 마련하는 종래의 수단으로는, 0.5N 이하의 비교적 저하중에서의 내마모성은 유효했지만, 하중이 0.5N 이상이 되면 마모가 가속도적으로 진행하고, 하중 1N∼1.5N에서는 바로 미끄럼동작 특성이 저하하는 것을 알 수 있다. 게다가, Ag합금 위에 순Ag층을 형성한 것과 같은 2층 구조이기 때문에, 제조비용이 상승한다고 하는 문제점이 있다. 또한 상술의 전기 접점 재료는, 고온 환경하에서 미끄럼동작 특성의 저하가 보이는 경우가 있지만, 이 원인은 유기 피막의 내열성이 불충분한 것에 있음을 알 수 있다.
본 발명자는, 상기 문제점에 대하여 집중적으로 검토를 거듭한 결과, 귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는 합금으로 이루어진 표층을 가진 전기 접점 재료로서, 상기 표층의 표면상에, 지방산을 포함한 유기 화합물로 형성되어 이루어진 유기 피막을 마련하는 것에 의해서 얻어진 전기 접점 재료가, 내마모성이나 미끄럼동작 특성, 내열성이 뛰어난 것을 발견하였다. 본 발명은 이러한 발견에 의하여 이루어지게 된 것이다.
즉, 본 발명에 의하면, 이하의 수단이 제공된다:
(1) 귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는 합금으로 이루어진 표층을 가진 전기 접점 재료로서, 상기 표층의 표면상에, 지방산을 포함한 유기 화합물로 형성된 유기 피막을 마련하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 전기 접점 재료,
(2) 상기 지방산의 탄소 원자수가 8∼50(단, COOH의 C의 수를 포함한다)인 유기 화합물로 형성된 유기 피막을 마련하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 기재된 전기 접점 재료,
(3) 귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는 합금으로 이루어진 표층을 가진 전기 접점 재료로서, 상기 표층의 표면상에 지방족 아민, 메르캅탄중의 어느 하나 또는 양자의 혼합물로 이루어진 제1 유기 피막층을 마련하고, 상기 제1 유기 피막층의 표면상에, 지방산을 포함한 유기 화합물로 형성된 제2 유기 피막을 더 마련하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 전기 접점 재료,
(4) 상기 지방산의 탄소 원자수가 8∼50(단, COOH의 C의 수를 포함한다)인 유기 화합물로 형성된 유기 피막을 마련하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 상기 (3)에 기재된 전기 접점 재료,
(5) 상기 표층을 형성하는 상기 귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는 합금이 Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Ru 또는 이들 어느 하나의 1종 이상을 주성분으로 하는 합금인 것을 특징으로 하는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 전기 접점 재료,
(6) 상기 표층을 형성하는 상기 귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는 합금이 Ag, 또는 Ag를 주성분으로 하는 합금인 것을 특징으로 하는, 상기 (3) 또는 (4)에 기재된 전기 접점 재료,
(7) 상기 귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는 합금으로 이루어진 상기 표층이, 도금법 또는 클래드법으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)∼(6)중의 어느 하나에 기재된 전기 접점 재료의 제조 방법, 및
(8) 상기 (1)∼(6)중의 어느 하나에 기재된 전기 접점 재료를 이용하여 이루어진, 전기 접점.
본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은, 적절히 첨부한 도면을 참조하여, 하기의 기재로부터 보다 명백해질 것이다.
[도 1] 도 1은, 본 발명의 전기 접점 재료의 하나의 실시형태의 단면도를 도시한 도면이다.
[도 2] 도 2는, 본 발명의 전기 접점 재료의 또 하나의 실시형태의 단면도를 도시한 도면이다.
[도 3] 도 3은, 본 발명의 전기 접점 재료의 또 다른 하나의 실시형태의 단면도를 도시한 도면이다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
이하, 본 발명의 전기 접점 재료에 대하여 설명한다.
본 명세서 및 특허 청구의 범위에서, '귀금속'이란, 이온화 경향이 수소보다도 작고, 귀(貴)인 금속을 말한다.
본 명세서 및 특허 청구의 범위에서, '귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는 합금으로 이루어진 표층을 가진 전기 접점 재료'란, 유기 피막 또는 유기 피막층 형성전의 최표면에 귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는(상기 귀금속을 50질량%이상 함유한다) 합금이 나타나 있는 전기 접점 재료를 말한다.
본 발명의 전기 접점 재료의 형상은, 판, 봉, 선, 관, 조, 이형(異形)조 등, 전기 접점 재료로서 사용되는 형상이면 특별히 제한은 없다. 또한, 표면이 귀금속 또는 그 합금으로 완전하게 덮여 있을 필요는 없고, 예를 들면 후프조의 스트라이프 형상, 스폿 형상 등, 접점 재료로서 이용되는 개소이면 부분적으로 노출하 고 있는 것이라도 좋다.
본 명세서 및 특허 청구의 범위에서, '귀금속을 주성분으로 하는 합금'이란, 상기 귀금속의 함유량으로서 귀금속을 50질량%이상 함유하는 합금을 말하고, 70질량%이상 함유하는 합금이 바람직하다.
본 발명의 전기 접점 재료에서, 귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는 합금의 구성에 대하여 특별히 제한은 없지만, 금(Au) 또는 Au합금의 구체적인 예로서는, 예를 들면, Au, Au-Ag합금, Au-Cu합금, Au-Ni합금, Au-Co합금, Au-Pd합금, Au-Fe합금 등을 들 수 있고, 은(Ag) 또는 Ag합금의 구체적인 예로서는, 예를 들면 Ag, Ag-Cu합금, Ag-Ni합금, Ag-Se합금, Ag-Sb합금, Ag-Sn합금, Ag-Cd합금, Ag-Fe합금, Ag-In합금, Ag-Zn합금, Ag-Li합금, Ag-Co합금, Ag-Pb합금 등을 들 수 있으며, 구리 (Cu) 또는 Cu합금의 구체적인 예로서는, 예를 들면 Cu, Cu-Sn합금, Cu-Zn합금, Cu-Ag합금, Cu-Au합금, Cu-Ni합금, Cu-Fe합금 등을 들 수 있고, 루테늄(Ru) 또는 Ru합금의 구체적인 예로서는, 예를 들면, Ru, Ru-Au 합금, Ru-Pd합금, Ru-Pt합금 등을 들 수 있다.
도 1은, 본 발명의 전기 접점 재료의 하나의 실시형태의 단면도를 도시한 도면이다.
도 1중에서, 귀금속 또는 그 합금(1)의 표면상에, 지방산을 포함한 유기 화합물로 형성된 유기 피막(2)을 마련하여 이루어진 형태이다.
도 2는, 본 발명의 전기 접점 재료의 또 하나의 실시형태의 단면도를 도시한 도면이다.
도 2중에서, 기체(3)의 표면상에 귀금속 또는 그 합금(1)으로 이루어진 표층이 형성되고, 그 표층의 표면상에 지방산을 포함한 유기 화합물로 형성된 유기 피막(2)을 마련하여 이루어진 형태이다.
본 발명에서, 상기 귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는 합금으로 이루어진 상기 표층이 형성되는 기체로서는, 전기 접점 재료의 기체로서 이용되는 기체인 한 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 구리(Cu) 또는 그 합금, 철(Fe) 또는 그 합금, 니켈(Ni) 또는 그 합금, 알루미늄(Al) 또는 그 합금 등을 들 수 있다.
또한 이들 귀금속 또는 그 합금으로 이루어진 상기 표층이 도금법으로 형성되는 경우는, 기체 성분과 귀금속 또는 그 합금으로 이루어진 표층의 확산 방지나 밀착성 향상을 위해서, 니켈(Ni) 및 그 합금, 혹은 코발트(Co) 및 그 합금, 혹은 Cu 및 그 합금 등, 적절히 임의의 바탕층을 형성하여도 좋다. 또한, 바탕층은 복수층 있어도 좋고, 피복 사양 용도 등에 따라 각종의 바탕 구성을 마련하는 것이 바람직하다. 이들 두께에 대해서도 특별히 제한은 없지만, 전기 접점재로서의 사용 조건이나 비용 등을 고려하면, 상기 귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는 합금으로 이루어진 상기 표층의 두께는, 바탕층을 포함해도 0.01 ∼10㎛가 바람직하고, 0.1∼2㎛가 보다 바람직하다.
귀금속 또는 그 합금으로 이루어진 표층의 표면상에 형성되는 유기 피막은, 지방산을 포함한 유기 화합물로 형성되어 이루어진 내열성을 가진 유기 피막이다.
지방산이란, 쇄상의 1가의 카르본산을 말하며, 화학식 CnHmCOOH로 표시되고, 각각, n, m은 정수를 나타낸다. 또한, 이중 결합이나 삼중 결합을 갖지 않는 포화 지방산이나, 상기 결합을 가진 불포화 지방산도 포함되어 있다.
이 유기 피막은, 귀금속에 대하여 물리 흡착 또는 화학 흡착하는 지방산을 가지며, 또한 윤활성을 겸비한 내열성을 가진 유기 피막으로서, 내식성 향상 및 윤활성 향상을 목적으로 하기 위해서 마련한 피막이다.
본 발명에서, 상기 유기 피막의 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 접촉 저항의 상승 억제의 관점으로부터, 0.0001∼0.1㎛가 바람직하고, 0.0001∼0. 01㎛가 보다 바람직하다.
상기 지방산으로서는, 예를 들면 탄소 원자수 1∼7의 단쇄 지방산, 탄소 원자수 8∼10 중쇄 지방산, 12이상의 장쇄 지방산을 들 수 있지만, 지방산의 부식성이나 안정성을 고려하면, 탄소 원자수 8∼50의 지방산이 바람직하고, 탄소 원자수 12∼40의 지방산이 더 바람직하다. 다만, 상기의 탄소 원자수는 카르복실기(COOH)의 C의 수를 포함하는 것이다.
본 발명에서 바람직한 지방산의 구체적인 예로서는, 포화 지방산으로서 카프릴산, 카프린산, 라우린산, 미리스틴산, 팔미트산, 스테아린산, 베헨산, 세로틴산, 멜리신산 등, 불포화 지방산으로서 미리스톨레인산, 팔미트레인산, 올레인산, 네르본산, 리놀산, α-리놀렌산 등을 들 수 있다.
상기 유기 피막의 형성 방법에 대해서는, 귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는 합금으로 이루어진 표층을 가진 재료를, 상기 유기 화합물을 함유하는 용액속에 침지하여 건조함으로써 상기 피막을 형성하는 방법이 바람직하지만, 그 외에, 상기 유기 화합물을 함유하는 용액 미스트속을 통과시키거나 상기 용액을 적신 천 등으로 닦는 등을 한 후, 건조시키는 것에 의해 형성할 수도 있다.
상기 용액속의 지방산을 포함한 유기 화합물의 농도는 특별히 제한되지는 않지만, 바람직하게는 0.01∼10질량%가 되도록, 톨루엔, 아세톤, 트리클로로에탄, 시판품 합성 용제(예를 들면, NS클린 100W;주식회사 재팬 에너지 제품) 등, 적당한 용제에 용해하여 사용할 수 있다. 유기 피막 형성의 처리 온도·처리 시간에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 상온(25℃)에서 0.1초 이상(바람직하게는 0.5∼10초) 침지하면 목적으로 하는 내열성을 가진 유기 피막이 형성된다.
이 유기 피막 처리는, 1종의 지방산으로 이루어진 유기 피막을 2회 이상 형성 처리하거나, 2종 이상의 지방산으로 이루어진 혼합액에 의한 유기 피막을 2회 이상 형성 처리하거나, 또는 이들을 교대로 형성 처리하거나 해도 좋지만, 공정수나 비용면을 고려하면 많아도 형성 처리는 3회 이내로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 도 3을 참조하여, 본 발명의 전기 접점 재료의 또 다른 하나의 실시형태에 대하여 설명한다.
도 3은, 본 발명의 전기 접점 재료의 또 다른 하나의 실시형태의 단면도를 도시한 도면이다. 도 3중에, 기체(3)의 표면상에 귀금속 또는 그 합금(1)으로 이루어진 표층이 형성되고, 그 표층의 표면상에 지방족 아민, 메르캅탄중의 어느 하나 또는 양자의 혼합물로 이루어진 제1 유기 피막층(4)을 마련하고, 상기 제1 유기 피막층의 표면상에, 지방산을 포함한 유기 화합물로 형성된 제2 유기 피막(2)을 더 마련하여 이루어진 형태이다.
귀금속 또는 그 합금으로 이루어진 표층의 표면상에 형성되는 유기 피막이, 지방족 아민, 메르캅탄중의 어느 하나 또는 양자의 혼합물로 이루어진 제1 유기 피막층을 마련하고, 상기 제1 유기 피막층의 표면상에 지방산을 포함한 유기 화합물로 형성되어 이루어진 제2 유기 피막을 더 마련하는 것에 의해, 그 윤활성이나 내식성이 보다 향상한다. 구체적으로는, 지방족 아민, 메르캅탄중의 어느 하나 또는 양자의 혼합물로 이루어진 상기 제1 유기 피막층은, 귀금속에 대해서 흡착하기 쉬운 지방족 아민, 메르캅탄에 의한 피막층 형성 처리를 실시하는 것에 의해, 주로 내식성 향상을 목적으로 하여 마련된 피막층이다.
본 발명에 이용되는 지방족 아민 및 메르캅탄으로서는, 탄소 원자수 5∼50의 지방족 아민 및 메르캅탄이 바람직하고, 구체적으로는, 도데실아민, 아이코실아민, 노닐아민, 도데실메르캅탄, 옥타데실메르캅탄, 아이코실메르캅탄, 노닐메르캅탄 등을 들 수 있다.
제1 유기 피막층 형성 처리 방법으로서는, 귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는 합금으로 이루어진 표층을 가진 재료를, 지방족 아민, 메르캅탄을 함유하는 용액속에 침지하는 방법으로 처리하는 것이 바람직하지만, 기타, 상기 지방족 아민 등을 함유하는 용액 미스트속을 통과시키거나 상기 용액이 적셔진 천 등으로 닦는 등으로 해도 피막층 형성 처리를 할 수 있다.
상기 용액중의 지방족 아민, 메르캅탄의 농도는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 0.01∼10질량%가 되도록, 톨루엔, 아세톤, 트리클로로에탄, 시판품 합성 용제 등, 적당한 용제에 용해하여 사용할 수 있다. 처리 시간도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 상온(25℃)에서 0.1초 이상(바람직하게는 0.5∼10초) 침지하면 목적으로 하는 유기 피막층이 형성된다.
이 유기 피막층 처리에서도, 1종의 지방족 아민 또는 메르캅탄을 함유하는 유기 피막층을 2회 이상 형성 처리하거나, 2종 이상의 지방족 아민 및/또는 메르캅탄을 함유하는 혼합액을 이용하여 유기 피막층을 2회 이상 형성 처리하거나, 또는 이들을 교대로 형성 처리하거나 해도 좋지만, 공정수나 비용면을 고려하면 많아도 형성 처리는 3회 이내로 하는 것이 바람직하다.
상기 제1 유기 피막층을 형성한 후, 상기 제1 유기 피막층의 표면상에 지방산을 포함한 유기 화합물로 이루어진 제2 유기 피막을 더 형성한다. 이 제2 유기 피막은, 상술한 효과에 더하여 비교적 고하중에서의 미끄럼동작 접점으로서 이용되는 경우에, 상기 제1 유기 피막층에서는 견디지 못하는 미끄럼동작을 보호하기 위해서 마련한 피막이며, 또한 상기 제1 유기 피막층의 내식성을 장시간 보호하는 효과도 있는 피막이다. 제2 유기 피막의 형성은, 상기 지방족 아민, 메르캅탄중의 어느 하나 또는 양자의 혼합물로 이루어진 제1 유기 피막층을 마련한 후, 상술한 바와 같은 수법으로 피막 형성 처리하는 것에 의해서 얻을 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1 유기 피막층 및 제2 유기 피막의 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 접촉 저항 상승 억제의 관점으로부터, 각각 0.0001∼0.1㎛가 바람직하고, 0.0001∼0.01㎛가 보다 바람직하다.
이들 처리에 관해서는, 모든 귀금속 및 그 합금에서, 지방산을 포함한 유기 화합물로 이루어진 유기 피막만의 처리, 혹은 지방족 아민, 메르캅탄중의 어느 하 나 또는 양자의 혼합물로 이루어진 유기 피막 처리 후에 지방산을 포함한 유기 화합물로 이루어진 유기 피막을 형성하는 처리, 어느 것이라도 효과를 발휘하지만, 상기 처리에서는 특히 Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Ru 혹은 이들 어느 하나의 1종 이상을 주성분으로 하는 합금에서 강한 효과를 발휘하고, 후기 처리에 관해서는 특히 Ag 또는 Ag를 주성분으로 하는 합금에서 특히 효과를 발휘한다.
또한, 상기 귀금속 또는 그 합금으로 이루어진 표층을 도금법 혹은 클래드법으로 형성한 경우, 기타 피복법보다 유기 피막 형성전의 최표층 상태가 활성이기 때문에, 유기 피막이 보다 강고하게 흡착하여, 보다 큰 내식성 및 윤활성에 대한 효과가 기대된다.
이들 수법으로 형성된 본 발명의 전기 접점 재료를 이용한 전기 접점은, 종래의 접점재와 비교하여 내식성도 좋고, 또한 미끄럼동작을 동반한 접점재에서, 내마모성이 종래재와 비교하여 뛰어난 특성을 가진 전기 접점을 형성할 수 있다.
본 발명의 전기 접점으로서는, 반복적인 끼우고 빼기나 미끄럼동작을 동반하는 전기 접점을 들 수 있고, 구체적으로는, 자동차 하네스용의 커넥터 단자나 슬라이드 스위치, 휴대 전화에 탑재된 콘택트 스위치, 혹은 메모리 카드나 PC카드의 단자 등을 들 수 있다.
본 발명의 전기 접점 재료는, 1N 정도의 비교적 높은 하중에서도 내마모성을 가진 것에 의해 미끄럼동작 특성이 뛰어나고, 또한 내식성, 내열성을 가진다.
본 발명의 제조 방법에 의하면, 보다 큰 내식성 및 윤활성을 가지며, 또한 미끄럼동작 특성이 뛰어난 전기 접점 재료를 제조할 수 있다.
[실시예]
이하에, 본 발명을 실시예에 기초하여 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 그들에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
두께 0.3mm, 폭 180mm의 C14410조(기체)를 전해 탈지, 산세(酸洗)의 전처리를 행한 후, 표 1에 나타낸 도금두께 0.5㎛의 도금 구성재를 제작했다. 다음에, 얻어진 도금 구성재에 유기 피막 형성 처리를 실시하여, 표 1에 나타내는 유기 피막 두께 0.01㎛의 본 발명예 1∼12 및 비교예 1∼8의 전기 접점 재료를 얻었다. 또한, 종래예로서 Ag-5% Sb 합금을 상기 기체상에 통상의 방법에 의해 클래드하여, 얻어진 클래드 재료에 노르메르캅탄의 피막층 형성 처리하여, 종래예 1의 전기 접점 재료를 얻었다.
상기의 전기 접점 재료에 관해서, 내식성을 판단하기 위해서, 황화 시험을 행하였다. 그 결과를 레이팅 넘버(이후 'RN'로 표기)로 수치화하여, 평가를 행하였다. RN는, JIS H 8502에 기재된 표준 도표를 판정 기준으로 하고 있으며, 수치가 클수록 내식성이 양호한 것을 시사하고 있다. 또한, 미끄럼동작 특성을 구하기 위해서, 미끄럼동작 전기 접점으로서 사용되는 부분에서의 동마찰 계수 측정을 행하여, 100회 미끄럼동작한 후의 동마찰 계수에 대해 상기 황화 시험의 결과와 함께 표 1에 병기했다.
상기의 전처리 조건 및 도금 조건을 하기에 나타낸다.
(전처리 조건)
[전해 탈지]
탈지액: NaOH 60g/l
탈지 조건: 2.5A/dm2, 온도 60℃, 탈지 시간 60초
[산세(酸洗)]
산세액: 10% 황산
산세 조건: 30초 침지, 실온(25℃)
(도금 조건)
[Au도금]
도금액: KAu(CN)2 14.6g/l, C6H8O7 150g/l, K2C6H4O7 180g/l
도금 조건: 전류 밀도 1A/dm2, 온도 40℃
[Au-Co도금]
도금액: KAu(CN)2 14.6g/l, C6H8O7 150g/l, K2C6H4O7 180g/l,
EDTA-Co(Ⅱ) 3g/l, 피페라진 2g/l
도금 조건: 전류 밀도 1A/dm2, 온도 40℃
[Ag도금]
도금액: AgCN 50g/l, KCN 100g/l, K2CO3 30g/l
도금 조건: 전류 밀도 0.5∼3A/dm2, 온도 30℃
[Cu도금]
도금액: CuSO4·5H2O 250g/l, H2SO4 50g/l, NaCl 0.1g/l
도금 조건: 전류 밀도 6A/dm2, 온도 40℃
[Pd도금]
도금액: Pd(NH3)2CL2 45g/l, NH4OH 90ml/l, (NH4)2SO4 50g/l
도금 조건:전류 밀도 1A/dm2, 온도 30℃
[Pd-Ni합금 도금:Pd/Ni(%) 80/20]
도금액: Pd(NH3)2Cl2 40g/l, NiSO4 45g/l, NH4OH 90ml/l, (NH4)2SO4 50g/l
도금 조건:전류 밀도 1A/dm2, 온도 30℃
[Ru도금]
도금액: RuNOCl3·5H2O 10g/l, NH2SO3H 15g/l
도금 조건:전류 밀도 1A/dm2, 온도 50℃
[Pt도금]
도금액: Pt(NO2)2(NH3)2 10g/l, NaNO2 10g/l, NH4NO3 100g/l, NH3 50ml/l
도금 조건: 전류 밀도 5A/dm2, 온도 90℃
유기 피막 형성 처리 조건을 하기에 나타낸다. 표 1중의 내열성 유기 피막은 하기 침지 용액의 종류이다.
침지 용액: 0.5질량% 지방산 용액(용제 톨루엔)
침지 조건: 상온(25)℃ 5초 침지
건조: 40℃ 30초
또한, 종래예의 노닐메르캅탄 피막층 형성의 조건은 이하와 같다. 표 1중의 내열성 유기 피막은 하기 침지 용액의 종류이다.
침지 용액: 0.2질량% 메르캅탄 용액(용제 톨루엔)
침지 조건: 상온(25)℃ 5초 침지
건조: 40℃ 30초
또한, 황화 시험 조건 및 동마찰 계수 측정 조건에 대하여, 이하에 기록한다.
[황화 시험]
황화 시험 조건: H2S 3ppm, 40℃, 48시간, 80%Rh
[동마찰 계수 측정]
측정 조건: R(반지름)=3.0mm의 강구(鋼球) 프로우브, 미끄럼동작 거리 10mm, 미끄럼동작 속도 100mm/초, 미끄럼동작 횟수 왕복 100회, 하중 1N, 65%Rh, 25℃
[표 1]
최표층 내열성 유기피막 RN 동마찰계수
본발명 실시예 1 순 Au 스테아린산 9.3 0.35
본발명 실시예 2 Au-0.3%Co 스테아린산 9.5 0.3
본발명 실시예 3 순 Ag 스테아린산 7 0.3
본발명 실시예 4 순 Ag 카프릴산 7 0.3
본발명 실시예 5 순 Ag 올레인산 7 0.3
본발명 실시예 6 순 Ag α-리놀렌산 7 0.3
본발명 실시예 7 순 Ag 리놀산 7 0.3
본발명 실시예 8 순 Cu 스테아린산 8 0.35
본발명 실시예 9 순 Pt 스테아린산 9.5 0.35
본발명 실시예 10 순 Pd 스테아린산 9.5 0.35
본발명 실시예 11 Pd-20%Ni 스테아린산 9.5 0.35
본발명 실시예 12 순 Ru 스테아린산 9 0.3
비교예 1 순 Au 없음 9 0.8
비교예 2 Au-0.3%Co 없음 9 0.8
비교예 3 순 Ag 없음 3 1.0
비교예 4 순 Cu 없음 5 1.0
비교예 5 순 Pt 없음 9 0.9
비교예 6 순 Pd 없음 9 0.9
비교예 7 Pd-20%Ni 없음 9 0.9
비교예 8 순 Ru 없음 8 0.8
종래예 1 Ag-5%Sb 노닐메르캅탄 7 1.0
표 1중에서, '최표층'이란, 유기 피막 또는 유기 피막층 형성전의 귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는 합금이 나타나 있는 표층을 말한다. 표 2에서도 마찬가지이다.
표 1로부터 명백하듯이, 귀금속 또는 그 합금의 표면에 지방산을 포함한 유기 화합물로 형성된 유기 피막을 마련하는 것에 의해서, 내식성(RN) 및 미끄럼동작 특성(동마찰 계수)이 대폭 향상하고 있음을 알 수 있다. 또한, 종래예 1에서는 하중이 1N가 되면 동마찰 계수가 상승해 버리는 결과가 분명해지고 있다.
실시예 2
두께 0.3mm, 폭 180mm의 C14410조(기체)를 전해 탈지, 산세의 전처리를 행한 후, 표 2에 나타낸 도금두께 0.5㎛의 도금 구성재를 제작했다. 다음에, 얻어진 도금 구성재에 유기 피막 형성 처리를 실시하여, 제1 유기 피막층 두께 0.01㎛, 제2 유기 피막 두께 0.01㎛의 본 발명예 13∼26의 전기 접점 재료를 얻었다. 또한, 비교의 의미로 표 1에 기재한 비교예 1∼8 및 종래예 1의 전기 접점 재료에 대해서는 표 2에 맞추어 기재하였다.
피막 형성 처리 조건을 하기에 나타낸다. 표 2중의 제1 유기 피막층 및 제2 내열성 유기 피막은 하기 침지 용액의 종류이다.
(제1 유기 피막층 형성)
침지 용액:0.2질량% 지방족 아민 또는 메르캅탄 용액(용제 톨루엔)
침지 조건:상온(25)℃ 5초 침지
건조:40℃ 30초
(제2 유기 피막 형성)
침지 용액:1.0질량% 지방산 용액(용제 NS 클린 100W)
침지 조건:실온(25)℃ 5초 침지
건조:40℃ 30초
상기의 전기 접점 재료에 관해서, 내식성을 판단하기 위해서, 황화 시험을 행하였다. 그 결과를 실시예 1과 마찬가지로 RN로 수치화하여, 평가를 행하였다. 또한, 미끄럼동작 특성을 구하기 위해서, 미끄럼동작 전기 접점으로서 사용되는 부분에서의 동마찰 계수 측정을 행하여, 100회 미끄럼동작 후의 동마찰 계수에 대하여 상기 황화 시험의 결과와 함께 표 2에 병기했다. 한편, 전처리 조건, 도금 조건 및 황화 시험 조건은, 실시예 1과 동일한 조건으로 행하였다.
동마찰 계수 측정 조건에 대하여, 이하에 기술한다.
[동마찰 계수 측정]
측정 조건:R(반지름)=3.0mm의 강구 프로우브, 미끄럼동작 거리 10mm, 미끄럼동작 속도 100mm/초, 미끄럼동작 횟수 왕복 100회, 하중 1.5N, 65%Rh, 25℃
[표 2]
최표층 제 1 유기피막층 제 2 내열성 유기피막 RN 동마찰계수
본발명 실시예 13 순 Au 옥타데실메르캅탄 스테아린산 9.3 0.35
본발명 실시예 14 Au-0.3%Co 옥타데실메르캅탄 스테아린산 9.5 0.3
본발명 실시예 15 순 Ag 옥타데실메르캅탄 스테아린산 7 0.3
본발명 실시예 16 순 Ag 도데실아민 스테아린산 7 0.3
본발명 실시예 17 순 Ag 아이코실아민 스테아린산 7 0.3
본발명 실시예 18 순 Ag 노닐아민 스테아린산 7 0.3
본발명 실시예 19 순 Ag 도데실메르캅탄 스테아린산 7 0.3
본발명 실시예 20 순 Ag 아이코실메르캅탄 스테아린산 8 0.35
본발명 실시예 21 순 Ag 노닐메르캅탄 스테아린산 9.5 0.35
본발명 실시예 22 순 Cu 옥타데실메르캅탄 스테아린산 9.5 0.35
본발명 실시예 23 순 Pt 옥타데실메르캅탄 스테아린산 9.5 0.35
본발명 실시예 24 순 Pd 옥타데실메르캅탄 스테아린산
본발명 실시예 25 Pd-20%Ni 옥타데실메르캅탄 스테아린산
본발명 실시예 26 순 Ru 옥타데실메르캅탄 스테아린산 9 0.3
비교예 1 순 Au 없음 없음 9 0.8
비교예 2 Au-0.3%Co 없음 없음 9 0.8
비교예 3 순 Ag 없음 없음 3 1.0
비교예 4 순 Cu 없음 없음 5 1.0
비교예 5 순 Pt 없음 없음 9 0.9
비교예 6 순 Pd 없음 없음 9 0.9
비교예 7 Pd-20%Ni 없음 없음 9 0.9
비교예 8 순 Ru 없음 없음 8 0.8
종래예 1 Ag-5%Sb 노닐메르캅탄 없음 7 1.0
표 2로부터 명백하듯이, 귀금속 또는 그 합금의 표면에 지방족 아민, 메르캅탄중의 어느 하나 또는 양자의 혼합물로 이루어진 유기 피막층을 마련하고, 그 상층에 지방산을 포함한 유기 화합물로 형성되어 이루어진 유기 피막을 더 마련한 실 시예 13∼26는, 표 1의 지방산을 포함한 유기 화합물로 형성되어 이루어진 유기 피막을 마련했을 뿐인 실시예 1∼12에 비해, 내식성(RN) 및 미끄럼동작 특성(동마찰 계수)이 더 향상하고 있음을 알 수 있다. 특히 Ag에 관해서는, 미끄럼동작 특성(동마찰 계수) 뿐만 아니라 내식성(RN)이 더 대폭 향상하는 것을 알 수 있다.
실시예 3
두께 0.64mm, 폭 150mm의 C26800조(기체)를 전해 탈지, 산세의 전처리를 행한 후, 순Ag도금을 두께 1.0㎛로 실시한 후, 제1 유기 피막층 두께 0.005㎛, 제2 유기 피막(스테아린산) 두께 0.005㎛의 재료를 얻었다(본 발명예 27∼37).
또한, 종래예로서 제1 유기 피막층 두께 0.005㎛만 형성한 Ag-5% Sb도금+노닐메르캅탄재를 얻었다(종래예 2).
얻어진 본 발명예 27∼37, 종래예 2, 및 표 1에 나타내는 비교예 1∼8에 대해 표 3에 나타내는 가열 조건으로 가열 처리한 후, 실시예 1과 마찬가지로 동마찰 계수의 측정을 행하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.
[표 3]
본발명 실시예 가열조건 동마찰계수
가열온도 가열시간 1회째 10회째 50회째 100회째
27 - - 0.05 0.1 0.25 0.3
27 50 24 0.05 0.1 0.25 0.3
27 50 120 0.05 0.15 0.25 0.3
30 50 720 0.05 0.15 0.25 0.3
31 50 4320 0.1 0.15 0.25 0.35
32 50 8760 0.1 0.15 0.3 0.35
33 80 24 0.05 0.1 0.25 0.3
34 80 120 0.1 0.15 0.25 0.3
35 80 720 0.1 0.2 0.25 0.35
36 80 4320 0.15 0.2 0.25 0.35
37 80 8760 0.15 0.25 0.3 0.35
비교예
1 50 24 0.23 0.4 0.7 0.8
2 50 24 0.2 0.35 0.7 0.8
3 50 24 0.2 0.4 0.8 1
4 50 24 0.15 0.35 0.8 1
5 50 24 0.2 0.35 0.75 0.9
6 50 24 0.2 0.35 0.75 0.9
7 50 24 0.15 0.3 0.75 0.9
8 50 24 0.2 0.3 0.7 0.9
종래예
2 50 24 0.1 0.25 0.75 1
표 3으로부터 명백하듯이, 80℃까지 가열 시험을 실시해도 종래예 및 비교예보다 미끄럼동작 특성(동마찰 계수)이 뛰어나고, 본 발명예에서는 내열성이 우수한 것을 알 수 있다.
본 발명의 전기 접점 재료는, 특히 미끄럼동작을 동반한 슬라이드 스위치, 택트 스위치 등의 전기 접점에 긴 수명으로 바람직하게 사용된다.
또한, 본 발명의 전기 접점은 내식성, 내마모성이 뛰어나므로 수명이 길고, 미끄럼동작을 동반한 슬라이드 스위치, 택트 스위치 등으로서 바람직하다.
본 발명을 그 실시형태와 함께 설명했지만, 우리는 특별히 지정하지 않는 한 우리의 발명을 설명의 어느 세부에서도 한정하고자 하는 것이 아니라, 첨부한 청구의 범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 반하지 않고 폭넓게 해석되어야 할 것이라고 생각한다.
본원은, 2007년 4월 3일에 일본에서 특허 출원된 특원2007-097785, 및 2008년 3월 27일에 일본에서 특허 출원된 특원2008-083320에 기초한 우선권을 주장하는 것이며, 이들은 모두 여기에 참조하여 그 내용을 본 명세서의 기재된 일부로서 넣는다.

Claims (8)

  1. 귀금속 또는 이를 주성분으로 하는 합금으로 이루어진 표층을 가진 전기 접점 재료로서, 상기 표층의 표면상에, 지방산을 포함하는 유기 화합물로 형성된 유기 피막을 마련하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 전기 접점 재료.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 지방산의 탄소 원자수가 8∼50(단, COOH의 C의 수를 포함한다)인 것을 특징으로 하는, 전기 접점 재료.
  3. 귀금속 또는 이를 주성분으로 하는 합금으로 이루어진 표층을 가진 전기 접점 재료로서, 상기 표층의 표면상에 지방족 아민, 메르캅탄중의 어느 하나 또는 양자의 혼합물로 이루어진 제1 유기 피막층을 마련하고, 상기 제1 유기 피막층의 표면상에, 지방산을 포함한 유기 화합물로 형성된 제2 유기 피막을 더 마련하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 전기 접점 재료.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 지방산의 탄소 원자수가 8∼50(단, COOH의 C의 수를 포함한다)인 것을 특징으로 하는, 전기 접점 재료.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 표층을 형성하는 상기 귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는 합금이 Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Ru 또는 이들 어느 1종 이상을 주성분으로 하는 합금인 것을 특징으로 하는, 전기 접점 재료.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 표층을 형성하는 상기 귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는 합금이 Ag 또는 Ag를 주성분으로 하는 합금인 것을 특징으로 하는, 전기 접점 재료.
  7. 상기 귀금속 또는 이것을 주성분으로 하는 합금으로 이루어진 상기 표층이, 도금법 또는 클래드법으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 제 1 항 내지 제 6 항중의 어느 한 항에 기재된 전기 접점 재료의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항중의 어느 한 항에 기재된 전기 접점 재료를 이용하여 이루어진, 전기 접점.
KR1020097020688A 2007-04-03 2008-03-28 전기 접점 재료, 그 제조 방법, 및 전기 접점 KR101387832B1 (ko)

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