WO2013069689A1 - 整流子材料およびその製造方法、それを用いたマイクロモータ - Google Patents

整流子材料およびその製造方法、それを用いたマイクロモータ Download PDF

Info

Publication number
WO2013069689A1
WO2013069689A1 PCT/JP2012/078855 JP2012078855W WO2013069689A1 WO 2013069689 A1 WO2013069689 A1 WO 2013069689A1 JP 2012078855 W JP2012078855 W JP 2012078855W WO 2013069689 A1 WO2013069689 A1 WO 2013069689A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
alloy
silver
plating
commutator
gold
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/078855
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
鈴木　智
良聡 小林
Original Assignee
古河電気工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 古河電気工業株式会社 filed Critical 古河電気工業株式会社
Priority to CN201280049368.6A priority Critical patent/CN103857522B/zh
Priority to KR1020147011518A priority patent/KR101649056B1/ko
Priority to JP2013513881A priority patent/JP5485474B2/ja
Publication of WO2013069689A1 publication Critical patent/WO2013069689A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C5/00—Alloys based on noble metals
    • C22C5/06—Alloys based on silver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/018—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of a noble metal or a noble metal alloy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C5/00—Alloys based on noble metals
    • C22C5/02—Alloys based on gold
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C5/00—Alloys based on noble metals
    • C22C5/06—Alloys based on silver
    • C22C5/08—Alloys based on silver with copper as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/12—Electroplating: Baths therefor from solutions of nickel or cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/46—Electroplating: Baths therefor from solutions of silver
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/48—Electroplating: Baths therefor from solutions of gold
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/50—Electroplating: Baths therefor from solutions of platinum group metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/567—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of platinum group metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/62—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of gold
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/64—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of silver
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
    • H01R39/20—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush characterised by the material thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated

Definitions

  • the present invention relates to an electrical contact material and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an electrical contact material having excellent sliding characteristics, a manufacturing method thereof, and a micromotor having the electrical contact.
  • Micro motors are widely used in many applications such as audio equipment, home appliances, mobile phones, cameras, and automobiles.
  • the life of the motor is determined by the durability of the commutator and the brush, which are members for energizing the motor coil.
  • a material excellent in wear resistance, arc resistance, electrical connectivity, conductivity, strength, and the like is required, and in general, an Ag alloy-coated Cu alloy strip is frequently used.
  • These materials are high-performance conductors that combine the wear resistance, arc resistance, and electrical connectivity of Ag alloys with the strength and conductivity of Cu alloys.
  • a Cu alloy for springs with a plate thickness of about 0.03 to 0.1 mm is used for the base material, and the contact portion is thick.
  • An Ag—Pd alloy of 5 to 20 ⁇ m is applied.
  • Cu alloy base materials used for commutator materials are pure Cu-based, Cu-Sn-based, and Cu-Sn-based alloys having a plate thickness of 0.1 to 0.3 mm.
  • the Ag alloy coating is generally an inlay material that covers only the portion that contacts the brush, and the coating thickness is usually 20 to 100 ⁇ m.
  • the manufacturing method of the brush material and the commutator material is manufactured by combining an Ag alloy tape with a Cu alloy base material by so-called cladding such as hot pressing, cold pressing, seam welding or the like.
  • the brush materials and commutator materials that have been used so far have the following various problems.
  • the clad is manufactured by repeating annealing and rolling, alloy components other than Ag are concentrated on the surface of the Ag alloy, the initial contact resistance is high, and the corrosion resistance is also inferior.
  • Japanese Patent Application Nos. 58-218782 and 58-218783 propose commutator contact piece materials and sliding contact brush materials in which a three-layer film is formed on a Cu alloy substrate. Yes.
  • the first layer is made of any one of Cr, Ni, Ni alloy, and Re with a thickness of 0.1 to 10 ⁇ m
  • the second layer is made of any of Rh, Pt, Pd, and Ru with a thickness of 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the layer is characterized in that any one of Au, Ag, and Au-Ag is a coating having a thickness of 0.1 to 10 ⁇ m. This material is used for a commutator or a brush, and a conventional material is used on the other side.
  • the improvement of the motor life cannot be expected to be greatly improved due to the influence of the work deformation layer peculiar to the clad material and the corrosion resistance.
  • the surfaces of both the commutator and the brush are made of soft Au, Ag, and Au-Ag alloy. At present, the problem has not been solved such as the occurrence of wear and the motor life being inferior to the conventional combination of clad materials.
  • Japanese Patent No. 4520191 proposes a material for forming a noble metal plating over a predetermined length on a part of a commutator piece base material.
  • the noble metal plating Ag (silver), Ag + Se (selenium), Ag + Se + Sb (antimony), Au (gold), Au + Co (cobalt), Pd (palladium), and Pd + Ni (nickel) are used.
  • Au may be deposited on Ag, or Pd or the like may be plated on Ag, and then the two layers may be diffused by heat treatment. Yes.
  • the present inventor forms an intermediate layer made of nickel or an alloy thereof, cobalt or a cobalt alloy, copper or a copper alloy on the substrate, and palladium or a palladium alloy, rhodium or rhodium on the upper layer.
  • a contact material for a motor having an outermost layer formed of any one of an alloy, ruthenium or a ruthenium alloy, silver or a silver alloy, gold or a gold alloy, wherein the outermost layer is a part of the surface of the substrate. It is disclosed that a contact material for a motor that is less likely to cause a contact failure can be provided by being cold-rolled after being formed.
  • the present invention relates to an improvement of a commutator material manufactured with a clad conventionally used, and an improvement of a commutator material for a motor formed by plating.
  • the commutator material having a specific plating film configuration, It is an object to greatly reduce the motor cost and improve the motor life. Furthermore, while investigating the optimal conditions for surface-reducing processing, we have investigated the finding of a technique that maximizes the effect.
  • the object of the present invention has been achieved by the following means.
  • the surface or part of the conductive substrate is coated with silver or a silver alloy, and the surface of the silver or silver alloy is further selected from gold, gold alloy, palladium, palladium alloy, platinum, platinum alloy, rhodium, and rhodium alloy. It is a material that covers the outermost layer made of any of the above, and after covering the conductive substrate with silver or a silver alloy, it is subjected to a surface reduction process, and then partially gold, gold alloy, palladium, palladium alloy, platinum, A commutator material characterized by covering an outermost layer made of any one of platinum alloy, rhodium and rhodium alloy.
  • the outermost layer is formed by partially plating any one of gold, gold alloy, palladium, palladium alloy, platinum, platinum alloy, rhodium, and rhodium alloy.
  • the part is a minimum necessary width to be in contact with the brush of the micromotor and is generally about 1 to 10 mm. It is.
  • the width of the commutator material is about 8 to 30 mm, and 10 to 30% of the width is covered with striped silver or a silver alloy.
  • the commutator material of the present invention can greatly reduce the amount of noble metal used compared to conventional clad materials, and further, the material can be manufactured by a plating method, resulting in a significant cost reduction. It has a great industrial effect.
  • the surface cleanliness surface can be improved, the motor commutator material with less surface contamination can be provided, and the surface reduction processing conditions can be optimized to contribute to further improvement in motor life. is there.
  • by forming a film resistant to sulfur discoloration on silver or a silver alloy it is possible to provide a commutator material for a motor that is unlikely to increase contact resistance and is expected to have a longer life.
  • the commutator material of the present invention covers the entire or part of the conductive substrate with silver or a silver alloy, and further, on the surface of the silver or silver alloy, gold, gold alloy, palladium, palladium alloy, platinum, platinum alloy, rhodium
  • the conductive substrate is coated with silver or a silver alloy, and then subjected to a surface reduction process, and then partially, for example, striped gold, gold alloy, palladium, palladium
  • the commutator material is characterized in that an outermost layer made of any one of an alloy, platinum, a platinum alloy, rhodium, and a rhodium alloy is coated.
  • the conductive substrate copper, nickel, iron, or an alloy thereof, or a composite material in which a steel material, an aluminum material, or the like is coated with copper or a copper alloy is applied.
  • the configuration of the commutator material described above is as follows. As shown in FIG. 1 (1), silver or a silver alloy is formed on one surface (surface) of a base 4 via a layer 3 made of any one of nickel, nickel alloy, cobalt, and cobalt alloy as an underlayer for plating.
  • the layer 2 is formed, and further, for example, the outermost layer 1 made of any one of stripe-shaped gold, gold alloy, palladium, palladium alloy, platinum, platinum alloy, rhodium, and rhodium alloy which is a partial covering shape is formed. It is the composition which is. As shown in FIG.
  • a silver or silver alloy layer 2 is formed on one surface (surface) of the substrate 4, and further, for example, a stripe-shaped gold, gold alloy, palladium, palladium which is a partial covering shape
  • the outermost layer 1 made of any one of an alloy, platinum, a platinum alloy, rhodium, and a rhodium alloy is formed.
  • a silver or silver alloy layer 2 is formed on one surface (surface) of the substrate 4.
  • stripe-shaped gold, gold alloy, palladium, palladium which is a partial covering shape
  • the outermost layer 1 made of any one of alloy, platinum, platinum alloy, rhodium, and rhodium alloy is formed, and the silver or silver alloy layer 2 is formed on the back surface of the substrate 4.
  • a silver or silver alloy layer 2 is formed on one surface (surface) of the substrate 4 via a base layer 3 made of nickel, cobalt, or an alloy thereof as a base layer for plating.
  • an outermost layer 1 made of any one of stripe-shaped gold, gold alloy, palladium, palladium alloy, platinum, platinum alloy, rhodium, and rhodium alloy having a partial covering shape is formed, and the base 4
  • Ag or an Ag alloy layer 2 is formed on the back surface of the substrate with a layer 3 made of any one of nickel, nickel alloy, cobalt, and cobalt alloy serving as a base layer for plating.
  • silver (Ag), silver-antimony (Sb) alloy, silver-selenium (Se) alloy, silver-antimony-selenium alloy, or the like is applied.
  • the thickness after the surface reduction processing is not particularly limited, but for example, it is applied in the range of 0.5 to 10 ⁇ m, and preferably 2 to 5 ⁇ m. If it is thinner than 0.5 ⁇ m, the motor life is extremely short, and if it is too thick, it is not desirable from the viewpoint of economy.
  • the silver or silver alloy layer is formed on the entire surface, but by further forming the silver or silver alloy layer only where it is necessary as a commutator material for motors, further cost reduction can be achieved.
  • the shape includes, for example, a stripe shape and a spot shape, and can be appropriately selected depending on the shape of the commutator material and the press interval.
  • the surface (back surface) opposite to the functional surface necessary as the commutator material for example, if a function of only soldering is necessary, it may be selected to form with a coating thickness thinner than the functional surface. .
  • gold or gold alloy platinum or platinum alloy as gold, gold-cobalt alloy, gold-nickel alloy, gold-silver alloy, platinum, platinum-cobalt alloy, platinum-nickel alloy, platinum-silver Alloys, gold-platinum alloys, etc. are applied.
  • the thickness is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.005 to 0.5 ⁇ m, more preferably 0.02 to 0.2 ⁇ m. If the thickness is less than 0.005 ⁇ m, adhesion with the brush material may occur and the motor life may be shortened. If the thickness is more than 0.5 ⁇ m, the effect is not economical.
  • the outermost layer 1 for example, palladium or a palladium alloy, rhodium or a rhodium alloy can be cited.
  • palladium or palladium alloy palladium, palladium-nickel alloy or the like is applied, and as rhodium or rhodium alloy, rhodium, rhodium-nickel alloy or the like is applied.
  • the thickness is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.005 to 0.2 ⁇ m, and more preferably 0.01 to 0.1 ⁇ m. If this is too thin, there is a high possibility that the wear of the brush material and adhesive wear will occur and the motor life will be reduced. If it is thicker than 0.2 ⁇ m, the effect will be saturated, and bending and pressing This is because cracking of the plating is likely to occur during processing, and the effect is not economical.
  • the purpose of coating the outermost layer made of gold, gold alloy, palladium, palladium alloy, platinum, platinum alloy, rhodium, rhodium alloy is to use silver or silver alloy for the commutator as it is, brush This is to prevent adhesive wear due to sliding. In particular, adhesion wear is remarkable in the conventional silver or silver alloy plating finish. Since the silver or silver alloy of the present invention has a release of internal stress, it has the feature that adhesive wear is less likely to occur compared to conventional products. However, this coating alone cannot provide a sufficient effect. In combination with gold, a gold alloy, palladium, a palladium alloy, platinum, a platinum alloy, rhodium, or a rhodium alloy, a great effect is exhibited.
  • silver or a silver alloy may prevent sulfur discoloration during motor sliding or stopping. This prevents an increase in contact resistance due to discoloration caused by contact of grease or sulfur components in the atmosphere with silver or a silver alloy around the commutator, and a longer life is expected.
  • the surface of the silver or silver alloy layer is reduced to release the internal stress of the silver or silver alloy, the surface cleanliness of the silver or silver alloy is insufficient, for example, the remaining rolling It turned out that oil etc. can become a factor which reduces motor life. For this reason, by forming the outermost layer made of the above elements, the outermost surface layer can be recovered, and the outermost layer can be improved in the life of the motor.
  • the silver or silver alloy of the present invention As a base of the silver or silver alloy of the present invention, one or more layers of nickel or cobalt and their alloys can be coated.
  • This base plating acts as a diffusion barrier for the substrate, and has an effect of preventing the substrate component from diffusing in the silver or silver alloy layer to reach the surface layer and increasing the contact resistance.
  • the thickness is not limited, but is applied in the range of 0.1 to 2.0 ⁇ m.
  • the surface reduction processing performed after coating with silver or a silver alloy is performed using a rolling mill, and the surface roughness (arithmetic average roughness) of the rolling roll at that time is adjusted to Ra of 0.2 ⁇ m or less.
  • the surface-reducing process of the present invention releases the internal stress of silver and silver alloy and reduces the surface roughness, and further, the substrate and silver or silver alloy layer, or the underlayer and silver or silver.
  • the purpose is to increase the bond strength with the alloy layer and improve the adhesion.
  • the surface-reducing process is performed by rolling, but the silver and the silver alloy coating are recrystallized due to plastic deformation during the rolling and the accompanying heat generation, the internal stress is released, and the coating is hard to adhere to wear.
  • the surface roughness of the work roll used in the rolling process can be reduced, and an effect that adhesion wear is less likely to occur is exhibited. Furthermore, the interfacial bonding force between the substrate and the silver or silver alloy layer, or the base layer and the silver or silver alloy layer is improved by mechanical force and plastic working force, providing a film with even better adhesion. can do.
  • the area reduction rate is preferably in the range of 1 to 80%, more preferably 5 to 50%. If the area reduction ratio is less than 1%, recrystallization of silver and silver alloy is insufficient, and if it exceeds 80%, the effect is saturated. The effect is recognized when the surface roughness of the work roll for rolling is Ra 0.2 ⁇ m or less, and preferably 0.1 ⁇ m or less.
  • the width of the stripe and the interval between the stripes are adjusted appropriately.
  • the stripe width is the minimum necessary width that contacts the brush of the micromotor, and is generally about 1 to 10 mm.
  • the width of the commutator material is often about 8 to 30 mm, and 10 to 30% of the width is covered with striped silver or a silver alloy.
  • the outermost layer made of gold, gold alloy, palladium, palladium alloy, platinum, platinum alloy, rhodium, or rhodium alloy is formed by plating to recover the decrease in surface cleanliness due to surface reduction.
  • the source of contaminants such as rolling oil, so that the effect of suppressing the reduction in motor life can be obtained.
  • the plating at the product width causes the plating thickness distribution to occur in the product width direction, resulting in deterioration of the plate thickness accuracy, greatly affecting the roundness when molded into a motor commutator, and brush vibration during motor rotation.
  • This causes problems such as a decrease in life, followability, and mechanical and electrical noise.
  • This problem is remarkable when the plating thickness is 1 ⁇ m or more, and this problem has been solved by the present invention.
  • the plating cost can be significantly reduced by performing silver or silver alloy plating several times as wide as the product width and then slitting the product into the product width.
  • the present invention will be described in more detail based on examples.
  • the plate width of 100 mm and the plate thickness shown in Table 1 were passed through C14410 strips (substrate) of various sizes, and pretreatment of electrolytic degreasing and pickling was performed. After that, plating was performed and further rolling was performed. Then, it cut
  • the commutator material described above was pressed and incorporated into a micromotor to test the motor life.
  • As the brush material a spring white strip (C7701R-H material) having a plating thickness of 1 ⁇ m and Pd plating having a thickness of 0.07 mm was used. The evaluation results are shown in Table 1.
  • Ni plating solution Ni (SO 3 NH 2 ) 2 ⁇ 4H 2 O 500 g / l, NiCl 2 30 g / l, H 3 BO 3 30 g / l, plating condition: current density 5 A / dm 2 , temperature 50 ° C.
  • Plating solution CoSO 4 400 g / l, NaCl 20 g / g, H 3 BO 4 40 g / l, Plating conditions: current density 5 A / dm 2 , temperature 30 ° C., [Ag strike plating] Plating solution: AgCN 5 g / l, KCN 60 g / l, K 2 CO 3 30 g / l, plating conditions: current density 2 A / dm 2 , temperature 30 ° C., [Ag plating] Plating solution: AgCN 50 g / l, KCN 100 g / l, K 2 CO 3 30 g / l, plating conditions: current density 1 A / dm 2 , temperature 30 ° C., [Ag-Sb alloy plating] Plating solution: AgCN 50 g / l, KCN 100 g / l, K 2 CO 3 30 g / l, KSb (C 4 H
  • Plating solution K [Au (CN) 2 ] 3 g / l, KCN 1 g / l, CoSO 4 3 g / L, C 6 H 8 O 7 150 g / l, K 3 (C 6 H 5 O 7 ) ⁇ H 2 O 100g / l, Ni (SO 3 NH 2) 2 ⁇ 4H 2 O 90g / l, Plating conditions: current density 1 A / dm 2 , temperature 50 ° C.
  • Plating solution Pd (NH 3 ) 2 CL 2 45 g / l, NH 4 OH 90 ml / l, (NH 4 ) 2 SO 4 50 g / l, Plating conditions: current density 1 A / dm 2 , temperature 30 ° C., [Pd—Ni alloy plating: Pd / Ni (%) 80/20] Plating solution: Pd (NH 3 ) 2 Cl 2 40 g / l, NiSO 4 45 g / l, NH 4 OH 90 ml / l, (NH 4 ) 2 SO 4 50 g / l, Plating conditions: current density 1 A / dm 2 , temperature 30 ° C., [Pt plating] Plating solution: Pt (NO 2 ) 2 (NH 3 ) 2 10 g / l, NaNO 2 10 g / l, NH 4 NO 3 100 g / l, NH 3 50 ml
  • the brush material is a white strip for spring (C7701R-H material) 0.07 mm thick with Pd plating with a plating thickness of 1 ⁇ m, and the brush pressure (pressure (or force) against the commutator) of the brush is 2.
  • the motor test was performed under the conditions of 2.5 V, 0.2 A, and 2000 rpm.
  • Invention Examples 1 to 4 are the commutator materials shown in FIG. 1 (2) described above, in which the rolling rate is changed.
  • Invention Examples 5 to 7 are the commutator materials shown in FIG. 1 (2) described above, in which the thickness of the intermediate Ag plating layer is changed.
  • Invention Examples 8 to 11 are the commutator materials shown in FIG. 1 (2) described above, in which the work roll roughness of the rolling process is changed.
  • Inventive Examples 12 to 13 are obtained by changing the Ag plating layer of Inventive Example 1 to an Ag alloy plating layer.
  • Invention Examples 14 to 15 are the commutator materials shown in FIG. Inventive Example 16 uses the commutator material shown in FIG. 1 (1) as a base layer and a lower Ni / upper Co layer.
  • Inventive Examples 17 to 21 are obtained by changing the thickness of the AuCo alloy layer of the outermost layer plating using the commutator material shown in FIG.
  • Invention Example 22 is the commutator material shown in FIG. 1 (2) described above, in which the outermost layer plating is an AuNi alloy layer.
  • Invention Example 23 is the commutator material shown in FIG. 1 (2) described above in which the outermost layer plating is an Au plating layer.
  • Inventive Examples 24 to 28 were obtained by changing the thickness of the Pd or PdNi alloy layer of the outermost layer plating using the commutator material shown in FIG.
  • Inventive Examples 29 to 32 are obtained by changing the thickness of the Pt layer of the outermost layer plating using the commutator material shown in FIG.
  • Inventive Example 33 uses the commutator material shown in FIG. 1 (2) as the Rh layer as the outermost layer plating.
  • Comparative Example 1 is a commutator material having a configuration similar to that of Invention Example 1 except that the work roll roughness of the rolling process is 0.30 ⁇ m and no outermost layer plating is formed.
  • Comparative Example 2 is a commutator material having the same configuration as that of Comparative Example 1 except that, in Comparative Example 1, no rolling process is performed and a striped Au alloy layer of outermost layer plating is formed on the Ag layer.
  • Comparative Example 3 is a commutator material having the same configuration as Comparative Example 1 except that, in Comparative Example 1, no rolling process was performed and a striped Pt layer of outermost layer plating was formed on the Ag layer.
  • Comparative Example 4 is a commutator material having the same configuration as Comparative Example 1 except that the rolling process is not performed in Comparative Example 1.
  • Comparative Example 5 is an AgCuNi clad C14410R, which is a commutator material having an AgCuNi thickness of 50 ⁇ m.
  • the commutator material of the present invention can provide a motor commutator material having a long commutator life per Ag layer thickness and excellent corrosion resistance.
  • the motor life per unit Ag layer thickness of the clad material is improved at least twice, and a long-life commutator material can be provided even if the coating thickness is thin.
  • the arithmetic average roughness Ra of the work roll surface is small.
  • the life per commutator Ag 1 ⁇ m is 760 hr. / ⁇ m. Therefore, the arithmetic average roughness Ra of the work roll surface is set such that the commutator life is 900 hr.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

　導電性基体の全面または一部に銀または銀合金を被覆し、更に銀または銀合金の表面に金または金合金を被覆した材料において、導電性基体に銀または銀合金を被覆した後、減面加工を施し、その後にストライプ状の金または金合金を被覆したことを特徴とする整流子材料である。

Description

整流子材料およびその製造方法、それを用いたマイクロモータ
　本発明は、電気接点材料およびその製造方法に関し、更に詳しくは摺動特性に優れた電気接点材料およびその製造方法と、その電気接点を有するマイクロモータに関する。
　マイクロモータは、音響機器、家電、携帯電話、カメラ、自動車等、多くの用途で幅広く使用されている。モータの寿命は、モータコイルに通電するための部材である整流子とブラシの耐久性で決まる。この部材には耐摩耗性、耐アーク性、電気接続性、導電性、強度等に優れた材料が必要とされており、一般にＡｇ合金被覆Ｃｕ合金条が多用されている。これらの材料は、Ａｇ合金の持つ耐摩耗性、耐アーク性、電気接続性とＣｕ合金の持つ強度および導電性を組み合わせた高性能導体である。
　ブラシ材では、安定した接触圧力と耐磨耗性、低い接触抵抗が必要なことから、基材には板厚０．０３～０．１ｍｍ程度のバネ用Ｃｕ合金が、接点部には厚さ５～２０μｍのＡｇ－Ｐｄ合金が施されている。
　整流子用材料に使用されているＣｕ合金基材は、板厚が０．１～０．３ｍｍの純Ｃｕ系、Ｃｕ－Ｓｎ系、Ｃｕ－Ｓｎ系が多く、Ａｇ合金としては、Ａｇ－Ｍｇ系、Ａｇ－Ｃｕ系、Ａｇ－Ｎｉ系が多い。Ａｇ合金の被覆は、ブラシと接触する部分にのみ被覆したインレイ材が一般的で、被覆厚は通常２０～１００μｍである。
　ブラシ材および整流子用材料の製造方法は、Ｃｕ合金基材にＡｇ合金テープを熱間圧着、冷間圧接、シーム溶接等、いわゆるクラッドにより複合して製造されている。
　これまで使用されてきたブラシ材および整流子材料は、下記のような種々の問題を抱えている。
（１）ＡｇやＰｄなどの貴金属の被覆率が大きいため、コストが高い。
（２）クラッド法で製造しているため、製造コストが高い。
（３）クラッドは焼鈍と圧延を繰り返して製造するため、Ａｇ合金表面は加工による加工変形層が生成し、耐アーク性に劣り整流子およびブラシの磨耗が早くモータ寿命が短い。
（４）クラッドは焼鈍と圧延を繰り返して製造するため、Ａｇ合金の表面にはＡｇ以外の合金成分が濃化おり初期の接触抵抗が高く、耐食性にも劣る。
（５）Ａｇ合金部と半田めっき部以外の部分は基材が露出しており、Ｃｕ合金基材は耐食性が悪いために変色や、更に進行すると腐食生成物のクリープ現象による接点部の汚染が発生する。
　これらの問題を解決するため、Ａｇ合金組成の開発や、Ａｇ合金皮膜上へのＡｕおよびＡｕ合金の被覆等が行われてきたが、一部の問題点の解決にしかならず、総合的な改善を望まれていた。
　特願昭５８－２１８７８２号公報、特願昭５８－２１８７８３号公報には、Ｃｕ合金基材上に３層の皮膜を形成した整流子用接触片材料および摺動接点用刷子材料が提案されている。第１層は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ｒｅのいずれかが厚さ０．１～１０μｍ、第２層はＲｈ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕのいずれかが厚さ０．１～１０μｍ、第３層はＡｕ、Ａｇ、Ａｕ－Ａｇのいずれかが厚さ０．１～１０μｍの被覆であることを特徴としたものであるが、この材料を整流子またはブラシに用い、相手側に従来の材料を用いた場合、上記したクラッド材特有の加工変形層や耐食性の影響でモータ寿命の向上は大きな改善は望めない。また、提案されている材料同士を組み合わせてマイクロモータにした場合は、整流子とブラシの両者の表面が軟質なＡｕやＡｇおよびＡｕ－Ａｇ合金であるため、モータ稼動直後に接点部で凝着磨耗が発生して、従来のクラッド材同士の組み合わせよりモータ寿命が劣ってしまう等、問題解決には至っていないのが現状である。
　特許第４５２０１９１号公報には、整流子片基材の一部の上に、所定長さに渡って貴金属めっきを形成する材料が提案されている。貴金属めっきとしては、Ａｇ（銀）、Ａｇ＋Ｓｅ（セレン）、Ａｇ＋Ｓｅ＋Ｓｂ（アンチモン）、Ａｕ（金）、Ａｕ＋Ｃｏ（コバルト）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｐｄ＋Ｎｉ（ニッケル）が用いられるとしている。さらには、基材上で、Ａｇの上にＡｕ、もしくはＡｇの上にＰｄ等を、それぞれを２層にめっきした後、熱処理をしてこの２層を拡散させた構成とすることもできるとしている。
　ストライプ状に貴金属をめっきで被覆した場合、クラッドに比べて大幅に安価になるものの、めっき被膜はその組織が緻密で、かつ内部応力が大きいためにブラシとの摺動時に凝着摩耗が発生して整流子の貴金属が大きく損傷し、期待したモータ寿命が得られないのが現状である。
　また、ストライプめっきは、製品幅で施すために、めっき加工費が比較的高くなるのが現状である。
　さらに本発明者により、特許文献４において、基体上にニッケルまたはその合金、コバルトまたはコバルト合金、銅または銅合金のいずれかからなる中間層が形成され、その上層にパラジウムまたはパラジウム合金、ロジウムまたはロジウム合金、ルテニウムまたはルテニウム合金、銀または銀合金、金または金合金、のうちいずれかからなる最表層が形成されているモータ用接触子材料であって、前記最表層が前記基体の表面の一部に形成された後、冷間圧延加工が施されていることで、接点障害の発生しにくいモータ用接触材料を提供できることを開示している。本例は、冷間加工表面を呈しているため、表面粗度は圧延機のロール粗度の影響を強く受け、また圧延による潤滑油の巻き込みにより、表面清浄度が低下し、その結果、モータ動作試験において不純物による汚染が発生してしまう可能性もあることが分かった。また、冷間加工後に曲げ加工を行ったところ、一部表層に割れが発生するケースがあることが分かった。このため、減面加工の最適な条件を見出す必要もあり、かつ表面清浄度を高める手法が望まれていた。
　また、銀または銀合金が最表層に形成されると、モータ摺動あるいは停止中に硫黄と結合して黒色に変色し、接触抵抗を上昇させる傾向にあることが分かった。これは、整流子周辺にグリスや大気中の硫黄成分が銀または銀合金と接触するために生じることが分かり、耐食性改善についても同時に満たす手法がさらに望まれていた。
特願昭５８－２１８７８２号公報 特願昭５８－２１８７８３号公報 特許第４５２０１９１号公報 特開２０１０－１４６９２５号公報
　本発明は、従来から使用されているクラッドで製造された整流子材料の改良、およびめっきにより形成されたモータ用整流子材料の改良に関するもので、特定のめっき皮膜構成の整流子用材料によって、モータコストの大幅な低減とモータ寿命の向上を図ることを課題とする。さらには、減面加工の最適な条件を検討しつつ、その効果を最大限発現させる手法を見出すことを検討したものである。
　本発明の課題は以下の手段によって達成された。
（１）導電性基体の全面または一部に銀または銀合金を被覆し、更に銀または銀合金の表面に金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうち、いずれかからなる最表層を被覆した材料であって、導電性基体に銀または銀合金を被覆した後、減面加工を施し、その後に部分的に金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうち、いずれかからなる最表層を被覆したことを特徴とする、整流子材料。
（２）導電性基体と銀または銀合金の中間層との間にニッケルまたはニッケル合金、コバルトまたはコバルト合金のうち、いずれかを１層以上を被覆したことを特徴とする（１）記載の整流子材料。
（３）導電性基体の全面または一部に銀または銀合金を被覆した後の減面加工が、ロール表面における算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下のワークロールを用いた圧延機で施されていることを特徴とする（１）または（２）記載の整流子材料。
（４）導電性基体の全面または一部に銀または銀合金をめっき行い、次いで、ロール表面における算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下のワークロールを用いた圧延機で減面加工を行い、その後部分的に金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかをめっきすることで最表層を形成することを特徴とする整流子材料の製造方法。
（５）前記の（１）～（３）のいずれか１項の整流子材料を整流子に用いたことを特徴とするマイクロモータ。
　本発明で導電性基体の全面または一部に銀または銀合金を被覆する場合の、一部とは、マイクロモータのブラシと接触する最低限必要な幅であり、一般的には１～１０ｍｍ程度である。また、整流子用材料の幅は８～３０ｍｍ程度が多く、この幅に対して１０～３０％の部分にストライプ状の銀または銀合金が被覆される。
　以上に述べたように、本発明の整流子材料は、従来のクラッド材に比べて、貴金属の使用量を大幅に削減でき、更に、材料をめっき法で製造できるため大幅なコスト低減となって工業上大きな効果を奏するものである。さらに、減面加工表面の清浄度を改善し、表面汚染の少ないモータ用整流子材料を提供でき、またその減面加工条件も最適化することで、より一層のモータ寿命改善に貢献できるものである。その上、銀または銀合金上に硫化変色に強い皮膜を形成することで、接触抵抗が上昇し難くより長寿命が期待されるモータ用整流子材を提供できるものである。
　本発明の上記及び他の特徴及び利点は、下記の記載および添付の図面からより明らかになるであろう。
本発明の整流子材料の好ましい構成例を示した模式的断面図である。
本発明の整流子材料は、導電性基体の全面または一部に銀または銀合金を被覆し、更に銀または銀合金の表面に、金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかを被覆した材料において、導電性基体に銀または銀合金を被覆した後、減面加工を施し、その後に部分的に、例えばストライプ状の金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層を被覆したことを特徴とする整流子材料である。導電性基体には、銅、ニッケル、鉄、もしくはこれらの合金、又は鋼材やアルミニウム材等に銅又は銅合金を被覆した複合素材等が適用される。
　上述の整流子材料の構成は以下のような構成をとる。
　図１（１）に示すように、基体４の一面（表面）上に、めっきの下地層となるニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金のうちいずれかからなる層３を介して銀または銀合金層２が形成され、さらに例えば部分的な被覆形状であるストライプ状の金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層１が形成されている構成である。
　図１（２）に示すように、基体４の一面（表面）上に、銀または銀合金層２が形成され、さらに例えば部分的な被覆形状であるストライプ状の金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層１が形成されている構成である。
　図１（３）に示すように、基体４の一面（表面）上に、銀または銀合金層２が形成され、さらに例えば部分的な被覆形状であるストライプ状の金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層１が形成されていて、基体４の裏面に銀または銀合金層２が形成されている構成である。
　図１（４）に示すように、基体４の一面（表面）上に、めっきの下地層となるニッケル、コバルト、またはこれらの合金からなる下地層３を介して銀または銀合金層２が形成され、さらに例えば部分的な被覆形状であるストライプ状の金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層１が形成されていて、基体４の裏面にめっきの下地層となるニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金のうちいずれかからなる層３を介してＡｇまたはＡｇ合金層２が形成されている構成である。
　本発明で形成される銀または銀合金として、銀（Ａｇ）、銀－アンチモン（Ｓｂ）合金、銀－セレン（Ｓｅ）合金、銀－アンチモン－セレン合金などが適用される。その減面加工後の厚さは、特に限定するものではないが、例えば０．５～１０μｍの範囲で施され、好ましくは２～５μｍである。０．５μｍより薄い場合はモータ寿命が極端に短く、厚すぎる場合は経済性の上から望ましくない。
　なお、図面では銀または銀合金層は全面的に形成されているが、モータ用整流子材として必要な箇所にのみ銀または銀合金層を形成することで、より一層のコストダウンを達成することができる。その形状は、例えばストライプ状やスポット状があり、整流子材の形状やプレス間隔により適宜選択可能である。また、整流子材として必要な機能面とは反対の面（裏面）に関しては、例えば半田付けのみの機能が必要であれば、機能面よりも薄い被覆厚で形成することを選択しても良い。
　最表層１として、例えば、金または金合金、白金または白金合金として、金、金－コバルト合金、金－ニッケル合金、金－銀合金、白金、白金－コバルト合金、白金－ニッケル合金、白金－銀合金、金－白金合金などが適用される。その厚さは、特に限定するものではないが、好ましくは０．００５～０．５μｍの範囲で施され、より好ましくは０．０２～０．２μｍである。０．００５μｍより薄い場合は、ブラシ材と凝着摩耗が発生してモータ寿命が低下する可能性があり、０．５μｍよりも厚い場合は、経済的に効果がなくなってしまうためである。
　さらに最表層１として、例えばパラジウムまたはパラジウム合金、ロジウムまたはロジウム合金が挙げられる。パラジウムまたはパラジウム合金としては、パラジウム、パラジウム－ニッケル合金などが適用され、ロジウムまたはロジウム合金としては、ロジウム、ロジウム－ニッケル合金などが適用される。その厚さは、特に限定するものではないが、好ましくは０．００５～０．２μｍの範囲で施され、より好ましくは０．０１～０．１μｍである。これが薄すぎると、ブラシ材と凝着摩耗が発生してモータ寿命が低下する可能性が高くなり、また、０．２μｍよりも厚い場合は、効果が飽和してしまうこと、および曲げ加工やプレス加工時にめっきのわれが発生しやすくなり、さらに経済的に効果がなくなってしまうということによる。
　金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層を被覆する目的は、１つに銀または銀合金をそのまま整流子に使用した場合、ブラシとの摺動によって凝着摩耗が発生するため、これを防止することにある。特に、従来例である銀または銀合金めっき上りのものは凝着摩耗が顕著である。本発明の銀または銀合金は内部応力を開放しているため、従来品に比べて凝着摩耗が発生しにくい特徴を持っているが、この被膜単体では充分な効果が得られず、この被膜と金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層との組合せにより大きな効果が発現するものである。
　さらに別の効果として、銀または銀合金がモータ摺動もしくは停止中に硫化変色を起こしてしまうのを防止することがある。これは、整流子周辺にグリスや大気中の硫黄成分が銀または銀合金と接触するために生じる変色による接触抵抗上昇を防止するものであり、より長寿命化が期待される。
　さらに、本発明では、銀または銀合金層を減面加工して、銀または銀合金の内部応力を解放しているため、銀または銀合金の表面清浄度が不十分であり、例えば残存した圧延油等がモータ寿命を低下させる要因となりうることが分かった。このため、さらに前記元素から成る最表層を形成することで、表面清浄度が回復し、モータ寿命を改善することができる効果も兼ね備えた最表層となる。
　本発明の銀または銀合金の下地として、ニッケルまたはコバルトおよびそれらの合金を１層以上被覆することができる。この下地めっきは基材の拡散防止バリアーとして作用し、基材成分が銀または銀合金層内を拡散して表面層に達して接触抵抗が上昇するのを防止する効果がある。この厚さは限定するものではないが、０．１～２．０μｍの範囲で施される。
　銀または銀合金を被覆した後に行う減面加工は、圧延機を用いて行うが、その時の圧延ロールの表面粗度（算術平均粗さ）は、Ｒａで０．２μｍ以下に調整して行われる。
　本発明の減面加工は、銀および銀合金のめっき内部応力を開放すること、および、表面粗度を小さくすること、さらには基材と銀または銀合金層、または、下地層と銀または銀合金層との結合力を高め、密着性を向上させることを目的としている。減面加工は圧延によって行うが、圧延時の塑性変形とそれに伴う発熱によって、銀および銀合金被膜が再結晶して内部応力が開放され、凝着摩耗しづらい被膜に変化する。また、圧延加工で使用するワークロールの表面粗度を小さくすることで、銀および銀合金の表面粗度を小さくすることができ、凝着摩耗がさらに発生しづらくなる効果が発現する。さらには基材と銀または銀合金層、または、下地層と銀または銀合金層との界面結合力を、機械的な力、塑性加工力により向上させ、より一層密着性に優れた皮膜を提供することができる。減面加工率は、好ましくは１～８０％の範囲で行われ、より好ましくは５～５０％である。減面加工率が１％未満では銀および銀合金の再結晶が不充分であり、８０％を越えると効果が飽和してしまう。圧延のワークロールの表面粗度はＲａ０．２μｍ以下で効果が認められ、好ましくは０．１μｍ以下である。
　本発明の導電性基体の全面または一部に必要に応じてニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金のうちいずれかからなる下地層を導入した後、銀または銀合金をめっき行い、次いで、ロール表面粗度Ｒａ０．２μｍ以下のワークロールを用いた圧延機で減面加工を行い、次いで、必要に応じて所望の幅にスリット加工を行った後、部分的に例えばストライプ状の金または金合金、またはストライプ状のパラジウムまたはパラジウム合金をめっきすることを特徴とする整流子材料の製造方法は、銀または銀合金めっき材料の板厚精度向上と加工費の低減を目的として行われる。金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層の部分的なめっき、例えばストライプ状のめっきは、ストライプの幅とその間隔を適宜調節して行うことができ、特に制限はないが、ストライプ幅は、マイクロモータのブラシと接触する最低限必要な幅であり、一般的には１～１０ｍｍ程度である。整流子用材料の幅は８～３０ｍｍ程度が多く、この幅に対して１０～３０％の部分にストライプ状の銀または銀合金が被覆される。
　さらに、金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかからなる最表層がめっき法で形成されることで、減面加工による表面清浄度の低下を回復させ、圧延油等の汚染物質源を排除できるため、モータ寿命の低下を抑制できる効果が得られる。
　ところで、製品幅でのめっきは、製品幅方向でめっき厚分布が発生して板厚精度が悪化し、モータ整流子に成型した時に真円度に大きな影響を及ぼし、モータ回転時、ブラシの振動による寿命低下や追従性、機械的および電気的ノイズが発生する問題が生じる。この問題は、めっき厚が１μｍ以上の場合に顕著であり、本発明によりこの問題を解決した。
　銀または銀合金めっき後に減面加工を施すことにより、めっきで出来た凸部を平滑にすることができ結果的に板厚精度が向上する。また、銀または銀合金のめっきを製品幅の数倍の広幅で施し、次いで、製品幅にスリット加工することでめっき加工費を大幅に低減することが可能になる。
　本発明を実施例に基づきより詳細に説明する。
　連続的に条材にめっきを施すラインにおいて、表１に示した板幅１００ｍｍ、板厚は各種のサイズのＣ１４４１０条（基体）を通板して、電解脱脂、酸洗の前処理を行った後、めっきを施し、更に、圧延加工を行った。その後、スリッターで幅３０ｍｍに切断して、金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金またはロジウムを幅５ｍｍにストライプめっきを施して本発明の整流子材料を得た。
　上記の整流子材料をプレス加工し、マイクロモータに組み込んでモータ寿命の試験を行った。尚、ブラシ材にはめっき厚さ１μｍのＰｄめっきを施したバネ用洋白条（Ｃ７７０１Ｒ－Ｈ材）０．０７ｍｍ厚を用いた。
　評価結果を表１に示した。
　めっき条件は下記に示す。
［Ｎｉめっき］
めっき液：Ｎｉ（ＳＯ３ＮＨ２）２・４Ｈ２Ｏ　５００ｇ／ｌ、ＮｉＣｌ２　３０ｇ／ｌ、Ｈ３ＢＯ３　３０ｇ／ｌ、めっき条件：電流密度　５Ａ／ｄｍ２、温度　５０℃、
［Ｃｏめっき］
めっき液：ＣｏＳＯ４　４００ｇ／ｌ、ＮａＣｌ　２０ｇ／ｇ、Ｈ３ＢＯ４　４０ｇ／ｌ、
めっき条件：電流密度　５Ａ／ｄｍ２、温度　３０℃、
［Ａｇストライクめっき］
めっき液：ＡｇＣＮ　５ｇ／ｌ、ＫＣＮ　６０ｇ／ｌ、Ｋ２ＣＯ３　３０ｇ／ｌ、めっき条件：電流密度　２Ａ／ｄｍ２、温度　３０℃、
［Ａｇめっき］
めっき液：ＡｇＣＮ　５０ｇ／ｌ、ＫＣＮ　１００ｇ／ｌ、Ｋ２ＣＯ３　３０ｇ／ｌ、めっき条件：電流密度　１Ａ／ｄｍ２、温度　３０℃、
［Ａｇ－Ｓｂ合金めっき］
めっき液：ＡｇＣＮ　５０ｇ／ｌ、ＫＣＮ　１００ｇ／ｌ、Ｋ２ＣＯ３　３０ｇ／ｌ、ＫＳｂ（Ｃ４Ｈ２Ｏ６）・１．５Ｈ２Ｏ　１０ｇ／ｌ、
めっき条件：電流密度　１Ａ／ｄｍ２、温度　３０℃、
［Ａｇ－Ｓｅ合金めっき］Ａｇ－０．５％Ｓｅめっき液：ＫＣＮ　１５０ｇ／ｌ、Ｋ２ＣＯ３　１５ｇ／ｌ、ＫＡｇ［ＣＮ］２　７５ｇ／ｌ、Ｎａ２Ｏ３Ｓｅ・５Ｈ２Ｏ　５ｇ／ｌ、めっき条件：電流密度　２Ａ／ｄｍ２、温度　５０℃、
［Ａｕめっき］
めっき液：Ｋ［Ａｕ（ＣＮ）２］１０ｇ／ｌ、ＫＣＮ　３０ｇ／ｌ、Ｋ２ＣＯ３　３０ｇ／ｌ、ＫＨ２ＰＯ４　３０ｇ／ｌ、
めっき条件：電流密度　０．５Ａ／ｄｍ２、温度　５０℃、
［Ａｕ－Ｃｏ合金めっき］
めっき液：Ｋ［Ａｕ（ＣＮ）２］１５ｇ／ｌ、Ｃ６Ｈ８Ｏ７　１５０ｇ／ｌ、Ｋ３（Ｃ６Ｈ５Ｏ７）・Ｈ２Ｏ　１８０ｇ／ｌ、コバルト溶液（１０ｇ／ｌ）　０．１ｍｌ／ｌ、ピペラジン　２．０ｇ／ｌ、
めっき条件：電流密度　１Ａ／ｄｍ２、温度　５０℃、
［Ａｕ－Ｎｉ合金めっき］
めっき液：Ｋ［Ａｕ（ＣＮ）２］３ｇ／ｌ、ＫＣＮ　１ｇ／ｌ、ＣｏＳＯ４　３ｇ／Ｌ、Ｃ６Ｈ８Ｏ７　１５０ｇ／ｌ、Ｋ３（Ｃ６Ｈ５Ｏ７）・Ｈ２Ｏ　１００ｇ／ｌ、Ｎｉ（ＳＯ３ＮＨ２）２・４Ｈ２Ｏ　９０ｇ／ｌ、
めっき条件：電流密度　１Ａ／ｄｍ２、温度　５０℃、
［Ｐｄめっき］
めっき液：Ｐｄ（ＮＨ３）２ＣＬ２　４５ｇ／ｌ、ＮＨ４ＯＨ　９０ｍｌ／ｌ、（ＮＨ４）２ＳＯ４　５０ｇ／ｌ、
めっき条件：電流密度　１Ａ／ｄｍ２、温度　３０℃、
［Ｐｄ－Ｎｉ合金めっき：Ｐｄ／Ｎｉ（％）　８０／２０］
めっき液：Ｐｄ（ＮＨ３）２Ｃｌ２　４０ｇ／ｌ、ＮｉＳＯ４　４５ｇ／ｌ、ＮＨ４ＯＨ　９０ｍｌ／ｌ、（ＮＨ４）２ＳＯ４　５０ｇ／ｌ、
めっき条件：電流密度　１Ａ／ｄｍ２、温度　３０℃、
［Ｐｔめっき］
めっき液：Ｐｔ（ＮＯ２）２（ＮＨ３）２　１０ｇ／ｌ、ＮａＮＯ２　１０ｇ／ｌ、ＮＨ４ＮＯ３　１００ｇ／ｌ、ＮＨ３　５０ｍｌ／ｌ、
めっき条件：電流密度　５Ａ／ｄｍ２、温度　９０℃、
［Ｒｈめっき］
めっき液：ＲＯＨＤＥＸ（商品名、日本エレクトロプレイティングエンジニヤース（株）製）、
めっき条件：１．３Ａ／ｄｍ２、温度　５０℃。
［モータ試験］
　ブラシ材にはめっき厚さ１μｍのＰｄめっきを施したバネ用洋白条（Ｃ７７０１Ｒ－Ｈ材）０．０７ｍｍ厚を用い、そのブラシのブラシ圧（整流子に押しつける圧力（または力））を２．０ｇに設定し、２．５Ｖ、０．２Ａ、２０００ｒｐｍの条件でモータ試験を行った。モータ停止時間から整流子のＡｇまたはＡｇ合金被覆厚あたりの寿命を下記式により求めた。
［モータ停止時間］÷［Ａｇめっき厚］＝［被覆厚あたりの寿命］
［曲げ加工性試験］
　得られた整流子片において、曲げ半径Ｒが２ｍｍにて９０°曲げた時に、曲げ凸側に最表層の割れの有無について調査した。曲げ割れが発生せずに基材が露出しなかったものを良として「○」印で、軽微なものも含めて割れが発生したものを不可として「×」印で表１に示した。
［硫化試験］
　ＪＩＳ　Ｈ８５０２に準拠した硫化試験（Ｈ２Ｓ濃度３ｐｐｍ、４０℃、湿度８０％）を２４時間実施した。その後、整流子片表面の変色度合いについてレイティングナンバー（ＲＮ）を評価し、ＲＮが９以上のものを耐食性が優れていると判断した。
　発明例１～４は前述の図１（２）の整流子材料であり、圧延加工率を変化させたものである。発明例５～７は前述の図１（２）の整流子材料で、中間層のＡｇめっき層の厚さを変化させたものである。発明例８～１１は前述の図１（２）の整流子材料であり、圧延加工のワークロール粗度を変化させたものである。発明例１２～１３は、発明例１のＡｇめっき層をＡｇ合金めっき層にしたものである。発明例１４～１５、は前述の図１（１）の整流子材料である。発明例１６は、前述の図１（１）の整流子材料で下地層を下層Ｎｉ／上層Ｃｏ層としたものである。発明例１７～２１は、前述の図１（２）の整流子材料で最表層めっきのＡｕＣｏ合金層の厚みを変化させたものである。発明例２２は、前述の図１（２）の整流子材料で最表層めっきをＡｕＮｉ合金層としたものである。発明例２３は前述の図１（２）の整流子材料で最表層めっきをＡｕめっき層としたものである。発明例２４～２８は前述の図１（２）の整流子材料で最表層めっきのＰｄまたはＰｄＮｉ合金層の厚みを変化させたものである。発明例２９～３２は前述の図１（２）の整流子材料で最表層めっきのＰｔ層の厚みを変化させたものである。発明例３３は前述の図１（２）の整流子材料で最表層めっきをＲｈ層としたものである。
　比較例１は、圧延加工のワークロール粗度を０．３０μｍとし、最表層めっきを形成しないこと以外、発明例１と同様な構成の整流子材料である。
　比較例２は、比較例１において、圧延加工を行わず、Ａｇ層上に最表層めっきのストライプ状のＡｕ合金層を形成したこと以外、比較例１と同様な構成の整流子材料である。
　比較例３は、比較例１において、圧延加工を行わず、Ａｇ層上に最表層めっきのストライプ状のＰｔ層を形成したこと以外、比較例１と同様な構成の整流子材料である。
　比較例４は、比較例１において、圧延加工を行わないこと以外、比較例１と同様な構成の整流子材料である。
　比較例５は、ＡｇＣｕＮｉクラッドＣ１４４１０Ｒであり、ＡｇＣｕＮｉ厚が５０μｍの整流子材料である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１より明らかなように、本発明の整流子材料は、Ａｇ層厚さ当りのモータの整流子寿命が長く、かつ耐食性に優れたモータ用整流子材料が提供できることが分かる。また、クラッド材のＡｇ層厚さあたりのモータ寿命よりも、少なくとも２倍以上に向上しており、被覆厚が薄くても長寿命な整流子材を提供できることが分かる。
　また、当然のことながら、ワークロール表面の算術平均粗さＲａは小さい方が好ましい。例えば、ワークロール表面の算術平均粗さＲａを０．２５μｍにした以外、発明例１と同様な構成の整流子材料の場合、整流子Ａｇ１μｍ当たりの寿命が７６０ｈｒ．／μｍとなった。したがって、ワークロール表面の算術平均粗さＲａを、各発明例のように整流子寿命が９００ｈｒ．／μｍ以上得られる０．２０μｍ以下とすることで、凝着摩耗がさらに発生しづらくなり、より一層密着性に優れた皮膜となった。
　さらに本発明例は、曲げ加工試験でも表層の割れは見られず、圧延加工の導入と圧延条件の最適化により、基材と表層の密着性が向上するとともに、曲げ割れ性が改善されている様子が伺える。これらのモータの整流子寿命、曲げ加工性、耐食性すべてにおいて優れた特性を示すのは、本発明例にのみ達成できていることが分かる。
　本発明をその実施例とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。
　本願は、２０１１年１１月７日に日本国で特許出願された特願２０１１－２４３２４２に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。
　１　ストライプ状の最表層
　２　ＡｇまたはＡｇ合金層
　３　下地層
　４　基体

Claims (5)

  1. 　導電性基体の全面または一部に銀または銀合金を被覆し、更に銀または銀合金の表面に金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうち、いずれかからなる最表層を被覆した材料であって、
    　導電性基体に銀または銀合金を被覆した後、減面加工を施し、その後に部分的に金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうち、いずれかからなる最表層を被覆したことを特徴とする整流子材料。
  2. 　導電性基体と銀または銀合金の中間層との間にニッケルまたはニッケル合金、コバルトまたはコバルト合金のうち、いずれかを１層以上を被覆したことを特徴とする請求項１の整流子材料。
  3. 導電性基体の全面または一部に銀または銀合金を被覆した後の減面加工が、ロール表面における算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下のワークロールを用いた圧延機で施されていることを特徴とする請求項１または２記載の整流子材料。
  4. 　導電性基体の全面または一部に銀または銀合金をめっき行い、次いで、ロール表面における算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下のワークロールを用いた圧延機で減面加工を行い、その後部分的に金、金合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のうちいずれかをめっきすることで最表層を形成することを特徴とする整流子材料の製造方法。
  5. 請求項１～３のいずれか１項の整流子材料を整流子に用いたことを特徴とするマイクロモータ。
PCT/JP2012/078855 2011-11-07 2012-11-07 整流子材料およびその製造方法、それを用いたマイクロモータ WO2013069689A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201280049368.6A CN103857522B (zh) 2011-11-07 2012-11-07 换向器材料及其制造方法、使用了该换向器材料的微型电动机
KR1020147011518A KR101649056B1 (ko) 2011-11-07 2012-11-07 정류자 재료 및 그의 제조방법, 그것을 이용한 마이크로모터
JP2013513881A JP5485474B2 (ja) 2011-11-07 2012-11-07 整流子材料およびその製造方法、それを用いたマイクロモータ

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-243242 2011-11-07
JP2011243242 2011-11-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013069689A1 true WO2013069689A1 (ja) 2013-05-16

Family

ID=48290063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/078855 WO2013069689A1 (ja) 2011-11-07 2012-11-07 整流子材料およびその製造方法、それを用いたマイクロモータ

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP5485474B2 (ja)
KR (1) KR101649056B1 (ja)
CN (1) CN103857522B (ja)
TW (1) TWI577097B (ja)
WO (1) WO2013069689A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015117424A (ja) * 2013-12-19 2015-06-25 古河電気工業株式会社 可動接点部品用材料およびその製造方法
JP2017172008A (ja) * 2016-03-24 2017-09-28 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 部分めっき方法
CN108347147A (zh) * 2018-02-11 2018-07-31 金卡智能集团股份有限公司 一种防腐蚀的直流有刷电机及流量计量仪表
JP2019151871A (ja) * 2018-03-01 2019-09-12 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 めっき材
JP2020205729A (ja) * 2019-06-19 2020-12-24 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 回転電機用のコイルの製造方法およびステータ

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3074193B1 (fr) * 2017-11-28 2020-07-10 Linxens Holding Circuit electrique, module electronique pour carte a puce realise sur ce circuit electrique et procede pour la realisation d’un tel circuit electrique.
CN113872373A (zh) * 2021-10-20 2021-12-31 东莞市升玛电机有限公司 一种微型直流电机

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH052940A (ja) * 1991-06-25 1993-01-08 Furukawa Electric Co Ltd:The 電気接点材料とその製造方法
JPH09330629A (ja) * 1996-06-07 1997-12-22 Furukawa Electric Co Ltd:The 電気接点材料、及びその製造方法、及び前記電気接点材料を用いた操作スイッチ
JP2005051987A (ja) * 2003-07-11 2005-02-24 Mabuchi Motor Co Ltd 小型モータの整流装置及びその製造方法
JP2006149144A (ja) * 2004-11-24 2006-06-08 Furukawa Electric Co Ltd:The マイクロモーター、マイクロモータ用摺動接点及びその製造方法
JP2007174815A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Mitsubishi Denki Metetsukusu Kk 小型モータの整流装置及びその製造方法
JP2009117275A (ja) * 2007-11-09 2009-05-28 Fujikura Ltd めっき平角導体の製造方法及びフレキシブルフラットケーブル

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58218783A (ja) 1982-06-14 1983-12-20 田中貴金属工業株式会社 摺動接点用刷子材料
JPS58218782A (ja) 1982-06-14 1983-12-20 田中貴金属工業株式会社 整流子用接触片材料
JPH0520191A (ja) 1991-07-17 1993-01-29 Shikoku Nippon Denki Software Kk キヤツシユメモリ制御方式
WO2002001700A1 (fr) * 2000-06-28 2002-01-03 Totankako Co., Ltd. Balai au carbone pour machine electrique
CN101241776B (zh) * 2008-02-25 2011-09-14 重庆川仪自动化股份有限公司 电接触复合材料的制备方法
JP2010146925A (ja) 2008-12-19 2010-07-01 Furukawa Electric Co Ltd:The モータ用接触子材料およびその製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH052940A (ja) * 1991-06-25 1993-01-08 Furukawa Electric Co Ltd:The 電気接点材料とその製造方法
JPH09330629A (ja) * 1996-06-07 1997-12-22 Furukawa Electric Co Ltd:The 電気接点材料、及びその製造方法、及び前記電気接点材料を用いた操作スイッチ
JP2005051987A (ja) * 2003-07-11 2005-02-24 Mabuchi Motor Co Ltd 小型モータの整流装置及びその製造方法
JP2006149144A (ja) * 2004-11-24 2006-06-08 Furukawa Electric Co Ltd:The マイクロモーター、マイクロモータ用摺動接点及びその製造方法
JP2007174815A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Mitsubishi Denki Metetsukusu Kk 小型モータの整流装置及びその製造方法
JP2009117275A (ja) * 2007-11-09 2009-05-28 Fujikura Ltd めっき平角導体の製造方法及びフレキシブルフラットケーブル

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015117424A (ja) * 2013-12-19 2015-06-25 古河電気工業株式会社 可動接点部品用材料およびその製造方法
JP2017172008A (ja) * 2016-03-24 2017-09-28 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 部分めっき方法
CN108347147A (zh) * 2018-02-11 2018-07-31 金卡智能集团股份有限公司 一种防腐蚀的直流有刷电机及流量计量仪表
JP2019151871A (ja) * 2018-03-01 2019-09-12 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 めっき材
JP7083662B2 (ja) 2018-03-01 2022-06-13 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 めっき材
JP2020205729A (ja) * 2019-06-19 2020-12-24 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 回転電機用のコイルの製造方法およびステータ

Also Published As

Publication number Publication date
JP5485474B2 (ja) 2014-05-07
KR20150008371A (ko) 2015-01-22
KR101649056B1 (ko) 2016-08-17
CN103857522B (zh) 2015-12-23
TW201334326A (zh) 2013-08-16
JPWO2013069689A1 (ja) 2015-04-02
CN103857522A (zh) 2014-06-11
TWI577097B (zh) 2017-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5485474B2 (ja) 整流子材料およびその製造方法、それを用いたマイクロモータ
EP2175460A1 (en) Silver-coated material for movable contact component and method for manufacturing such silver-coated material
JP5705738B2 (ja) 可動接点部品用銀被覆複合材料とその製造方法および可動接点部品
EP2139012A1 (en) Silver-coated material for movable contact component and method for manufacturing such silver-coated material
TWI424456B (zh) 電氣接點材料、其製造方法及電氣接點
JP5184328B2 (ja) 可動接点部品用銀被覆材およびその製造方法
JP2007280945A (ja) 電気接点材料及びその製造方法
JP2003171790A (ja) めっき材料とその製造方法、それを用いた電気・電子部品
JP6247926B2 (ja) 可動接点部品用材料およびその製造方法
JP2007138237A (ja) 可動接点用銀被覆ステンレス条およびその製造方法
CN110997985A (zh) 附银皮膜端子材及附银皮膜端子
WO2017077903A1 (ja) リードフレーム材およびその製造方法
JP2010146925A (ja) モータ用接触子材料およびその製造方法
US7015406B2 (en) Electric contact
JP5854574B2 (ja) 電気接点部品用金属材料
JP2012049041A (ja) 可動接点部品用銀被覆材およびその製造方法
WO2018074256A1 (ja) 導電性条材
JP7313600B2 (ja) コネクタ用端子材及びコネクタ用端子
KR20220142450A (ko) 커넥터용 단자재
JP5598851B2 (ja) 可動接点部品用銀被覆複合材料およびその製造方法および可動接点部品
JP2007177329A (ja) めっき材料とその製造方法、それを用いた電気・電子部品
JP2009245659A (ja) モータ用摺動接点材料
JP2006149144A (ja) マイクロモーター、マイクロモータ用摺動接点及びその製造方法
JP2021075772A (ja) 電気接点用材料およびその製造方法、コネクタ端子、コネクタならびに電子部品
JP2020128575A (ja) コネクタ用端子材、コネクタ用端子及びコネクタ用端子材の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013513881

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12848135

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147011518

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12848135

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1