WO2013137225A1 - フューエルセンダ用摺動子に好適な接点材料及びフューエルセンダ用摺動子 - Google Patents

フューエルセンダ用摺動子に好適な接点材料及びフューエルセンダ用摺動子 Download PDF

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義徳 堀内
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Definitions

  • the present invention relates to a contact material suitable as a constituent material of a slider of a fuel sender that detects a fuel remaining amount of a vehicle.
  • a fuel sender 1 which is a vehicle fuel remaining amount detection device, includes a substrate 20 on which a conductor 30 and a resistor 40 are formed, and a slider 10 that moves while contacting the conductor 30.
  • the slider 10 is installed on an arm 11 that moves in conjunction with a float that moves up and down following the height of the liquid level in the fuel tank, and changes the resistance value of the resistor by the movement of the arm 11. .
  • the fuel gauge circuit applies a constant voltage to the fuel sender and takes out a voltage signal to measure the remaining fuel amount.
  • the fuel sender slider is composed of contact materials because of its function.
  • a contact material such as a white alloy (Cu—Ni—Zn alloy) or a silver alloy (Au—Ni alloy) has been used for a conventional fuel sender slider.
  • the above-mentioned conventional fuel sender slider has sufficient durability against domestic fuel that has been sufficiently purified such as desulfurization.
  • flex-fuel vehicles FFV
  • FFV flex-fuel vehicles
  • foreign-made fuels are not sufficiently desulfurized, and there is a problem of corrosion due to sulfur.
  • the conventional slider may be deteriorated in conductivity due to corrosion and lose its function as a measuring element.
  • Patent Document 1 As a technique related to a fuel sender considering the corrosion resistance of a slider, for example, there is one described in Patent Document 1.
  • the slider is formed of a contact material made of gold (Au) or a gold alloy, and when the slider moves on the conductor, the conductor is covered with highly corrosion-resistant gold. is there.
  • an object of the present invention is to provide a contact material constituting a fuel sender slider that has good corrosion resistance and excellent wear resistance.
  • the present invention that solves the above-mentioned problems is a contact material that constitutes a slider for a fuel sender that moves on a conductor in conjunction with a float that moves according to the liquid level, and is a contact made of 10 to 25% by mass of nickel and the balance palladium. Material.
  • Palladium has a relatively good corrosion resistance against acids and sulfides, and its conductivity is less lowered even in a corrosive environment.
  • palladium has a surface with poor hardness, and excessive wear occurs when applied to a sliding member as in the present invention.
  • the inventors of the present invention have come to the present invention as a result of selecting nickel as an alloy element capable of ensuring wear resistance while maintaining the corrosion resistance of palladium, and examining its preferred range.
  • the nickel content with respect to palladium is 10 to 25% by mass.
  • the addition of nickel increases the hardness of the alloy and improves the wear resistance while deteriorating the corrosion resistance.
  • the slider of the fuel sender repeatedly slides while receiving a constant load in an energized state.
  • the nickel content is set to 10 to 25% by mass to optimize the balance of both wear resistance and corrosion resistance.
  • a more preferable range of the nickel content is 15 to 25% by mass.
  • the contact material made of a palladium alloy according to the present invention can be manufactured by an ordinary melting and casting method, and a necessary hardness can be obtained by appropriate processing.
  • a slider In order to obtain a slider, it is preferable to use a slider that has been processed 40% to 60% after the final heat treatment in the processing step. By this processing, the hardness of the contact material becomes 150 or more, and durability suitable as a fuel sender slider is obtained.
  • the contact material according to the present invention is applied to a slider of a fuel sender, but other configurations of the fuel sender are not particularly limited.
  • a conductive glass paste printed matter is usually used as the conductor in contact with the slider, but the same can be applied in the present invention.
  • Conventional substrates and resistors, and also an arm for installing a slider can be applied.
  • the contact material made of a palladium-nickel alloy according to the present invention is an optimum contact material as a slider for a fuel sender by setting the nickel content within a suitable range. According to the present invention, it is possible to obtain a fuel sender slider that has high corrosion resistance to acids and sulfide components in fuel and also has good durability by sliding.
  • Embodiments of the present invention will be described based on examples described below.
  • palladium-nickel alloys with various nickel addition amounts were manufactured, and the hardness and corrosion resistance of the test pieces processed into the same dimensions as the slider were evaluated.
  • Palladium-nickel alloys were produced by a melt casting method, and high purity ingots were mixed and melted in a melting furnace to produce alloy ingots. And the test piece was manufactured by forging and rolling (length 20 mm, width 3 mm, thickness 0.3 mm). In this processing step, heat treatment was performed at 750 ° C. in a nitrogen stream every 40 to 60% of processing. The processing rate after processing after the final heat treatment was 45%. And the hardness measurement and the corrosion test were done about this test piece.
  • the hardness of the alloy was measured by Vickers hardness (load 200 gf).
  • the test piece was immersed in a formic acid solution (0.1% by mass) and an acetic acid solution (0.1% by mass) at 58 ° C. for 300 hours, and the test piece had a concentration of 12.5 ppm (remaining air).
  • hydrogen sulfide gas temperature: 40 ° C., humidity: 80%
  • the Au probe was brought into contact with the surface of the test piece (10 gf), and the contact resistance was measured with AC four terminals (current value: 10 mA) .
  • the hardness was set to 150 Hv or more, and the corrosion resistance (contact resistance) was set to be less than 20 m ⁇ in any environment as a pass line.
  • the copper-nickel alloy which is a conventional technique, was also evaluated. The test results are shown in Table 1.
  • the nickel content is preferably 10 to 25% by mass.
  • the contact material made of a palladium-nickel alloy according to the present invention is excellent in corrosion resistance and durability, and is optimal as a constituent material of a slider of a fuel sender.
  • the contact material according to the present invention is also useful from the viewpoint of material cost.
  • the slider of the fuel sender of the present invention is useful for a vehicle to which a mixed fuel such as alcohol such as FFV is applied, and can contribute to the recent popularization against the background of energy problems.

Abstract

　本発明は、液面に応じて動くフロートに連動して導体上を移動するフューエルセンダ用の摺動子を構成する接点材料において、ニッケル１０～２５質量％と残部パラジウムからなる接点材料である。本発明に係る接点材料は、耐食性及び耐久性に加え、材料コスト面から見ても有用である。本発明に係るフューエルセンダは、ＦＦＶのようなアルコール等の混合燃料を適用する車両に対して有用である。本発明により耐食性、耐摩耗性に優れたフューエルセンダ用の摺動子を製造することができる。

Description

フューエルセンダ用摺動子に好適な接点材料及びフューエルセンダ用摺動子
　本発明は、車両の燃料残量を検出するフューエルセンダの摺動子を構成材料として好適な接点材料に関する。
　車両の燃料残量の検出装置であるフューエルセンダ１（図１）は、導体３０と抵抗体４０とが形成された基板２０と、導体３０に接触しつつ移動する摺動子１０を備える。摺動子１０は、燃料タンク内の液面の高さに追従して上下するフロートに連動して移動するアーム１１に設置されており、アーム１１の移動により抵抗体の値抵値を変化させる。そして、燃料計回路がフューエルセンダに一定電圧を印加して電圧信号を取り出すことで燃料残量を計測する。
　フューエルセンダの摺動子は、その機能から接点材料で構成されている。ここで、従来のフューエルセンダの摺動子は、洋白（Ｃｕ－Ｎｉ－Ｚｎ合金）や銀合金（Ａｕ－Ｎｉ合金）等の接点材料が用いられてきた。
　上記従来のフューエルセンダの摺動子は、脱硫等の精製処理が十分になされている国産の燃料に対しては十分な耐久性を有する。しかし、近年、海外においてはフレックス燃料車（ＦＦＶ：Ｆｌｅｘ－Ｆｕｅｌ　Ｖｉｅｃｈｌｅ）が急速に普及しておりその対応が必要となっている。ＦＦＶは、ガソリンとアルコール（メタノール、エタノール）との混合燃料を使用するものであるが、アルコールを含むガソリンは劣化すると蟻酸や酢酸を生成することとなり燃料タンク内を腐食性環境とする。また、そもそも、外国製の燃料は脱硫処理が不十分であり、硫黄による腐食の問題もある。これらの腐食性環境下にあっては、従来の摺動子は腐食により導電性の低下が生じ計測素子としての機能を消失するおそれがある。
　摺動子の耐食性を考慮したフューエルセンダに関する技術として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。このフューエルセンダは、摺動子を金（Ａｕ）又は金合金からなる接点材料で形成するものであり、摺動子が導体上を移動する際、導体を耐食性の高い金で被覆するというものである。
特許第４２４０８４４号明細書
　金は酸に対する耐食性が高いことから、この技術は上記のような高腐食性環境にある燃料タンクへの搭載が可能といえる。しかしながら、最近の金価格の高騰は、かかる工業用途への金の応用を困難な状況としている。また、上記のような摩耗を前提とするのは、仮に耐用年数を設定しているとしても、部材のコスト面等からみて好ましいとは感じられない。特に、高コストの材料であればなおさらである。
　そこで、本発明は、フューエルセンダの摺動子を構成する接点材料として、耐食性が良好であると共に、耐摩耗性に優れたものを提供することを目的とする。
　上記課題を解決する本発明は、液面に応じて動くフロートに連動し、導体上を移動するフューエルセンダ用摺動子を構成する接点材料において、ニッケル１０～２５質量％と残部パラジウムからなる接点材料である。
　パラジウムは、酸、硫化物に対する耐食性が比較的良好であり、それらによる腐食性環境下にあっても導電性の低下が少ない。一方、パラジウムは硬度に乏しい面があり、本発明のような摺動部材へ適用すると過度な摩耗が生じる。この点、従来技術である金又は金合金の適用例のように、接点材料を厚くしつつ相手側部材にパラジウムを付着させて全体の耐食性を向上させるという考えもできないわけではないが、上記の通り部材コストの観点から得策とはいえない。
　そこで、本発明者等は、パラジウムの耐食性を維持しつつ、耐摩耗性を確保できる合金元素としてニッケルを選択し、その好適範囲を検討した結果、本発明に想到した。
　上記の通り、パラジウムに対するニッケル含有量は、１０～２５質量％である。本発明者等の検討によるとニッケルの添加は、合金の硬度を上昇させ耐磨耗性を向上させる一方で耐食性を悪化させる。ここで、フューエルセンダの摺動子は、通電状態で一定の荷重を受けながら繰返し摺動するものである。この特有の使用状況を踏まえ、耐磨耗性と耐食性の両特性のバランスを最適とする範囲としてニッケル含有量を１０～２５質量％としている。ニッケル含有量のより好ましい範囲は、１５～２５質量％である。
　本発明に係るパラジウム合金からなる接点材料は、通常の溶解鋳造法により製造可能であり、また、適切な加工処理により必要な硬度を得ることができる。摺動子とするためには、加工工程において最後の熱処理を受けた状態から４０～６０％の加工率を受けた加工上りの状態のものが好ましい。この加工処理により、接点材料の硬度は１５０以上となり、フューエルセンダの摺動子として好適な耐久性を得る。なお、加工工程中は、加工ひずみに起因する割れを防止するため熱処理を行うのが好ましく、非酸化性雰囲気中（窒素等の不活性ガス雰囲気、還元性雰囲気）で７００～９００℃の熱処理を４０～６０％の加工毎に施すのが好ましい。
　本発明に係る接点材料はフューエルセンダの摺動子に適用されるが、このフューエルセンダの他の構成は、特に限定されない。摺動子と接触する導体は、通常は導電性ガラスペースト印刷物が使用されるが、本発明でも同様のものが適用できる。基板及び抵抗体、更に、摺動子を設置するためのアームについても従来のものが適用できる。
　本発明に係るパラジウム－ニッケル合金からなる接点材料は、ニッケル含有量を好適範囲にしたことでフューエルセンダの摺動子として最適な接点材料となる。本発明によれば、燃料中の酸、硫化成分に対して高い耐食性を有し、かつ、摺動による耐久性も良好なフューエルセンダの摺動子を得ることができる。
一般的なフューエルセンダの構成を説明する図。
　本発明の実施形態について、以下に記載する実施例に基づいて説明する。本実施形態では、ニッケル添加量を種々変更したパラジウム－ニッケル合金を製造し、これを摺動子と同等の寸法に加工した試験片について硬度及び耐食性を評価した。
　パラジウム－ニッケル合金は溶解鋳造法にて製造し、それぞれ高純度の地金を溶解炉にて混合・溶解して合金インゴットを製造した。そして、鍛造加工、圧延加工により試験片を製造した（長さ２０ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ）。尚、この加工の工程中４０～６０％の加工毎に窒素気流中、７５０℃の熱処理を行った。最終の熱処理後の加工上りの加工率は４５％とした。そして、この試験片について硬度測定及び腐食試験を行った。
　合金の硬度測定はビッカース硬度測定を行った（荷重２００ｇｆ）。また、腐食試験は、試験片を５８℃の蟻酸溶液（０．１質量％）、酢酸溶液（０．１質量％）に３００時間浸漬したもの、及び、試験片を濃度１２．５ｐｐｍ（残部空気）の硫化水素ガス（温度４０℃、湿度８０％）に２４時間暴露したものについて、Ａｕプローブを試験片表面へ接触（１０ｇｆ）させ、交流四端子にて接触抵抗を測定した（電流値１０ｍＡ）。
　上記の各評価試験においては、フューエルセンダの摺動子の使用条件を考慮し、硬度については１５０Ｈｖ以上、耐食性（接触抵抗）についてはいずれの環境でも２０ｍΩ未満となることを合格ラインと設定した。この評価試験では、従来技術である銅－ニッケル合金についても評価を行った。この試験結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から、パラジウムに対するニッケルの添加は、硬度を上昇させる反面、耐食性を低下させる傾向がある。そこで、上記したフューエルセンダの摺動子に対する合格ラインを考慮すると、ニッケル含有量は、１０～２５質量％が好適であるといえる。
　本発明に係るパラジウム－ニッケル合金からなる接点材料は、耐食性及び耐久性に優れ、フューエルセンダの摺動子の構成材料として最適である。また、本発明に係る接点材料は、材料コスト面から見ても有用である。本発明のフューエルセンダの摺動子は、ＦＦＶのようなアルコール等の混合燃料を適用する車両に対して有用であり、エネルギー問題を背景としたその近年の普及への対応に資することができる。
 

Claims (3)

  1. 　液面に応じて動くフロートに連動して導体上を移動するフューエルセンダ用の摺動子を構成する接点材料において、ニッケル１０～２５質量％と残部パラジウムからなる接点材料。
  2. 　請求項１記載の接点材料からなるフューエルセンダ用の摺動子。
  3. 　請求項２記載の摺動子を備えるフューエルセンダ。
     
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