WO2018181480A1

WO2018181480A1 - 一体形成体、並びに該一体形成体を有する複合材、電気接点用端子及びプリント配線板

Info

Publication number: WO2018181480A1
Application number: PCT/JP2018/012778
Authority: WO
Inventors: 正靖笠原; 昭頼橘
Original assignee: 古河電気工業株式会社
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2018-10-04
Also published as: CN110462111B; CN110462111A; KR20190133165A; US11361876B2; TW201840908A; JPWO2018181480A1; US20200043627A1; EP3604628A4; EP3604628A1; TWI787247B; JP7129402B2

Abstract

金属（２）と、金属（２）中に分散状態で配置された生体由来の繊維（３）との一体形成体（４）であって、一体形成体（４）中に含まれる生体由来の繊維（３）の質量割合が、０．０２質量％以上、１０質量％以下の範囲である一体形成体。

Description

一体形成体、並びに該一体形成体を有する複合材、電気接点用端子及びプリント配線板

　本発明は、特に金属自体が本来有する優れた導電性等の材料特性の低下をできる限り抑制しつつ、高強度化と軽量化と摺動特性の向上の実現を図ることができる新規の一体形成体、並びに該一体形成体を有する複合材、電気接点用端子及びプリント配線板に関する。

　一般に、金属材料は、導電性等の材料特性が優れていることから、様々な用途で幅広く使用されている。また、金属材料の高強度化を図るための手段としては、マトリックス金属中に合金成分を添加して合金化を図ることが有用である。しかしながら、金属材料の合金化は、規則正しく配列された結晶格子を構成するマトリックス金属中の金属原子の位置に、原子半径が異なる合金原子が置換されて配置されることによって、原子配列が乱れて結晶格子が歪む結果、導電性等の材料特性が悪化しやすいという問題がある。

　また、金属材料の更なる高強度化を図るための他の手段としては、マトリックス金属中に、例えば炭素繊維、ガラス繊維などのナノ粒子を分散させた複合材として構成することが有用である。かかる複合材に用いるナノ粒子としては、材料の要求される性能に応じて適した材料が選択される。

　ところで、近年、炭素繊維、ガラス繊維に代わって、セルロース、キチンまたはキトサンなどの生体由来の繊維が着目されている。そのうち、例えばセルロース繊維は、優れた引張強度（３ＧＰａ程度）をもち、鉄系材料と比べて５分の１の重量（軽量）と、５倍の強度（高強度）を有する。セルロース繊維は、植物を原材料とするため、国土の７割が森林である日本にとって、非常に優位性が高く、また、植物から作られるので環境負荷が少ない上、鉄よりも軽くて強いので、幅広い分野で利用が見込まれている。さらに、セルロース繊維は、植物繊維を化学的、機械的に解きほぐした（解繊した）ナノセルロースの一形態であり、繊維１本の直径が４～１００ｎｍであり、長さが５μｍ以上である繊維状の物質である。このような形状を有する物質が、一般に繊維とよばれる。

　生体由来の繊維は、（１）軽量でありながら高強度を有する、（２）熱による変形が少ない、（３）比表面積が大きい、（４）ガスバリア性が高い、（５）水中で粘性を示す、（６）高い透明性を有する、（７）親水性である等の特性を有する。一方、炭素繊維は、疎水性であるため、複合材を作製するに当たり、表面改質処理を行わないと、複合材を構成する他の物質、溶媒等と均一に混合分散させるのが難しい場合が多い。加えて、炭素繊維は、高温に加熱されると発がん性のある有毒物質を排出するとの報告もされているため、その使用において環境上の問題もある。このため、生体由来の繊維に関しては、炭素繊維等に代わる、プラスチック、ゴムをはじめとする合成樹脂の補強材などとしての実用化に向けた研究が進められている。

　しかしながら、金属とともに複合材を構成し高強度化を図った例として、生体由来の繊維を用いた公知技術は現状では見当たらない。

特許第５５６６３６８号公報再公表特許ＷＯ２０１５／１７０６１３号公報

　特許文献１には、金属ナノ粒子を担持したセルロースナノファイバを得る方法が開示されている。しかしながら、得られる金属粒子はセルロースの表層部に留まっており、金属材料として産業上利用することができるほどの十分な電気伝導性を得ることはできない。

　特許文献２には、セルロースと複合化した金属粒子のサイズを制御する方法が開示されている。しかしながら、特許文献２には、電気伝導性と部材の加工に耐えうるだけの強度とを兼ね備えた一体形成体及び複合材を得る方法は示唆されていない。

　上記事情に鑑み、本発明は、金属自体が本来有する優れた導電性等の材料特性の低下をできる限り抑制しつつ、高強度化と軽量化・摺動特性の向上の実現を図ることができる新規の一体形成体及びこれを有する複合材を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
［１］金属と、該金属中に分散状態で配置された生体由来の繊維との一体形成体であって、
　前記一体形成体中に含まれる前記生体由来繊維の質量割合が、０．０２質量％以上、１０質量％以下の範囲である一体形成体。
［２］前記生体由来の繊維が、セルロース繊維である、上記［１］に記載の一体形成体。
［３］前記生体由来の繊維が、キチンまたはキトサン繊維である、上記［１］に記載の一体形成体。
［４］前記生体由来繊維が、前記金属中に一方向に揃った状態で分散されている、上記［１］～［３］のいずれかに記載の一体形成体。
［５］前記生体由来繊維が、前記金属中にランダム方向に配列した状態で分散されている、上記［１］～［３］のいずれかに記載の一体形成体。
［６］前記一体形成体の導電率として、前記金属の導電率に対する低下率が３０％以下である、上記［１］～［５］のいずれかに記載の一体形成体。
［７］前記一体形成体の引張強度として、前記金属の引張強度に対する増加率が５％以上である、上記［１］～［６］のいずれかに記載の一体形成体。
［８］前記一体形成体の動摩擦係数として、前記一体形成体の表面に１００ｇｆの荷重で鋼球を摺動子として使用する往復摺動試験において、摺動回数２０～５０回の範囲内の条件下での動摩擦係数の最大値が、前記金属に対して０．８以下である、上記［１］～［７］までのいずれかに記載の一体形成体。
［９］前記金属が、ニッケル、銅、パラジウム、銀、錫または金である、上記［１］～［８］のいずれかに記載の一体形成体。
［１０］前記金属が、銅または錫である、上記［１］～［９］のいずれかに記載の一体形成体。
［１１］前記一体形成体中に含まれる前記生体由来繊維の質量割合が、０．０２質量％以上７質量％以下の範囲である、上記［１］～［１０］のいずれかに記載の一体形成体。
［１２］電気めっき法によって形成する、上記［１］～［１１］のいずれかに記載の一体形成体の製造方法。
［１３］上記［１］～［１１］のいずれかに記載の一体形成体と、該一体形成体が形成された表面をもつ基材と、を有する複合材。
［１４］基材が導電性基材である、上記［１３］に記載の複合材。
［１５］基材が絶縁性基材である、上記［１３］に記載の複合材。
［１６］上記［１］～［１１］のいずれかに記載の一体形成体を備える電気接点用端子。
［１７］上記［１］～［１１］のいずれかに記載の一体形成体を備えるプリント配線板。

　本発明によれば、金属と、該金属中に分散配置された生体由来の繊維との一体形成体であって、該一体形成体中に含まれる生体由来繊維の質量割合を特定の範囲に制御することによって、特に、金属自体が本来有する優れた導電性等の材料特性の低下をできる限り抑制しつつ、高強度化と軽量化・摺動特性の向上の実現を図ることができる新規の一体形成体及びこれを有する複合材を提供することが可能である。

図１は、本発明に従う一体形成体の代表的な実施形態を示す概略断面斜視図であり、該一体形成体の表面または内部の一部を拡大した図とともに示す。図２は、本発明に従う複合材の代表的な実施形態を示す概略断面斜視図である。

　以下、図面を参照しながら、本発明に従う一体形成体及び複合材の実施形態について、以下で詳細に説明する。

　図１に、本発明に従う一体形成体の代表的な実施形態を示す。図１中、符号４は一体形成体、符号２は金属（マトリックス金属）、符号３は生体由来の繊維を表す。また、図２は、本発明に従う複合材の代表的な実施形態を示す。図２中、符号１は複合材、符号４は一体形成体、そして符号５は基材を表す。

　図１に示されるように、本発明の一体形成体４は、金属２と、金属２中に分散状態で配置された生体由来の繊維３とを有している。また、図２に示されるように、本発明の複合材１は、一体形成体４と、この一体形成体４が形成された表面をもつ基材５とを有している。

　基材５は、導電性基材であってもよく、絶縁性基材であってもよい。基材５が導電性基材である場合、例えば、銅及び銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金、鉄、炭素鋼、ステンレス合金などの金属、またはその金属を主成分とする合金の他、炭素、導電性樹脂、導電性セラミックスを含めた導電性基材が挙げられる。一方、基材５が絶縁性基材である場合、表面に一体形成体４が形成可能であればよく、例えば、ガラス、セラミックス、エラストマのような絶縁性基材であってもよい。

　本発明の一体形成体４には、金属２とともに一体形成体４を形成するための繊維として、これまで使用の報告がされていない生体由来の繊維３が用いられている。一体形成体４が、このような構成を有することによって、特に、金属自体が本来有する優れた導電性等の材料特性の低下をできる限り抑制しつつ、高強度化と軽量化・摺動特性の向上の実現を図ることができる。

　金属２は、特に材質の限定はなく、また、形状についても特に限定はない。例えば、金属２の形状は、銅箔、ニッケル箔、アルミニウム箔のような箔の他、薄板、厚板、線棒材、管材、角材等のような種々の形状が挙げられる。

　生体由来の繊維３としては、セルロース繊維、あるいは、キチンまたはキトサン繊維を使用することが好ましい。生体由来の繊維としては、環境負荷が少なくかつ材料コストが安価であることから、工業的には、セルロース繊維を用いることが好ましく、セルロースミクロフィブリルを用いることがより好ましい。セルロースミクロフィブリルは、セルロース分子鎖が数十本束となってできた微細な繊維であり、セルロース繊維は、このセルロースミクロフィブリルがさらに束となって構成されている。セルロース繊維の直径は、数十μｍであるのに対し、セルロースミクロフィブリルの直径は、数ｎｍ～０．１μｍである。セルロースミクロフィブリルまたはその誘導体は、セルロース繊維と比較して、分散性（親水性）、他物質との親和性、微粒子の捕捉・吸着などに優れる特性を有している。また、キチンまたはキトサン繊維は、吸着能に優れるだけでなく、誘導体の形成により親水化処理を容易に行うことができる。

　生体由来の繊維３が短繊維であることが好ましく、金属２中に短繊維が分散状態、特に均一な分散状態で配置されていることがより好ましい。これにより、一体形成体４は、安定した高い強度を得ることができる。また、短繊維のサイズとしては、直径が４～１０ｎｍ、長さが５～１０μｍであることが好ましい。

　さらに、特定方向の強度（特に引張強度）を有効に高める場合には、生体由来の繊維３、特に短繊維は、金属２中に一方向に揃った状態で分散されていることが好ましい。一方、強度（特に引張強度）を異方性なく均一に高める場合には、生体由来の繊維３、特に短繊維は、金属２中にランダム方向に配列した状態で分散されていることが好ましい。

　一体形成体４は、例えば、電気めっき法によって形成することが好ましい。

　生体由来の繊維３、特にセルロース繊維は、軟化温度（２２０～２３０℃）が金属の融点よりも低い。そのため、従来の公知の加圧鋳造法または焼結法によって、金属が溶融する温度まで加熱して一体形成体を製造する場合には、セルロース繊維が熱分解することから、かかる方法では、一体形成体を製造することができない。

　一方、生体由来の繊維３は、親水性であるため、水溶液（特に酸性水溶液）からなる各種の金属２のめっき液に生体由来の繊維３を添加すると、生体由来の繊維３は、金属２のめっき液中において凝集することなく分散させることが可能である。次いで、生体由来の繊維３が分散されている金属２のめっき液中で電気めっき（分散めっき）を行なうことにより、生体由来の繊維３が、特に熱分解等の特性変化を生じることなく、マトリックス金属２中に分散状態で配置された一体形成体４を製造することができる。このため、本発明では、一体形成体４は電気めっき法によって形成されていることが好ましい。

　また、一体形成体４中に含まれる生体由来の繊維３の質量割合を、０．０２質量％以上、１０質量％以下の範囲に制御し、０．０２質量％以上、７質量％以下の範囲であることが好ましい。前記質量割合が０．０２質量％未満だと、生体由来の繊維３による金属２の補強効果が十分ではない。そのため、一体形成体４の強度が、生体由来の繊維を含有させていない金属材に比べて顕著な向上を示さない。また、一体形成体４を電気めっき法で形成する場合、一定量以上の不純物（ここでは生体由来の繊維）が金属２のめっき液に含まれると、めっき液の組成が崩れ、金属の析出ができなくなるおそれがある。特に、前記質量割合が１０質量％超えである場合、電気めっき法での一体形成体４の製造が困難になる傾向にある。また、マトリックス金属２中に占める生体由来の繊維３の割合の増大に起因して、導電率の低下率が大きくなり過ぎてしまうことを抑制する観点から、生体由来の繊維３の質量割合は７質量％以下であることが好ましい。

　また、金属２は、電気めっきが可能な金属であれば特に限定されるものではないが、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、ロジウム（Ｒｈ）またはこれらの合金等が挙げられ、特に、ニッケル、銅、パラジウム、錫、銀または金であることが好ましい。この中で、水溶液、特に酸性水溶液である金属２のめっき液を用いて、電気めっき法により導電性基材上に電析（堆積）可能な金属である、ニッケル、銅、パラジウムまたは錫がより好ましく、銅または錫であることが特に好ましい。さらに、これらの金属または合金の中で、特に高導電率を有し、しかも生体由来の繊維３による顕著な強度向上の効果を奏する銅を金属２として用いることが最適である。参考として、表１～表６に、ニッケル、銅、パラジウム、銀、錫または金のめっき浴組成及びめっき条件の例を示しておく。

　一体形成体４は、電気接点におけるジュール熱による材料の温度上昇を低減するため、一体形成体４の導電率として、金属２の導電率に対する低下率が３０％以下であることが好ましく、５％以上２５％以下であることがより好ましい。

　また、一体形成体４は、電気接点材料として必要な機械強度を満たすために、一体形成体４の引張強度として、金属２の引張強度に対する増加率が５％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましい。

　一体形成体４を、電気めっき法によって形成する場合、複合材１は、一体形成体４と、一体形成体４が形成された表面をもつ基材５とで構成された表面処理材として機能する。このような表面処理材において、一体形成体４は、基材５上に積層された表面処理被膜であることが好ましく、例えば、基材５上に電気めっきにより形成しためっき被膜であることがより好ましい。基材５は、表面処理材の用途に応じて、導電性基材であってもよく、絶縁性基材であってもよい。導電性基材および絶縁性基材は、特に限定されるものではなく、例えば、上述した基材５で例示した導電性基材、絶縁性基材を使用することができる。

　複合材１を表面処理材として構成する場合、電気接点摺動時の摩耗による表面処理膜厚さの減少を低減するため、摺動特性をあらわす動摩擦係数が低いことが好ましい。このような一体形成体４の動摩擦係数として、例えば、一体形成体４の表面に１００ｇｆの荷重で鋼球を摺動子として使用する往復摺動試験において、摺動回数２０～５０回の範囲内の条件下での動摩擦係数の最大値が、金属２に対して０．８以下であることが好ましく、０．３～０．６５の範囲であることがより好ましい。

　一体形成体４が、上述した銅箔等の箔として構成される場合には、例えば、回転する陰極ドラム（導電性基材）上に一体形成体４を形成した後に、陰極ドラムから一体形成体４を引き剥がすことによって箔を形成することができる。

　一体形成体４の厚さについては特に制限はないが、一体形成体４の厚さが厚すぎると生産コストが大きくなりすぎるため、厚さの上限値は５００μｍ以下であることが好ましい。また、複合材１を表面処理材として構成する場合には、基材５上にわずかに表面処理されていれば摺動特性が向上する。そのため、耐久性の観点から、一体形成体４の厚さの下限値は、０．１μｍ以上が好ましい。

　また、一体形成体４が、板・箔もしくは膜としての形状を有する場合、一体形成体４の内の金属結晶粒の平均粒子径は、一体形成体４の厚み方向の平均粒子径に対して、一体形成体４の表面に平行な方向（長手方向）の平均粒子径の方が小さいことで、より高強度化の効果が得られる。一体形成体４の表面に平行な方向の金属結晶粒の平均粒子径は、０．２μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましい。

　なお、上述した実施形態では、一体形成体４を、主に電気めっき法により製造した場合について説明してきたが、生体由来の繊維３の材料特性が変化しない温度（例えば２００℃以下）で一体形成体を製造できる方法であれば特に限定されるものではない。一体形成体４の他の製造方法として、例えば、無電解めっき法、ゾルゲル法、各種塗布法、低融点はんだなどの低融点金属の溶湯との混合などが挙げられる。

＜本発明の一体形成体の用途＞
　本発明の一体形成体は、用途に応じて適した金属を選択することによって、金属自体が本来有する導電性等の優れた材料特性の低下をできる限り抑制しつつ、高強度化と軽量化・摺動特性の向上の実現を図ることができるため、様々な技術分野で種々の製品に適用することができる。

　例えば、銅と生体由来の繊維とを箔として形成した一体形成体は、プリント配線板の形成に用いられる銅箔の代替品として使用できる。このような一体形成体を備えるプリント配線板は、導電性を低下させることなく、強度アップを図ることができる。さらに、一体形成体（箔）の厚さをより一層薄くできるため、携帯電話などの小型電子機器に使用されるプリント配線板の高密度化、薄型化、小型化、多層化に対応した薄箔化と高強度化に対応することが可能になる。

　また、銅板（導電性基板）上に、銅と生物由来の繊維とで表面処理被膜（一体形成体）を形成した表面処理銅板（複合材）は、コネクタの構成部品である電気接点用端子として使用できる。このような複合材を備える電気接点用端子は、導電性を低下させることなく、電気接点用端子全体としての強度アップを図ることができる。さらに、コネクタの小型化に対応した、電気接点用端子の小型化、薄肉化、高強度化を図ることもできる。

　また、錫と生物由来の繊維とで一体形成した一体形成体も、コネクタの構成部品である電気接点用端子として使用できる。このような一体形成体を備える電気接点用端子は、導電率を低下させることなく、摺動特性の向上を図ることができる。また、端子同士の接点の摺動による故障を抑制し、製品寿命の向上を図ることもできる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の概念および請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

　次に、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１～９）
　厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表７に示す金属と、生体由来の繊維としてセルロース繊維とを表７に示す質量割合で一体形成し、一体形成体（表面処理被膜）の形成が可能か否かの確認を行った。なお、セルロース繊維は、直径が約２０ｎｍ、長さが数μｍのスギノマシン社製のセルロース繊維を使用した。一体形成体は、表２に示す銅めっき浴に、セルロース繊維を、銅めっき浴に対して、０．０１～３０体積％程度添加し、攪拌して銅めっき浴中に分散させた後、セルロース繊維が分散した状態の銅めっき浴中で、表２に示すめっき条件で電気銅めっきを行い、一体形成体の厚さが５μｍになるように作製した。一体形成体中に含まれるセルロース繊維の質量割合については、一体形成体の質量と、一体形成体を希硫酸にて溶解した後に残る残留物の質量から求めた。なお、一体形成体を希硫酸にて溶解した後に残留物は、フーリエ変換赤外分光分析によりセルロースであると同定した。

（実施例１０）
　実施例１～９と同様の方法で、厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表７に示す金属と、生体由来の繊維としてキトサン繊維とを表７に示す質量割合で一体形成し、一体形成体（表面処理被膜）の形成が可能か否かの確認を行った。なお、キトサン繊維は、直径が約２０ｎｍ、長さが数μｍのスギノマシン社製のキトサン繊維を使用した。

（比較例１）
　一体形成体（表面処理被膜）中に含まれるセルロース繊維の質量割合が０．００２％になるように一体形成体を作製したこと以外は、実施例１と同様の方法で作製した。

（比較例２）
　一体形成体（表面処理被膜）中に含まれるセルロース繊維の質量割合が２０％になるように一体形成体の作製を試みたが、一体形成体を形成することができなかった。

（比較例３）
　一体形成体（表面処理被膜）中に含まれるセルロース繊維の質量割合が１１％になるように一体形成体を作製したこと以外は、実施例１と同様の方法で作製した。

（従来例１）
　厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表２に示す銅めっき浴およびめっき条件で電気銅めっきを行い、厚さ５μｍの銅めっき被膜を形成し、銅めっき銅板を作製した。

（実施例１１）
　厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表７に示す金属と、セルロース繊維とを表７に示す質量割合で一体形成し、一体形成体（表面処理被膜）の形成が可能か否かの確認を行った。なお、セルロース繊維は、直径が約２０ｎｍ、長さが数μｍのスギノマシン社製のセルロース繊維を使用した。一体形成体は、表５に示す錫めっき浴に、セルロース繊維を、錫めっき浴に対して、０．０１～３０体積％程度添加し、攪拌して錫めっき浴中に分散させた後、セルロース繊維が分散した状態の錫めっき浴中で、表５に示すめっき条件で電気錫めっきを行い、一体形成体の厚さが５μｍになるように作製した。

（従来例２）
　厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表５に示す錫めっき浴およびめっき条件で電気錫めっきを行い、厚さ５μｍの錫めっき被膜を形成し、錫めっき銅板を作製した。

（実施例１２）
　表１に示すニッケルめっき条件、および表７に示す質量割合以外は、実施例１１と同様の方法で、厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、金属と、セルロース繊維とを一体形成し、一体形成体（表面処理被膜）の形成が可能か否かの確認を行った。

（従来例３）
　厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表１に示すニッケルめっき浴およびめっき条件で電気ニッケルめっきを行い、厚さ５μｍのニッケルめっき被膜を形成し、ニッケルめっき銅板を作製した。

（実施例１３）
　表３に示すパラジウムめっき条件、および表７に示す質量割合以外は、実施例１１と同様の方法で、厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、金属と、セルロース繊維とを一体形成し、一体形成体（表面処理被膜）の形成が可能か否かの確認を行った。

（従来例４）
　厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表３に示すパラジウムめっき浴およびめっき条件で電気パラジウムめっきを行い、厚さ５μｍのパラジウムめっき被膜を形成し、パラジウムめっき銅板を作製した。

（実施例１４）
　表４に示す銀めっき条件、および表７に示す質量割合以外は、実施例１１と同様の方法で、厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、金属と、セルロース繊維とを一体形成し、一体形成体（表面処理被膜）の形成が可能か否かの確認を行った。

（従来例５）
　厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表４に示す銀めっき浴およびめっき条件で電気銀めっきを行い、厚さ５μｍの銀めっき被膜を形成し、銀めっき銅板を作製した。

（実施例１５）
　表６に示す金めっき条件、および表７に示す質量割合以外は、実施例１１と同様の方法で、一体形成体（表面処理被膜）を形成し、一体形成体（表面処理被膜）の形成が可能か否かの確認を行った。

（従来例６）
　厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表６に示す金めっき浴およびめっき条件で電気金めっきを行い、厚さ５μｍの金めっき被膜を形成し、金めっき銅板を作製した。

　作製した各表面処理被膜（めっき被膜）の特性として、引張強度、導電率、そして動摩擦係数を以下の方法で測定した。

［評価方法］
１．引張強度の測定
　カソード電極（チタン板）上に、厚さ１０μｍの表面処理被膜（めっき被膜）を形成した後に、チタン板から表面処理被膜を剥離し、表面処理被膜（めっき被膜）からなる箔（供試材）を作製した。作製した各３枚ずつの箔（供試材）について、ＪＩＳ　Ｚ２２４１：２０１１に準じて引張試験を行い、それらの平均値を求めた。

２．導電率の測定
　引張強度の測定と同様に、カソード電極（チタン板）上に、厚さ１０μｍの表面処理被膜（めっき被膜）を形成した後に、チタン板から表面処理被膜を剥離し、表面処理被膜（めっき被膜）からなる箔（供試材）を作製した。作製した各３枚ずつの箔（供試材）について、２０℃（±０．５℃）に保持した恒温漕中で、四端子法により、比抵抗値を測定した。測定した比抵抗値から導電率を算出し、それらの平均値を求めた。なお、端子間距離は２００ｍｍとした。

３．動摩擦係数の測定
　厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表７に示す一体形成体（表面処理被膜）が形成された複合材（表面処理材）を作製した。作製した各３枚ずつの複合材（供試材）において、摺動試験装置（ＨＥＩＤＯＮ　Ｔｙｐｅ：１４ＦＷ、商品名、新東科学社製）を用いて、動摩擦係数測定を行った。測定条件は以下の通りである。Ｒ＝３．０ｍｍ　鋼球プローブ、摺動距離　１０ｍｍ、摺動速度　１００ｍｍ／分、摺動回数　往復５０回、荷重１００ｇｆ。動摩擦係数は、摺動回数２０～５０回の範囲における動摩擦係数の最大値を生体由来の繊維を含有しない元の金属膜との比（動摩擦係数比）で評価した。

　表７の結果から、金属が銅めっきの場合（実施例１～１０、従来例１および比較例１～３）で比較すると、一体形成体（表面処理被膜）中に含まれるセルロース繊維の質量割合が０．０２質量％未満である比較例１は、引張強度が従来例１と比べて優位性が認められなかった。特に、一体形成体（表面処理被膜）中に含まれるセルロース繊維の質量割合が０．０２質量％以上、７質量％以下の範囲である実施例１～８は、いずれも導電率の低下率に比べて引張強度の増加率が顕著に大きかった。その中でも、実施例２～８のセルロース繊維の質量割合が０．２質量％以上、７質量％以下の範囲では、特に引張強度の増加率が３０％以上で、導電率の低下率が２５％以下、かつ動摩擦係数比が０．６５より小さく、特に優れていた。

　また、一体形成体（表面処理被膜）中に含まれるセルロース繊維の質量割合が８質量％である実施例９は、引張強度の増加率は大きいものの、一体形成体（表面処理被膜）中に含まれるセルロース繊維の質量割合が０．０２質量％以上７質量％以下の場合に比べて導電率の低下率が大きかった。

　一方、比較例２では、セルロース繊維の質量割合が多すぎたため、複合材を形成することができなかった。また、比較例３では、引張強度の増加率に比べて導電率の低下率が顕著に大きかった。

　生体由来の繊維がキトサン繊維である実施例１０は、導電率の低下率に比べて引張強度の増加率が顕著に大きかった。

　金属が錫めっきである実施例１１と従来例２とを比較すると、実施例１１は、従来例２に比べて、導電率の低下率が小さく、引張強度の増加率が顕著に大きかった。

　金属がニッケルめっきである実施例１２と従来例３とを比較すると、実施例１２は、従来例３に比べて、導電率の低下率が小さく、引張強度の増加率が顕著に大きかった。

　金属がパラジウムめっきである実施例１３と従来例４とを比較すると、実施例１３は、従来例４に比べて、導電率の低下率が小さく、引張強度の増加率が顕著に大きかった。

　金属が銀めっきである実施例１４と従来例５とを比較すると、実施例１４は、従来例５に比べて、導電率の低下率が小さく、引張強度の増加率が顕著に大きかった。

　金属が金めっきである実施例１５と従来例６とを比較すると、実施例１５は、従来例６に比べて、導電率の低下率が小さく、引張強度の増加率が顕著に大きかった。

（実施例１６～１９）
　表８に示す質量割合以外は、実施例１～９と同様の方法で、厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、金属と、セルロース繊維とを一体形成し、膜厚の異なる表面処理被膜（一体形成体）を形成した。

（従来例７）
　厚さ０．３ｍｍの銅板（Ｃ１１００）上に、表２に示す銅めっき浴およびめっき条件で電気銅めっきを行い、厚さ２０ｍの銅めっき被膜を形成し、銅めっき銅板を作製した。

　実施例１６～１９、従来例７は、実施例１～１５と同様の方法で引張強度、導電率、動摩擦係数を測定した。

　表８の結果から、一体形成体の膜厚が０．１μｍ以上５００μｍ以下の範囲でも、実施例１～９と同様に、引張強度の増加率、導電率の低下率、動摩擦係数比が優れていた。

　本発明によれば、特に金属自体が本来有する導電性等の優れた材料特性の低下をできる限り抑制しつつ、高強度化と軽量化・摺動特性の向上の実現を図ることができる新規の一体形成体及びこれを有する複合材を提供することが可能になった。

　１　複合材
　２　金属（マトリックス金属）
　３　生体由来の繊維
　４　一体形成体
　５　基材

Claims

　金属と、該金属中に分散状態で配置された生体由来の繊維との一体形成体であって、
　前記一体形成体中に含まれる前記生体由来の繊維の質量割合が、０．０２質量％以上、１０質量％以下の範囲であることを特徴とする一体形成体。
　前記生体由来の繊維が、セルロース繊維である、請求項１に記載の一体形成体。
　前記生体由来の繊維が、キチンまたはキトサン繊維である、請求項１に記載の一体形成体。
　前記生体由来の繊維が、前記金属中に一方向に揃った状態で分散されている、請求項１～３までのいずれか１項に記載の一体形成体。
　前記生体由来の繊維が、前記金属中にランダム方向に配列した状態で分散されている、請求項１～３までのいずれか１項に記載の一体形成体。
　前記一体形成体の導電率として、前記金属の導電率に対する低下率が３０％以下である、請求項１～５までのいずれか１項に記載の一体形成体。
　前記一体形成体の引張強度として、前記金属の引張強度に対する増加率が５％以上である、請求項１～６までのいずれか１項に記載の一体形成体。
　前記一体形成体の動摩擦係数として、前記一体形成体の表面に１００ｇｆの荷重で鋼球を摺動子として使用する往復摺動試験において、摺動回数２０～５０回の範囲内の条件下での動摩擦係数の最大値が、前記金属に対して０．８以下である、請求項１～７までのいずれか１項に記載の一体形成体。
　前記金属が、ニッケル、銅、パラジウム、銀、錫または金である、請求項１～８までのいずれか１項に記載の一体形成体。
　前記金属が、銅または錫である請求項１～９までのいずれか１項に記載の一体形成体。
　前記一体形成体中に含まれる前記生体由来の繊維の質量割合が、０．０２質量％以上、７質量％以下の範囲である、請求項１～１０までのいずれか１項に記載の一体形成体。
　電気めっき法によって形成する請求項１～１１までのいずれか１項に記載の前記一体形成体の製造方法。
　請求項１～１１までのいずれか１項に記載の前記一体形成体と、該一体形成体が形成された表面をもつ基材とを有する、複合材。
　前記基材が導電性基材である、請求項１３に記載の複合材。
　前記基材が絶縁性基材である、請求項１３に記載の複合材。
　請求項１～１１までのいずれか１項に記載の一体形成体を備える電気接点用端子。
　請求項１～１１までのいずれか１項に記載の一体形成体を備えるプリント配線板。