JP2009099548A - Silver-clad composite material for movable contact and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可動接点に用いられる銀被覆複合材料およびその製造方法に関し、特に長寿命の可動接点が得られる銀被覆複合材料およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a silver-coated composite material used for a movable contact and a method for producing the same, and more particularly to a silver-coated composite material capable of obtaining a long-life movable contact and a method for producing the same.
コネクタ、スイッチ、端子などの電気接点部には皿バネ接点、ブラシ接点、クリップ接点などが用いられている。これら接点には、比較的安価で、耐食性、機械的性質などに優れる銅合金やステンレス鋼をはじめとする鉄・ニッケル合金などの基材上にニッケルを下地めっきし、その上に導電性と半田付け性に優れる銀を被覆した銀被覆複合材料が多用されている(特許文献1参照)。 A disc spring contact, a brush contact, a clip contact or the like is used for an electrical contact portion such as a connector, a switch, or a terminal. For these contacts, nickel is ground-plated on a base material such as copper alloy and stainless steel including iron and nickel alloys, which are relatively inexpensive and excellent in corrosion resistance, mechanical properties, etc., and then conductive and solder A silver-coated composite material coated with silver having excellent attachment properties is frequently used (see Patent Document 1).
特にステンレス鋼基材を用いた銀被覆複合材料は、銅合金基材を用いたものより機械的性質、疲労寿命などに優れるため接点の小型化に有利であり、また動作回数の増加も可能なため長寿命のタクティルプッシュスイッチや検出スイッチなどの可動接点に使用されている。 In particular, silver-coated composite materials using stainless steel substrates are advantageous for miniaturization of contacts because they have better mechanical properties and fatigue life than those using copper alloy substrates, and the number of operations can be increased. Therefore, it is used for movable contacts such as long-acting tactile push switches and detection switches.
しかしながら、ステンレス鋼基材上にニッケルを下地めっきし、その上に銀を被覆した銀被覆複合材料は、スイッチの接点圧力が大きいため、繰り返しの接点開閉動作において、接点部の銀被覆層が剥離し易いという問題があった。この現象は以下のような理由で起こると理解されている。 However, the silver-coated composite material, in which nickel is coated on a stainless steel substrate and silver is coated on it, has a large contact pressure of the switch. There was a problem that it was easy to do. This phenomenon is understood to occur for the following reasons.
図7に例示する銀被覆複合材料900は、ステンレス鋼からなる基材901の上に、下地層902及び最表層903が形成されている(同図(a))。下地層902を形成するニッケルと最表層903を形成する銀とが互いに固溶しない性質を持っており、かつ最表層903には大気から酸素が浸入して拡散する現象が起こる。そのため、最表層903に浸入し拡散した酸素が下地層902と最表層903との界面に到達し、ここでニッケルの酸化物904を生成するために、下地層902と最表層903との間の密着力が低下する(同図(b))。
In a silver-coated
上述した問題点を解決する手段として、ステンレス鋼基材上に下地層(ニッケル層)、中間層(銅層)、最表層(銀層)をこの順に電気めっきした銀被覆複合材料(特許文献2〜5参照)が提案されている。これらの技術を用いて形成された銀被覆複合材料の一例を図8に示す。銀被覆複合材料910は、互いに固溶しないニッケルと銀とでそれぞれ形成された下地層912と最表層914との間に、ニッケルと銀の両方と互いに固溶する銅で形成された層を中間層913として設けている(図7)。これにより、中間層913と各層912、914との間で相互拡散させるようにすることで、各層間の密着性を高めることができる。さらに、大気から浸入して最表層914中を拡散する酸素を、中間層113から最表層114に固溶してきた銅に捕獲させることで、界面での酸素の蓄積による密着性の低下を防ぐ効果があり、密着性の低下を防止することができる。
しかしながら、上記技術には以下の欠点があることが明らかとなった。即ち、従来のニッケル層と銀層をこの順に電気めっきして形成した銀被覆複合材料にくらべ、銅からなる中間層を形成した場合には、長期間使用したときの接触抵抗の上昇がより早くなるという問題がある。また、下地層(ニッケル層)または中間層(銅層)の少なくとも一方が厚すぎると、これらの層の屈曲性が低下する結果、プレス加工時などに下地層または中間層の少なくとも一方にクラックが入るなどの不具合の原因となることも分かってきた。さらに、下地層と中間層との界面における密着性の向上には限界があり、プレス加工性を良好に保つことまで考慮すると、製品化する際の歩留まりがきわめて悪化するという課題が新たに発生することがわかった。 However, it has become clear that the above technique has the following drawbacks. That is, compared to the conventional silver-coated composite material formed by electroplating a nickel layer and a silver layer in this order, when the intermediate layer made of copper is formed, the contact resistance increases more quickly when used for a long time. There is a problem of becoming. In addition, if at least one of the underlayer (nickel layer) or the intermediate layer (copper layer) is too thick, the flexibility of these layers will decrease, resulting in cracks in at least one of the underlayer or intermediate layer during pressing. It has also been found that it causes problems such as entering. In addition, there is a limit to improving the adhesion at the interface between the underlayer and the intermediate layer, and considering the fact that press workability is kept good, a new problem arises in that the yield in product production becomes extremely worse. I understood it.
本発明は、プレス加工等に対する高い加工性を有し、可動接点に用いて開閉動作を繰り返し行っても銀被覆層が剥離せず、かつ長期間の使用においても接触抵抗の上昇が抑えられて長寿命の可動接点が得られ、さらに層間の密着性を飛躍的に向上できる、可動接点用銀被覆複合材料およびその製造方法の提供を目的とする。 The present invention has high workability with respect to press working, etc., and the silver coating layer does not peel off even when the opening / closing operation is repeatedly performed using a movable contact, and an increase in contact resistance is suppressed even in long-term use. It is an object of the present invention to provide a silver-coated composite material for a movable contact and a method for producing the same, which can provide a movable contact with a long life and can dramatically improve the adhesion between layers.
本発明者らはこのような状況に鑑み鋭意研究を行った結果、中間層から最表層中に固溶した銅が最表層の表面に達し、そこで酸化して高電気抵抗の酸化物を生成するために接触抵抗の上昇が発生することを突き止めた(図8)。このような課題の解決手段として、中間層の厚さを薄くして最表層の表面に到達する銅の量を少なくすることで接触抵抗の上昇を防止できることを見出した。また、下地層および中間層を薄くすることで、プレス加工時のひび割れを抑制し、接点の繰り返し開閉動作における接触抵抗の上昇を抑制できることを見出した。さらに、下地層と中間層との界面に例えば波状の凹凸を形成することで、下地層と中間層との界面における密着性を大幅に向上できることを見出した。この発明は上述した知見に基づきなされたものである。 As a result of diligent research in view of such a situation, the present inventors have found that copper dissolved in the outermost layer from the intermediate layer reaches the surface of the outermost layer, where it is oxidized to produce an oxide with high electrical resistance. Therefore, it was ascertained that an increase in contact resistance occurred (FIG. 8). As a means for solving such a problem, it has been found that an increase in contact resistance can be prevented by reducing the amount of copper reaching the surface of the outermost layer by reducing the thickness of the intermediate layer. Further, it has been found that by making the underlayer and the intermediate layer thin, it is possible to suppress cracks during press working and to suppress an increase in contact resistance during repeated opening and closing operations of the contacts. Furthermore, it has been found that the adhesion at the interface between the underlayer and the intermediate layer can be significantly improved by forming, for example, wavy irregularities at the interface between the underlayer and the intermediate layer. The present invention has been made based on the above-described findings.
この発明の可動接点用銀被覆複合材料の第1の態様は、鉄またはニッケルを主成分とする合金からなる基材と、前記基材の表面の少なくとも一部に形成されたニッケル、コバルト、ニッケル合金およびコバルト合金の何れか1つからなる下地層と、前記下地層の上に形成された銅または銅合金からなる中間層と、前記中間層の上に形成された銀または銀合金からなる最表層とを備え、前記下地層と前記中間層との界面に凹凸が形成されていることを特徴とする。 According to a first aspect of the silver-coated composite material for a movable contact of the present invention, a base material made of an alloy mainly composed of iron or nickel, and nickel, cobalt, nickel formed on at least a part of the surface of the base material An underlayer made of any one of an alloy and a cobalt alloy, an intermediate layer made of copper or a copper alloy formed on the underlayer, and a silver or silver alloy formed on the intermediate layer. And an unevenness is formed at the interface between the base layer and the intermediate layer.
この発明の可動接点用銀被覆複合材料の第2の態様は、前記中間層と前記最表層との界面に凹凸が形成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the silver-coated composite material for a movable contact of the present invention, irregularities are formed at the interface between the intermediate layer and the outermost layer.
この発明の可動接点用銀被覆複合材料の第3の態様は、前記下地層の厚さと前記中間層の厚さの合計が0.025〜0.20μmの範囲となっていることを特徴とする。 According to a third aspect of the silver-coated composite material for a movable contact of the present invention, the total thickness of the base layer and the intermediate layer is in the range of 0.025 to 0.20 μm. .
この発明の可動接点用銀被覆複合材料の第4の態様は、前記基材はステンレス鋼からなっていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the silver-coated composite material for movable contacts of the present invention, the substrate is made of stainless steel.
この発明の可動接点用銀被覆複合材料の製造方法の第1の態様は、鉄またはニッケルを主成分とする合金からなる金属条の基材を電解脱脂し、塩酸で酸洗して活性化する第1工程と、次いで、前記基材上に、塩化ニッケルと遊離塩酸とを含む電解液で電解してニッケルめっきを施すか、塩化ニッケルと遊離塩酸とを含む電解液に塩化コバルトを添加してニッケル合金めっきを施すかのいずれかのめっき処理を施して表面に凹凸を有する下地層を形成する第2工程と、次いで、前記下地層上に、硫酸銅と遊離硫酸とを含む電解液で電解して銅めっきを施すか、シアン化銅、シアン化カリウムを基本とし、シアン化亜鉛またはスズ酸カリウムを加えて電解して銅合金めっきを施すかのいずれかのめっき処理を施して中間層を形成する第3工程と、次いで、前記中間層上に、シアン化銀とシアン化カリウムとを含む電解液で電解して銀めっきを施すか、シアン化銀とシアン化カリウムとを含む電解液に酒石酸アンチモニルカリウムを添加して銀合金めっきを施すかのいずれかのめっき処理を施して最表層を形成する第4工程とを含む工程により、前記下地層と前記中間層との界面に凹凸が形成されている銀被覆複合材料を製造することを特徴とする。 The first aspect of the method for producing a silver-coated composite material for a movable contact according to the present invention is to activate a metal strip substrate made of an alloy mainly composed of iron or nickel by electrolytic degreasing and pickling with hydrochloric acid. The first step, and then applying nickel plating on the base material by electrolysis with an electrolytic solution containing nickel chloride and free hydrochloric acid, or adding cobalt chloride to the electrolytic solution containing nickel chloride and free hydrochloric acid A second step of forming a base layer having irregularities on the surface by performing a plating process of either nickel alloy plating, and then electrolysis with an electrolytic solution containing copper sulfate and free sulfuric acid on the base layer Apply copper plating, or use copper cyanide or potassium cyanide as a base, add zinc cyanide or potassium stannate, and electrolyze and apply copper alloy plating to form an intermediate layer A third step; On the intermediate layer, silver plating is performed by electrolysis with an electrolytic solution containing silver cyanide and potassium cyanide, or antimonyl potassium tartrate is added to the electrolytic solution containing silver cyanide and potassium cyanide to form a silver alloy plating. A silver-coated composite material in which irregularities are formed at the interface between the underlayer and the intermediate layer is manufactured by a process including a fourth process of forming an outermost layer by performing any one of the plating processes It is characterized by that.
この発明の可動接点用銀被覆複合材料の製造方法の第2の態様は、前記銅めっきまたは前記銅合金めっきのいずれかのめっき処理を施した後、前記銀めっきまたは前記銀合金めっきのいずれかのめっき処理を施す前に、シアン化銀とシアン化カリウムとを含む電解液で電解して銀ストライクめっきを施して、銀被覆複合材料を製造することを特徴とする。 According to a second aspect of the method for producing a silver-coated composite material for movable contacts of the present invention, either the copper plating or the copper alloy plating is performed, and then either the silver plating or the silver alloy plating is performed. Before the plating treatment is performed, silver strike plating is performed by electrolysis with an electrolytic solution containing silver cyanide and potassium cyanide to produce a silver-coated composite material.
この発明の可動接点用銀被覆複合材料の製造方法の第3の態様は、鉄またはニッケルを主成分とする合金からなる基材と、該基材の表面の少なくとも一部に形成されたニッケル、コバルト、ニッケル合金およびコバルト合金の何れか1つからなり、表面に凹凸を有する下地層と、前記下地層の上に形成された銅または銅合金からなる中間層と、前記中間層の上に形成された銀または銀合金からなる最表層とを備えた可動接点用銀被覆複合材料の製造方法であって、前記基材を電解脱脂し、その後ニッケルイオンとコバルトイオンの少なくとも一方を含有する酸性溶液で、酸洗して活性化する活性化処理により、前記下地層を形成することを特徴とする。 A third aspect of the method for producing a silver-coated composite material for a movable contact according to the present invention includes a base material made of an alloy mainly composed of iron or nickel, nickel formed on at least a part of the surface of the base material, Formed on the intermediate layer made of any one of cobalt, nickel alloy and cobalt alloy, having an underlayer having irregularities on the surface, an intermediate layer made of copper or a copper alloy formed on the underlayer, and A method for producing a silver-coated composite material for a movable contact comprising an outermost layer made of silver or a silver alloy, wherein the base material is electrolytically degreased and then contains at least one of nickel ions and cobalt ions The underlayer is formed by an activation process that is activated by pickling.
この発明の可動接点用銀被覆複合材料の製造方法の第4の態様は、鉄またはニッケルを主成分とする合金からなる基材を電解脱脂し、その後ニッケルイオンとコバルトイオンの少なくとも一方を含有する酸性溶液で酸洗して活性化する活性化処理により、ニッケル、コバルト、ニッケル合金およびコバルト合金の何れか1つからなり、表面に凹凸を有する下地層を前記基材上に形成する第1工程と、次いで、前記下地層上に、硫酸銅と遊離硫酸とを含む電解液で電解して銅めっきを施すか、シアン化銅、シアン化カリウムを基本とし、シアン化亜鉛またはスズ酸カリウムを加えて電解して銅合金めっきを施すかのいずれかのめっき処理を施して中間層を形成する第2工程と、次いで、前記中間層上に、シアン化銀とシアン化カリウムとを含む電解液で電解して銀めっきを施すか、シアン化銀とシアン化カリウムとを含む電解液に酒石酸アンチモニルカリウムを添加して銀合金めっきを施すかのいずれかのめっき処理を施して最表層を形成する第3工程と、を備え、前記下地層と前記中間層との界面に凹凸が形成されている銀被覆複合材料を製造することを特徴とする。 In a fourth aspect of the method for producing a silver-coated composite material for a movable contact according to the present invention, a base material made of an alloy containing iron or nickel as a main component is electrolytically degreased, and then contains at least one of nickel ions and cobalt ions. A first step of forming on the substrate a base layer made of any one of nickel, cobalt, a nickel alloy, and a cobalt alloy and having irregularities on the surface by an activation treatment that is activated by pickling with an acidic solution. Then, the base layer is electroplated with an electrolytic solution containing copper sulfate and free sulfuric acid, or plated with copper, or based on copper cyanide and potassium cyanide, and added with zinc cyanide or potassium stannate for electrolysis. A second step of forming an intermediate layer by performing a plating treatment of either copper alloy plating, and then, silver cyanide and potassium cyanide are included on the intermediate layer The outermost layer is formed by either silver plating by electrolysis in the solution or by adding silver alloy plating by adding potassium antimonyl tartrate to the electrolyte containing silver cyanide and potassium cyanide. And a third step of manufacturing a silver-covered composite material in which irregularities are formed at an interface between the base layer and the intermediate layer.
この発明の可動接点用銀被覆複合材料の製造方法の第5の態様は、前記活性化処理時の陰極電流密度を2.5〜4.0(A/dm2)の範囲内とすることを特徴とする。 In a fifth aspect of the method for producing a silver-coated composite material for a movable contact according to the present invention, the cathode current density during the activation treatment is set within a range of 2.5 to 4.0 (A / dm 2 ). Features.
この発明の可動接点用銀被覆複合材料の製造方法の第6の態様は、前記基材は金属条であることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the method for producing a silver-coated composite material for movable contacts of the present invention, the substrate is a metal strip.
この発明の可動接点用銀被覆複合材料の製造方法の第7の態様は、前記基材はステンレス鋼からなることを特徴とする。この構成によれば、ステンレス鋼の活性化処理時に、表面に凹凸を有する下地層を基材上に形成することができる。 According to a seventh aspect of the method for producing the silver-coated composite material for movable contacts of the present invention, the base material is made of stainless steel. According to this structure, the base layer which has an unevenness | corrugation on the surface can be formed on a base material at the time of the activation process of stainless steel.
本発明は、プレス加工等に対する高い加工性を有し、可動接点に用いて開閉動作を繰り返し行っても銀被覆層が剥離せず、かつ長期間の使用においても接触抵抗の上昇が抑えられて長寿命の可動接点が得られ、さらに層間の密着性を飛躍的に向上できる、可動接点用銀被覆複合材料およびその製造方法を提供することができる。
本発明によれば、下地層と中間層との界面に凹凸が形成されているため、両者の接触面積が増大し、下地層と中間層との間の相互拡散による両者の密着性が向上する。さらに中間層と最表層との界面に凹凸が形成されている場合には、中間層と最表層との間の相互拡散による両者の密着性が向上する効果も得られる。
The present invention has high workability with respect to press working, etc., and the silver coating layer does not peel off even when the opening / closing operation is repeatedly performed using a movable contact, and an increase in contact resistance is suppressed even in long-term use. It is possible to provide a silver-coated composite material for a movable contact and a method for producing the same, which can provide a movable contact having a long life and can dramatically improve the adhesion between layers.
According to the present invention, since the unevenness is formed at the interface between the underlayer and the intermediate layer, the contact area between the two increases, and the adhesion between the underlayer and the intermediate layer is improved by mutual diffusion. . Furthermore, when the unevenness | corrugation is formed in the interface of an intermediate | middle layer and an outermost layer, the effect that both adhesiveness improves by the mutual diffusion between an intermediate | middle layer and an outermost layer is also acquired.
本発明の可動接点用銀被覆複合材料およびその製造方法について、望ましい実施の形態を詳細に説明する。 Preferred embodiments of the silver-coated composite material for movable contacts and the method for producing the same according to the present invention will be described in detail.
(可動接点用銀被覆複合材料の第1実施形態)
この発明の可動接点用銀被覆複合材料の第1実施形態を、図1に示す断面図を用いて説明する。本実施形態の可動接点用銀被覆複合材料100は、鉄またはニッケルを主成分とする合金からなる基材110と、基材110の表面の少なくとも一部に形成された下地層120と、下地層120の上に形成された中間層130と、中間層130の上に形成された最表層140とを備えている。
(First embodiment of silver-coated composite material for movable contact)
A first embodiment of the silver-coated composite material for movable contacts of the present invention will be described with reference to the cross-sectional view shown in FIG. A silver-coated
本実施形態では、鉄またはニッケルを主成分とする合金からなる基材110としてステンレス鋼を使用する。ここで、鉄またはニッケルを主成分とする合金とは、鉄またはニッケルの少なくとも一方の質量比が50質量%以上である合金を意味する。可動接点の機械的強度を担う基材110に用いるステンレス鋼として、応力緩和特性および耐疲労破壊特性に優れるSUS301、SUS304、SUS305、SUS316などの圧延調質材またはテンションアニール材が好適である。
In this embodiment, stainless steel is used as the
ステンレス鋼の基材110上に形成される下地層120は、ニッケル、コバルト、ニッケル合金、コバルト合金のいずれか1つで形成される。下地層120は、基材110に用いられるステンレス鋼と中間層130との密着性を高めるために配置される。中間層130は、銅または銅合金で形成され、下地層120と最表層140との密着性を高めるために配置される。なお、下地層120と基材110との間に特定の目的でさらに別の層を設けてもよい。
The
下地層120を形成する金属として、ニッケル、コバルト、またはこれらを主成分(全体の質量比として50質量%以上)とする合金が用いられるが、なかでもニッケルを用いるのが好ましい。この下地層120は、ステンレス鋼からなる基材110を陰極にして、例えば塩化ニッケル及び遊離塩酸を含む電解液を用いて電解することにより形成することができる。下地層の厚さについては、平均値を0.001〜0.04μmとすることが好ましい。さらに好ましくは、0.001〜0.009μmである。なお、以下では、下地層120の金属としてニッケルを用いた例について説明するが、ニッケルに限らず、コバルト、ニッケル合金およびコバルト合金のいずれを用いた場合でも、以下の説明と同様の効果が得られる。
As a metal for forming the
従来の銀被覆複合材料における加工性悪化の原因は、下地層または中間層の少なくとも一方が厚すぎるために、これらの層の屈曲性が低下することによるものであった。その対策として、本実施形態では基材110の表面と下地層120、下地層120と中間層130、中間層130と最表層140の各層間の密着性が維持される範囲で、下地層120および中間層130を薄くすることが有効である。下地層120の厚さの平均値を0.04μm以下とした場合には、下地層120によって加工性を低下させるおそれがなくなる。
The cause of workability deterioration in the conventional silver-coated composite material is that at least one of the base layer and the intermediate layer is too thick, and the flexibility of these layers is reduced. As a countermeasure, in this embodiment, the surface of the
本実施形態では、下地層120と中間層130との密着性を高めるために、両者の界面に凹凸150を形成するようにしている。凹凸150を形成することで、下地層120と中間層130との接触面積を増大させることができ、これにより両者の間の相互拡散による密着性の向上を図ることができる。図1に示す可動接点用銀被覆複合材料100では、一例として下地層120と中間層130との界面を波状の凹凸150に形成している。
In the present embodiment, in order to improve the adhesion between the
一方、従来の接触抵抗上昇の原因は、最表層の銀被覆層中に拡散した中間層の銅が最表層の表面に達し、これが酸化することによるものであった。すなわち、図9に一例を示すように、中間層913から最表層914中に固溶した銅が最表層914の表面に達し、これが酸化して高電気抵抗の酸化物915を生成するために接触抵抗の上昇が発生していた。
On the other hand, the cause of the conventional increase in contact resistance is that the intermediate layer copper diffused in the outermost silver coating layer reaches the surface of the outermost layer and is oxidized. That is, as shown in FIG. 9, as an example, copper dissolved in the
このような課題を解決するために、本実施形態では基材110の表面と下地層120、下地層120と中間層130、中間層130と最表層140の各層間の密着性が維持される範囲で、中間層130の銅が最表層140の表面に達しないような中間層130の好適な厚さを決定している。本実施形態では、下地層120の平均厚さD1に中間層130の平均厚さD2を加えた合計の平均厚さDTが0.025〜0.20μmの範囲となるようにしている。
In order to solve such a problem, in this embodiment, the range in which the adhesion between the surface of the
これにより、各層間で高い密着性を維持しつつ、最表層140の表面への銅の拡散及びそれに伴う酸化を抑えることができる。最表層として最も望ましい形態は、中間層近傍にのみ銅を含み、表面付近には銅を含まない銀または銀合金層が形成されている構成である。最表層の厚さD3は、0.5〜1.5μmであることが望ましい。
Thereby, the diffusion of copper to the surface of the
加工性を改善する観点からは、下地層120および中間層130を薄くするのが好ましいが、下地層120の平均厚さと中間層130の平均厚さの合計DTに下限値0.06μmを設けているのは、この値を下回ると、基材110の表面と下地層120、下地層120と中間層130、中間層130と最表層140の各層間の密着性を高める効果が低減することによるものである。また、下地層120の平均厚さと中間層130の平均厚さの合計DTに上限値0.20μmを設けているのは、この値を上回ると、使用環境における接触抵抗の上昇が起こりやすくなることによるものである。下地層120の平均厚さD1および中間層130の平均厚さD2を上述した範囲内にすることによって、プレス加工時の各層の割れを防止することができる。
From the viewpoint of improving workability, it is preferable to make the
本実施形態の可動接点用銀被覆複合材料100の下地層120、中間層130、および最表層140の各層は、電気めっき法、無電解めっき法、物理・化学的蒸着法など任意の方法を用いて形成できるが、中でも電気めっき法が生産性およびコストの面から最も有利である。上述した各層は、ステンレス鋼の基材110の全面に形成してもよいが、接点部のみに限定して形成するのがより経済的である。また、各層間の密着強度を向上させるために、加熱処理などの公知の方法を適用することもできる。
For the
なお、銅または銅合金で形成された中間層130以外の層にも、銅を合金化させるようにしてもよい。その場合は、合金化された銅に相当する量だけ中間層130の銅の量を減らすようにすればよい。また、他の目的でニッケル層の下にさらに下地層を設けてもよい。この場合、ニッケル層の下に形成した下地層の中に銅が含まれていても、ニッケル層の下に形成された下地層の銅は、最表層の銀層への拡散にはほとんど寄与しない。
In addition, you may make it alloy copper into layers other than the intermediate |
(可動接点用銀被覆複合材料の第2実施形態)
この発明の可動接点用銀被覆複合材料の第2実施形態を、図2に示す断面図を用いて説明する。本実施形態の可動接点用銀被覆複合材料200は、第1実施形態の可動接点用銀被覆複合材料100と同様に、鉄またはニッケルを主成分とする合金からなる基材210と、基材210の表面の少なくとも一部に形成された下地層220と、下地層220の上に形成された中間層230と、中間層230の上に形成された最表層240とを備えている。
(Second embodiment of silver-coated composite material for movable contact)
A second embodiment of the silver-coated composite material for movable contacts of the present invention will be described with reference to the cross-sectional view shown in FIG. Similarly to the silver-coated composite material for
本実施形態でも、下地層220と中間層230との密着性を高めるために、両者の界面に凹凸250を形成しているが、これに加えて中間層230と最表層240との界面にも凹凸260を形成している。これにより、中間層230と最表層240との接触面積を増大させることができ、両者の間の相互拡散による密着性の向上を図ることができる。
Also in this embodiment, in order to improve the adhesion between the
上記のように、図2に示す第2実施形態の可動接点用銀被覆複合材料200では、下地層220と中間層230との界面に凹凸250を形成するとともに、中間層230と最表層240との界面にも凹凸260を形成することで、それぞれの界面における密着性を向上させることができる。
As described above, in the silver-coated
(可動接点用銀被覆複合材料の製造方法の第1実施形態)
上記一実施形態に係る可動接点用銀被覆複合材料100を製造する可動接点用銀被覆複合材料の製造方法の第1実施形態について、図3に示す流れ図を用いて以下に説明する。図3では、本実施形態の製造方法を、可動接点用銀被覆複合材料100を例に説明している。
(First embodiment of manufacturing method of silver-coated composite material for movable contact)
1st Embodiment of the manufacturing method of the silver covering composite material for movable contacts which manufactures the silver covering
本実施形態の製造方法は、第1の工程として、基材110となるステンレス条をオルトケイ酸ソーダまたは苛性ソーダなどのアルカリ性溶液中で陰極電解脱脂し、その後塩酸で酸洗して活性化した(図3のS1)。
In the manufacturing method of the present embodiment, as a first step, the stainless steel strip used as the
次の第2工程では、塩化ニッケルと遊離塩酸とを含む電解液で、陰極電流密度(2〜5A/dm2)で電解してニッケルめっきを施すことで、下地層120を形成する(図3のS2)。ここで、例えば基材110に流れる電流の電流密度をコントロールして、基材110の表面に下地層120として表面に凹凸150のあるニッケルめっきを施すことが可能となる。それ以外の方法、例えばめっき液の流れを制御するなどの方法でも基材110の表面に下地層120として表面に凹凸150のあるニッケルめっきを施すことは可能であり、どのような方法によっても、下地層120の最大厚さが0.04μm以下の場合に再現性が高まる。この場合の下地層120の表面粗さ(最大粗さ:Rmax)は、下地領域120の最大厚さの値より小さな値となる。なお、上記のニッケルめっきの電解液として、スルファミン酸ニッケル(100〜150g/リットル)とホウ素(20〜50g/リットル)を添加し、pHを2.5〜4.5の範囲で調整した電解液を用いてもよい。
In the next second step, the
次の第3工程では、硫酸銅と遊離硫酸とを含む電解液で、陰極電流密度(5A/dm2)で電解して銅めっきを施すことで、中間層130を形成する(図3のS3)。
In the next third step, an
最後の第4工程では、シアン化銀とシアン化カリウムとを含む電解液で、陰極電流密度(2〜15A/dm2)で電解して銀めっきを施すことで最表層140を形成する(図3のS4)。このような第1工程S1から第4工程S4までの処理により、可動接点用銀被覆複合材料100を製造することができる。
In the final fourth step, the
なお、下地層120を形成する第2工程S2において、上記のニッケルめっきの代わりに、塩化ニッケルと遊離塩酸とを含む電解液に塩化コバルトを添加し、陰極電流密度(2〜5A/dm2)で電解することでニッケル合金(ニッケル−コバルト合金)めっきを施してもよい。また、中間層130を形成する第3工程S3において、上記の銅めっきの代わりに、シアン化銅、シアン化カリウムを基本とし、シアン化亜鉛またはスズ酸カリウムを加えて陰極電流密度(2〜5A/dm2)で電解して銅合金(銅−亜鉛合金または銅−スズ合金)めっきを施してもよい。また、第3工程S3に先立って、または第3工程S3の代替工程として、硫酸銅と遊離硫酸とを含む電解液で、陰極電流密度(1〜3A/dm2)で電解して銅ストライクめっきを施してもよい。中間層130のうち少なくとも下地層120と接する部分について銅ストライクめっきを施すことにより、下地層120と中間層130との密着性が向上するほか、中間層130が緻密に形成されるため、その後に形成される最表層140も緻密に形成され、各層の界面における表面粗さが、プレス加工時などに割れを引き起こすほどに大きくなることを防ぐことができる。すなわち、銅ストライクめっきを施すことにより、プレス加工時の各層の割れを防止する効果がより一層発揮されることになる。
In the second step S2 for forming the
さらに、最表層140を形成する第4工程S4において、上記の銀めっきの代わりに、シアン化銀とシアン化カリウムとを含む電解液に酒石酸アンチモニルカリウムを添加し、陰極電流密度(2〜5A/dm2)で電解して銀合金(銀−アンチモン合金)めっきを施してもよい。あるいは、第3工程S3の銅めっきまたは銅合金めっきの後に、シアン化銀とシアン化カリウムとを含む電解液で、陰極電流密度(1〜5A/dm2)で電解して銀ストライクめっきを施し、その後銀めっきまたは銀合金めっきを施してもよい。
Further, in the fourth step S4 for forming the
(第1実施形態に係る製造方法の実施例1)
上記実施形態の可動接点用銀被覆複合材料100及びその製造方法について、実施例を用いて更に詳細に説明する。
以下の実施例では、基材110として条形状のステンレス鋼SUS301(以下ではSUS301条と記す)を用い、SUS301条の寸法を、厚さ0.06mm、条幅100mmとする。SUS301条を連続的に通板して巻き取るめっきラインにおいて、SUS301条を電解脱脂し、水洗し、電解活性化しかつ水洗する第1工程、ニッケルめっき(又はニッケル−コバルトめっき)および水洗の処理を行う第2工程、銅めっきおよび水洗の処理を行う第3工程、および銀ストライクめっき、銀めっき、水洗および乾燥の各処理を行う第4工程、のそれぞれが実施される。
(Example 1 of the manufacturing method according to the first embodiment)
The silver-coated
In the following examples, strip-shaped stainless steel SUS301 (hereinafter referred to as SUS301 strip) is used as the
各工程の処理条件は次のとおりである。
1.第1工程(電解脱脂、電解活性化)
ステンレス条をオルトケイ酸ソーダ70〜150g/リットル(本実施例では100g/リットル)または苛性ソーダ50〜100g/リットル(本実施例では70g/リットル)の水溶液で陰極電解脱脂し、10%塩酸で酸洗して活性化する。
The processing conditions for each step are as follows.
1. First step (electrolytic degreasing, electrolytic activation)
The stainless steel strip is subjected to cathodic electrolytic degreasing with an aqueous solution of sodium orthosilicate 70 to 150 g / liter (100 g / liter in this embodiment) or caustic soda 50 to 100 g / liter (70 g / liter in this embodiment), and pickled with 10% hydrochloric acid. To activate.
2.第2工程
(1)ニッケルめっきの場合
塩化ニッケル六水和物10〜50g/リットル(本実施例では25g/リットル)と遊離塩酸30〜100g/リットル(本実施例では50g/リットル)とを含む電解液で陰極電流密度2〜5A/dm2(本実施例では3A/dm2)で電解してめっきする。
2. Second step (1) In the case of nickel plating
A cathode current density of 2 to 5 A / liter with an electrolyte containing 10 to 50 g / liter of nickel chloride hexahydrate (25 g / liter in this example) and 30 to 100 g / liter of free hydrochloric acid (50 g / liter in this example). Electrolytic plating is performed at dm 2 (3 A / dm 2 in this embodiment).
(2)ニッケル合金めっきの場合
上述しためっき液に、塩化コバルト六水和物または第二塩化銅二水和物を、めっき液中のコバルトイオン濃度または銅イオン濃度が、ニッケルイオンとコバルトイオンまたは銅イオンとを加えた濃度の5〜20%に相当する濃度(本実施例では10%)となるように添加してめっきする。
(2) In the case of nickel alloy plating Cobalt chloride hexahydrate or cupric chloride dihydrate is added to the above plating solution, and the cobalt ion concentration or copper ion concentration in the plating solution is nickel ion and cobalt ion or The plating is carried out so that the concentration corresponds to 5 to 20% of the concentration of copper ions added (10% in this embodiment).
3.第3工程
(1)銅ストライクめっきの場合
硫酸銅五水和物10〜30g/リットル(本実施例では15g/リットル)と遊離硫酸50〜150g/リットル(本実施例では100g/リットル)とを含む電解液で陰極電流密度1〜3A/dm2(本実施例では2A/dm2)で電解してめっきする。
3. Third step (1) In the case of copper strike plating: Copper sulfate pentahydrate 10-30 g / liter (15 g / liter in this embodiment) and free sulfuric acid 50-150 g / liter (100 g / liter in this embodiment) (in this example 2A / dm 2) cathode current density. 1-3A / dm 2 in an electrolytic solution containing plating by electrolyzing with.
(2)銅めっきの場合
硫酸銅五水和物20〜60g/リットル(本実施例では40g/リットル)と遊離硫酸50〜150g/リットル(本実施例では100g/リットル)とを含む電解液で陰極電流密度2〜6A/dm2(本実施例では5A/dm2)で電解してめっきする。
(2) In the case of copper plating An electrolytic solution containing 20 to 60 g / liter of copper sulfate pentahydrate (40 g / liter in this embodiment) and 50 to 150 g / liter of free sulfuric acid (100 g / liter in this embodiment). Electrolytic plating is performed at a cathode current density of 2 to 6 A / dm 2 (5 A / dm 2 in this embodiment).
(3)銅合金めっきの場合
シアン化銅30〜70g/リットル(本実施例では50g/リットル)、シアン化カリウム50〜100g/リットル(本実施例では75g/リットル)、水酸化カリウム30〜50g/リットル(本実施例では40g/リットル)を基本とし、シアン化亜鉛0.2〜0.4g/リットル(本実施例では0.3g/リットル)またはスズ酸カリウム0.5〜2g/リットル(本実施例では1g/リットル)を加えて陰極電流密度2〜5A/dm2(本実施例では3A/dm2)で電解してめっきする。
(3) In the case of copper alloy plating Copper cyanide 30 to 70 g / liter (50 g / liter in this embodiment), potassium cyanide 50 to 100 g / liter (75 g / liter in this embodiment), potassium hydroxide 30 to 50 g / liter (40 g / liter in this embodiment), zinc cyanide 0.2 to 0.4 g / liter (0.3 g / liter in this embodiment) or potassium stannate 0.5 to 2 g / liter (this embodiment) In the example, 1 g / liter) is added and electrolysis is performed at a cathode current density of 2 to 5 A / dm 2 (3 A / dm 2 in this embodiment).
4.第4工程
(1)銀ストライクめっきの場合
シアン化銀3〜7g/リットル(本実施例では5g/リットル)とシアン化カリウム30〜70g/リットル(本実施例では50g/リットル)とを含む電解液で陰極電流密度1〜3A/dm2(本実施例では2A/dm2)で電解してめっきする。
4). Fourth Step (1) In the case of silver strike plating An electrolyte containing 3 to 7 g / liter of silver cyanide (5 g / liter in this embodiment) and 30 to 70 g / liter of potassium cyanide (50 g / liter in this embodiment). (in this example 2A / dm 2) cathode current density. 1-3A / dm 2 plating by electrolyzing with.
(2)銀めっきの場合
シアン化銀30〜100g/リットル(本実施例では50g/リットル)とシアン化カリウム30〜100g/リットル(本実施例では50g/リットル)とを含む電解液で陰極電流密度2〜15A/dm2(本実施例では5A/dm2)で電解する。なお、必要に応じて炭酸カリウム20〜40g/リットル(本実施例では30g/リットル)を加えてもよい。
(3)銀合金めっきの場合
上記電解液に酒石酸アンチモニルカリウム0.3〜1g/リットル(本実施例では0.6g/リットル)を添加して電解してめっきする。
(2) In the case of silver plating Cathodic current density 2 with an electrolyte containing 30 to 100 g / liter of silver cyanide (50 g / liter in this embodiment) and 30 to 100 g / liter of potassium cyanide (50 g / liter in this embodiment) Electrolysis is performed at -15 A / dm 2 (5 A / dm 2 in this embodiment). In addition, you may add 20-40 g / liter of potassium carbonate (30 g / liter in a present Example) as needed.
(3) In the case of silver alloy plating 0.3 to 1 g / liter of potassium antimonyl tartrate (0.6 g / liter in this embodiment) is added to the above electrolytic solution and electrolyzed and plated.
実施例のサンプルとして、下地層120の厚さ、中間層130の厚さ、最表層140の厚さをそれぞれ種々に変化させたサンプルを表1に示す。ここで、下地層120の厚さの最大値と最小値との差を下地層120の厚さの平均値(任意の10点で測定した算術平均値とする)で割った値を凹凸差(%)とし、この凹凸差が30%となるように基材110に流れる電流の電流密度をコントロールした。凹凸差の値を表1にあわせて示す。なお、表1に示す実施例のサンプルNo.49〜52の試料については、アルゴン(Ar)ガス雰囲気中で250℃、2時間の熱処理を行った。
Table 1 shows samples in which the thickness of the
上記の処理条件で製造された表1の可動接点用銀被覆複合材料を用いて、図4および図5に示す構造のスイッチ300を製造した。図4は、スイッチ300の平面図であり、図5は、図4に示すA−A線におけるスイッチ300の断面図を示している。
A
同図に示すドーム型可動接点310は、表1に示した実施例の可動接点用銀被覆複合材料を用いて直径4mmφに加工して形成したものであり、固定接点320a、320bは、黄銅条に銀を1μm厚さにめっきして形成したものである。ドーム型可動接点310は樹脂の充填材330で被われ、固定接点320とともに樹脂ケース340に収納されている。スイッチ300は、図5(a)に示すドーム型可動接点310が上に凸状態のときがオフの状態であり、図5(b)に示すように、ドーム型可動接点310が押下されて固定接点320aと320bとが電気的に接続されたときがオンの状態となる。
The dome-shaped
上記のようなスイッチ300を用い、図5に示したオン/オフ状態を繰り返すことで打鍵試験を行った。打鍵試験では、接点圧力:9.8N/mm2、打鍵速度:5Hzで最大200万回の打鍵を行っている。ドーム型可動接点310について、打鍵試験中の接触抵抗の経時変化を測定した結果を、初期値、100万回の打鍵後(打鍵後1)、200万回の打鍵後(打鍵後2)について、それぞれ表2に示している。また、200万回の打鍵試験を終了した後、ドーム型可動接点310に対しクラックの有無等の状況を観察し、その結果も表2に記している。なお、接触抵抗の値は、100mΩ以下であれば実用上差し支えないとされる。
Using the
加熱試験は、すべてのサンプルについて、85℃のエアバスで1000時間の加熱を行って、接触抵抗の変化を測定し、その結果を表2に示した。 In the heating test, all samples were heated for 1000 hours in an air bath at 85 ° C., and the change in contact resistance was measured. The results are shown in Table 2.
表1に示した実施例のサンプルNo.1〜52は、表2に示すように、何れも200万回の打鍵試験を行っても接触抵抗の増加は少なく、200万回打鍵後の接点部には中間層及び下地層の露出は見られなかった。さらに、1000時間の加熱後も接触抵抗の上昇は小さく、すべてのサンプルについて接触抵抗の値が100mΩ以下となり、実用上問題のない値であった。 Sample No. of the example shown in Table 1 1 to 52, as shown in Table 2, the increase in contact resistance is small even if the key hit test is performed 2 million times, and the exposure of the intermediate layer and the underlayer is not seen at the contact portion after 2 million times the key press. I couldn't. Furthermore, even after 1000 hours of heating, the increase in contact resistance was small, and the values of contact resistance were 100 mΩ or less for all the samples, and there was no practical problem.
これに対して、下地層120の厚さと中間層130の厚さの合計が0.025μmを下回る比較例のサンプルNo.101では、各層の密着性が低下することに起因する加工性の劣化がみられ、下地層120の厚さが本発明の範囲の上限よりも大きい(0.05μm以上)の比較例のサンプルNo.102〜108では、加工性が劣る傾向がみられた。また、比較例のサンプルNo.101〜108において、加工性が劣ることに起因すると思われる接触抵抗の上昇(具体的には、接触抵抗の値が100mΩを超える状態)が200万回の打鍵後に検知された。
In contrast, Sample No. of Comparative Example in which the sum of the thickness of the
さらに、比較例のサンプルNo.101〜108において、加工性が劣ることに起因すると思われる接点部のクラックが発見され、下地層120の厚さが0.3μmの比較例のサンプルNo.106〜108においては、接点部の最表層が剥離し、下地層が露出していた。
Furthermore, sample No. of the comparative example. 101 to 108, a crack at the contact portion that was thought to be caused by inferior workability was found, and the sample No. of Comparative Example in which the thickness of the
一方、中間層120の厚さが0.3μmのサンプル103、105、108では、加熱試験後に接触抵抗の大幅な上昇(具体的には、接触抵抗の値が100mΩを超える状態)が見られ、打鍵試験後にクラックが確認された。
On the other hand, in the samples 103, 105, and 108 in which the thickness of the
(第1実施形態に係る製造方法の実施例2)
ここで、上記可動接点用銀被覆複合材料100を製造する第1実施形態に係る可動接点用銀被覆複合材料の製造方法の実施例2について説明する。
(Example 2 of the manufacturing method according to the first embodiment)
Here, Example 2 of the manufacturing method of the silver-coated composite material for movable contacts according to the first embodiment for manufacturing the silver-coated
下地層120について:ニッケルのうち10質量%を銅またはコバルトに置き換えたニッケル合金めっきとした場合について、表1のサンプルNo.1〜52およびNo.101〜108と同様の試験を実施したが、その試験結果は表2に示された結果と実質的に差異がなかった。ニッケルを完全にコバルトに置き換えた例についても同様であった。 Regarding the underlayer 120: Sample No. 1 in Table 1 was used for nickel alloy plating in which 10% by mass of nickel was replaced with copper or cobalt. 1-52 and no. Tests similar to 101-108 were performed, but the test results were not substantially different from the results shown in Table 2. The same was true for an example in which nickel was completely replaced with cobalt.
中間層130について:銅のうち0.5質量%をスズまたは亜鉛に置き換えた銅合金めっきとした場合について、表1のサンプルNo.1〜52およびNo.101〜108と同様の試験を実施したが、その試験結果は表2に示された結果と実質的に差異がなかった。 Regarding the intermediate layer 130: In the case of copper alloy plating in which 0.5% by mass of copper was replaced with tin or zinc, sample No. 1 in Table 1 was used. 1-52 and no. Tests similar to 101-108 were performed, but the test results were not substantially different from the results shown in Table 2.
最表層140について:銀のうち1質量%をアンチモンに置き換えた銀合金めっきとした場合について、表1のサンプルNo.1〜52およびNo.101〜108と同様の試験を実施したが、その試験結果は表2に示された結果と実質的に差異がなかった。
また、上記の変形例を適宜組み合わせたが、その試験結果は表2に示された結果と実質的に差異がなかった。
Regarding the outermost layer 140: Sample No. 1 in Table 1 was obtained when the silver alloy plating in which 1% by mass of silver was replaced with antimony was used. 1-52 and no. Tests similar to 101-108 were performed, but the test results were not substantially different from the results shown in Table 2.
Moreover, although the said modification was combined suitably, the test result did not differ substantially from the result shown in Table 2.
(可動接点用銀被覆複合材料の製造方法の第2実施形態)
次に、図1に示す可動接点用銀被覆複合材料100を製造する可動接点用銀被覆複合材料の第2実施形態について説明する。なお、この製造方法は、図2に示す可動接点用銀被覆複合材料200を製造する方法にも適用できることはいうまでもない。
本実施形態に係る可動接点用銀被覆複合材料の製造方法は、次の工程を有する。
(2nd Embodiment of the manufacturing method of the silver covering composite material for movable contacts)
Next, 2nd Embodiment of the silver covering composite material for movable contacts which manufactures the silver covering
The manufacturing method of the silver covering composite material for movable contacts which concerns on this embodiment has the following process.
(第1工程) 鉄またはニッケルを主成分とする合金からなるステンレス条である基材(金属条の基材)110を、電解脱脂し、その後ニッケルイオンを含有する酸性溶液で酸洗して活性化する活性化処理により、ニッケルからなり、表面に凹凸150を有する下地層120を基材110上に形成する。
この第1工程では、基材110を活性化する活性化処理を、例えば、次の条件で行う。
(1st process) The base material (base material of a metal strip) 110 which is a stainless steel strip made of an alloy containing iron or nickel as a main component is electrolytically degreased, and then pickled with an acidic solution containing nickel ions and activated. The
In the first step, an activation process for activating the
(1)ニッケルイオンを含有する酸性溶液として、遊離塩酸を120g/リットル、塩化ニッケル六水和物を12g/リットル添加した酸性溶液を使用する。なお、ニッケルイオンを含有する酸性溶液として、遊離塩酸を80〜200g/リットル(より好ましくは100〜150g/リットル)、塩化ニッケル六水和物を5〜20g/リットル(より好ましくは10〜15g/リットル)の範囲で添加することが好ましい。遊離塩酸および塩化ニッケル六水和物の添加量が上記範囲外の場合は、いずれも基材と下地層との密着性が低下する傾向がある。 (1) An acidic solution containing 120 g / liter of free hydrochloric acid and 12 g / liter of nickel chloride hexahydrate is used as an acidic solution containing nickel ions. In addition, as an acidic solution containing nickel ions, free hydrochloric acid is 80 to 200 g / liter (more preferably 100 to 150 g / liter), and nickel chloride hexahydrate is 5 to 20 g / liter (more preferably 10 to 15 g / liter). It is preferable to add in the range of 1 liter). When the addition amounts of free hydrochloric acid and nickel chloride hexahydrate are out of the above ranges, the adhesion between the substrate and the underlayer tends to decrease.
(2)活性化処理時の陰極電流密度を3.0(A/dm2)とする。なお、活性化処理時の陰極電流密度は2.5〜4.0(A/dm2)の範囲内とすることが好ましく、下限より低いと下地層120に欠落部が形成される場合がある。さらに陰極電流密度が2.0(A/dm2)より低くなると、基材と下地領域との密着性が低下する傾向があり、好ましくない。なお、陰極電流密度が4.0(A/dm2)を超えると、下地層120に凹凸が形成されにくくなる場合があり、さらに陰極電流密度が5.0(A/dm2)を超えると、基材がステンレス鋼の場合は基材の発熱による影響が出る場合があり、あまり好ましいとはいえない。
(2) The cathode current density during the activation process is set to 3.0 (A / dm 2 ). The cathode current density during the activation treatment is preferably in the range of 2.5 to 4.0 (A / dm 2 ). If the cathode current density is lower than the lower limit, a missing portion may be formed in the
このような条件で図6(a)に示す基材110の活性化処理を行うことにより、基材110の表面全体にニッケル(Ni)の核120bが所定の間隔ででき(図6(b)参照)、さらに、基材110の表面全体に、表面に凹凸150を有する下地層120が形成される(図6(c)参照)。なお、本実施形態では、ニッケルからなる下地層120を活性化処理により形成しているが、コバルトからなる下地層を同様の活性化処理により形成する場合には、上記第1工程において、コバルトイオンを含有する酸性溶液で基材110の活性化処理を行う。
By performing the activation process of the
(第2工程) 下地層120上に、硫酸銅と遊離硫酸とを含む電解液で、陰極電流密度(5A/dm2)で電解して銅めっきを施すことで、中間層130を形成する。
(第3工程) 中間層130上に、シアン化銀とシアン化カリウムとを含む電解液で電解して銀めっきを施して最表層140を形成する。
(2nd process) The intermediate |
(Third Step) The
このように、本実施形態に係る可動接点用銀被覆複合材料の製造方法では、基材110を電解脱脂し、その後ニッケルイオンを含有する酸性溶液で酸洗して活性化する活性化処理時に、表面に凹凸150を有する下地層120を基材110上に形成するようにしている。このため、図3を用いて説明した上記一実施形態に係る可動接点用銀被覆複合材料の製造方法における、下地層120を形成するためのニッケルめっき或いはニッケル合金めっきの工程(図2のS2)が不要になる。従って、製造工程が簡略され、作業時間が短縮されるので、可動接点用銀被覆複合材料を低コストで製造することができる。
Thus, in the manufacturing method of the silver covering composite material for movable contacts which concerns on this embodiment, the
また、ステンレス鋼からなる基材110の活性化処理時に、表面に凹凸150を有する下地層120を基材110上に形成することができる。このように下地層120を形成すると、基材110と下地層120との密着性が向上するだけでなく、下地層120と中間層130との密着性も向上し、さらに長寿命の可動接点用銀被覆複合材料を得ることができる。
In addition, during the activation process of the
上記第2実施形態に係る製造方法で製造したサンプルとして、下地層120の厚さ、中間層130の厚さ、最表層140の厚さをそれぞれ表1に示す実施例の試料と同様に種々に変化させたものを作成し、これらをサンプルNo.201〜252(表3参照)とした。なお、表3に示した実施例のサンプルNo.249〜252の試料については、アルゴン(Ar)ガス雰囲気中で250℃、2時間の熱処理を行った。また、比較例として、サンプルNo.301〜308(表3参照)を作成した。なお、表3のサンプルNo.201〜252は、表1のサンプルNo.1〜52とそれぞれ層構造が同一のサンプルであり、表3に示した比較例のサンプルNo.301〜308は、表1に示した比較例のサンプルNo.101〜108とそれぞれ層構造が同一のサンプルである。対応関係は、表1に示した実施例のサンプルNo.に200を加えたサンプルNo.が、表3に示した実施例のサンプルNo.となる。
As samples manufactured by the manufacturing method according to the second embodiment, the thickness of the
上記の処理条件で製造されたサンプルNo.201〜252およびサンプルNo.301〜308の可動接点用銀被覆複合材料を用いて、図3および図4に示す構造のスイッチ200と同様のスイッチを製造した。その他の条件は、前述のサンプルNo.1〜52およびサンプルNo.101〜108の可動接点用銀被覆複合材料を用いた場合と同様とした。
Sample No. manufactured under the above processing conditions. 201-252 and sample no. A switch similar to the
上記のようなスイッチを用い、図4に示したオン/オフ状態を繰り返すことで打鍵試験を行なった。打鍵試験では、接点圧力:9.8N/mm2、打鍵速度:5Hzで最大200万回の打鍵を行っている。ドーム型可動接点210について、打鍵試験中の接触抵抗の経時変化を測定した結果を、初期値、100万回の打鍵後(打鍵後1)、200万回の打鍵後(打鍵後2)について、それぞれ表3に示している。また、200万回の打鍵試験を終了した後、ドーム型可動接点210に対しクラックの有無等の状況を観察し、その結果も表3に示している。
Using the switches as described above, the key-on test was performed by repeating the on / off state shown in FIG. In the keystroke test, keystrokes are performed a maximum of 2 million times at a contact pressure of 9.8 N / mm 2 and a keystroke speed of 5 Hz. With respect to the dome-shaped
加熱試験は、すべてのサンプルについて、85℃のエアバスで1000時間の加熱を行って、接触抵抗の変化を測定し、その結果を表3に示した。 In the heating test, all samples were heated in an air bath at 85 ° C. for 1000 hours, and the change in contact resistance was measured. The results are shown in Table 3.
表3に示した実施例のサンプルNo.201〜252は、表3に示すように、何れも200万回の打鍵試験を行っても接触抵抗の増加は少なく、200万回打鍵後の接点部には下地層120及び中間層130の露出は見られなかった。さらに、1000時間の加熱後も接触抵抗の上昇は小さかった。特に、表3に示す実施例のサンプルNo.201〜252は、表1に示す実施例のサンプルNo.1〜52と比較して、200万回の打鍵試験における接触抵抗の増加および1000時間の加熱後の接触抵抗の増加が少なく、すべてのサンプルについて接触抵抗の値が30mΩ以下となり、接点材料としての性能がきわめて優れていることがわかった。なお、上記第1実施形態に係る製造方法の実施例1、2で説明した各種変形例は、上記第2実施形態に係る製造方法でも適用することができる。
Sample No. of the example shown in Table 3 As shown in Table 3, each of Nos. 201 to 252 has a small increase in contact resistance even when the key hit test is performed 2 million times, and the
上述したように、この発明によれば、接点の繰り返し開閉動作においても最表層(銀被覆層)が剥離せず、かつ長期間の使用においても接触抵抗の上昇が抑えられ、さらに製品の歩留まりを飛躍的に向上させることができる、可動接点用銀被覆複合材料およびその製造方法を提供することができる。本発明の可動接点用銀被覆複合材料を用いて長寿命の可動接点を製造することができ、産業上の利用可能性が高い。 As described above, according to the present invention, the outermost layer (silver coating layer) is not peeled even in the repeated opening and closing operation of the contacts, and the increase in contact resistance is suppressed even in long-term use, and the product yield is further reduced. It is possible to provide a silver-coated composite material for a movable contact and a method for producing the same that can be dramatically improved. A long-life movable contact can be produced using the silver-coated composite material for a movable contact of the present invention, and the industrial applicability is high.
100、200 可動接点用銀被覆複合材料
110、210 基材
120、220、902、912 下地層
130、230、913 中間層
140、240、903、914 最表層
150,250 凹凸
300 スイッチ
310 ドーム型可動接点
320 固定接点
330 充填材
340 樹脂ケース
900、910 銀被覆複合材料
901 ステンレス鋼基材
904、915 酸化物
100, 200 Silver-coated composite material for
Claims (11)
前記基材の表面の少なくとも一部に形成されたニッケル、コバルト、ニッケル合金およびコバルト合金の何れか1つからなる下地層と、
前記下地層の上に形成された銅または銅合金からなる中間層と、
前記中間層の上に形成された銀または銀合金からなる最表層とを備え、
前記下地層と前記中間層との界面に凹凸が形成されている
ことを特徴とする可動接点用銀被覆複合材料。 A base material made of an alloy mainly composed of iron or nickel;
An underlayer made of any one of nickel, cobalt, nickel alloy and cobalt alloy formed on at least a part of the surface of the substrate;
An intermediate layer made of copper or a copper alloy formed on the underlayer;
An outermost layer made of silver or a silver alloy formed on the intermediate layer,
A silver-coated composite material for a movable contact, wherein irregularities are formed at an interface between the base layer and the intermediate layer.
ことを特徴とする請求項1に記載の可動接点用銀被覆複合材料。 The silver-coated composite material for a movable contact according to claim 1, wherein unevenness is formed at an interface between the intermediate layer and the outermost layer.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の可動接点用銀被覆複合材料。 The silver-coated composite material for a movable contact according to any one of claims 1 to 3, wherein the base material is made of stainless steel.
次いで、前記基材上に、塩化ニッケルと遊離塩酸とを含む電解液で電解してニッケルめっきを施すか、塩化ニッケルと遊離塩酸とを含む電解液に塩化コバルトを添加してニッケル合金めっきを施すかのいずれかのめっき処理を施して表面に凹凸を有する下地層を形成する第2工程と、
次いで、前記下地層上に、硫酸銅と遊離硫酸とを含む電解液で電解して銅めっきを施すか、シアン化銅、シアン化カリウムを基本とし、シアン化亜鉛またはスズ酸カリウムを加えて電解して銅合金めっきを施すかのいずれかのめっき処理を施して中間層を形成する第3工程と、
次いで、前記中間層上に、シアン化銀とシアン化カリウムとを含む電解液で電解して銀めっきを施すか、シアン化銀とシアン化カリウムとを含む電解液に酒石酸アンチモニルカリウムを添加して銀合金めっきを施すかのいずれかのめっき処理を施して最表層を形成する第4工程とを含む工程により、前記下地層と前記中間層との界面に凹凸が形成されている銀被覆複合材料を製造することを特徴とする可動接点用銀被覆複合材料の製造方法。 A first step of electrolytically degreasing a base material of a metal strip made of an alloy containing iron or nickel as a main component, pickling with hydrochloric acid and activating, and
Next, the substrate is subjected to nickel plating by electrolysis with an electrolytic solution containing nickel chloride and free hydrochloric acid, or nickel alloy plating is performed by adding cobalt chloride to an electrolytic solution containing nickel chloride and free hydrochloric acid. A second step of performing any one of the plating treatments to form a base layer having irregularities on the surface;
Next, the base layer is electroplated with an electrolytic solution containing copper sulfate and free sulfuric acid, or copper plated, or based on copper cyanide and potassium cyanide, and added with zinc cyanide or potassium stannate for electrolysis. A third step of forming an intermediate layer by performing any one of the copper alloy plating processes;
Next, the intermediate layer is subjected to silver plating by electrolysis with an electrolytic solution containing silver cyanide and potassium cyanide, or antimonyl potassium tartrate is added to the electrolytic solution containing silver cyanide and potassium cyanide to form a silver alloy plating. A silver-coated composite material in which irregularities are formed at the interface between the underlayer and the intermediate layer is manufactured by a process including a fourth process of forming an outermost layer by performing any one of the plating processes A method for producing a silver-coated composite material for a movable contact.
前記基材を電解脱脂し、その後ニッケルイオンとコバルトイオンの少なくとも一方を含有する酸性溶液で、酸洗して活性化する活性化処理により、前記下地層を形成することを特徴とする可動接点用銀被覆複合材料の製造方法。 A base material made of an alloy containing iron or nickel as a main component and any one of nickel, cobalt, a nickel alloy, and a cobalt alloy formed on at least a part of the surface of the base material, and has an uneven surface. A silver-coated composite for a movable contact, comprising: an underlayer; an intermediate layer made of copper or a copper alloy formed on the underlayer; and an outermost layer made of silver or a silver alloy formed on the intermediate layer A method of manufacturing a material,
For the movable contact, characterized in that the base layer is formed by an activation treatment in which the substrate is electrolytically degreased and then activated by pickling with an acidic solution containing at least one of nickel ions and cobalt ions. A method for producing a silver-coated composite material.
次いで、前記下地層上に、硫酸銅と遊離硫酸とを含む電解液で電解して銅めっきを施すか、シアン化銅、シアン化カリウムを基本とし、シアン化亜鉛またはスズ酸カリウムを加えて電解して銅合金めっきを施すかのいずれかのめっき処理を施して中間層を形成する第2工程と、
次いで、前記中間層上に、シアン化銀とシアン化カリウムとを含む電解液で電解して銀めっきを施すか、シアン化銀とシアン化カリウムとを含む電解液に酒石酸アンチモニルカリウムを添加して銀合金めっきを施すかのいずれかのめっき処理を施して最表層を形成する第3工程と、を備え、前記下地層と前記中間層との界面に凹凸が形成されている銀被覆複合材料を製造することを特徴とする可動接点用銀被覆複合材料の製造方法。 Electrolytic degreasing of a base material made of an iron or nickel alloy as a main component, and then pickling and activating with an acidic solution containing at least one of nickel ions and cobalt ions, nickel, cobalt, nickel A first step consisting of any one of an alloy and a cobalt alloy, and forming an underlayer having irregularities on the surface on the substrate;
Next, the base layer is electroplated with an electrolytic solution containing copper sulfate and free sulfuric acid, or copper plated, or based on copper cyanide and potassium cyanide, and added with zinc cyanide or potassium stannate for electrolysis. A second step of forming an intermediate layer by performing any one of the copper alloy plating processes;
Next, the intermediate layer is subjected to silver plating by electrolysis with an electrolytic solution containing silver cyanide and potassium cyanide, or antimonyl potassium tartrate is added to the electrolytic solution containing silver cyanide and potassium cyanide to form a silver alloy plating. And a third step of forming an outermost layer by performing any plating treatment, and producing a silver-coated composite material in which irregularities are formed at the interface between the underlayer and the intermediate layer A method for producing a silver-coated composite material for a movable contact.
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