(57)【要約】【課題】  交流電流用コネクタ等の電気・機械的摺動部におけるＡｇ合金の摺動接点材料において、Ａｇ素材の価格が高騰し、少しでもその使用量を減らしつつ、摺動接点材料としての性能を維持または向上させなければならないのが現状である。しかもこれらの使用環境を考慮して耐蝕性、耐消耗性能に優れた摺動接点材料が要求されている。【解決手段】  Ａｇを７０〜９５質量％、Ｉｎを５〜３０質量％含み、さらにＮｉを０．１〜０．５質量％含む摺動接点材料とした。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｇを７０〜９５質量％、Ｉｎを５〜３０質量％含み、さらにＮｉを０．１〜０．５質量％含む摺動接点材料。
【請求項２】
請求項１記載の摺動接点材料において、さらにＣｕを０．５〜３０質量％添加した摺動接点材料。
【請求項３】
請求項１または２記載の摺動接点材料を表面層とし、その表面層の裏面にＣｕまたはＣｕ合金からなるベース層を複合した摺動接点材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電流用コネクタ等の電気・機械的摺動部で使用される摺動接点材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電流用コネクタ等の電気・機械的摺動部で使用される摺動接点材料としては、Ｃｕ合金や、Ｃｕ合金の表面にＡｇメッキあるいはＡｕメッキ等のメッキが施された素材が広く利用されている（特許文献１）。
【０００３】
さらに、そのメッキに関しても、機械的摺動による消耗を抑制するために硬質Ａｇメッキや硬質Ａｕメッキを利用するなどして、接点材料の耐消耗性能を向上させることで安定した電気的接触を実現するための様々な工夫がされていることが知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００６−１８５７０３号公報
【特許文献２】特開平１１−２１１７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、コネクタ用の摺動接点材料に対しては、耐消耗性能、安定した接触抵抗、使用環境に影響されることのない耐蝕性といった性能向上への要望は際限が無く、上記の材料よりもさらに性能を向上させた材料の開発が望まれているのが現状である。
【０００５】
さらに近年では、ＡｇやＡｕといった貴金属に関しては素材の価格が高騰し、少しでもその使用量を減らしつつ、摺動接点材料としての性能を維持または向上させなければならないのが現状である。
【０００６】
そこで本発明は、交流電流用コネクタ等の電気・機械的摺動部で使用される摺動接点材料において、貴金属の使用量を減らしつつ、耐消耗性能、接触信頼性、耐蝕性に優れる材料を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明者達は、摺動接点材料に使用する貴金属分、ここではＡｇの含有量の変化が、摺動接点材料として使用された時に耐消耗性能、接触信頼性、耐蝕性にどのような影響を及ぼすかについて調査、検討を重ねた。
【０００８】
従来技術では、Ａｇメッキや硬質Ａｇメッキあるいは、Ａｇ−Ｃｕ合金など、Ａｇを主体とした摺動接点材料を開発する際に、Ａｇを主元素として、そこに第二元素、第三元素を添加していくことで、各種性能の向上が見られるかどうかを検討してきた。
【０００９】
しかし、Ａｇを主元素とする際には、いかなる元素を添加したとしても、硫化等の変質を完全に防ぐことは困難である。
【００１０】
そこで本発明者達は、硫化や酸化といった現象を完全に防ぐのではなく、硫化や酸化等による皮膜が摺動接点材料の表面に生成されたとしても、それが電気の導通に極力影響を与えないような皮膜であればよいと考え、Ａｇを主成分として、添加元素を含めた組成の検討を重ね、本発明に至ったものである。
【００１１】
すなわち、本発明は、Ａｇを７０〜９５質量％、Ｉｎを５〜３０質量％含み、さらに、Ｎｉを０．１〜０．５質量％含む摺動接点材料とした。
【００１２】
本発明では、Ａｇを主元素とするものであるが、上述したとおり、極力Ａｇ含有量を減らした上で、各種性能を向上させることを主眼としている。
【００１３】
言い換えると、Ａｇの硫化を軽減するために添加元素であるＩｎ、Ｎｉの量を増やして耐硫化性能を向上させつつ、Ｉｎ、Ｎｉが入ることで生じる酸化という現象による接触抵抗の増大を、それらの添加量と合金割合を調整することによって極力少なくすることを図ったものである。
【００１４】
本発明に係る接点材料の各種構成元素の組成範囲について説明する。
【００１５】
まず、Ａｇは接点材料として良好な電気の導電体である。しかし、空気中の水分と硫黄分により容易に硫化してしまい、硫化皮膜が成長すると、その皮膜の厚みによっては導通不良を引き起こす場合がある。
【００１６】
つぎに、Ｉｎは、Ａｇに添加することで耐硫化性能を向上させる効果がある。しかし、その添加量が５質量％以下では耐硫化性能の改善が認められず、３０質量％以上になると、合金として加工性に乏しく実用が困難になる。
【００１７】
つぎに、Ｎｉは、添加することで結晶粒を微細化し、耐摩耗性を向上させる効果がある。ただし添加量としては０．１質量％以下ではその効果が認められず、０．５質量％以上になると合金化が難しくなる。
【００１８】
さらに本発明は、Ａｇを７０〜９５質量％、Ｉｎを５〜３０質量％、Ｎｉを０．１〜０．５質量％含むＡｇ−Ｉｎ−Ｎｉ合金に、Ｃｕを０．５〜３０質量％添加した摺動接点材料である。
【００１９】
ここで、Ｃｕを０．５〜３０質量％添加する理由としては、Ａｇ添加量を減少させると共に抵抗値の減少を図るためである。
【００２０】
また、本発明では上記のＡｇを７０〜９５質量％、Ｉｎを５〜３０質量％含み、さらに、Ｎｉを０．１〜０．５質量％含む摺動接点材料、または、Ａｇを７０〜９５質量％、Ｉｎを５〜３０質量％、Ｎｉを０．１〜０．５質量％含むＡｇ−Ｉｎ−Ｎｉ合金に、Ｃｕを０．５〜３０質量％添加した摺動接点材料を表面層とし、この表面層の裏面にＣｕ又はＣｕ合金からなるベース層が複合されたクラッド複合材料とすることを特徴とする。
【００２１】
ここで、ＣｕまたはＣｕ合金をクラッドする理由としては貴金属層の厚みを減らすことで、コストの低減を図るためである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
Ａｇを７０〜９５質量％、Ｉｎを５〜３０質量％含み、さらに、Ｎｉを０．１〜０．５質量％含むＡｇ−Ｉｎ−Ｎｉ合金を摺動接点材料とした。さらに、前記Ａｇ−Ｉｎ−Ｎｉ合金に、Ｃｕが０．５〜３０質量％含まれるように添加した摺動接点材料とした。これらを実施例１〜１１として、それぞれ表１に示す。
【００２３】
また、実施例１〜１１に示されるＡｇ−Ｉｎ−Ｎｉ合金またはＡｇ−Ｉｎ−Ｎｉ−Ｃｕ合金を表面層として、これら表面層の裏面に、Ｃｕ又はＣｕ合金からなるベース層が複合されたクラッド複合材料の摺動接点材料とした。このクラッド複合材料による摺動接点材料を実施例１２〜２２として、それぞれ表２に示す。
【００２４】
各実施例の試料については、以下の２通りの評価を実施して、従来例との改善の効果を検証した。
【００２５】
１つ目の評価は、耐磨耗性能と接触抵抗の評価である。
【００２６】
真鍮に硬質Ａｇメッキを施した線径３．０ｍｍの線材を作製し、これを長さ１０ｍｍに切断する。その一端を上下稼動式のカムに固定して、これを可動接触子とする。
【００２７】
この可動接触子に対して、実施例による試料を、厚さ１．０ｍｍ、１０ｍｍ角の形状に加工したものを２枚用意し、これを０．８ｍｍ間隔で対向させて固定したものを固定接触子とし、この固定接触子の間に可動接触子を往復させることで摺動試験として、磨耗量、接触抵抗を測定した。
【００２８】
なお、クラッド複合材料については、表面層の厚さが０．５ｍｍ、裏面のベース層の厚さが０．５ｍｍとして、試料の厚さが１．０ｍｍとなるように加工したものを固定接触子とし、表面層すなわち貴金属面が可動接触子と接触するよう配置した。
【００２９】
２つ目の評価は、耐蝕性能の評価である。
【００３０】
デシケーター内において、０．４％硫化ナトリウム溶液を底部に置いてデシケーターを密閉することで簡易的に硫化雰囲気をつくり、そのデシケーター内に試料を放置することで、耐硫化性能を検証すると同時に、試料の表面に皮膜が生成された後、その試料を取り出して皮膜を取り除かないまま、導通試験を実施して皮膜の通電性について評価した。
【００３１】
また、デシケーター内において、０．５％塩化ナトリウム溶液を底部に置いてデシケーターを密閉することで簡易的に塩水雰囲気をつくり、そのデシケーター内に試料を放置することで、耐塩化性能を検証すると同時に、試料の表面に皮膜が生成された後、その試料を取り出して皮膜を取り除かないまま、導通試験を実施して皮膜の通電性について評価した。
【００３２】
試験条件
耐摩耗性と接触抵抗の評価
摺動条件：１０回／分の往復  往復量１０ｍｍ
接触圧力：５００ｇ
摺動回数：５０，０００回
耐蝕性能の評価
硫化ナトリウム溶液：０．４％
試験時間：４８時間
通電試験：ＤＣ１．５Ｖ  ０．１Ａ
塩化ナトリウム溶液：０．５％
試験時間：４８時間
通電試験：ＤＣ１．５Ｖ  ０．１Ａ
【００３３】
【表１】
2014118597.tif 000002
【００３４】
【表２】
2014118597.tif 000003
【００３５】
以上に示す如く、実施例１〜１１の摺動接点材料は、従来例１〜４に比べ摺動後の消耗量が著しく減少し、かつ、耐硫化試験及び耐塩化試験後の接触抵抗値の増加が小さいことがわかる。
【００３６】
また、実施例１２〜２２の摺動接点材料は、実施例１〜１１に比べ、貴金属の量が半分となっているが、実施例１〜１１と同程度の性能を有することがわかる。
【００３７】
以上説明した本発明によると、Ａｇの硫化を軽減するために添加元素であるＩｎ、Ｎｉの量を増やして耐硫化性能を向上させつつ、Ｉｎ、Ｎｉが入ることで生じる酸化という現象による接触抵抗の増大を、その添加量と合金割合を調整することによって極力少なくすることができた。すなわち、従来品と比較して耐蝕性、耐消耗性能に優れると共に、大きなコスト削減効果を有する。