(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器用銀／パラジウム合金であって、下記成分
（ａ）  銀35〜60重量％；
（ｂ）  パラジウム20〜44重量％；
（ｃ）  銅５〜20％重量；
（ｄ）  ニッケル１〜７重量％；
（ｅ）  亜鉛0.1〜５重量％；および、
（ｆ）  ほう素0.06〜0.18重量％、から成る電子機器用銀／パラジウム合金。
【請求項２】
銀45〜50重量％およびパラジウム30〜35重量％を含む請求項１に記載された電子機器用銀／パラジウム合金。
【請求項３】
銅12〜16重量％およびニッケル４〜６重量％を含む請求項２に記載された電子機器用銀／パラジウム合金。
【請求項４】
ほう素0.06〜0.12重量％を含む請求項１に記載された電子機器用銀／パラジウム合金。
【請求項５】
電子機器用銀／パラジウム合金であって、下記成分
（ａ）  銀35〜60重量％；
（ｂ）  パラジウム20〜44重量％；
（ｃ）  銅５〜20％重量；
（ｄ）  ニッケル１〜７重量％；
（ｅ）  亜鉛0.1〜５重量％；
（ｆ）  ほう素0.06〜0.18重量％；および、
（ｇ）  レニウム0.05重量％以下（ゼロを含まず）、から成る電子機器用銀／パラジウム合金。
【請求項６】
電子機器用銀／パラジウム合金であって、下記成分
（ａ）  銀35〜60重量％；
（ｂ）  パラジウム20〜44重量％；
（ｃ）  銅５〜20％重量；
（ｄ）  ニッケル１〜７重量％；
（ｅ）  亜鉛0.1〜５重量％；
（ｆ）  ほう素0.06〜0.18重量％；および、
（ｇ）  ルテニウム、ジルコニウムおよび白金から成る群から選択された調整用元素で、本合金に良好な耐酸化性と耐褪色性を与える元素１重量％以下（ゼロを含まず）、から成る電子機器用銀／パラジウム合金。
【請求項７】
電子機器用銀／パラジウム合金であって、下記成分
（ａ）  銀35〜60重量％；
（ｂ）  パラジウム20〜44重量％；
（ｃ）  銅５〜20％重量；
（ｄ）  ニッケル１〜７重量％；
（ｅ）  亜鉛0.1〜５重量％；
（ｆ）  ほう素0.06〜0.18重量％；
（ｇ）  レニウム0.05重量％以下（ゼロを含まず）；および、
（ｈ）  ルテニウム、ジルコニウムおよび白金から成る群から選択された調整用元素で、本合金に良好な耐酸化性と耐褪色性を与える元素１重量％以下（ゼロを含まず）、から成る電子機器用銀／パラジウム合金。
【請求項８】
レニウム0.02〜0.05重量％を含む請求項５または請求項７に記載された電子機器用銀／パラジウム合金。
【請求項９】
電子機器用銀／パラジウム合金であって、下記成分
（ａ）  銀35〜60重量％；
（ｂ）  パラジウム20〜44重量％；
（ｃ）  銅５〜20重量％；
（ｄ）  ニッケル１〜７重量％；
（ｅ）  亜鉛0.1〜５重量％；
（ｆ）  ほう素0.06〜0.12重量％；および、
（ｇ）  レニウム0.02〜0.1重量％、から成る電子機器用銀／パラジウム合金。
【請求項１０】
銀45〜50重量％および、パラジウム30〜35重量％を含む請求項９に記載された電子機器用銀／パラジウム合金。
【請求項１１】
銅12〜16重量％および、ニッケル４〜６重量％を含む請求項９に記載された電子機器用銀／パラジウム合金。
【請求項１２】
電子機器用銀／パラジウム合金であって、下記成分
（ａ）  銀35〜60重量％；
（ｂ）  パラジウム20〜44重量％；
（ｃ）  銅５〜20重量％；
（ｄ）  ニッケル１〜７重量％；
（ｅ）  亜鉛0.1〜５重量％；
（ｆ）  ほう素0.06〜0.12重量％；
（ｇ）  レニウム0.02〜0.1重量％；および、
（ｈ）  ルテニウム、ジルコニウムおよび白金から成る群から選択された調整用元素で、本合金に良好な耐酸化性と耐褪色性を与える元素１重量％以下（ゼロを含まず）、から成る電子機器用銀／パラジウム合金。
【請求項１３】
下記成分
（ａ）  銀35〜60重量％；
（ｂ）  パラジウム20〜44重量％；
（ｃ）  銅５〜20重量％；
（ｄ）  ニッケル１〜７重量％；
（ｅ）  亜鉛0.1〜５重量％；および、
（ｆ）  ほう素0.06〜0.18重量％、から成る電子部品用銀／パラジウム合金で形成された鍛練品である電子部品。
【請求項１４】
下記成分
（ａ）  銀35〜60重量％；
（ｂ）  パラジウム20〜44重量％；
（ｃ）  銅５〜20重量％；
（ｄ）  ニッケル１〜７重量％；
（ｅ）  亜鉛0.1〜５重量％；
（ｆ）  ほう素0.06〜0.18重量％；および、
（ｇ）  レニウム0.05重量％以下（ゼロを含まず）、から成る電子部品用銀／パラジウム合金で形成された鍛練品である電子部品。
【請求項１５】
下記成分
（ａ）  銀35〜60重量％；
（ｂ）  パラジウム20〜44重量％；
（ｃ）  銅５〜20重量％；
（ｄ）  ニッケル１〜７重量％；
（ｅ）  亜鉛0.1〜５重量％；
（ｆ）  ほう素0.06〜0.18重量％；および、
（ｇ）  ルテニウム、ジルコニウムおよび白金から成る群から選択された調整用元素で、本合金に良好な耐酸化性と耐褪色性を与える元素１重量％以下（ゼロを含まず）、から成る電子部品用銀／パラジウム合金で形成された鍛練品である電子部品。
【請求項１６】
下記成分
（ａ）  銀35〜60重量％；
（ｂ）  パラジウム20〜44重量％；
（ｃ）  銅５〜20重量％；
（ｄ）  ニッケル１〜７重量％；
（ｅ）  亜鉛0.1〜５重量％；
（ｆ）  ほう素0.06〜0.18重量％；
（ｇ）  レニウム0.05重量％以下（ゼロを含まず）；および、
（ｈ）  ルテニウム、ジルコニウムおよび白金から成る群から選択された調整用元素で、本合金に良好な耐酸化性と耐褪色性を与える元素１重量％以下（ゼロを含まず）、から成る電子部品用銀／パラジウム合金で形成された鍛練品である電子部品。
【請求項１７】
良好な耐酸化性と耐褪色性を有し、温度150℃の空気中に1000時間暴露後の接触抵抗値が50ミリオーム未満である請求項13から請求項16までのいずれか１項に記載された、鍛錬品である電子部品。
【発明の詳細な説明】
本発明は貴金属合金に係わり、特に電子機器に使用される合金に関するものである。
周知のように、長期にわたり接触抵抗が低くかつ、ノイズの少ないことが求められる数多くの電子機器の場合は、貴金属合金の適用が望まれる。このような元素を含有する電子機器製品が比較的高温、高湿、硫黄あるいはその他の腐食性雰囲気などにさらされる可能性のある場合には、特にこのことが望まれる。このような用途には以前は金および白金含有量の高い合金が好んで使用されていたが、これらは高価であるために、適用範囲が制限されるようになった。従って、より安価な金属を使用した合金の開発に力が注がれるようになってきた。その結果、安価でしかも耐食性および耐褪色性を保持する目的で、パラジウム合金が幅広く使用されるようになった。しかしながら、パラジウム合金自体もまた比較的高価で、依然としてこれらが広範囲に使用されるための妨げとなっている。
高度の耐酸化性および耐褪色性を有するとともに、良好な電気的性質を有する、接点、ブラシ、整流子、電位差計、スリップリング等の形成材として適する新しい種類の銀／パラジウム合金の開発が本発明の目的である。
また、貴金属含有率の高い合金に比べて、比較的安価な合金の開発が本発明の目的でもある。
更に、このような合金を使用して製作した電子機器に耐酸化性および耐褪色性を与えると同時に、電気的接点用に調整可能な可撓性を与えることが本発明の目的でもある。
発明の要約
上記および関連目的は、重量％で示す下記元素を含む電子部品用銀／パラジウム合金によって容易に達成できることが判った。すなわち、銀35〜60％、パラジウム20〜44％、銅５〜20％、ニッケル１〜７％、亜鉛0.1〜５％、ほう素0.06〜0.18％、レニウム0.05％以下、およびルテニウム、ジルコニウムおよび白金から成る群から選択された調整用元素が１％以下である。この合金は良好な耐酸化性と耐褪色性を有する。
特に、重量％で銀含有量は45〜50％、パラジウム含有量は30〜35％、銅含有量は12〜16％、ニッケル含有量は４〜６％、ほう素含有量は0.06〜0.12％が好ましい。
また、本合金は、重量％で、レニウム0.02〜0.1％を含むことが望ましい。
本合金は、鍛練によって電子部品に成形され、150℃で空気中に1,000時間暴露された後の接触抵抗値が50ミリオーム未満、湿気を含んだ50℃の硫黄雰囲気中に30日間さらされた後のそれは250ミリオーム未満である。更に、本部品の弾性率は最低15x106p.s.i.（10.6x103kg/mm2）である。
好適実施例の詳細説明
上記のように、本合金の殆どを網羅する銀とパラジウムの組合わせおよび、その他の元素との組合わせによって、銀含有量が高いにもかかわらず本合金は優れた耐酸化性と耐褪色性を示すことが判った。更に、以下に詳述する適量の元素を含めることによって、本合金は、優れた処理特性と動的接触のある用途において好ましい可撓性を与える望ましい弾性率を伴う機械的強度とを示す。
本発明合金は、本質的に、銀、パラジウム、銅、ニッケル、亜鉛、および、少量のほう素を含み、更に少量のレニウムを含むことが望ましい。更に、ルテニウム、ジルコニウムおよび白金から成る群から選択された少量の調整用元素を含んでもよい。
まず最初に、銀含有量の範囲は35〜60％であってよく、取り分け45〜50％が望ましい。明らかに、銀が主マトリックス元素で、耐褪色性は劣るが、耐酸化性が優れており、弾性率が小さく比較的軟質である。
パラジウム含有量の範囲は20〜44％で、特に約30〜35％が好ましい。この組合わせにおいては、パラジウムは望ましい耐褪色性を示し、銅元素と反応して時効硬化を起こし、望ましい物理的性質を付与する。更に、弾性率をも増加する。
本合金中で次に多い成分は銅であり、その範囲は５〜20％で、取り分け12〜16％が望ましい。銅は合金の時効硬化反応に加わり合金の弾性率を向上させるが、予想されるように、その含有量が多くなると、耐褪色性および耐酸化性に好ましくない影響を与える。
ニッケル含有量の範囲は0.1〜７％で、特に４〜６％が望ましい。ニッケルは合金の弾性率を増加する主役ではあるが、多く入れ過ぎると耐酸化性を阻害する。
亜鉛含有量の範囲は0.1〜５％で、取り分け0.5〜1.5％が好ましい。亜鉛はニッケルと共に耐酸化性および耐褪色性の付与に貢献し、更に合金が受ける第２相反応（second phase reaction）に加わる。最後に、インゴットへの最初の鋳造時に、亜鉛は合金用脱酸剤として働く。
ほう素の添加量は、0.06〜0.18％であるが、好適含有量は0.06〜0.12％である。ほう素は硬化反応に加わり、その他の好ましい物理的性質を付与すると同時に耐褪色性を改善すると考えられる。
レニウムは、微少量〜0.5％の範囲、取り分け0.02〜0.1％の範囲で望ましい元素である。レニウムは本合金の微粒化剤であり、弾性率の向上に寄与する。
合計量範囲０〜１％の少量の調整用元素であるルテニウム、ジルコニウムおよび白金は合金の性質改善に寄与する。白金は本合金に貴金属性を付与し、またルテニウムは本合金の微粒化剤として働くと考えられる。ジルコニウムは耐酸化性および物理的性質の向上に寄与している。
なお、添付の表中、ほう素（Ｂ）の値（量）を「調合値」および「回収値」として区別して示しているが、請求の範囲に記載した合金組成におけるほう素の量は、回収値に相当するものである。明細書中、表以外に記載したほう素量も同様である。
本発明による最も好ましい商業ベース合金の化学組成は以下のとおりである。
元  素 重量パーセント
銀          47.64
パラジウム  32.23
銅          14
ニッケル     5
亜鉛         1
ほう素       0.08
レニウム     0.05
本合金はシートに圧延され、ブラシおよび接点を含む各種電子製品の製造に使用される。その他、整流子、電位差計およびスリップリングの製作にも使用される。材料は、その物理的性質からして、引き抜き加工あるいは他の方法で各種の電子部品に成形される。
本合金はASTM試験B 809−90に基づく湿気を含んだ硫黄雰囲気中において優れた耐褪色性を示し、150℃の酸素含有雰囲気中における長期間暴露試験の結果も優れた耐酸化性を示す。接触抵抗の測定は、概ねASTM標準B 539−90（方法Ｃ）に従って実施され、その探触子（probe）はASTM基準B 667−80の手順、要領に従って準備された。総括的に言えば、本発明のすべての合金の接触抵抗値は上昇した温度150℃で1,000時間、大気にさらした後では、50ミリオーム未満で、50℃の硫黄雰囲気中に30日間暴露した後では250ミリオーム未満である。加えて、本発明の合金の弾性率の最低値は15x106p.s.i.（10.6x103kg/mm2）で、このことは可撓性が求められる数多くの用途に適していることを示している。810゜F（432℃）において45分間熱処理を施した本発明の合金の荷重100gヌープ（Knoop）硬度は250を超える。
例えば、片持ちばり式接点用には、最も最近の設計の場合は弾性率の範囲が16〜17のパラジウムまたは銅基合金を使用している。片持ちばり式接点では、接点の合成ばね定数は弾性率の一次関数である。従って、弾性率が15未満の場合は、同じグラム重を得るためにはより厚い接点かまたは大きなたわみが必要となり、一般に電子装置の場合はスペースの最小化が最重要課題であるので、このことは望ましくない。
本試験の場合、接触抵抗値の測定には標準荷重を31gにセットした金合金製半球形探触子を使用している。本合金は、J.M.Ney社によって呼称NEYORO Gとして販売されており、その公称成分はAu 71.5％,Ag 4.5％、Pt 8.5％、Cu 14.59％、Zn 0.9％およびIr 0.01％である。表面膜の電気的絶縁破壊を防止するために、開路電圧は20ミリボルトとした。抵抗値の測定法としては、各サンプル表面の５箇所において測定しそれらの結果の平均値を求めた。いずれの場合においても、ゼロタイム（暴露前の）接触抵抗値は10ミリオーム未満であった。
硬度はヌープ値により、荷重100gを使用して測定した。
鋳造棒は比較的薄いストリップあるいはシートに圧延しなければならないので、その加工性は重要である。従って、その加工度が50％未満で亀裂が発生した合金の場合は処理特性が不十分（不合格）であると判断した（次表中の処理特性欄に示した判定結果である「合格」、「不合格」参照）。合金は、鍛錬状態で使用でき、その用途に応じて熱処理を施しても、施さなくてもよい。なお、添付の表中、「CW」は冷間加工を施した場合（熱処理なし）を示し、「ht」は熱処理を施したことを意味する。
すでに述べた範囲内外の成分調整によって得られた性質の変化を次表に示す。
0003574139.tif 000002
0003574139.tif 000003
0003574139.tif 000004
前記表において、本発明合金例は、合金No.121、123、124、128、131であり、その他の合金は比較例（または参考例）である。この表に示された試験結果から、ニッケルを含み亜鉛を含まない合金の場合は、その褐色変化が急速に進展することが分かる。しかしながら、亜鉛を少量加えることにより相乗効果が生じ、ニッケルのみを含む合金No.78、亜鉛のみを含む合金No.85および亜鉛とニッケルの両元素を含む合金No.116〜130を比較すれば判るように、合金の耐褪色性が著しく向上する。
数多くの合金について認められるように、少量のルテニウム、白金およびジルコニウムの添加により、合金の機械的強度が改善され、需要家による、規定の設計荷重に耐えることが要求される横断面の減少を可能にし、もってコストが低減化され、接点の小型化が可能になる。
従って、上記明細書は本発明により電子機器用の貴金属に代わる銀／パラジウム合金が提供され、本合金には良好な電気的特性および好ましい耐酸化性と耐褪色性が備わっていることを示している。本合金は接点および電子機器用金属シートおよびストリップに比較的容易に圧延が可能である。