(57)【要約】【課題】耐摩耗性に優れ、コネクタの挿抜を繰り返しても電気的接続性を長期間良好に維持することができるコネクタ用電気接点材料及びその製造方法を提供すること。【解決手段】金属材料よりなる基材１０と、基材１０上に設けられた多数の細孔２０を有する多孔質金属層２と、多孔質金属層２における細孔２０内に充填された充填部３とを有しており、充填部３は、多孔質金属層２を構成する金属材料よりも硬度が低い金属材料よりなる。多孔質金属層２は、Ｎｉ、Ｃｕ、又はこれらの合金からなることが好ましい。充填部３は、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｉｎ又はこれらの合金からなることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料よりなる基材と、
該基材上に設けられた多数の細孔を有する多孔質金属層と、
該多孔質金属層における上記細孔内に充填された充填部とを有しており、
該充填部は、上記多孔質金属層を構成する金属材料よりも硬度が低い金属材料よりなることを特徴とするコネクタ用電気接点材料。
【請求項２】
上記多孔質金属層は、Ｎｉ、Ｃｕ、又はこれらの合金からなることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ用電気接点材料。
【請求項３】
上記充填部は、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｉｎ又はこれらの合金からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のコネクタ用電気接点材料。
【請求項４】
上記多孔質金属層の表面を観察した場合における該多孔質金属層の面積Ａと全体の面積Ｂとの比率（Ａ／Ｂ）は、０．３〜０．８の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコネクタ用電気接点材料。
【請求項５】
上記基材の表面には、拡散バリア層が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のコネクタ用電気接点材料。
【請求項６】
上記多孔質金属層の表面は、上記充填部と同じ金属材料からなる表面被覆層によって覆われていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のコネクタ用電気接点材料。
【請求項７】
金属材料よりなる基材上に、めっき処理によって多数の細孔を有する多孔質金属層を形成する工程と、
上記多孔質金属層における上記細孔内に、めっき処理によって充填部を形成する工程とを有し、
上記充填部は、上記多孔質金属層を構成する金属材料よりも硬度が低い金属材料により形成することを特徴とするコネクタ用電気接点材料の製造方法。
【請求項８】
上記充填部を形成する際に、上記多孔質金属層の表面を覆う表面被覆層を上記充填部と同じ金属材料により形成することを特徴とするコネクタ用電気接点材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コネクタ用電気接点材料及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車用のワイヤーハーネス等の接続に用いられるコネクタは、その挿抜の繰り返しによって、ハウジング部材内に配置された電気接点が摩耗して劣化する場合がある。電気接点の摩耗を減少させるためには、接点用潤滑油（コンタクトオイル）を電気接点に塗布する対策（特許文献１〜３参照）や、電気接点材料を摩耗しにくい高硬度の材料に変更する対策が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭３２−２８７２号公報
【特許文献２】特開平６−３４６０７９号公報
【特許文献３】特開２００７−８０７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の摩耗対策のうち、コンタクトオイルを電気接点に塗布する対策を採る場合には、コネクタの挿抜のたびにコンタクトオイルの塗布を実施する必要があり、挿抜作業が煩雑となる。また、電気接点上でのコンタクトオイルの存在は、大気中に浮遊する埃等の異物を吸着し堆積させ、電気接点の接触抵抗の上昇を招くおそれがある。
【０００５】
一方、電気接点材料の硬度を高くする対策を採った場合には、接点部における電気通電面積が減少し、電気抵抗が上昇する問題が生じるおそれがある。この問題を解決するために、電気接点材料の下地金属を硬くし、その上に比較的柔らかい金属材料を積層する対策がある。しかしながら、この場合には、表面の柔らかい金属材料が摩滅しやすく、コネクタの挿抜回数が限られてしまうという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、耐摩耗性に優れ、コネクタの挿抜を繰り返しても電気的接続性を長期間良好に維持することができるコネクタ用電気接点材料及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、金属材料よりなる基材と、
該基材上に設けられた多数の細孔を有する多孔質金属層と、
該多孔質金属層における上記細孔内に充填された充填部とを有しており、
該充填部は、上記多孔質金属層を構成する金属材料よりも硬度が低い金属材料よりなることを特徴とするコネクタ用電気接点材料にある。
【０００８】
本発明の他の態様は、金属材料よりなる基材上に、めっき処理によって多数の細孔を有する多孔質金属層を形成する工程と、
上記多孔質金属層における上記細孔内に、めっき処理によって充填部を形成する工程とを有し、
上記充填部は、上記多孔質金属層を構成する金属材料よりも硬度が低い金属材料により形成することを特徴とするコネクタ用電気接点材料の製造方法にある。
【発明の効果】
【０００９】
上記コネクタ用電気接点材料は、上記多孔質金属層と、その細孔内に充填された充填部とを有する複合的な表面構造を有している。これにより、コネクタの挿抜に伴う電気接点の摩耗を抑制することができると共に、電気的接続性を長期にわたり維持することができる。
【００１０】
すなわち、上記多孔質金属層は、比較的高硬度の金属材料を選択可能である。そのため、上記電気接点材料が相手方の電気接点材料と摺動する際の摩耗は、上記多孔質金属層の存在によって抑制可能である。
【００１１】
また、上記多孔質金属層の細孔内には、比較的柔らかい金属からなる上記充填部が存在している。そのため、上記電気接点材料が相手側の電気接点材料と接触した状態においては、上記充填部の柔らかい金属が十分な電気通電面積を確保することが可能である。そのため、電気抵抗の上昇を抑制でき、優れた電気的接続性を維持することができる。
【００１２】
そして、上記電気接点材料の摩耗が徐々に進んだ場合においても、高硬度の上記多孔質金属層とその細孔内の柔らかい充填部とからなる複合的な表面構造が維持されるため、長期間にわたって上記の優れた電気的接続性を維持することが可能である。
【００１３】
また、上記製造方法によれば、上記の優れたコネクタ用電気接点材料を容易に製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１における、コネクタ用電気接点材料の表面構成を示す説明図。
【図２】実施例１における、基材上に形成された多孔質金属層を表面から観察したＳＥＭ写真。
【図３】実施例１における、コネクタ用電気接点材料の表面部分の断面を観察したＳＥＭ写真。
【図４】実施例１における、微摺動摩耗特性評価に用いた評価装置の構成を示す説明図。
【図５】実施例１における、微摺動摩耗特性評価に用いた評価装置における評価試料と相手材との間に形成される電気回路構成を示す説明図。
【図６】実施例１における、比較品（試料Ｃ）の微摺動摩耗特性評価結果を示す説明図。
【図７】実施例１における、実施例品（試料Ｅ）の微摺動摩耗特性評価結果を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上記コネクタ用電気接点材料における上記基材は、導電性を有する種々の金属から選択可能である。具体的には、上記基材としては、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｆｅ（鉄）、またはこれらの金属を含む合金が好適に用いられる。これらの金属材料は、導電性だけではなく、成形性やバネ性にも優れ、種々の態様の電気接点に適用可能である。基材の形状としては、棒状、板状等種々の形状があり、厚み等の寸法は、用途に応じて種々選択可能である。なお、通常、厚みは０．２〜２ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００１６】
上記基材の表面には、拡散バリア層を設けてもよい。この拡散バリア層は、基材上に積層される多孔質金属層の膨れや剥がれ等を抑制することができる。なお、このような問題が生じない場合には、必ずしも拡散バリア層を設ける必要が無く、その分コストダウンを図ることができる。拡散バリア層としては、例えば、上記基材がＣｕ合金である場合には、厚みが０．５μｍ程度のＣｕめっき層を用いることが好ましい。その他、Ｎｉめっき層、Ｃｏめっき層等を用いることも可能である。
【００１７】
上記多孔質金属層としては、導電性があり、かつ、耐摩耗性に優れた金属材料を適用することができる。例えば、上記多孔質金属層は、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ、又はこれらの合金から選択することができる。Ｎｉ、Ｃｕ、又はこれらの合金は、比較的硬度が高く、耐摩耗性に優れた金属材料であり、電気接点材料の耐摩耗性に確実に寄与できる。
【００１８】
上記多孔質金属層は、公知の種々の方法によって形成可能であるが、特に、めっき処理によって形成することが好ましい。
【００１９】
上記充填部は、導電性があり、かつ、上記多孔質金属層を構成する金属材料よりも硬度が低く柔らかい金属材料であれば、種々の金属から選択可能である。例えば、上記充填部は、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｓｎ（スズ）、Ｉｎ（インジウム）又はこれらの合金から選択することができる。Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｉｎ又はこれらの合金は、導電性に優れ、かつ、比較的硬度が低い。そのため、これらの金属からなる上記充填部は、相手側の電気接点と接触した際にその接触部に馴染むように変形しやすく、接点部における電気通電面積の減少を確実に抑制することができる。
【００２０】
また、上記多孔質金属層の表面は、上記充填部と同じ金属材料からなる表面被覆層によって覆われていてもよい。すなわち、上記多孔質金属層の細孔内に上記充填部を充填した状態の表面全体（多孔質金属層の表面及び充填部の表面）を、該充填部と同じ金属材料によって連続的に覆う構成を取ることができる。
【００２１】
この場合には、電気接点として使用した際の初期段階は、比較的柔らかい上記表面被覆層のみが相手側電気接点と接触することとなり、電気通電面積が十分に確保される。一方、上記表面被覆層は、比較的早期に摩耗すると考えられる。しかしながら、上記表面被覆層が摩耗によって比較的早期に除去されてしまったとしても、表面被覆層の下層には、上記多孔質金属層とその細孔に充填された上記充填部とからなる複合的な表面構造が存在しており、上述したような優れた耐摩耗性と優れた電気的接続性が発揮される。
【００２２】
上記充填部及び表面被覆層は、公知の種々の方法によって形成可能であるが、特に、上記充填部をめっきにより形成すると共に連続的に同じめっき処理工程において上記表面被覆層を形成することが好ましい。
【００２３】
上記多孔質金属層の表面を観察した場合における該多孔質金属層の面積Ａの全体の面積Ｂに対する比率（Ａ/Ｂ）は、０．３〜０．８の範囲内にあることが好ましい。ここで、多孔質金属層の表面の観察とは、その表面が露出している場合だけではなく、上述した表面被覆層がある場合においても、その表面被覆層を除去した状態で観察した場合も含む。比率（Ａ／Ｂ）は０．５が理想的であるが、製造上のばらつきを考慮すると、上記範囲とすることが好ましく、この範囲にあれば、上述した耐摩耗性と電気接続性の維持効果をより確実に得ることができる。比率（Ａ／Ｂ）が小さすぎる場合には、耐摩耗性の効果が減少し、一方、比率（Ａ／Ｂ）が大きすぎる場合には、電気接続性の効果が減少するおそれがある。
【実施例】
【００２４】
（実施例１）
上記コネクタ用電気接点材料及びその製造方法につき、図を用いて説明する。
本例の電気接点材料１は、図１に示すごとく、金属材料よりなる基材１０と、基材１０上に設けられた多数の細孔２０を有する多孔質金属層２と、多孔質金属層２における細孔２０内に充填された充填部３とを有している。充填部３は、多孔質金属層２を構成する金属材料よりも硬度が低い金属材料よりなる。さらに、本例の電気接点材料１は、多孔質金属層２の表面が、充填部３と同じ金属材料からなる表面被覆層３５によって覆われている。以下、電気接点材料１の製造方法と共に構成をさらに詳説する。
【００２５】
＜製造方法及び構成＞
まず、基材１０としては、材質黄銅からなる板状材を準備した。なお、基材１０の材質及び形態は、用途に応じて種々変更可能である。また、本例では、基材１０の表面に拡散バリア層を設けなかったが、前述したごとく、必要に応じて追加することが可能である。
【００２６】
次に、基材１０の表面に電解脱脂処理を実施した後、以下の条件でめっき処理を行い、Ｎｉからなる多孔質金属層２を基板１０上に形成した。多孔質金属層２の厚みは、約２μｍである。
【００２７】
・めっき浴の液組成
・スルファミン酸ニッケル［Ｎｉ(ＳＯ3ＮＨ2)2・４Ｈ2Ｏ］：３９６ｇ／Ｌ
・塩化ニッケル［ＮｉＣｌ2・６Ｈ2Ｏ］：３０ｇ／Ｌ
・ホウ酸［Ｈ3ＢＯ3］：３０ｇ／Ｌ
・ドデジルトリメチルアンモニウムクロライド：０．０２ｍｏｌ／Ｌ
・液温：５０℃
・ｐＨ：４．２
・電流密度：３Ａ／ｄｍ2
・後処理：水洗
【００２８】
得られた多孔質金属層２の表面形態を、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察した結果を示す写真を図２に示す。同図から知られるごとく、多孔質金属層２の表面には、多数の細孔２０が形成されていることがわかる。
【００２９】
次に、多孔質金属層２の表面に、以下の条件でめっき処理を行い、Ａｇからなる充填部３の形成及び表面被覆層３５の形成を連続的に行った。
【００３０】
・めっき浴の液組成
・シアン化銀カリウム［ＫＡｇ(ＣＮ)2］：１５０ｇ／Ｌ
・シアン化カリウム［ＫＣＮ］：２．５ｇ／Ｌ
・液温：５５℃
・ｐＨ：４．２
・電流密度：５Ａ／ｄｍ2
・後処理：水洗、乾燥
【００３１】
充填部３及び表面被覆層３５の形成により完成した電気接点材料１の表面部分の断面形態を観察すべく、ＳＥＭにより観察した結果を示す写真を図３に示す。同図から知られるごとく、多孔質金属層２の細孔２０内には、Ａｇよりなる充填部３が存在し、さらに多孔質金属層２の表面には、充填部３と連続してＡｇよりなる表面被覆層３５が全面に形成されていることがわかる。表面被覆層３５の厚みは約２μｍである。
【００３２】
＜評価＞
次に、得られた本実施例品としての電気接点材料１（以下、試料Ｅという）の摩耗特性の評価のため、微摺動摩耗特性評価を実施した。比較のため、基材１０上に、Ａｇめっき層のみを約２μｍの厚みで設けた比較品（以下、試料Ｃという）を準備して同様の評価を行った。
【００３３】
微摺動摩耗特性評価は、図４及び図５に示す評価装置８を用いて行った。この評価は、図５に示すごとく、評価試料Ａと、エンボス加工品である相手材Ｂとを接触させ、所定の加重Ｆを付与した状態で、両者を所定の周波数で摺動させ続け、評価試料Ａと相手材Ｂとの間の接触抵抗と摩擦係数を測定し、その推移をみるというものである。
【００３４】
本例では、図４及び図５に示すごとく、相手材Ｂとして、厚み０．２５ｍｍの材質リン青銅よりなる基材の表面に厚み２μｍのＡｇめっき層を設けた電気接点材料であって、半径１ｍｍの半球状のエンボス部９を設けたものを用いた。評価試料Ａとしては、本例の板状の電気接点材料１及び板状の比較品を用いた。
【００３５】
評価装置８は、図４に示すごとく、評価試料Ａをセットする試料台部８１と、相手材Ｂを保持して荷重を付与する荷重付与部８２とをベース８０上に備えてなる。試料台部８１は、固定台８１１上において水平方向に摺動可能なスライド台８１２を有し、モータ８１３の駆動によってスライド台８１２を水平方向に微摺動させることができるよう構成されている。そして、スライド台８１２の上面には、評価試料Ａを固定する固定手段（図示略）が設けられている。
【００３６】
荷重付与部８２は、支柱部８２１上の傾動中心８２２を中心として上下方向に傾動可能なアーム部８２３を備えている。アーム部８２３の一端には、バランス用おもり８２４が設けられ、他端には主おもり８２５及び相手部材保持部８２６とが設けられている。相手部材保持部８２６の下端には、相手材Ｂを固定する固定手段（図示略）が設けられている。
【００３７】
評価装置８にセットされた評価試料Ａと相手材Ｂとの間には、図５に示すような通電回路が接続されるよう構成されており、接触抵抗を測定することができる。また、評価試料Ａと相手材Ｂとの間の摩擦係数は、測定された摩擦力を垂直荷重で割ることによって得られる。
【００３８】
また、本例での微摺動摩耗特性評価の条件は、次のとおりである。
・通電電流：１０ｍＡ
・荷重Ｆ：３Ｎ
・摺動距離：５０μｍ
・摺動回数：５０００回
・摺動周波数：１Ｈｚ
【００３９】
試料Ｃ及び試料Ｅに対して行った微摺動摩耗特性評価の結果を、それぞれ図６及び図７に示す。これらの図は、横軸に時間（ｓｅｃ）を、左縦軸に接触抵抗（ｍΩ）を、右縦軸に摩擦係数をとり、接触抵抗及び摩擦係数の推移をプロットしたものである。
【００４０】
図６及び図７の比較から知られるように、多孔質金属層２、充填部３及び表面被覆層３５を備える複合的な表面形態を有する試料Ｅは、従来のＡｇめっき層のみを備えた試料Ｃに比べて、摩擦係数及び接触抵抗の値が格段に低く、かつ、その変化が少なく非常に滑らかで長期に安定している。従って、本実施例の試料Ｅが、耐摩耗性に優れ、コネクタの挿抜を繰り返しても電気的接続性を長期間良好に維持することができるコネクタ用電気接点材料となりうることが十分に理解できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  コネクタ用電気接点材料
１０  基材
２  多孔質金属層
２０  細孔
３  充填部
３５  表面被覆層
【図１】
2015059260.tif 000003
【図４】
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【図５】
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【図６】
2015059260.tif 000006
【図７】
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【図２】
2015059260.tif 000008
【図３】
2015059260.tif 000009