(57)【要約】【課題】繰返しのばね性が必要な部品に好適であり、各種電子機器のスイッチ部分に使用される部品、特にスイッチ用メタルドーム部品に好適な耐硫化性及び疲労特性の優れた材料を提供する。【解決手段】準安定オーステナイト系ステンレス鋼上にＡｇ膜、更に厚さ１〜１００ｎｍのＲｕ膜が形成され、上記形成の少なくとも１つは乾式成膜法で行われている、耐硫化性に優れた準安定オーステナイト系ステンレス鋼帯、並びに上記ステンレス鋼帯からなるスイッチ用メタルドーム部品。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
準安定オーステナイト系ステンレス鋼上にＡｇ膜を乾式成膜法で形成し、更に乾式成膜法又は湿式成膜法で厚さ１〜１００ｎｍのＲｕ膜を形成して得られる、耐硫化性及び疲労特性に優れた準安定オーステナイト系ステンレス鋼帯。
【請求項２】
準安定オーステナイト系ステンレス鋼上にＡｇ膜を湿式成膜法で形成し、更に乾式成膜法で厚さ１〜１００ｎｍのＲｕ膜を形成して得られる、耐硫化性及び疲労特性に優れた準安定オーステナイト系ステンレス鋼帯。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の準安定オーステナイト系ステンレス鋼帯からなるスイッチ用メタルドーム部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯端末や家電製品等のスイッチ部分に使用されるメタルドーム用準安定オーステナイト系ステンレス鋼帯に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、パソコンなどの電子機器の小型化が進展し、電気的接点や接触部であるスイッチ部分に使用されるメタルドームも小型化が進展している。たとえ小型化されてもスイッチに求められるクリック感や耐久性が大きく変化することは無いため、結果的にこれら小型化スイッチに使用される材料にかかる応力は上昇している。従って、小型化スイッチの耐久性、すなわち材料の疲労特性には、より高い性能が要求されている。
【０００３】
良好なクリック感と高い耐久性を同時に満足する材料として、準安定オーステナイト系ステンレス鋼帯であるＳＵＳ３０１ステンレス鋼が多く使用されている。準安定オーステナイト系ステンレス鋼では、加工によりマルテンサイト変態が起こり、材料中にマルテンサイトが生成することで高強度化し、耐久性が改善される。
【０００４】
一方、上記の電気的接点や接触部分に使用されるスイッチは、スイッチのＯＮ、ＯＦＦを精度良く認識するために低い接触抵抗が求められるが、ステンレス鋼は導電性が悪く接触抵抗が高いため、通常は導電性の良い材料をステンレス鋼の表面にめっきして使用される。ステンレス鋼の接触抵抗改善のために広く用いられている材料はＡｇであるが、Ａｇは大気中で硫化により変色し易いため、工業的には防錆処理を施したものが使用されている。Ａｇの硫化を防止する他の方法としては、Ａｇを合金化する方法、例えば、ＡｇとＩｎ及び／又はＳｎと合金化して得られる熱伝導率が高く酸化しても反射率が低下しない反射層用銀合金（特許文献１）、ＡｇとＧｅの合金化により得られる耐硫化性のスパッタリングターゲット材銀合金（特許文献２）、ＡｇとＲｕを合金化して耐硫化性の焼結銀合金を製造する方法（非特許文献１）が公開されている。
【０００５】
また、ステンレス鋼表面へＡｇめっきする場合のデメリットとしては、めっき時に発生した水素がめっき膜又は母材中に進入し、材料を脆化させることで耐久性を著しく低下させることが指摘されている（特許文献３「０００５」）。このようなめっきによる耐久性の低下を回避する方法としては、めっきをしないでステンレス鋼の素材表面の粗さを調整する方法（特許文献４）が公開されている。
【特許文献１】特開２００４−１９２７０２号公報
【特許文献２】特開２００６−３７１６９号公報
【特許文献３】特開２００３−１２３５８６号公報
【特許文献４】特開２００３−２７２４６６号公報
【非特許文献１】加賀寿、「ルテニウム−銀焼結合金の接触抵抗特性」、北海道立工業技術センター研究報告Ｎｏ．１、１９９０年、ｐ．２５−２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
接点部品に用いられる材料は、接触抵抗が安定して低いことおよびスイッチとしての特性を維持する耐久性が重要であり、接触電気抵抗が低いＡｇ等の金属層をステンレス鋼上に形成する場合、Ａｇ膜は耐久性が低い欠点がある。一方、耐久性の維持を優先してめっきをしない場合には、安定した低い電気的接触抵抗を得ることは困難である。
安定した低い接触抵抗と耐久性の低下防止を同時に達成する方法としては、耐硫化性を持つＡｇ合金層をスパッタリング等で形成することが考えられるが、Ａｇ合金層用スパッタリングターゲットの作製にはコストがかかり、かつ合金化により電気抵抗が上昇する。そして、Ａｇ膜を形成した後に防錆処理を施す場合には、通常湿式であるためスパッタリング（乾式）と防錆処理（湿式）の工程が混在してしまい工業的実施には費用がかかり有益ではない。
本研究者らは、以上の課題、すなわちステンレス鋼帯に低い接触抵抗および耐硫化性を付与し、さらに耐久性低下を防止できる方法を鋭意検討したところ、ステンレス鋼表面にＡｇ膜を、さらにその上にＲｕ膜を形成し、かつ上記膜のいずれかを乾式成膜法で形成することで達成できることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明は、
（１）準安定オーステナイト系ステンレス鋼上にＡｇ膜を乾式成膜法で形成し、更に乾式成膜法又は乾式成膜法で厚さ１〜１００ｎｍのＲｕ膜を形成して得られる、耐硫化性及び疲労特性に優れた準安定オーステナイト系ステンレス鋼帯、
（２）準安定オーステナイト系ステンレス鋼を湿式成膜法でＡｇ膜を形成し、更に乾式成膜法で厚さ１〜１００ｎｍのＲｕ膜を形成して得られる、耐硫化性及び疲労特性に優れた準安定オーステナイト系ステンレス鋼帯、
（３）上記（１）又は（２）に記載の準安定オーステナイト系ステンレス鋼帯からなるスイッチ用メタルドーム部品、
に関する。
なお、本発明における「成膜法」は、金属帯（本発明では準安定オーステナイト系ステンレス鋼帯）に、厚さ１ｎｍ〜数μｍ（数千ｎｍ）の金属膜を形成する方法をいい、乾式成膜法と湿式成膜法に大別する。具体的な方法として、乾式成膜法ではスパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング等、湿式成膜法では、電気めっきが挙げられる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の準安定オーステナイト系ステンレス鋼帯は、繰返しのばね性が必要な部品に好適であり、各種電子機器のスイッチ部分に使用される部品、特にスイッチ用メタルドーム部品に好適な耐硫化性及び疲労特性の優れた材料である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の構成要件を説明する。
（１）Ａｇ膜：
Ａｇは導電性が良く、ステンレス鋼の高い接触電気抵抗をスイッチング機能を確保できる程度まで低下させるために使用される。形成されたＡｇ膜は、繰返しスイッチングにより磨耗して一部は剥離するため、安定して低い接触電気抵抗が得られるように、ある程度の厚さが必要である。膜厚は５００〜１０００ｎｍの範囲が広く用いられている。
本発明のＡｇ膜の形成は、耐久性を確保するためスパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング等の乾式成膜法で行われるが、Ｒｕ膜を乾式成膜法で形成する場合に限り、Ａｇを湿式成膜法である電気めっきにて形成することも可能である。乾式成膜法を採用されるターゲット組成又は真空蒸着用素合金としては、９９．９％以上のＡｇが挙げられる。その他の条件は密着性が得られれば良いため特に制限はないが、前処理として逆スパッタ、又はＮｉやＣｒを１０〜１００ｎｍ程度シード層としてスパッタリング等により形成することで必要な密着性が得られる。また、湿式電気めっきでは、工業的に広く用いられているシアン化銀、シアン化カリウムを用いたシアン浴での膜形成が可能である。
【００１０】
（２）Ｒｕ膜：
Ｒｕ膜はＡｇに耐硫化性を付与するために設けられており、この機能を有する限りＲｕ合金膜での代替も可能である。
形成されたＲｕ膜の厚さが１ｎｍ未満の場合、十分な耐硫化性を付与することができないため、１ｎｍ以上の厚さが必要である。また、厚さの上限は、製造コストの観点から１００ｎｍ以下であるが、Ａｇ膜に耐硫化性を付与する厚さであれば充分である。なお、Ｒｕ膜を形成しても接触抵抗は増大しないため、スイッチ接点として使用する場合には膜厚さが増大しても問題になることはない。Ｒｕの膜厚さは、好ましくは３〜５０ｎｍ、更に好ましくは１０〜２０ｎｍで耐硫化性及び製造コストのバランスに優れるものとなる。
Ｒｕ膜の形成は、スパッタリング、真空蒸着等の乾式成膜法又はめっき浴を使用した電気めっきの湿式成膜法で行われる。Ａｇ膜形成が電気めっきの場合にはＲｕ膜形成は乾式成膜法で行われる。乾式成膜法による膜形成は良好な耐久性を付与する効果があり、理論によって本発明を限定するものではないが、電気めっきによるＡｇ膜形成の際にめっき膜中に取り込まれて耐久性に悪影響を及ぼす水素が、乾式成膜法ではＲｕ膜形成時に材料温度が上昇するため拡散、放出されることにより、耐久性が改善されるためであると推定される。尚、平均膜厚さ１ｎｍ以上であれば、たとえＲｕ膜に水素放出等により生じる微細孔が存在していても本発明の効果が得られる。
乾式成膜法として採用されるターゲット又は真空蒸着用素合金組成としては、９９％以上のＲｕを用いることが好ましい。めっき浴としては、例えば硫酸浴（めっき浴組成：硫酸ルテニウム１０ｇ／Ｌ、スルファミン酸１００ｇ／Ｌ）が挙げられ、好ましくは浴温度６０〜７０℃、電流密度５〜６Ａ／ｄｍ2である。
【００１１】
（３）準安定オーステナイト系ステンレス鋼
準安定オーステナイト系ステンレス鋼は、冷間加工により生ずる加工誘起マルテンサイトにより容易に高強度が得られる高強度ステンレス鋼であり、具体的にはＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０１及びＳＵＳ６３１が挙げられる。準安定オーステナイト系ステンレス鋼は、ばね性に優れており、本発明では良好なクリック感と高い耐久性を同時に満足する小型スイッチ用材料としても好適に使用される。
（４）耐硫化性
本明細書において「優れた耐硫化性」とは、下記耐硫化性試験で「○」の評価を得る特性をいう。
（５）疲労特性
本明細書において「優れた疲労特性」とは、下記耐久性試験で「◎」又は「○」の評価を得る特性をいう。
【実施例】
【００１２】
板厚６０μｍ、幅２００ｍｍのＳＵＳ３０１ステンレス鋼箔上にＡｇ膜を５００ｎｍ厚さで形成した。乾式成膜法として、シード層としてＮｉ膜をスパッタリングにより５０ｎｍ厚さに形成し、スパッタリングターゲットとして、９９．９５％のＡｇを使用したスパッタリング（Ａｒ雰囲気５×１０-4Ｐａ以下）を行った。電気めっきでは下地としてＮｉ膜を電気めっき形成した後に、シアン浴（めっき浴組成：シアン化銀５０ｇ／Ｌ、シアン化カリウム６０ｇ／Ｌ、炭酸カリウム３０ｇ／Ｌ、浴温度２２〜２８℃、電流密度１Ａ／ｄｍ2）を用いてＡｇ膜を電気めっきで形成した。
得られたＡｇ膜上にＲｕ膜形成を行った。乾式成膜法は、スパッタリングターゲットとして９９．９５％のＲｕを使用したスパッタリング（Ａｒ雰囲気５×１０-4Ｐａ以下）を行い、湿式成膜法は硫酸浴電気めっき（めっき浴組成：硫酸ルテニウム１０ｇ／Ｌ、スルファミン酸１００ｇ／Ｌ、浴温度６０〜７０℃、電流密度５Ａ／ｄｍ2）を行った。得られたサンプル材料を規定の大きさに切り出して耐硫化性試験、接触電気抵抗測定を実施した。また、材料をメタルドームに加工して耐久試験を実施した結果を表１に示す。なお、試験条件の詳細を以下に示す。
【００１３】
（１）耐硫化性試験
試料を１０ｍｍ×５０ｍｍの大きさに切り出し、Ｈ2Ｓ濃度３±０．５ｐｐｍ、温度４０℃、湿度５０％の環境下で２４時間保持した後、試験前後の表面を目視により観察して耐硫化性を判定した。判定は、試験前後で変化が認められない場合「○」、試験後に一部変色が認められる場合「△」、試験後に全面変色が認められる場合「×」とした。
（２）接触電気抵抗
山崎試験機製の電気接点シミュレータＣＲ−１にて金プローブ、１０ｇｆの接圧にて４００点測定した。接触電気抵抗は、実施例１〜７、比較例８〜１２のサンプル全て５〜２０ｍΩの範囲内であった。
（３）耐久性（疲労特性）
材料をプレスによりメタルドームに加工した。メタルドームの仕様は直径４ｍｍ、スイッチ荷重２５０±１０ｇｆ、クリック率５０±５％とし、押し棒の先端径１．５ｍｍの平型、荷重５００ｇｆ、スイッチング速度３回／秒の条件で各試料１０個のメタルドームについて繰返しスイッチングを実施して、耐久試験を実施した。耐久性の評価は、２００万回のスイッチングにより割れが発生したドームの個数が０個の場合「◎」、１個の場合「○」、２個以上の場合「×」とした。
【００１４】
【表１】
2008231540.tif 000002
【００１５】
実施例１〜７はＡｇ膜形成をスパッタリングで行い、Ｒｕ膜の厚さが１〜１００ｎｍであるので、耐硫化性、耐久性が全て良好である。
一方、比較例８〜１０は、Ａｇ膜形成をスパッタリングで行ったため耐久性は良好であるが、Ｒｕ膜の厚さが１ｎｍ未満又はＲｕ膜が形成されていないため耐硫化性に劣る。
比較例１１では、Ｒｕ膜の厚さが１ｎｍ以上であるために耐硫化性は良好であるが、Ａｇ膜形成とＲｕ膜形成が共に電気めっきであるため耐久性に劣る。
比較例１２では、Ａｇ膜形成が電気めっきのみであるため耐久性に劣り、Ｒｕ膜が形成されていないため耐硫化性にも劣る。