(57)【要約】【課題】導電性、強度、耐磨耗性に優れ、しかも接触抵抗が上昇しにくい接触信頼性が良好である複合めっき材料を提供する。【解決手段】導電性基材の上に、銅、ニッケル、コバルト、鉄またはこれらの元素の２つ以上を含む合金からなる下地めっき層が少なくとも１層形成され、その上に錫、銀またはこれらの元素を含む合金からなる表面めっき層が形成された複合めっき材料であって、当該表面めっき層は炭素を主成分とする微粒子を５〜１０体積％含有し、その微粒子は前記表面めっき層の外表面に近づくほどその分布が大きくなり、かつ、全表面めっき層中に含まれる微粒子の総数に対して５０体積％超８０体積％以下の数が前記表面めっき層の外表面からの厚さの半分までに含まれる複合めっき材料。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基材の上に、銅、ニッケル、コバルト、鉄またはこれらの元素の２つ以上を含む合金からなる下地めっき層が少なくとも１層形成され、その上に錫、銀またはこれらの元素を含む合金からなる表面めっき層が形成された複合めっき材料であって、
当該表面めっき層は炭素を主成分とする微粒子を５〜１０体積％含有し、その微粒子は前記表面めっき層の外表面に近づくほどその分布が大きくなり、かつ、全表面めっき層中に含まれる微粒子の総体積に対して５０体積％超８０体積％以下のものが前記表面めっき層の外表面からの厚さの半分までに含まれることを特徴とする複合めっき材料。
【請求項２】
前記表面めっき層が、錫、銀またはこれらの元素を含む合金からなる金属めっき層中に炭素を主成分とする微粒子を含む単層構造であることを特徴とする請求項１に記載の複合めっき材料。
【請求項３】
前記表面めっき層が、錫、銀またはそれらの元素を含む合金からなる金属めっき層と炭素を主成分とする微粒子からなる微粒子層を交互に形成させ、金属めっき層が２〜３層含まれる多層構造であることを特徴とする請求項１に記載の複合めっき材料。
【請求項４】
前記微粒子が、平均粒径が２０〜４００ｎｍであり球形であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合めっき材料。
【請求項５】
前記下地めっき層の厚さが０．０５〜２．０μｍであり、また前記表面めっき層の厚さが０．５〜５μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合めっき材料。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合めっき材料を用いて形成された電気・電子部品。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合めっき材料を用いて形成された、嵌合型の端子・コネクタ、摺動型もしくは回転型の接点部材またはスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合めっき材料、及びその複合めっき材料を用いた電気・電子部品に関する。更に詳しくは、摺動性や耐磨耗性に優れ、例えば嵌合型端子やコネクタ、摺動型や回転型の接点・スイッチの材料として好適な複合めっき材料と、それを用いた嵌合型端子やコネクタ、接点、スイッチなどの電気・電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅（Ｃｕ）やＣｕ合金などからなる導電性基材上に、錫（Ｓｎ）またはＳｎ合金からなるめっき層を設けた材料は、基材の優れた導電性や強度と、ＳｎまたはＳｎ合金の良好な電気接触特性とを兼ね備えた高性能導体として知られており、各種の端子や接点などに広く用いられている。
【０００３】
このような材料としては、基材上に直接、あるいはＣｕまたはニッケル（Ｎｉ）などの下地めっきを施した上に、ＳｎまたはＳｎ合金のめっきを表面めっき層として施して製造したものが用いられている。この下地層は、基材成分（Ｃｕや亜鉛（Ｚｎ）などの合金成分）が表面のＳｎまたはＳｎ合金へ拡散することを抑制するために設けられている。下地層がＮｉまたはＮｉ合金からなる場合には、基材上のめっき皮膜の硬度を増加させて摺動性を良好とする効果もあり、下地めっきとして好適である。
【０００４】
近年では、自動車用途に代表されるように電気・電子部品への通電量の増大や、高負荷での使用が増加しており、それに伴い端子や接点にはこれまで以上の電気的な接触信頼性が要求されるようになっている。
【０００５】
しかしＳｎめっき材は軟質で変形し易く、接点摺動時の摩擦係数が高くなり、また摺動や回転に伴う磨耗によりＳｎめっき皮膜の厚みが減少するという問題がある。Ｓｎめっき層の厚みの減少が進み、ついには消失した場合、Ｎｉめっき等の下地層やＣｕやＣｕ合金等の基材が表面に露出する。このような状態においては、更なる摺動や回転により下地材や基材の酸化物が形成され、その結果、接触抵抗が上昇して相手材との接触信頼性を喪失してしまう。
【０００６】
このような問題の解決策には、Ｓｎめっき層の厚みを厚くして、めっき層消失までの時間を長くすることが挙げられる。しかしながら、そのようなめっき材料では、生産性の低下やコストの上昇が避けられないという問題が生じる。
【０００７】
別の方法として、Ｓｎめっき後にリフロー処理を施し、Ｓｎリフロー材とすることが挙げられる。Ｓｎリフロー材は、軟質なＳｎめっき層の厚さを薄くし、リフロー処理により下地めっき層とＳｎめっき層の間に硬質なＳｎ化合物層を形成させて、摩擦・磨耗を低減させる。しかしながら、Ｓｎリフロー処理単独による摩擦・磨耗低減効果は比較的小さく、接触信頼性の向上はそれほど望めない。
【０００８】
また、Ｓｎめっき層上に導電性グリースを塗布することも、摺動時の磨耗抑制に効果がある。しかしながら、静止状態においては接触抵抗が低く安定しているものの、摺動時や高温環境下ではグリースの劣化や固化により接触抵抗が上昇し易く、接触信頼性に劣る問題がある。
【０００９】
この他に、上記の要望に応える別のめっき材料としては、Ｓｎに他の金属元素を添加したＳｎ合金めっきが挙げられる。Ｓｎ合金めっきでは、Ｓｎめっきと比べてめっき皮膜の硬度が増して耐磨耗性が向上するので、摺動用途において多く使用される。しかしながら、Ｓｎ以外の元素を含有する合金においては導電性が低下するため、通電量の増加に対しては接触信頼性の点からは好ましくない。
【００１０】
ＳｎまたはＳｎ合金めっきの摺動特性を向上させるため、Ｓｎめっき層中に耐摩耗性や潤滑性の固体粒子を分散させる方法が開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。しかしながら、この方法で形成されたＳｎめっき層の場合、Ｓｎの磨耗に伴い固体粒子が表面に露出した際に、個体粒子の導電性が低いために接触抵抗が大きく上昇する問題が生じる。
【００１１】
またＳｎまたはＳｎ合金めっき層中に黒鉛を分散させた複合めっき層を導体素材上に形成させ、摺動特性に優れた導体性皮膜を得ることが提案されている（例えば特許文献４、５参照）。しかしながらこの方法で形成されたＳｎめっき層の場合、黒鉛の形状に異方性があり、めっき層中での分散状態は不規則配向となる。このため、Ｓｎの磨耗に伴い黒鉛が表層に露出した際に、黒鉛自体の導電性は金属並みであるものの、接点における接触面積が減少することにより接触抵抗が上昇してしまう。またこの方法で形成されたＳｎめっきの場合、黒鉛の粒径が大きいため、めっき層中の黒鉛の分布を制御することや薄めっきへの適用はできない。
【００１２】
このように、表面にＳｎまたはＳｎ合金からなるめっき層を形成した従来のめっき材料の場合、その耐磨耗性と導電性を両立することは困難であるという問題があった。
【００１３】
銅（Ｃｕ）やＣｕ合金、ステンレス（ＳＵＳ）、鉄合金などからなる導電性基材上に、銀（Ａｇ）またはＡｇ合金からなるめっき層を設けた材料も高性能導体として知られており、各種の接点やスイッチなどに広く用いられている。
【００１４】
Ａｇめっき材の場合もＳｎめっき材と同様の問題があり上記のような対応が取られているが（例えば特許文献６〜１１）、やはりその耐磨耗性と導電性を両立することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開昭５４−４５６３４号公報
【特許文献２】特開昭５３−１１１３１号公報
【特許文献３】特開昭６３−１４５８１９号公報
【特許文献４】特開昭６１−２２７１９６号公報
【特許文献５】特開２００６−２６５６４２号公報
【特許文献６】特開昭６１−１０１９１９号公報
【特許文献７】特表２０００−５０８３７９号公報
【特許文献８】特開平４−１２６３１４号公報
【特許文献９】特開平９−３２６２２７号公報
【特許文献１０】特開平１１−１４９８４０号公報
【特許文献１１】特開２００６−３７２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、導電性、強度、耐磨耗性に優れ、しかも接触抵抗が上昇しにくい接触信頼性が良好である複合めっき材料の提供を目的とする。更に、本発明は、上記した複合めっき材料を用いた電気・電子部品、および嵌合型の端子・コネクタ、摺動型または回転型の接点、スイッチの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記した目標を達成するために、本発明においては、以下のめっき材料、電気・電子部品、および嵌合型の端子・コネクタ、摺動型や回転型の接点またはスイッチにより上記した目標を達成した。
すなわち、本発明は、下記の手段を提供するものである。
（１）導電性基材の上に、銅、ニッケル、コバルト、鉄またはこれらの元素の２つ以上を含む合金からなる下地めっき層が少なくとも１層形成され、その上に錫、銀またはこれらの元素を含む合金からなる表面めっき層が形成された複合めっき材料であって、
当該表面めっき層は炭素を主成分とする微粒子を５〜１０体積％含有し、その微粒子は前記表面めっき層の外表面に近づくほどその分布が大きくなり、かつ、全表面めっき層中に含まれる微粒子の総体積に対して５０体積％超８０体積％以下のものが前記表面めっき層の外表面からの厚さの半分までに含まれることを特徴とする複合めっき材料。
（２）前記表面めっき層が、錫、銀またはこれらの元素を含む合金からなる金属めっき層中に炭素を主成分とする微粒子を含む単層構造であることを特徴とする（１）に記載の複合めっき材料。
（３）前記表面めっき層が、錫、銀またはそれらの元素を含む合金からなる金属めっき層と炭素を主成分とする微粒子からなる微粒子層を交互に形成させ、金属めっき層が２〜３層含まれる多層構造であることを特徴とする（１）に記載の複合めっき材料。
（４）前記微粒子が、平均粒径が２０〜４００ｎｍであり球形であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の複合めっき材料。
（５）前記下地めっき層の厚さが０．０５〜２．０μｍであり、また前記表面めっき層の厚さが０．５〜５μｍであることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の複合めっき材料。
（６）（１）〜（５）のいずれか１項に記載の複合めっき材料を用いて形成された電気・電子部品。
（７）（１）〜（５）のいずれか１項に記載の複合めっき材料を用いて形成された、嵌合型の端子・コネクタ、摺動型もしくは回転型の接点部材またはスイッチ。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の複合めっき材料は、Ｓｎ、Ａｇまたはこれらの元素を含む合金からなる表面めっき層の表層部に黒鉛を主成分とする微粒子を分散させることで、その耐摩耗性が向上され、しかも接触信頼性が良好に維持される。
このような特性を有しているため、本発明の複合めっき材料は、例えば電気・電子部品の嵌合型の端子・コネクタ、摺動型や回転型の接点、スイッチの材料として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のめっき材料の好ましい一実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明のめっき材料の好ましい他の一実施形態を模式的に示す断面図である。
【図３】図１に示す実施形態の表面めっき層における微粒子の好ましい分散構造を模式的に示す断面図である。
【図４】図２に示す実施形態の表面めっき層における微粒子の好ましい分散構造を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の複合めっき材料は、導電性基材上にＳｎ、Ａｇまたはそれらの元素を含む合金からなる表面めっき層が形成され、そこに炭素を主成分とする微粒子を含有し、その外表面に近づくほど微粒子の分布（存在率）が大きくなっているものである。微粒子の存在状態は特に限定されず、表層部に露出していても、層全体あるいは内部に所定の分布で存在していてよく、下地めっき層／表面めっき層界面に粒子が存在していてもよい。本発明においてはこのような多様な存在形態を含む意味で、「含有」するという。
【００２１】
本発明の複合めっき材料の好ましい一実施形態は、図１に示した通り、導電性基材１の上に下地めっき層２が少なくとも一層形成され、さらにその上に表面めっき層が形成されており、該表面めっき層はＳｎ、Ａｇまたはこれらの元素を含む合金からなる金属めっき層３１中に炭素を主成分とする微粒子４が分散された単層構造である（以下、単層めっき層３という。）。本実施形態において、外表面とは、図１における符号３２で示すとおり、複合めっき材料において単層めっき層３が外方に露出している面を意味する。また、表面めっき層である単層めっき層３全体の厚みとは、外表面３２から下地めっき層２との界面３３までの厚みのことである。
【００２２】
また本発明の複合めっき材料の好ましい他の一実施形態としては、図２に示した通り、下地めっき層２の上にＳｎ、Ａｇまたはそれらの元素を含む合金からなる金属めっき層５１と炭素を主成分とする微粒子からなる微粒子層５２を交互に形成させた多層構造の表面めっき層（以下、多層めっき層５という。）が形成されている。
本実施形態における多層めっき層５は、下地めっき層２を含まない前記多層構造の全体を表層めっき層とするものである。外表面とは、図２における符号５３で示すとおり、複合めっき材料において多層構造の最も外側に位置して外方に露出している最外表面を意味する。また、表面めっき層である多層めっき層５の厚みとは、外表面５３から下地めっき層２との界面５４までの厚みのことである。
表面めっき層を多層めっき層５とした場合、表面めっき層が単層めっき層３である場合に比べ、表面めっき層の金属部と微粒子部を個々に形成させることができ、層形成時の微粒子分布の制御を容易に行うことができる。多層めっき層５において、金属めっき層５１はめっき金属単相の構造からなるものであり、微粒子層５２はめっき金属相中に微粒子が含まれた複合相の構造からなるものである。金属めっき層５１と微粒子層５２とは多層めっき層５を形成させた後は、金属めっき層５１と微粒子層５２のめっき金属相が連続的に結合し、明確な境界は見られなくなる。多層めっき層５には、金属めっき層５１が２または３層含まれることが好ましい。この層数とすることで、多層めっき層５の厚さが必要以上に厚くならず、また生産性の観点からも好ましい。
【００２３】
図３は単層めっき層３の外表面において炭素微粒子の分散濃度が高い複合めっき層を模式的に示す断面図であり、図４は多層めっき層５の外表面において炭素微粒子の分散濃度が高い複合めっき層を模式的に示す断面図である。図３及び図４において、各表面めっき層の厚さ方向の中心線ｃを一点鎖線で示す。
本発明においては、単層めっき層３及び多層めっき層５のいずれにおいても、全表面めっき層中に含まれる微粒子の総体積量に対して５０体積％超８０体積％以下の体積量が前記表面めっき層の外表面からの厚さの半分までに含まれ（以下、この割合を表面側含有量ともいう。）、残りがめっき層の基材側に含まれることが望ましい。つまり、図３に示す単層めっき層３においては、中心線ｃから外表面３２側の上部３ａの微粒子の体積量が、下部３ｂの微粒子の体積量よりも多く配されている。また、図４に示す多層めっき層５においては、中心線ｃから外表面５３側の上部５ａにおける各微粒子層５２の微粒子の体積量の合計が、下部５ｂの微粒子の体積量の合計よりも多く配されている。めっき層中の微粒子濃度に傾斜をつけることで、摺動によりめっき層の磨耗が進み、摺動部の微粒子が残留したとしても、摺動部における微粒子濃度の上昇を防ぐことができる。上記表面側含有量の下限値としては、５５体積％以上であることが好ましく、６０体積％以上であることがより好ましい。上限値としては、特に制約がなく、８０体積％以下であってもよい。上記下限値を超えると（あるいはそれ以上であると）、摺動初期に微粒子による摺動性及び磨耗性の改善効果が効果的に得られ、上記上限値以下になると、接触信頼性、摺動性及び耐磨耗性が十分に実現される。
【００２４】
表面めっき層中の微粒子濃度と濃度傾斜は、表面めっき層の断面を電子顕微鏡を用いて観察し、粒子の平均円相当直径を求め、そこから体積を算出して得ることができる。その測定はまず、表面めっき層の断面観察面の、単位面積中に観察される微粒子数を測定し、そこから単位体積の表面めっき層中に含まれる微粒子数を算出する。ここで上記の平均円相当直径の微粒子体積を用いて、単位体積の表面めっき層中に含まれる微粒子の総体積を求め、その結果から体積％を算出する。
【００２５】
導電性基材１の材料は格別限定されるものではなく、例えば接続コネクタとしての用途を考慮し、要求される機械的強度、耐熱性、導電性に応じて、例えば、純銅；リン青銅、黄銅、洋白、ベリリウム銅、コルソン合金のような銅合金；純鉄；ステンレス鋼のような鉄合金；各種Ｎｉ合金；Ｃｕ被覆材料やＮｉ被覆材料のような複合材料などから適宜に選定すればよい。また、導電性基材の形状としては、条材や線材のいずれの形状でも良い。
【００２６】
これらの材料のうち、ＣｕまたはＣｕ合金が好ましい。なお、導電性基材１がＣｕ系材料でない場合も、銅、ニッケル、コバルト、鉄などが含まれる下地めっきを施してから実使用に供することにより、めっき膜の密着性や耐食性の向上が期待できる。
【００２７】
表面めっき層のうち、多層めっき層５の金属めっき層５１の部分は、電解めっきまたは無電解めっきによりＳｎ、Ａｇまたはそれらの元素を含む合金を形成させることで得られ、めっき材料としての電気接触特性、耐食性、半田付け性を確保するために設けられる。表面めっき層が合金である場合、耐磨耗性を向上させることができる。また表面めっき層がＳｎまたはＳｎを含む合金である場合、めっき後にリフロー処理を施すことでリフロー材とし、摩擦・磨耗を低減することができる。表面めっき層の厚さは０．５μｍ以上であることが好ましく、寿命と生産性の観点から１〜５μｍであることがさらに好ましい。表面めっき層が０．５μｍ以下の場合、熱処理時の接触抵抗上昇が著しく、また複合めっき材の寿命が短くなる。
【００２８】
単層めっき層３および多層めっき層５の微粒子層５２の部分は、Ｓｎ、Ａｇまたはこれらの元素を含む合金めっき浴中に炭素を主成分とする微粒子を分散させ、これらの金属と同時に析出させることで得られる。この場合、微粒子層５２は電解めっきまたは無電解めっきにより形成される。また微粒子層は、微粒子を分散させた溶液に基材を浸漬させ、その表面に微粒子を吸着させることによっても得られる。
【００２９】
表面めっき層中（単層めっき層３及び多層めっき層５）に微粒子を共析させるためには、めっき液中で微粒子が分散状態にあるほうが好ましい。この場合、めっき液中での微粒子の分散性を高めるために、界面活性剤を使用してもよい。界面活性剤の種類に特に制限は無く、例えば陰イオン性・陽イオン性・非イオン性・両性の界面活性剤が使用できる。界面活性剤処理を行わず、液中での分散性が悪い場合、微粒子がめっき液中で凝集・粗大化し、めっき層形成時に微粒子の取り込みが十分に行われなくなることもある。
【００３０】
単層めっき層３及び多層めっき層５の表層部に微粒子を有する複合めっき材料としては、図1及び図２に示すような表面めっき層を複合めっき層として、その外表面近くに微粒子の分散濃度が高い複合めっき層としたものとして提供される。
【００３１】
図３及び図４に示すような、単層めっき層３または多層めっき層５の外表面近くで微粒子の分散濃度が高い複合めっき層となるものでは、表面めっき層が磨耗するたびに微粒子が外表面に露出し、摺動時の磨耗量を低減して、単層めっき層３または多層めっき層５の厚みのほぼ全域にわたって耐磨耗性を維持することができる。単層めっき層３または多層めっき層５と、下地めっき層２あるいは導電性基材１との界面には微粒子４が含まれない構造とすることで、めっき密着性や導電性にも優れ好ましい。表面めっき層と下地めっき層２あるいは導電性基材１との界面に微粒子４が配されない構造は、下地めっき層２と表面めっき層の間に、密着改善層としてＳｎ、Ａｇまたはそれらの元素を含む合金からなる層を形成させるの方法によって形成される。また表面めっき層が単層めっき層３である場合、微粒子が共析されないような条件からめっきを開始することで、この構造が得られる。また多層めっき層５である場合は、金属めっき層５１を先に形成させればよい。
このようなめっき材料は、例えば微粒子を分散したＳｎ、Ａｇまたはこれらの元素を含む合金めっき浴中において導電性基材１に表面めっき層を施す際に、単一のめっき槽中で撹拌速度や電流密度などのめっき条件を連続的に変化させることや、微粒子の濃度が異なる複数のめっき槽（浴）を用いて連続的にめっきすることにより、微粒子４の分散濃度が異なるめっき層を形成して得られる。特に多層めっき層５においては、この微粒子４の分散濃度の異なるめっき層を微粒子層５２として複数配することで、微粒子の分散濃度の傾斜配置が可能となる。
【００３２】
図３及び図４に示すような、単層めっき層３または多層めっき層５の外表面近くで微粒子の分散濃度が高い複合めっき層となるものでは、表面めっき層が磨耗するたびに微粒子が外表面に露出し、摺動時の磨耗量を低減して、単層めっき層３または多層めっき層５の厚みのほぼ全域にわたって耐磨耗性を維持することができる。
図３に示すような単層めっき層３は、例えば微粒子を分散したＳｎ、Ａｇまたはこれらの元素を含む合金めっき浴中において導電性基材１に表面めっき層を施す際に、単一のめっき浴中で撹拌速度や電流密度などのめっき条件を連続的に変化させることや、微粒子の濃度が異なる複数のめっき浴を用いて連続的にめっきすることにより得られる。単一めっき浴で、微粒子が共析されない条件から徐々に共析量が増加する方向へめっき条件を連続的に変化させてめっきする、あるいは複数めっき浴の最初の浴に微粒子を分散させずにめっきすることで、単層めっき層３と下地めっき層２あるいは導電性基材１との界面に微粒子は含まれず、めっき密着性や導電性がより向上する。
また図４に示すような多層めっき層５は、金属めっき層５１と微粒子層５２のめっき厚を調整する、あるいは分散濃度の異なるめっき層を微粒子層５２として複数配することで得られる。金属めっき層５１を先に形成させることで、多層めっき層５と下地めっき層２あるいは導電性基材１との界面に微粒子は含まれず、めっき密着性や導電性がより向上する。
【００３３】
微粒子４は、その種類に特に制限は無く、例えばカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブ、ケッチェン、コークスなどの、炭素を主成分とする微粒子を使用することができる。これらの中でも、カーボンブラックの微粒子を使用することがより好ましい。微
粒子中に炭素以外の成分からなる微粒子が少量存在する場合、その含量は全微粒子中の１０重量％以下、特に５重量％以下であることが好ましい。他成分の微粒子が多くなると、本発明により複合めっき材を作製した際、目的とする耐磨耗性、接触信頼性が得られなくなる。ここで述べている他成分とは、水素、酸素、フッ素、硫黄、珪素などを意味する。
【００３４】
微粒子４は球形であることが好ましく、またその粒径は２０〜４００ｎｍであることが好ましい。粒径は平均粒径であり、実際のめっき皮膜内に分散された粒径にもばらつきがあってよい。粒径が２０ｎｍ以下である場合、摺動時に微粒子による摺動性及び磨耗性の改善効果が得られなくなる。粒径が４００ｎｍ以上である場合、接触抵抗の増加、表面めっき膜の基材との密着性の低下、耐磨耗性の低下といった問題が生じる。微粒子４を球形の小粒径粒子とすることで、前記した黒鉛の不規則配向による接触信頼性の低下は起こらず、接点において低接触抵抗を得られる。
【００３５】
複合めっき層中における微粒子の共析量は、５〜１０体積％の範囲内に設定されていることが好ましい。共析量が、５体積％以下では摺動時に微粒子による摺動性及び磨耗性の改善効果が得難くなり、１０体積％以上では摺動性、表面めっき層と基材の密着性、耐磨耗性および接点の接触信頼性が低下する。本発明においては、複合めっき層中に共析される微粒子の量は、めっき液中の微粒子濃度、電流密度、撹拌速度により調節することができる。また多層めっき層５においては、金属めっき層と微粒子層を交互に形成し多層化することで、より厳密な共析量の制御が可能となる。
【００３６】
導電性基材１の上部に形成される下地めっき層２は、導電性基材１と単層めっき層３または多層めっき層５の密着性を向上させるとともに、基材成分が表層側に熱拡散することを防止するバリア層としても機能する。この下地めっき層２に融点が１０００℃以上の高融点金属を用いた場合、一般に接点やスイッチが受ける２００℃以下の熱履歴においては、下地めっき層２は熱拡散を起こしにくく、基材成分が表層側に熱拡散することを有効に防止する。高融点金属のうち、価格の点やめっき処理が行いやすい点から、Ｃｕ、Ｎｉ、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）が好適である。またこれらの元素を含む合金めっき層やめっき後に熱処理して合金化した化合物層も同様に有効であり、例えば、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｎｉ−Ｓｎ、Ｎｉ−Ｐ、Ｃｏ−Ｐ、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐ、Ｎｉ−Ｃu、Ｎｉ−Ｆｅなどを挙げることができる。
【００３７】
また下地めっき層２は、必要に応じて成分や特性の異なる層を２層以上積層しても良い。例えば基材１の上部に第一の下地めっき層としてＮｉ層を設け、その上部に第二の下地めっき層としてＣｕを設け、さらにその上に単層めっき層３または多層めっき層５を設けることができる。このような複合めっき材料では、下地層と表面めっき層の密着性のさらなる向上が得られる。
【００３８】
下地めっき層２の厚さは、０．０５〜２．０μｍとすることが好ましい。下地めっき層２の厚さが０．０５μｍより薄くなると、上記した基材成分の表層側への熱拡散防止効果が、十分に発揮されない。また表面めっき層の厚さが２．０μｍより大きくなると、上記熱拡散防止効果が飽和し、さらに成形加工時に加工割れを起こす可能性が高くなる。
【００３９】
上記のめっき材料は電気・電子部品に用いられている従来の金属材料に変えて用いることができ、特に、摺動性や耐磨耗性に優れ接触信頼性が高いため、摺動型や回転型の接点またはスイッチの材料として好適に用いることができる。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明について実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
各実施例で作製した各めっき材料について、摩擦係数、接触抵抗、密着性、耐久性、曲げ加工性の評価を実施した。評価方法は次の通りである。
【００４１】
摩擦係数：
バウデン型摩擦試験機を用いて、導電性基材の表面を摺動させた際の往復１００回摺動後の動摩擦係数を評価した。測定条件は、荷重をＳｎめっき材においては２．９４Ｎ（３００ｇｆ）、Ａｇめっき材においては０．９８Ｎ（１００ｇｆ）とし、摺動距離１０ｍｍ、摺動速度１００ｍｍ／分とした。相手材は、３ｍｍＲの鋼球プローブを用いた。
【００４２】
接触抵抗：
定電流通電時の電圧を測定することにより評価した。先端が５ｍｍＲのＡｇプローブを、Ｓｎめっき材においては荷重０．９８Ｎ（１００ｇｆ）、Ａｇめっき材においては荷重０．４９Ｎ（５０ｇｆ）で接触させ、１０ｍＡ通電時の電圧を測定し、ｎ＝１０の平均値より接触抵抗を算出した。なお、測定は初期および加熱後に実施した。加熱温度と時間は、Ｓｎめっき材においては温度１６０℃で１２０時間、Ａｇめっき材においては温度１５０℃で１０００時間とした。
【００４３】
密着性：
めっき表面からクロスカットを施し、テープピール試験により評価した。クロスカット後のめっき表面に、粘着テープ（寺岡製作所、商品名：６３１Ｓ)を貼り付けて引き剥がした際に、めっき皮膜の剥離が見られないものを○、剥離が見られたものを×として評価した。
【００４４】
耐久性：
往復１００回摺動後に、摺動部における基材または下地めっき層の露出が見られるかを評価した。摺動部を４５０倍でマイクロスコープ観察し、基材や下地めっき層の露出が見られないものを○、露出が見られたものを×として評価した。
【００４５】
曲げ加工性：
導電性基材の圧延方向と直角に９０°曲げ（０．２Ｒ）を施し、曲げ部におけるめっき皮膜の割れにより評価した。曲げ部について５００倍でＳＥＭ観察し、めっき皮膜に割れが見られないものを○、割れが見られたものを×として評価した。
【００４６】
［実施例１］
本発明例１〜３４６、比較例１〜３６
表１に示す化学成分組成の銅または銅合金を鋳造、圧延、焼鈍を行い、厚さ０．２ｍｍの純銅（Ｃ１０２０：基材Ａ）、黄銅（Ｃ２６００：基材Ｂ）、リン青銅（Ｃ５２１０：基材Ｃ）、コルソン系合金（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ：基材Ｄ）を作製した。これらの基材に対して、めっき前処理として脱脂処理及び酸洗処理を順次施し、その後下地めっき層の形成を行い、さらにその上に表面めっき層を形成させることで、めっき材料を作製した。上記ＣＸＸＸＸとは、ＪＩＳで規定された銅合金の種類である。
各層を形成する際のめっき条件については表２に、作製しためっき材料については表３に示した。表３中の表面側含有量とは、表面めっき層の外表面側からの厚さの半分までに含まれる微粒子の、総量に対する割合である。また表３中の表面めっき層数が２または３であるとは表面めっき層が多層めっき層であることを示している。表面めっき層数が２の場合は金属めっき層及び微粒子層がそれぞれ２層であり、表面めっき層数が３の場合はそれぞれ３層である。表面めっき層が多層めっき層である場合、表３中の微粒子共析量は多層めっき層全体に対する微粒子量の割合を表しており、表面側含有量は多層めっき層全体の外方に露出している最外表面からの厚さの半分までに含まれる微粒子の総量に対する割合を表している。
【００４７】
前期脱脂処理は、クリーナー１６０Ｓ（メルテックス社製）を６０ｇ／ｌ含む脱脂液中において、液温６０℃で電流密度２．５Ａ／ｄｍ２の条件で、３０秒間カソード電解して行った。また前記酸洗処理は、硫酸を１００ｇ／ｌ含む酸洗液中に室温で３０秒間浸漬して行った。
【００４８】
複合めっき層の形成においては、表面めっき層を図１に示したような単層構造とする場合、表２のＳｎめっき浴またはＡｇめっき浴に炭素微粒子を表３に示す共析量に対応させた量を添加しためっき液を用い、同様のめっき条件にてめっきを施した。表面めっき層を図２に示したような多層構造とする場合、表２のＳｎめっき浴またはＡｇめっき浴を用いて金属めっき層を形成させ、その上に表２のＳｎめっき浴またはＡｇめっき浴に炭素微粒子を共析量が５０体積％となる量を添加しためっき液を用い、同様のめっき条件にてめっきを施した。この操作を繰り返し、金属めっき層と微粒子層を積層した多層構造とし、多層めっき層全体の共析量を、表３に示す共析量とした。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
【表２】
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【００５１】
【表３−１】
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【００５２】
【表３−２】
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【００５３】
【表３−３】
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【００５４】
【表３−４】
2012057212.tif 000007
【００５５】
【表３−５】
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【００５６】
【表３−６】
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【００５７】
【表３−７】
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【００５８】
【表３−８】
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【００５９】
【表３−９】
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【００６０】
なお、複合めっき層の表面から微粒子が露出した場合には、めっき層表面から微粒子頂点までの高さは、表３における複合めっき層の厚さに含まれない。
【００６１】
作製した各めっき材料について、摩擦係数、接触抵抗、密着性、耐久性、曲げ加工性の評価を実施した。これらの評価結果を表４に示す。
【００６２】
【表４−１】
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【００６３】
【表４−２】
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【００６４】
【表４−３】
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【００６５】
【表４−４】
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【００６６】
【表４−５】
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【００６７】
【表４−６】
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【００６８】
【表４−７】
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【００６９】
【表４−８】
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【００７０】
【表４−９】
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【００７１】
表４に示されるように、本発明例のめっき材料はいずれも密着性、耐久性に優れ、しかも摺動性および接触信頼性が良好であった。下地層にＮｉ層を形成した実施例１〜８６及び１７３〜２５９では、熱処理後の接触抵抗が低かった。これに対し、下地めっき層の厚さが薄い比較例１、１０、１９及び２８では、下地めっき層の種類に関らず加熱後の接触抵抗が高くなった。また下地めっき層の厚さが厚い比較例２、１１、２０及び２９では、曲げ加工性が劣るものとなった。表面めっき層の厚さが薄い比較例３、１２、２１及び３０では、摩擦係数、加熱後の接触抵抗、耐久性が劣るものとなった。微粒子の粒径が小さい比較例４、１３、２２及び３１では、摩擦係数が劣るものとなった。微粒子の粒径が大きい比較例５、１４、２３及び３２では、接触抵抗、密着性、耐久性が劣るものとなった。微粒子を共析していない比較例６、１５、２４及び３３では、摩擦係数が劣るものとなった。微粒子の共析量が多い比較例７、１６、２５及び３４では、接触抵抗、密着性、耐久性が劣るものとなった。微粒子の表面側含有量が小さい比較例８、１７、２６及び３５では、摩擦係数が劣るものとなった。微粒子の表面側含有量が大きい比較例９、１８、２７及び３６では、摩擦係数、接触抵抗、耐久性が劣るものとなった。
【符号の説明】
【００７２】
１  導電性基材
２  下地めっき層
３  単層めっき層（表面めっき層）
４  微粒子
５  多層めっき層（表面めっき層）
ｃ  中心線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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