(57)【要約】【課題】耐食性および耐摩耗性に優れたリレースイッチ用板バネ材、および同リレースイッチ用板バネ材を用いたリレースイッチを提供する。【解決手段】Ｃｕを７０質量％以上９９質量％以下、およびＦｅを１質量％以上３０質量％以下含む基材と、  前記基材の表面の少なくとも一部に配置された、ＮｉおよびＳｎの少なくとも一方を含む表面層とを含む、リレースイッチ用板バネ材、および同リレースイッチ用板バネ材を用いたリレースイッチである。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕを７０質量％以上９９質量％以下、およびＦｅを１質量％以上３０質量％以下含む基材と、
前記基材の表面の少なくとも一部に配置された、ＮｉおよびＳｎの少なくとも一方を含む表面層とを含む、リレースイッチ用板バネ材。
【請求項２】
前記基材は、さらにＭｇを０．１質量％以上０．５質量％以下含む、請求項１に記載のリレースイッチ用板バネ材。
【請求項３】
前記基材は、さらにＰを０．０１質量％以上０．１質量％以下含む、請求項１または２に記載のリレースイッチ用板バネ材。
【請求項４】
前記基材は、さらにＳｉを０．００１質量％以上０．１質量％以下含む、請求項１〜３のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
【請求項５】
前記表面層はＮｉまたはＮｉ合金のメッキである、請求項１〜４のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
【請求項６】
前記基材の表面と前記表面層との間にＣｕを含む中間層を有する、請求項１〜５のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
【請求項７】
板厚が異なる部分を有する、請求項１〜６のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
【請求項８】
屈曲部を有する、請求項１〜７のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
【請求項９】
幅広部を有する、請求項１〜８のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
【請求項１０】
Ａｇを含む接点部材を含む、請求項１〜９のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
【請求項１１】
Ｆｅを主成分とする着磁用部材を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
【請求項１２】
飽和磁束密度が０．０２Ｔ以上０．６Ｔ以下である、請求項１〜１１のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
【請求項１３】
最大板厚が２ｍｍ以上４ｍｍ以下である、請求項１〜１２のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
【請求項１４】
導電率が２０％ＩＡＣＳ以上１００％ＩＡＣＳ以下である、請求項１〜１３のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
【請求項１５】
引張強さが４００ＭＰａ以上である、請求項１〜１４のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
【請求項１６】
前記表面層の厚みが１μｍ以上３μｍ以下である、請求項１〜１５のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材と、電磁石と、固定端子と、を含むリレースイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、リレースイッチ用板バネ材およびこれを用いたリレースイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載されたモーター負荷回路等のオン・オフの切り替えには、通常、電磁力を利用したリレースイッチが用いられる。このようなリレースイッチとしては、磁界を発生させるための電磁石と、反力を有する板バネから構成される可動端子と、可動端子に取り付けられ、リレー動作時に磁力により電磁石に引寄せられる鉄片（着磁用部材）と、リレー動作時に可動端子と接触するための固定端子とを含むものが知られている（例えば特許文献１）。電磁石のコイルに電流を流すと磁界が発生し、鉄片が磁力によって電磁石側に引寄せられることにより、鉄片が取り付けられた板バネ材が電磁石側に移動して固定端子と接触し、モーター負荷回路に通電することができる。電磁石のコイルへの電流の供給を止めると、板バネ材の反力により可動端子と固定端子とが再び分離し、回路への通電が遮断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２３５９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような、リレー動作時に電磁石に引寄せられるための部材、すなわち着磁用部材として、鉄片を用いているリレースイッチは、高温多湿の劣悪な環境において長期間使用されることにより鉄片が腐食および脱落し、着磁機能が失われてリレースイッチが機能しなくなるというおそれがあった。また長期間の使用により、可動端子を構成する板バネ材が、固定端子と繰返し接触することから、当該可動端子が摩耗し、導電性が劣化するおそれがあった。
【０００５】
そこで、本発明の１つの実施形態では、耐食性および耐摩耗性に優れたリレースイッチ用板バネ材、および同リレースイッチ用板バネ材を用いたリレースイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材は、Ｃｕを７０質量％以上９９質量％以下、Ｆｅを１質量％以上３０質量％以下含む基材と、前記基材の表面の少なくとも一部に配置された、ＮｉおよびＳｎの少なくとも一方を含む表面層と、を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の１つの実施形態によれば、耐食性および耐摩耗性に優れたリレースイッチ用板バネ材、および同リレースイッチ用板バネ材を用いたリレースイッチを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材の概略斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１ＡのIｂ−Iｂ断面を示す概略断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材を用いた、リレースイッチの概略平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材を用いた、リレースイッチの概略平面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、変形例に係るリレースイッチ用板バネ材の概略斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３ＡのIIIｂ−IIIｂ断面を示す概略断面図である。
【図４】図４は、変形例に係るリレースイッチ用板バネ材の概略斜視図である。
【図５】図５は、変形例に係るリレースイッチ用板バネ材の概略斜視図である。
【図６】図６は、変形例に係るリレースイッチ用板バネ材の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、以下の好適な実施態様を包含する。
・態様１：
Ｃｕを７０質量％以上９９質量％以下、Ｆｅを１質量％以上３０質量％以下含む基材と、
前記基材の表面の少なくとも一部に配置された、ＮｉおよびＳｎの少なくとも一方を含む表面層とを含む、リレースイッチ用板バネ材。
このような構成にすることにより、板バネ材が着磁機能を有するので、着磁用部材として耐食性の低い鉄片を別途に設ける必要がなくなる。さらに、板バネ材がＮｉおよびＳｎを含む表面層を有するため、優れた耐食性および耐摩耗性を有することができる。
・態様２：
前記基材は、さらにＭｇを０．１質量％以上０．５質量％以下含む、態様１に記載のリレースイッチ用板バネ材。
Ｍｇをこのような範囲で含有することにより、板バネ材の耐応力緩和特性を向上することができる。
・態様３：
前記基材は、さらにＰを０．０１質量％以上０．１質量％以下含む、態様１または２に記載のリレースイッチ用板バネ材。
Ｐをこのような範囲で含有することにより、板バネ材の耐応力緩和特性を向上することができる。
・態様４
前記基材は、さらにＳｉを０．００１質量％以上０．１質量％以下含む、態様１〜３に記載のリレースイッチ用板バネ材。
脱酸剤として機能するＳｉを含むことにより、板バネ材の製造性を向上することができる。
・態様５：
前記表面層はＮｉまたはＮｉ合金のメッキである、態様１〜４のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
これにより、密着性に優れた表面層を提供することができる。
・態様６：
前記基材の表面と前記表面層との間にＣｕを含む中間層を有する、態様１〜５のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
これにより、板バネ材の耐食性をさらに向上することができる。
・態様７：
板厚が異なる部分を有する、態様１〜６のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
これにより、板バネ材の材料コストを低減することができる。
・態様８：
屈曲部を有する、態様１〜７のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
これにより、リレースイッチ用の板バネとして好適に用いることができる。
・態様９：
幅広部を有する、態様１〜８のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
これにより、板バネ材の材料コストを低減することができる。
・態様１０：
Ａｇを含む接点部材を含む、態様１〜９のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
これにより、板バネ材の耐摩耗性を向上することができる。
・態様１１：
Ｆｅを主成分とする着磁用部材を含む、態様１〜１０のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
これにより、板バネ材自体の板厚を少なくすることができ、リレースイッチをコンパクトにすることができる。
・態様１２：
飽和磁束密度が０．０２Ｔ以上０．６Ｔ以下である、態様１〜１１のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
これにより、リレースイッチ用の板バネ材として好適に用いることができる。
・態様１３：
最大板厚が２ｍｍ以上４ｍｍ以下である、態様１〜１２のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
これにより、板バネ材は、リレースイッチの可動端子として適用した際に、着磁機能を十分に発揮することができる。
・態様１４：
導電率が２０％ＩＡＣＳ以上１００％ＩＡＣＳ以下である、態様１〜１３のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
これにより、リレースイッチの端子金具として要求される導電率を満足し、リレースイッチ用の板バネとして好適に用いることができる。
・態様１５：
引張強さが４００ＭＰａ以上である、態様１〜１４のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
これにより、リレースイッチの板バネ材として要求されるバネ力を十分に有することができる。
・態様１６：
前記表面層の厚みが１μｍ以上３μｍ以下である、態様１〜１５のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材。
これにより、板バネ材の耐食性および耐摩耗性をより向上することができる。
・態様１７：
態様１〜１６のいずれかに記載のリレースイッチ用板バネ材と、電磁石と、固定端子と、を含むリレースイッチ。
板バネ材が着磁機能を有するため、着磁用部材として耐食性の低い鉄片を別途に設ける必要がなく、さらにＮｉおよびＳｎを含む表面層を有するため、耐食性および耐摩耗性に優れたリレースイッチを提供することができる。
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであり、本発明の技術的範囲を限定することを意図したものではないことに留意されたい。１つの実施形態において説明する構成は、特段の断りがない限り、他の実施形態にも適用可能である。以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。
各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがあることに留意されたい。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。
【００１１】
上述した従来のリレースイッチでは、リレー動作時に電磁石に引寄せられる機能（本明細書において、着磁機能と称することがある）を、板バネ材に取付けた耐食性の低い鉄片のみに担わせており、そのため、鉄片が腐食して脱落等することによりリレースイッチが機能しなくなることがあった。本発明者らは鋭意検討した結果、リレースイッチを構成している板バネ材を所定の量のＦｅを有する銅合金とし、さらにその表面の一部にＮｉまたはＳｎを含む表面層を形成することにより、リレースイッチの耐食性および耐摩耗性を向上できることを見出した。詳細は後述するように、板バネ材自体に磁性を有するＦｅを所定の量で含ませることにより、板バネ材が着磁機能を有することができるので、従来リレースイッチに用いられていた耐食性の低い鉄片を別途設置する必要がなくなり、さらにＮｉまたはＳｎを含む表面層で板バネ材を被覆することにより、耐食性および耐摩耗性に優れたリレースイッチ用板バネ材および同リレースイッチ用板バネ材を用いたリレースイッチに至ったものである。
【００１２】
図２Ａは、本実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材１０を用いたリレースイッチ１００の一例を示す概略図である。図２Ａに示すように、リレースイッチ１００は、本実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材１０から構成される可動端子５０と、電磁石８０と、固定端子６０とを含む。詳細は後述するように、本実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材１０は所定量のＦｅを含有する。そのため、本実施形態に係る板バネ材１０は着磁材として機能することができるので、耐食性の低い鉄片を着磁用部材として別途設けることなく、リレーを動作させることができる。さらに、本実施形態に係る板バネ材１０は、ＮｉまたはＳｎを含む表面層１を有しているため、長期間リレー動作を繰り返し行うことによる耐食性および耐摩耗性の劣化を抑制することができる。なお、本明細書において「着磁用部材」とは、リレー動作時に電磁石から生じる磁界により電磁石側に引き寄せられる機能を有する部材を意味する。
このように、本発明の実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材１０を用いることにより、耐食性および耐摩耗性に優れたリレースイッチ１００を提供することができる。
以下に、本実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材１０について詳述する。
【００１３】
１．リレースイッチ用板バネ材
本実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材１０（本明細書において、単に板バネ材と称することがある）について説明する。
図１Ａは、本発明の実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材１０の概略斜視図であり、図１Ｂは、図１ＡのIｂ−Iｂ断面を示す概略断面図である。
なお、本明細書において「リレースイッチ用板バネ材」とは、リレースイッチ１００内に配置する１つの端子の長さに切断する前の状態と切断後（切断および必要に応じて切断後さらに別の加工を行い、リレースイッチ内に配置された状態を含む）の状態の両方を含む。
図１Ｂに示すように、本発明の実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材１０は、基材２と、基材２の表面に配置された表面層１とを含む。以下、各構成について説明する。
【００１４】
＜基材＞
基材２は、７０質量％以上９９質量％以下のＣｕと１質量％以上３０質量％以下のＦｅとを含むＣｕ−Ｆｅ合金である。以下、成分組成の数値限定理由について説明する。
【００１５】
（Ｆｅ：１質量％以上３０質量％以下）
本実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材１０の基材２は、所定量のＦｅを含有している。これにより基材２は磁性を有することができる。そのため、本実施形態に係る板バネ材１０を、リレースイッチを構成する可動端子として用いる場合に、電磁石から生じる磁界により、可動端子が電磁石側に引寄せられて固定端子と接触し、リレーを動作することができる。板バネ材１０が着磁用部材として機能するため、リレーを動作させるために、耐食性の低い鉄片を着磁用部材として別途設置する必要がなくなるので、耐食性に優れたリレースイッチ１００を提供することができる。
基材２は、Ｆｅを１質量％以上含有していれば、板バネ材１０が十分な磁性を有し、着磁用部材としての機能することができる。Ｆｅ含有量は多ければ、板バネ材１０の飽和磁束密度が増大するので好ましい。したがって、Ｆｅ含有量は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、さらに好ましくは２０質量％以上である。
【００１６】
一方Ｆｅは、母材であるＣｕに比べて導電率が低いため、Ｆｅ含有量が過度に多くなるとＣｕ含有量が相対的に低下し、板バネ材１０の電気伝導率が低下する。また、Ｆｅが過度に多くなると、板バネ材１０の耐食性が低下する。そのため、Ｆｅ含有量の上限は３０質量％以下であり、好ましくは２５質量％以下である。
【００１７】
また、本実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材１０を用いたリレースイッチは、板バネ材１０が着磁用部材として機能するため、別途に鉄片を設置する必要がない。そのため、本実施形態に係る板バネ材１０を用いたリレースイッチを製造する際に、鉄片を製造および設置する工程を削減することができるため、リレースイッチの製造コストを低減することができる。
【００１８】
（Ｃｕ：７０質量％以上９９質量％以下）
本実施形態に係る板バネ材１０の基材２は、７０質量％以上のＣｕを含む。このような範囲であれば、リレースイッチに用いられる可動端子として十分な導電率を有することができる。Ｃｕ含有量は、好ましくは７５質量％以上、より好ましくは８０質量％以上である。一方、Ｃｕ含有量が過多であると、磁性を担うＦｅの含有量が相対的に低下し、着磁用部材としての十分な磁気特性を有しなくなる。また、Ｆｅが減少することにより、板バネ材１０のバネ性が低下する。そのため、Ｃｕの含有量は９９質量％以下であり、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは８５質量％以下である。
【００１９】
基材２は、ＦｅおよびＣｕを上述した範囲で含み、残部が不可避的不純物からなることが好ましい。なお、不可避的不純物としては、例えば、Ｓｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃ、Ｓ等が挙げられる。この不可避的不純物の含有量は、合計で０．３質量％以下、好ましくは０．１質量％以下である。Ｃの含有量は、０．１質量％以下である。前記のような含有量であれば、本発明の効果を妨げないため、基材２に含有することが許容される。
【００２０】
上述したＣｕ、Ｆｅ以外に、添加元素として、例えばＭｇ、Ｐ、およびＺｒから選択される少なくとも１種の元素を含有してもよい。
【００２１】
（Ｍｇ：０．１質量％以上０．５質量％以下）
上記添加元素のうち、Ｍｇは、Ｃｕ中へ固溶して固溶強化元素として作用するので、基材２に添加することにより板バネ材１０の耐応力緩和特性を向上することができる。Ｍｇ含有量は、少なすぎると耐応力緩和特性を十分に得られない場合がある。一方、Ｍｇ含有量が多すぎると、導電率および曲げ加工性が低下する。したがって、Ｍｇ含有量は０．１質量％以上０．５質量％以下であることが好ましい。Ｍｇ含有量は、好ましくは、０．１５質量％以上０．４質量％以下である。
【００２２】
（Ｐ：０．０１質量％以上０．１質量％以下）
上記添加元素のうち、Ｐは、Ｃｕ中に析出物として析出するので、基材２に添加することにより板バネ材１０の耐応力緩和特性を向上することができる。Ｐ含有量は、少なすぎると耐応力緩和特性を十分に得られない場合がある。一方、Ｐ含有量が多すぎると、導電率および曲げ加工性が低下する。したがって、Ｐ含有量は０．０１質量％以上０．１質量％で以下あることが好ましい。Ｐ含有量は、好ましくは、０．０３質量％以上０．８質量％以下である。
【００２３】
（Ｚｒ：０．１質量％以上０．５質量％以下）
上記添加元素のうち、Ｚｒは、Ｃｕ中へ固溶して固溶強化元素として作用するので、基材２に添加することにより板バネ材１０の耐応力緩和特性を向上することができる。Ｚｒ含有量は、少なすぎると耐応力緩和特性を十分に得られない場合がある。一方、Ｚｒ含有量が多すぎると、導電率および曲げ加工性が低下する。したがって、Ｚｒ含有量は０．１質量％以上０．５質量％以下であることが好ましい。Ｚｒ含有量は、好ましくは、０．１５質量％以上０．４質量％以下である。
【００２４】
なお、基材２は、添加元素として、上述したＭｇ、ＰおよびＺｒのいずれか１種を含有してよく、または２種以上を含有してもよい。２種以上の添加元素を含有することにより、それぞれの添加元素の相乗効果により、板バネ材１０の耐応力緩和特性をより向上することができるので好ましい。基材２が、２種以上の添加元素を含む場合、ＭｇおよびＰの両方を含有することが特に好ましい。添加元素としてＭｇおよびＰの両方を含有することにより、Ｃｕ中にＭｇ−Ｐ系析出物が析出するので、板バネ材１０の耐応力緩和特性をさらに向上することができる。
【００２５】
基材２は、Ｓｉを０．００１質量％以上０．１質量％以下含んでもよい。Ｓｉは、合金の溶解鋳造時に脱酸剤として機能することから、Ｃｕ中に不純物として含有する酸素を低減して水素脆化を抑制したり、合金中に巣などの欠陥が発生することによる機械的特性の低下を抑止して製造性を向上させる効果が期待できる。Ｓｉの含有量が０．００１質量％未満であると、Ｃｕ中に酸素が残存し、合金中に巣などの欠陥が発生する。一方、Ｓｉの含有量が０．１質量％を超えると、導電率の特性を低下させる。
【００２６】
＜表面層＞
本発明の実施形態に係る板バネ材１０が有する表面層１は、Ｎｉを含むＮｉ層またはＳｎを含むＳｎ層であり、基材２の表面の少なくとも一部を覆うように配置されている。このように、基材２の表面に表面層１を配置することにより、板バネ材１０は、耐食性および耐摩耗性を向上することができる。このような効果を得るために、表面層１は基材２の表面の少なくとも一部に配置されていればよい。表面層は、基材２の下面の一部に配置されことが好ましい。板バネ材１０をリレースイッチに用いた場合、板バネ材１０の下面は、固定端子６０と繰り返し接触するため、長期間の使用により最も摩耗しやすい。そのため、基材２の下面の一部に配置することにより、その耐摩耗性を効果的に向上することができる。
表面層１の配置はこのような形態に限定されず、基材２の上面と下面の両面に配置されてもよく、側面のみを覆うように配置してもよい。図１Ａに示すように、表面層１を、基材２の上面、下面および側面のいずれの面にも配置する、すなわち基材２の表面の全面に配置することが好ましい。このような形態にすることで、耐摩耗性および耐食性をより向上することができる。
【００２７】
表面層１の厚みは、１μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。表面層１の厚みが１μｍ以上であれば、板バネ材１０の耐食性および耐摩耗性をより向上することができる。表面層１の厚みが厚いほど、板バネ材１０の耐食性および耐摩耗性を向上することができる。表面層１の厚みは、好ましくは１．５μｍ以上であり、より好ましくは２．０μｍ以上である。一方、表面層１の厚みが過大すぎると、表面層１の形成に時間を要し、製造性の低下招くことから、上限は３μｍとする。
【００２８】
（Ｎｉ層）
本明細書において、表面層に含まれるＮｉ層とは、質量比でＮｉを５０％以上含有する層のことをいう。好ましいＮｉ層は、金属ＮｉまたはＮｉ合金からなる。好適なＮｉ合金として、Ｎｉ−Ｐ合金を例示できる。Ｎｉ層は例えば、電解Ｎｉめっき等のめっきにより形成することが好ましい。低いコストで密着性に優れたＮｉ層を形成できるからである。しかし、例えば、蒸着法等のめっき以外の方法でＮｉ層を形成してもよい。Ｎｉ層がＮｉ合金である場合、Ｎｉを５０質量％以上含有することが好ましい。Ｎｉを５０質量％以上含有することで、より良好な耐食性、耐摩耗性を発揮することができる。
【００２９】
（Ｓｎ層）
本明細書において、表面層に含まれるＳｎ層とは、質量比でＳｎを５０％以上含有する層のことをいう。好ましいＳｎ層は、金属ＳｎまたはＳｎ合金からなる。好適なＳｎ合金として、Ｓｎ−Ｃｕ合金を例示できる。Ｓｎは例えば、電解Ｓｎめっき等のめっきにより形成することが好ましい。低いコストで密着性に優れたＳｎを形成できるからである。しかし、例えば、蒸着法等のめっき以外の方法でＳｎを形成してもよい。Ｓｎ層がＳｎ合金である場合、Ｓｎを５０質量％以上含有することが好ましい。Ｓｎを５０質量％以上含有することで、より良好な耐食性、耐摩耗性を発揮することができる。
【００３０】
上述したように、本実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材１０は、Ｃｕ−Ｆｅ合金からなる基材２と、基材２の表面に形成されたＮｉおよびＳｎの少なくとも一方を含む表面層１とを有する。板バネ材１０は、最大板厚（図１におけるｚ方向の最大の長さ）が２ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましい。最大板厚が２ｍｍ以上であれば、上述した組成を有する板バネ材１０をリレースイッチの可動端子として適用した際に、着磁機能を十分に発揮することができる。一方、最大板厚が４ｍｍを超えると、板バネ材１０の加工性が低下する。
【００３１】
リレースイッチ用板バネ材１０は、長手方向（図１のｙ方向）において、板厚（すなわち、図１におけるｚ方向の長さ）が略均一であってよい。なお、「略均一」とは、長手方向において、厳密に板厚が均一でなくてもよいことを意味する。例えば、長手方向における平均板厚から±０．５ｍｍ程度の板厚が異なる部分があってもよいことを意味する。また、リレースイッチ用板バネ材１０は、長手方向において、板厚が異なる複数の部分を有していてもよい。例えば、本実施形態に係る板バネ材１０をリレースイッチの可動端子として適用した際に、電磁石により生じる磁気吸引力を受ける着磁機能を必要とする部分の板厚のみを大きくしてもよい。このような形態にすることにより、リレースイッチに適用する際に、着磁用部材として必要とされる磁気特性を有しながら、板バネ材１０の材料コストを低減することができる。
【００３２】
図２Ａに示すように、リレースイッチ用板バネ材１０は、表面の一部に、リレースイッチ１００の可動端子５０として適用した際に固定端子６０と接触するための接点部材７０を有してもよい。接点部材７０は、基材２を構成するＣｕ−Ｆｅ合金よりも導電性および耐摩耗性に優れた材料により構成されることが好ましい。接点部材７０がこのような形態であれば、板バネ材１０の耐摩耗性を向上することができるので、板バネ材１０を可動端子として適用したリレースイッチは、長期間の反復的なリレー動作による信頼性の低下を低減することができる。接点部材７０は、Ａｇを含むことが好ましく、好適にはＡｇ−ＳｉＯ２等のＡｇを含む複合酸化物が挙げられる。
【００３３】
リレースイッチ用板バネ材１０は、表面の一部にＦｅを主成分とする着磁用部材を含んでもよい。すなわち、上述したように、本実施形態に係る板バネ材１０は、リレースイッチに用いた場合に、それ自体が着磁用部材として機能することができるが、さらに着磁用部材を別途設けてもよい。磁性を有する着磁用部材を別途有することにより、板バネ材１０をリレースイッチの可動端子として適用した際に、着磁用部材として板バネ材１０に要求される磁気特性を低くできるため、板バネ材１０の板厚を少なくすることができ、リレースイッチをコンパクトにすることができる。
【００３４】
本実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材１０は、飽和磁束密度が０．０２Ｔ以上０．６Ｔ以下であることが好ましい。基材２が含有するＦｅの量を調整することにより、飽和磁束密度の大きさを調整することができる。飽和磁束密度が０．０２Ｔ以上であれば、板バネ材１０は、リレースイッチにおいて着磁用部材として要求される十分な磁気特性を有することができる。一方、飽和磁束密度が０．６Ｔを超えると、基材２におけるＦｅの含有量が過多になり、Ｃｕ含有量が相対的に低下し、板バネ材１０の導電率が低下する。板バネ材１０の飽和磁束密度が０．０２Ｔ以上０．６Ｔ以下であれば、リレースイッチの端子金具として要求される導電率および着磁用部材として要求される磁気特性を満足し、リレースイッチ用の板バネ材として好適に用いることができる。飽和磁束密度は、より好ましくは、０．０５Ｔ以上０．５Ｔ以下である。
【００３５】
本実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材１０は、導電率が２０％ＩＡＣＳ１００％ＩＡＣＳ以下であることが好ましい。このような導電率であれば、板バネ材１０は、リレースイッチの端子金具として要求される導電率を満足し、リレースイッチ用の板バネとして好適に用いることができる。
【００３６】
本実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材１０は、引張り強さが４００ＭＰａ以上であることが好ましい。引張り強さがこのような範囲であれば、リレースイッチの板バネ材として要求されるバネ力を十分に有することができる。一方、引張り強さが大きすぎると曲げ加工性が低下する。そのため、本実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材１０は、上限が１０００ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００３７】
２．リレースイッチ用板バネ材の変形例１
以下に、変形例１に係るリレースイッチ用板バネ材２０について、リレースイッチ用板バネ材１０と異なる部分を中心に説明する。変形例１に係るリレースイッチ用板バネ材２０の各要素について、特段の説明の無いものについては、リレースイッチ用板バネ材１０の対応する要素と同じ構成を有してもよい。
【００３８】
図３Ａは、本実施形態の変形例１に係るリレースイッチ用板バネ材２０を示す概略図斜視図である。図３Ｂは、図３ＡのIIIｂ−IIIｂ断面の概略断面図である。
図３Ｂに示すように、変形例１に係るリレースイッチ用板バネ材２０は、基材２と表面層１との間に、中間層３を有する。リレースイッチ用板バネ材１０は、中間層３を有すること以外の構成については、リレースイッチ用板バネ材２０と同じであってよい。
【００３９】
このような中間層３の好適な例として、Ｃｕ層を挙げることができる。基材２の表面に中間層３であるＣｕ層を形成し、当該Ｃｕ層の上に表面層１を設けることで、板バネ材１０の耐食性をさらに向上することができる。さらに、基材２の表面に中間層３を設けることで、表面層１の密着性を向上することができる。Ｃｕ層は例えば、電解Ｃｕめっき等のめっきにより形成することが好ましい。低いコストで密着性に優れたＣｕ層を形成できるからである。しかし、例えば、蒸着法等のめっき以外の方法でＣｕ層を形成してもよい。
【００４０】
本明細書において、Ｃｕ層とは、Ｃｕを９５質量％以上含有している層をいう。Ｃｕを９８質量％以上含有していることが好ましい。中間層３がこのようなＣｕ含有量であれば、耐食性向上の効果および表面層１の密着性向上の効果を十分に得ることができる。
【００４１】
中間層３の厚みは、０．１μｍ以上であることが好ましい。中間層３はこのような厚みであれば、耐食性向上の効果および表面層１の密着性向上の効果を十分に得ることができる。中間層３の厚みは、好ましくは０．５μｍ以上であり、より好ましくは１．０μｍ以上である。一方、中間層３の厚みが過大すぎると、中間層３の形成に時間を要し、製造性の低下招くことから、上限は５．０μｍとする。
【００４２】
３．リレースイッチ用板バネ材の変形例２
以下に、変形例２に係るリレースイッチ用板バネ材３０Ａ〜３０Ｃについて、リレースイッチ用板バネ材１０、２０と異なる部分を中心に説明する。変形例２に係るリレースイッチ用板バネ材３０Ａ〜３０Ｃの各要素について、特段の説明の無いものについては、リレースイッチ用板バネ材１０、２０の対応する要素と同じ構成を有してもよい
【００４３】
図４〜６は、本実施形態の変形例２に係るリレースイッチ用板バネ材３０Ａ〜３０Ｃを示す概略図斜視図である。図４〜５に示すように、変形例２に係るリレースイッチ用板バネ材３０Ａ〜３０Ｃは、屈曲部４を有しており、この屈曲部４を境界として、水平方向に延在する水平部分５と垂直方向に延在する垂直部分６とを有している。図４〜６に示す実施形態では、板バネ材３０は、屈曲部４において９０°に屈曲しているが、これに限定されるものではない。例えば、板バネ材３０は、屈曲部４において、９０°を超える角度で屈曲してよく、９０°未満の角度で屈曲してもよい。また、板バネ材３０は、屈曲部４において湾曲して屈曲してもよい。板バネ材３０は、長手方向において、複数の屈曲部を有してもよい。
【００４４】
図４に示すように、リレースイッチ用板バネ材３０Ａは、水平部分５の板厚（図４におけるｚ方向の長さ）が垂直部分６の板厚（図におけるｙ方向の長さ）よりも大きくなるように構成されている。このような形態であれば、水平部分５が電磁石による生じる磁気吸引力を受けるように板バネ材３０Ａをリレースイッチに適用した場合に、水平部分５は着磁用部材としてリレー動作に必要とされる十分な磁気特性を有することができる。そして、このような形態にすることで、板バネ３０Ａをリレースイッチに適用した際に、着磁用部材として必要とされる磁気特性を有しなくてもよい垂直部分６の体積を削減することができるので、板バネ材３０Ａを用いたリレースイッチの製造コストを低減することができる。また、垂直部分６の板厚を小さくすることにより、リレー動作時に水平部分５が−ｚ方向に引寄せられる際に、垂直部分６が−ｙ方向に、より撓ることができるので、リレー動作の応答性を向上することができる。
【００４５】
図５に示すように、リレースイッチ用板バネ材３０Ｂは、水平部分５の一部に肉厚部７を有する。肉厚部７は、水平部分５における肉厚部７以外の部分と比べて板厚（図５のｚ方向の長さ）が大きくなっている。図５に示す実施形態では、肉厚部７は、−ｚ方向にのみ凸部を有するように構成されているが、この形態に限定されない。例えば、肉厚部７は、ｚ方向にのみ凸部を有してもよく、ｚ方向および−ｚ方向のいずれの方向にも凸部を有するように構成されてもよい。このような形態であれば、肉厚部７が電磁石により生じる磁気吸引力を受けるように板バネ３０Ｂをリレースイッチに適用した場合に、肉厚部７は着磁用部材としてリレー動作に必要とされる十分な磁気特性を有することができる。そして、このような形態にすることで、板バネ３０Ｂをリレースイッチに適用した際に、着磁用部材として必要とされる磁気特性を有しなくてもよい垂直部分６および水平部分５における肉厚部７を除く部分の体積を削減することができるので、板バネ材３０Ｂを用いたリレースイッチの製造コストを低減することができる。また、肉厚部７以外の水平部分５の板厚を小さくすることにより、水平部分５全体の重量を低減できるため、リレー動作時における、水平部分５の−ｚ方向応答性をより向上することができる。
【００４６】
図６に示すように、リレースイッチ用板バネ材３０Ｃは、水平部分５の一部に幅広部８を有するように構成されてもよい。幅広部８は、水平部分５における幅広部８以外の部分と比べて板幅（図６のｘ方向の長さ）が大きくなっている。図６に示す実施形態では、幅広部８は、ｘ方向および−ｘ方向のいずれの方向にも凸部を有するように構成されているが、この形態に限定されない。例えば、幅広部８は、ｘ方向にのみ凸部を有してもよく、−ｘ方向にのみ凸部を有してもよい。このような形態であれば、幅広部８が電磁石により生じる磁気吸引力を受けるように板バネ３０Ｃをリレースイッチに適用した場合に、幅広部８は着磁用部材としてリレー動作に必要とされる十分な磁気特性を有することができる。そして、このような形態にすることで、板バネ３０Ｃをリレースイッチに適用した際に、着磁用部材として必要とされる磁気特性を有しなくてもよい垂直部分６および水平部分５における幅広部８を除く部分の体積を削減することができるので、板バネ材３０Ｃを用いたリレースイッチの製造コストを低減することができる。幅広部８は最大幅（すなわち、図６におけるｘ方向の最大長さ）が１５ｍｍ以下であることが好ましい。幅広部８の最大幅が１５ｍｍ以下であれば、当該板バネ材３０Ｃを適用したリレースイッチをコンパクトなサイズにすることができる。一方、幅広部８の最大幅が小さすぎると、板バネ材３０Ｃは十分な強度が得られない。そのため、幅広部８の最大幅は５ｍｍ以上であることが好ましい。
また、幅広部８を設けることにより、水平部分５の板厚を小さくすることができるので、リレースイッチをよりコンパクトな形態にすることができる。
【００４７】
４．リレースイッチ用板バネ材の製造方法
次に、本発明の実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材の製造方法を例示する。
【００４８】
（準備工程）
基材２は、所望の組成比率に調整したインゴットを鋳造した後、熱間鍛造または熱間圧延等の熱間加工、溶体化処理または時効処理などのための熱処理および冷間加工を適宜組み合わせることにより作成することができる。
【００４９】
（表面層形成工程）
次に基材の表面のうち、表面層を形成しようとする部分にＮｉ層またはＳｎ層を形成する。Ｎｉ層またはＳｎ層の形成は、例えば、電解めっき等のＮｉめっきまたはＳｎめっきにより行ってよい。すなわち、表面層は、めっき層であってよい。ＮｉめっきまたはＳｎめっきにより、緻密なＮｉ層またはＳｎ層を低コストで形成することができる。
しかし、Ｎｉ層またはＳｎ層の形成はめっきに限定されるものではなく、蒸着法等のＮｉまたはＳｎを含有する層の形成に用いられる任意の方法を用いてよい。
【００５０】
Ｎｉ層またはＳｎ層の形成は、所謂、リールツーリールのような連続処理で行ってもよく、また、基材を所定の長さに切断後バッチ処理により行ってもよい。
【００５１】
必要に応じて、基材の表面に表面層を形成する前に、基材の表面に中間層を形成しようとする部分にＣｕ層を形成してもよい。Ｃｕ層の形成は、例えば、電解めっき等のＣｕめっきにより行ってよい。すなわち、中間層は、めっき層であってよい。Ｃｕめっきにより、緻密なＣｕ層を低コストで形成することができる。
しかし、Ｃｕ層の形成はめっきに限定されるものではなく、蒸着法等のＣｕを含有する層の形成に用いられる任意の方法を用いてよい。
【００５２】
これにより、リレースイッチ用板バネ材を得ることができる。リレースイッチ用板バネ材を得た後、必要に応じて、リレースイッチ用板バネ材を切断して、所望の部分にプレス加工することで、幅広部、肉厚部、屈曲部を備えたリレースイッチ用板バネ材を得ることができる。
【００５３】
５．リレースイッチ
以下に、リレースイッチ用板バネ材１０を用いたリレースイッチの例を説明する。
図２Ａおよび図２Ｂは、本実施形態にかかる板バネ材１０を用いたリレースイッチ１００の全体構成を示す概略図である。図２Ａは、電磁石８０を構成するコイルに電流が流れていない状態を示しており、図２Ｂは、電磁石８０を構成するコイルに電流が流れている状態を示している。
【００５４】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、リレースイッチ１００は、所望の長さおよび形状に加工したリレースイッチ用板バネ材１０（以下、単に板バネ材と称することがある）から構成される可動端子５０と、電磁石８０と、固定端子６０とを含む。図２Ａに示すように、電磁石８０を構成するコイルに電流が流れていない状態では、可動端子５０と固定端子６０とは離間しており、リレーに電流が流れない。図２Ｂに示すように、電磁石８０を構成するコイルに電流が流れている状態では、電磁石８０が作る磁界により磁性を有する板バネ材１０が電磁石８０側に引き寄せられる。これにより可動端子５０と、固定端子６０とが接触し、リレーに電流が流れる。このように、本実施形態に係るリレースイッチ用板バネ材１０を用いたリレースイッチ１００では、板バネ材１０が着磁機能を有するため、着磁用部材として耐食性の低い鉄片を別途に設けることなく、リレーを動作させることができる。さらに上述したように、板バネ材１０はＮｉおよびＳｎを含む表面層１を有するため、耐食性および耐摩耗性に優れたリレースイッチを提供することができる。
また、鉄片を着磁用部材として別途設ける必要がないため、リレースイッチ１００を製造する際に、鉄片を製造および設置する工程を削減することができるため、リレースイッチの製造コストを低減することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１：表面層
２：基材
３：中間層
４：屈曲部
５：水平部分
６：垂直部分
７：肉厚部
８：幅広部
１０、２０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ：リレースイッチ用板バネ材
５０：可動端子
６０：固定端子
７０：接点部材
８０：電磁石
１００：リレースイッチ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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