(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基材と、前記金属基材上の少なくとも一部に配置された被膜とを有する接点部材であって、前記被膜が、極性基を有するフッ素系オイル、および、極性基を有するフッ素系化合物で表面処理された金属粒子を含む、接点部材。
【請求項２】
前記金属基材の金属種と前記金属粒子の金属種とが同種である、請求項１に記載の接点部材。
【請求項３】
前記極性基が水酸基である、請求項１または２に記載の接点部材。
【請求項４】
前記金属粒子の含有量（質量％）に対する、前記フッ素系オイルの含有量（質量％）の比（フッ素系オイルの含有量（質量％）／金属粒子の含有量（質量％））が１５〜２５である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の接点部材。
【請求項５】
前記金属粒子の平均二次粒子径が１．７μｍ〜２．１μｍである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の接点部材。
【請求項６】
前記被膜の法線方向から前記被膜を観察した際の前記被膜面積に対する前記金属粒子の面積の割合が３．６％〜１５．０％である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の接点部材。
【請求項７】
前記金属基材のビッカース硬度が１８０Ｈｖ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の接点部材。
【請求項８】
前記金属基材の表面粗さの最大高さＲｙが０．５μｍ〜１．７μｍである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の接点部材。
【請求項９】
前記金属基材の表面粗さの最大高さＲｙ（μｍ）に対する、金属粒子の平均二次粒子径（μｍ）の比（金属粒子の平均二次粒子径（μｍ）／金属基材の表面粗さの最大高さＲｙ（μｍ））が１．０〜１．２である、請求項７または８に記載の接点部材。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の接点部材を有するコネクタ。
【請求項１１】
金属基材と、前記金属基材上の少なくとも一部に配置される被膜とを有する接点部材の前記被膜の形成に用いられる組成物であって、極性基を有するフッ素系オイル、および、極性基を有するフッ素系化合物で表面処理された金属粒子を含む組成物。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の接点部材の製造方法であって、前記金属基材上に請求項１１に記載の組成物を供給して前記被膜を形成する工程を有する、接点部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接点部材、コネクタ、組成物、および、接点部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の充電プラグなど大電流を流す必要のある電気接続部品（コネクタ）においては、発熱や損失を抑制するために、低抵抗化が進められている。このため、電気抵抗率が低い銀、金、および、銅などが接点材料として主に用いられている。銅や銅合金材に金めっきや銀めっきを施して用いる場合もある。
【０００３】
電気接点においては、挿抜を繰り返して２つの面がスライドする場合や、嵌合後の使用環境下での振動により、２つの面が繰り返し一定の圧力下で接触しながら摺動する状況が起こる。この摺動によって、接点で凝着摩耗が起こり、摩耗面の酸化等の変質によって電気抵抗が高くなり、凝着によって挿抜力が高くなる不具合が起こる。
【０００４】
このような接点の摺動による摩耗を抑制するため、接点部に有機成分を含む被膜で潤滑効果を付与することが広く行われている。特許文献１では、コネクタ端子の電気接点部に銀めっき層を形成し、さらにチオールとベンゾトリアゾールを含む溶液に接触させて形成される膜からなる被覆層を形成し、摩擦抵抗を低減する技術が開示されている。また、特許文献２では、フッ素系樹脂微粒子とフッ素系油が混同した塗膜を電気接点部に形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１３５１９１号公報
【特許文献２】特許第４３４８２８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方で、近年、大電流が流れる接点部材が求められており、具体的には、接点部材に対しては、摺動開始時および摺動時のいずれにおいても抵抗値が低いことが望まれている。なお、本明細書においては、上記のような摺動開始時および摺動時のいずれにおいても抵抗値が低いことを、低電気抵抗性を示すともいう。
本発明者らは特許文献１および２に記載される技術について検討を行ったところ、摺動開始時および摺動時の両方の電気抵抗値の調査については行われておらず、摺動開始時および摺動時のいずれにおいても抵抗値が低いことを実現できるかどうかは明らかではなかった。
【０００７】
つまり、従来技術においては、低電気抵抗性、および、摺動耐久性を両立させた接点部材はなく、その開発が求められていた。
なお、本明細書において、摺動耐久性を示すとは、摺動時に摩擦係数が低く、かつ、摺動時に接点部材中の金属基材が露出するまでの摺動回数が多いことを意味する。
【０００８】
本発明は、上記実情を鑑みて、低電気抵抗性および摺動耐久性を両立させた接点部材の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成により上記課題を解決できることを見出した。
【００１０】
（１）金属基材と、上記金属基材上の少なくとも一部に配置された被膜とを有する接点部材であって、上記被膜が、極性基を有するフッ素系オイル、および、極性基を有するフッ素系化合物で表面処理された金属粒子を含む、接点部材。
（２）上記金属基材の金属種と上記金属粒子の金属種とが同種である、（１）に記載の接点部材。
（３）上記極性基が水酸基である、（１）または（２）に記載の接点部材。
（４）上記金属粒子の含有量（質量％）に対する、上記フッ素系オイルの含有量（質量％）の比（フッ素系オイルの含有量（質量％）／金属粒子の含有量（質量％））が１５〜２５である、（１）〜（３）のいずれかに記載の接点部材。
（５）上記金属粒子の平均二次粒子径が１．７μｍ〜２．１μｍである、（１）〜（４）のいずれかに記載の接点部材。
（６）上記被膜の法線方向から上記被膜を観察した際の上記被膜面積に対する上記金属粒子の面積の割合が３．６％〜１５．０％である、（１）〜（５）のいずれかに記載の接点部材。
（７）上記金属基材のビッカース硬度が１８０Ｈｖ以下である、（１）〜（６）のいずれかに記載の接点部材。
（８）上記金属基材の表面粗さの最大高さＲｙが０．５μｍ〜１．７μｍである、（１）〜（７）のいずれかに記載の接点部材。
（９）上記金属基材の表面粗さの最大高さＲｙ（μｍ）に対する、金属粒子の平均二次粒子径（μｍ）の比（金属粒子の平均二次粒子径（μｍ）／金属基材の表面粗さの最大高さＲｙ（μｍ））が１．０〜１．２である、（７）または（８）に記載の接点部材。
（１０）（１）〜（９）のいずれかに記載の接点部材を有するコネクタ。
（１１）金属基材と、上記金属基材上の少なくとも一部に配置される被膜とを有する接点部材の上記被膜の形成に用いられる組成物であって、極性基を有するフッ素系オイル、および、極性基を有するフッ素系化合物で表面処理された金属粒子を含む組成物。
（１２）（１）〜（９）のいずれかに記載の接点部材の製造方法であって、上記金属基材上に（１１）に記載の組成物を供給して前記被膜を形成する工程を有する、接点部材の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、低電気抵抗性および摺動耐久性を両立させた接点部材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の接点部材の推定メカニズムを説明するための模式図である。
【図２】大電流用コネクタの斜視図である。
【図３】大電流用コネクタの斜視図である。
【図４】大電流用コネクタの斜視図である。
【図５】比較例１の摺動試験の結果を示した図である。
【図６】実施例１の摺動試験の結果を示した図である。
【図７】実施例２の摺動試験の結果を示した図である。
【図８】実施例１０の偏光顕微鏡像である。
【図９】実施例７の偏光顕微鏡像である。
【図１０】実施例６の偏光顕微鏡像である。
【図１１】実施例５の偏光顕微鏡像である。
【図１２】実施例２７の摺動試験の結果を示した図である。
【図１３】実施例３１の摺動試験の結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値、および、上限値として含む範囲を意味する。
【００１４】
本発明の接点部材は、金属基材と、金属基材上の少なくとも一部に配置された被膜とを有する。被膜は、極性基を有するフッ素系オイル、および、極性基を有するフッ素系化合物で表面処理された金属粒子を含む。
以下、本発明の接点部材に含まれる各部材について詳述する。
【００１５】
＜金属基材＞
本発明の接点部材において、金属基材は電気接点をなす。
金属基材の構成材料は特に制限されず、電気抵抗値が低いことが求められる。金属基材の構成材料としては、銀、金または銅が好ましい。
金属基材は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。
金属基材が積層構造である場合、金属基材は、母材（金属支持体）とその表面上に配置されためっき層とを有していてもよい。めっき層としては、特に電気抵抗値が低いものとして金めっき層、銀めっき層、銅めっき層が挙げられるが、他の金属めっき層、例えば錫めっき層、ニッケルめっき層、白金めっき層、ロジウムめっき層、および上記金属に異種の金属を添加し硬度や耐食性を調整した各種合金めっき層など、電気伝導性を有する金属めっきとして用いられるものであれば、めっき層の構成材料は特に限定されない。
【００１６】
金属基材の表面には、各種処理が施されていてもよく、例えば、変色防止処理が施されていてもよい。変色防止処理としては、例えば、金属基材の表面（金属基材がめっき層を有する場合には、めっき層の表面）上に、アルカンチオールからなる膜を形成する処理が挙げられる。
【００１７】
金属基材は、ビッカース硬度が１８０Ｈｖ以下であることが好ましく、１２０Ｈｖ以下であることがより好ましい。
金属基材のビッカース硬度の下限は特に限定されないが、３Ｈｖ以上であることが好ましい。
【００１８】
金属基材の表面粗さの最大高さＲｙ（金属基材の被膜側の表面の表面粗さの最大高さＲｙ）は特に制限されず、０．１μｍ〜５．０μｍの場合が多く、接点部材の摺動耐久性により優れる点で、０．５μｍ〜１．７μｍが好ましい。
金属基材の表面粗さの最大高さＲｙは、公知の方法で制御することができ、例えば、めっき層を有さない金属基材の場合、切削加工の切り込み深さや送りピッチなどの加工条件や、切削加工後のブラスト処理や化学エッチングなどの表面処理で制御できる。めっき層を有する金属基材の場合、めっきの析出速度や温度などの条件によっても制御できる。
【００１９】
＜被膜＞
被膜は、上記金属基材上の少なくとも一部に配置される層である。
被膜は、金属基材の全面に配置されていてもよいし、一部に配置されていてもよい。金属基材の一部に配置される場合、金属基材の対向する２つの主面の一方または両方の上に配置されていてもよい。
【００２０】
（極性基を有するフッ素系オイル）
被膜は、極性基を有するフッ素系オイル（以下、単に「特定オイル」ともいう）を含む。
フッ素系オイルとは、分子中にフッ素原子を有するオイル状の化合物である。なお、オイル状とは、室温（２３℃）において液体状であることを意味する。
フッ素系オイルは、せん断速度０．０１〜１０００ｓ-1の範囲で、せん断粘度が０．７〜２．５Ｐａ・ｓの場合が多く、せん断速度０．０１〜１０００ｓ-1の範囲で、せん断粘度が０．１〜５．０Ｐａ・ｓが好ましい。
【００２１】
特定オイルの分子量は特に制限されず、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、３００〜２０００が好ましく、３００〜１０００がより好ましい。
ここで、分子量は化学式量をいうものとする。ただし、ポリマーまたはオリゴマーであって、個々の分子により化学式量が異なるなどの理由から化学式量を一に特定できない化合物については、分子量として質量平均分子量を用いる。なお、質量平均分子量の測定方法は、特に限定されないが、好ましくはＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）によって測定された質量平均分子量である。ＧＰＣによる質量平均分子量の測定に用いる標準ポリマーおよび溶媒（移動相）は、質量平均分子量を測定する対象のフッ素系オイルによって適宜選択することができる。
【００２２】
特定オイルが有する極性基は特に制限されず、例えば、水酸基（ヒドロキシル基）、チオール基、アミノ基、エポキシ基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、および、カルボキシ基が挙げられ、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、水酸基、または、チオール基が好ましく、水酸基がより好ましい。
特定オイルが有する極性基の数は特に制限されず、１つであってもよいし、複数であってもよい。なかでも、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、極性基の数は１〜４が好ましく、１がより好ましい。
特定オイル中における極性基の配置位置は特に制限されないが、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、特定オイルの末端に極性基が配置されることが好ましい。
【００２３】
特定オイルは、直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよい。また、フッ素系オイルは、環状構造を有していてもよい。
【００２４】
特定オイルは、極性基以外に、フルオロカーボン骨格、パーフルオロポリエーテル骨格、フッ素変性シリコーン骨格、および、フルオロエステル骨格などのフッ素原子を有する骨格を有する。
なお、パーフルオロエーテル骨格とは、式（Ａ）で表される繰り返し単位から構成される骨格である。
式（Ａ）    −（ＯＬ1）−
Ｌ1は、パーフルオロアルキレン基を表す。パーフルオロアルキレン基の炭素数は、１〜１０が好ましく、２〜６がより好ましく、２〜３がさらに好ましい。
【００２５】
特定オイルの好適態様としては、式（１）で表される化合物、および、式（２）で表される化合物が挙げられる。
式（１）    （Ｒｆ−（ＯＬ1））n−Ｌ2−（Ｒ1）m
式（２）    （Ｒ2−Ｌ2−（Ｒ1））m
式（１）中、Ｌ1の定義は上記した通りである。
ｎは、２以上の整数を表す。なかでも、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、３〜２０が好ましく、３〜６がより好ましい。
式（１）中、Ｌ2は、ｍ＋１価の脂肪族炭化水素基を表す。例えば、ｍが１の場合、Ｌ2は２価の脂肪族炭化水素基を表し、ｍが２の場合、Ｌ2は３価の脂肪族炭化水素基を表す。脂肪族炭化水素基の炭素数は特に制限されず、１〜１０が好ましく、１〜６がより好ましく、１〜３がさらに好ましい。
式（１）中、Ｒｆは、パーフルオロアルキル基を表す。パーフルオロアルキル基の炭素数は、１〜５が好ましく、２〜４がより好ましい。
式（１）中、Ｒ1は、極性基を表す。極性基の好適態様は上記した通りである。
式（１）中、ｍは、１以上の整数を表す。なかでも、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、１〜４が好ましく、１〜２がより好ましい。
【００２６】
式（２）中、Ｒ2は、パーフルオロアルキル基を表す。パーフルオロアルキル基の炭素数は特に制限されず、４〜２０が好ましく、５〜１５がより好ましく、６〜１２がさらに好ましい。
式（２）中のＬ2、Ｒ1、および、ｍの定義は、式（１）中の各基の定義と同じである。
【００２７】
特定オイルとしては、例えば、１Ｈ，１Ｈ−へプタデカフルオロ−１−ノナノール、１Ｈ，１Ｈ，１０Ｈ，１０Ｈ−ヘキサデカフルオロ−１，１０−デカンジオール、１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロ−３，６，９−トリオキサデカン−１−オール、１Ｈ，１Ｈ，１１Ｈ，１１Ｈ−ドデカフルオロ−３，６，９−トリオキサウンデカン−１，１１−ジオール、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデカン−１−オール、３，５−ビス（トリフルオロメチル）ベンゼン−１−オール、１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロ（２，５，８，１１，１４−ペンタメチル−３，６，９，１２，１５−オキサオクタデカン）−１−オール、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデカンチオール、および、３，５−ビス（トリフルオロメチル）ベンゼンチオールが挙げられる。
【００２８】
また、特定オイルは、市販品を用いてもよい。市販品としては、例えば、モレスコホスファロールＡ−２０Ｈ（ＭＯＲＥＳＣＯ社製）、デムナム（登録商標）Ｓ−６５（ダイキン社製）、および、フォンブリン（登録商標）ＺＤＯＬ（ソルベイ社製）が挙げられる。
【００２９】
被膜中における特定オイルの含有量は特に制限されないが、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、被膜全質量に対して、５０．００質量％〜９９．９９質量％が好ましく、６０．００〜９７．００質量％がより好ましい。
特定オイルは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３０】
（極性基を有するフッ素系化合物で表面処理された金属粒子）
被膜は、極性基を有するフッ素系化合物で表面処理された金属粒子（以下、単に「特定金属粒子」ともいう）を含む。
特定金属粒子は、被膜中で電気接点として機能する。
特定金属粒子中の金属種は特に制限されず、公知の金属が挙げられ、典型的には銀、金、銅、錫、および、ニッケルが挙げられる。なかでも、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、上記した金属基材の金属種と、特定金属粒子の金属種とが同種であることが好ましい。
なお、金属基材がめっき層を有する場合、めっき層を構成する金属種と、特定金属粒子の金属種とが同種であることが好ましい。
【００３１】
特定金属粒子は、極性基を有するフッ素系化合物（以下、単に「特定化合物」ともいう）を含む。特定化合物は、金属粒子の表面修飾剤として機能する。
特定化合物が有する極性基の種類は特に制限されず、上記した特定オイルが有する極性基で例示した基が挙げられる。
特定化合物としては、極性基を有し、かつ、フッ素原子を有していれば特に制限されない。なかでも、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、上記した特定オイルが好ましい。
【００３２】
特定金属粒子の平均一次粒子径は特に制限されず、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、０．２μｍ〜１０．０μｍが好ましく、０．５μｍ〜２．０μｍがより好ましい。
特定金属粒子の平均一次粒子径の測定方法としては、電子顕微鏡にて２０個以上の特定金属粒子の直径（粒子径）を測定して、それらを算術平均した値である。なお、観察される特定金属粒子が真円状でない場合、長径を直径とする。
【００３３】
被膜中における特定金属粒子の平均二次粒子径は特に制限されず、０．２μｍ〜１０．０μｍの場合が多く、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、１．７μｍ〜２．１μｍが好ましい。
被膜中における特定金属粒子の平均二次粒子径の測定方法としては、被膜の法線方向から偏光顕微鏡にて被膜を観察した際に、観察される２０個の特定金属粒子の凝集物の直径（二次粒子径）を測定して、それらを算術平均した値である。なお、観察される特定金属粒子の凝集物が真円状でない場合、長径を直径とする。
なお、上記の方法では、２０個の特定金属粒子の凝集物から平均二次粒子径を得ているが、同じ被膜中の特定金属粒子であれば、その平均二次粒子径に有意な差は生じない。
【００３４】
被膜中における特定金属粒子の含有量は特に制限されないが、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、被膜全質量に対して、０．０１〜５０．００質量％が好ましく、３．００〜４０．００質量％がより好ましい。
特定金属粒子は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３５】
特定金属粒子の含有量（質量％）に対する、特定オイルの含有量（質量％）の比（特定オイルの含有量（質量％）／特定金属粒子の含有量（質量％））は特に制限されず、１〜１０００の場合が多く、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、１０〜３０が好ましく、１５〜２５がより好ましい。
【００３６】
上記した金属基材の表面粗さの最大高さＲｙ（μｍ）に対する特定金属粒子の平均二次粒子径（μｍ）の比（特定金属粒子の平均二次粒子径（μｍ）／金属基材の表面粗さの最大高さＲｙ（μｍ））は特に制限されず、０．１〜２．０の場合が多く、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、１．０〜１．２が好ましい。
【００３７】
被膜の法線方向から被膜を観察した際の被膜面積に対する特定金属粒子の面積の割合は特に制限されず、０．１％〜５０．０％の場合が多く、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、０．６％〜３０．２％が好ましく、３．６％〜１５．０％がより好ましい。
上記被膜面積に対する特定金属粒子の面積の割合とは、被膜の法線方向から偏光顕微鏡にて被膜を観察した際に、観察領域における被膜面積に対する特定金属粒子が占める面積の割合を意味する。偏光顕微鏡による観察領域は、０．１１ｃｍ×０．０７ｃｍの範囲であり、上記被膜面積に対する特定金属粒子の面積の割合は、被膜の任意の５か所以上の位置で上記観察を行って得られた割合の平均値に該当する。なお、特定金属粒子が占める面積の部分において、特定金属粒子は凝集していてもよい。
なお、上記の方法では、被膜の任意の５か所以上の位置で観察を行って、被膜面積に対する特定金属粒子の面積の割合を得ているが、同じ被膜であれば、被膜面積に対する特定金属粒子の面積の割合に有意な差は生じない。
【００３８】
特定金属粒子の製造方法は特に制限されず、公知の方法が挙げられる。
例えば、溶媒の存在下、特定化合物と金属粒子とを混合することにより、特定金属粒子を製造できる。
なお、上記により製造された溶液中に特定化合物が余剰に残るように特定化合物および金属粒子を混合した場合、得られた溶液は後述する接点部材を製造するために使用される組成物として用いることができる。
【００３９】
＜接点部材の製造方法＞
接点部材の製造方法は特に制限されず、公知の方法が挙げられる。
なかでも、生産性に優れる点で、金属基材上に、特定オイル、および、特定金属粒子を含む組成物を供給して、被膜を形成する方法が挙げられる。
上記組成物は、被膜を形成するための組成物であり、上記した特定オイル、および、特定金属粒子を含む。
組成物中における特定オイルの含有量は特に制限されないが、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、組成物全質量に対して、１．０００〜３．０００質量％が好ましく、１．５００〜２．５００質量％がより好ましい。
組成物中における特定金属粒子の含有量は特に制限されないが、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、組成物全質量に対して、０．００１〜１．０００質量％が好ましく、０．１００〜０．５００質量％がより好ましい。
組成物中における特定金属粒子の含有量（質量％）に対する、特定オイルの含有量（質量％）の比（特定オイルの含有量（質量％）／特定金属粒子の含有量（質量％））は特に制限されず、上記した被膜中における上記比と同様の範囲が好ましい。
【００４０】
組成物は、溶媒を含んでいてもよい。
溶媒は特に制限されず、例えば、アルコール系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、脂環式または芳香族炭化水素系溶媒、ハロゲン化炭化水素系溶媒、および、フッ素系溶媒が挙げられる。
組成物中における溶媒の含有量は特に制限されないが、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立の点から、組成物全質量に対して、５０．０００〜９９．９９０質量％が好ましく、８０．０００〜９９．０００質量％がより好ましい。
溶媒は１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４１】
金属基材上に組成物を供給する方法は特に制限されず、組成物を金属基材上に塗布する方法、および、組成物中に金属基材を浸漬する方法が挙げられる。
金属基材上に組成物を供給した後、必要に応じて、溶媒を揮発させるための乾燥処理を実施してもよい。また、溶媒を揮発させるために、自然乾燥を行ってもよい。
【００４２】
＜推定メカニズム＞
本発明の接点部材において所望の効果が得られるメカニズムは不明だが、図１を用いてその推定メカニズムを説明する。
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の接点部材の推定メカニズムを説明するための模式図である。なお、図１（ａ），（ｂ）においては、金属基材１１が所定の粗さを有する場合を示す。また、金属粒子１４の表面処理に、特定オイル、すなわち、極性基を有するフッ素系オイルを用いた場合を示す。
本発明の接点部材１０において、金属基材１１表面に被膜１２が形成されている。より具体的には、金属基材１１表面に、極性基を有するフッ素系オイル１５が結合して単分子層を形成している。さらに、該単分子層上に分子鎖のからまりによってゆるく固定化されたフッ素系オイル１５の流動層が形成されている。この流動層中に、表面処理により、フッ素系オイル１５が表面に結合した金属粒子１４が分散している。つまり、被膜１２は、上記単分子層および流動層を含む。
【００４３】
フッ素系オイル１５の流動層中に分散している金属粒子１４は、端子１００により金属基材１１表面におしつけられて変形した際に、凝着が起こって電気的接続が確保される。これにより、低電気抵抗性を達成する。
【００４４】
金属粒子１４の周囲にはフッ素系オイル１５が存在するため、凝着の単位は金属粒子１４の程度以下に小さくなる。凝着部分が非常に小さく分散しているために、小さい応力でもすぐに剥がれるようになり、凝着自体は起こっても摩耗は進行しない状態となる。これにより、摺動耐久性を達成する。
【００４５】
また、図１（ｂ）に示すように、金属粒子１４が、金属基材１１中に埋め込まれるような状態となると、フッ素系オイル１５が金属基材１１内部に保持されることになり、端子１００の摺動下で、再び金属基材１１表面に現れて、流動層として機能する。このように、フッ素系オイル１５が表面に結合した金属粒子１４は、摺動が起こる場所での潤滑剤の枯渇を防ぎ、繰り返し利用可能な新しい供給機構として機能する。
【００４６】
金属粒子１４およびフッ素系オイル１５が金属基材１１内部に保持されるためには、さらには、フッ素系オイル１５が表面に結合した金属粒子１４が、繰り返し利用可能な潤滑剤の新しい供給機構として機能するためには、金属粒子１４が、金属基材１１中に埋め込まれるような状態を創り出すことが重要である。金属粒子１４が、金属基材１１中に埋め込まれるような状態を創り出すためには、応力に対して金属基材１１が変形することが望ましい。これを達成するためには、応力に対する金属基材１１の変形量の指標として、金属基材１１の硬度を制御すればよい。具体的には、金属基材１１のビッカース硬度を１８０Ｈｖ以下に制御するのが好ましい。
【００４７】
一般的に金属の硬質化手段として、固溶強化、析出強化、加工硬化、結晶粒径微細化がよく利用される。例えば、析出強化型銅合金であるＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金（いわゆるコルソン合金）や、銀めっき時に微量の金属（セレン、アンチモン、ビスマス等）を添加することにより、固溶強化させた「硬質銀めっき」など、各種の金属材料が接点材料として実用化されている。このような異種金属の添加は電気抵抗を増加させるために好ましくないので、無添加の銀めっきをめっき後にバレル研磨して加工硬化させている場合もある。
いずれにしても、これらの従来技術は、摺動耐久性向上のために接点材料を硬質化している。
【００４８】
これに対し、本発明では、金属粒子１４が、金属基材１１中に埋め込まれるような状態を創り出すため、金属基材１１のビッカース硬度を１８０Ｈｖ以下に制御するのが好ましい。
【００４９】
＜用途＞
本発明の接点部材は、種々の用途に適用できる。
本発明の接点部材は、例えば、スイッチやリレーなどの電流をＯＮ−ＯＦＦするのに用いる電子部品や電気機器に適用できる。つまり、本発明は、接点部材を有するコネクタにも関する。
なお、本発明の接点部材を使用する場合、接点部材同士が互いの被膜を対向させた状態で摺動するように用いてもよい。
【００５０】
本発明の接点部材は、大電流用コネクタへの適用に好適である。
図２は、大電流用コネクタの一例の斜視図である。図２の大電流用コネクタ２００の詳細は特開２０１３−８５１１号公報に記載されている。図２の大電流用コネクタ２００に本発明の接点部材を適用する場合、矢印Ｃで示すように、端子の摺動部である、プラグコネクタ２１０のプラグ部２２０の表面、レセプタクルコネクタ２３０のソケット部２４０の表面、およびコンタクトユニット２５０の全面に上記組成物を塗布または浸漬して、被膜を形成すればよい。
【００５１】
図３（ａ），（ｂ）は、大電流用コネクタの別の一例の斜視図である。図３の大電流用コネクタ３００の詳細は特開２０１３−２１８８３７号公報に記載されている。図３（ａ）は、コネクタ３００に接続対象物４００を挿入する前の状態の斜視図であり、図３（ｂ）は、コネクタ３００に接続対象物４００を挿入した状態の斜視図である。図３（ｃ）は、コネクタ３００に接続対象物４００を挿入した状態の断面図である。矢印ＤＩは接続対象物４００の挿入方向を示している。コネクタ３００は、導電性フォルダ３２０と、コンタクト３４０を備えている。図３の大電流用コネクタ３００に本発明の接点部材を適用する場合、矢印Ｃで示すように、コンタクト３４０の表面と、接続対象物４００の表面全体に上記組成物を塗布または浸漬して、被膜を形成すればよい。
【００５２】
図４（ａ）〜（ｃ）は、大電流用コネクタの別の一例の斜視図である。図４（ａ）に示す大電流用コネクタ５００，６００は、図４（ｂ）に示すように、それぞれ、ソケットコンタクト５１０およびソケットハウジング５２０、ピンコンタクト６１０およびピンハウジング６２０で構成されている。図４（ｃ）は、ソケットコンタクト５１０およびピンコンタクト６１０の斜視図である。図４の大電流用コネクタ５００，６００に本発明の接点部材を適用する場合、矢印Ｃで示すように、ソケットコンタクト５１０の表面と、ピンコンタクト６１０の表面に上記組成物を塗布または浸漬して、被膜を形成すればよい。
【実施例】
【００５３】
以下に実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されない。
なお、実施例の説明において、金属の名称を元素記号、例えば銀はＡｇ、銅はＣｕで示す場合もある。
【００５４】
＜組成物の調製＞
（使用材料）
下記表に示す組成物の成分は以下である。
フッ素系溶剤
バートレルＸＦ（商品名、三井・ケマーズフロロプロダクツ社製）：下記式の化合物を成分とする。
【００５５】
【化１】
0006872089.tif 000002
【００５６】
極性基を有するフッ素系オイル（特定オイル）
１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロ（２，５，８，１１，１４−ペンタメチル−３，６，９，１２，１５−オキサオクタデカン−１−オール）（下記式）
【化２】
0006872089.tif 000003
【００５７】
１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデカンチオール（下記式）
【化３】
0006872089.tif 000004
【００５８】
金属粒子
銀粒子：シルベスト還元銀ＡＧＳ−０５０（商品名）、粒径０．５μｍ（徳力本店製）
【００５９】
（組成物の種類）
上記した成分を後述する表１および２に示す組成で混合して、組成物を調製した。なお、組成物中、特定オイルと金属粒子とが相互作用して上記した特定金属粒子が形成され、特定オイルの一部がそのまま組成物中に残存する。つまり、得られた組成物１〜２、１１〜２０には、特定オイルと、特定金属粒子とが含まれていた。
【００６０】
【表１】
0006872089.tif 000005
【００６１】
【表２】
0006872089.tif 000006
【００６２】
＜接点部材の製造＞
評価試験（摺動試験）用サンプルの製造のために、以下のプローブおよびプレートを用意した。
・プローブ：ピンプローブ
接点形状：曲率半径が１ｍｍの球形
母材：Ｃ１１００（タフピッチ銅）
めっき種：軟質Ａｇめっき
めっき厚：５μｍ
・プレート：テストピース
母材：Ｃ１１００（タフピッチ銅）
めっき種：軟質Ａｇめっき
めっき厚：５μｍ
プローブおよびプレートともに、Ａｇめっき後に変色防止処理（アルカンチオール膜形成）を行ったサンプルと、変色防止処理を行わない（Ａｇめっき面のまま）サンプルの２種類を用意した。
【００６３】
次に、上記で製造した組成物を用いて、ディップ法でプローブおよびプレートにそれぞれ各種組成物を塗布した。塗布後に、常温にて１時間自然乾燥して、所定の被膜を有するプローブおよび所定の被膜を有するプレートを作製した。
上記作製されたプローブおよびプレートは、接点部材に該当する。
【００６４】
＜評価＞
（評価手順）
後述する測定装置および測定条件にて、上記で作製した所定の被膜を有するプレートを、所定の被膜を有するプローブでこすりながら、摩擦係数と、接触抵抗とを測定した。接触抵抗に関しては、摺動開始時および摺動時の接触抵抗を測定した。また、摩擦係数に関しては、摺動時の摩擦係数を測定した。
ＣＣＤカメラによるリアルタイム観察を同時に行い、母材であるＣｕ素地の露出が確認された時点で試験を終了した。
【００６５】
・測定装置
接触電気抵抗同時計測型摩擦摩耗試験機ＦＰＲ−２３００（レスカ社）００２４
・測定条件
摺動距離：１０ｍｍ
摺動速度：１０ｍｍ／ｓ
接触荷重：６Ｎ
往復回数：Ｃｕ素地の露出確認後、試験終了
【００６６】
（評価基準）
上記試験を行い、以下の（１）〜（４）の４つの項目を評価した。
（１）接触抵抗（摺動開始時）
（２）接触抵抗（摺動時）
（３）摩擦係数（摺動時）
（４）Ｃｕ素地が露出するまでの摺動回数
上記（１）〜（４）の項目に関しては、それぞれ、後述する表３に示す基準値を満たす場合に、所望の効果があると判断する。例えば、接触抵抗（摺動開始時）に関しては、２．００ｍΩ未満であれば、所望の効果があると判断する。
【００６７】
【表３】
0006872089.tif 000007
【００６８】
なお、後述する表４〜９中の「効果」欄において、上記評価項目の基準値を全て満たす場合を「○」と表記し、その中でも特に特性が優れる例を「◎」とする。
上記評価項目のうち、いずれか１つでも満たさない場合には「×」と表記する。
【００６９】
＜実施例１〜２、比較例１＞
組成物１，２を用いた結果を後述する表４に示す。表４中、接触抵抗（摺動開始時）は、摺動回数２回までの最大値を示す。接触抵抗（摺動時）および摩擦係数（摺動時）は、摺動回数３から、Ｃｕ素地が露出するまでの最大値を示す。これらの点については、後述する表５〜１０も同様である。
なお、比較例１では、組成物によるプローブおよびプレートの処理を実施していない。つまり、比較例１において、プローブおよびプレートは所定の被膜を有さない。
また、図５（比較例１）、図６（実施例１）、および、図７（実施例２）に、具体的な実験結果を示す。
【００７０】
【表４】
0006872089.tif 000008
【００７１】
比較例１と比べ、実施例１，２ではＣｕ素地が露出されるまでの摺動回数が延びており摺動耐久性が向上した。実施例１がより好適であり、主鎖が類似した構造でも、極性基として水酸基を有する１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロ（２，５，８，１１，１４−ペンタメチル−３，６，９，１２，１５−オキサオクタデカン−１−オール）の方がより好ましいことがわかった。
【００７２】
＜実施例３〜４、比較例２＞
組成物１６を用いた結果を後述する表５に示す。なお、比較例２では、組成物によるプローブおよびプレートの処理を実施していない。つまり、比較例２において、プローブおよびプレートは所定の被膜を有さない。
【００７３】
【表５】
0006872089.tif 000009
【００７４】
比較例２は、Ａｇめっき表面に硫化防止処理として、アルカンチオールの被膜を形成した態様に該当する。比較例２は、比較例１の場合と比べＣｕ素地が露出されるまでの摺動回数は１００回だが、摺動開始時の接触抵抗が２．０８ｍΩと高くなっていた。
それと比較して、実施例３および４は、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立がなされていた。アルカンチオール膜を形成した実施例３と、形成しなかった実施例４を比較した場合、アルカンチオール膜を形成しなかった実施例４の方がより好ましいことがわかった。
【００７５】
＜実施例５〜１０、比較例３＞
組成物１０〜１６を用いた結果を後述する表６に示す。また、実施例１０、７、６、および、５の特定金属粒子の様子を観察した偏光顕微鏡像を、図８、図９、図１０、および、図１１に示す。なお、視認性の向上のため、画像認識ソフトで特定金属粒子を黒く塗りつぶしている。
表６中、「特定金属粒子の面積率（％）」欄は、上記した被膜の法線方向から被膜を観察した際の被膜面積に対する特定金属粒子の面積の割合（％）に該当し、測定方法は上記した通りである。
【００７６】
【表６】
0006872089.tif 000010
【００７７】
組成物に銀粒子を投入しなかった比較例３ではＣｕ素地が露出されるまでの摺動回数は６００回を超えるが、摺動開始時の接触抵抗も高かった。また、摩擦係数が安定でも接触抵抗が急に上昇し５ｍΩ以上になったため×とした。
実施例５〜１０では、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立がなされていた。
実施例５〜１０の比較より、特定金属粒子の平均二次粒子径が１．７μｍ〜２．１μｍの場合、より優れた効果が得られた。また、特定金属粒子の面積率（％）が３．６％〜１５．０％の場合、より優れた効果が得られた。
【００７８】
＜実施例１１〜１５、比較例１＞
組成物１３、１７〜２０を用いた結果を後述する表７に示す。
【００７９】
【表７】
0006872089.tif 000011
【００８０】
実施例１１〜１５では、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立がなされていた。
特に、組成物中の１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロ（２，５，８，１１，１４−ペンタメチル−３，６，９，１２，１５−オキサオクタデカン−１−オール）の濃度が１．５００質量％〜２．５００質量％の実施例１２〜１４のとき、特に優れた摺動耐久性を示した。言い換えれば、特定金属粒子の含有量（質量％）に対する、特定オイルの含有量（質量％）の比（特定オイルの含有量（質量％）／特定金属粒子の含有量（質量％））が、１５〜２５においてより優れた効果が得られた。
【００８１】
＜実施例１６〜２０＞
組成物１３を用いた結果を後述する表８に示す。なお、実施例１６〜２０では、プレートの表面粗さの最大高さＲｙが異なる場合の比較を行った。
【００８２】
【表８】
0006872089.tif 000012
【００８３】
プレートの表面粗さの最大高さＲｙが０．３μｍ〜３．９μｍの実施例１６〜２０は、Ｃｕ素地が露出されるまでの摺動回数が多くなっている。特に、プレートの表面粗さの最大高さＲｙが０．５μｍ〜１．７μｍの実施例１７〜１９が好ましいことがわかった。
【００８４】
＜実施例２１〜２６、比較例４＞
組成物１０〜１６を用いた結果を後述する表９に示す。実施例２１〜２６では、プレートの表面粗さの最大高さＲｙに対する、特定金属粒子の平均二次粒子径の比が異なる場合の比較を行った。
【００８５】
【表９】
0006872089.tif 000013
【００８６】
組成物に銀粒子を投入しなかった比較例４ではＣｕ素地が露出されるまでの摺動回数は６００回以上だが、摺動開始時の接触抵抗も高かった。また、摩擦係数が安定でも接触抵抗が急に上昇５ｍΩ以上になったため×とした。
実施例２１〜２６では、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立がなされていた。
特に、プレートの表面粗さの最大高さＲｙに対する、特定金属粒子の平均二次粒子径の比（二次粒子径／最大高さＲｙ）が１．０〜１．２の例２３〜２５が好ましいことがわかった。
【００８７】
＜実施例２７〜３１＞
評価試験（摺動試験）用サンプルとして、ビッカース硬度Ｈｖが異なるＡｇめっき（ビッカース硬度Ｈｖ：１８０、１５０、１２０、９０、６０）を使用したプローブおよびプレートをそれぞれ５種類準備した。なお、プローブおよびプレートはビッカース硬度が同一のものを組み合わせて使用した。プローブおよびプレートは組成物１８で処理した。結果を後述する表１０に示す。
また、図１２（実施例２７）および図１３（実施例３１）に、具体的な実験結果を示す。
【００８８】
【表１０】
0006872089.tif 000014
プレートとプローブのビッカース硬度が１８０Ｈｖ以下の実施例２７〜３１では、低電気抵抗性および摺動耐久性の両立がなされていた。
特に、プレートとプローブのビッカース硬度が１２０Ｈｖ以下の実施例２９〜３１が好ましいことがわかった。
【符号の説明】
【００８９】
１００：端子
１０：接点部材
１１：金属基材
１２：被膜
１４：金属粒子
１５：極性基を有するフッ素系化合物
２００：大電流用コネクタ
２１０：プラグコネクタ
２２０：プラグ部
２３０：レセプタクルコネクタ
２４０：ソケット部
２５０：コンタクトユニット
３００：大電流用コネクタ
３２０：導電性フォルダ
３４０：コンタクト
４００：接続対象物
５００，６００：大電流用コネクタ
５１０：ソケットコンタクト
５２０：ソケットハウジング
６１０：ピンコンタクト
６２０：ピンハウジング
【要約】
【課題】低電気抵抗および摺動耐久性を両立させた接点部材の提供。
【解決手段】金属基材と、上記金属基材上の少なくとも一部に配置された被膜とを有する接点部材であって、上記被膜が、極性基を有するフッ素系オイル、および、極性基を有するフッ素系化合物で表面処理された金属粒子を含む、接点部材。
【選択図】図１【図１】
0006872089.tif 000015
【図２】
0006872089.tif 000016
【図３】
0006872089.tif 000017
【図４】
0006872089.tif 000018
【図５】
0006872089.tif 000019
【図６】
0006872089.tif 000020
【図７】
0006872089.tif 000021
【図８】
0006872089.tif 000022
【図９】
0006872089.tif 000023
【図１０】
0006872089.tif 000024
【図１１】
0006872089.tif 000025
【図１２】
0006872089.tif 000026
【図１３】
0006872089.tif 000027