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JPS6348151B2 - - Google Patents
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JPS6348151B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6348151B2
JPS6348151B2 JP58051839A JP5183983A JPS6348151B2 JP S6348151 B2 JPS6348151 B2 JP S6348151B2 JP 58051839 A JP58051839 A JP 58051839A JP 5183983 A JP5183983 A JP 5183983A JP S6348151 B2 JPS6348151 B2 JP S6348151B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alloy
electrical contact
concentration
thickness
diffusion layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP58051839A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS59177873A (ja
Inventor
Shoji Shiga
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
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Publication of JPS59177873A publication Critical patent/JPS59177873A/ja
Publication of JPS6348151B2 publication Critical patent/JPS6348151B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】
本発明はコネクター、リレー、スイツチ等に用
いられる電気接触部材に関するもので、特に加工
性を損なうことなく長期間に亘り安定した電気接
触特性を示す経済的な接触部材を提供するもので
ある。 従来電気接触部材には、卑金属からなる部材の
電気接触面に、Au、Ag、Pd等の貴金属又はこれ
等の合金を被着したものが用いられている。これ
等貴金属は耐食性に富み、電気接触抵抗の小さい
良導体で、アーク損耗にも耐え、適度の硬さと可
撓性を有し、機械的摩耗特性も満足できる優れた
電気接触特性を示す。しかしながらこれ等金属は
何れも高価な貴金属であるため、電気接触面のみ
に可及的に薄く被着している。 Auは最も高価な貴金属で、電気接触抵抗は最
も低いが、軟質のため高度の耐摩耗性が要求され
る用途には適さない。特に卑金属からなる部材の
電気接触面にのみ被着したものは、周辺卑金属の
硫化腐食物がAu層上に進展する、所謂クリープ
現象が極めて顕著に現われる欠点がある。Agは
比較的安価な貴金属であるが、硫化し易い致命的
な欠点がある。Pdはコスト的にAuとAgの中間に
ある貴金属で、硬質、高融点であるが、触媒性が
強く、有機蒸気や大気汚染物質を吸着して表面に
絶縁性の化合物を生じ易い欠点がある。特にPd
は貴金属中最も活性で、所謂褐色粉末(Brown
Powder)、動的、静的重合(Friction Polymer、
Static Polymer)等を起す危険性が大きいとこ
ろから、Pd層上に更にAuメツキなどの高価なメ
ツキを施す必要があり、コネクターなどの弱電電
子部品には利用されていない。 本発明はこれに鑑み種々研究の結果、少量の
Pdを有効に活用し、加工性を損なうことなく長
期間に亘り安定した電気接触特性を示す経済的な
電気接触部材を開発したもので、電気接触面が
Ni、Co又はこれ等の合金からなる部材の接触面
に、Pdの拡散層を形成し、該拡散層の表面Pd濃
度を40〜90wt%としたことを特徴とするもので
ある。 即ち本発明はCu又はCu合金等からなる電気接
触部材の接触面にNi、Co又はこれ等の合金層を
形成するか、或いは電気接触部材をNi、Co又は
これ等の合金で構成し、該部材のNi、Co又はこ
れ等の合金からなる電気接触面にPdの拡散層を
形成し、該拡散層の表面Pd濃度を40〜90wt%と
したものである。Pd拡散層は熱拡散による場合
電気接触面から内部に向つて漸次Pd濃度を低下
するもので、Ni、Co又はこれ等合金に拡散させ
ることにより、少量のPdの使用で優れた電気接
触特性を得たものであるが又後述する方法によれ
ば拡散層中の濃度分布を大巾に平均化することが
可能である。 Ni、Coは強固な酸化皮膜を生成し、電気接触
抵抗を著しく高める欠点があり、またPdは前記
の如き欠点を有しているが、Ni、Co又はこれ等
の合金の表面にPdを拡散させることにより、両
者の欠点を軽減緩和する。即ち表面のPd濃度を
90wt%以下とすることにより、前記絶縁性化合
物の発生を大巾に低下抑止し、他方Pd濃度を
40wt%以上とすることにより、Ni、Co又はこれ
等の合金の酸化皮膜の生成を抑止したものであ
る。Pd拡散層の厚さは使用条件により特定する
ことはできないが、高荷重で多数回の挿板を行な
うコネクターやアーク損耗を伴うリレー接点など
ではμオーダを要するが、通常の用途では0.01〜
1μ程度で十分である。 本発明部材は上記の如くNi、Co又はこれ等の
合金からなる電気接触面に、表面のPd濃度が40
〜90wt%のPd拡散層を形成したもので、PdはNi
やCoと全率固溶の安定した合金を生成するため、
表面から連続してPdの濃度を勾配を有する拡散
層となる。従つて部材と拡散層の境界には欠陥が
起り得ない。電気接触部材の接触面にPdとNi又
はCo均一な合金層を機械的クラツド、蒸着又は
メツキにより被着してもある程度の電気接触特性
を得ることができるが、機械的クラツドでは薄い
合金層を能率的、経済的に被着することが困難で
あり、蒸着やメツキでは所望組成の合金を安定し
て析出させることが困難である。更にこのような
合金層は上記拡散層と異なり、部材との境界の密
着力が劣り、加工中又は使用中に合金層の剥離や
破壊が起り易いものである。 本発明部材はNi、Co又はそれ等の合金からな
る電気接触面に、Pdの拡散層を形成してNi、Co
又はこれ等合金とPdの双方の欠陥を軽減緩和し、
優れた電気接触特性を得たもので、Cu又はCu合
金等からなる電気接触部材の接触面にNi、Co又
はこれ等の合金層を形成するか、或いはNi、Co
又はそれ等の合金からなる電気接触部材を用い、
該部材の接触面にPd又はPd合金を被着し、これ
を加熱拡散することにより容易に得ることができ
る。加熱拡散はPd又はPd合金の被着厚さ、Pdの
表面濃度によつて異なるが、不活性雰囲気中、
400〜1200℃の温度で加熱処理し、加熱温度、加
熱時間は、Pd又はPd合金の被着厚さ、Pdの表面
濃度により、経験的に決めればよい。尚接触面は
Pdの表面濃度が40〜90wt%で、残部はNi又はCo
を主体とするものであるが、必要に応じてAg、
Au、白金族などの貴金属、Cuなどの卑金属を含
有させることもできる。 拡散方法としては、他にレーザー光を用い極短
時間(msecオーダー)に溶融金属化し、急冷凝
固させる方法も開発されている。この方法によれ
ば合金属内のPd濃度の分布はより均一化される。 次に本発明を実施例について詳細に説明する。 実施例 1 厚さ0.5mmのリン青銅条に、下記スルフアミン
酸浴を用いて厚さ10μのNiメツキを行ない、その
上に下記Pd(NH32(NO22浴を用いて厚さ1μの
Pdメツキを行なつた。これをH2−Arガス中で
900℃の温度に2時間加熱した後、厚さ0.25mmま
で圧延して電気接触部材を得た。 スルフアミン酸浴 Ni(SO3NH22 500g/ NiCl2・6H2O 30g/ H3BO3 30g/ 浴 温 50℃ 電流密度 10A/dm2 Pd(NH32(NO22浴 Pd(NH32(NO22 6g(Pd)/ NaNO2 40g/ NaCl 40g/ H3BO3 10g/ 浴 温 50℃ 電流密度 2.5A/dm2 実施例 2 実施例1においてスルフアミン酸浴を代えて下
記ワイズベルク浴を用い、厚さ5μのNi−18wt%
Co合金メツキを行ないPd(NH32(NO22浴に代
えて市販のメツキ浴(田中貴金属社製パラテツク
ス)を用い、浴温45℃、電流密度1A/dm2
厚さ0.5μのPdをメツキした。これをH2−Arガス
中で950℃の温度に1時間加熱した後、厚さ0.25
mmまで圧延して電気接触部材を得た。 ワイズベルク浴 NiSO4・6H2O 240g/ CoSO4・7H2O 15g/ H3BO3 30g/ NiCl2・6H2O 45g/ (NH42SO4 2g/ PH 3.0 浴 温 40℃ 電流密度 2.5A/dm2 実施例 3 実施例1において、Pd(NH32NO2浴に代えて
市販のメツキ浴(日進化成製PNP−80)を用い、
浴温30℃、電流密度0.5A/dm2で厚さ0.7μのPd
−23wt%Ni合金をメツキした。これをH2気流中
で750℃の温度に4時間加熱した後、厚さ0.25mm
まで圧延して電気接触部材を得た。 比較例 1〜3 実施例1〜3において、加熱処理することなく
圧延した。 比較例 4 実施例1において、Pdメツキと加熱処理を省
略して圧延した。 比較例 5 実施例1において、Pdメツキに代えて、厚さ
2.5μのAu−25wt%Ag−5%Cu合金をNi上に冷
間圧接した。 これ等電気接触部材を巾5.0mmにスリツトした
ものについて、表面Pd濃度、拡散層の厚さ、接
触抵抗、及び加工性を測定した、これ等の結果を
第1表に示す。 表面Pd濃度及び拡散層の厚さは、オージユー
分光法により表面Pd濃度を分析すると共に、Ar
イオンスパツターで表面をエツチングしながら同
様にPd濃度を分析し、Pd濃度が40%以上の部分
を拡散層とした。接触抵抗は部材を加湿劣化(温
度60℃、湿度95%、100時間)、硫化劣化
(3ppmH2S、湿度100%、室温、500時間)、有機
蒸気劣化(トルエンと水の混合物、室温、500時
間)を施した後、部材表面にAg棒を荷重50grで
接触させ、0.1Aの電流で抵抗を測定した。 また加工性は直径2.0mmの棒に巻き付け、その
外表面を1000倍の電子顕微鏡で観察した。
【表】 第1表から明らかな如く、本発明部材は何れの
劣化条件にも耐え、安定した接触抵抗を示し、か
つ加工性も優れていることが判る。これに対し加
熱拡散処理を省略したものでは有機蒸気劣化が認
められ、加工性も劣り、特にPd−Ni合金メツキ
について加熱拡散処理を省略したものでは加熱、
硫化、有機による劣化が認められた。またPdメ
ツキと加熱拡散処理を省略したものでは、加湿及
び硫化劣化が著しく、高価なAu−Ag合金メツキ
したものではH2S中で切断面のリン青銅の硫化物
がクリープし、黒褐色に変色して接触抵抗が著し
く大きくなることが判る。 実施例 4 実施例1において、Pdメツキ厚さを、それぞ
れ0.5μ、0.25μ、0.1μとして同様の加熱拡散処理
し、表面Pd濃度、拡散層の厚さ、加湿、硫化、
有機劣化の測定を行なつた。その結果を第2表に
示す。
【表】 第2表から明らかなように表面Pd濃度が40%
に満たないものは加湿による劣化が著しく大きい
ことが判る。 実施例 5 実施例1〜3により得た本発明部材よりコネク
ターソケツトを成型し、これにAuメツキピンを
104回挿抜し、その前後における接触抵抗を測定
した。またこれ等について、加湿劣化を行つた
後、同様にして接触抵抗を測定した。これ等の結
果を第3表に示す。
【表】 第3表から明らかなように本発明部材は挿抜後
加湿劣化を行なつても接触抵抗の増加は小さく、
本発明部材は耐摩耗性も実用上満足し得ることが
判る。尚実施例3からなる部材では、加湿劣化に
より接触抵抗に若干の増加が認められた。 実施例 6 厚さ0.5mmのNi条に、常法により下記メツキ浴
を用いてNiストライクメツキを施してからPd
(NH32(NO22浴を用いて厚さ2μのPdメツキを
行ない、これを水素ガス中900℃の温度で0.5時間
加熱拡散処理した後、厚さ0.3mmまで圧延して本
発明部材を得た。 この部材をリードレール用Fe系接点基体に溶
接により取付けてリードリレーの固定側接点を形
成し、可動側接点基体に厚さ3.5μのAu−0.6%Co
合金をメツキしたものを用い、電圧30V、電流
1A、振動数1Hzの条件で溶着するまでの接点寿
命を測定した。その結果溶着までの振動数は平均
55×104回であつた。尚本発明部材の表面Pd濃度
は85%拡散層の厚さは3.6μであつた。 比較のため固定側接点基体に、可動側接点基体
と同様厚さ3.5μのAg−0.6%Co合金をメツキした
従来のリードリレーでは、溶着までの寿命は30〜
45×104回であり、本発明部材によれば性能及び
経済性が著しく改善されることが判る。 以上何れもPd又はPd合金をメツキし、これを
加熱拡散してPdの拡散層を形成した例について
説明したが、これに限るものではなく、Pd又は
Pd合金を蒸着、スパツタリングその他任意の方
法で被着してもよい。 このように本発明部材によれば、Ni、Co又は
これ等の合金からなる接触面にPdを拡散させる
ことにより、両者の欠点を軽減緩和し、かつ加工
性を損なうことなく長期間に亘り安定した電気接
触特性を得ることができるもので、工業上顕著な
効果を奏するものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 電気接触面がNi、Co又はこれ等の合金から
    なる部材の接触面に、Pdの拡散層を形成し、該
    拡散層の表面Pd濃度を40〜90wt%としたことを
    特徴とする電気接触部材。
JP58051839A 1983-03-28 1983-03-28 電気接触部材 Granted JPS59177873A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58051839A JPS59177873A (ja) 1983-03-28 1983-03-28 電気接触部材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58051839A JPS59177873A (ja) 1983-03-28 1983-03-28 電気接触部材

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59177873A JPS59177873A (ja) 1984-10-08
JPS6348151B2 true JPS6348151B2 (ja) 1988-09-27

Family

ID=12898024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58051839A Granted JPS59177873A (ja) 1983-03-28 1983-03-28 電気接触部材

Country Status (1)

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JP (1) JPS59177873A (ja)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5851421A (ja) * 1981-09-22 1983-03-26 富士通株式会社 電気摺動接触子

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JPS59177873A (ja) 1984-10-08

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