專利名稱：：電觸點材料及其制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及電觸點材料及其制造方法。技術背景電觸點部件中，以前一直使用導電性優(yōu)異的銅或銅合金，而近年來接觸特性不斷提高，使用棵銅或銅合金的情況減少了，開始制造和使用在銅或銅合金上進行了各種表面處理的材料。尤其是經常被作為電觸點材料使用的材料包括在電觸點部位鍍敷貴金屬的電觸點材料。其中，金、銀、釔、鉑、銥、銠、釕等貴金屬由于材料具有穩(wěn)定性、優(yōu)異的導電率等而被用于各種電觸點材料，特別是銀，它的導電性在金屬中最為優(yōu)異，雖然是貴金屬類，但相對來說比較便宜，因此被廣泛使用于許多方面。此外，還有各種將這些貴金屬包覆在電觸點部位上而形成的材料。最近，在汽車電氣配線用的連接器端子、移動電話搭載的接觸開關、或存儲卡、PC卡的端子等會伴隨有反復抽插或滑動的電觸點材料中，使用耐磨損性優(yōu)異的電觸點材料。關于耐磨損性的提高，廣泛使用的電觸點材料中，使用硬質銀、硬質金的接觸材料等比較普遍。而且還在研究開發(fā)分散有微粒子的鍍敷材料和包覆材料等，在電觸點材料的滑動特性方面，正在開發(fā)各種表面處理材料。例如，特開平03-191084號公報記載了如下材料，通過對具有特定的硬度和表面粗糙度的銅原材料進行底層鍍敷鎳、中間鍍敷鈀、表層鍍敷金，以提高耐磨損性和耐腐蝕性，將基料的維氏硬度調整至230以下，表面粗糙度(Rz)調整至45)am以下，且鍍敷結構為3.0pm下半光澤或無光澤鎳底層鍍層，1.5pm以下光澤鈀或光澤鈀-鎳合金中間鍍層，0.1-0.5pm金或金合金鍍層。
發(fā)明內容然而，以往那些經過了硬質銀或硬質金處理的電觸點材料，被用于需要滑動的地方時，這些貴金屬很容易被磨損掉，基材表面露出來，常常會導致滑動接觸材料的導電不良。針對這個問題，采取了加大貴金屬厚度、提高耐滑動性等方法，但因為要使用大量的昂貴的貴金屬，會產生制造成本過高的缺點。另外，特開平03-191084號公報中記載的鍍敷材料，對基料有規(guī)定，而且對被處理的鍍敷金屬也有規(guī)定，對一最表層的十點的平均粗糙度Rz進行了描述，但由于滑動接觸材料的最表面會很快消失掉，因此靠規(guī)定最表面的粗糙度還不足以提高滑動接觸材料的特性。此外，還有具有以包覆方法形成的貴金屬層的滑動接觸材料，但由于用包覆方法無法實現如現有技術所能達到的nm-nm單位的薄膜化，因此存在貴金屬使用量大且制造成本高的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種可解決上述問題，滑動特性、耐磨損性優(yōu)異，壽命長，可低成本制造的電觸點材料以及它的制造方法。本發(fā)明人在對上述問題進行研究開發(fā)后發(fā)現，通過在導電性基體上設置算術平均粗糙度Ra=(A)iim的由貴金屬或以貴金屬為主要成分的合金形成的第一層，以及在所述第一層的表面上設置的第二層，其中第二層由貴金屬或以貴金屬為主要成分的合金形成，其膜厚為0.001x(A)^im(A)(im，所述貴金屬或其合金不同于形成第一層的貴金屬或其合金，這樣可以使電觸點材料成為耐磨損性、滑動特性優(yōu)異的接觸材料。成為最表面的第二層的貴金屬用作接觸材料時，初期的接觸、滑動多多少少會引起磨損，磨損粉優(yōu)先填埋至形成第一層的由算術平均粗糙度Ra-(A)pm的貴金屬或以這些成分為主要成分的合金形成的膜的凹凸部位。其結果發(fā)現，第二層為貴金屬，特別是沒有發(fā)生氧化或變質而埋入槽中，接觸狀態(tài)從外觀上來看是兩種以上的不同種類的貴金屬的接觸，延展性、潤滑效果使其作為滑動接觸材料的壽命延長，并且可以獲得穩(wěn)定的接觸電阻，最終作出了本發(fā)明。本發(fā)明提供下述方案(1)一種電觸點材料，所述電觸點材料包括導電性基體、設置在導電性基體上的第一層、以及設置在所述第一層的表面的第二層，所述第一層由貴金屬或以貴金屬為主要成分的合金形成，其算術平均粗糙度Ra=(A)fxm,所述第二層由貴金屬或以貴金屬為主要成分的合金形成，其膜厚為0.001x(A)^xm(A)pm，其中，形成所述第二層的貴金屬或形成所述第二層的合金中作為主要成分的貴金屬是不同于形成所述第一層的貴金屬或形成所述第一層的合金中作為主要成分的貴金屬的元素。(2)第(l)項所述的電觸點材料，其中，所述(A)為0.05-0.5。(3)第(1)項或第(2)項所述的電觸點材料，其中，所述第一層和第二層中至少一層為通過鍍敷而設置。(4)第(1)項或第(2)項所述的電觸點材料的制造方法，其中，通過鍍敷而設置所述第一層和第二層中至少一層。本發(fā)明的上述以及其他特征和優(yōu)點，可適當參照附圖，從下述記載中得到明確。圖l是表示本發(fā)明的一個實施方式的剖面示意圖。圖2是表示本發(fā)明的另一個實施方式的剖面示意圖。圖3是表示本發(fā)明的又一個實施方式的剖面示意圖。圖4是表示本發(fā)明的一個實施方式的第一層和第二層的界面的部分擴大剖面示意圖。圖5是表示本發(fā)明的另一個實施方式的界面的部分擴大剖面示意圖。具體實施方式關于本發(fā)明的電觸點材料，其是在導電性基體上設置第一層、在所述第一層的表面設置第二層而形成，所述第一層由貴金屬或以貴金屬為主要成分的合金形成，其算術平均粗糙度Ra=(AVm,所述第二層由貴金屬或以貴金屬為主要成分的合金形成，其膜厚為0.001x(A)iim(AVm，其中，形成所述第二層的貴金屬或形成所述第二層的合金中作為主要成分的貴金屬是不同于形成所述第一層的貴金屬或形成所述第一層的合金中作為主要成分的貴金屬的元素。以貴金屬為主要成分的合金通常是指，貴金屬成分占該合金的50質量％以上、優(yōu)選80質量％以上的合金。當第一層和第二層含有相同的貴金屬元素時，對于第一層的貴金屬元素和其他元素的質量比均為50質量％、且第二層的貴金屬元素和其他元素的質量比也都為50質量％的情況，進行下述定義。(l)第一層的其他元素或第二層的其他元素中至少一種元素是貴金屬時，由于其他貴金屬元素占到50質量％,作為第一層的主要成分的貴金屬元素和作為第二層的主要成分的貴金屬元素被視為不同元素。(2)第一層的其他元素以及第二層的其他元素均不是貴金屬元素時，只要第一層的其他元素與第二層的其他元素是不同的元素，本發(fā)明中作為第一層的主要成分的貴金屬元素和作為第二層的主要成分的貴金屬元素被視為不同元素。(3)第一層的其他元素與第二層的其他元素相同時，第一層和第二層的組成相同，本發(fā)明中作為第一層的主要成分的貴金屬元素和作為第二層的主要成分的貴金屬元素被視為相同元素。此外，當第一層的其他元素以及第二層的其他元素為相同的貴金屬元素時，作為其他元素的貴金屬元素在第一層或第二層的任意一層中的質量比不到50%、另一層中的質量比為50質量％時，使用不同的貴金屬元素以作為第一層的主要成分和第二層的主要成分。圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的剖面示意圖。在該實施方式中，導電性基體1的表面設置有第一層2，然后在第一層2上又設置有第二層3。圖2是表示本發(fā)明的另一個實施方式的剖面示意圖。在這里，導電性基體l的表面設置有由第一層2和第二層3構成的覆蓋層的底層4。圖3是表示本發(fā)明的又一個實施方式的剖面示意圖。其中，導電性基體1的表面設置有底層4，底層4的表面部分設置有由第一層2以及第二層3構成的涂覆層，以實現節(jié)省貴金屬而降低成本。關于圖3,也可以在導電性基體1的部分表面設置底層4，例如可以僅在設置有由第一層2以及第二層3構成的覆蓋層的地方設置底層4(與覆蓋層的形狀吻合)。在圖1圖3中，第一層2和第二層3之間的界面是采用直線的筒化方式進行表示的，但事實上，如圖4所示的部分擴大剖面示意圖，設置在導電性基體1上的第一層2，其表面具有算術平均粗糙度Ra=(A)pm的凹凸，第二層3的膜厚為0.001x(AVm(A)jim。如圖5的部分擴大剖面示意圖所示，例如將光澤鍍敷使用于第二層3等情況下，也有可能在凹部鍍敷厚的第二層3、在凸部鍍敷薄的第二層3。另外，例如，也可以在鍍敷后對表面進行輕微研磨而磨去表面，僅在凹部覆蓋第二層3。這里，當凹部形成厚的第二層3、在凸部形成薄的第二層3時，第二層3的膜厚由它們的算術平均來定義。本發(fā)明的電觸點材料所使用的導電性基體，優(yōu)選使用銅、鎳、鐵、或它們的合金、或在鋼材、鋁材等上覆蓋銅或銅合金所形成的復合原材料等。在本發(fā)明的電觸點材料中，既可設置第一層的底層，也可不設置第一層的底層，例如，也可以設置由鎳及鎳合金、或鈷及鈷合金、或銅及銅合金構成的底層，由此阻擋基材成分的擴散、提高了附著力。尤其是當在鍍敷處理中形成比導電性基體貴的金屬時，為提高附著力、防止置換，進行薄鍍或觸擊電鍍等底層處理也是有效的。另外，底層也可以有多層，優(yōu)選根據覆蓋方法用途等設置各種底層結構。底層的總厚度優(yōu)選為0.1~1.0|um。由貴金屬或以貴金屬為主要成分的合金形成的第一層，其算術平均粗糙度Ra-(A)nm，所述第一層是導電特性良好的貴金屬層。(A)優(yōu)選0.05~0.5，更優(yōu)選0.1-0.2。當(A)為超過0.5的值時，會因表面粗糙度太大而使滑動接觸材料的耐磨損性降低，滑動特性變差。對第一層的厚度并無特別限定，但因為貴金屬越厚成本越高，所以第一層的涂覆厚度最優(yōu)選是0.2-5)im。本發(fā)明中形成第一層以及第二層的貴金屬是指標準電極電位為正的金屬，例如金、銀、銅、釔、鈾、銥、銠、釕等，優(yōu)選金、銀、釔、鈾。其中，形成第一層的貴金屬或作為形成第一層的合金的主要成分的貴金屬是不同于形成第二層的貴金屬或作為形成所述第二層的合金的主要成分的貴金屬的元素。第二層是由不同于形成第一層的元素或其合金的貴金屬所形成的膜層，其膜厚在(A)nm以下，所述第二層是保護第一層、且設置了與導電特性良好的第一層不同的貴金屬層。該第二層成為初期的滑動面，但通過將第二層填埋至第一層的Ra-(A)pm的凹凸部，可以形成兼顧作為接觸材料所需要的低接觸電阻特性、作為滑動接觸所需要的表面潤滑性、耐磨損性功能的層。第二層只要是能夠填埋第一層的凹凸即可，所述第二層厚度為0.001x(A)pm~(A)nm，優(yōu)選0.001(A)~0.5(A)nm。當第二層的厚度在(A^im以上時，其會覆蓋至第一層所規(guī)定的Ra-(A)nm的凹凸部以上，效果減弱同時，貴金屬的使用量還會增加，使成本上升。為制造本發(fā)明的電觸點材料，可使用鍍敷、包層(clad)、蒸鍍、濺射等各種膜形成法，但優(yōu)選第一層以及第二層中至少一層是以鍍敷方式設置而成，更優(yōu)選第一層和第二層這兩層都以鍍敷方法形成。鍍敷可以適當選擇通常使用的鍍敷，作為較容易形成薄膜的方法，優(yōu)選使用電解鍍敷法。電解鍍敷液的組成及鍍敷條件可以按照常用方法進行。另外，為了控制必須的貴金屬量，將第一層或第二層、或者是這二者的貴金屬涂覆層以條狀、點狀等進行部分施加也是有用的。本發(fā)明的覆蓋層，對于外觀種類是否為全光澤、半光澤、無光澤，沒有特別的限定，都可適用。還有，雖然僅靠上述發(fā)明，技術效果就已經足夠了，但為了鞏固，也優(yōu)選在一層以上的層中復合通常使用的各種添加劑、分散劑、分散粒子等。通過本發(fā)明，可以以低成本制造出滑動特性、耐磨損性優(yōu)異、壽命長的電觸點材料。實施例下面，基于實施例對本發(fā)明進行更加詳細的說明，但本發(fā)明不僅限于此。對厚0.3mm、寬18mm的C14410條(銅基體)進行電解脫脂、酸洗的預處理后，制成表1所示的鍍敷結構材料，得到本發(fā)明以及比較例的電觸點材料。對各鍍層厚的測定，使用熒光X射線膜厚測定裝置(SFT9400:SII制)，以平行光管(〕U^—夕一)徑巾0.5mm、測定時間60秒的條件對任意的表面IO個點進行測定，算出其平均值。表1:具體發(fā)明實施例以及比較例<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實施例13Cu/0.5Pd/1皿2Ag/0.1實施例14雨0.5以及Ag觸擊電鍍/0.2光澤Ag/4.0/0.15Au/0.01實施例15蘭.5以及Ag觸擊電鍍/0.2光澤Ag/4.0/0.15Au/0扁實施例16無Ag/4.0/0.05Au/0.01實施例17無Ag/4皿1Au/0,01實施例18無Ag/4.0/0.5Au/0.01實施例19無Ag/0.5/0.3Au/0.01比4交例1蘭.5以及Ag觸擊電鍍/0.2Ag/4.0/0.3---比爭i例2無Ag/4.0/0.3Au/0.5比爭支例3無Ag/4.0/0.6---比專交例4廳.5以及Ag觸擊電鍍/0.2Ag/4.0/0.3Ag/0.01比車交例5無Ag/4.0/0.03Au/0.01比爭支例6無Ag/4.0/0.8Au/0.01上述各鍍敷的鍍敷液成分以及鍍敷條件如下所示。Ni鍍敷鍍敷液Ni(NH2S03H)500g/l、NiCl230g/l、H3B0330g/l鍍敷條件電流密度15A/dm2、溫度50°CCo鍍敷鍍敷液CoS04400g/l、NaCl20g/l、H3B0440g/l鍍敷條件電流密度5A/dm2、溫度30°CCu鍍敷鍍敷液CuS045H20250g/l、H2S0450g/l、NaClO.lg/1鍍敷條件電流密度6A/dm2、溫度40°CAg觸擊電鍍鍍敷液AgCN5g/l、KCN60g/l、K2C0330g/l鍍敷條件電流密度2A/dm2、溫度30°CAg鍍敷鍍敷液AgCN50g/l、KCN100g/l、K2C0330g/l鍍敷條件電流密度0.5~3A/dm2、溫度30°C光澤Ag鍍敷鍍敷液AgCN5g/l、KCN100g/l、K2C0330g/l、NaS2031.58g/l鍍敷條件電流密度1A/dm2、溫度30°CPd-Ni合金鍍敷Pd/Ni(%)80/20鍍敷液Pd(NH3)2Cl240g/l、NiS0445g/l、NH4OH90ml/l、(NH4)2S0450g/l鍍敷條件電流密度1A/dm2、溫度30°CPd鍍敷鍍敷液Pd(NH3)2Cl245g/l、NH4OH90ml/l、(NH4)2S0450g/l鍍敷條件電流密度1A/dm2、溫度30°CAu鍍敷鍍敷液KAu(CN)214.6g/l、C6H807150g/l、K2C6H407180g/l、EDTA-Co(II)3g/l、哌溱2g/l鍍敷條件電流密度1A/dm2、溫度40°CRu鍍敷鍍敷液RuNOCl35H2010g/l、NH2S03H15g/l鍍敷條件電流密度1A/dm2、溫度50°C為求出關于上述電觸點材料的滑動特性，在被用為滑動接觸的部分進行了下述條件下的動摩擦系數測定以及接觸電阻測定，測定結果以及制造成本如表2所示。動摩擦系數測定使用Bowden滑動實驗裝置測定動摩擦系數。測定條件如下。R=2.Omm鋼球探測器、滑動距離1Omm、滑動速度1OOmm/min.、滑動次數往返100次、負荷10g、65%Rh、25°C接觸電阻測定采用四端子法，對涂覆初期以及動摩擦系數實驗過程中的接觸電阻進行測定。測定條件為，讀取Ag探測器R=2mm、負荷10g、lOmA通電時的電阻值。表2:評價結果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>對表2中各實施例以及比較例的電觸點材料的制造所需的成本從低到高分為OOAx四個等級。另外，按從優(yōu)到劣分為◎〇△x四個等級進行綜合評價。綜合評價的◎〇為實用性水準。由上述結果看出，在實施例中均獲得了穩(wěn)定的動摩擦系數以及接觸電阻。而比較例1、3、4、5以及6中，滑動次lt接近100次時，接觸電阻增大，另外，比較例2的成本太高，這些都未到實用性水準。工業(yè)實用性端子、便攜電話搭載的接觸開關、或存儲卡、PC卡的端子等需要反復抽插、滑動的電觸點材。以上對本發(fā)明及其實施方式進行了說明，只要沒有特別的指定下，不應用說明中的任何一個細節(jié)來限定本發(fā)明，在不違反所附的權利要求書所示的發(fā)明的精神和范圍下，應在較寬范圍內解釋本發(fā)明。本申請主張基于2006年3月17日在日本國申請的專利申請2006-075231、以及2007年3月14日在日本國申請的專利申請2007-065855的優(yōu)先權，本申請參考了上述專利申請并將其內容作為本說明書記載的一部權利要求1.一種電觸點材料，所述電觸點材料包括導電性基體、設置在導電性基體的第一層、以及設置在所述第一層的表面的第二層，所述第一層由貴金屬或以貴金屬為主要成分的合金形成，其算術平均粗糙度Ra＝(A)μm，所述第二層由貴金屬或以貴金屬為主要成分的合金形成，其膜厚為0.001×(A)μm～(A)μm，其中，形成所述第二層的貴金屬或形成所述第二層的合金中作為主要成分的貴金屬是不同于形成所述第一層的貴金屬或形成所述第一層的合金中作為主要成分的貴金屬的元素。2.權利要求1所述的電觸點材料，其中，所述(A)為0.05-0.5。3.權利要求1或2所述的電觸點材料，其中，所述第一層和第二層中至少一層是通過鍍敷而設置。4.一種制造權利要求1或2所述的電觸點材料的方法，其中，通過鍍敷而設置所述第一層和第二層中至少一層。全文摘要本發(fā)明提供一種電觸點材料，所述電觸點材料包括導電性基體、設置在導電性基體的第一層、以及設置在所述第一層的表面的第二層，所述第一層由貴金屬或以貴金屬為主要成分的合金形成，其算術平均粗糙度Ra＝(A)μm，所述第二層由貴金屬或以貴金屬為主要成分的合金形成，其膜厚為0.001×(A)μm～(A)μm，形成所述第二層的貴金屬或形成所述第二層的合金的主要成分的貴金屬是不同于形成所述第一層的貴金屬或形成所述第一層的合金的主要成分的貴金屬的元素。文檔編號C22C5/04GK101401178SQ200780008629公開日2009年4月1日申請日期2007年3月15日優(yōu)先權日2006年3月17日發(fā)明者小林良聰申請人:古河電氣工業(yè)株式會社