特許 6840140 電気接点用のクラッド材及び該クラッド材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6840140

(24)【登録日】2021年2月18日

(45)【発行日】2021年3月10日

(54)【発明の名称】電気接点用のクラッド材及び該クラッド材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01H 11/04 20060101AFI20210301BHJP

   H01H 1/04 20060101ALI20210301BHJP

【ＦＩ】

   H01H11/04 B

   H01H1/04 B

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2018-519515(P2018-519515)

(86)(22)【出願日】2017年5月19日

(86)【国際出願番号】JP2017018927

(87)【国際公開番号】WO2017204129

(87)【国際公開日】20171130

【審査請求日】2019年11月19日

(31)【優先権主張番号】特願2016-102422(P2016-102422)

(32)【優先日】2016年5月23日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】509352945

【氏名又は名称】田中貴金属工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000268

【氏名又は名称】特許業務法人田中・岡崎アンドアソシエイツ

(72)【発明者】

【氏名】新妻 巧望

(72)【発明者】

【氏名】青山 由典

(72)【発明者】

【氏名】竹内 順一

(72)【発明者】

【氏名】井戸 隆太

(72)【発明者】

【氏名】高橋 秀也

【審査官】 北岡 信恭

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５３−００１８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２９１３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９１４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１２０９５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｈ １／０４、１１／０４

Ｂ３２Ｂ １５／０１、１５／２０

Ｃ２２Ｃ ５／０６、 ９／００、 ９／０６

Ｃ２２Ｆ １／００、 １／０８、 １／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ａｇ合金からなる接点材料と、前記接点材料を支持するＣｕ系の析出型時効硬化材からなる基材とで構成される電気接点用のクラッド材の製造方法であって、
時効硬化済みの前記基材と、前記接点材料とを接合して粗クラッド材を製造する工程と、
前記粗クラッド材を、前記基材の再結晶温度を基準に−２００℃以上−１００℃以下の範囲内で焼鈍熱処理する工程と、
熱処理後の前記粗クラッド材を加工する工程と、を含む電気接点用のクラッド材の製造方法。

【請求項2】

前記接点材料を構成するＡｇ合金として、Ａｇ濃度が１０質量％以上９５質量％以下のＡｇ合金であって、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔからなる群から選択される少なくとも１の元素を含むＡｇ合金を使用する請求項１記載の電気接点用のクラッド材の製造方法。

【請求項3】

前記接点材料を構成するＡｇ合金として、Ａｇ−Ｃｕ−Ｎｉ系合金、Ａｇ−Ｎｉ系合金、Ａｇ−Ｐｄ系合金、Ａｇ-Ｐｄ-Ｃｕ系合金、Ａｇ-Ｐｄ-Ｃｕ-Ｐｔ-Ａｕ系合金、Ａｇ-Ａｕ-Ｃｕ-Ｐｔ系合金のいずれかを使用する請求項２記載の電気接点用のクラッド材の製造方法。

【請求項4】

前記Ｃｕ系の析出型時効硬化材として、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ｃｕ−Ｂｅ系合金、Ｃｕ−Ｆｅ系合金、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｃｒ−Ｚｎ系合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｍｇ系合金のいずれかを使用する請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電気接点用のクラッド材の製造方法。

【請求項5】

前記時効硬化済みの基材と前記接点材料とを接合して粗クラッド材を製造し、
前記粗クラッド材を前記焼鈍熱処理し、
前記焼鈍熱処理後の粗クラッド材を加工してクラッド材にすることにより、
前記クラッド材の前記接点材料と前記基材との接合界面における、Ａｇ及びＣｕを含む拡散領域の幅を２．０μｍ以下にする請求項1〜請求項４のいずれかに記載の電気接点用のクラッド材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、時効析出型のＣｕ合金からなる基材に、Ａｇ合金からなる接点材料が接合された電気接点用のクラッド材及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

各種電気・電子機器に搭載される、開閉ブレーカーや開閉スイッチ等で使用される開閉接点、及び、モーターやスライドスイッチ等で使用される摺動接点として、従来からクラッド構造を有する接点材料が知られている（以下、開閉接点と摺動接点について、それらの総称として「電気接点」と称するときがある。）。

【0003】

電気接点用のクラッド材は、電極との接触・離反の繰り返し、又は、電極との断続的な摺動が生じる接触部たる接点材料と、この接点材料を支持する基材とで構成される。接触部たる接点材料には、高耐磨耗性と高導電性の双方が要求されており、Ａｇ又はＡｇ合金からなるＡｇ系材料の適用例が多い。

【0004】

一方、基材には、導電性に加えて、電気接点の作動時に受ける圧力による破損を抑止すべく高強度・高ばね性が要求される。電気接点用のクラッド材の強度及び耐久性は、基材の強度やばね性よって特徴付けられることが多いからである。そこで、電気接点用のクラッド材の強度等を改良するための取り組みとして、基材の材質として析出型時効硬化材を適用することが知られている。基材として有用な析出型時効硬化材としては、Ｃｕ系の析出型時効硬化型合金が挙げられる。例えば、コルソン合金と称されているＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金は、従来から電子部品用材料として高強度かつ高導電の合金材料として知られている（特許文献１）。

【0005】

ここで、電気接点用のクラッド材を製造する際には、接点材料と基材とを接合する工程と、接合後のクラッド材を目的とする形状・寸法に加工する工程が必要となる。そして、析出型時効硬化材を基材として適用する場合、これらの工程に加えて、時効硬化材の時効硬化のための熱処理工程も考慮する必要がある。

【0006】

図３は、析出型時効硬化材を基材とするクラッド材の製造工程を概略説明するものである。図３で示すように、従来工程においては、時効硬化前の基材と接触部となる接点材料（Ａｇ系合金）を圧接した後、基材の溶体化処理及び時効硬化熱処理を行い目的形状に加工している。尚、この最終加工前に時効硬化熱処理を再度行う場合もある。そして、以上の工程により、基材はＣｕ合金を母相（マトリックス）とし添加元素に応じた組成の析出相が分散した時効硬化材となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平３−１６２５５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

従来から知られている、析出型時効硬化材を基材とする電気接点用のクラッド材は、導電性と強度との調和が要求される各種用途に対応できるものと考えられる。しかし、改善の余地もあり、特に導電性の改善が必要であるとされている。

【0009】

電気接点用のクラッド材の導電性向上の傾向は、電気接点を備える各種機器の小型化、高性能化等によって加速している。例えば、スマートフォン等の小型機器の増加により、それらで使用される開閉ブレーカー等の高容量化に対応するための導電性向上が必要とされている。また、モーターの分野においても、マイクロモータの小型化・高容量化の需要が多く、導電性向上が必要となっている。このように、電気接点（開閉接点及び摺動接点）用のクラッド材には、導電率も改良が要求されている。そして、強度との関連において、基材となる析出型時効硬化材の特性維持を前提とし、高導電率で高強度のクラッド材とすることが要求される。

【0010】

本発明は、以上のような背景のもとなされたものであり、Ｃｕ系の析出型時効硬化材を基材とし、接点材料としてＡｇ合金を接合した電気接点用のクラッド材について、高強度を発揮すると共に高導電率を達成することのできるもの、及び、その製造方法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】

【0011】

本発明者等は、析出型時効硬化材を基材とする電気接点用クラッド材について、その導電特性に影響を及ぼし得る因子を再検討した。その結果、従来のクラッド材においては、その製造時の熱履歴に起因して、接点材料と基材との接合界面に双方の構成元素が混在する拡散領域が存在することを見出した。そして、この拡散領域について詳細を検討したところ、これがクラッド材全体の導電特性に影響を及ぼしているとの考察に至った。

【0012】

本発明において、接点材料であるＡｇ合金、及び、基材であるＣｕ系の析出型時効硬化材は、いずれも予定された組成・構成を維持することで導電特性を発揮する。即ち、接点材料は、Ａｇを必須成分としつつ適切な添加元素を添加することで、導電性に耐磨耗性等が付加されている。一方、基材となる析出型時効硬化材も、適切な熱処理（溶体化処理と時効熱処理）により、析出相を生じさせて母相をＣｕ合金にすることで高導電率を達成させている。

【0013】

これら接点材料及び基材に対し、両者の接合界面で形成される拡散領域は、接点材料の構成元素と基材の構成元素が混在する組成を有している。この拡散領域の組成は、導電性について最適な配慮がなされた接点材料の組成と相違する。従って、拡散領域は導電性が良好な領域ではない蓋然性が高いと推察できる。そして、そのような導電性に劣る領域は、接点材料と基材との導通を阻害するので、制限されるべきである。

【0014】

ここで、拡散領域が形成される原因について考察するに、クラッド材製造過程で接合界面に入力される熱履歴にある。図３に示したように、従来のクラッド材の製造工程は、接点材料と基材とを接合した後に、溶体化処理及び時効熱処理を行い、析出硬化作用のある材料組織を形成している。これらの熱処理について、特に、Ｃｕ系の析出型時効硬化材に対する溶体化処理は、７００℃以上の高温加熱が必要となることもある。従って、溶体化処理或いは時効熱処理の熱により拡散領域が生成・拡大していると考えられる。

【0015】

そこで、本発明者等は、電気接点用のクラッド材の製造工程の見直しを行いつつ、上記拡散領域とクラッド材の導電率との関係について詳細検討を行い、拡散領域を規制する製造方法を見出すと共に、拡散領域の好適な範囲を設定することで、高導電率を達成できるとして本発明に想到した。

【0016】

上記課題を解決する本発明は、Ｃｕ系の析出型時効硬化材からなる基材に、Ａｇ合金からなる接点材料を接合してなる電気接点用のクラッド材であって、前記接点材料と前記基材との接合界面における、Ａｇ及びＣｕを含む拡散領域の幅が２．０μｍ以下であることを特徴とする電気接点用のクラッド材である。

【0017】

本発明についてより詳細に説明する。上記の通り、本発明は、Ａｇ合金からなる接点材料と、Ｃｕ系の析出型時効硬化材からなる基材とからなるクラッド材である。以下の説明では、接点材料及び基材の各構成について説明した上で両者の間の拡散領域について説明する。そして、本発明のクラッド材の態様及び製造方法を説明する。

【0018】

（Ａ）接点材料
接点材料の構成材料としては、導電性と耐磨耗性を考慮してＡｇ合金が適用される。本発明においてＡｇ合金とは、Ａｇ（銀）を必須元素として含む合金であり、主成分がＡｇであることに限定されない。但し、接点材料としての導電性確保の観点から、Ａｇ濃度が１０質量％以上９５質量％以下のＡｇ合金が好ましい。そして、Ａｇ合金を構成する元素としては、Ａｇに、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔからなる群から選択される少なくとも１の元素である。

【0019】

接点材料として好ましいＡｇ合金の種類としては、Ａｇ濃度で区分することができる。具体的には、Ａｇ濃度が８０％以上のＡｇ合金、Ａｇ濃度が５０％以上８０％未満のＡｇ合金、Ａｇ濃度が５０％未満のＡｇ合金で区分できる。各Ａｇ合金の例としては、Ａｇ濃度が８０％以上のＡｇ合金としては、Ａｇ−Ｃｕ−Ｎｉ系合金（Ａｇ濃度９０質量％以上９５質量％以下）、Ａｇ−Ｎｉ系合金（Ａｇ濃度８０質量％以上９０質量％以下）等が挙げられる。また、Ａｇ濃度が５０％以上８０％未満のＡｇ合金としては、Ａｇ−Ｐｄ系合金（Ａｇ濃度５０質量％以上７０質量％以下）等が挙げられる。更に、Ａｇ濃度が５０％未満のＡｇ合金としては、Ａｇ-Ｐｄ-Ｃｕ系合金（Ａｇ濃度３０質量％以上５０質量％未満）、Ａｇ-Ｐｄ-Ｃｕ-Ｐｔ-Ａｕ系合金（Ａｇ濃度２０質量％以上４０質量％以下）、Ａｇ-Ａｕ-Ｃｕ-Ｐｔ系合金（Ａｇ濃度５質量％以上１５質量％以下）等が挙げられる。これらのＣｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔの少なくとも一つを含むＡｇ合金は、更に、Ｚｎ、Ｓｍ、Ｉｎ等の添加元素を任意に含んでいても良い。

【0020】

（Ｂ）基材
基材には、Ｃｕ系の析出型時効硬化材が適用される。Ｃｕ系の析出型時効硬化材とは、時効処理後にＣｕ又はＣｕ合金が母相を構成し、ここに添加元素に応じた析出相が分散するようになっている材料である。即ち、Ｃｕを必須構成元素とする析出型時効硬化材料である。Ｃｕ系材料を適用するのは、母相となるＣｕ又はＣｕ合金の導電性を重視するからである。

【0021】

基材となるＣｕ系析出型時効硬化材としては、高強度のＣｕ系析出型時効硬化材として、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ-Ｍｇ系合金が適用できる。これらのＣｕ合金は、コルソン系合金と称されている。更に、Ｃｕ−Ｂｅ系合金（ベリリウム銅）も基材として好適なＣｕ系析出型時効硬化材である。また、中強度のＣｕ系析出型時効硬化材である、Ｃｕ−Ｆｅ系合金、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｃｒ−Ｚｎ系合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｍｇ系合金等は、基材として好適なＣｕ系析出型時効硬化材である。尚、前記した合金系においては、主要構成元素以外の微量添加元素を含むことが許容される。例えば、コルソン系合金である、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金は、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ等の添加元素を含み得る。

【0022】

（Ｃ）拡散領域
本発明に係る電気接点用クラッド材は、上記した接点材料と基材とがクラッドされてなる。そして、本発明は、接点材料と基材との接合界面における拡散領域の幅（厚さ）を規定する。ここで、接合領域の意義をより詳細に定義すると、接点材料と基材との接合界面で、接点材料中のＡｇ濃度を基準（１００％）としたとき、Ａｇ濃度が９５％以下５％以上となっている合金領域が拡散領域である。この拡散領域は、接点材料（Ａｇ合金）の構成元素と基材（Ｃｕ系析出型時効硬化材）の構成元素の双方から構成される合金層であり、その組成は連続的に変化している。そして、電気特性も好ましいものではなく導電率も低い。

【0023】

そこで、本発明は、この拡散領域の幅を制限するものである。拡散領域が２．０μｍを超えると、クラッド材全体の導電率が低下することとなる。本発明では、拡散領域が存在しないもの、即ち、拡散領域の幅が０（ゼロ）μｍであるものが最も好ましいといえる。但し、後述する製造工程をもってしても拡散領域の生成を完全に抑制することは難しい。現実的な側面として、拡散領域の幅の下限は０．１μｍとすることで、本発明が目的とする高強度・高導電率のクラッド材とすることができる。

【0024】

尚、本発明における拡散領域の幅とは平均値とする。接合界面における拡散領域の形状は、必ずしも平坦であるとは限らず幅が変動することもある（むしろ完全に一定のものの方が少ない）。よって、拡散領域の幅を定める際には、複数個所の値の平均を採用するのが好ましい。拡散領域の測定法の一例としては、ＥＰＭＡ（電子線マイクロプロブ分析）、ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分析）等の元素分析機器を利用し、接合界面付近の元素分析（ライン分析、マッピング）を行い、Ａｇ濃度の変化を追跡することで拡散領域の範囲を測定することができる。

【0025】

（Ｄ）本発明に係るクラッド材の態様
本発明に係るクラッド材について、基材に対する接点材料の形状は特に限定されず、オーバーレイ、インレイ、エッジレイのいずれであっても良い。スイッチやブレーカー等の開閉接点の用途においては、インレイ型のクラッド材の適用例が多く、本発明はこの形式に良好に対応できる。但し、いずれの形式であっても、全ての接合界面で拡散領域の幅が規定内にあることが要求される。例えば、インレイ型のクラッド材では、接点材料が基材に埋め込まれた状態で接合されおり接点材料の三方に接合界面が存在する。本発明では、それら三方の接合界面における接合領域が２．０μｍ以下であることを要する。

【0026】

また、本発明に係るクラッド材について、接点材料の厚さ・寸法及び基材の厚さ・寸法は制限がない。それらは、組み込まれる機器寸法、設計寿命等により決定されるものである。

【0027】

（Ｅ）本発明に係るクラッド材の機械的・電気的特性
以上説明した本発明に係る電気接点用のクラッド材においては、基材となるＣｕ系の析出型時効硬化材の特性が十分に発揮されている。その結果、本発明は、高強度と高導電率との双方において好適な電気接点となる。本発明に係るクラッド材の引張強度と導電率は、引張強度で４００〜１２００ＭＰａであり、導電率が２０〜９０％ＩＡＣＳであるものが好ましい。これらの特性は、クラッド材の基材の種類によるので、より具体的には、上記した高強度のＣｕ系析出型時効硬化材（コルソン系合金、ベリリウム銅系合金等）を適用したものでは、引張強度で６００〜１２００ＭＰａであり、導電率が２０〜５０％ＩＡＣＳであるものが好ましい。また、中強度のＣｕ系析出型時効硬化材（Ｃｕ−Ｆｅ系合金、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ-Ｓｎ-Ｃｒ-Ｚｎ系合金、Ｃｕ-Ｃｒ-Ｍｇ系合金等）を適用したものでは、引張強度で４００〜７００ＭＰａであり、導電率が６０〜９０％ＩＡＣＳであるものが好ましい。

【0028】

（Ｆ）本発明に係るクラッド材の製造方法
次に、本発明に係る電気接点用のクラッド材の製造方法について説明する。上記したように、クラッド材の製造方法としては、接点材料と基材とを接合する工程と、接合後のクラッド材を目的とする形状・寸法に加工する工程を含み、基材として析出型時効硬化材を適用する場合には、更に、時効硬化のための熱処理工程が追加される。

【0029】

そして、本発明に係る電気接点用のクラッド材の製造方法は、時効硬化済みの基材と、接点材料とを接合して粗クラッド材を製造する工程と、前記粗クラッド材を、前記基材の再結晶温度を基準に−２００℃以上−１００℃以下の範囲内で焼鈍熱処理する工程と、熱処理後の前記粗クラッド材を加工する工程と、を含む電気接点用のクラッド材の製造方法である。

【0030】

この製造方法は、接点材料との接合前に基材の時効硬化処理を完了させ、時効硬化済みの基材からクラッド材を製造し、これを加工するものである。このように、接合前に基材の時効硬化処理を行うことで、クラッドにした後の熱入力を低減し、接合界面で拡散領域の拡大を抑制することができる。

【0031】

接合前の基材の時効硬化処理は、材料を高温加熱及び急冷して過飽和固溶体を形成する溶体化処理と、これを適度な温度で加熱して析出相を析出させる時効処理とを含む。これらの処理は、従来法と同様の条件が適用でき、適用する析出型時効硬化材の組成に応じた処理がなされる。通常、溶体化処理は材料を５００℃以上９００℃以下に加熱して急冷する。好ましくは、６００℃以上８００℃以下、より好ましくは、６００℃以上７５０℃以下に加熱して急冷する。その後の時効処理は、過飽和固溶体を所定温度に加熱・保持する。Ｃｕ系の析出型時効硬化材における時効処理温度は、４００℃以上６００℃以下とするのが好ましく、より好ましくは４００℃以上５００℃以下である。

【0032】

時効処理済みの基材と接点材料との接合についても、従来のクラッド材と同様の工程が採用できる。通常、このクラッド材の接合方法としては加圧による圧接が適用される。基材及び接点材料共に、接合前に形状に応じた加工を行っても良い。

【0033】

基材と接点材料とを接合して得られる粗クラッド材については、所定の厚さなるまで加工される。この加工は圧延加工が主体となる。ここで、本発明においては、加工前に粗クラッド材についての焼鈍熱処理を行う。この焼鈍熱処理は、時効硬化済みの基材を含む粗クラッド材の加工を容易にすることを目的とするものである。この焼鈍熱処理は、基材である時効硬化材の再結晶温度を基準に−２００℃以上−１００℃以下の範囲内の条件で行われる。厳密な管理が要求される。過度の熱処理は、基材の時効硬化組織に変化を生じさせ析出相が消失することになる。これにより、基材の導電率が低下し接点用途としての適正を失う。また、熱処理は不足すると導電率の低下はないが、材料の軟化が生じないので加工性確保という熱処理本来の目的が達成できない。焼鈍熱処理の温度については、時効硬化材の再結晶温度を基準に、−２００℃以上−１５０℃以下の範囲が依り好ましい。焼鈍熱処理の具体的な熱処理温度は、５５０℃以上６００℃以下とするのが好ましい。

【0034】

粗クラッド材の加工は、圧延加工により所望の板厚になるまで加工する。圧延加工は複数回行っても良い。また、上記した焼鈍熱処理は、圧延加工毎に複数回行っても良い。更に、最終的に切断加工（スリット加工）にて任意の幅を得ることもできる。以上の加工工程により本発明の電気接点用のクラッド材が製造される。

【発明の効果】

【0035】

以上説明したように、本発明に係る電気接点用のクラッド材は、その製造工程において、接点材料と基材との接合前に、基材についての時効硬化処理を完了させている。そして、接点材料を接合した後の接合界面の拡散領域の拡大を抑制する。これにより、高強度・高導電率のクラッド材としている。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本実施形態における電気接点用クラッド材の製造工程を説明する図。

【図2】実施例１、比較例１の接合界面のＳＥＭ写真及びＥＤＳ分析結果。

【図3】従来の電気接点用クラッド材の製造工程を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、接点材料となるＡｇ合金、及び、基材となるＣｕ系析出型時効硬化材を複数種用意してクラッド材（インレイ型クラッド材）を製造した。本実施形態で使用した接点材料となるＡｇ合金（表１）、及び、基材となるＣｕ系析出型時効硬化材（表２）を下記に示す。表２の基材において、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４は高強度のＣｕ系析出型時効硬化材であり、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８は中強度のＣｕ系析出型時効硬化材である。以下説明する第１実施形態〜第３実施形態では、これらの材料から、適宜に接点材料と基材を選択してクラッド材を製造・評価した。

【0038】

【表1】

【0039】

【表2】

【0040】

第１実施形態：この実施形態で製造したクラッド材の接点材料と基材との組み合わせを表３に示す。表３には、接点材料と基材の組成に加えて、基材の再結晶温度、及び、接点材料との圧接前に行った時効処理の温度条件を示している。

【0041】

【表3】

【0042】

本実施形態のクラッド材製造工程を図１に示す。本実施形態では、表１に記載された時効処理を予め行ったテープ状の析出型時効硬化材と、テープ状の接点材料とをロール圧接した。そして、圧接後のテープ状の粗クラッド材を５５０℃の加熱炉（還元雰囲気）内に通過させ（１．０ｍ／ｍｉｎ）焼鈍熱処理を行った後、粗クラッド材を圧延加工し、焼鈍熱処理を再度行って最終圧延を行った。最終圧延後のクラッド材（板厚０．１ｍｍ）は、スリット加工して幅１８ｍｍのテープ状のクラッド材とした（実施例１〜実施例３）。

【0043】

比較例１〜比較例３：図３で説明した従来の製造工程にてクラッド材を製造した。即ち、接点材料と基材とをクラッド接合した後に、溶体化処理及び時効熱処理を行って電気接点用のクラッド材を製造した。これら比較例における溶体化処理と時効処理の条件は、表１の各実施例と同様とした。また、その他の処理条件も本実施形態と同様とした。

【0044】

以上のようにして製造した実施例、比較例のクラッド材について、ＥＤＳ分析を行った（分析機器：日本電子株式会社製ＪＳＭ−７１００Ｅ、検出器：ＯＸＦＯＲＤ製Ｘ−ＡＣＴを使用）。分析は、試験片を樹脂に埋め込み、断面を露出させた試料を作成し、ＳＥＭ観察(４０００倍)すると共に、接点材料と基材との境界部をＥＤＳによりライン分析(加速電圧１５ｋＶ)を行った。そして、このライン分析の結果に基づき拡散領域の幅を測定した。この測定は、接点材料の端部付近（表面付近）のＡｇカウント数を基準（１００％）とし、Ａｇカウント数が９５％になる点を始点とし、Ａｇカウント数が５％の点を終点として、始点と終点との間隔を拡散領域と判定した。この拡散領域の幅の測定は、任意に５箇所のＥＤＳ分析を行い、それらの平均値を算出した。

【0045】

また、実施例、比較例の各クラッド材について、導電性を確認するために抵抗値の測定を行った。抵抗値測定は、四端子法にて行った。断面観察についての一例として、実施例１及び比較例１の接合界面付近の断面写真を図２に示す。そして、拡散領域の幅及び抵抗値の測定結果についての結果を表４に示す。

【0046】

【表4】

【0047】

図２のＳＥＭ写真及びＥＤＳ分析結果から、実施例１の拡散領域はその幅が狭くなっていることが分かる。これは、他の実施例でも同様であり、いずれも拡散領域の幅は１．８μｍ以下となっている。比較例はいずれも拡散領域が２μｍを超え、６μｍの幅広の拡散領域が生じるものもあった。

【0048】

そして、拡散領域の発達はクラッド材の導電特性にも影響を及ぼす。接点材料と基材の種類にもよるが、拡散領域が発達した比較例は抵抗値が大きくなる傾向があることが確認された。

【0049】

第２実施形態：この実施形態では、高強度のＣｕ系析出型時効硬化材である、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の基材を使用し、各種接点材料を接合してクラッド材を製造した。クラッド材の製造工程は、基本的に第１実施形態に準じた。クラッド前の基材の時効処理は、各材料について公知の一般的な処理条件を採用した。また、粗クラッド材の焼鈍熱処理については、適用した基材の再結晶温度の−２００℃以上−１００℃以下となるように設定した。

【0050】

そして、製造したクラッド材について、第１実施形態と同様の方法により、拡散領域の幅を測定した。また、本実施形態では、クラッド材の特性評価において、強度（引張強度）と導電率（ＩＡＣＳ）を測定した。引張強度の測定は、精密万能試験機（株式会社島津製作所製 ＡＧＳ-Ｘの装置）で、試験片の寸法を長さ２５．０ｍｍ×幅３０ｍｍ×厚み０．１ｍｍとして測定した。測定条件は２０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張り測定を実施した。また、導電率の測定は、４端子法にて行った。具体的には、試験片（幅３０ｍｍ、厚み０．１ｍｍ）の長さ１０００ｍｍ間を測定した（測定装置：Ａｇｉｌｅｎｔ社製４３３８Ｂ）。引張強度及び導電率の判定については、適用した基材が高強度であることを考慮し、引張強度が６００ＭＰａ以上を合格（「○」）、導電率２０％ＩＡＣＳ以上を合格（「○」）と判定した。本実施形態で製造したクラッド材の評価結果を表５に示す。

【0051】

【表5】

【0052】

表５から、本実施形態で製造した電気接点用クラッド材は、いずれも拡散領域の幅が２．０μｍ未満であった。そして、これらのクラッド材は、いずれも強度及び導電率が合格値に達していることが確認された。

【0053】

第３実施形態：この実施形態では、中強度のＣｕ系析出型時効硬化材である、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８の基材を使用し、各種接点材料を接合してクラッド材を製造した。ここでも、クラッド材の製造工程は、基本的に第１実施形態に準じた。また、基材の時効処理には一般的な処理条件を採用し、粗クラッド材の焼鈍熱処理については、使用した基材の再結晶温度を考慮して適正範囲とした。

【0054】

そして、製造したクラッド材について、第１、第２実施形態と同様の方法により、拡散領域の幅を測定した。更に、第２実施形態と同様に引張強度と導電率（ＩＡＣＳ）を測定・評価した。評価においては、適用した基材が中強度であることを考慮して、引張強度が４００ＭＰａ以上を合格（「○」）、導電率６０％ＩＡＣＳ以上を合格（「○」）とした。本実施形態で製造したクラッド材の評価結果を表６に示す。

【0055】

【表6】

【0056】

表６から、本実施形態で製造した電気接点用クラッド材も、いずれも拡散領域の幅が２．０μｍ未満であった。そして、これらのクラッド材においても、強度及び導電率が合格値に達していることが確認された。

【産業上の利用可能性】

【0057】

以上説明したように、本発明に係る電気接点用のクラッド材では、接点材料と基材との接合界面における拡散領域の拡大が抑制されている。本発明は、基材として析出型時効硬化材を適用するものであり、拡散領域の幅を規制することで、高強度を維持しつつ高導電率が阻害されないクラッド材となっている。本発明は、小型化が要求され各種の電子・電気機器の分野において、開閉ブレーカーや開閉スイッチ等で使用される開閉接点、及び、モーター等で使用される摺動接点を構成する接点材料として好適である。

【図1】

【図2】

【図3】