電気接点及びコネクタ端子
【課題】大気中での表面酸化が少なく、長期間の保管後であっても接触抵抗が上昇せず、なおかつ振動や挿抜の多い箇所に利用して接点どうしが摺動した際にも凝着が生じ難く、接点の摩耗が少ない、導電性及び耐摩耗性に優れた電気接点及びコネクタ端子を提供する。
【解決手段】母材６の表面に銀層３が設けられた接点２と、母材７の表面に銅ガリウム化合物層５が設けられた接点４とを、銀層３と銅ガリウム化合物層５が接触するように対向させて電気接点１を構成した。
【解決手段】母材６の表面に銀層３が設けられた接点２と、母材７の表面に銅ガリウム化合物層５が設けられた接点４とを、銀層３と銅ガリウム化合物層５が接触するように対向させて電気接点１を構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気接点及びコネクタ端子に関するものであり、特に振動の激しい箇所や、頻繁な挿抜が行われる箇所等の様な接点間の摺動が激しい箇所で使用される電気接点及びコネクタ端子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、雄端子と雌端子とが雌雄嵌合し、両端子の接触部分が接触し電気的に導通する電気接点を備えるコネクタ端子が広く用いられている。例えば車両や工作機械等のように振動が激しい箇所や、挿抜が頻繁に繰り返される箇所等に使用されるコネクタ端子は、使用中に接点間が激しく摺動して、接点の表面が摩耗することは避けられない。
【０００３】
またポテンシオメータ、ボリュームスイッチ等のような、接点間を摺動させる構造の電気接点は、摺動により表面が摩耗し易い。このような電気接点の摩耗を防止するための一つの手段として、接点に摩耗の少ない金属を選択する方法が考えられる。
【０００４】
電気接点に用いられる表面材料として、凝着（溶着）を防ぎ、摩耗を減じることが可能な材料として、銀を主とする材料と銅との組み合わせが提案されている。例えばカドミウム（Ｃｄ）、スズ（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）やその酸化物、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、炭素（Ｃ）又は銅（Ｃｕ）等を添加した銀合金と、銅とを組み合わせた電気接点が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また銅にジルコニウム（Ｚｒ）や炭素（Ｃ）を加えた電極と銀を主とする電極との間で凝着を防止し、摩耗を低減する方法が公知である（例えば、特許文献２参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−１９６００１号公報
【特許文献２】特開平４−５６０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
他の元素を添加した銀と銅を主とする金属とを組み合わせた電気接点の場合、銅を主とする金属は、大気中で表面酸化が進行するという問題があった。また機器の停止等により、電気接点が使用されずに長期間放置されると、銅の表面に厚い酸化膜が生じ、ついには接点間が導通しなくなってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決しようとするものであり、大気中での表面酸化が少なく、長期間の保管後であっても接触抵抗が上昇せず、なおかつ接点どうしが摺動した際に、振動や挿抜の多い箇所に利用しても凝着が生じ難く接点の摩耗が少ない、導電性及び耐摩耗性に優れた電気接点及びコネクタ端子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】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の電気接点は、一方の接点の接触部分の表面が銀を主成分とする金属からなり、他方の接点の接触部分の表面が銅ガリウム化合物を主成分とする金属からなることを要旨とするものである。
【００１０】
本発明のコネクタ端子は、雄型端子と雌型端子が嵌合接触する構造を有するコネクタ端子において、一方の端子の接触部分の表面が銀を主成分とする金属からなり、他方の端子の接触部分の表面が銅ガリウム化合物を主成分とする金属からなることを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、一方の接触部分の表面が銀を主成分とする金属からなり、他方の接点の接触部分の表面が銅ガリウム化合物を主成分とする金属からなる構成を採用したことにより、大気中での表面酸化が少なく、長期間の保管後であっても接触抵抗が上昇せず、なおかつ振動や挿抜の多い箇所に利用し、接点どうしが摺動した際にも凝着が生じ難く接点の摩耗が少ない、導電性及び耐摩耗性に優れた電気接点及びコネクタ端子が得られる
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の電気接点の一例を示す断面図である。
【図２】図２は本発明のコネクタ端子の一例の嵌合部分を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は実施例１の摺動試験１００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は実施例１の摺動試験３００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は比較例１の摺動試験を１００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は実施例２の摺動試験１００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は実施例２の摺動試験３００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。
【図８】図８は実施例３の摺動試験１０００往復後の半球状接点表面の電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の電気接点の一例を示す断面図である。図１は電気接点が導通した状態を示している。図１に示す電気接点１は、一方の接点として半球状の凸部を有する母材６の表面に銀を主成分とする金属（以下、銀系材料ということもある）として銀層３が設けられた半球状接点２と、他方の接点として平板状の母材７の表面に銅ガリウム化合物を主成分とする金属として銅ガリウム化合物層５が設けられた平板状接点４とから構成されている。銀層３と銅ガリウム化合物層５は、それぞれ相手側接点と接触する接触部分の表面に設けられている。
【００１４】
半球状接点２の銀層３は、相手側接点の方に突出する半球状の凸部として形成された母材６の凸部側の表面に設けられている。母材６は銅又は銅合金（以下、銅系材料ということもある）により構成されている。また平板状接点４の母材７も、銅系材料により構成されている。
【００１５】
半球状接点２の銀層３は、図１に示すように、母材６の平板状接点４との接触面側の全面に設けられている。また特に図示しないが、銀層３は母材６の外表面全体に設けられていてもよい。半球状接点２の銀層３は、少なくとも平板状接点４との接触部分に形成されていればよい。
【００１６】
平板状接点４の銅ガリウム化合物層５は、平板状に形成された母材７の半球状接点２側の表面に設けられている。電気接点１は、銀層３と銅ガリウム化合物層５が対向し接触するように配置されている。銅ガリウム化合物層５は、図１に示すように、図１中上方となる、母材７の半球状接点２との接触面側の全面に設けられている。また特に図示しないが、銅ガリウム化合物層５は母材７の外表面全体に設けられていてもよい。平板状接点４の銅ガリウム化合物層５は、少なくとも半球状接点２との接触部分に形成されていればよい。
【００１７】
また電気接点１は、半球状接点２に銅ガリウム層を形成し、平板状接点４に銀層を形成して構成してもよい。
【００１８】
母材６、７に用いられる銅系材料は、銅単体、銅を主成分とする化合物、或いは銅合金等が用いられる。銅を主成分とする化合物の銅以外の成分としては、例えば、鉄、硅素、亜鉛、マグネシウム、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデン、スズ、リン及びアルミニウム等が挙げられる。また銅合金としては、例えば、スズ及びリンを含有するリン青銅や亜鉛を含有する黄銅等が挙げられる。
【００１９】
銀層３に用いられる銀系材料は、銀単体、銀を主成分とする化合物、或いは銀合金等が用いられる。銀を主成分とする化合物の銀以外の成分としては、例えば、セレン、アンチモン等が挙げられる。
【００２０】
銀層３の厚さは特に限定されないが、０．３μｍ〜２０μｍに形成することが好ましい。銀層３の厚さが０．３μｍ以上であると、母材が露出する虞がない。また銀層３の厚さが２０μｍを超えるとめっき等の工程に時間がかかり安価に製造することが難しくなる。
【００２１】
銀層３は、通常の電気めっき等の手段を用いて、母材６の表面に形成することができる。
【００２２】
銅ガリウム化合物層５としては、例えば、ＣｕＧａ２、Ｃｕ９Ｇａ４が挙げられる。銅ガリウム化合物層５は、ＣｕＧａ２及びＣｕ９Ｇａ４のどちらを使うことも可能である。
【００２３】
銅ガリウム化合物層５は、ガリウムを含む液体状態の金属を、銅系材料からなる母材７の表面に塗工することにより形成することができる。ガリウムを含む液体状態の金属を母材に接触させると、数分間の接触により、約１μｍ程度の厚みの銅ガリウム化合物の被膜（銅ガリウム化合物層５）が形成される。この銅ガリウム化合物の被膜は、ガリウムを含む液体状態の金属と銅系材料からなる母材７との接触を阻害するので、それ以上の厚さに銅ガリウム化合物被膜が形成されるのが抑制される。そのため、母材７の表面に、銅ガリウム化合物層５を、薄く形成することができる。
【００２４】
銅ガリウム化合物層５の厚さは特に限定されないが、０．３〜５μｍであることが好ましい。銅ガリウム化合物層５の厚さが、０．３μｍ以上であれば平坦な被膜を形成し易く、母材７が完全に被覆されずに露出してしまう部分が形成される虞がない。また銅ガリウム化合物層５の厚さが５μｍ以下であれば、母材７よりも導電性の低い被膜であっても接触抵抗が著しく高くなる虞がなく、低い接触抵抗を維持することができる。また銅ガリウム化合物層５を厚く形成しようとすると、液体状態の金属を母材７に接触させる時間が長くなり、平坦な膜を形成することが難しくなる。
【００２５】
上記のガリウムを含む金属は、ガリウム単体、或いはガリウム合金を用いることが出来る。ガリウム単体を用いる場合は、ガリウムの融点が２９．７℃なので、加熱してガリウム融液とする。
【００２６】
前記ガリウム合金としては、Ｇａ及びＩｎを含むＧａ−Ｉｎ系合金が好ましく、Ｓｎを更に含む合金がより好ましい。ガリウム合金の具体例としては、例えば、Ｇａ６０〜８０質量％、Ｉｎ１０〜３０質量％、Ｓｎ５〜２０質量％からなる合金が好ましい。ガリウム合金のより具体的な例としては、例えばＧａ６２質量％、Ｉｎ２１．５質量％、Ｓｎ１６質量％からなる合金（融点１０．７℃）、Ｇａ６２質量％、Ｉｎ２５質量％、Ｓｎ１３質量％からなる合金（融点１０．６℃）、Ｇａ６２質量％、Ｉｎ２３質量％、Ｓｎ１３質量％、Ｚｎ２質量％からなる合金（融点９．８℃）等が挙げられる。
【００２７】
前記金属のガリウム以外に含有する好ましい成分としては、例えば、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）及び亜鉛（Ｚｎ）等が挙げられる。これらの金属は、ガリウムの融点では銅と反応したり、銅系基材中に深く進入することがないので、これらの成分を含有していても、前記金属として、ガリウム融液を用いた場合と同様の導電性皮膜を形成できる。また、これらの金属が含有されると、前記金属の融点が低下するので、ガリウムを含む金属を液体状態にするための加熱が不要となるか、もしくは、加熱が必要であっても、加熱時間は短くてよい。
【００２８】
前記金属のガリウム以外に含有する成分としては、上記成分に限られず、銅と反応せず、銅系材料からなる母材中に進入しないものであり、ガリウム融液を用いた場合と同様の導電性皮膜を形成できるものであればよい。
【００２９】
前記金属の融点は、２５℃以下であることが好ましく、１０℃以下がより好ましい。融点が室温より高いと、製造時に、ガリウムを含む金属を加熱して、液体状態にする必要があり、また、融点が高すぎると、その加熱のための時間が長くなってしまう等、処理に手間がかかってしまうことになる。
【００３０】
液体状態の金属を母材７の表面に塗工する塗工方法は、特に限定されず、どのような塗工方法であってもよい。塗工方法は、例えば、ディッピング法、スピンコーティング法、スプレー法、ローラー法、スクリーン印刷等の印刷法、ロールコーター法、カーテンフローコーター法、刷毛塗り法等が挙げられる。また、前記金属は、母材の表面全面に塗工してもよいが、少なくとも接触部位に部分的に塗工すればよい。
【００３１】
母材７と液体状態の金属との接触時間（処理時間）は、１〜１５分程度が好ましい。銅ガリウム化合物層５を確実に形成することができ、製造効率もよい。また、母材７と液体状態の金属とを接触させる処理温度は、特に制限されず、１０〜１３０℃であることが好ましい。
【００３２】
銅ガリウム化合物層５を形成する工程は、液体状態の金属を塗工した後に余剰の金属を除去する金属除去工程を含むことが好ましい。金属除去工程としては、例えば、綿棒、紙ウエス及び不織布等で余剰の金属を拭き取る工程や、高圧ガス又は液剤を吹き付ける工程等が挙げられる。
【００３３】
銅ガリウム化合物層は、形成後に、その表面を研磨して表面を平滑に形成してもよい。研磨方法としては、例えば研磨紙により研磨する方法等が挙げられる。銅ガリウム化合物層の表面を研磨することにより、表面の凹凸が小さくなって耐摩耗性を更に向上させることができる。
【００３４】
図２は本発明のコネクタ端子の一例の嵌合部分を示す断面図である。以下、本発明のコネクタ端子について説明する。図２に示すようにコネクタ端子１０は、嵌合部分として雄端子１１と雌端子１２が嵌合接触する構造を有している。図２のコネクタ端子は、雄端子１１と雌端子１２が嵌合して接触している状態である。
【００３５】
雄端子１１は、雌端子１２に挿入して接続される突起状の挿入部１３と、電線の導体が接続される接続部（図示せず）とから構成されている。挿入部１３は、例えば、板状、棒状、円筒状等の形状に形成することができる。
【００３６】
雌端子１２は、雄端子１１の挿入部１３が挿入される嵌合部１４と、電線の導体が接続される接続部（図示せず）とから構成されている。嵌合部１４は、先端が開口した筒状に形成された外装体１７の内部に設けられ、挿入部１３と接触して導通する接点１５、１６が設けられている。接点１５は、図中挿入部１３の下側に位置するばね片１８の凸部２０に設けられている。また接点１６は、図中挿入部１３の上側に位置し、前記ばね片１９と対向するように配置されている板状片１９に設けられている。
【００３７】
雌端子１２の嵌合部１４に雄端子１１の挿入部１４が挿入（挿嵌）されると、挿入部１４がばね片１８の凸部１５に接触し、ばね片１８が弾性変形する。ばね片１８の反発力により、挿入部１４が板状片１９側に押し付けられる。挿入部１４は、凸部２０と板状片１９の間に挟持される。挿入部１３とばね片１８の凸部２０が接触する接触部分が接点１５となる。また挿入部１３と板状片１９の挿入部１３が接触する接触部分が接点１６となる。雄端子１１は、挿入部１３の表面全体が接点となるように形成されている。
【００３８】
雄端子１１は母材が銅系材料から形成され、雌端子１２の接点と接触する挿入部１３の表面に銅ガリウム化合物層が形成されている。また雄端子１１の相手型端子である雌端子１２は、母材が銅系材料から形成されている。雌端子１２は、接点１５、１６を含むばね片１８と板状片１９の表面に、銀層が形成されている。
【００３９】
雄端子１１の挿入部１３を雌端子１２の嵌合部１４に挿入することで、雄端子１１の挿入部１３の銅ガリウム化合物層と雌端子１３の接点１５、１６の銀層が接触して、雄端子１１と雌端子１２は電気的に接続される。尚、雄端子１１の銅ガリウム化合物層び雌端子１２の銀層は、少なくとも接点の接触部分に設けられていればよく、端子の表面全面を被覆していてもよい。
【００４０】
尚、雄端子１１及び雌端子１２には、図示を省略したが、それぞれの導体接続部に、それぞれ電線の導体が接続される。
【００４１】
図２に示す態様のコネクタ端子１０では雄端子１１の挿入部１３の表面に銅ガリウム化合物層を形成し、雌端子１２の接触部分となる接点１５、１６の表面に銀層を形成したが、雌端子１２の表面の接触部分に銅ガリウム化合物層を形成し、雄端子１１の接触部分に銀層を形成して構成してもよい。
【００４２】
上記のコネクタ端子１０の製造方法について説明する。先ず、銅系材料からなる母材の表面の酸化膜などの絶縁被膜を研磨や酸洗浄等で除去する。次に母材をプレス加工等によって、雄端子１１の所定の端子形状を形成し、前述したようにガリウムを含む液体状態の金属を塗工して所定の時間接触させて銅ガリウム化合物層を形成することで得られる。また母材の接点に相当する箇所に銅ガリウム化合物層を形成した後、プレス加工等を行って、所定の形状に形成してもよい。雌端子１２は、母材表面に通常のめっき等により銀層を形成した後、ばね片１７や板状体１９等の所定の形状に加工する。
【００４３】
一般に、銀系材料は、スズ系材料が使用できない分野の接点として使用される。銀系材料と銅系材料からなる電気接点の場合、銀系材料は大気中でほとんど酸化しないので、酸化による接触抵抗の上昇は主として銅系材料の表面で発生することになる。そこで銀系材料どうしで接点を構成してみたが、耐摩耗性はさほど向上しなかった。
【００４４】
銅系材料と比較して、銅ガリウム化合物は、大気中で高温に晒しても表面酸化膜が厚くならない。例えば、銅ガリウム化合物に大気中、１６０℃×３００時間の熱処理を施しても、６ｎｍ程度の薄い酸化膜が形成されるのにすぎない。そのため、銀系材料と銅ガリウム化合物を接点とする電気接点を構成し、接点を接触させた際に、銅ガリウム化合物の酸化膜が容易に破壊されて、電気接点の接触抵抗を低く抑えることができる。半球状接点に銀を用い、平板状接点に銅ガリウム化合物を用いて、接触摺動させた場合、接点間で凝着が見られず、銅と銀或いは銀どうしの接点を摺動させた場合と比較して、はるかに摩耗が少ないことが判った。
【００４５】
更に銅ガリウム化合物と銀は、接触摺動させた際に、両者が凝着しないために、表面の摩耗も少ないことが判った。雄型端子１１と雌型端子１２からなるようなコネクタ端子の場合、端子を嵌合させた状態で、振動が激しい環境で使用する場合や、端子の頻繁な挿抜を繰り返しても、接点の摩耗は少ない。またコネクタ端子を長期間保管した場合でも、大気中で酸化を受け難いために、保管後の接触抵抗が上昇する虞がない。
【００４６】
また銅ガリウム化合物の被膜を形成する場合、銅系材料の表面に溶融ガリウムを塗工することで、きわめて簡単に銅ガリウム化合物の被膜を形成することができる。また銀の被膜を形成する場合は、めっきその他の公知の方法で、容易に銅系材料からなる母材の表面に、薄く均一な被膜を形成することができる。その結果、銀やガリウム等の高価な材料の使用量が少なくて済む。またコネクタ端子を製造する際に、プレス等の従来の作成方法をそのまま適用できる。
【００４７】
また銀めっき層、銅ガリウム化合物層ともに、被膜を均一に形成することが可能であるから、両層を薄くしても母材が露出することがない。そのため振動や頻繁な挿抜のあるコネクタの接点に用いても長期にわたって安定した接触状態が得られる。更にいずれも大気中での厚い酸化膜が形成されることがないので、接触抵抗が高くならず、長期に亘り安定した電気的な接続が確保できる。また本発明の電気接点は、コネクタに限らず、ポテンシオメータ、ボリュームスイッチなどの摺動接点に用いても磨耗を低減し、長期に安定な接触抵抗を得ることができる。
【００４８】
本発明の電気接点は、挿抜が繰り返される箇所での使用に好適であり、特に振動や熱による劣化を受けやすい箇所に使用される電気接点に最適である。例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車等の駆動系の部品である、電力充電用コネクタやモータのプラグ等は、大電流で使用される。更にこれらの部品は、振動や熱により激しく劣化する可能性がある。本発明の電気接点及びコネクタ端子は、このような用途に最適に利用できる。
【００４９】
以下、本発明の実施例、比較例を示す。
実施例１
表面を脱脂洗浄した銅板を１００℃に加熱した溶融ガリウム中に約１分間浸漬した後、表面に付着したガリウムを拭取り、さらに希塩酸に浸漬してガリウムを完全に除去して平板状接点とした。この電極のＸ線回折、ＥＰＭＡおよび断面を観察した結果、銅表面に約２μｍのＣｕＧａ２層が形成されたことが確認できた。他方、銅板に通常の電気めっきにて厚さ約２μｍの銀層を形成した後、半径１ｍｍの半球形状のプレス加工を施し、銀層が設けられた半球状接点を作成した。
【００５０】
この２つの接点を図１に示す如く銀層と銅ガリウム化合物層が接するように対向接触させ、０．５Ｎの荷重を加え、振幅８０μｍで１０−４Ｐａ以下の真空中で摺動させて摺動試験を行った。摺動試験は、３００往復まで摺動を行って、ＣｕＧａ２表面を目視およびＳＥＭ観察した。図３（ａ）、（ｂ）は実施例１の摺動試験１００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。また図４（ａ）、（ｂ）は実施例１の摺動試験３００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）に示すように、摺動試験１００往復後、３００往復後のいずれも、平板状接点表面では、磨耗や銀の移着は見られなかった。また、銀めっきした半球状接点表面も銀で覆われたままであった。
【００５１】
比較例１
比較のために、実施例１の銅表面に約２μｍのＣｕＧａ２層を設けた平板状接点の代わりに厚さ２μｍの銀めっきを施した銅板を平板状接点として用いた以外は実施例１と同様にして、銀めっきした平板状接点と銀めっきした半球状接点を組み合わせて、同じ条件で摺動試験を行った。図５（ａ）、（ｂ）は比較例１の摺動試験１００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、摺動試験１００往復で、半球状接点、平板状接点ともに接触部分の銀層が摩滅し母材の銅が露出してしまった。
【００５２】
実施例２
実施例１と同じ方法で銅板上にＣｕＧａ２層を形成して平板状接点とし、大気中１６０℃×３００時間の熱処理によりＣｕＧａ２層をＣｕ９Ｇａ４に変化させた。熱処理後の表面のＸ線回折を行ったところ、Ｃｕ９Ｇａ４に変化していることが確認できた。ＡＥＳ測定の結果、熱処理によって表面に形成された酸化膜はわずか６ｎｍであることが判った。
【００５３】
このように作製した平板状接点のＣｕ９Ｇａ４表面と前述の銀めっきした半球状接点と接触させ、実施例１と同様に０．５Ｎの荷重を加え振幅８０μｍで１０−４Ｐａ以下の真空中で摺動させて摺動試験を行い、目視および電子顕微鏡による観察を行った。図６（ａ）、（ｂ）は実施例２の摺動試験１００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。また図７（ａ）、（ｂ）は実施例２の摺動試験３００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。図６（ｂ）に示すように、１００往復までの摺動では、Ｃｕ９Ｇａ４表面は、磨耗や銀の移着は観察されず、また図６（ａ）に示すように半球状接点の表面も銀で覆われたままであり、良好であった。３００往復後は、図７（ｂ）に示すように、Ｃｕ９Ｇａ４表面の磨耗は見られなかったが、凹凸の隙間に銀が入り込んでいた。また図７（ａ）に示すように、半球状接点の表面は、銀がほとんどなくなっていた。
【００５４】
実施例３
表面を脱脂洗浄した銅板を１６０℃に加熱した溶融ガリウム中に２７０時間浸漬し表面に、実施例１よりも厚いＣｕＧａ２層を形成して平板状接点を得た。このＣｕＧａ２層の厚さは、厚いところでは１００μｍを超えていた。その後、平板状接点のＣｕＧａ２層の表面を粒度＃４０００の研磨紙で研磨した後、研磨粉等を洗浄除去した。研磨後のＣｕＧａ２層の表面は１μｍを超える凹凸がない程度の平坦さが得られた。この研磨面と前述の銀めっきした半球状接点とを対向接触させ、実施例１と同様に０．５Ｎの荷重を加え振幅８０μｍで１０−４Ｐａ以下の真空中で摺動を摺動試験を行った。摺動は１０００往復行った。図８は実施例３の摺動試験後の半球状接点表面の電子顕微鏡写真である。図８に示すように、摺動は１０００往復後であっても、半球状接点の面は銀に覆われたままであり、良好であった。
【００５５】
以上の通り、銅ガリウム化合物の二つの組成（ＣｕＧａ２、Ｃｕ９Ｇａ４）ともに、銀と接触摺動で凝着せず、銀どうしの摺動に比べてはるかに磨耗が少ないことが判る。またＣｕＧａ２とＣｕ９Ｇａ４を比較すると、ＣｕＧａ２の耐摩耗性の方が良好であった。この二つの銅ガリウム化合物は、いずれも銀に比べて硬く、摺動させると凹凸により銀表面が徐々に切削磨耗する。実施例２では熱処理の過程で銅ガリウム化合物の表面凹凸が激しくなったので実施例１よりも銀の摩耗が進んでしまった。実施例３に示すように、銅ガリウム化合物の表面を滑らかにして平滑性を上げることで更に磨耗を減らし、耐摩耗性を向上させることが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 電気接点
２ 半球状接点（一方の接点）
３ 銀層
４ 平板状接点（他方の接点）
５ 銅ガリウム化合物層
６ 半球状接点の母材
７ 平板状接点の母材
１０ コネクタ端子
１１ 雄端子
１２ 雌端子
１３ 挿入部
１４ 嵌合部
１５ 接点
１６ 接点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気接点及びコネクタ端子に関するものであり、特に振動の激しい箇所や、頻繁な挿抜が行われる箇所等の様な接点間の摺動が激しい箇所で使用される電気接点及びコネクタ端子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、雄端子と雌端子とが雌雄嵌合し、両端子の接触部分が接触し電気的に導通する電気接点を備えるコネクタ端子が広く用いられている。例えば車両や工作機械等のように振動が激しい箇所や、挿抜が頻繁に繰り返される箇所等に使用されるコネクタ端子は、使用中に接点間が激しく摺動して、接点の表面が摩耗することは避けられない。
【０００３】
またポテンシオメータ、ボリュームスイッチ等のような、接点間を摺動させる構造の電気接点は、摺動により表面が摩耗し易い。このような電気接点の摩耗を防止するための一つの手段として、接点に摩耗の少ない金属を選択する方法が考えられる。
【０００４】
電気接点に用いられる表面材料として、凝着（溶着）を防ぎ、摩耗を減じることが可能な材料として、銀を主とする材料と銅との組み合わせが提案されている。例えばカドミウム（Ｃｄ）、スズ（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）やその酸化物、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、炭素（Ｃ）又は銅（Ｃｕ）等を添加した銀合金と、銅とを組み合わせた電気接点が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また銅にジルコニウム（Ｚｒ）や炭素（Ｃ）を加えた電極と銀を主とする電極との間で凝着を防止し、摩耗を低減する方法が公知である（例えば、特許文献２参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−１９６００１号公報
【特許文献２】特開平４−５６０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
他の元素を添加した銀と銅を主とする金属とを組み合わせた電気接点の場合、銅を主とする金属は、大気中で表面酸化が進行するという問題があった。また機器の停止等により、電気接点が使用されずに長期間放置されると、銅の表面に厚い酸化膜が生じ、ついには接点間が導通しなくなってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決しようとするものであり、大気中での表面酸化が少なく、長期間の保管後であっても接触抵抗が上昇せず、なおかつ接点どうしが摺動した際に、振動や挿抜の多い箇所に利用しても凝着が生じ難く接点の摩耗が少ない、導電性及び耐摩耗性に優れた電気接点及びコネクタ端子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】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の電気接点は、一方の接点の接触部分の表面が銀を主成分とする金属からなり、他方の接点の接触部分の表面が銅ガリウム化合物を主成分とする金属からなることを要旨とするものである。
【００１０】
本発明のコネクタ端子は、雄型端子と雌型端子が嵌合接触する構造を有するコネクタ端子において、一方の端子の接触部分の表面が銀を主成分とする金属からなり、他方の端子の接触部分の表面が銅ガリウム化合物を主成分とする金属からなることを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、一方の接触部分の表面が銀を主成分とする金属からなり、他方の接点の接触部分の表面が銅ガリウム化合物を主成分とする金属からなる構成を採用したことにより、大気中での表面酸化が少なく、長期間の保管後であっても接触抵抗が上昇せず、なおかつ振動や挿抜の多い箇所に利用し、接点どうしが摺動した際にも凝着が生じ難く接点の摩耗が少ない、導電性及び耐摩耗性に優れた電気接点及びコネクタ端子が得られる
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の電気接点の一例を示す断面図である。
【図２】図２は本発明のコネクタ端子の一例の嵌合部分を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は実施例１の摺動試験１００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は実施例１の摺動試験３００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は比較例１の摺動試験を１００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は実施例２の摺動試験１００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は実施例２の摺動試験３００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。
【図８】図８は実施例３の摺動試験１０００往復後の半球状接点表面の電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の電気接点の一例を示す断面図である。図１は電気接点が導通した状態を示している。図１に示す電気接点１は、一方の接点として半球状の凸部を有する母材６の表面に銀を主成分とする金属（以下、銀系材料ということもある）として銀層３が設けられた半球状接点２と、他方の接点として平板状の母材７の表面に銅ガリウム化合物を主成分とする金属として銅ガリウム化合物層５が設けられた平板状接点４とから構成されている。銀層３と銅ガリウム化合物層５は、それぞれ相手側接点と接触する接触部分の表面に設けられている。
【００１４】
半球状接点２の銀層３は、相手側接点の方に突出する半球状の凸部として形成された母材６の凸部側の表面に設けられている。母材６は銅又は銅合金（以下、銅系材料ということもある）により構成されている。また平板状接点４の母材７も、銅系材料により構成されている。
【００１５】
半球状接点２の銀層３は、図１に示すように、母材６の平板状接点４との接触面側の全面に設けられている。また特に図示しないが、銀層３は母材６の外表面全体に設けられていてもよい。半球状接点２の銀層３は、少なくとも平板状接点４との接触部分に形成されていればよい。
【００１６】
平板状接点４の銅ガリウム化合物層５は、平板状に形成された母材７の半球状接点２側の表面に設けられている。電気接点１は、銀層３と銅ガリウム化合物層５が対向し接触するように配置されている。銅ガリウム化合物層５は、図１に示すように、図１中上方となる、母材７の半球状接点２との接触面側の全面に設けられている。また特に図示しないが、銅ガリウム化合物層５は母材７の外表面全体に設けられていてもよい。平板状接点４の銅ガリウム化合物層５は、少なくとも半球状接点２との接触部分に形成されていればよい。
【００１７】
また電気接点１は、半球状接点２に銅ガリウム層を形成し、平板状接点４に銀層を形成して構成してもよい。
【００１８】
母材６、７に用いられる銅系材料は、銅単体、銅を主成分とする化合物、或いは銅合金等が用いられる。銅を主成分とする化合物の銅以外の成分としては、例えば、鉄、硅素、亜鉛、マグネシウム、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデン、スズ、リン及びアルミニウム等が挙げられる。また銅合金としては、例えば、スズ及びリンを含有するリン青銅や亜鉛を含有する黄銅等が挙げられる。
【００１９】
銀層３に用いられる銀系材料は、銀単体、銀を主成分とする化合物、或いは銀合金等が用いられる。銀を主成分とする化合物の銀以外の成分としては、例えば、セレン、アンチモン等が挙げられる。
【００２０】
銀層３の厚さは特に限定されないが、０．３μｍ〜２０μｍに形成することが好ましい。銀層３の厚さが０．３μｍ以上であると、母材が露出する虞がない。また銀層３の厚さが２０μｍを超えるとめっき等の工程に時間がかかり安価に製造することが難しくなる。
【００２１】
銀層３は、通常の電気めっき等の手段を用いて、母材６の表面に形成することができる。
【００２２】
銅ガリウム化合物層５としては、例えば、ＣｕＧａ２、Ｃｕ９Ｇａ４が挙げられる。銅ガリウム化合物層５は、ＣｕＧａ２及びＣｕ９Ｇａ４のどちらを使うことも可能である。
【００２３】
銅ガリウム化合物層５は、ガリウムを含む液体状態の金属を、銅系材料からなる母材７の表面に塗工することにより形成することができる。ガリウムを含む液体状態の金属を母材に接触させると、数分間の接触により、約１μｍ程度の厚みの銅ガリウム化合物の被膜（銅ガリウム化合物層５）が形成される。この銅ガリウム化合物の被膜は、ガリウムを含む液体状態の金属と銅系材料からなる母材７との接触を阻害するので、それ以上の厚さに銅ガリウム化合物被膜が形成されるのが抑制される。そのため、母材７の表面に、銅ガリウム化合物層５を、薄く形成することができる。
【００２４】
銅ガリウム化合物層５の厚さは特に限定されないが、０．３〜５μｍであることが好ましい。銅ガリウム化合物層５の厚さが、０．３μｍ以上であれば平坦な被膜を形成し易く、母材７が完全に被覆されずに露出してしまう部分が形成される虞がない。また銅ガリウム化合物層５の厚さが５μｍ以下であれば、母材７よりも導電性の低い被膜であっても接触抵抗が著しく高くなる虞がなく、低い接触抵抗を維持することができる。また銅ガリウム化合物層５を厚く形成しようとすると、液体状態の金属を母材７に接触させる時間が長くなり、平坦な膜を形成することが難しくなる。
【００２５】
上記のガリウムを含む金属は、ガリウム単体、或いはガリウム合金を用いることが出来る。ガリウム単体を用いる場合は、ガリウムの融点が２９．７℃なので、加熱してガリウム融液とする。
【００２６】
前記ガリウム合金としては、Ｇａ及びＩｎを含むＧａ−Ｉｎ系合金が好ましく、Ｓｎを更に含む合金がより好ましい。ガリウム合金の具体例としては、例えば、Ｇａ６０〜８０質量％、Ｉｎ１０〜３０質量％、Ｓｎ５〜２０質量％からなる合金が好ましい。ガリウム合金のより具体的な例としては、例えばＧａ６２質量％、Ｉｎ２１．５質量％、Ｓｎ１６質量％からなる合金（融点１０．７℃）、Ｇａ６２質量％、Ｉｎ２５質量％、Ｓｎ１３質量％からなる合金（融点１０．６℃）、Ｇａ６２質量％、Ｉｎ２３質量％、Ｓｎ１３質量％、Ｚｎ２質量％からなる合金（融点９．８℃）等が挙げられる。
【００２７】
前記金属のガリウム以外に含有する好ましい成分としては、例えば、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）及び亜鉛（Ｚｎ）等が挙げられる。これらの金属は、ガリウムの融点では銅と反応したり、銅系基材中に深く進入することがないので、これらの成分を含有していても、前記金属として、ガリウム融液を用いた場合と同様の導電性皮膜を形成できる。また、これらの金属が含有されると、前記金属の融点が低下するので、ガリウムを含む金属を液体状態にするための加熱が不要となるか、もしくは、加熱が必要であっても、加熱時間は短くてよい。
【００２８】
前記金属のガリウム以外に含有する成分としては、上記成分に限られず、銅と反応せず、銅系材料からなる母材中に進入しないものであり、ガリウム融液を用いた場合と同様の導電性皮膜を形成できるものであればよい。
【００２９】
前記金属の融点は、２５℃以下であることが好ましく、１０℃以下がより好ましい。融点が室温より高いと、製造時に、ガリウムを含む金属を加熱して、液体状態にする必要があり、また、融点が高すぎると、その加熱のための時間が長くなってしまう等、処理に手間がかかってしまうことになる。
【００３０】
液体状態の金属を母材７の表面に塗工する塗工方法は、特に限定されず、どのような塗工方法であってもよい。塗工方法は、例えば、ディッピング法、スピンコーティング法、スプレー法、ローラー法、スクリーン印刷等の印刷法、ロールコーター法、カーテンフローコーター法、刷毛塗り法等が挙げられる。また、前記金属は、母材の表面全面に塗工してもよいが、少なくとも接触部位に部分的に塗工すればよい。
【００３１】
母材７と液体状態の金属との接触時間（処理時間）は、１〜１５分程度が好ましい。銅ガリウム化合物層５を確実に形成することができ、製造効率もよい。また、母材７と液体状態の金属とを接触させる処理温度は、特に制限されず、１０〜１３０℃であることが好ましい。
【００３２】
銅ガリウム化合物層５を形成する工程は、液体状態の金属を塗工した後に余剰の金属を除去する金属除去工程を含むことが好ましい。金属除去工程としては、例えば、綿棒、紙ウエス及び不織布等で余剰の金属を拭き取る工程や、高圧ガス又は液剤を吹き付ける工程等が挙げられる。
【００３３】
銅ガリウム化合物層は、形成後に、その表面を研磨して表面を平滑に形成してもよい。研磨方法としては、例えば研磨紙により研磨する方法等が挙げられる。銅ガリウム化合物層の表面を研磨することにより、表面の凹凸が小さくなって耐摩耗性を更に向上させることができる。
【００３４】
図２は本発明のコネクタ端子の一例の嵌合部分を示す断面図である。以下、本発明のコネクタ端子について説明する。図２に示すようにコネクタ端子１０は、嵌合部分として雄端子１１と雌端子１２が嵌合接触する構造を有している。図２のコネクタ端子は、雄端子１１と雌端子１２が嵌合して接触している状態である。
【００３５】
雄端子１１は、雌端子１２に挿入して接続される突起状の挿入部１３と、電線の導体が接続される接続部（図示せず）とから構成されている。挿入部１３は、例えば、板状、棒状、円筒状等の形状に形成することができる。
【００３６】
雌端子１２は、雄端子１１の挿入部１３が挿入される嵌合部１４と、電線の導体が接続される接続部（図示せず）とから構成されている。嵌合部１４は、先端が開口した筒状に形成された外装体１７の内部に設けられ、挿入部１３と接触して導通する接点１５、１６が設けられている。接点１５は、図中挿入部１３の下側に位置するばね片１８の凸部２０に設けられている。また接点１６は、図中挿入部１３の上側に位置し、前記ばね片１９と対向するように配置されている板状片１９に設けられている。
【００３７】
雌端子１２の嵌合部１４に雄端子１１の挿入部１４が挿入（挿嵌）されると、挿入部１４がばね片１８の凸部１５に接触し、ばね片１８が弾性変形する。ばね片１８の反発力により、挿入部１４が板状片１９側に押し付けられる。挿入部１４は、凸部２０と板状片１９の間に挟持される。挿入部１３とばね片１８の凸部２０が接触する接触部分が接点１５となる。また挿入部１３と板状片１９の挿入部１３が接触する接触部分が接点１６となる。雄端子１１は、挿入部１３の表面全体が接点となるように形成されている。
【００３８】
雄端子１１は母材が銅系材料から形成され、雌端子１２の接点と接触する挿入部１３の表面に銅ガリウム化合物層が形成されている。また雄端子１１の相手型端子である雌端子１２は、母材が銅系材料から形成されている。雌端子１２は、接点１５、１６を含むばね片１８と板状片１９の表面に、銀層が形成されている。
【００３９】
雄端子１１の挿入部１３を雌端子１２の嵌合部１４に挿入することで、雄端子１１の挿入部１３の銅ガリウム化合物層と雌端子１３の接点１５、１６の銀層が接触して、雄端子１１と雌端子１２は電気的に接続される。尚、雄端子１１の銅ガリウム化合物層び雌端子１２の銀層は、少なくとも接点の接触部分に設けられていればよく、端子の表面全面を被覆していてもよい。
【００４０】
尚、雄端子１１及び雌端子１２には、図示を省略したが、それぞれの導体接続部に、それぞれ電線の導体が接続される。
【００４１】
図２に示す態様のコネクタ端子１０では雄端子１１の挿入部１３の表面に銅ガリウム化合物層を形成し、雌端子１２の接触部分となる接点１５、１６の表面に銀層を形成したが、雌端子１２の表面の接触部分に銅ガリウム化合物層を形成し、雄端子１１の接触部分に銀層を形成して構成してもよい。
【００４２】
上記のコネクタ端子１０の製造方法について説明する。先ず、銅系材料からなる母材の表面の酸化膜などの絶縁被膜を研磨や酸洗浄等で除去する。次に母材をプレス加工等によって、雄端子１１の所定の端子形状を形成し、前述したようにガリウムを含む液体状態の金属を塗工して所定の時間接触させて銅ガリウム化合物層を形成することで得られる。また母材の接点に相当する箇所に銅ガリウム化合物層を形成した後、プレス加工等を行って、所定の形状に形成してもよい。雌端子１２は、母材表面に通常のめっき等により銀層を形成した後、ばね片１７や板状体１９等の所定の形状に加工する。
【００４３】
一般に、銀系材料は、スズ系材料が使用できない分野の接点として使用される。銀系材料と銅系材料からなる電気接点の場合、銀系材料は大気中でほとんど酸化しないので、酸化による接触抵抗の上昇は主として銅系材料の表面で発生することになる。そこで銀系材料どうしで接点を構成してみたが、耐摩耗性はさほど向上しなかった。
【００４４】
銅系材料と比較して、銅ガリウム化合物は、大気中で高温に晒しても表面酸化膜が厚くならない。例えば、銅ガリウム化合物に大気中、１６０℃×３００時間の熱処理を施しても、６ｎｍ程度の薄い酸化膜が形成されるのにすぎない。そのため、銀系材料と銅ガリウム化合物を接点とする電気接点を構成し、接点を接触させた際に、銅ガリウム化合物の酸化膜が容易に破壊されて、電気接点の接触抵抗を低く抑えることができる。半球状接点に銀を用い、平板状接点に銅ガリウム化合物を用いて、接触摺動させた場合、接点間で凝着が見られず、銅と銀或いは銀どうしの接点を摺動させた場合と比較して、はるかに摩耗が少ないことが判った。
【００４５】
更に銅ガリウム化合物と銀は、接触摺動させた際に、両者が凝着しないために、表面の摩耗も少ないことが判った。雄型端子１１と雌型端子１２からなるようなコネクタ端子の場合、端子を嵌合させた状態で、振動が激しい環境で使用する場合や、端子の頻繁な挿抜を繰り返しても、接点の摩耗は少ない。またコネクタ端子を長期間保管した場合でも、大気中で酸化を受け難いために、保管後の接触抵抗が上昇する虞がない。
【００４６】
また銅ガリウム化合物の被膜を形成する場合、銅系材料の表面に溶融ガリウムを塗工することで、きわめて簡単に銅ガリウム化合物の被膜を形成することができる。また銀の被膜を形成する場合は、めっきその他の公知の方法で、容易に銅系材料からなる母材の表面に、薄く均一な被膜を形成することができる。その結果、銀やガリウム等の高価な材料の使用量が少なくて済む。またコネクタ端子を製造する際に、プレス等の従来の作成方法をそのまま適用できる。
【００４７】
また銀めっき層、銅ガリウム化合物層ともに、被膜を均一に形成することが可能であるから、両層を薄くしても母材が露出することがない。そのため振動や頻繁な挿抜のあるコネクタの接点に用いても長期にわたって安定した接触状態が得られる。更にいずれも大気中での厚い酸化膜が形成されることがないので、接触抵抗が高くならず、長期に亘り安定した電気的な接続が確保できる。また本発明の電気接点は、コネクタに限らず、ポテンシオメータ、ボリュームスイッチなどの摺動接点に用いても磨耗を低減し、長期に安定な接触抵抗を得ることができる。
【００４８】
本発明の電気接点は、挿抜が繰り返される箇所での使用に好適であり、特に振動や熱による劣化を受けやすい箇所に使用される電気接点に最適である。例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車等の駆動系の部品である、電力充電用コネクタやモータのプラグ等は、大電流で使用される。更にこれらの部品は、振動や熱により激しく劣化する可能性がある。本発明の電気接点及びコネクタ端子は、このような用途に最適に利用できる。
【００４９】
以下、本発明の実施例、比較例を示す。
実施例１
表面を脱脂洗浄した銅板を１００℃に加熱した溶融ガリウム中に約１分間浸漬した後、表面に付着したガリウムを拭取り、さらに希塩酸に浸漬してガリウムを完全に除去して平板状接点とした。この電極のＸ線回折、ＥＰＭＡおよび断面を観察した結果、銅表面に約２μｍのＣｕＧａ２層が形成されたことが確認できた。他方、銅板に通常の電気めっきにて厚さ約２μｍの銀層を形成した後、半径１ｍｍの半球形状のプレス加工を施し、銀層が設けられた半球状接点を作成した。
【００５０】
この２つの接点を図１に示す如く銀層と銅ガリウム化合物層が接するように対向接触させ、０．５Ｎの荷重を加え、振幅８０μｍで１０−４Ｐａ以下の真空中で摺動させて摺動試験を行った。摺動試験は、３００往復まで摺動を行って、ＣｕＧａ２表面を目視およびＳＥＭ観察した。図３（ａ）、（ｂ）は実施例１の摺動試験１００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。また図４（ａ）、（ｂ）は実施例１の摺動試験３００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）に示すように、摺動試験１００往復後、３００往復後のいずれも、平板状接点表面では、磨耗や銀の移着は見られなかった。また、銀めっきした半球状接点表面も銀で覆われたままであった。
【００５１】
比較例１
比較のために、実施例１の銅表面に約２μｍのＣｕＧａ２層を設けた平板状接点の代わりに厚さ２μｍの銀めっきを施した銅板を平板状接点として用いた以外は実施例１と同様にして、銀めっきした平板状接点と銀めっきした半球状接点を組み合わせて、同じ条件で摺動試験を行った。図５（ａ）、（ｂ）は比較例１の摺動試験１００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、摺動試験１００往復で、半球状接点、平板状接点ともに接触部分の銀層が摩滅し母材の銅が露出してしまった。
【００５２】
実施例２
実施例１と同じ方法で銅板上にＣｕＧａ２層を形成して平板状接点とし、大気中１６０℃×３００時間の熱処理によりＣｕＧａ２層をＣｕ９Ｇａ４に変化させた。熱処理後の表面のＸ線回折を行ったところ、Ｃｕ９Ｇａ４に変化していることが確認できた。ＡＥＳ測定の結果、熱処理によって表面に形成された酸化膜はわずか６ｎｍであることが判った。
【００５３】
このように作製した平板状接点のＣｕ９Ｇａ４表面と前述の銀めっきした半球状接点と接触させ、実施例１と同様に０．５Ｎの荷重を加え振幅８０μｍで１０−４Ｐａ以下の真空中で摺動させて摺動試験を行い、目視および電子顕微鏡による観察を行った。図６（ａ）、（ｂ）は実施例２の摺動試験１００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。また図７（ａ）、（ｂ）は実施例２の摺動試験３００往復後の接点表面の電子顕微鏡写真であり、（ａ）は半球状接点を示し、（ｂ）は平板状接点を示している。図６（ｂ）に示すように、１００往復までの摺動では、Ｃｕ９Ｇａ４表面は、磨耗や銀の移着は観察されず、また図６（ａ）に示すように半球状接点の表面も銀で覆われたままであり、良好であった。３００往復後は、図７（ｂ）に示すように、Ｃｕ９Ｇａ４表面の磨耗は見られなかったが、凹凸の隙間に銀が入り込んでいた。また図７（ａ）に示すように、半球状接点の表面は、銀がほとんどなくなっていた。
【００５４】
実施例３
表面を脱脂洗浄した銅板を１６０℃に加熱した溶融ガリウム中に２７０時間浸漬し表面に、実施例１よりも厚いＣｕＧａ２層を形成して平板状接点を得た。このＣｕＧａ２層の厚さは、厚いところでは１００μｍを超えていた。その後、平板状接点のＣｕＧａ２層の表面を粒度＃４０００の研磨紙で研磨した後、研磨粉等を洗浄除去した。研磨後のＣｕＧａ２層の表面は１μｍを超える凹凸がない程度の平坦さが得られた。この研磨面と前述の銀めっきした半球状接点とを対向接触させ、実施例１と同様に０．５Ｎの荷重を加え振幅８０μｍで１０−４Ｐａ以下の真空中で摺動を摺動試験を行った。摺動は１０００往復行った。図８は実施例３の摺動試験後の半球状接点表面の電子顕微鏡写真である。図８に示すように、摺動は１０００往復後であっても、半球状接点の面は銀に覆われたままであり、良好であった。
【００５５】
以上の通り、銅ガリウム化合物の二つの組成（ＣｕＧａ２、Ｃｕ９Ｇａ４）ともに、銀と接触摺動で凝着せず、銀どうしの摺動に比べてはるかに磨耗が少ないことが判る。またＣｕＧａ２とＣｕ９Ｇａ４を比較すると、ＣｕＧａ２の耐摩耗性の方が良好であった。この二つの銅ガリウム化合物は、いずれも銀に比べて硬く、摺動させると凹凸により銀表面が徐々に切削磨耗する。実施例２では熱処理の過程で銅ガリウム化合物の表面凹凸が激しくなったので実施例１よりも銀の摩耗が進んでしまった。実施例３に示すように、銅ガリウム化合物の表面を滑らかにして平滑性を上げることで更に磨耗を減らし、耐摩耗性を向上させることが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 電気接点
２ 半球状接点（一方の接点）
３ 銀層
４ 平板状接点（他方の接点）
５ 銅ガリウム化合物層
６ 半球状接点の母材
７ 平板状接点の母材
１０ コネクタ端子
１１ 雄端子
１２ 雌端子
１３ 挿入部
１４ 嵌合部
１５ 接点
１６ 接点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の接点の接触部分の表面が銀を主成分とする金属からなり、他方の接点の接触部分の表面が銅ガリウム化合物を主成分とする金属からなることを特徴とする電気接点。
【請求項２】
接点を構成する材料の母材が銅又は銅合金であり、前記一方の接点の少なくとも接触部分の表面に銀層が形成され、前記他方の接点の少なくとも接触部分の表面に銅ガリウム化合物層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の電気接点。
【請求項３】
前記銅ガリウム化合物がＣｕＧａ２であることを特徴とする請求項１又は２記載の電気接点。
【請求項４】
前記銅ガリウム化合物がＣｕ９Ｇａ４であることを特徴とする請求項１又は２記載の電気接点。
【請求項５】
前記接点表面の銅ガリウム化合物を主成分とする金属の表面が研磨されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気接点。
【請求項６】
雄型端子と雌型端子が嵌合接触する構造を有するコネクタ端子において、一方の端子の接触部分の表面が銀を主成分とする金属からなり、他方の端子の接触部分の表面が銅ガリウム化合物を主成分とする金属からなることを特徴とするコネクタ端子。
【請求項７】
前記端子を構成する材料の母材が銅又は銅合金であり、前記一方の端子の少なくとも接触部分の表面に銀層が形成され、前記他方の接点の接触部分の表面に銅ガリウム化合物層が形成されていることを特徴とする請求項６記載のコネクタ端子。
【請求項１】
一方の接点の接触部分の表面が銀を主成分とする金属からなり、他方の接点の接触部分の表面が銅ガリウム化合物を主成分とする金属からなることを特徴とする電気接点。
【請求項２】
接点を構成する材料の母材が銅又は銅合金であり、前記一方の接点の少なくとも接触部分の表面に銀層が形成され、前記他方の接点の少なくとも接触部分の表面に銅ガリウム化合物層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の電気接点。
【請求項３】
前記銅ガリウム化合物がＣｕＧａ２であることを特徴とする請求項１又は２記載の電気接点。
【請求項４】
前記銅ガリウム化合物がＣｕ９Ｇａ４であることを特徴とする請求項１又は２記載の電気接点。
【請求項５】
前記接点表面の銅ガリウム化合物を主成分とする金属の表面が研磨されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気接点。
【請求項６】
雄型端子と雌型端子が嵌合接触する構造を有するコネクタ端子において、一方の端子の接触部分の表面が銀を主成分とする金属からなり、他方の端子の接触部分の表面が銅ガリウム化合物を主成分とする金属からなることを特徴とするコネクタ端子。
【請求項７】
前記端子を構成する材料の母材が銅又は銅合金であり、前記一方の端子の少なくとも接触部分の表面に銀層が形成され、前記他方の接点の接触部分の表面に銅ガリウム化合物層が形成されていることを特徴とする請求項６記載のコネクタ端子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１２４１４１（Ｐ２０１１−１２４１４１Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８１８２８（Ｐ２００９−２８１８２８）
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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