電気接点層付金属材およびその製造方法
【課題】 電気接点層の形成材料である貴金属の使用量を低減することが可能であり、かつ電気接点層の剥離等の虞なくプレス成形加工を施すことが可能である電気接点層付金属材およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 電気接点層付金属材１０は、金属基材１と、その金属基材１の表面上に形成された、チタン、ニオブ、タンタル、ジルコニムのうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる、厚さ５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の接着層２と、前記接着層２の表面上に形成された、貴金属からなる、厚さ１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の電気接点層３とを備えている。
【解決手段】 電気接点層付金属材１０は、金属基材１と、その金属基材１の表面上に形成された、チタン、ニオブ、タンタル、ジルコニムのうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる、厚さ５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の接着層２と、前記接着層２の表面上に形成された、貴金属からなる、厚さ１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の電気接点層３とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケルまたはクロムを含む金属からなる金属基材に貴金属からなる電気接点層を付加した電気接点層付金属材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電気接点層を有する電気接点層付金属材は、例えば電池の電極材やコネクターの電気接点部に使用されている。その電気接点層の形成材料として用いられる金属の代表的なものは、Ａｕ（金）やＰｔ（プラチナ）のような貴金属や、Ｓｎ（錫）、Ｎｉ（ニッケル）等であり、それらの金属を、めっき法などによって金属基材の表面上に設けることで、その電気接点層は形成される。
電気接点層の信頼性や耐久性をさらに高いものとするためには、ＳｎやＮｉ等よりも化学的に安定した特性を有するＡｕのような貴金属が、より好ましい材料として用いられる。
【０００３】
しかし、Ａｕのような貴金属を用いる場合、例えばステンレスのような不動態被膜を形成する金属の表面に金めっきを施す工程では、煩雑な前処理等が必要となることや、耐久性を維持するために貴金属めっきを厚く形成しなければならないことなどに起因して、その工程が煩雑なものとなり、またその工程に時間が長く掛かることとなって、製造コストも高価なものとなる傾向にある。しかも、貴金属は一般に、鉱業的な入手困難性が高いことなどに起因して単位重量当たりの材料コストが他の金属よりも顕著に高価なものとなる傾向にある。このため、総合的に電気接点層付金属材はコスト高なものとなってしまう傾向にある。
【０００４】
また、上記のステンレスのような不動態被膜が形成される金属基材の表面上に、貴金属からなる電気接点層を確実に形成し、またその形成後にも剥れたりすることのないようにするためには、その電気接点層の下に、いわゆる下地層を形成するという手法が種々提案され、幾つかが実用化されている。
斯様な下地層を形成するための金属としては、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｇを用いることが考えられている。
【０００５】
特許文献１では、Ａｇ層−Ｎｉ、Ｃｏ層を下地層として形成し、その上にＰｄ（パラジウム）からなる電気接点層を形成することが提案されている。
特許文献２では、Ｎｉからなる下地層の上に、Ｐｄ−Ｎｉ合金からなる電気接点層を形成することが提案されている。
特許文献３では、下地層をＳｎめっきからなるものとすることが提案されている。
上記のように、下地層としてＮｉ、Ｓｎ、Ｃｏ等を用いることが提案されているが、例えばＮｉの場合、そのＮｉからなる下地層自体が、電気化学的に腐食するような環境で使用すると、耐久性の低下を引き起こす虞がある。また、このような下地層等のめっきを施してなる電気接点層付金属材では、めっき処理後に部品化するためのプレス成形加工を行うと、そのプレス加工の際や加工後に、めっき層が剥離することが多いため、実際上、そのようなプレス成形加工には馴染み難いものとなっている。
また、特許文献４では、チタン金属板上に、下地層なしでＡｕめっきを施すことが提案されている。しかし、この手法では、電気接点層の耐久性を確保することがさらに困難である。また、めっき後のプレス成形加工もさらに困難である。
【０００６】
特許文献５では、燃料電池用金属セパレータとして用いられるように設定された金属基材の表面上に、Ｔｉ（チタン）、Ｎｉ、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｐｔのいず
れかの金属からなる下地層を形成し、その表面上に貴金属層を形成することが提案されている。
また、特許文献６では、Ｔｉの上にＰｄの金属層を形成し、それらＴｉとＰｄを加熱処理することで合金化処理してなる表層を形成することが提案されている。但しこれは、燃料電池用セパレータとして用いられる金属板における耐食性の向上を主に企図したものである。
【０００７】
【特許文献１】特許第３９５６８４１号公報
【特許文献２】特許第３１６１８０５号公報
【特許文献３】特開２００７−９３０４号公報
【特許文献４】特開２００７−１４６２５０号公報
【特許文献５】特開２００４−１５８４３７号公報
【特許文献６】国際特許出願公開（ＷＯ）２００６／１２６６１３ Ａ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記のような従来提案されている技術では、そのいずれも、電気接点層の形成材料である貴金属の使用量の低減を可能とすることと、電気接点層の形成後にその電気接点層の剥離等の虞なくプレス成形加工を施すことを可能とすることとの、両方を共に達成することについては、解決課題として考慮されていなかった。
従ってまた、上記のような提案を含めて従来の技術を個別に用いても、あるいはそれらを組み合わせて用いたとしても、電気接点層の形成材料である貴金属の使用量の低減が可能でありかつ電気接点層の剥離等の虞なくプレス成形加工を施すことが可能であるような電気接点層付金属材を実現することはできなかった。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みて成されたもので、その目的は、電気接点層の形成材料である貴金属の使用量の低減を可能とすると共に、電気接点層の剥離等の虞なくプレス成形加工を施すことを可能とした電気接点層付金属材およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電気接点層付金属材は、ニッケルまたはクロムを含む金属からなる金属基材に電気接点層を付加してなる電気接点層付金属材であって、前記金属基材の表面上に形成された、チタン、ニオブ、タンタル、ジルコニムのうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる厚さ５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の接着層と、前記接着層の表面上に形成された、貴金属からなる厚さ１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の電気接点層とを備えたことを特徴としている。
また、本発明の電気接点層付金属材の製造方法は、ニッケルまたはクロムを含む金属からなる金属基材の表面上に、チタン、ニオブ、タンタル、ジルコニムのうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる接着層を、所定のチャンバ内で気相法によって５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の厚さに形成する工程と、前記チャンバ内で前記接着層の形成に引き続いて当該接着層の表面上に、貴金属からなる電気接点層を、気相法によって１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の厚さに形成する工程とを含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ニッケルまたはクロムを含む金属からなる金属基材の表面上に、チタン、ニオブ、タンタル、ジルコニムのうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる、厚さ５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の接着層を形成し、その上に、貴金属からなる、厚さ１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の電気接点層を形成するようにしたので、電気接点層の形成材料である貴金属の使用量の低減と、その電気接点層の剥離等の虞なくプレス成形加工を可能と
することとの、両方を実現することができる。そして、延いては、電気接点層付金属材の総合的なコストの低廉化と、プレス加工後の電気接点層の耐久性のさらなる向上とを、両立して達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る電気接点層付金属材およびその製造方法について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る電気接点層付金属材の主要部の構成を示す図である。
【００１３】
この電気接点層付金属材１０は、Ｎｉ（ニッケル）またはＣｒ（クロム）を含む金属からなる金属基材１と、その金属基材１の表面上に形成された、Ｔｉ（チタン）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｚｒ（ジルコニム）のうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる厚さ５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の接着層２と、さらにその接着層２の表面上に形成された、例えばＡｕ（金）、Ｐｔ（プラチナ）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ａｇ（銀）のうちいずれかの貴金属からなる厚さ１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の電気接点層３とを備えている。
【００１４】
その主要な製造工程としては、まず、ＮｉまたはＣｒを含む金属箔や金属薄板のような金属材料からなる金属基材１の表面上に、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒのうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる接着層２を、所定のチャンバ（図示省略）内で気相法によって５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の厚さに形成する。そして、上記と同一のチャンバ内で、接着層２の形成に引き続いて、その接着層２の表面上に、例えばＡｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｇのうちいずれかの貴金属からなる電気接点層３を、前述のチャンバ内で気相法によって１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の厚さに形成する。このようにして、本発明の実施の形態に係る電気接点層付金属材１０の主要部が製造される。
【００１５】
さらに具体的には、Ｎｉを含む金属からなる金属基材１としては、インバー材（Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）、オーステナイト系ステンレス（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）、コバール材（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）、パーマロイ材（Ｆｅ−Ｎｉ合金）、ハステロイ（Ｎｉ−Ｍｏ―Ｆｅ―Ｃｏ合金）、インコネル（Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｂ−Ｍｏ合金）等の金属材料を、好適に用いることができる。
または、Ｎｉを主成分として含むのではなく、Ｃｒを含む金属からなる金属基材１としては、フェライト系ステンレス（ＳＵＳ４３０等）や、インバー材（Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｒ合金）等の金属材料を、好適に用いることができる。
もしくは、上記の複数種類の金属材料を複合クラッド構成としたものなども、金属基材１として適用可能である。
【００１６】
このような金属基材１の表面上に、接着層２、電気接点層３を、この順で形成する。その形成は、真空チャンバ内で、連続気相法によって行うようにすることが好ましい。但しこれのみには限定されないことは勿論であり、その他にも、スパッタ法、蒸着、イオンビーム法、ＣＶＤ法などを用いることが可能である。
【００１７】
金属基材１の表面上に、接着層２が形成される。この接着層２は、金属基材１と電気接点層３との間に介在して、その電気接点層３を金属基材１の表面に対して接触抵抗の増大なくかつ強固に接合させる役割を果たすために設けられたものである。その強固な接合の度合いとしては、例えば電気接点層３の形成後にプレス加工を施しても、電気接点層３の剥離が生じることのないような程度とすることが望ましい。
この接着層２の形成材料としては、Ｔｉ（チタン）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｚｒ（ジルコニム）のうちのいずれかの金属成分を含む金属を用いる。
そしてこの接着層２の厚さ（より具体的には、平均厚さ）は、５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下とする。これは、上記のような金属を用いる場合、この接着層２の厚さが５ｎｍ未満になると、接触抵抗が際立って増大する傾向にあり、また１００ｎｍ超になると、金属基材１からの機械的な剥離が際立って発生し易くなる傾向にあるので、それらを回避して、上記のような確実で強固な接合を、接触抵抗の増大を引き起こすことなく達成するためである。
【００１８】
接着層２の表面上に、電気接点層３が形成される。この電気接点層３は、この電気接点層付金属材１０の接触抵抗を小さくすると共に、電気接点部分の耐久性を確保するために設けられるものである。斯様な要請に対応するために、この電気接点層３の形成材料としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ 、Ａｇのような貴金属を用いることが望ましい。
この電気接点層３の厚さは、１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下とする。これは、この電気接点層３の厚さを薄くすることで、機械的な内部歪みを低減することができ、剥離の虞なくプレス成形が可能な耐久性を得ることが可能となるのであるが、しかし、厚さが１ｎｍ未満のように余りにも薄いと、その下層の接着層２の表層に酸化が生じ、それが長時間使用により１ｎｍ以上の厚さとなって、接触抵抗の増大が引き起こされる虞が高くなる。また、２０ｎｍを超える厚さであると、機械的な内部歪みが際立って大きくなり、金属基材１からの剥離が際立って起りやすくなる。そこで、それらを回避して、接触抵抗の低減を達成すると共に電気接点部分の耐久性を確保することを可能とするためである。
【００１９】
すなわち、本発明者は、実施例で詳述するような材料設定および厚さの仕様の異なる多種類の試料を用いた実験およびそれに対する考察等を実施した結果、上記のような材料からなる、上記のような厚さの、接着層２および電気接点層３を、この順で金属基材１の表面上に形成することにより、電気接点層３を形成した後にプレス成形加工を施しても電気接点層３の剥離やその後の耐久性の低下等を引き起こすことのないような優れた耐久性と、貴金属の使用量の低減とを、共に達成することが可能となることを見出し、本発明を成すに至ったのであった。
【００２０】
このように、本発明の実施の形態に係る電気接点層付金属材１０およびその製造方法によれば、電気接点層３の形成材料であるＡｕやＰｔなどのような貴金属の使用量の低減と、その電気接点層３の剥離等の虞なくプレス成形加工を可能とするほどの強固な接合との、両方を達成することができる。そして、延いては電気接点層付金属材１０の総合的なコストの低廉化と、プレス加工後の電気接点層３の耐久性のさらなる向上とを、両立して達成することが可能となる。
【００２１】
なお、上記の実施の形態では、接着層２および電気接点層３を形成した後にプレス成形加工を施す場合について説明したが、金属基材１にプレス成形加工を施した後、その表面に接着層２および電気接点層３を形成することも可能であることは勿論である。この場合でも、電気接点層付金属材１０の総合的なコストの低廉化と、プレス加工後の電気接点層３の耐久性のさらなる向上とを、両立して達成することが可能となる。
また、接着層２および電気接点層３の成膜プロセスでは、気相法として、蒸着法、イオンビーム、スパッタ、ＣＶＤ、等の製法技術を用いることが好ましいが、これのみには限定されないことは言うまでもない。
また、電気接点層３や接着層２の耐久性のさらなる向上を図るために、電気接点層３を形成した後、ピンホールの封印を目的として酸化処理、陽極酸化処理などを行うようにしてもよい。
【実施例】
【００２２】
上記の実施の形態で説明したような電気接点層付金属材１０を作製し、それにプレス成形加工を施して、実施例に係る電気接点層付金属材１０の成形品１１の試料とした。また
、上記の実施の形態で説明したようなものとは異なる仕様または形成材料からなる電気接点層付金属材１０を作製し、それにプレス成形加工を施して、比較例に係る電気接点層付金属材１０の成形品１１の試料とした。そしてそれら試料の各々について、接触抵抗と耐久性とをそれぞれ評価した。
【００２３】
その評価方法は、上記のような試料のそれぞれについて、環境試験を行う前と後とでの接触抵抗を測定し、特にその環境試験後の接触抵抗の値、およびその前後での接触抵抗の変化に基づいて、それら各試料の接触抵抗特性が所定の基準に適合したものであるか否かを評価するものとした。また、環境試験を行った後の、各試料の表面状況を観察し、剥離等の劣化や破損が発生しているか否かに基づいて、それら各試料の耐久性が所定の基準に適合したものであるか否かを確認するものとした。
【００２４】
図２は、本実施例の実験に使用する試料をプレス成形加工する際に用いた金型を模式的に示す図（ａ）、およびその金型を用いたプレス成形加工によって形成された電気接点層付金属材の成形品の形状を示す図（ｂ）、図３は、各試料として作製された電気接点層付金属材の成形品における接触抵抗値の測定方法を模式的に示す図である。
また、表１は、実施例１〜１７の各試料および比較例１〜６の各試料についての主要な仕様と評価結果とを纏めて示したものであり、表２は、実施例１８〜３９の各試料および比較例７の試料についての主要な仕様と評価結果とを纏めて示したものである。
【００２５】
［材料の準備および各試料の作製］
ＮｉまたはＣｒを含んだ金属からなる金属基材１として、表１に示したように、実施例１〜１７および比較例１〜６の各試料については、ステンレス４３０（Ｆｅ−Ｃｒ合金）からなる板厚ｔ＝０．１ｍｍのものを用いた。
また、表２に示したように、実施例１８〜３９および比較例７の各試料については、ＮｉまたはＣｒを含んだ金属からなる金属基材１として、上記のようなステンレス４３０とは異なり、ステンレス３０４（Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金）、ステンレス３１６（Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｍｏ合金）、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ合金、ニラコ製：品番６３３３２１）、７８パーマロイ（Ｎｉ―Ｆｅ合金、ニラコ製：品番７８３３２２）、インバー（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、ニラコ製：品番６２３３２３）、ハステロイＣ−２７６（Ｎｉ−Ｍｏ合金、ニラコ製：品番５８３３２１、インコネル６００（Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ合金、ニラコ製：品番６０３２９０）からなるものを用いた。
それら金属基材１の板厚ｔは、基本的に０．１ｍｍとした。但し、Ｃｒ（Ｎｉ−Ｃｒ合金、ニラコ製：品番６９３３３３）からなるものについては、材料準備の都合上、厚さｔ＝０．１２ｍｍのものを用いた。
【００２６】
そして、そのような金属基材１の表面上に、表１、２に示したような材種（金属の種類）および厚さとなるように、接着層２および電気接点層３をこの順で、同一のチャンバ内で連続スパッタ法により形成した。
このスパッタ法による成膜プロセスは、さらに具体的には、ＲＦスパッタ装置（株式会社アルバック、型式：ＳＨ−３５０）を用いて行った。成膜時の雰囲気としてはＡｒガスを用いて、圧力を７Ｐａとした。ＲＦ出力については、金属の種類に対応して適宜に調整した。厚みの制御は、成膜する金属の材種ごとに、あらかじめ平均成膜速度を測量した上で、成膜時間を調整することにより行った。本実施例では、板材の両面（表と裏の両方）に、同じ成膜処理を施すようにした。
【００２７】
そして、接着層２、電気接点層３を形成した後、図２（ａ）に示したような金型２０を用いて、その金型本体部２１に設けられた凹凸形状に則した形状に電気接点層付金属材１０を加工するプレス成形試験として、図２（ｂ）に示したような波型形状（凹凸が連続した形状）のプレス成型加工を施すことにより、実施例１〜３９に係る電気接点層付金属材
１０の成形品１１の各試料、および比較例１〜７に係る電気接点層付金属材１０の成形品１１の各試料を得た。
各試料の波型形状は、その山および谷の直線に沿った（図２（ｂ）の紙面に垂直な方向の）長さを５２ｍｍ、ピッチＷを２．９ｍｍとし、凹部と凸部とを交互に合計１７本形成してなるものとした。その波型形状の深さｈ（凹部と凸部との高低差）は０．６ｍｍとした。
【００２８】
［環境試験］
環境試験は、硫酸と純水によりｐＨ２に調整された溶液に塩化ナトリウムを１２００ｐｐｍ添加した溶液を用意し、この溶液に各試料を室温約２５℃で２４時間に亘って浸漬する条件設定とした。なお、各試料の端面は皮膜処理が施されておらず金属基材１が剥き出しの状態であるため、ビニールマスキングテープにより封止処理を行った後、上記の溶液に浸漬するようにした。
【００２９】
接触抵抗値の測定は、図３に示したように、Ｃｕ（銅）からなるブロック３１ａ、３１ｂの各表面にＡｕめっき３２ａ、３２ｂを施し、その両者の間に、試料である電気接点層付金属材１０の成形品１１を、寸法および面積が２ｃｍ×２ｃｍ＝４ｃｍ２のカーボンペーパ（東レ株式会社：品番ＴＧＰ−Ｈ−０６０）３３ａ、３３ｂを表裏にそれぞれ介挿させて挟み込み、油圧プレス機で加重（１０ｋｇ／ｃｍ２）を加えながら、カーボンペーパ３３ａ〜電気接点層付金属材１０の成形品１１〜カーボンペーパ３３ｂにおける電気抵抗値（単位：ｍΩ）を、４端子測定方式の測定装置（アデックス株式会社、型番：ＡＸ−１２５Ａ）によって測定した。このときの接触面の占有率λは０．５とした。そして、この電気抵抗値を表面積４ｃｍ２で規格した値（すなわち４倍した値）を、各試料の接触抵抗（単位：ｍΩ・ｃｍ２）とした。
【００３０】
［評価結果］
本実施例では、接触抵抗＝２５ｍΩ・ｃｍ２を、接触抵抗特性の評価基準値として用いて、環境試験後の接触抵抗が２５ｍΩ・ｃｍ２以下の試料を適合と評価し、２５ｍΩ・ｃｍ２超の試料を不適合と評価することとした。
また、環境試験後の表面状態に剥離等の劣化や損傷が発生しているか否かに基づいて、耐久性（およびプレス成形加工が可能か否かという機械加工適性）を評価することとした。
【００３１】
その結果、表1に示したように、金属基材１をＳＵＳ４３０とすると共に、接着層２を
Ｔｉからなるものとした場合では、接着層２の厚さを上記実施の形態で説明したような適正範囲（５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下）に設定すると共に電気接点層３の厚さを上記実施の形態で説明したような適正範囲（１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下）に設定してなる実施例１〜１７の各試料は、いずれも環境試験後の接触抵抗値が２５ｍΩ・ｃｍ２以下であり、かつ表面に剥離等の劣化や損傷は発生しておらず、評価基準に適合したものとなることが確認された。
【００３２】
他方、接着層２のない比較例１の試料は、環境試験後の接触抵抗が３２ｍΩ・ｃｍ２であり、不適合となった。
また、接着層２の厚さを、上記実施の形態で説明したような適正範囲（５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下）から敢えて大幅に逸脱した大きな値の１５０ｎｍとした、比較例２の試料は、環境試験後の接触抵抗が４０ｍΩ・ｃｍ２と大幅に評価基準値を超えたものになると共に、表面に剥離が生じ、接触抵抗特性と耐久性との両方の点で不適合となった。
また、Ａｕからなる電気接点層３の厚さを、上記実施の形態で説明したような適正範囲（１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下）から敢えて逸脱した小さな値の０．５ｎｍとした、比較例３の試料は、表面に剥離は生じなかったが、環境試験後の接触抵抗が３０ｍΩ・ｃｍ２と
評価基準値の２５ｍΩ・ｃｍ２を大幅に超えた値になり、接触抵抗特性の点で不適合となった。
また、Ａｕからなる電気接点層３の厚さを、上記実施の形態で説明したような適正範囲から敢えて逸脱した大きな値の２５．０ｎｍとした、比較例４の試料は、表面に剥離は生じなかったが、環境試験後の接触抵抗が３０ｍΩ・ｃｍ２と評価基準値を超えた値になり、接触抵抗特性の点で不適合となった。
また、電気接点層３をＡｕの代りにＰｔからなるものとし、その電気接点層３の厚さを、上記実施の形態で説明したような適正範囲から敢えて逸脱した小さな値の０．５ｎｍとした、比較例５の試料でも、表面に剥離は生じなかったが、環境試験後の接触抵抗が３０ｍΩ・ｃｍ２と評価基準値を超えた値となり、接触抵抗特性の点で不適合となった。
また、電気接点層３をＡｕの代りにＰｔからなるものとし、その電気接点層３の厚さを、上記実施の形態で説明したような適正範囲から敢えて逸脱した大きな値の２５．０ｎｍとした、比較例６の試料でも、表面に剥離は生じなかったが、環境試験後の接触抵抗が３５ｍΩ・ｃｍ２と評価基準値を大幅に超えた値になり、接触抵抗特性の点で不適合となった。
【００３３】
【表１】
【００３４】
そして、表２に示したように、金属基材１をＳＵＳ４３０とは異なる各種金属材料からなるものとすると共に、接着層２を上記実施の形態で説明したようなＴｉやその他の各種金属からなるものとした場合では、接着層２の厚さを上記実施の形態で説明したような適正範囲（５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下）に設定すると共に電気接点層３の厚さを上記実施の形態で説明したような適正範囲（１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下）に設定してなる実施例１
８〜３９の各試料は、いずれも環境試験後の接触抵抗が２５ｍΩ・ｃｍ２以下であり、かつ表面に剥離等の劣化や損傷は発生しておらず、評価基準に適合したものであることが確認された。
他方、接着層２の厚さを、上記実施の形態で説明したような適正範囲（５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下）から敢えて逸脱した大きな値の１５０ｎｍとした、比較例７の試料は、環境試験後の接触抵抗が４０ｍΩ・ｃｍ２と評価基準値の２５ｍΩ・ｃｍ２を大幅に超えた値になると共に、表面に剥離が生じ、接触抵抗特性と耐久性との両方の点で不適合となった。
【００３５】
【表２】
【００３６】
また、表１、表２に、「初期」として示した、環境試験を行う以前の段階での各試料の接触抵抗についても比較・検討したところ、実施例１〜３９の全てが１０ｍΩ・ｃｍ２未満であったが、比較例３、５では１２ｍΩ・ｃｍ２となり、この点でも本発明の実施例に係る電気接点層付金属材１０は優位な特性を備えていることが確認された。
【００３７】
このように、本実施例によれば、ニッケルまたはクロムを含む金属からなる金属基材１の表面上に、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒのうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる厚さ５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の接着層２を形成し、その上に、貴金属からなる厚さ１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の電気接点層３を形成することで、電気接点層３の形成材料である貴金属の使用量の低減と、その電気接点層３に剥離や耐久性の低下等が発生する虞なくプレス成形加工を可能とすることとの両方を達成することが可能となることが、実験的に実証された。
【００３８】
なお、本発明の実際的な製品等への適用においては、プレス成形加工による製品の形状は、上記のような波型形状のみに限定されないことは言うまでもない。その他にも種々の形状に加工することが可能である。
また、電気接点層３は、必ずしも金属基材１の表裏両面に形成する必要はなく、片面のみに形成することや、金属基材１の表面上の所定位置にのみ形成すること、あるいは所定のパターン形状に形成することなども可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る電気接点層付金属材の主要部の構成を示す図である。
【図２】実施例の実験に使用する試料をプレス成形加工する際に用いた金型を模式的に示す図（ａ）、およびその金型を用いたプレス成形加工によって形成された電気接点層付金属材の成形品の形状を示す図（ｂ）である。
【図３】各試料として作製された電気接点層付金属材の成形品における接触抵抗値の測定方法を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 金属基材
２ 接着層
３ 電気接点層
１０ 電気接点層付金属材
１１ 成形品
２１ 金型本体部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケルまたはクロムを含む金属からなる金属基材に貴金属からなる電気接点層を付加した電気接点層付金属材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電気接点層を有する電気接点層付金属材は、例えば電池の電極材やコネクターの電気接点部に使用されている。その電気接点層の形成材料として用いられる金属の代表的なものは、Ａｕ（金）やＰｔ（プラチナ）のような貴金属や、Ｓｎ（錫）、Ｎｉ（ニッケル）等であり、それらの金属を、めっき法などによって金属基材の表面上に設けることで、その電気接点層は形成される。
電気接点層の信頼性や耐久性をさらに高いものとするためには、ＳｎやＮｉ等よりも化学的に安定した特性を有するＡｕのような貴金属が、より好ましい材料として用いられる。
【０００３】
しかし、Ａｕのような貴金属を用いる場合、例えばステンレスのような不動態被膜を形成する金属の表面に金めっきを施す工程では、煩雑な前処理等が必要となることや、耐久性を維持するために貴金属めっきを厚く形成しなければならないことなどに起因して、その工程が煩雑なものとなり、またその工程に時間が長く掛かることとなって、製造コストも高価なものとなる傾向にある。しかも、貴金属は一般に、鉱業的な入手困難性が高いことなどに起因して単位重量当たりの材料コストが他の金属よりも顕著に高価なものとなる傾向にある。このため、総合的に電気接点層付金属材はコスト高なものとなってしまう傾向にある。
【０００４】
また、上記のステンレスのような不動態被膜が形成される金属基材の表面上に、貴金属からなる電気接点層を確実に形成し、またその形成後にも剥れたりすることのないようにするためには、その電気接点層の下に、いわゆる下地層を形成するという手法が種々提案され、幾つかが実用化されている。
斯様な下地層を形成するための金属としては、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｇを用いることが考えられている。
【０００５】
特許文献１では、Ａｇ層−Ｎｉ、Ｃｏ層を下地層として形成し、その上にＰｄ（パラジウム）からなる電気接点層を形成することが提案されている。
特許文献２では、Ｎｉからなる下地層の上に、Ｐｄ−Ｎｉ合金からなる電気接点層を形成することが提案されている。
特許文献３では、下地層をＳｎめっきからなるものとすることが提案されている。
上記のように、下地層としてＮｉ、Ｓｎ、Ｃｏ等を用いることが提案されているが、例えばＮｉの場合、そのＮｉからなる下地層自体が、電気化学的に腐食するような環境で使用すると、耐久性の低下を引き起こす虞がある。また、このような下地層等のめっきを施してなる電気接点層付金属材では、めっき処理後に部品化するためのプレス成形加工を行うと、そのプレス加工の際や加工後に、めっき層が剥離することが多いため、実際上、そのようなプレス成形加工には馴染み難いものとなっている。
また、特許文献４では、チタン金属板上に、下地層なしでＡｕめっきを施すことが提案されている。しかし、この手法では、電気接点層の耐久性を確保することがさらに困難である。また、めっき後のプレス成形加工もさらに困難である。
【０００６】
特許文献５では、燃料電池用金属セパレータとして用いられるように設定された金属基材の表面上に、Ｔｉ（チタン）、Ｎｉ、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｐｔのいず
れかの金属からなる下地層を形成し、その表面上に貴金属層を形成することが提案されている。
また、特許文献６では、Ｔｉの上にＰｄの金属層を形成し、それらＴｉとＰｄを加熱処理することで合金化処理してなる表層を形成することが提案されている。但しこれは、燃料電池用セパレータとして用いられる金属板における耐食性の向上を主に企図したものである。
【０００７】
【特許文献１】特許第３９５６８４１号公報
【特許文献２】特許第３１６１８０５号公報
【特許文献３】特開２００７−９３０４号公報
【特許文献４】特開２００７−１４６２５０号公報
【特許文献５】特開２００４−１５８４３７号公報
【特許文献６】国際特許出願公開（ＷＯ）２００６／１２６６１３ Ａ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記のような従来提案されている技術では、そのいずれも、電気接点層の形成材料である貴金属の使用量の低減を可能とすることと、電気接点層の形成後にその電気接点層の剥離等の虞なくプレス成形加工を施すことを可能とすることとの、両方を共に達成することについては、解決課題として考慮されていなかった。
従ってまた、上記のような提案を含めて従来の技術を個別に用いても、あるいはそれらを組み合わせて用いたとしても、電気接点層の形成材料である貴金属の使用量の低減が可能でありかつ電気接点層の剥離等の虞なくプレス成形加工を施すことが可能であるような電気接点層付金属材を実現することはできなかった。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みて成されたもので、その目的は、電気接点層の形成材料である貴金属の使用量の低減を可能とすると共に、電気接点層の剥離等の虞なくプレス成形加工を施すことを可能とした電気接点層付金属材およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電気接点層付金属材は、ニッケルまたはクロムを含む金属からなる金属基材に電気接点層を付加してなる電気接点層付金属材であって、前記金属基材の表面上に形成された、チタン、ニオブ、タンタル、ジルコニムのうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる厚さ５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の接着層と、前記接着層の表面上に形成された、貴金属からなる厚さ１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の電気接点層とを備えたことを特徴としている。
また、本発明の電気接点層付金属材の製造方法は、ニッケルまたはクロムを含む金属からなる金属基材の表面上に、チタン、ニオブ、タンタル、ジルコニムのうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる接着層を、所定のチャンバ内で気相法によって５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の厚さに形成する工程と、前記チャンバ内で前記接着層の形成に引き続いて当該接着層の表面上に、貴金属からなる電気接点層を、気相法によって１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の厚さに形成する工程とを含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ニッケルまたはクロムを含む金属からなる金属基材の表面上に、チタン、ニオブ、タンタル、ジルコニムのうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる、厚さ５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の接着層を形成し、その上に、貴金属からなる、厚さ１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の電気接点層を形成するようにしたので、電気接点層の形成材料である貴金属の使用量の低減と、その電気接点層の剥離等の虞なくプレス成形加工を可能と
することとの、両方を実現することができる。そして、延いては、電気接点層付金属材の総合的なコストの低廉化と、プレス加工後の電気接点層の耐久性のさらなる向上とを、両立して達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る電気接点層付金属材およびその製造方法について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る電気接点層付金属材の主要部の構成を示す図である。
【００１３】
この電気接点層付金属材１０は、Ｎｉ（ニッケル）またはＣｒ（クロム）を含む金属からなる金属基材１と、その金属基材１の表面上に形成された、Ｔｉ（チタン）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｚｒ（ジルコニム）のうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる厚さ５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の接着層２と、さらにその接着層２の表面上に形成された、例えばＡｕ（金）、Ｐｔ（プラチナ）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ａｇ（銀）のうちいずれかの貴金属からなる厚さ１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の電気接点層３とを備えている。
【００１４】
その主要な製造工程としては、まず、ＮｉまたはＣｒを含む金属箔や金属薄板のような金属材料からなる金属基材１の表面上に、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒのうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる接着層２を、所定のチャンバ（図示省略）内で気相法によって５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の厚さに形成する。そして、上記と同一のチャンバ内で、接着層２の形成に引き続いて、その接着層２の表面上に、例えばＡｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｇのうちいずれかの貴金属からなる電気接点層３を、前述のチャンバ内で気相法によって１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の厚さに形成する。このようにして、本発明の実施の形態に係る電気接点層付金属材１０の主要部が製造される。
【００１５】
さらに具体的には、Ｎｉを含む金属からなる金属基材１としては、インバー材（Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）、オーステナイト系ステンレス（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）、コバール材（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）、パーマロイ材（Ｆｅ−Ｎｉ合金）、ハステロイ（Ｎｉ−Ｍｏ―Ｆｅ―Ｃｏ合金）、インコネル（Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｂ−Ｍｏ合金）等の金属材料を、好適に用いることができる。
または、Ｎｉを主成分として含むのではなく、Ｃｒを含む金属からなる金属基材１としては、フェライト系ステンレス（ＳＵＳ４３０等）や、インバー材（Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｒ合金）等の金属材料を、好適に用いることができる。
もしくは、上記の複数種類の金属材料を複合クラッド構成としたものなども、金属基材１として適用可能である。
【００１６】
このような金属基材１の表面上に、接着層２、電気接点層３を、この順で形成する。その形成は、真空チャンバ内で、連続気相法によって行うようにすることが好ましい。但しこれのみには限定されないことは勿論であり、その他にも、スパッタ法、蒸着、イオンビーム法、ＣＶＤ法などを用いることが可能である。
【００１７】
金属基材１の表面上に、接着層２が形成される。この接着層２は、金属基材１と電気接点層３との間に介在して、その電気接点層３を金属基材１の表面に対して接触抵抗の増大なくかつ強固に接合させる役割を果たすために設けられたものである。その強固な接合の度合いとしては、例えば電気接点層３の形成後にプレス加工を施しても、電気接点層３の剥離が生じることのないような程度とすることが望ましい。
この接着層２の形成材料としては、Ｔｉ（チタン）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｚｒ（ジルコニム）のうちのいずれかの金属成分を含む金属を用いる。
そしてこの接着層２の厚さ（より具体的には、平均厚さ）は、５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下とする。これは、上記のような金属を用いる場合、この接着層２の厚さが５ｎｍ未満になると、接触抵抗が際立って増大する傾向にあり、また１００ｎｍ超になると、金属基材１からの機械的な剥離が際立って発生し易くなる傾向にあるので、それらを回避して、上記のような確実で強固な接合を、接触抵抗の増大を引き起こすことなく達成するためである。
【００１８】
接着層２の表面上に、電気接点層３が形成される。この電気接点層３は、この電気接点層付金属材１０の接触抵抗を小さくすると共に、電気接点部分の耐久性を確保するために設けられるものである。斯様な要請に対応するために、この電気接点層３の形成材料としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ 、Ａｇのような貴金属を用いることが望ましい。
この電気接点層３の厚さは、１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下とする。これは、この電気接点層３の厚さを薄くすることで、機械的な内部歪みを低減することができ、剥離の虞なくプレス成形が可能な耐久性を得ることが可能となるのであるが、しかし、厚さが１ｎｍ未満のように余りにも薄いと、その下層の接着層２の表層に酸化が生じ、それが長時間使用により１ｎｍ以上の厚さとなって、接触抵抗の増大が引き起こされる虞が高くなる。また、２０ｎｍを超える厚さであると、機械的な内部歪みが際立って大きくなり、金属基材１からの剥離が際立って起りやすくなる。そこで、それらを回避して、接触抵抗の低減を達成すると共に電気接点部分の耐久性を確保することを可能とするためである。
【００１９】
すなわち、本発明者は、実施例で詳述するような材料設定および厚さの仕様の異なる多種類の試料を用いた実験およびそれに対する考察等を実施した結果、上記のような材料からなる、上記のような厚さの、接着層２および電気接点層３を、この順で金属基材１の表面上に形成することにより、電気接点層３を形成した後にプレス成形加工を施しても電気接点層３の剥離やその後の耐久性の低下等を引き起こすことのないような優れた耐久性と、貴金属の使用量の低減とを、共に達成することが可能となることを見出し、本発明を成すに至ったのであった。
【００２０】
このように、本発明の実施の形態に係る電気接点層付金属材１０およびその製造方法によれば、電気接点層３の形成材料であるＡｕやＰｔなどのような貴金属の使用量の低減と、その電気接点層３の剥離等の虞なくプレス成形加工を可能とするほどの強固な接合との、両方を達成することができる。そして、延いては電気接点層付金属材１０の総合的なコストの低廉化と、プレス加工後の電気接点層３の耐久性のさらなる向上とを、両立して達成することが可能となる。
【００２１】
なお、上記の実施の形態では、接着層２および電気接点層３を形成した後にプレス成形加工を施す場合について説明したが、金属基材１にプレス成形加工を施した後、その表面に接着層２および電気接点層３を形成することも可能であることは勿論である。この場合でも、電気接点層付金属材１０の総合的なコストの低廉化と、プレス加工後の電気接点層３の耐久性のさらなる向上とを、両立して達成することが可能となる。
また、接着層２および電気接点層３の成膜プロセスでは、気相法として、蒸着法、イオンビーム、スパッタ、ＣＶＤ、等の製法技術を用いることが好ましいが、これのみには限定されないことは言うまでもない。
また、電気接点層３や接着層２の耐久性のさらなる向上を図るために、電気接点層３を形成した後、ピンホールの封印を目的として酸化処理、陽極酸化処理などを行うようにしてもよい。
【実施例】
【００２２】
上記の実施の形態で説明したような電気接点層付金属材１０を作製し、それにプレス成形加工を施して、実施例に係る電気接点層付金属材１０の成形品１１の試料とした。また
、上記の実施の形態で説明したようなものとは異なる仕様または形成材料からなる電気接点層付金属材１０を作製し、それにプレス成形加工を施して、比較例に係る電気接点層付金属材１０の成形品１１の試料とした。そしてそれら試料の各々について、接触抵抗と耐久性とをそれぞれ評価した。
【００２３】
その評価方法は、上記のような試料のそれぞれについて、環境試験を行う前と後とでの接触抵抗を測定し、特にその環境試験後の接触抵抗の値、およびその前後での接触抵抗の変化に基づいて、それら各試料の接触抵抗特性が所定の基準に適合したものであるか否かを評価するものとした。また、環境試験を行った後の、各試料の表面状況を観察し、剥離等の劣化や破損が発生しているか否かに基づいて、それら各試料の耐久性が所定の基準に適合したものであるか否かを確認するものとした。
【００２４】
図２は、本実施例の実験に使用する試料をプレス成形加工する際に用いた金型を模式的に示す図（ａ）、およびその金型を用いたプレス成形加工によって形成された電気接点層付金属材の成形品の形状を示す図（ｂ）、図３は、各試料として作製された電気接点層付金属材の成形品における接触抵抗値の測定方法を模式的に示す図である。
また、表１は、実施例１〜１７の各試料および比較例１〜６の各試料についての主要な仕様と評価結果とを纏めて示したものであり、表２は、実施例１８〜３９の各試料および比較例７の試料についての主要な仕様と評価結果とを纏めて示したものである。
【００２５】
［材料の準備および各試料の作製］
ＮｉまたはＣｒを含んだ金属からなる金属基材１として、表１に示したように、実施例１〜１７および比較例１〜６の各試料については、ステンレス４３０（Ｆｅ−Ｃｒ合金）からなる板厚ｔ＝０．１ｍｍのものを用いた。
また、表２に示したように、実施例１８〜３９および比較例７の各試料については、ＮｉまたはＣｒを含んだ金属からなる金属基材１として、上記のようなステンレス４３０とは異なり、ステンレス３０４（Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金）、ステンレス３１６（Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｍｏ合金）、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ合金、ニラコ製：品番６３３３２１）、７８パーマロイ（Ｎｉ―Ｆｅ合金、ニラコ製：品番７８３３２２）、インバー（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、ニラコ製：品番６２３３２３）、ハステロイＣ−２７６（Ｎｉ−Ｍｏ合金、ニラコ製：品番５８３３２１、インコネル６００（Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ合金、ニラコ製：品番６０３２９０）からなるものを用いた。
それら金属基材１の板厚ｔは、基本的に０．１ｍｍとした。但し、Ｃｒ（Ｎｉ−Ｃｒ合金、ニラコ製：品番６９３３３３）からなるものについては、材料準備の都合上、厚さｔ＝０．１２ｍｍのものを用いた。
【００２６】
そして、そのような金属基材１の表面上に、表１、２に示したような材種（金属の種類）および厚さとなるように、接着層２および電気接点層３をこの順で、同一のチャンバ内で連続スパッタ法により形成した。
このスパッタ法による成膜プロセスは、さらに具体的には、ＲＦスパッタ装置（株式会社アルバック、型式：ＳＨ−３５０）を用いて行った。成膜時の雰囲気としてはＡｒガスを用いて、圧力を７Ｐａとした。ＲＦ出力については、金属の種類に対応して適宜に調整した。厚みの制御は、成膜する金属の材種ごとに、あらかじめ平均成膜速度を測量した上で、成膜時間を調整することにより行った。本実施例では、板材の両面（表と裏の両方）に、同じ成膜処理を施すようにした。
【００２７】
そして、接着層２、電気接点層３を形成した後、図２（ａ）に示したような金型２０を用いて、その金型本体部２１に設けられた凹凸形状に則した形状に電気接点層付金属材１０を加工するプレス成形試験として、図２（ｂ）に示したような波型形状（凹凸が連続した形状）のプレス成型加工を施すことにより、実施例１〜３９に係る電気接点層付金属材
１０の成形品１１の各試料、および比較例１〜７に係る電気接点層付金属材１０の成形品１１の各試料を得た。
各試料の波型形状は、その山および谷の直線に沿った（図２（ｂ）の紙面に垂直な方向の）長さを５２ｍｍ、ピッチＷを２．９ｍｍとし、凹部と凸部とを交互に合計１７本形成してなるものとした。その波型形状の深さｈ（凹部と凸部との高低差）は０．６ｍｍとした。
【００２８】
［環境試験］
環境試験は、硫酸と純水によりｐＨ２に調整された溶液に塩化ナトリウムを１２００ｐｐｍ添加した溶液を用意し、この溶液に各試料を室温約２５℃で２４時間に亘って浸漬する条件設定とした。なお、各試料の端面は皮膜処理が施されておらず金属基材１が剥き出しの状態であるため、ビニールマスキングテープにより封止処理を行った後、上記の溶液に浸漬するようにした。
【００２９】
接触抵抗値の測定は、図３に示したように、Ｃｕ（銅）からなるブロック３１ａ、３１ｂの各表面にＡｕめっき３２ａ、３２ｂを施し、その両者の間に、試料である電気接点層付金属材１０の成形品１１を、寸法および面積が２ｃｍ×２ｃｍ＝４ｃｍ２のカーボンペーパ（東レ株式会社：品番ＴＧＰ−Ｈ−０６０）３３ａ、３３ｂを表裏にそれぞれ介挿させて挟み込み、油圧プレス機で加重（１０ｋｇ／ｃｍ２）を加えながら、カーボンペーパ３３ａ〜電気接点層付金属材１０の成形品１１〜カーボンペーパ３３ｂにおける電気抵抗値（単位：ｍΩ）を、４端子測定方式の測定装置（アデックス株式会社、型番：ＡＸ−１２５Ａ）によって測定した。このときの接触面の占有率λは０．５とした。そして、この電気抵抗値を表面積４ｃｍ２で規格した値（すなわち４倍した値）を、各試料の接触抵抗（単位：ｍΩ・ｃｍ２）とした。
【００３０】
［評価結果］
本実施例では、接触抵抗＝２５ｍΩ・ｃｍ２を、接触抵抗特性の評価基準値として用いて、環境試験後の接触抵抗が２５ｍΩ・ｃｍ２以下の試料を適合と評価し、２５ｍΩ・ｃｍ２超の試料を不適合と評価することとした。
また、環境試験後の表面状態に剥離等の劣化や損傷が発生しているか否かに基づいて、耐久性（およびプレス成形加工が可能か否かという機械加工適性）を評価することとした。
【００３１】
その結果、表1に示したように、金属基材１をＳＵＳ４３０とすると共に、接着層２を
Ｔｉからなるものとした場合では、接着層２の厚さを上記実施の形態で説明したような適正範囲（５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下）に設定すると共に電気接点層３の厚さを上記実施の形態で説明したような適正範囲（１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下）に設定してなる実施例１〜１７の各試料は、いずれも環境試験後の接触抵抗値が２５ｍΩ・ｃｍ２以下であり、かつ表面に剥離等の劣化や損傷は発生しておらず、評価基準に適合したものとなることが確認された。
【００３２】
他方、接着層２のない比較例１の試料は、環境試験後の接触抵抗が３２ｍΩ・ｃｍ２であり、不適合となった。
また、接着層２の厚さを、上記実施の形態で説明したような適正範囲（５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下）から敢えて大幅に逸脱した大きな値の１５０ｎｍとした、比較例２の試料は、環境試験後の接触抵抗が４０ｍΩ・ｃｍ２と大幅に評価基準値を超えたものになると共に、表面に剥離が生じ、接触抵抗特性と耐久性との両方の点で不適合となった。
また、Ａｕからなる電気接点層３の厚さを、上記実施の形態で説明したような適正範囲（１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下）から敢えて逸脱した小さな値の０．５ｎｍとした、比較例３の試料は、表面に剥離は生じなかったが、環境試験後の接触抵抗が３０ｍΩ・ｃｍ２と
評価基準値の２５ｍΩ・ｃｍ２を大幅に超えた値になり、接触抵抗特性の点で不適合となった。
また、Ａｕからなる電気接点層３の厚さを、上記実施の形態で説明したような適正範囲から敢えて逸脱した大きな値の２５．０ｎｍとした、比較例４の試料は、表面に剥離は生じなかったが、環境試験後の接触抵抗が３０ｍΩ・ｃｍ２と評価基準値を超えた値になり、接触抵抗特性の点で不適合となった。
また、電気接点層３をＡｕの代りにＰｔからなるものとし、その電気接点層３の厚さを、上記実施の形態で説明したような適正範囲から敢えて逸脱した小さな値の０．５ｎｍとした、比較例５の試料でも、表面に剥離は生じなかったが、環境試験後の接触抵抗が３０ｍΩ・ｃｍ２と評価基準値を超えた値となり、接触抵抗特性の点で不適合となった。
また、電気接点層３をＡｕの代りにＰｔからなるものとし、その電気接点層３の厚さを、上記実施の形態で説明したような適正範囲から敢えて逸脱した大きな値の２５．０ｎｍとした、比較例６の試料でも、表面に剥離は生じなかったが、環境試験後の接触抵抗が３５ｍΩ・ｃｍ２と評価基準値を大幅に超えた値になり、接触抵抗特性の点で不適合となった。
【００３３】
【表１】
【００３４】
そして、表２に示したように、金属基材１をＳＵＳ４３０とは異なる各種金属材料からなるものとすると共に、接着層２を上記実施の形態で説明したようなＴｉやその他の各種金属からなるものとした場合では、接着層２の厚さを上記実施の形態で説明したような適正範囲（５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下）に設定すると共に電気接点層３の厚さを上記実施の形態で説明したような適正範囲（１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下）に設定してなる実施例１
８〜３９の各試料は、いずれも環境試験後の接触抵抗が２５ｍΩ・ｃｍ２以下であり、かつ表面に剥離等の劣化や損傷は発生しておらず、評価基準に適合したものであることが確認された。
他方、接着層２の厚さを、上記実施の形態で説明したような適正範囲（５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下）から敢えて逸脱した大きな値の１５０ｎｍとした、比較例７の試料は、環境試験後の接触抵抗が４０ｍΩ・ｃｍ２と評価基準値の２５ｍΩ・ｃｍ２を大幅に超えた値になると共に、表面に剥離が生じ、接触抵抗特性と耐久性との両方の点で不適合となった。
【００３５】
【表２】
【００３６】
また、表１、表２に、「初期」として示した、環境試験を行う以前の段階での各試料の接触抵抗についても比較・検討したところ、実施例１〜３９の全てが１０ｍΩ・ｃｍ２未満であったが、比較例３、５では１２ｍΩ・ｃｍ２となり、この点でも本発明の実施例に係る電気接点層付金属材１０は優位な特性を備えていることが確認された。
【００３７】
このように、本実施例によれば、ニッケルまたはクロムを含む金属からなる金属基材１の表面上に、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒのうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる厚さ５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の接着層２を形成し、その上に、貴金属からなる厚さ１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の電気接点層３を形成することで、電気接点層３の形成材料である貴金属の使用量の低減と、その電気接点層３に剥離や耐久性の低下等が発生する虞なくプレス成形加工を可能とすることとの両方を達成することが可能となることが、実験的に実証された。
【００３８】
なお、本発明の実際的な製品等への適用においては、プレス成形加工による製品の形状は、上記のような波型形状のみに限定されないことは言うまでもない。その他にも種々の形状に加工することが可能である。
また、電気接点層３は、必ずしも金属基材１の表裏両面に形成する必要はなく、片面のみに形成することや、金属基材１の表面上の所定位置にのみ形成すること、あるいは所定のパターン形状に形成することなども可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る電気接点層付金属材の主要部の構成を示す図である。
【図２】実施例の実験に使用する試料をプレス成形加工する際に用いた金型を模式的に示す図（ａ）、およびその金型を用いたプレス成形加工によって形成された電気接点層付金属材の成形品の形状を示す図（ｂ）である。
【図３】各試料として作製された電気接点層付金属材の成形品における接触抵抗値の測定方法を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 金属基材
２ 接着層
３ 電気接点層
１０ 電気接点層付金属材
１１ 成形品
２１ 金型本体部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケルまたはクロムを含む金属からなる金属基材に電気接点層を付加してなる電気接点層付金属材であって、
前記金属基材の表面上に形成された、チタン、ニオブ、タンタル、ジルコニムのうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる厚さ５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の接着層と、
前記接着層の表面上に形成された、貴金属からなる厚さ１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の電気接点層と
を備えたことを特徴とする電気接点層付金属材。
【請求項２】
請求項１記載の電気接点層付金属材において、
前記電気接点層の貴金属は、金、プラチナ、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、銀のうちのいずれかである
ことを特徴とする電気接点層付金属材。
【請求項３】
ニッケルまたはクロムを含む金属からなる金属基材の表面上に、チタン、ニオブ、タンタル、ジルコニムのうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる接着層を、所定のチャンバ内で気相法により５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の厚さに形成する工程と、
前記チャンバ内で前記接着層の形成に引き続いて当該接着層の表面上に、貴金属からなる電気接点層を、気相法により１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の厚さに形成する工程と
を含むことを特徴とする電気接点層付金属材の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の電気接点層付金属材の製造方法において、
前記電気接点層の貴金属は、金、プラチナ、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、銀のうちのいずれかである
ことを特徴とする電気接点層付金属材の製造方法。
【請求項１】
ニッケルまたはクロムを含む金属からなる金属基材に電気接点層を付加してなる電気接点層付金属材であって、
前記金属基材の表面上に形成された、チタン、ニオブ、タンタル、ジルコニムのうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる厚さ５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の接着層と、
前記接着層の表面上に形成された、貴金属からなる厚さ１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の電気接点層と
を備えたことを特徴とする電気接点層付金属材。
【請求項２】
請求項１記載の電気接点層付金属材において、
前記電気接点層の貴金属は、金、プラチナ、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、銀のうちのいずれかである
ことを特徴とする電気接点層付金属材。
【請求項３】
ニッケルまたはクロムを含む金属からなる金属基材の表面上に、チタン、ニオブ、タンタル、ジルコニムのうちのいずれかの金属成分を含む金属からなる接着層を、所定のチャンバ内で気相法により５ｎｍ以上〜１００ｎｍ以下の厚さに形成する工程と、
前記チャンバ内で前記接着層の形成に引き続いて当該接着層の表面上に、貴金属からなる電気接点層を、気相法により１ｎｍ以上〜２０ｎｍ以下の厚さに形成する工程と
を含むことを特徴とする電気接点層付金属材の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の電気接点層付金属材の製造方法において、
前記電気接点層の貴金属は、金、プラチナ、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、銀のうちのいずれかである
ことを特徴とする電気接点層付金属材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２６６５３６（Ｐ２００９−２６６５３６Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１３６７０（Ｐ２００８−１１３６７０）
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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