電気接点材料製造方法及び電気接点材料
【課題】 金属メッキの表面の凹凸形状を大きくすることができる電気接点材料製造方法及び電気接点材料を提供する。
【解決手段】 母材２に電機メッキを施す際、電気メッキの初期段階において過電流を流し、その後は通常値の電流を流して母材２に銀メッキを形成する。この処理として、まず過電流を流す漕である第１メッキ漕３ａに、メッキに必要な量の母材２を巻き取って導入する。母材２が第１メッキ漕３ａにセットされると、メッキ液４に浸された母材２と電極との間に過電流を流し、メッキ液４に浸されている母材２に銀メッキを形成する。続いて、第１メッキ漕３ａで銀メッキが形成された部分が第２メッキ漕３ｂにセットされ、その母材と電極との間に通常値の電流が流され、先程の銀メッキに銀成分を積み重ねることで必要な厚みを有した銀メッキを形成する。
【解決手段】 母材２に電機メッキを施す際、電気メッキの初期段階において過電流を流し、その後は通常値の電流を流して母材２に銀メッキを形成する。この処理として、まず過電流を流す漕である第１メッキ漕３ａに、メッキに必要な量の母材２を巻き取って導入する。母材２が第１メッキ漕３ａにセットされると、メッキ液４に浸された母材２と電極との間に過電流を流し、メッキ液４に浸されている母材２に銀メッキを形成する。続いて、第１メッキ漕３ａで銀メッキが形成された部分が第２メッキ漕３ｂにセットされ、その母材と電極との間に通常値の電流が流され、先程の銀メッキに銀成分を積み重ねることで必要な厚みを有した銀メッキを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電気回路のスイッチング接点等に用いる電気接点材料製造方法及び電気接点材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気回路のスイッチング接点等に用いる電気接点材料としては、例えば特許文献１〜３に開示されるような焼結材の銀−グラファイト合金が広く使用されている。グラファイトは、元来、溶着性が殆ど無く、化学的に極めて安定であり、非常に高い潤滑作用を有している。従って、グラファイトを含有した銀−グラファイト合金は高い摺動性を有した材質となるため、銀−グラファイト合金を電気接点材料として用いれば、グリースやオイル等の潤滑剤を用いなくてもよいことから、銀−グラファイト合金はグリースレス摺動接点材料として使用される。
【０００３】
ここで、焼結材を用いた場合、銀に含有できるグラファイトの量には限界がないが、銀に対するグラファイトの含有量が多くなると電気接点材料の強度が低くなり、強度に対してもろくなってしまう問題がある。従って、電気接点材料の強度的な面を考えた場合には、グラファイトを含有した金属を母材にメッキすることによって、グラファイト含有の電気接点材料を製造する手法がとられることがある。
【０００４】
一般的に、メッキ式の電気接点材料の製造手順としては、まず銀含有液体の入ったメッキ漕の中にグラファイト粉末を混入して、そのメッキ液中に例えば銅等の母材を浸す。この状態で母材と電極との間に電圧を印加すると銀が母材に取り付くことになるが、この際に銀がグラファイトを取り込んで母材に付着することから、母材表面にはグラファイト含有の銀メッキが形成された状態となる。このグラファイト含有の銀メッキでは、メッキ表面に露出するグラファイト量によって潤滑効果の程度が決まってくる。
【特許文献１】特開２００２−５３９１９号公報
【特許文献２】特開１９９６−１３０６５号公報
【特許文献３】特開昭６３−７３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この種のグラファイト含有の銀メッキでは、グラファイトは銀に取り込まれた状態でメッキ上に付着するため、メッキ表面上の凹凸に入り込んで取り付くことになる。従って、銀メッキの表面凹凸形状が小さいと、その分だけ取り付くグラファイト量も少なくなり、充分な表面グラファイト面積比（メッキ表面に対するグラファイト面積）が得られず、充分な耐摩耗性を確保できない問題があった。また、グラファイトは銀メッキに引っ掛かって取り付いているため、メッキ表面の凹凸形状が小さいと、その引っ掛かり具合が弱いことから、グラファイトがメッキ表面から脱落し易く、このことも耐摩耗性低下に問題を来していた。
【０００６】
本発明の目的は、金属メッキの表面の凹凸形状を大きくすることができる電気接点材料製造方法及び電気接点材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明では、メッキ液中に浸した母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面にグラファイト含有の金属メッキを形成する電気接点材料製造方法において、前記母材と前記電極との間に電圧を印加する際、その電圧印加過程で過電流を流すことを要旨とする。
【０００８】
この発明によれば、電気メッキに際して母材及び電極の間に過電流を流すと、その過電流印加期間はメッキ速度が速くなり、金属イオンが母材に付着する際にその付着に偏りが出てくることから、金属メッキの表面の凹凸形状が大きくなり、金属メッキの表面形状が粗くなる。ところで、例えばメッキ液中にグラファイト粒子が混入された場合、そのグラファイト粒子は金属イオンが母材に付着する際、金属イオンに取り込まれた状態で母材に付着し、金属メッキの凹凸内に入り込んで金属メッキに取り付く。従って、金属メッキの表面の凹凸形状が大きくなれば、金属メッキ上のグラファイト量が多く取り付くため、金属メッキの表面グラファイト面積比が大きくなり、高い耐摩耗性が確保される。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記過電流を流す期間は、前記電気メッキを開始してから一定期間内の初期段階であることを要旨とする。
この発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、電気メッキの初期段階に過電流を流すと、母材の表層（例えば一層目）には、大きな凹凸形状を有する金属メッキの層が形成された状態となる。従って、電気メッキの早い段階から凹凸形状の大きな金属メッキが形成されるため、金属メッキの層厚をそれほど厚くさせずに、表面凹凸の大きな金属メッキを形成することが可能となる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、母材の表面に加工処理を施して予め粗くしておき、その後工程の段階でメッキ液中に浸した前記母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成することを要旨とする。
【００１１】
この発明によれば、母材の表面に加工処理を施して母材表面を予め粗くしておくので、その母材に電気メッキを施すと、金属メッキは母材の表面形状に沿って形成されるため、金属メッキの表面の凹凸形状が大きくなり、金属メッキの表面形状が粗くなる。ところで、例えばメッキ液中にグラファイト粒子が混入された場合、そのグラファイト粒子は金属イオンが母材に付着する際、金属イオンに取り込まれた状態で母材に付着し、金属メッキの凹凸内に入り込んで金属メッキに取り付く。従って、金属メッキの表面の凹凸形状が大きくなれば、金属メッキ上のグラファイト量が多く取り付くため、金属メッキの表面グラファイト面積比が大きくなり、高い耐摩耗性が確保される。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、メッキ液中に浸した母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成し、当該金属メッキを形成した前記母材にエッチングを施して前記金属メッキの表面を溶解し、前記エッチング後の前記母材に前記電気メッキを再度施して、前記エッチング後の前記母材の表面に前記金属メッキを再度形成することを要旨とする。
【００１３】
この発明によれば、１回目の電気メッキの後にエッチングを施すと、金属メッキの表面が溶解してメッキ表面形状が粗い状態となる。そして、エッチング後の母材に電気メッキを再度施すと、表面が粗れた状態のメッキ表面形状に金属イオンが取り付いて金属メッキが形成されるため、エッチング後の金属メッキはその表面の凹凸形状が大きい状態で形成される。ところで、例えばメッキ液中にグラファイト粒子が混入された場合、そのグラファイト粒子は金属イオンが母材に付着する際、金属イオンに取り込まれた状態で母材に付着し、金属メッキの凹凸内に入り込んで金属メッキに取り付く。従って、金属メッキの表面の凹凸形状が大きくなれば、金属メッキ上のグラファイト量が多く取り付くため、金属メッキの表面グラファイト面積比が大きくなり、高い耐摩耗性が確保される。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の発明において、前記メッキ液中にはグラファイト粒子が混入され、前記母材に前記電気メッキが施された際には、前記金属メッキが前記グラファイト粒子を含有した状態で前記母材の表面に形成されることを要旨とする。
【００１５】
この発明によれば、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の発明の作用に加え、金属メッキ内には固体潤滑作用のあるグラファイト粒子が含有されているので、グラファイト含有の金属メッキの施された電気接点材料は、グリースレス摺動接点材料として使用することが可能となる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、メッキ液中に浸した母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成し、前記母材と前記電極との間に電圧を印加する際、その電圧印加過程で過電流を流して製造された電気接点材料であることを要旨とする。この発明によれば、請求項１と同様の作用が得られる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、母材の表面に加工処理を施して予め粗くしておき、その後工程の段階でメッキ液中に浸した前記母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成した電気接点材料であることを要旨とする。この発明によれば、請求項３と同様の作用が得られる。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、メッキ液中に浸した母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成し、当該金属メッキを形成した前記母材にエッチングを施して前記金属メッキの表面を溶解し、前記エッチング後の前記母材に前記電気メッキを再度施して、前記エッチング後の前記母材の表面に前記金属メッキを再度形成した電気接点材料であることを要旨とする。この発明によれば、請求項４と同様の作用が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、金属メッキの表面の凹凸形状を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した電気接点材料製造方法及び電気接点材料の一実施形態を図１〜図９に従って説明する。
【００２１】
（過電流印加処理）
図１は、電気メッキ装置１の概略構成を示す模式構成図である。電気メッキ装置１は、メッキしたい母材２をメッキ漕３内のメッキ液４に浸した状態で、同じくメッキ液４に浸した電極（図示略）とその母材２との間に直流電圧を印加することで母材２に直流電流を流し、母材２の表面に金属メッキを形成する装置である。このとき、母材２が陰極（マイナス）、電極が陽極（プラス）となり、メッキ液中の金属イオンが母材２に引き寄せられることによって、母材２に金属メッキが形成される。
【００２２】
本例の電気メッキ装置１はメッキ漕３が中間の区画壁５によって２領域に区画され、電気メッキ時には母材２が第１メッキ漕３ａ、第２メッキ漕３ｂの順に各漕内のメッキ液４にそれぞれ浸される。本例の電気メッキ装置１は、母材２を先に潜らす第１メッキ漕３ａで母材２に過電流を流し、母材２を後で潜らす第２メッキ漕３ｂで母材２に通常の電流を流して、母材２の表面に金属メッキを形成する処理を行う。
【００２３】
母材２は、ロール状に巻かれてメッキ漕３の外部に設置されている。メッキ漕３の区画壁５及び一対の側壁６，７には、その下部に通し孔５ａ，６ａ，７ａが貫設され、母材２はメッキに際して一方（図１に示す右側）の通し孔６ａから第１メッキ漕３ａ内に導入され、区画壁５の通し孔５ａを経由して、他方（図１に示す左側）の通し孔７ａから第２メッキ漕３ｂの外部へ導出される。また、通し孔６ａ，７ａから漏れ出たメッキ液４はメッキ漕３の下方にある貯留部８に一旦溜められ、そのメッキ液４はポンプ装置９によってメッキ漕３へ汲み上げられる。
【００２４】
本例の電気メッキ装置１は、メッキ液４としてシアン化銀の溶融した溶液を用いるため、銅等の母材２の表面に金属メッキとして銀メッキ１０（図２参照）を形成する。電気メッキ装置１で母材２に銀メッキ１０を形成する際、メッキ液４には例えば粒径が１〜２０μｍ程度のグラファイト粒子１１の粉末（以下、グラファイト粒子と記す）が混入される。従って、メッキ処理時に銀成分が母材２に付着する際、銀とともに粉末のグラファイト粒子１１も取り込まれ、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように銀メッキ１０にはグラファイト粒子１１が分散状態で含有した状態となる。なお、銀メッキ１０が金属メッキに相当する。
【００２５】
電気メッキ装置１で母材２上にグラファイト含有の銀メッキ１０を形成する際、電気メッキの初期段階、つまり電気メッキ開始から一定期間内で過電流を流して銀メッキ１０を形成する。この処理として、まずメッキに必要な量の母材２が順に巻き取られながら通し孔６ａを介して第１メッキ漕３ａ内に導入される。第１メッキ漕３ａに必要量の母材２がセットされるとその状態が保持され、第１メッキ漕３ａに浸された電極（図示略）と母材２との間に過電流が流される。このとき、母材２に流される過電流の電流値は、通常の電流値（即ち、第２メッキ漕３ｂで母材２に流される電流値）に対して例えば３〜５倍の値に設定されている。
【００２６】
電気メッキで母材２に過電流を流した場合、過電流印加期間はメッキ速度が速くなるため、銀成分が母材２に付着する際には偏った状態で母材２に付着することから、図２（ａ）に示すように銀メッキ１０は表面１０ａに大きな凹凸形状を有した状態（表面１０ａが粗い状態）で母材２に形成される。このとき、銀は電気的な結合によって母材２に付着するが、メッキ液４中のグラファイト粒子１１は銀が母材２に付着するにあたってその銀に取り込まれた状態で銀メッキ１０に取り付き、銀メッキ１０の表面凹凸に包まれた状態で銀メッキ１０内に分散する。
【００２７】
過電流を所定時間流した後、母材２に過電流を流す処理が停止され、続いて第１メッキ漕３ａでメッキ処理を施した部分が通し孔５ａを介して第２メッキ漕３ｂに導入される。第１メッキ漕３ａでメッキ処理を施した部分が第２メッキ漕３ｂにセットされるとその状態が保持され、第２メッキ漕３ｂに浸された電極（図示略）と母材２との間に通常値の電流が流される。通常値の電流が母材２に所定時間流されると、過電流を流してできた銀メッキ１０の層上に新たに銀成分が積み重なって積層し、最終的には図２（ｂ）に示すように必要とする層厚の銀メッキ１０が母材２に形成される。
【００２８】
必要とする層厚の銀メッキ１０が形成されると、母材２に通常値の電流を流す処理が停止され、続いて第２メッキ漕３ｂでメッキ処理を施した部分が通し孔７ａから第２メッキ漕３ｂの外部に導出される。そして、過電流を流してから通常値の電流を流す電気メッキが、ロール状に巻かれた母材２の全箇所に銀メッキ１０が形成されるまで繰り返し行われ、以上の処理によって製造された母材２が電気接点材料１２として取り扱われる。
【００２９】
ところで、電気メッキに際して通常の電流値で銀メッキ１０を形成すると、表面凹凸がそれほど大きくない銀メッキ１０が形成される。しかし、本例は電気メッキの初期段階で過電流を流して、表面凹凸の大きい銀メッキ１０を母材２に予め形成してそこに通常値の電流で銀成分を付着させる。従って、通常の低い電流値で電気メッキを施す場合であっても、予め凹凸の大きい銀メッキ１０に銀成分が積み重なっていくため、最終的にできる銀メッキ１０の表面は大きな凹凸形状を有した状態となる。
【００３０】
また、銀メッキ１０内に含有されたグラファイト粒子１１は、銀メッキ１０の表面凹凸に包まれた状態で銀メッキ１０に取り付くため、銀メッキ１０の凹凸形状が大きければ、銀メッキ１０に多量のグラファイト粒子が取り付いた状態であると言える。従って、本例は電気メッキの初期段階で母材２に過電流を付与する処理を行うことで、銀メッキ１０の表面凹凸が大きく形成されているため、その分だけグラファイト粒子１１が多く取り付いた状態となる。よって、銀メッキ１０の表面グラファイト面積比が大きくなり、銀メッキ１０の耐摩耗性を高くすることが可能となる。
【００３１】
（母材表面加工処理）
図３は、母材２の表面２ａを粗くする処理を行う際の斜視図である。銀メッキ１０の表面凹凸を大きくする方法は電気メッキの初期段階で過電流を流す方法に代えて、母材２の表面２ａを予め粗くする加工処理を施しておき、表面２ａを粗くした母材２に後工程として電気メッキを施して、銀メッキ１０の表面凹凸を大きくする方法もある。母材２の表面２ａを予め粗くするには、例えばヤスリやショットブラスト等で粗くする例が挙げられるが、母材２の表面凹凸を粗くできるのであれば、その方法は特に限定されない。
【００３２】
表面２ａの粗い母材２に電気メッキを施すと、メッキ液４中の銀成分が母材２の表面２ａに順次積み重なって銀メッキ１０の層となるため、銀メッキ１０は母材２の表面形状に沿った形状で形成される。従って、母材２の表面２ａの凹凸が大きければ、母材２の表面２ａにできる銀メッキ１０も表面凹凸が大きい状態で形成される。よって、銀メッキ１０の表面凹凸が大きければ、銀メッキ１０に多量のグラファイト粒子１１が取り付いた状態となり、表面グラファイト面積比が大きくなって、銀メッキ１０の耐摩耗性を高くなる。
【００３３】
（エッチング−再メッキ処理）
図４は、銀メッキ１０を施した電気接点材料１２をエッチングする際の説明図である。銀メッキ１０の表面凹凸を大きくする方法は電気メッキの初期段階で過電流を流す方法や、母材２の表面２ａを予め粗くしておく方法に限らず、銀メッキ１０の施された電気接点材料１２をエッチングし、それを再メッキする方法でもよい。なお、１回目の電気メッキで母材２に形成される銀メッキ１０には、必ずしもグラファイト粒子１１が含有される必要はなく、銀成分のみのメッキでもよい。
【００３４】
この処理ではまず最初に、例えば通常値の電流を流す電気メッキによって母材２に銀メッキ１０を形成し、表層に銀メッキ１０を有する電気接点材料１２を用意する。続いて、電気接点材料１２にエッチング処理を施す。このエッチング処理としては、まず図４に示すように電気接点材料１２をエッチング漕１３内のエッチング溶液１４に浸してその表面を溶かし、その後、マスクによるパターニング処理を行なって銀メッキ１０に表面凹凸を形成する。これにより、銀メッキ１０の表面１０ａは表面凹凸がそれほど大きくない図５（ａ）に示す状態から、表面凹凸が大きくなった図５（ｂ）に示す状態となる。
【００３５】
エッチング処理後、その電気接点材料１２に電気メッキを再度施す。即ち、エッチング処理の施された電気接点材料１２を電気メッキ装置１に再度セットし、この電気接点材料１２とメッキ液４内の電極との間に直流電圧を印加して、電気接点材料１２の表面に銀成分を積層させて銀メッキ１０を再形成する。なお、この再メッキのメッキ条件（例えばメッキ時に付与する電流値）は、最初に行う電気メッキと同条件でもよいし、或いは異なっていてもよい。
【００３６】
表面凹凸の大きい銀メッキ１０に電気メッキを再度施すと、メッキ液４中の銀成分が銀メッキ１０の表面１０ａに順次積み重なって積層状態となっていくため、再メッキ時の銀メッキ１０はエッチング後の銀メッキ１０の表面形状に沿った形状で形成される。従って、本例はエッチングで表面凹凸を粗くした銀メッキ１０の表面に銀メッキ１０を再メッキすることから、最終的な銀メッキ１０の表層は図５（ｃ）に示すように表面凹凸が大きくなった状態となる。よって、銀メッキ１０の表面凹凸が大きければ、銀メッキ１０に多量のグラファイト粒子１１が取り付いた状態となり、表面グラファイト面積比が大きくなって、銀メッキ１０の耐摩耗性を高くなる。
【００３７】
（レーザ処理）
図６は、レーザ装置１５の概略構成を示す模式構成図である。ところで、銀メッキ１０を有する電気接点材料１２に高温化処理（リフロー処理）を施して、銀メッキ１０に含有されたグラファイト粒子１１の定着性を高めてもよい。レーザ装置１５は、高温化処理として加工物にレーザを照射することで加工物を溶融する装置である。レーザ装置１５は、電気接点材料１２を密閉状態で収容する処理室１６と、処理室１６内に取り付けられたレーザ照射部１７と、処理室１６を真空（非酸化雰囲気）に減圧する真空ポンプ１８とを備えている。レーザ装置１５は、レーザ照射部１７を所定方向に往復動させる駆動機構１９と、レーザ照射部１７の往復動方向と直交する方向に加工物を搬送する搬送機構２０とを備えている。
【００３８】
続いて、レーザ装置１５で電気接点材料１２を溶融する手順を説明すると、レーザ処理を行う際には、メッキ処理後に所定面積の平板に切断された電気接点材料１２がレーザ装置１５の処理室１６にセットされ、続けて処理室１６の内部が真空ポンプ１８によって真空状態に減圧される。なお、処理室１６は必ずしも真空状態とされることに限らず、非酸化雰囲気であれば足りる。
【００３９】
処理室１６内が真空状態となった後、レーザ照射部１７は駆動機構１９によって往動を開始し、その往動の過程で、処理室１６内にセットされた電気接点材料１２にレーザを照射し、銀メッキ１０の表面１０ａにおいて１ライン目を溶融する。ここで、銀の融点が約９６２℃、グラファイト粒子１１の融点が約３５５０℃であるため、レーザ照射部１７による溶融温度は、母材２の融点よりも低く、しかも銀メッキ１０のみを溶融すべく約１０００℃〜１５００℃に設定されている。
【００４０】
レーザ照射部１７が１往動を終えると、搬送機構２０が電気接点材料１２を所定量搬送する。続いて、今度はレーザ照射部１７が復動を開始し、その復動の過程で銀メッキ１０にレーザを照射して銀メッキ１０の表面１０ａにおいて２ライン目を溶融する。そして、レーザ照射部１７が１復動を終えると、搬送機構２０が電気接点材料１２を所定量だけ再度搬送し、これ以降も上記と同様にレーザ照射部１７によるレーザ照射と電気接点材料１２の搬送とが、銀メッキ１０の全ラインにレーザ照射が行われるまで繰り返し行われる。
【００４１】
従って、銀メッキ１０の表面１０ａが溶融されるので、その溶融した銀成分がグラファイト粒子１１の間にある隙間に流れ込み、図２（ｃ）に示すように溶融した銀成分が銀メッキ１０の凹凸を埋め、グラファイト粒子１１の周囲が銀成分で満たされる。よって、溶融した銀成分が銀メッキ１０内のグラファイト粒子１１を周囲で強く固定し、グラファイト粒子１１の定着性が高まる。これにより、グラファイト粒子１１が銀メッキ１０から脱落し難くなり、銀メッキ１０（電気接点材料１２）の耐摩耗性が向上する。
【００４２】
（炉による加熱処理）
図７は、炉装置２１の概略構成を示す模式構成図である。銀メッキ１０の表面１０ａを溶融する方法は、上記したレーザ処理に限らず、例えば炉装置２１による加熱処理でもよい。炉装置２１は、加工物を炉２２の中に入れて炉２２の内部を高温化して加工物を溶融する装置である。炉装置２１は、電気接点材料１２を密封状態で収容する処理室２３と、処理室２３内の温度を高温化する熱源２４と、処理室２３を真空（非酸化雰囲気）状態とする真空ポンプ２５とを備えている。
【００４３】
続いて、炉装置２１で電気接点材料１２を溶融する手順を説明すると、炉２２による加熱処理を行う際には、メッキ処理後に所定面積の平板に切断された電気接点材料１２が炉２２の処理室２３にセットされ、続けて処理室２３の内部が真空ポンプ２５によって真空状態に減圧される。なお、処理室２３はレーザ処理の場合と同様に、必ずしも真空状態とされることに限らず、非酸化雰囲気であれば足りる。また、熱源２４は例えば高周波加熱用熱源等の種々のものが採用される。
【００４４】
処理室２３内が真空状態となった後、熱源２４に電源が投入されて処理室２３の温度が高温化すると、銀メッキ１０の表面１０ａが溶融する。ここで、炉２２による加熱処理の溶融温度は、レーザ処理の場合の同様の理由から約１０００℃〜１５００℃に設定されている。従って、炉２２を用いた場合も銀メッキ１０の表面１０ａが溶融するため、それによってグラファイト粒子１１の定着性が高まり、レーザ処理の場合と同様に銀メッキ１０の耐摩耗性が向上する。
【００４５】
（加圧処理）
図８は、加圧処理装置２６の概略構成を示す模式構成図である。ここで、銀メッキ１０内のグラファイト粒子１１を銀メッキ１０に定着する方法は高温化処理に限らず、圧力によって定着させる加圧処理でもよい。加圧処理装置２６は、ローラ等で加工物を加圧することによって加工物の表面を塑性変形させる装置である。加圧処理装置２６は、電気接点材料１２を載置する支持台２７と、回転動作が可能なローラ２８と、ローラ２８を所定圧で電気接点材料１２に押しつけた状態でそのローラ２８を所定方向（図８の矢印Ａ方向）に移動させる駆動機構２９とを備えている。
【００４６】
続いて、加圧処理装置２６で電気接点材料１２を加圧して電気接点材料１２の表面を塑性変形させる手順を説明すると、加圧処理を行う際には、メッキ処理後に所定面積の平板に切断された電気接点材料１２が支持台２７にセットされる。そして、駆動機構２９がローラ２８を電気接点材料１２に所定圧で押しつけ、その状態で駆動機構２９がローラ２８を図８の矢印Ａ１方向に移動させて、ローラ２８によって銀メッキ１０の表面１０ａ全域に圧を加える。この際にローラ２８が銀メッキ１０の表面１０ａにかける圧力値（所定圧）は、銀メッキ１０の表面１０ａが塑性変形する程度の値に設定されている。
【００４７】
従って、加圧処理によって銀メッキ１０の表面１０ａを塑性変形させるので、図２（ｃ）に示すように塑性変形した銀成分がグラファイト粒子１１の周りに埋まった状態となる。よって、塑性変形した銀成分が銀メッキ１０内のグラファイト粒子１１を周囲で強く固定し、グラファイト粒子１１の定着性が高まる。これにより、グラファイト粒子１１が銀メッキ１０から脱落し難くなり、銀メッキ１０（電気接点材料１２）の耐摩耗性が向上する。また、加圧処理で銀メッキ１０内のグラファイト粒子１１を定着する場合、その加圧処理によって銀メッキ１０の表面硬度が高まるため、グラファイト粒子１１が強固な状態で銀メッキ１０に定着することになり、銀メッキ１０の耐摩耗性が一層高いものとなる。
【００４８】
ここで、メッキ表面表のグラファイト量によって表面グラファイト面積比Ｓは適宜決まるが、図９に表面グラファイト面積比Ｓとその耐久回数Ｎとの関係をグラフで示すと、表面グラファイト面積比Ｓによってその電気接点材料１２の耐久回数Ｎが決まってくる。従って、耐久回数Ｎはターゲットとする製品仕様に異なってくるが、充分な耐摩耗性を確保するためには、図９のグラフからも分るように耐久回数Ｎが１００万回確保された０．４５以上に表面グラファイト面積比Ｓを設定することが望ましい。
【００４９】
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）母材２に電気メッキを施す際、その初期段階で過電流を流すので、その過電流印加中はメッキ速度が速くなって、母材２に付着する銀成分に偏りが生じることから、メッキ表面の凹凸形状を大きくすることができる。従って、銀メッキ１０の凹凸形状が大きくなれば、それに応じてグラファイト粒子１１が多く取り付くため、銀メッキ１０の表面グラファイト面積比Ｓが大きくなり、銀メッキ１０の耐摩耗性を向上することができる。また、母材２の表面２ａを予め粗くしておいて母材２に電気メッキを施す場合や、電気メッキで母材２に銀メッキ１０を形成した後にエッチングを施し、エッチング後に電気メッキで母材２を再メッキする場合も、同様に銀メッキ１０の表面凹凸形状を大きくすることができ、銀メッキ１０の耐摩耗性を向上できる。
【００５０】
（２）電気メッキ時に過電流を流して銀メッキ１０を形成する場合、過電流は電気メッキの初期段階に流されるので、電気メッキの初期段階から凹凸形状の大きな銀メッキ１０が母材２の表層に形成される。従って、電気メッキの早い段階から凹凸形状の大きな銀メッキ１０が形成されるため、銀メッキ１０の層厚をそれほど厚くさせずに、表面凹凸の大きな銀メッキ１０を形成することができる。
【００５１】
（３）母材２の表面２ａを予め粗くしておいてその母材２に電気メッキを施す場合、母材２の表面２ａをヤスリ等で削るという簡単な作業を行うだけで済むので、複雑で手間のかかる作業を行うことなく表面凹凸の大きな銀メッキ１０を形成することができる。
【００５２】
（４）銀メッキ１０内には固体潤滑作用のあるグラファイト粒子１１が含有されているので、グラファイト含有の銀メッキ１０の施された本例の電気接点材料１２はグリースレス摺動接点材料として使用することができる。従って、グリースやオイル等の潤滑剤を使用せずに済み、潤滑剤にかかるコストを不要とすることができ、しかもグリースやオイル等は低温下で硬化する性質があるが、この問題に対しても対応できる。
【００５３】
なお、実施形態は上記構成に限定されず、以下の態様に変更してもよい。
・ 銀メッキ１０は光沢メッキ、無光沢メッキのどちらでもよいが、無光沢メッキには表面凹凸が大きくなる性質があるため、無光沢メッキを採用すれば、銀メッキ１０の表面凹凸を一層大きくすることができる。
【００５４】
・ 電気メッキ時に過電流を流して銀メッキ１０を形成する場合、過電流を流すタイミングは電気メッキの初期段階に限らず、例えば電気メッキを通常の電流値で暫く（例えば１０秒程度）行ってから、母材２に過電流を流す手順を経てもよい。
【００５５】
・ 電機メッキ時に過電流を流して銀メッキ１０を形成する場合、メッキ漕３は過電流用の第１メッキ漕３ａと、通常電流用の第２メッキ漕３ｂとの２つに区画されることに限らず、メッキ漕３を１つの漕にして、過電流用と通常電流用とで共用してもよい。
【００５６】
・ 銀メッキ１０をエッチングしてそれを再メッキする場合、その際に用いるエッチング溶液は銅、塩酸、鉄、過酸化水素又は硫酸等の各種成分を用いた溶液であることに限らず、銀メッキ１０の表面を溶解できるものであれば、その成分は特に限定されない。
【００５７】
・ 金属メッキを電気メッキで形成する際、その金属メッキは銀メッキ１０に限らず、例えば金メッキ、無電解ニッケルメッキ、クロムメッキ、ニッケルメッキ、はんだメッキ、錫メッキ、亜鉛メッキ等を採用してもよい。
【００５８】
・ 母材２の表面２ａを予め粗くしておいてメッキする場合や、銀メッキ１０をエッチングしてそれを再メッキする場合、母材２のメッキ方法は電気メッキに限らず、例えば化学メッキ、溶融メッキ、物理蒸着、化学蒸着、浸透メッキ等を採用してもよい。
【００５９】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（１）母材の表面に加工処理を施して予め粗くしておき、その表面が粗い母材にメッキを施して、前記母材の表面に金属メッキを形成することを特徴とする電気接点材料製造方法。この場合も、金属メッキの表面凹凸を大きくすることができる。
【００６０】
（２）母材にメッキを施して当該母材の表面に金属メッキを形成し、当該金属メッキを形成した該母材にエッチングを施して前記金属メッキの表面を溶解し、前記エッチング後の前記母材にメッキを再度施してエッチング後の前記母材の表面に前記金属メッキを形成することを特徴とする電気接点材料製造方法。この場合も、金属メッキの表面凹凸を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】電気メッキ装置の概略構成を示す模式構成図。
【図２】（ａ）は電気メッキで過電流を流された際の電気接点材料の断面図、（ｂ）は銀メッキのメッキ処理が完了した際の電気接点材料の断面図、（ｃ）は電気メッキ後の電気接点材料に高温化処理（加圧処理）を施した際の電気接点材料の断面図。
【図３】母材の表面を粗くする際の作業状態を示す斜視図。
【図４】銀メッキを施した電気接点材料をエッチングする際の説明図。
【図５】（ａ）は１回目の電気メッキによって銀メッキが形成された電気接点材料の断面図、（ｂ）は１回目の電気メッキの後にエッチングが施された後の電機接点材料の断面図、（ｃ）はエッチング後の電気メッキの再メッキによって銀メッキが形成された電気接点材料の断面図。
【図６】レーザ装置の概略構成を示す模式構成図。
【図７】炉装置の概略構成を示す模式構成図。
【図８】加圧処理装置の概略構成を示す模式構成図。
【図９】表面グラファイト面積比とその耐久回数との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００６２】
２…母材、２ａ…表面、４…メッキ液、１０…金属メッキとしての銀メッキ、１１…グラファイト粒子、１２…電気接点材料。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電気回路のスイッチング接点等に用いる電気接点材料製造方法及び電気接点材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気回路のスイッチング接点等に用いる電気接点材料としては、例えば特許文献１〜３に開示されるような焼結材の銀−グラファイト合金が広く使用されている。グラファイトは、元来、溶着性が殆ど無く、化学的に極めて安定であり、非常に高い潤滑作用を有している。従って、グラファイトを含有した銀−グラファイト合金は高い摺動性を有した材質となるため、銀−グラファイト合金を電気接点材料として用いれば、グリースやオイル等の潤滑剤を用いなくてもよいことから、銀−グラファイト合金はグリースレス摺動接点材料として使用される。
【０００３】
ここで、焼結材を用いた場合、銀に含有できるグラファイトの量には限界がないが、銀に対するグラファイトの含有量が多くなると電気接点材料の強度が低くなり、強度に対してもろくなってしまう問題がある。従って、電気接点材料の強度的な面を考えた場合には、グラファイトを含有した金属を母材にメッキすることによって、グラファイト含有の電気接点材料を製造する手法がとられることがある。
【０００４】
一般的に、メッキ式の電気接点材料の製造手順としては、まず銀含有液体の入ったメッキ漕の中にグラファイト粉末を混入して、そのメッキ液中に例えば銅等の母材を浸す。この状態で母材と電極との間に電圧を印加すると銀が母材に取り付くことになるが、この際に銀がグラファイトを取り込んで母材に付着することから、母材表面にはグラファイト含有の銀メッキが形成された状態となる。このグラファイト含有の銀メッキでは、メッキ表面に露出するグラファイト量によって潤滑効果の程度が決まってくる。
【特許文献１】特開２００２−５３９１９号公報
【特許文献２】特開１９９６−１３０６５号公報
【特許文献３】特開昭６３−７３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この種のグラファイト含有の銀メッキでは、グラファイトは銀に取り込まれた状態でメッキ上に付着するため、メッキ表面上の凹凸に入り込んで取り付くことになる。従って、銀メッキの表面凹凸形状が小さいと、その分だけ取り付くグラファイト量も少なくなり、充分な表面グラファイト面積比（メッキ表面に対するグラファイト面積）が得られず、充分な耐摩耗性を確保できない問題があった。また、グラファイトは銀メッキに引っ掛かって取り付いているため、メッキ表面の凹凸形状が小さいと、その引っ掛かり具合が弱いことから、グラファイトがメッキ表面から脱落し易く、このことも耐摩耗性低下に問題を来していた。
【０００６】
本発明の目的は、金属メッキの表面の凹凸形状を大きくすることができる電気接点材料製造方法及び電気接点材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明では、メッキ液中に浸した母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面にグラファイト含有の金属メッキを形成する電気接点材料製造方法において、前記母材と前記電極との間に電圧を印加する際、その電圧印加過程で過電流を流すことを要旨とする。
【０００８】
この発明によれば、電気メッキに際して母材及び電極の間に過電流を流すと、その過電流印加期間はメッキ速度が速くなり、金属イオンが母材に付着する際にその付着に偏りが出てくることから、金属メッキの表面の凹凸形状が大きくなり、金属メッキの表面形状が粗くなる。ところで、例えばメッキ液中にグラファイト粒子が混入された場合、そのグラファイト粒子は金属イオンが母材に付着する際、金属イオンに取り込まれた状態で母材に付着し、金属メッキの凹凸内に入り込んで金属メッキに取り付く。従って、金属メッキの表面の凹凸形状が大きくなれば、金属メッキ上のグラファイト量が多く取り付くため、金属メッキの表面グラファイト面積比が大きくなり、高い耐摩耗性が確保される。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記過電流を流す期間は、前記電気メッキを開始してから一定期間内の初期段階であることを要旨とする。
この発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、電気メッキの初期段階に過電流を流すと、母材の表層（例えば一層目）には、大きな凹凸形状を有する金属メッキの層が形成された状態となる。従って、電気メッキの早い段階から凹凸形状の大きな金属メッキが形成されるため、金属メッキの層厚をそれほど厚くさせずに、表面凹凸の大きな金属メッキを形成することが可能となる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、母材の表面に加工処理を施して予め粗くしておき、その後工程の段階でメッキ液中に浸した前記母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成することを要旨とする。
【００１１】
この発明によれば、母材の表面に加工処理を施して母材表面を予め粗くしておくので、その母材に電気メッキを施すと、金属メッキは母材の表面形状に沿って形成されるため、金属メッキの表面の凹凸形状が大きくなり、金属メッキの表面形状が粗くなる。ところで、例えばメッキ液中にグラファイト粒子が混入された場合、そのグラファイト粒子は金属イオンが母材に付着する際、金属イオンに取り込まれた状態で母材に付着し、金属メッキの凹凸内に入り込んで金属メッキに取り付く。従って、金属メッキの表面の凹凸形状が大きくなれば、金属メッキ上のグラファイト量が多く取り付くため、金属メッキの表面グラファイト面積比が大きくなり、高い耐摩耗性が確保される。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、メッキ液中に浸した母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成し、当該金属メッキを形成した前記母材にエッチングを施して前記金属メッキの表面を溶解し、前記エッチング後の前記母材に前記電気メッキを再度施して、前記エッチング後の前記母材の表面に前記金属メッキを再度形成することを要旨とする。
【００１３】
この発明によれば、１回目の電気メッキの後にエッチングを施すと、金属メッキの表面が溶解してメッキ表面形状が粗い状態となる。そして、エッチング後の母材に電気メッキを再度施すと、表面が粗れた状態のメッキ表面形状に金属イオンが取り付いて金属メッキが形成されるため、エッチング後の金属メッキはその表面の凹凸形状が大きい状態で形成される。ところで、例えばメッキ液中にグラファイト粒子が混入された場合、そのグラファイト粒子は金属イオンが母材に付着する際、金属イオンに取り込まれた状態で母材に付着し、金属メッキの凹凸内に入り込んで金属メッキに取り付く。従って、金属メッキの表面の凹凸形状が大きくなれば、金属メッキ上のグラファイト量が多く取り付くため、金属メッキの表面グラファイト面積比が大きくなり、高い耐摩耗性が確保される。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の発明において、前記メッキ液中にはグラファイト粒子が混入され、前記母材に前記電気メッキが施された際には、前記金属メッキが前記グラファイト粒子を含有した状態で前記母材の表面に形成されることを要旨とする。
【００１５】
この発明によれば、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の発明の作用に加え、金属メッキ内には固体潤滑作用のあるグラファイト粒子が含有されているので、グラファイト含有の金属メッキの施された電気接点材料は、グリースレス摺動接点材料として使用することが可能となる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、メッキ液中に浸した母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成し、前記母材と前記電極との間に電圧を印加する際、その電圧印加過程で過電流を流して製造された電気接点材料であることを要旨とする。この発明によれば、請求項１と同様の作用が得られる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、母材の表面に加工処理を施して予め粗くしておき、その後工程の段階でメッキ液中に浸した前記母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成した電気接点材料であることを要旨とする。この発明によれば、請求項３と同様の作用が得られる。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、メッキ液中に浸した母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成し、当該金属メッキを形成した前記母材にエッチングを施して前記金属メッキの表面を溶解し、前記エッチング後の前記母材に前記電気メッキを再度施して、前記エッチング後の前記母材の表面に前記金属メッキを再度形成した電気接点材料であることを要旨とする。この発明によれば、請求項４と同様の作用が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、金属メッキの表面の凹凸形状を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した電気接点材料製造方法及び電気接点材料の一実施形態を図１〜図９に従って説明する。
【００２１】
（過電流印加処理）
図１は、電気メッキ装置１の概略構成を示す模式構成図である。電気メッキ装置１は、メッキしたい母材２をメッキ漕３内のメッキ液４に浸した状態で、同じくメッキ液４に浸した電極（図示略）とその母材２との間に直流電圧を印加することで母材２に直流電流を流し、母材２の表面に金属メッキを形成する装置である。このとき、母材２が陰極（マイナス）、電極が陽極（プラス）となり、メッキ液中の金属イオンが母材２に引き寄せられることによって、母材２に金属メッキが形成される。
【００２２】
本例の電気メッキ装置１はメッキ漕３が中間の区画壁５によって２領域に区画され、電気メッキ時には母材２が第１メッキ漕３ａ、第２メッキ漕３ｂの順に各漕内のメッキ液４にそれぞれ浸される。本例の電気メッキ装置１は、母材２を先に潜らす第１メッキ漕３ａで母材２に過電流を流し、母材２を後で潜らす第２メッキ漕３ｂで母材２に通常の電流を流して、母材２の表面に金属メッキを形成する処理を行う。
【００２３】
母材２は、ロール状に巻かれてメッキ漕３の外部に設置されている。メッキ漕３の区画壁５及び一対の側壁６，７には、その下部に通し孔５ａ，６ａ，７ａが貫設され、母材２はメッキに際して一方（図１に示す右側）の通し孔６ａから第１メッキ漕３ａ内に導入され、区画壁５の通し孔５ａを経由して、他方（図１に示す左側）の通し孔７ａから第２メッキ漕３ｂの外部へ導出される。また、通し孔６ａ，７ａから漏れ出たメッキ液４はメッキ漕３の下方にある貯留部８に一旦溜められ、そのメッキ液４はポンプ装置９によってメッキ漕３へ汲み上げられる。
【００２４】
本例の電気メッキ装置１は、メッキ液４としてシアン化銀の溶融した溶液を用いるため、銅等の母材２の表面に金属メッキとして銀メッキ１０（図２参照）を形成する。電気メッキ装置１で母材２に銀メッキ１０を形成する際、メッキ液４には例えば粒径が１〜２０μｍ程度のグラファイト粒子１１の粉末（以下、グラファイト粒子と記す）が混入される。従って、メッキ処理時に銀成分が母材２に付着する際、銀とともに粉末のグラファイト粒子１１も取り込まれ、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように銀メッキ１０にはグラファイト粒子１１が分散状態で含有した状態となる。なお、銀メッキ１０が金属メッキに相当する。
【００２５】
電気メッキ装置１で母材２上にグラファイト含有の銀メッキ１０を形成する際、電気メッキの初期段階、つまり電気メッキ開始から一定期間内で過電流を流して銀メッキ１０を形成する。この処理として、まずメッキに必要な量の母材２が順に巻き取られながら通し孔６ａを介して第１メッキ漕３ａ内に導入される。第１メッキ漕３ａに必要量の母材２がセットされるとその状態が保持され、第１メッキ漕３ａに浸された電極（図示略）と母材２との間に過電流が流される。このとき、母材２に流される過電流の電流値は、通常の電流値（即ち、第２メッキ漕３ｂで母材２に流される電流値）に対して例えば３〜５倍の値に設定されている。
【００２６】
電気メッキで母材２に過電流を流した場合、過電流印加期間はメッキ速度が速くなるため、銀成分が母材２に付着する際には偏った状態で母材２に付着することから、図２（ａ）に示すように銀メッキ１０は表面１０ａに大きな凹凸形状を有した状態（表面１０ａが粗い状態）で母材２に形成される。このとき、銀は電気的な結合によって母材２に付着するが、メッキ液４中のグラファイト粒子１１は銀が母材２に付着するにあたってその銀に取り込まれた状態で銀メッキ１０に取り付き、銀メッキ１０の表面凹凸に包まれた状態で銀メッキ１０内に分散する。
【００２７】
過電流を所定時間流した後、母材２に過電流を流す処理が停止され、続いて第１メッキ漕３ａでメッキ処理を施した部分が通し孔５ａを介して第２メッキ漕３ｂに導入される。第１メッキ漕３ａでメッキ処理を施した部分が第２メッキ漕３ｂにセットされるとその状態が保持され、第２メッキ漕３ｂに浸された電極（図示略）と母材２との間に通常値の電流が流される。通常値の電流が母材２に所定時間流されると、過電流を流してできた銀メッキ１０の層上に新たに銀成分が積み重なって積層し、最終的には図２（ｂ）に示すように必要とする層厚の銀メッキ１０が母材２に形成される。
【００２８】
必要とする層厚の銀メッキ１０が形成されると、母材２に通常値の電流を流す処理が停止され、続いて第２メッキ漕３ｂでメッキ処理を施した部分が通し孔７ａから第２メッキ漕３ｂの外部に導出される。そして、過電流を流してから通常値の電流を流す電気メッキが、ロール状に巻かれた母材２の全箇所に銀メッキ１０が形成されるまで繰り返し行われ、以上の処理によって製造された母材２が電気接点材料１２として取り扱われる。
【００２９】
ところで、電気メッキに際して通常の電流値で銀メッキ１０を形成すると、表面凹凸がそれほど大きくない銀メッキ１０が形成される。しかし、本例は電気メッキの初期段階で過電流を流して、表面凹凸の大きい銀メッキ１０を母材２に予め形成してそこに通常値の電流で銀成分を付着させる。従って、通常の低い電流値で電気メッキを施す場合であっても、予め凹凸の大きい銀メッキ１０に銀成分が積み重なっていくため、最終的にできる銀メッキ１０の表面は大きな凹凸形状を有した状態となる。
【００３０】
また、銀メッキ１０内に含有されたグラファイト粒子１１は、銀メッキ１０の表面凹凸に包まれた状態で銀メッキ１０に取り付くため、銀メッキ１０の凹凸形状が大きければ、銀メッキ１０に多量のグラファイト粒子が取り付いた状態であると言える。従って、本例は電気メッキの初期段階で母材２に過電流を付与する処理を行うことで、銀メッキ１０の表面凹凸が大きく形成されているため、その分だけグラファイト粒子１１が多く取り付いた状態となる。よって、銀メッキ１０の表面グラファイト面積比が大きくなり、銀メッキ１０の耐摩耗性を高くすることが可能となる。
【００３１】
（母材表面加工処理）
図３は、母材２の表面２ａを粗くする処理を行う際の斜視図である。銀メッキ１０の表面凹凸を大きくする方法は電気メッキの初期段階で過電流を流す方法に代えて、母材２の表面２ａを予め粗くする加工処理を施しておき、表面２ａを粗くした母材２に後工程として電気メッキを施して、銀メッキ１０の表面凹凸を大きくする方法もある。母材２の表面２ａを予め粗くするには、例えばヤスリやショットブラスト等で粗くする例が挙げられるが、母材２の表面凹凸を粗くできるのであれば、その方法は特に限定されない。
【００３２】
表面２ａの粗い母材２に電気メッキを施すと、メッキ液４中の銀成分が母材２の表面２ａに順次積み重なって銀メッキ１０の層となるため、銀メッキ１０は母材２の表面形状に沿った形状で形成される。従って、母材２の表面２ａの凹凸が大きければ、母材２の表面２ａにできる銀メッキ１０も表面凹凸が大きい状態で形成される。よって、銀メッキ１０の表面凹凸が大きければ、銀メッキ１０に多量のグラファイト粒子１１が取り付いた状態となり、表面グラファイト面積比が大きくなって、銀メッキ１０の耐摩耗性を高くなる。
【００３３】
（エッチング−再メッキ処理）
図４は、銀メッキ１０を施した電気接点材料１２をエッチングする際の説明図である。銀メッキ１０の表面凹凸を大きくする方法は電気メッキの初期段階で過電流を流す方法や、母材２の表面２ａを予め粗くしておく方法に限らず、銀メッキ１０の施された電気接点材料１２をエッチングし、それを再メッキする方法でもよい。なお、１回目の電気メッキで母材２に形成される銀メッキ１０には、必ずしもグラファイト粒子１１が含有される必要はなく、銀成分のみのメッキでもよい。
【００３４】
この処理ではまず最初に、例えば通常値の電流を流す電気メッキによって母材２に銀メッキ１０を形成し、表層に銀メッキ１０を有する電気接点材料１２を用意する。続いて、電気接点材料１２にエッチング処理を施す。このエッチング処理としては、まず図４に示すように電気接点材料１２をエッチング漕１３内のエッチング溶液１４に浸してその表面を溶かし、その後、マスクによるパターニング処理を行なって銀メッキ１０に表面凹凸を形成する。これにより、銀メッキ１０の表面１０ａは表面凹凸がそれほど大きくない図５（ａ）に示す状態から、表面凹凸が大きくなった図５（ｂ）に示す状態となる。
【００３５】
エッチング処理後、その電気接点材料１２に電気メッキを再度施す。即ち、エッチング処理の施された電気接点材料１２を電気メッキ装置１に再度セットし、この電気接点材料１２とメッキ液４内の電極との間に直流電圧を印加して、電気接点材料１２の表面に銀成分を積層させて銀メッキ１０を再形成する。なお、この再メッキのメッキ条件（例えばメッキ時に付与する電流値）は、最初に行う電気メッキと同条件でもよいし、或いは異なっていてもよい。
【００３６】
表面凹凸の大きい銀メッキ１０に電気メッキを再度施すと、メッキ液４中の銀成分が銀メッキ１０の表面１０ａに順次積み重なって積層状態となっていくため、再メッキ時の銀メッキ１０はエッチング後の銀メッキ１０の表面形状に沿った形状で形成される。従って、本例はエッチングで表面凹凸を粗くした銀メッキ１０の表面に銀メッキ１０を再メッキすることから、最終的な銀メッキ１０の表層は図５（ｃ）に示すように表面凹凸が大きくなった状態となる。よって、銀メッキ１０の表面凹凸が大きければ、銀メッキ１０に多量のグラファイト粒子１１が取り付いた状態となり、表面グラファイト面積比が大きくなって、銀メッキ１０の耐摩耗性を高くなる。
【００３７】
（レーザ処理）
図６は、レーザ装置１５の概略構成を示す模式構成図である。ところで、銀メッキ１０を有する電気接点材料１２に高温化処理（リフロー処理）を施して、銀メッキ１０に含有されたグラファイト粒子１１の定着性を高めてもよい。レーザ装置１５は、高温化処理として加工物にレーザを照射することで加工物を溶融する装置である。レーザ装置１５は、電気接点材料１２を密閉状態で収容する処理室１６と、処理室１６内に取り付けられたレーザ照射部１７と、処理室１６を真空（非酸化雰囲気）に減圧する真空ポンプ１８とを備えている。レーザ装置１５は、レーザ照射部１７を所定方向に往復動させる駆動機構１９と、レーザ照射部１７の往復動方向と直交する方向に加工物を搬送する搬送機構２０とを備えている。
【００３８】
続いて、レーザ装置１５で電気接点材料１２を溶融する手順を説明すると、レーザ処理を行う際には、メッキ処理後に所定面積の平板に切断された電気接点材料１２がレーザ装置１５の処理室１６にセットされ、続けて処理室１６の内部が真空ポンプ１８によって真空状態に減圧される。なお、処理室１６は必ずしも真空状態とされることに限らず、非酸化雰囲気であれば足りる。
【００３９】
処理室１６内が真空状態となった後、レーザ照射部１７は駆動機構１９によって往動を開始し、その往動の過程で、処理室１６内にセットされた電気接点材料１２にレーザを照射し、銀メッキ１０の表面１０ａにおいて１ライン目を溶融する。ここで、銀の融点が約９６２℃、グラファイト粒子１１の融点が約３５５０℃であるため、レーザ照射部１７による溶融温度は、母材２の融点よりも低く、しかも銀メッキ１０のみを溶融すべく約１０００℃〜１５００℃に設定されている。
【００４０】
レーザ照射部１７が１往動を終えると、搬送機構２０が電気接点材料１２を所定量搬送する。続いて、今度はレーザ照射部１７が復動を開始し、その復動の過程で銀メッキ１０にレーザを照射して銀メッキ１０の表面１０ａにおいて２ライン目を溶融する。そして、レーザ照射部１７が１復動を終えると、搬送機構２０が電気接点材料１２を所定量だけ再度搬送し、これ以降も上記と同様にレーザ照射部１７によるレーザ照射と電気接点材料１２の搬送とが、銀メッキ１０の全ラインにレーザ照射が行われるまで繰り返し行われる。
【００４１】
従って、銀メッキ１０の表面１０ａが溶融されるので、その溶融した銀成分がグラファイト粒子１１の間にある隙間に流れ込み、図２（ｃ）に示すように溶融した銀成分が銀メッキ１０の凹凸を埋め、グラファイト粒子１１の周囲が銀成分で満たされる。よって、溶融した銀成分が銀メッキ１０内のグラファイト粒子１１を周囲で強く固定し、グラファイト粒子１１の定着性が高まる。これにより、グラファイト粒子１１が銀メッキ１０から脱落し難くなり、銀メッキ１０（電気接点材料１２）の耐摩耗性が向上する。
【００４２】
（炉による加熱処理）
図７は、炉装置２１の概略構成を示す模式構成図である。銀メッキ１０の表面１０ａを溶融する方法は、上記したレーザ処理に限らず、例えば炉装置２１による加熱処理でもよい。炉装置２１は、加工物を炉２２の中に入れて炉２２の内部を高温化して加工物を溶融する装置である。炉装置２１は、電気接点材料１２を密封状態で収容する処理室２３と、処理室２３内の温度を高温化する熱源２４と、処理室２３を真空（非酸化雰囲気）状態とする真空ポンプ２５とを備えている。
【００４３】
続いて、炉装置２１で電気接点材料１２を溶融する手順を説明すると、炉２２による加熱処理を行う際には、メッキ処理後に所定面積の平板に切断された電気接点材料１２が炉２２の処理室２３にセットされ、続けて処理室２３の内部が真空ポンプ２５によって真空状態に減圧される。なお、処理室２３はレーザ処理の場合と同様に、必ずしも真空状態とされることに限らず、非酸化雰囲気であれば足りる。また、熱源２４は例えば高周波加熱用熱源等の種々のものが採用される。
【００４４】
処理室２３内が真空状態となった後、熱源２４に電源が投入されて処理室２３の温度が高温化すると、銀メッキ１０の表面１０ａが溶融する。ここで、炉２２による加熱処理の溶融温度は、レーザ処理の場合の同様の理由から約１０００℃〜１５００℃に設定されている。従って、炉２２を用いた場合も銀メッキ１０の表面１０ａが溶融するため、それによってグラファイト粒子１１の定着性が高まり、レーザ処理の場合と同様に銀メッキ１０の耐摩耗性が向上する。
【００４５】
（加圧処理）
図８は、加圧処理装置２６の概略構成を示す模式構成図である。ここで、銀メッキ１０内のグラファイト粒子１１を銀メッキ１０に定着する方法は高温化処理に限らず、圧力によって定着させる加圧処理でもよい。加圧処理装置２６は、ローラ等で加工物を加圧することによって加工物の表面を塑性変形させる装置である。加圧処理装置２６は、電気接点材料１２を載置する支持台２７と、回転動作が可能なローラ２８と、ローラ２８を所定圧で電気接点材料１２に押しつけた状態でそのローラ２８を所定方向（図８の矢印Ａ方向）に移動させる駆動機構２９とを備えている。
【００４６】
続いて、加圧処理装置２６で電気接点材料１２を加圧して電気接点材料１２の表面を塑性変形させる手順を説明すると、加圧処理を行う際には、メッキ処理後に所定面積の平板に切断された電気接点材料１２が支持台２７にセットされる。そして、駆動機構２９がローラ２８を電気接点材料１２に所定圧で押しつけ、その状態で駆動機構２９がローラ２８を図８の矢印Ａ１方向に移動させて、ローラ２８によって銀メッキ１０の表面１０ａ全域に圧を加える。この際にローラ２８が銀メッキ１０の表面１０ａにかける圧力値（所定圧）は、銀メッキ１０の表面１０ａが塑性変形する程度の値に設定されている。
【００４７】
従って、加圧処理によって銀メッキ１０の表面１０ａを塑性変形させるので、図２（ｃ）に示すように塑性変形した銀成分がグラファイト粒子１１の周りに埋まった状態となる。よって、塑性変形した銀成分が銀メッキ１０内のグラファイト粒子１１を周囲で強く固定し、グラファイト粒子１１の定着性が高まる。これにより、グラファイト粒子１１が銀メッキ１０から脱落し難くなり、銀メッキ１０（電気接点材料１２）の耐摩耗性が向上する。また、加圧処理で銀メッキ１０内のグラファイト粒子１１を定着する場合、その加圧処理によって銀メッキ１０の表面硬度が高まるため、グラファイト粒子１１が強固な状態で銀メッキ１０に定着することになり、銀メッキ１０の耐摩耗性が一層高いものとなる。
【００４８】
ここで、メッキ表面表のグラファイト量によって表面グラファイト面積比Ｓは適宜決まるが、図９に表面グラファイト面積比Ｓとその耐久回数Ｎとの関係をグラフで示すと、表面グラファイト面積比Ｓによってその電気接点材料１２の耐久回数Ｎが決まってくる。従って、耐久回数Ｎはターゲットとする製品仕様に異なってくるが、充分な耐摩耗性を確保するためには、図９のグラフからも分るように耐久回数Ｎが１００万回確保された０．４５以上に表面グラファイト面積比Ｓを設定することが望ましい。
【００４９】
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）母材２に電気メッキを施す際、その初期段階で過電流を流すので、その過電流印加中はメッキ速度が速くなって、母材２に付着する銀成分に偏りが生じることから、メッキ表面の凹凸形状を大きくすることができる。従って、銀メッキ１０の凹凸形状が大きくなれば、それに応じてグラファイト粒子１１が多く取り付くため、銀メッキ１０の表面グラファイト面積比Ｓが大きくなり、銀メッキ１０の耐摩耗性を向上することができる。また、母材２の表面２ａを予め粗くしておいて母材２に電気メッキを施す場合や、電気メッキで母材２に銀メッキ１０を形成した後にエッチングを施し、エッチング後に電気メッキで母材２を再メッキする場合も、同様に銀メッキ１０の表面凹凸形状を大きくすることができ、銀メッキ１０の耐摩耗性を向上できる。
【００５０】
（２）電気メッキ時に過電流を流して銀メッキ１０を形成する場合、過電流は電気メッキの初期段階に流されるので、電気メッキの初期段階から凹凸形状の大きな銀メッキ１０が母材２の表層に形成される。従って、電気メッキの早い段階から凹凸形状の大きな銀メッキ１０が形成されるため、銀メッキ１０の層厚をそれほど厚くさせずに、表面凹凸の大きな銀メッキ１０を形成することができる。
【００５１】
（３）母材２の表面２ａを予め粗くしておいてその母材２に電気メッキを施す場合、母材２の表面２ａをヤスリ等で削るという簡単な作業を行うだけで済むので、複雑で手間のかかる作業を行うことなく表面凹凸の大きな銀メッキ１０を形成することができる。
【００５２】
（４）銀メッキ１０内には固体潤滑作用のあるグラファイト粒子１１が含有されているので、グラファイト含有の銀メッキ１０の施された本例の電気接点材料１２はグリースレス摺動接点材料として使用することができる。従って、グリースやオイル等の潤滑剤を使用せずに済み、潤滑剤にかかるコストを不要とすることができ、しかもグリースやオイル等は低温下で硬化する性質があるが、この問題に対しても対応できる。
【００５３】
なお、実施形態は上記構成に限定されず、以下の態様に変更してもよい。
・ 銀メッキ１０は光沢メッキ、無光沢メッキのどちらでもよいが、無光沢メッキには表面凹凸が大きくなる性質があるため、無光沢メッキを採用すれば、銀メッキ１０の表面凹凸を一層大きくすることができる。
【００５４】
・ 電気メッキ時に過電流を流して銀メッキ１０を形成する場合、過電流を流すタイミングは電気メッキの初期段階に限らず、例えば電気メッキを通常の電流値で暫く（例えば１０秒程度）行ってから、母材２に過電流を流す手順を経てもよい。
【００５５】
・ 電機メッキ時に過電流を流して銀メッキ１０を形成する場合、メッキ漕３は過電流用の第１メッキ漕３ａと、通常電流用の第２メッキ漕３ｂとの２つに区画されることに限らず、メッキ漕３を１つの漕にして、過電流用と通常電流用とで共用してもよい。
【００５６】
・ 銀メッキ１０をエッチングしてそれを再メッキする場合、その際に用いるエッチング溶液は銅、塩酸、鉄、過酸化水素又は硫酸等の各種成分を用いた溶液であることに限らず、銀メッキ１０の表面を溶解できるものであれば、その成分は特に限定されない。
【００５７】
・ 金属メッキを電気メッキで形成する際、その金属メッキは銀メッキ１０に限らず、例えば金メッキ、無電解ニッケルメッキ、クロムメッキ、ニッケルメッキ、はんだメッキ、錫メッキ、亜鉛メッキ等を採用してもよい。
【００５８】
・ 母材２の表面２ａを予め粗くしておいてメッキする場合や、銀メッキ１０をエッチングしてそれを再メッキする場合、母材２のメッキ方法は電気メッキに限らず、例えば化学メッキ、溶融メッキ、物理蒸着、化学蒸着、浸透メッキ等を採用してもよい。
【００５９】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（１）母材の表面に加工処理を施して予め粗くしておき、その表面が粗い母材にメッキを施して、前記母材の表面に金属メッキを形成することを特徴とする電気接点材料製造方法。この場合も、金属メッキの表面凹凸を大きくすることができる。
【００６０】
（２）母材にメッキを施して当該母材の表面に金属メッキを形成し、当該金属メッキを形成した該母材にエッチングを施して前記金属メッキの表面を溶解し、前記エッチング後の前記母材にメッキを再度施してエッチング後の前記母材の表面に前記金属メッキを形成することを特徴とする電気接点材料製造方法。この場合も、金属メッキの表面凹凸を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】電気メッキ装置の概略構成を示す模式構成図。
【図２】（ａ）は電気メッキで過電流を流された際の電気接点材料の断面図、（ｂ）は銀メッキのメッキ処理が完了した際の電気接点材料の断面図、（ｃ）は電気メッキ後の電気接点材料に高温化処理（加圧処理）を施した際の電気接点材料の断面図。
【図３】母材の表面を粗くする際の作業状態を示す斜視図。
【図４】銀メッキを施した電気接点材料をエッチングする際の説明図。
【図５】（ａ）は１回目の電気メッキによって銀メッキが形成された電気接点材料の断面図、（ｂ）は１回目の電気メッキの後にエッチングが施された後の電機接点材料の断面図、（ｃ）はエッチング後の電気メッキの再メッキによって銀メッキが形成された電気接点材料の断面図。
【図６】レーザ装置の概略構成を示す模式構成図。
【図７】炉装置の概略構成を示す模式構成図。
【図８】加圧処理装置の概略構成を示す模式構成図。
【図９】表面グラファイト面積比とその耐久回数との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００６２】
２…母材、２ａ…表面、４…メッキ液、１０…金属メッキとしての銀メッキ、１１…グラファイト粒子、１２…電気接点材料。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッキ液中に浸した母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面にグラファイト含有の金属メッキを形成する電気接点材料製造方法において、
前記母材と前記電極との間に電圧を印加する際、その電圧印加過程で過電流を流すことを特徴とする電気接点材料製造方法。
【請求項２】
前記過電流を流す期間は、前記電気メッキを開始してから一定期間内の初期段階であることを特徴とする請求項１に記載の電気接点材料製造方法。
【請求項３】
母材の表面に加工処理を施して予め粗くしておき、その後工程の段階でメッキ液中に浸した前記母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成することを特徴とする電気接点材料製造方法。
【請求項４】
メッキ液中に浸した母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成し、当該金属メッキを形成した前記母材にエッチングを施して前記金属メッキの表面を溶解し、前記エッチング後の前記母材に前記電気メッキを再度施して、前記エッチング後の前記母材の表面に前記金属メッキを再度形成することを特徴とする電気接点材料製造方法。
【請求項５】
前記メッキ液中にはグラファイト粒子が混入され、前記母材に前記電気メッキが施された際には、前記金属メッキが前記グラファイト粒子を含有した状態で前記母材の表面に形成されることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の電気接点材料製造方法。
【請求項６】
メッキ液中に浸した母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成し、前記母材と前記電極との間に電圧を印加する際、その電圧印加過程で過電流を流して製造されたことを特徴とする電気接点材料。
【請求項７】
母材の表面に加工処理を施して予め粗くしておき、その後工程の段階でメッキ液中に浸した前記母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成したことを特徴とする電気接点材料。
【請求項８】
メッキ液中に浸した母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成し、当該金属メッキを形成した前記母材にエッチングを施して前記金属メッキの表面を溶解し、前記エッチング後の前記母材に前記電気メッキを再度施して、前記エッチング後の前記母材の表面に前記金属メッキを再度形成したことを特徴とする電気接点材料。
【請求項１】
メッキ液中に浸した母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面にグラファイト含有の金属メッキを形成する電気接点材料製造方法において、
前記母材と前記電極との間に電圧を印加する際、その電圧印加過程で過電流を流すことを特徴とする電気接点材料製造方法。
【請求項２】
前記過電流を流す期間は、前記電気メッキを開始してから一定期間内の初期段階であることを特徴とする請求項１に記載の電気接点材料製造方法。
【請求項３】
母材の表面に加工処理を施して予め粗くしておき、その後工程の段階でメッキ液中に浸した前記母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成することを特徴とする電気接点材料製造方法。
【請求項４】
メッキ液中に浸した母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成し、当該金属メッキを形成した前記母材にエッチングを施して前記金属メッキの表面を溶解し、前記エッチング後の前記母材に前記電気メッキを再度施して、前記エッチング後の前記母材の表面に前記金属メッキを再度形成することを特徴とする電気接点材料製造方法。
【請求項５】
前記メッキ液中にはグラファイト粒子が混入され、前記母材に前記電気メッキが施された際には、前記金属メッキが前記グラファイト粒子を含有した状態で前記母材の表面に形成されることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の電気接点材料製造方法。
【請求項６】
メッキ液中に浸した母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成し、前記母材と前記電極との間に電圧を印加する際、その電圧印加過程で過電流を流して製造されたことを特徴とする電気接点材料。
【請求項７】
母材の表面に加工処理を施して予め粗くしておき、その後工程の段階でメッキ液中に浸した前記母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成したことを特徴とする電気接点材料。
【請求項８】
メッキ液中に浸した母材と電極との間に電圧を印加して電気メッキを施し、前記メッキ液中の金属イオンを前記母材に付着させて前記母材の表面に金属メッキを形成し、当該金属メッキを形成した前記母材にエッチングを施して前記金属メッキの表面を溶解し、前記エッチング後の前記母材に前記電気メッキを再度施して、前記エッチング後の前記母材の表面に前記金属メッキを再度形成したことを特徴とする電気接点材料。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−４２３９１（Ｐ２００７−４２３９１Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２４５１１（Ｐ２００５−２２４５１１）
【出願日】平成１７年８月２日（２００５．８．２）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２日（２００５．８．２）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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