CN102667989B - 可动接点部件用银包覆复合材料、其制造方法以及可动接点部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可动接点部件用银包覆复合材料及可动接点部件，其在反复剪切应力的作用下的镀敷密合性优异、经历长时间使用接触电阻值仍较低且稳定、且开关的寿命得到了改善。本发明的可动接点部件用银包覆复合材料在不锈钢基体材料表面的至少一部分上形成由镍、钴、镍合金、钴合金中的任一种形成的基底层、在所述基底层的上层形成由铜或铜合金形成的中间层、并在所述中间层的上层形成作为最表面层的银或银合金层，其中，所述中间层的厚度为0.05~0.3μm，且形成为上述最表面层的银或银合金的平均晶体粒径为0.5~5.0μm。

Description

可动接点部件用银包覆复合材料、其制造方法以及可动接点部件
技术领域
本发明涉及电接点部件及其材料，更详细而言，本发明涉及一种在用于电子机器等的小型开关内的可动接点中使用的可动接点部件用银包覆复合材料及可动接点部件。
背景技术
在连接器、开关、端子等的电接点部中，主要使用的是碟形弹簧接点、电刷接点及夹具接点。对于这些接点部件而言，大多使用在铜合金或不锈钢等耐腐蚀性、机械性质等优异的基体材料上包覆电特性及焊接性优异的银而形成的复合接点材料。
在该复合接点材料中，与基体材料使用了铜合金的复合接点材料相比，基体材料使用了不锈钢的复合接点材料的机械特性、疲劳寿命等优异，因此可实现接点的小型化，可用于长寿命的触推开关(TactilePushSwitch)或检测开关等的可动接点。近年来，多用于手机的按键(pushbutton)，而由于邮件功能或因特网功能的充实，开关的操作次数激增，要求长寿命的可动接点部件。
另外，与基体材料使用了铜合金的复合接点材料相比，基体材料使用了不锈钢的复合接点材料由于可实现可动接点部件的小型化，因此可实现开关的小型化，进而可使操作次数增加，但存在开关的接点压力变大，由包覆在可动接点部件上的银的损耗而导致接点寿命下降的问题。
例如，作为在不锈钢条上包覆有银或银合金的复合接点材料，多使用对基底实施了镀镍的接点材料(例如参照专利文献1)。但是，将其用于开关的情况下，随着开关的操作次数增加，接点部的银因磨损而被磨削，基底的镀镍层露出而使接触电阻上升，从而导致无法导通的不良状况变得明显。尤其是对于小径的圆顶状可动接点部件而言，容易发生该现象，对于逐步小型化的开关而言，成为较大的技术问题。
为了解决该问题，提出了在基体材料上依次实施镀镍、镀钯，并在其上实施了镀金的复合接点材料(例如参照专利文献2)。然而，由于镀钯被膜较硬，因此，存在当开关的操作次数增加时容易产生裂纹的问题。
另外，为了提高导电性，有对不锈钢基体材料依次实施了镀镍、镀铜、镀镍、镀金而得到的材料(参照专利文献3)。然而，镀镍本身虽然耐腐蚀性优异，但由于较硬，因此在弯曲加工时有时会在镀铜层与镀金层之间的镀镍层上产生裂纹，其结果，存在镀铜层露出而使耐腐蚀性劣化的问题。
另外，作为使接点寿命提高的技术，提出了对不锈钢基体材料依次实施了镀镍、镀铜、镀银的技术(参照专利文献4~6)。在这些技术中，对接点寿命的提高进行了尝试。其结果，对接点模块形成时的焊接进行模拟的热处理(例如温度260℃下5分钟)后的初期接触电阻值、及对按键试验进行模拟的热处理(例如温度200℃下1小时)后的接触电阻值进行测定时，出现了很多由于热处理后的接触电阻值较高而无法作为产品使用的情况。该情况显示出组装到产品中时的不良率变高，可以推测，仅在不锈钢基体材料上以给定厚度依次形成基底镍层、中间铜层、银最表面层时，热历程后的接点特性、接点寿命不充分。
另外，作为使接点寿命提高的技术，提供了一种电接点材料，该电接点材料以由银或银合金形成的层来包覆由铜或铜合金制成的条材的表面，其特征在于：上述银或银合金的晶体粒径以平均值计为5μm以上；另外，还公开了一种电接点材料的制造方法，其特征在于：在由铜或铜合金制成的条材的表面形成银或银合金的镀敷层，然后，在非氧化性气体氛围下，于400℃以上的温度进行热处理(专利文献7)。但是可知，在对不锈钢条上包覆有银或银合金的复合接点材料进行400℃以上的热处理以使银或银合金的晶体粒径控制为5μm以上时，不锈钢条的弹簧特性变差，从而无法作为可动接点用材料使用。此外，并没有公开中间层中使用镍、钴、镍合金或钴合金、并且在中间层中存在铜成分作为基底层的上层的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭59-219945号公报
专利文献2：日本特开平11-232950号公报
专利文献3：日本特开昭63-137193号公报
专利文献4：日本特开2004-263274号公报
专利文献5：日本特开2005-002400号公报
专利文献6：日本特开2005-133169号公报
专利文献7：日本特开平5-002940号公报
发明内容
发明要解决的问题
因此，本发明的目的在于，提供一种作为可动接点部件用途的复合材料的可动接点部件用银包覆复合材料及可动接点部件，其在反复剪切应力的作用下的镀敷密合性优异、经历长时间使用接触电阻值仍较低且稳定、且开关的寿命得到了改善。
解决问题的方法
本发明人等针对上述问题进行了深入研究，结果发现，对于在不锈钢基体材料表面的至少一部分形成由镍、钴、镍合金、钴合金中的任一种材料形成的基底层，在该基底层的上层形成有由铜或铜合金形成的中间层，并在该中间层的上层形成作为最表面层的银或银合金层的可动接点部件用银包覆复合材料，通过将形成在最表面层的银或银合金的平均晶体粒径控制在0.5~5.0μm的范围，即使在热历程后，接触电阻值也较低、且经历长时间使用后接触电阻仍稳定地保持为较低。另外发现，通过将形成为中间层的铜或铜合金的厚度控制在0.05~0.3μm的范围，上述晶体粒径控制的效果进一步提高。本发明就是基于上述发现而完成的。
即，本发明提供以下的解决方案。
(1)一种可动接点部件用银包覆复合材料，其在不锈钢基体材料表面的至少一部分上形成由镍、钴、镍合金、钴合金中的任一种形成的基底层、在所述基底层的上层形成由铜或铜合金形成的中间层、并在所述中间层的上层形成作为最表面层的银或银合金层，其中，所述中间层的厚度为0.05~0.3μm，且形成为上述最表面层的银或银合金的平均晶体粒径为0.5~5.0μm。
(2)上述(1)所述的可动接点部件用银包覆复合材料，其中，所述最表面层的厚度为0.3~2.0μm。
(3)一种可动接点部件用银包覆复合材料的制造方法，所述可动接点部件用银包覆复合材料在不锈钢基体材料表面的至少一部分上形成由镍、钴、镍合金、钴合金中的任一种形成的基底层、在所述基底层的上层形成由铜或铜合金形成的中间层、并在所述中间层的上层形成作为最表面层的银或银合金层，其中，所述中间层的厚度为0.05~0.3μm，且在大气气氛下以50~190℃的温度范围实施热处理，使得形成为上述最表面层的银或银合金的平均晶体粒径为0.5~5.0μm。
(4)上述(3)所述的可动接点部件用银包覆复合材料的制造方法，其中，所述热处理的温度为50℃以上且100℃以下、时间为0.1~12小时。
(5)上述(3)所述的可动接点部件用银包覆复合材料的制造方法，其中，所述热处理的温度超过100℃且为190℃以下、时间为0.01~5小时。
(6)一种可动接点部件用银包覆复合材料的制造方法，所述可动接点部件用银包覆复合材料在不锈钢基体材料表面的至少一部分上形成由镍、钴、镍合金、钴合金中的任一种形成的基底层、在所述基底层的上层形成由铜或铜合金形成的中间层、并在所述中间层的上层形成作为最表面层的银或银合金层，其中，所述中间层的厚度为0.05~0.3μm，且在非氧化气氛下以50~300℃的温度范围实施热处理，使得形成为上述最表面层的银或银合金的平均晶体粒径为0.5~5.0μm。
(7)上述(6)所述的可动接点部件用银包覆复合材料的制造方法，其中，所述热处理的温度为50℃以上且100℃以下、时间为0.1~12小时。
(8)上述(6)所述的可动接点部件用银包覆复合材料的制造方法，其中，所述热处理的温度超过100℃且为190℃以下、时间为0.01~5小时。
(9)上述(6)所述的可动接点部件用银包覆复合材料的制造方法，其中，所述热处理的温度超过190℃且为300℃以下、时间为0.005~1小时。
(10)一种可动接点部件，其是上述(1)或(2)所述的可动接点部件用银包覆复合材料经加工而形成的，其中，接点部分形成为圆顶状或凸状。
发明的效果
本发明的可动接点部件用银包覆复合材料与以往的可动接点材料相比，即使在反复的剪切应力的作用下，银包覆层的密合力也不会下降。而且，即使在经历开关形成时的热历程、及开关的开闭操作中也可使接触电阻值长时间稳定地保持在较低，因此可提供开关的寿命得到进一步改善的可动接点部件用银包覆复合材料。
另外，本发明的可动接点部件是将上述可动接点部件用银包覆复合材料加工而形成的，加工成圆顶状或凸状后，各层产生裂痕的情况被抑制。因此，形成接触电阻值长时间稳定地保持为较低、接点寿命较长的可动接点部件。
适当参照附图，由下述记载可更加明确本发明的上述及其它特征及优点。
附图说明
[图1]是按键试验中所使用的开关的平面图。
[图2]示出的是按键试验中所使用的开关的平面图中沿A-A线的剖面图及按压方向，图2(a)是开关操作前，图2(b)是开关操作时。
[图3]是本发明的可动接点部件用银包覆复合材料的截面照片，其示出的是平均晶体粒径约为0.75μm的例子。
[图4]是以往的可动接点部件用银包覆复合材料的截面照片，其示出的是平均晶体粒径约为0.2μm的例子。
符号说明
1圆顶状可动接点
2固定接点
3填充材料
4树脂盒
具体实施方式
对于本发明的可动接点部件用银包覆复合材料及可动接点部件，对其优选实施方式进行详细说明。
本发明的基本的实施方式是一种可动接点部件用银包覆复合材料，其特征在于：在不锈钢基体材料表面的至少一部分上依次形成镍、钴、镍合金或钴合金的基底层；铜或铜合金的中间层；晶体粒径得到控制的银或银合金的最表面层，对于由该材料所形成的可动接点部件而言，即使增加开关的操作次数，也不易引起接触电阻的上升。
在本发明的实施方式中，不锈钢基体材料在用于可动接点部件时，承担其机械强度。因此，作为不锈钢基体材料，可使用耐应力松弛性优异且不易疲劳失效(Fatiguefailure)的材料，即SUS301、SUS304、SUS316等的轧制调质材料或张力退火(tensionanneal)材料。
形成在上述不锈钢基体材料上的基底层是为了提高不锈钢与铜或铜合金的中间层之间的密合性而设置的。作为公知技术，已知铜或铜合金的中间层具有下述功能：可以提高基底层与最表面层的密合性、且捕捉在最表面层中扩散而来的氧，防止基底层成分的氧化，从而提高密合性。
形成基底层的金属可以如公知的那样选择镍、钴、镍合金、钴合金中的任一种，特别优选镍或钴。对于该基底层而言，优选通过以不锈钢基体材料作为阴极、并使用例如含有氯化镍及游离盐酸的电解液进行电解而使厚度为0.005~2.0μm的基底层，因为这样的基底层在压制加工时不易产生裂痕，更优选厚度为0.01~0.2μm的基底层。
以往的最表面层的密合力降低是由于基底层的氧化及较大的反复剪切应力所引起的，作为其对策，需要开发满足下述两方面的材料：不使基底层发生氧化、以及即使施加剪切应力其密合性也不会劣化。
因此，本发明针对上述两个课题，首先，作为解决第一课题、即不使基底层发生氧化的手段，以设置由铜或铜合金形成的中间层的构成作为基本构成。基底层的氧化是由最表面层中的氧透过而引起的，通过设置铜或铜合金，在银的晶界发生了扩散的铜成分在最表面层内捕捉氧来抑制基底层的氧化，由此还一并完成了作为第二课题的防止密合性降低的作用。
但是，将本构成品作为可动接点用银包覆不锈钢部件使用时，产生了接触电阻值上升的问题。本发明人等针对该问题进行了研究，通过研究而明确了如下现象：中间层的铜成分容易扩散至用来形成最表面层的银中，该扩散的铜成分到达最表面层的表面时被氧化而形成氧化铜，从而导致接触电阻增大。
通过将本发明中的由银或银合金形成的最表面层的晶体粒径控制在0.5~5.0μm的范围内，可以抑制中间层中形成的铜成分的扩散量，具有优异的接点特性，特别是即使施加热历程也不会使接触电阻增大，即使长时间以可动接点部件的形式使用，其接触电阻值也不会上升，由此可提供一种接点特性良好的可动接点部件用银包覆复合材料。
如果晶体粒径低于0.5μm，则由于晶界增多而使中间层的铜成分的扩散路径较多，因此耐热可靠性变得不充分，接触电阻上升的可能性较高，反之，如果晶体粒径超过5.0μm，则不仅效果达到饱和，而且存在最表面层的硬度降低而容易磨损、使接点特性下降的倾向，因此不优选。只要为上述晶体粒径的范围即可优选使用，但更优选为0.75~2.0μm，因为在该情况下可兼备长期可靠性与生产性。
需要说明的是，例如作为下述的以往例2而记载了对上述情况进行模拟的试验例，但对于日本特开2005-133169(专利文献6)的实施例5等以往的复合接点材料中的由银及银合金形成的最表面层的晶体粒径而言，其平均晶体粒径为0.2μm左右，其结果可认为，存在大量作为中间层的铜成分及氧发生扩散的路径的最表面层的晶界，从而成为各层间的密合性降低、接触电阻劣化的较大原因。
另外，作为对用来形成最表面层的银或银合金的晶体粒径进行调整的方法，例如可以通过在镀敷法、包覆法、蒸镀法等方法中适当控制包覆银时的各种条件来进行调整。例如，电解镀敷法的情况下，可通过调整镀敷液中所含有的添加剂、表面活性剂、各种药品浓度、电流密度、镀浴温度、搅拌条件等来调整晶体粒径。需要说明的是，利用上述各种条件来调整晶体粒径是有界限的，作为工业上优选的范围，其上限为1.0μm左右。为了进一步增大晶体粒径，进行热处理而使形成最表面层的银及银合金发生再结晶是有效的。
在本发明中，通过适当调整镀敷银或银合金来形成最表面层时的镀敷条件(特别是电流密度)，并根据需要而与此一并适当控制镀敷后的热处理中的加热条件(特别是加热温度及加热时间、加热时的氛围气体的组合)，由此可以控制最表面层的层厚及银或银合金的晶体粒径。
需要说明的是，一般来说，当电流密度增大时晶体粒径会变小，而电流密度小时晶体粒径会增大。针对于此，在本发明中，通过控制镀敷时的电流密度与热处理条件的组合，可以适当地控制晶体粒径。另外，如果在电流密度较高的条件下进行镀敷，则存在在较低的温度下进行热处理时晶体粒径也容易变大的倾向，因此，优选将电流密度与热处理条件组合来进行适当控制。
在本发明的实施方式中，中间层的厚度优选为0.05~0.3μm的范围。如果中间层的厚度低于0.05μm，则对于透过最表面层的氧成分的捕捉是不充分的，反之，如果形成超过0.3μm的中间层，则铜成分的绝对量变多，因此，即使用于形成最表面层的银或银合金的晶体粒径增大，也无法充分抑制铜成分向最表面层的透过，因此，中间层的厚度必须为0.3μm以下。只要为上述范围则充分满足特性，但更有效的范围为0.1~0.15μm。
另外，中间层由铜合金形成的情况下，优选总计含有1~10质量％的选自锡、锌、镍中的1种或2种以上元素的铜合金。与铜形成合金的成分没有限定，但捕捉透过银层中的氧、以及用于提高与基底层及形成最表面的银或银合金之间的密合性的主成分是铜，在含有其它合金元素的情况下，中间层***、耐磨损性提高。如果这些元素的总量低于1质量％，则效果与中间层为纯铜的情况大致相同，如果这些元素的总量超过10质量％，则中间层过硬，压制性变差，或作为接点使用时会产生裂痕，或耐腐蚀性下降，因此不优选。
另外，由银或银合金形成的最表面层的厚度设定为0.3~2.0μm，更优选为0.5~2.0μm，进一步优选为0.8~1.5μm，由此，在加热后铜成分也几乎不会扩散至最表面层中，接触稳定性优异。如果最表面层的厚度过薄，则即使对用于形成最表面层的银或银合金的晶体粒径进行控制，由中间层扩散而来的铜成分也容易到达表面层，因此容易使接触电阻上升，反之，如果最表面层的厚度过厚，则效果饱和，同时银的使用量增加，因此在经济方面也意味着环境负荷增大，因此不优选。
作为适合用作最表面层的银或银合金，例如可列举：银、银-锡合金、银-铟合金、银-铑合金、银-钌合金、银-金合金、银-钯合金、银-镍合金、银-硒合金、银-锑合金、银-铜合金、银-锌合金、银-铋合金等，特别优选从银、银-锡合金、银-铟合金、银-铑合金、银-钌合金、银-金合金、银-钯合金、银-镍合金、银-硒合金、银-锑合金及银-铜合金中选择。
在本发明中，基底层、中间层、最表面层的各层可利用电解镀敷法、非电解镀敷法、物理/化学蒸镀法等任意的方法而形成，但从生产性及成本方面考虑，电解镀敷法是最有利的。上述各层也可形成在不锈钢基体材料的整个面上，但仅形成在接点部时较为经济，可提供减轻了环境负荷的产品，因此优选。
此外，作为提高密合力及调整最表面层的银或银合金的晶体粒径的方法，可以通过进行经过适当控制的加热处理，利用再结晶化将最表面层的银或银合金的晶体粒径调整为0.5~5.0μm，并且使中间层的铜成分及最表面层的银成分进行扩散，从而使剪切强度提高。关于密合力的提高，可通过形成银与铜的合金层来实现，但如果过于持续进行加热处理，则中间层的铜成分的扩散过度进行，从而使最表面层的银全部形成合金，或者铜成分容易扩散至最表面，因此成为接触电阻增大的原因。因此，适当的加热处理氛围气体及加热温度的控制是必要的。
作为优选的热处理条件，在大气氛围下实施时，通过以50~190℃的温度范围实施热处理，可促进银或银合金层的再结晶化，并且可以仅在界面附近形成银-铜合金层以提高密合力。此时，如果低于50℃，则难以在短时间进行再结晶，反之，超过190℃时，覆盖银表面的氧化银分解成银和氧，氧化银的分解所产生的氧及大气中的部分氧容易与扩散而来的中间层的铜成分形成氧化物，从而容易使接触电阻上升，因此在该温度范围进行控制较为适当。
只要为上述范围就可以形成目标状态，更优选为100~150℃。需要说明的是，关于热处理时间，由于进行再结晶的时间根据用于形成最表面层的银或银合金的镀敷组织而发生变化，因此没有限定，但可以由防止生产性下降及最表面层成分的氧化的观点来决定。例如，在温度为50℃以上且100℃以下时，优选为0.1~12小时，在温度超过100℃且为190℃以下时，优选为0.01~5小时的范围。
作为其它的优选处理条件，在非氧化性氛围气体下实施时，通过以50~300℃的温度范围实施热处理，可促进形成最表面层的银或银合金的再结晶化，并且可以仅在两层的界面附近形成银-铜合金层以提高中间层和最表面层之间的密合力。此时，如果低于50℃，则难以在短时间进行再结晶，反之，超过300℃时，中间层的铜成分更容易扩散而容易到达银表面。在非氧化性氛围气体下，不存在表面的铜成分氧化而使接触电阻上升的情况，但在暴露于大气氛围气体下的同时，扩散至最表面的铜形成氧化物，导致接触电阻上升，因而不优选，因此在该温度范围进行控制较为适当。
只要为上述范围就可以形成目标状态，更优选50~190℃，进一步优选为100~150℃。需要说明的是，关于处理时间，进行再结晶的时间根据银或银合金的镀敷组织而发生变化，因此没有限定，但可以由防止生产性下降及中间层的铜成分在表面层露出的观点来决定。例如，在温度为50℃以上且100℃以下时，优选为0.1~12小时，在温度超过100℃且为190℃以下时，优选为0.01~5小时，在温度超过190℃且为300℃以下时，优选为0.005~1小时的范围。需要说明的是，作为非氧化性的氛围气体，可使用氢气、氦气、氩气或氮气，但从获取性、经济性、安全性等观点考虑，优选使用氩气。
需要说明的是，对于在非氧化性氛围气体下的加热而言，与在大气氛围气体下的加热相比，覆盖最表面层的银表面的氧化银分解所带来的影响变小，但如果热处理温度超过190℃，则由于中间层受到加热而使中间层的铜成分露出在表面层的可能性变高，因此热处理温度优选为190℃以下。
实施例
以下，根据实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不限定于该实施例。
在使SUS基体材料连续通过并卷取的镀敷生产线上，对厚度0.06mm、条宽100mm的基体材料(SUS301的条)进行电解脱脂、水洗、活化、水洗、基底层镀敷、水洗、中间层镀敷、水洗、触击镀银(Silverstrikeplating)、最表面层镀敷、水洗、干燥及热处理，得到了表1所示构成的发明例1~53、比较例1~7及以往例1~3的银包覆不锈钢条。需要说明的是，对于仅利用镀敷条件来调整形成最表面层的银的晶体粒径的发明例1~4，不进行热处理。
各处理条件如下。
1．(电解脱脂、活化)
(电解脱脂)
处理液：原硅酸钠100g/L
处理温度：60℃
阴极电流密度：2.5A/dm2
处理时间：10秒钟
(活化)
处理液：10％盐酸
处理温度：30℃
浸渍处理时间：10秒钟
2．(基底层镀敷)
(镀镍)
处理液：氯化镍250g/L、游离盐酸50g/L
处理温度：40℃
电流密度：5A/dm2
镀敷厚度：0.01~0.2/μm
处理时间：根据各镀敷厚度来调整时间
(镀钴)
处理液：氯化钴250g/L、游离盐酸50g/L
处理温度：40℃
电流密度：2A/dm2
镀敷厚度：0.01μm
处理时间：2秒钟
3．(中间层镀敷)
(镀铜1：在表中记载为Cu-1)
处理液：硫酸铜150g/L、游离硫酸100g/L、游离盐酸50g/L
处理温度：30℃
电流密度：5A/dm2
镀敷厚度：0.05~0.3μm
处理时间：根据各镀敷厚度来调整时间
(镀铜2：表中记载为Cu-2)
处理液：氰化亚铜30g/L、游离氰化物10g/L
处理温度：40℃
电流密度：5A/dm2
镀敷厚度：0.045~0.32μm
处理时间：根据各镀敷厚度来调整时间
4．(触击镀银)
处理液：氰化银5g/L、***50g/L
处理温度：30℃
电流密度：2A/dm2
处理时间：10秒钟
5．(最表面层镀敷)
(镀银)
处理液：氰化银50g/L、***50g/L、碳酸钾30g/L、添加剂(这里为硫代硫酸钠0.5g/L)
处理温度：40℃
电流密度：在0.05~15A/dm2的范围内变化来调整晶体粒径
镀敷厚度：0.5~2.0μm
处理时间：根据各镀敷厚度来调整时间
(银-锡合金镀敷)Ag-10％Sn
处理液：***100g/L、氢氧化钠50g/L、氰化银10g/L、锡酸钾80g/L、添加剂(这里为硫代硫酸钠0.5g/L)
处理温度：40℃
电流密度：1A/dm2
镀敷厚度：2.0μm
处理时间：3.2分钟
(银-铟合金镀敷)Ag-10％In
处理液：***KCN100g/L、氢氧化钠50g/L、氰化银10g/L、氯化铟20g/L、添加剂(这里为硫代硫酸钠0.5g/L)
处理温度：30℃
电流密度：2A/dm2
镀敷厚度：2.0μm
处理时间：1.6分钟
将所获得的上述可动接点部件用银包覆复合材料(银包覆不锈钢条)加工成直径4mmφ的圆顶状可动接点部件，固定接点使用镀敷了1μm厚的银的黄铜条，以图1、2所示结构的开关进行了按键试验。图1是按键试验所使用的开关的平面图。另外，图2示出的是按键试验中所使用的开关沿图1的A-A线的剖面图及按压，图2(a)是开关操作前，图2(b)是开关操作时。图中，1是镀银不锈钢的圆顶状可动接点，2是镀银黄铜的固定接点，并利用树脂填充材料3将上述接点组装至树脂盒4中。
按键试验时，以接点压力为9.8N/mm2、按键速度为5Hz进行最多100万次的按键，并测定接触电阻随时间的变化。需要说明的是，接触电阻是以电流10mA通电而进行测定的，以4个等级来评价包含不均的接触电阻值。具体而言，接触电阻值低于15mΩ时评价为“优”并在表中标注为“◎”记号，为15mΩ以上且低于20mΩ时评价为“良”并在表中标注“○”记号，为20mΩ以上且低于30mΩ时评价为“可”并在表中标注“△”记号，为30mΩ以上时评价为“不可”并在表中标注“×”记号。需要说明的是，对于可动接点而言，其接触电阻值低于30mΩ的◎~△判断为作为接点具有实用性。
此外，对于最表面上是否检测出铜成分，利用俄歇电子分光分析装置进行最表面的定性分析，调查铜成分的检测量。将未检测出铜成分者评价为“无”，将检测出的量低于5％者评价为“微量”，将检测出的量为5％以上者评价为“大量”。
另外，对按键试验后的可动接点侧进行肉眼观察，对镀敷有无剥离进行观察，并调查有无剥离。
将以上结果示于表2。
此外，对于最表面层的银或银合金的晶体粒径的测定而言，利用截面试料制作装置(截面抛光仪(CrossSectionPolisher)：日本电子株式会社制造)制作垂直截面试料，然后利用电子背散射衍射法(EBSD，ElectronBackscatterDiffraction)进行观察。将所测定的晶体粒径的结果与其它条件一并示于表1。
[表1]
[表2]
发明例1~53的可动接点部件用银包覆复合材料即使在加工成可动接点部件后进行100万次的按键试验，接触电阻的增加也都低于30mΩ。
另一方面，对于比较例1~7而言，100万次按键后，接触电阻达到30mΩ以上，可知接点寿命较短。
另外，关于比较例1，其是以往的实施镀镍作为基底层、实施镀铜作为中间层、实施镀银作为最表面层的例子，其最表面层的银的晶体粒径约为0.2μm，1万次按键后接触电阻开始上升，5万次时达到30mΩ以上，可知在实用上会产生问题。
图3示出的是利用EBSD法观察发明例4而得到的照片，图4示出的是利用EBSD法观察比较例1而得到的照片。在图3及图4中，例如图中标注记号所示的部分分别表示一粒晶体粒子。图3的发明例4中，最表面层的银的晶体粒径约为0.75μm，与此相对，图4的比较例1中，最表面层的银的晶体粒径约为0.2μm。根据该比较可知，通过适当控制最表面层的银的晶体粒径，可使接触电阻为良好的值。
关于比较例2，如果是由铜形成的中间层为较薄的状态，则得到如下结果：在100万次按键后产生最表面层与中间层的剥离，对透过的氧的捕捉不充分，密合性劣化。
如比较例3那样由铜形成的中间层较厚时，得到如下结果：即使调整晶体粒径也会观察到大量最表面的铜成分的扩散，其结果，接触电阻值增大而劣化。
另一方面，在热处理温度过低或过高、且晶体粒径均小于0.5μm的比较例4、5中，得到如下结果：即使将中间层厚度控制在0.05~0.3μm，铜成分的扩散量也变多，铜成分在最表面层的表面大量露出，使接触电阻值增大而劣化。
此外，在比较例6、7中，为了增大晶体粒径，在Ar氛围气体下于温度320℃进行1小时的热处理、或者在300℃进行2小时的热处理。因此得到如下结果：进行了必要程度以上的热处理，结果导致在最表面层的表面检测出大量铜成分，接触电阻值增大而劣化。
在以往例1中，由于最表面层中的银或银合金的平均粒径过大，因此接触电阻值增大，就这方面而言较差。需要说明的是，以往例1是按照日本特开平5-002900(专利文献7)作出的。
在以往例2中，由于最表面层中的银或银合金的平均粒径过小，因此接触电阻值增大，就这方面而言较差。需要说明的是，以往例2是按照日本特开2005-133169(专利文献6)的实施例5作出的。
在以往例3中，由于热处理时间过长，最表面层中的银或银合金的平均粒径过大，因此接触电阻值增大，就这方面而言较差。需要说明的是，以往例3是按照日本特开2005-133169(专利文献6)的实施例6作出的。
由上述结果可知，通过像发明例这样将中间层的厚度控制在0.05~0.3μm，并且将由银或银合金形成的最表面层的晶体粒径控制在0.5~5.0μm的范围内，可提高作为可动接点部件的接点特性的长期可靠性。另外可知，可以通过适当的热处理来控制粒径，从而可以在工业上稳定地提供兼备优异的密合性及长期可靠性的可动接点部件用银包覆复合材料。
以上结合其实施方式对本发明进行了说明，但只要没有特别指定，则并不是要在说明的哪个细节中对本发明进行限定，在不违反所附的权利要求书所示的发明的精神和范围的情况下，应作宽的解释。
本申请主张2010年2月12日在日本提出申请的特愿2010-028703的优先权，在此作为参照将其内容作为本说明书记载的一部分引入到本发明中。

Claims (10)

1.一种可动接点部件用银包覆复合材料，其在不锈钢基体材料表面的至少一部分上形成由镍、钴、镍合金、钴合金中的任一种形成的基底层、在所述基底层的上层形成由铜或铜合金形成的中间层、并在所述中间层的上层形成作为最表面层的银或银合金层，其中，
所述中间层的厚度为0.05～0.3μm，且形成为上述最表面层的银或银合金的平均晶体粒径为0.5～5.0μm，
所述最表面层表面检测出的铜成分的量低于5质量％。
2.根据权利要求1所述的可动接点部件用银包覆复合材料，其中，所述最表面层的厚度为0.3～2.0μm。
3.一种可动接点部件用银包覆复合材料的制造方法，所述可动接点部件用银包覆复合材料在不锈钢基体材料表面的至少一部分上形成由镍、钴、镍合金、钴合金中的任一种形成的基底层、在所述基底层的上层形成由铜或铜合金形成的中间层、并在所述中间层的上层形成作为最表面层的银或银合金层，其中，
所述中间层的厚度为0.05～0.3μm，且在大气气氛下以50～190℃的温度范围实施热处理，使得形成为上述最表面层的银或银合金的平均晶体粒径为0.5～5.0μm，并使得所述最表面层表面检测出的铜成分的量低于5质量。
4.根据权利要求3所述的可动接点部件用银包覆复合材料的制造方法，其中，所述热处理的温度为50℃以上且100℃以下、时间为0.1～12小时。
5.根据权利要求3所述的可动接点部件用银包覆复合材料的制造方法，其中，所述热处理的温度超过100℃且为190℃以下、时间为0.01～5小时。
6.一种可动接点部件用银包覆复合材料的制造方法，所述可动接点部件用银包覆复合材料在不锈钢基体材料表面的至少一部分上形成由镍、钴、镍合金、钴合金中的任一种形成的基底层、在所述基底层的上层形成由铜或铜合金形成的中间层、并在所述中间层的上层形成作为最表面层的银或银合金层，其中，
所述中间层的厚度为0.05～0.3μm，且在非氧化气氛下以50～300℃的温度范围实施热处理，使得形成为上述最表面层的银或银合金的平均晶体粒径为0.5～5.0μm，并使得所述最表面层表面检测出的铜成分的量低于5质量。
7.根据权利要求6所述的可动接点部件用银包覆复合材料的制造方法，其中，所述热处理的温度为50℃以上且100℃以下、时间为0.1～12小时。
8.根据权利要求6所述的可动接点部件用银包覆复合材料的制造方法，其中，所述热处理的温度超过100℃且为190℃以下、时间为0.01～5小时。
9.根据权利要求6所述的可动接点部件用银包覆复合材料的制造方法，其中，所述热处理的温度超过190℃且为300℃以下、时间为0.005～1小时。
10.一种可动接点部件，其是权利要求1或2所述的可动接点部件用银包覆复合材料经加工而形成的，其中，
接点部分形成为圆顶状或凸状。
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