JP3789291B2

JP3789291B2 - Ｎｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材及びクラッド複合材ならびにそれを使用した直流小型モータ

Info

Publication number: JP3789291B2
Application number: JP2000220359A
Authority: JP
Inventors: 啓次中村; 武将本間; 康弘橋本; 理坂口; 健吾種市; 俊哉山本
Original assignee: Tanaka Kikinzoku Kogyo KK; Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Tanaka Kikinzoku Kogyo KK; Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2020-07-21
Also published as: EP1264908A4; CN1138012C; CN1388833A; JP2002042594A; KR20020044145A; WO2002008480A1; KR100473495B1; US6638334B2; EP1264908A1; US20030061903A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械的な摺動動作により電気的な開閉を行う摺動部に使用する摺動接点素材に関するもので、特に、ＣＤプレーヤでＣＤの出し入れを行うローディング、又はＣＤの信号を読み取るレンズを移動するためのピック送りに使用される直流小型モータ用整流子、さらに、充電式電池で駆動する家庭用電化製品に使用される直流小型モータ用整流子（その他アースリング、ロータリースイッチ等）に用いる摺動接点素材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、上記技術分野において、新しい摺動接点素材の開発に関する研究が盛んに行なわれてきている。この摺動接点素材に関しては、接点使用時における摩耗を理想的なものとし且つ低接触抵抗を実現することが最も重要な開発課題といえる。本来、摺動接点素材の低接触抵抗を実現するには、使用する接点材料の導電性はもとより、接触し合う材料同士が確実に接触、或いは密着させることによって達成できる。しかし、その材料が摺動する際には、接触する材料同士の接触或いは密着の度合いが増すほど摩擦抵抗は大きくなり、その摩擦に反して摺動させると著しい摩耗現象が発生するのである。つまり、摺動接点素材では、もともと上述するような相反する現象を制御しなければ、より理想的な特性を有するものが得られないのである。また、この摺動接点の摩耗現象は学問的にも未解明な点が多く、摺動接点素材の改良によって摩耗現象を制御することは非常に困難なものともいわれている。
【０００３】
この摺動接点素材における摩耗は、大別して、凝着摩耗と引っかき摩耗とがある。通常、摺動接点素材の表面はかなり平滑に仕上げられても、ミクロ的には完全な平面ではなく微細な凹凸が多数存在する。このような金属表面同士を接触すると、見掛け上は広い面積で接触しているように見えるが、実際には表面に存在する微細な凹凸のうち突起した部分同士が接触した状態となっており、いわゆる真の接触面積は見かけの接触面積よりも小さい。そのため、この真の接触部、即ち接触した突起部には大きな圧力が加わることになり接触する金属同士の溶着が発生し、それによって軟質な金属の方が引き裂かれて硬質金属へ移行するという凝着摩耗が生じる。また、硬さの異なる材料が接触する場合或いは軟質金属同士の接触でも一方に硬い粒子が含まれている場合には、軟質金属が硬質金属により機械的にせん断されて引っ掻き摩耗が生じる。
【０００４】
このような摩耗現象は、接触する金属材料の硬度、それら金属同士の結合性等に大きく依存するもので、摺動接点素材の摩耗現象についても、基本的には接触圧に比例して顕著になり、材料の硬化によって低減される。しかし、接触時の温度や湿度変化、腐食性成分、有機質蒸気、挨等の存在によっても著しく摩耗現象は変化する。そして、この摩耗現象の変化は、接点部における接触状態の変化であるので接触抵抗の増加を引き起こすことになり、低接触抵抗の安定的な維持に多大な影響を与えるのである。
【０００５】
上記する摩耗現象は、具体的には、直流小型モータに摺動接点素材を用いたクラッド複合材を整流子として組み込み、モータを高速回転で駆動させた場合の整流子と刷子間に生じる。つまり、整流子を構成する摺動接点素材が長時間の接触摩擦を受け、摺動による摩擦熱も加わり、上記する凝着摩耗、引っかき摩耗が複合的に生じる。そのため、その摩耗現象によって摺動接点素材の表面が削られ、摩耗粉が生じ、接触抵抗を増加させたり、その摩耗粉が整流子の間隙を埋め導通短絡させたり、雑音発生の原因となったりするのである。
【０００６】
更に、この摩耗現象が進行すると、摺動接点素材を用いたクラッド複合材においては、クラッド複合材の表層に設けた金属、即ち摺動接点素材が摩耗により破壊され、その下のベース材料にまで摩耗が到達することになる。そのような摩耗状態となった場合、酸化し易いベース材の金属が露出してくるため、そのベース材の金属酸化物により、種々の電気的トラブルを引き起こすことがある。それ故、いわゆる二層又は三層クラッド複合材を構成して整流子として用いる場合には、各層を構成する合金の材料の改良が極めて重要な課題といえる。
【０００７】
ところで、近年、ＣＤプレーヤでＣＤの出し入れを行うローディング、又はＣＤの信号を読み取るレンズを移動するためのピック送りに使用される直流小型モータ用整流子の摺動接点素材、さらに、充電式電池で駆動する家庭用電化製品に使用される直流小型モータ用整流子の摺動接点素材としては、表面層に１〜２重量％のＣｄ、残部ＡｇとしたＡｇ−Ｃｄ合金を用い、ベース層にＣｕ又はＣｕ合金を用いた二層クラッド複合材（例えばＡｇ９９−Ｃｄ１／Ｃｕ）や、表面層に１〜２重量％のＣｄ、０．０１〜０．７０重量％のＮｉ、残部ＡｇとしたＡｇ−Ｃｄ−Ｎｉ合金を用い、ベース層にＣｕ又はＣｕ合金を用いた二層クラッド複合材（例えばＡｇ９７．７−Ｃｄ２−Ｎｉ０．３／Ｃｕ）等が用いられている。上記（）内に記載する「合金組成／Ｃｕ」は二層を構成するクラッド複合材を意味し、「／」は表面層とべ一ス層との界面を意味する。また、合金組成元素の後に記載する数字は重量％の値を示すものである。
【０００８】
このようなＡｇ−Ｃｄ合金やＡｇ−Ｃｄ−Ｎｉ合金は，電気的機能、硬さ、低接触抵抗特性に非常に優れた材料であり、例えば特公平２−６０７４５号公報に、Ｓｎ及びＣｄのうち少なくとも１種を１〜５重量％含み、残部ＡｇのＡｇ合金からなる直流小型モータの整流子用摺動接点素材として開示されている。しかし、昨今の環境問題等を考慮すると、有害物質とされているＣｄを含む摺動接点素材の製造やその使用は好ましいものではない。
【０００９】
別の合金系として、Ａｇ−Ｃｕ合金及びＡｇ−Ｃｕ−Ｃｄ合金等も用いられている。しかし、これらの摺動接点素材は、使用初期の接触抵抗は低いものの、その接触抵抗に経時変化が生じる。そのため、充電式電池を使ったシェーバー等の製品価値が劣るという問題を有している。即ち、これらの合金系の摺動接点素材をモータに使用した場合、経時変化により接触抵抗が高くなるため、モータの始動電圧が高くなり、電池起電力が低下しモータが始動しなくなるという問題が生じる。その結果として、電池の充電回数も増え、電池自体の寿命も短くなる傾向を示す。
【００１０】
また、例えば特開昭５８−１０４１４０号公報には、Ａｇ中にＺｎ１〜１０重量％と、Ｔｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｐｂの少なくとも１種を０．５〜１．０重量％添加してなるＡｇ−Ｚｎ系合金の摺動接点素材が開示されている。この摺動接点素材は、Ｔｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｔｉ、ＰｂがＺｎよりも酸化し易いという性質を利用し、これらの金属を含有させることにより、Ｚｎの酸化を抑制し、摺動接点素材の耐硫化性、潤滑性を推持し、耐摩耗性の向上及び低接触抵抗の安定化を図ったものである。しかしながら、この摺動接点素材も、上記するＡｇ−Ｃｕ合金等と同様に初期の接触抵抗は低いものの、接触抵抗に経時変化が生じ、使用期間が長くなると接触抵抗が高くなるものである。
【００１１】
さらに、特開平８−２６００７８号公報には、Ａｇ−Ｚｎ合金、Ａｇ−Ｚｎ−Ｎｉ合金の摺動接点素材が開示されている。これらも、接触抵抗は低いものの、モータの寿命を向上させる程度にまで摩耗現象を制御した摺動接点素材といえるものには至っていない。
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上のように従来の摺動接点素材は、最近の小型化したＣＤプレーヤのローディング仕様、ピック送り仕様に対して十分に対応できるものとはいえない。ＣＤプレーヤの小型化に伴い、その内部で使用されるモータも小型化するが、ＣＤプレーヤのローディング仕様自体は、モータの大きさに関係なく、従来から必要とされているトルクと同一である。そのため、モータを小型化しても、一万回転／分以上の高速回転にし、ギアを介することによって、必要なトルクを実現しているのである。しかし、この一万回転／分以上の高速回転領域では、従来の摺動接点素材における特性では不十分なため、より耐久性のある摺動接点素材が強く求められているのである。
【００１３】
そこで、本発明は、Ｃｄのような有害物質を含有しない合金組成で、特に、接触抵抗特性に優れ、電気的機能も良好で且つ経時変化もなく、従来の摺動接点素材に比して実用上遜色のない耐摩耗性を有する摺動接点素材を提供すると共に、このような優れた特性を有する摺動接点素材を直流小型モータの整流子に使用することでモータの長寿命化を図ることを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意研究の結果、０．７〜３．０重量％のＮｉ粉末と、添加物として金属換算で０．０１〜０．５０重量％のＬｉに相当するＬｉ_２ＣＯ_３粉末と、残部のＡｇ粉末とを混合して撹拌することにより、均一に分散された混合物を形成し、該混合物を成形処理、焼結処理して得られたＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材であれば、上記した課題を解決できることを見出した。
【００１５】
本発明のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材は、Ａｇマトリックス中にＮｉ金属粒子が分散したＡｇ−Ｎｉ系合金であり、そしてＬｉ_２ＣＯ_３が適度に分散されているものである。この素材中に分散したＬｉ_２ＣＯ_３は、摺動中素材表面でＬｉＯＨ・Ｈ_２Ｏ形成し、これが被膜となり、摺動部における潤滑材の役目を担い摩擦抵抗を低減させ、耐摩耗性が向上されるのである。
【００１６】
従来の摺動接点素材、例えばＡｇ−Ｚｎ合金、Ａｇ−Ｃｕ合金等も、ＺｎＯ、ＣｕＯの酸化バンドの形成により摩耗現象を制御することを意図しているが、これらの合金は、空気中に放置すると、接点部において経時的にＺｎＯ、ＣｕＯを過剰に発生し、逆に接触抵抗を高くしてしまう。特に、導電性の低いＣｕＯが過剰に発生すると接触抵抗の増加は顕著となり、導電性を有するＺｎＯの場合でも過剰に発生すると接触抵抗の増加を引き起こす。
【００１７】
一方、本発明の摺動接点素材では、Ａｇマトリックス中のＮｉ金属粒子は、その極表面にＮｉＯを僅かに形成するが、Ｎｉが素材中に金属粒子として存在しているため、接点表面全体をＮｉＯで被うことは無い。また、素材中に分散しているＬｉ_２ＣＯ_３は、Ｌｉ金属換算で０．０１〜０．５０重量％と少量なため、接触抵抗を増加させるまでの影響はない。
【００１８】
また、本発明のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材は、いわゆる粉末冶金法によって製造されるものであるので、Ａｇマトリックス中に存在するＮｉ金属粒子、Ｌｉ_２ＣＯ_３は、極めて均一に分散されることになるが、溶解法では本発明と同じ組成のＡｇ−Ｎｉ系合金を形成することはできない。そのため、本発明では、従来のＡｇ−Ｚｎ−Ｐｄ−Ｃｕ−Ｎｉ合金等の摺動接点素材ではなしえなかった接触抵抗の安定性と耐摩耗性の向上とを、Ｃｄを含有することなく、同時に達成できるのである。
【００１９】
この本発明のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材におけるＮｉ金属粒子は、摺動接点素材の耐摩耗性を向上させる役割を主に担っている。このＮｉ量は、Ｎｉ粉末として混合する際、０．７重量％未満であると、Ｎｉ金属粒子による耐摩耗性の向上効果が小さくなる傾向となり、３．０重量％を越えると、耐摩耗性が向上しすぎて逆にブラシを摩耗し、結果としてモータの耐久寿命を低下させてしまう。このＮｉは、０．７〜２．０重量％のＮｉ粉末を混合することが、本発明に係るＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材の特性を最も優れたものとすることができる。
【００２０】
本発明のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材では、素材中に含まれるＮｉ量が０．７〜３．０重量％となるものである。ところで、このようなＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材を溶解鋳造により、あえて形成しようとすると、ＡｇとＮｉとは溶融時において互いに殆ど溶解しないため二相分離状態となり、ルツボ内の上方側にＮｉが、下方側にＡｇが、それぞれ溶融状態で分離して存在することになり、例えそれを鋳造したとしても、一部にＮｉが偏析したＡｇ−Ｎｉ系合金しか得ることができない。即ち、溶解法によっては、本発明のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材は形成することができないものである。従って、本発明のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材は、粉末冶金法によって形成されているため、素材中のＮｉ金属粒子がＡｇマトリックス中へ極めて均一に分散した状態となり、耐摩耗性の向上に対し、十分に機能するのである。
【００２１】
また、本発明のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材中に分散されるＬｉ_２ＣＯ_３は、摺動部、即ち接点表面でＬｉＯＨ・Ｈ_２Ｏとなり、潤滑材として働くものである。このＬｉ_２ＣＯ_３の分散量は、Ｌｉ金属換算で０．０１重量％未満では潤滑材としての機能を発揮しなくなる傾向となり、０．５０重量％を越えると摺動接点素材の加工性が低下するとともに、接触抵抗の安定性が低下する傾向となる。このＬｉ_２ＣＯ_３は、Ｌｉ金属換算で０．０５〜０．２０重量％のＬｉ_２ＣＯ_３粉末を混合することが、本発明に係るＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材の特性を最も優れたものとすることができる。
【００２２】
そして、本発明者等は、このＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材の添加物について種々の検討を行った結果、Ｌｉ_２ＣＯ_３の他に、Ｌａ_２Ｏ_３を加えることによっても、本発明の課題が達成できることを見出した。具体的には、０．７〜３．０重量％のＮｉ粉末と、添加物として金属換算で０．０１〜０．５０重量％のＬｉに相当するＬｉ_２ＣＯ_３粉末及び金属換算で０．０１〜１．００重量％のＬａに相当するＬａ_２Ｏ_３粉末と、残部のＡｇ粉末とを混合して撹拌することにより、均一に分散された混合物を形成し、該混合物を成形処理、焼結処理して得られたＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材である。
【００２３】
このＬａ_２Ｏ_３は、Ｌｉ_２ＣＯ_３と同様に素材中に分散し、Ｌａ_２Ｏ_３粒子そのものが潤滑剤として働くと共に、Ａｇマトリックス中のみならず、Ｎｉ金属粒子の内部にも存在してＮｉ金属粒子の耐摩耗性も向上させるという相乗効果で、素材の耐摩耗性向上に寄与するものである。このＬａ_２Ｏ_３の分散量は、Ｌａ金属換算で０．０１重量％未満ではＮｉ金属粒子との相乗効果が得られなくなり、１．００重量％を越えると摺動接点素材の加工性が低下するとともに、接触抵抗の安定性が低下する傾向となる。このＬａ_２Ｏ_３は、Ｌａ金属換算で０．２０〜０．４０重量％のＬａ_２Ｏ_３粉末を混合することが、本発明に係るＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材の特性を最も優れたものとすることができる。
【００２４】
本発明のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材におけるＬａ_２Ｏ_３は、他の希土類酸化物、例えば、Ｃｅ_２Ｏ_３、Ｓｍ_２Ｏ_３等を代替して使用することも可能である。本発明のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材でＬａ_２Ｏ_３を採用しているのは、Ｌａ_２Ｏ_３は資源的に豊富で入手容易であることの理由によるものである。
【００２５】
本発明のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材をモータの整流子として使用する場合、より好適な整流子の材料とするために、ベース材としてＣｕ又はＣｕ合金を用い、そのベース材料上の一部に本発明の摺動接点素材を埋設したクラッド複合材とすることが好ましい。このようにすれば、整流子を電気的に接続するために必要なハンダ付け処理におけるハンダ付け性が良好となり、また、整流子形状を成形する際の加工性も向上する。また、クラッド複合材という形態をとることにより、使用するモータに応じてベース材に埋設する本発明の摺動接点素材の厚みを制御することができるので、高価な摺動接点素材を部分的使用に留めることができ、経済的に有利なものとすることができる。
【００２６】
上記するクラッド複合材は、埋設した摺動接点素材のうち表面に露出する部分は大気中に曝されるので腐食されやすい。そこで、Ｃｕ又はＣｕ合金のベース材料上の一部に本発明の摺動接点素材を埋設したクラッド複合材の場合、その摺動接点素材上の少なくとも一部をＡｕ又はＡｕ合金で被覆することが好ましい。Ａｕ又はＡｕ合金は、耐食性に優れ且つ低接触抵抗を実現する良好な摺動接点素材として知られるが、非常に高価なため大量に使用することは経済的に不利なものとなる。そこで、Ａｕ又はＡｕ合金を一部分に被覆することでコストの増加を抑えると共に、本発明に係るＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材における腐食を防止するものとしたのである。このようなクラッド複合材をモータの整流子に使用すれば、使用初期時にはＡｕ又はＡｕ合金の優れた接触抵抗特性により良好なモータ駆動が可能となり、たとえ摩耗により、Ａｕ又はＡｕ合金が破壊されても、内部には本発明の摺動接点素材が存在するため、更に使用継続が可能となる。
【００２７】
更に、上記する本発明の、いわゆる二層又は三層クラッド複合材を、整流子として直流小型モータに使用すると、安定して低接触抵抗を実現でき、経時変化も少ない上、摩耗粉による支障がなく、低い始動電圧で直流小型モータを駆動させることが可能となる。このことは、ＣＤプレーヤのローディング用又はピック送り用として使用した場合に、直流小型モータ自体の寿命を長期化することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について、以下に記載する実施例に基づいて説明する。表１には、実施例１、２の摺動接点素材の組成を示しており、表２には、特性対比を行った従来例１及び比較例１の摺動接点素材の組成を示している。尚、比較例１は、本発明者等が以前に開発した摺動接点素材である。
【００２９】
【表１】

【００３０】
【表２】

【００３１】
実施例１のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材は、１．０重量％のＮｉ粉末、金属換算で０．１重量％のＬｉに相当するＬｉ_２ＣＯ_３粉末及び残部Ａｇ粉末を、ボールミルにて４時間攪拌し、各粉末が均一に分散した粉末混合物とした。そして、その粉末混合物を、円筒容器に詰め、円柱長手方向から圧力４．９×１０^５Ｎ（５０ｔｆ）を加える圧縮加工処理することで、直径５０ｍｍの円柱ビレットを形成した。続いて、この円柱ビレットを、１１２３Ｋ（８５０℃）の温度中で、４時間の焼結処理を行った。この圧縮加工処理、焼結処理は、４回繰り返して行った。
【００３２】
この圧縮加工及び焼結処理を施した円柱ビレットは、熱間押し出し加工により、直径６．０ｍｍの線材に形成した。引続き、線引き加工により、直径１．６ｍｍの線材とした。
【００３３】
また、実施例２のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材は、１．０重量％のＮｉ粉末、金属換算で０．１重量％のＬｉに相当するＬｉ_２ＣＯ_３粉末、金属間算で０．３重量％のＬａに相当するＬａ_２Ｏ_３粉末、残部Ａｇ粉末を、ボールミルにて４時間攪拌し、各粉末が均一に分散した粉末混合物とした。そして、その粉末混合物を、円筒容器に詰め、円柱長手方向から圧力４．９×１０^５Ｎ（５０ｔｆ）を加える圧縮加工処理することで、直径５０ｍｍの円柱ビレットを形成した。これ以降の工程は、実施例１の場合と同様であるので、省略する。
【００３４】
従来例１及び比較例１は、溶解法により得られた摺動接点素材であり、表２に記載する各組成となるように、各金属を溶解し、その後鋳造、押出加工、線引き加工することにより、直径１．６ｍｍの線材とした。
【００３５】
以上のようにして形成された各線材は、圧延機によりテープ状に加工し、それをベース層となるＣｕ材にインレイ接合をしてクラッド複合材を得た。そして、このクラッド複合材は、１０２３Ｋ（７５０℃）で熱処理をし、圧延を繰り返して、総厚０．２ｍｍ、幅１９ｍｍの二層クラッド複合材とした。
【００３６】
次に、本発明に係るクラッド複合材の一実施形態について説明する。図１の斜視図は、Ｃｕ合金からなるベース材の一部に本実施形態で示す摺動接点素材を埋設した、いわゆる二層クラッド複合材と呼ばれるものを示している。また、図２の斜視図は、Ｃｕ合金からなるベース材の一部に本実施例で示す摺動接点素材を埋設し、更にその埋設された摺動接点素材の一部をＡｕ又はＡｕ合金により被覆した、いわゆる三層クラッド複合材と呼ばれるものを示している。また、図１ａ及び図２ａ、２ｂは一条張り、図１ｂは二条張りのクラッド複合材を示している。図中、符号１は本発明の摺動接点素材、図２の符号１’は埋設された摺動接点素材１の一部露出した部分を示す露出部、符号２はＣｕ合金のベース材、符号３はＡｕ又はＡｕ合金を示すものである。
【００３７】
更に、上記するクラッド複合材を用いて実際に直流小型モータを組み立て、モータの耐久性能を調べた結果について説明する。直流小型モータへの組み込みは、表１及び表２に示す各組成の摺動接点素材を用いて、上記した図１ａに示す二層クラッド複合材を作製し、その二層クラッド複合材を三極コンミテータに加工して行った。耐久試験の条件は次の表３に示す通りである。
【００３８】
【表３】

【００３９】
表４には、上記耐久試験により得られたモータが故障した各耐久時間値を、図３にはそのデータを棒グラフで示している。
【００４０】
【表４】

【００４１】
表４及び図３で示すように、本実施例１及び２のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材を用いたモータは、Ｃｄを含む従来例１の摺動接点素材を使用したモータよりも、優れた耐久性能を示していた。本耐久試験の条件である電流２５０ｍＡ、回転数１２０００ｒｐｍの高速回転条件では、比較例１の摺動接点素材では耐久性能が劣ってしまう傾向にあるが、本実施例１及び２では、十分に実用的な耐久寿命を有するものとなることが確認された。
【００４２】
続いて、初期無負荷電流値（新しいモータを無負荷で、電圧６Ｖの状態で回転始める際の電流をいう）を測定した結果について説明する。表５には、その測定値結果を、図４には、そのデータをグラフ化して示している。
【００４３】
【表５】

【００４４】
表５及び図４で示すように、本実施例１及び２のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材を用いたモータは、Ｃｄを含む従来例１の摺動接点素材を用いたモータ及び本発明者等が以前に開発した比較例１の摺動接点素材を用いたモータよりも、初期無負荷電流値が、明らかに低いことを確認した。
【００４５】
以上説明した試験結果をまとめると、本実施例のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材は、電流値２５０ｍＡで回転数が１２０００ｒｐｍのような使用条件においても、Ｃｄを含む従来の摺動接点素材と同程度以上の耐久性能を有することが判明した。また、本発明のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材は、Ｃｄを含む従来の摺動接点素材と比較すると、初期無負荷電流値を低くする性能を有していることが判明した。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によるＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材は、Ｃｄのような有害物質を含有しない合金組成で、電気的機能も良好で且つ経時変化もなく、従来の摺動接点素材に比して実用上遜色のない耐摩耗性を有するものである。そして、本発明のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材は、特に充電式電池を使用する直流小型モータを備える家庭用電化製品に応用することにより、低い接触抵抗を経時的に推持し、低始動電圧でモータを駆動することができるので、従来では実現できなかったモータの長期連続使用を可能にすると共に、モータを駆動させる充電式電池の寿命をも伸ばすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】二層クラッド複合材の斜視図。
【図２】三層クラッド複合材の斜視図
【図３】耐久試験結果を示した棒グラフ。
【図４】初期無負荷電流値の測定結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１摺動接点素材
１’ 摺動接点素材露出部
２Ｃｕ合金ベース材
３Ａｕ又はＡｕ合金材

Claims

機械的な摺動動作により電気的な開閉を行う摺動部に使用されるＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材であって、
０．７〜３．０重量％のＮｉ粉末と、添加物として金属換算で０．０１〜０．５０重量％のＬｉに相当するＬｉ_２ＣＯ_３粉末と、残部のＡｇ粉末とを混合して撹拌することにより、均一に分散された混合物を形成し、該混合物を成形処理、焼結処理して得られたことを特徴とするＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材。
機械的な摺動動作により電気的な開閉を行う摺動部に使用されるＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材であって、
０．７〜３．０重量％のＮｉ粉末と、添加物として金属換算で０．０１〜０．５０重量％のＬｉに相当するＬｉ_２ＣＯ_３粉末及び金属換算で０．０１〜１．００重量％のＬａに相当するＬａ_２Ｏ_３粉末と、残部のＡｇ粉末とを混合して撹拌することにより、均一に分散された混合物を形成し、該混合物を成形処理、焼結処理して得られたことを特徴とするＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材。
Ｃｕ又はＣｕ合金のベース材料上の一部に請求項１又は請求項２に記載のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材を埋設したものであるクラッド複合材。
Ｃｕ又はＣｕ合金のベース材料上の一部に請求項１又は請求項２に記載のＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材を埋設したクラッド複合材であって、埋設したＮｉ金属粒子分散型のＡｇ−Ｎｉ系合金摺動接点素材上の少なくとも一部をＡｕ又はＡｕ合金で被覆したものであるクラッド複合材。
請求項３又は請求項４に記載のクラッド複合材を整流子として用いた直流小型モータ。