JP7352851B2 - 電気接点材料、端子金具、コネクタ、及びワイヤーハーネス - Google Patents
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Description
本開示は、電気接点材料、端子金具、コネクタ、及びワイヤーハーネスに関する。
特許文献１は、基材の表面に基材側から順に拡散バリア層と合金層と導電性皮膜層（酸化物層）とが設けられたコネクタ用電気接点材料を開示している。基材は、Ｃｕ（銅）などの金属材料で構成されている。拡散バリア層は、厚みが０．５μｍ程度のＮｉ（ニッケル）めっき層などで構成されている。合金層は、Ｓｎ（錫）及びＣｕを必須元素として含み、更にＺｎ（亜鉛）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ、及びＰｄ（鉛）からなる群より選択される１種、又は２種以上の添加元素を含む。導電性皮膜層は、合金層の構成元素を含む酸化物などで構成される。
長期的に使用可能な電気接点材料が望まれている。
そこで、本開示は、長期的に使用可能な電気接点材料、端子金具、及びコネクタを提供することを目的の一つとする。また、本開示は、長期にわたって導電性に優れるワイヤーハーネスを提供することを別の目的の一つとする。
本開示に係る電気接点材料は、
基材と、
前記基材の表面に設けられる被覆層と、
前記被覆層の表面に設けられる酸化物層とを備え、
前記基材は、Ｃｕを含み、
前記被覆層は、前記基材側から順に設けられた下地層、第一層、及び第二層を有し、
前記下地層は、Ｎｉを含み、
前記第一層は、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎを含み、
前記第二層は、Ｓｎを含み、
前記酸化物層は、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎを含む酸化物で構成され、
前記下地層の厚みは、０．５μｍ超である。
基材と、
前記基材の表面に設けられる被覆層と、
前記被覆層の表面に設けられる酸化物層とを備え、
前記基材は、Ｃｕを含み、
前記被覆層は、前記基材側から順に設けられた下地層、第一層、及び第二層を有し、
前記下地層は、Ｎｉを含み、
前記第一層は、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎを含み、
前記第二層は、Ｓｎを含み、
前記酸化物層は、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎを含む酸化物で構成され、
前記下地層の厚みは、０．５μｍ超である。
本開示に係る端子金具は、本開示に係る電気接点材料を備える。
本開示に係るコネクタは、本開示に係る端子金具を備える。
本開示に係るワイヤーハーネスは、
電線と、
前記電線に取り付けられる本開示に係る端子金具、又は本開示に係るコネクタとを備える。
電線と、
前記電線に取り付けられる本開示に係る端子金具、又は本開示に係るコネクタとを備える。
本開示に係る電気接点材料、本開示に係る端子金具、及び本開示に係るコネクタは、長期的に使用可能である。
本開示に係るワイヤーハーネスは、長期にわたって導電性に優れる。
《本開示の実施形態の説明》
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示の一態様に係る電気接点材料は、
基材と、
前記基材の表面に設けられる被覆層と、
前記被覆層の表面に設けられる酸化物層とを備え、
前記基材は、Ｃｕを含み、
前記被覆層は、前記基材側から順に設けられた下地層、第一層、及び第二層を有し、
前記下地層は、Ｎｉを含み、
前記第一層は、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎを含み、
前記第二層は、Ｓｎを含み、
前記酸化物層は、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎを含む酸化物で構成され、
前記下地層の厚みは、０．５μｍ超である。
基材と、
前記基材の表面に設けられる被覆層と、
前記被覆層の表面に設けられる酸化物層とを備え、
前記基材は、Ｃｕを含み、
前記被覆層は、前記基材側から順に設けられた下地層、第一層、及び第二層を有し、
前記下地層は、Ｎｉを含み、
前記第一層は、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎを含み、
前記第二層は、Ｓｎを含み、
前記酸化物層は、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎを含む酸化物で構成され、
前記下地層の厚みは、０．５μｍ超である。
上記電気接点材料は、長期的に使用可能である。上記電気接点材料を高温環境下に長時間晒すといった加速劣化試験を行っても、上記電気接点材料は相手材との接触抵抗が低いからである。即ち、上記電気接点材料は、耐熱性に優れるからである。耐熱性に優れる理由は、以下に示すように下地層の厚みが厚いことと、詳しくはわかっていないものの上記４つの元素を含む第一層が寄与していると考えられることとが挙げられる。
熱が作用した際、厚い下地層は基材中のＣｕが酸化物層に向かう拡散を抑制し易い。そのため、酸化物層において、接触抵抗を増加させるＣｕの酸化物が増加し難い。よって、酸化物層における接触抵抗の増加が抑制される。即ち、この酸化物層は、低抵抗であり、導電性を確保し易い。従って、上記電気接点材料は、熱が作用しても、導電性の酸化物層及び被覆層を介して、相手材との間で良好な電気的接続を確保できる。
また、詳しくは後述するものの、上記電気接点材料は、下地層の厚みが厚いことで、上記４つの元素を含む第一層を確実に有することができる。
更に、上記電気接点材料は、基材の酸化を抑制し易い。上記三層構造の被覆層と上記酸化物層とを有するからである。
そして、上記電気接点材料は、相手材との接触圧力が小さく、使用時に電気接点材料に加わる荷重が小さい場合であっても、相手材と良好な電気的接続を確保できる。上記酸化物層は、低抵抗であり、導電性を確保し易い。そのため、上記電気接点材料は、導電性の酸化物層及び被覆層を介して、相手材との間で良好な電気的接続を確保できるからである。
（２）上記電気接点材料の一形態として、
前記第一層に含まれるＣ、Ｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎの合計含有量を１００原子％とするとき、前記第一層に含まれるＮｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎの各々の含有量は、
Ｎｉが１５原子％以上３５原子％以下、
Ｚｎが５原子％以上３０原子％以下、
Ｃｕが１原子％以上３０原子％以下、
Ｓｎが２５原子％以上５５原子％以下であることが挙げられる。
前記第一層に含まれるＣ、Ｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎの合計含有量を１００原子％とするとき、前記第一層に含まれるＮｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎの各々の含有量は、
Ｎｉが１５原子％以上３５原子％以下、
Ｚｎが５原子％以上３０原子％以下、
Ｃｕが１原子％以上３０原子％以下、
Ｓｎが２５原子％以上５５原子％以下であることが挙げられる。
第一層における上記４つの元素の含有量が上記の範囲を満たせば、上記電気接点材料は耐熱性により一層優れる。
（３）上記電気接点材料の一形態として、
前記第一層の厚みは、０．１μｍ以上５．０μｍ以下であることが挙げられる。
前記第一層の厚みは、０．１μｍ以上５．０μｍ以下であることが挙げられる。
第一層の厚みが０．１μｍ以上であれば、電気接点材料は耐熱性に優れる。第一層の厚みが十分に厚いからである。この第一層は、基材の酸化を抑制し易い。第一層の厚みが十分に厚いことで、被覆層自体の厚みが厚くなり易いからである。
第一層の厚みが５．０μｍ以下であれば、電気接点材料は生産性に優れる。第一層の厚みが過度に厚すぎず、第一層の形成時間、延いては被覆層の形成時間を短縮できるからである。
（４）上記電気接点材料の一形態として、
前記第二層の厚みは、０．１μｍ以上０．５５μｍ以下であることが挙げられる。
前記第二層の厚みは、０．１μｍ以上０．５５μｍ以下であることが挙げられる。
第二層の厚みが０．１μｍ以上であれば、電気接点材料は耐熱性に優れる。第二層の厚みが過度に薄すぎないからである。この第二層は、熱が作用した際、第一層中のＣｕが酸化物層に向かう拡散を抑制し易い。そのため、上述したように、酸化物層は、接触抵抗を増加させるＣｕの酸化物が増加し難く、接触抵抗の増加が抑制される。よって、上記電気接点材料は、熱が作用しても、相手材との間で良好な電気的接続を確保できる。この第二層は、基材の酸化を抑制し易い。第二層の厚みが過度に薄すぎないことで、被覆層の厚みが厚くなり易いからである。
第二層の厚みが０．５５μｍ以下であれば、電気接点材料は、電気接点材料の使用時に相手材と摺動しても、接触抵抗の上昇を抑制し易い。即ち、電気接点材料は、この第二層を有することで、耐摩耗性に優れる。耐摩耗性に優れる理由は、第二層の厚みが十分に薄いからである。第二層の厚みが十分に薄ければ、第二層と相手材とが摺動しても、第二層の構成材料を含む酸化物の粉が大量に形成されることを抑制し易い。そのため、酸化物の粉が電気接点材料と相手材との接触箇所の間に噛み込むことを抑制できる。よって、上記電気接点材料は、相手材と摺動しても、相手材との間で良好な電気的接続を確保できる。
（５）上記電気接点材料の一形態として、
前記酸化物層の厚みは、０．０１μｍ以上５．０μｍ以下であることが挙げられる。
前記酸化物層の厚みは、０．０１μｍ以上５．０μｍ以下であることが挙げられる。
酸化物層の厚みが０．０１μｍ以上であれば、基材が酸化し難い。酸化物層の厚みが十分に厚いからである。
酸化物層の厚みが５．０μｍ以下であれば、酸化物層の接触抵抗が低い。酸化物層の厚みが過度に厚すぎないからである。そのため、この酸化物層を有する電気接点材料は、相手材との間でより良好な電気的接続を確保できる。
（６）本開示の一態様に係る端子金具は、
上記（１）から上記（５）のいずれか１つの電気接点材料を備える。
上記（１）から上記（５）のいずれか１つの電気接点材料を備える。
上記の構成は、上述の電気接点材料を備えるため、耐熱性に優れる。
（７）本開示の一態様に係るコネクタは、上記（６）の端子金具を備える。
上記の構成は、上述の端子金具を備えるため、耐熱性に優れる。
（８）本開示の一態様に係るワイヤーハーネスは、
電線と、
前記電線に取り付けられる上記（６）の端子金具、又は上記（７）のコネクタとを備える。
電線と、
前記電線に取り付けられる上記（６）の端子金具、又は上記（７）のコネクタとを備える。
上記の構成は、熱が作用しても、上述の端子金具又は上述のコネクタの端子金具と電線との間で良好な電気的接続を行えるため、導電性に優れる。
《本開示の実施形態の詳細》
本開示の実施形態の詳細を、以下に説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
本開示の実施形態の詳細を、以下に説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
《実施形態１》
〔電気接点材料〕
図１を参照して、実施形態１に係る電気接点材料１を説明する。本形態の電気接点材料１は、基材２と被覆層３と酸化物層４とを備える。基材２は、Ｃｕを含む。本形態における電気接点材料１の特徴の一つは、以下の（１）～（３）の点にある。
（１）被覆層３が基材２の表面に基材２側から順に設けられた特定の材質からなる下地層３０、第一層３１、及び第二層３２を有する。
（２）下地層３０が特定の厚みを有する。
（３）酸化物層４が特定の材質で構成されている。
以下、各構成を詳細に説明する。図１は、電気接点材料１における被覆層３及び酸化物層４の積層方向に沿った断面図を示す。図１の被覆層３の下地層３０から第二層３２の各層の厚みと酸化物層４の厚みとは、模式的に示されたものであり、必ずしも実際の厚みに対応しているわけではない。
〔電気接点材料〕
図１を参照して、実施形態１に係る電気接点材料１を説明する。本形態の電気接点材料１は、基材２と被覆層３と酸化物層４とを備える。基材２は、Ｃｕを含む。本形態における電気接点材料１の特徴の一つは、以下の（１）～（３）の点にある。
（１）被覆層３が基材２の表面に基材２側から順に設けられた特定の材質からなる下地層３０、第一層３１、及び第二層３２を有する。
（２）下地層３０が特定の厚みを有する。
（３）酸化物層４が特定の材質で構成されている。
以下、各構成を詳細に説明する。図１は、電気接点材料１における被覆層３及び酸化物層４の積層方向に沿った断面図を示す。図１の被覆層３の下地層３０から第二層３２の各層の厚みと酸化物層４の厚みとは、模式的に示されたものであり、必ずしも実際の厚みに対応しているわけではない。
［基材］
基材２は、純Ｃｕ、又はＣｕ合金で構成される。基材２はＣｕを含むことで導電性に優れる。基材２の形状は、板状や棒状など種々の形状を適宜選択できる。基材２のサイズは、電気接点材料１の用途に応じて種々の寸法を適宜選択できる。
基材２は、純Ｃｕ、又はＣｕ合金で構成される。基材２はＣｕを含むことで導電性に優れる。基材２の形状は、板状や棒状など種々の形状を適宜選択できる。基材２のサイズは、電気接点材料１の用途に応じて種々の寸法を適宜選択できる。
［被覆層］
被覆層３は、基材２の酸化を抑制する。被覆層３は、基材２の表面に設けられる。被覆層３は、下地層３０、第一層３１、及び第二層３２の三層構造を有する。
被覆層３は、基材２の酸化を抑制する。被覆層３は、基材２の表面に設けられる。被覆層３は、下地層３０、第一層３１、及び第二層３２の三層構造を有する。
（下地層）
下地層３０は、被覆層３における最内側、即ち、基材２の直上に設けられる。下地層３０は、Ｎｉを含む。下地層３０は、Ｎｉ以外の元素として、例えば、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎからなる群より選択される１種以上の元素を含むことが挙げられる。下地層３０におけるＮｉの含有量は、第一層３１、及び第二層３２におけるＮｉの含有量よりも多い。下地層３０に含まれるＮｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｓｎの合計含有量を１００原子％としたとき、下地層３０におけるＮｉの含有量は、例えば、９５原子％以上が挙げられる。この下地層３０におけるＮｉの含有量は、１００原子％以下が挙げられる。下地層３０におけるＮｉの含有量は、更に９７原子％以上１００原子％以下が挙げられ、９８原子％以上１００原子％以下、特に９９原子％以上１００原子％以下が挙げられる。下地層３０に含まれる元素の含有量は、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析（ＥＤＸ）装置を用い、ＥＤＸ装置の加速電圧を１５ｋＶとすることで測定できる。
下地層３０は、被覆層３における最内側、即ち、基材２の直上に設けられる。下地層３０は、Ｎｉを含む。下地層３０は、Ｎｉ以外の元素として、例えば、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎからなる群より選択される１種以上の元素を含むことが挙げられる。下地層３０におけるＮｉの含有量は、第一層３１、及び第二層３２におけるＮｉの含有量よりも多い。下地層３０に含まれるＮｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｓｎの合計含有量を１００原子％としたとき、下地層３０におけるＮｉの含有量は、例えば、９５原子％以上が挙げられる。この下地層３０におけるＮｉの含有量は、１００原子％以下が挙げられる。下地層３０におけるＮｉの含有量は、更に９７原子％以上１００原子％以下が挙げられ、９８原子％以上１００原子％以下、特に９９原子％以上１００原子％以下が挙げられる。下地層３０に含まれる元素の含有量は、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析（ＥＤＸ）装置を用い、ＥＤＸ装置の加速電圧を１５ｋＶとすることで測定できる。
下地層３０の厚みは、０．５μｍ超である。下地層３０の厚みが０．５μｍ超であることで、電気接点材料１は長期にわたって使用できる。電気接点材料１を高温環境下に長時間晒すといった加速劣化試験を行っても、電気接点材料１は相手材との接触抵抗が低いからである。即ち、電気接点材料１は、耐熱性に優れるからである。下地層３０は、厚みが厚いことで、熱が作用した際、基材２中のＣｕが酸化物層４に向かう拡散を抑制し易い。そのため、酸化物層４において、接触抵抗を増加させるＣｕの酸化物が増加し難い。よって、酸化物層４における接触抵抗の増加が抑制される。即ち、酸化物層４は、低抵抗であり、導電性を確保し易い。従って、電気接点材料１は、熱が作用しても、導電性の酸化物層４及び被覆層３を介して、相手材との間で良好な電気的接続を確保できる。また、下地層３０の厚みが０．５μｍ超であることで、詳しくは後述する製造方法で説明するように、被覆層３は後述する特定の元素を含む第一層３１を確実に有することができる。
下地層３０の厚みが厚いほど、耐熱性に優れる上に、被覆層３が第一層３１をより確実に有することができる。下地層３０の厚みは、更に１．０μｍ以上が挙げられ、特に１．５μｍ以上が挙げられる。下地層３０の厚みの上限は、例えば、
４．０μｍが挙げられる。下地層３０の厚みが４．０μｍ以下であれば、電気接点材料１は生産性に優れる。下地層３０の厚みが過度に厚すぎず、下地層３０の形成時間、延いては被覆層３の形成時間を短縮できるからである。
４．０μｍが挙げられる。下地層３０の厚みが４．０μｍ以下であれば、電気接点材料１は生産性に優れる。下地層３０の厚みが過度に厚すぎず、下地層３０の形成時間、延いては被覆層３の形成時間を短縮できるからである。
下地層３０の厚みは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて次のようにして測定できる。電気接点材料１における被覆層３及び酸化物層４の積層方向に沿った任意の断面をとる。断面の数は、一つでもよいし複数でもよい。断面から２個以上の反射電子像をとる。一つの断面から全ての反射電子像をとってもよいし、複数の断面の各々から一つ以上の反射電子像をとってもよい。各反射電子像のサイズは、３０μｍ×４０μｍである。各反射電子像において、下地層３０における被覆層３の積層方向に沿った長さを５箇所以上測定する。測定した全ての下地層３０の平均値をとる。この平均値を、下地層３０の厚みとする。
（第一層）
第一層３１は、下地層３０と第二層３２との間に設けられる。第一層３１は、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎの４つの元素を含む。これら４つの元素を含む第一層３１は、電気接点材料１に熱が作用しても接触抵抗の上昇の抑制に寄与すると考えられる。即ち、電気接点材料１は、この第一層３１を有することで、耐熱性に優れる。これら４つの元素の存在形態は問わない。存在形態としては、単体金属、合金、化合物、単体金属と化合物との複合体、合金と化合物との複合体などが挙げられる。上記合金は、上記４つの元素からなる群より選択される２つ以上の元素を含んでいればよい。勿論、上記合金は、上記４つの元素の全てを含んでいてもよい。上記化合物は、上記４つの元素から選択される１つ以上の元素を含んでいればよい。第一層３１は、上記４つの元素の他に、Ｃ（炭素）、Ｏ（酸素）を含むことが挙げられる。
第一層３１は、下地層３０と第二層３２との間に設けられる。第一層３１は、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎの４つの元素を含む。これら４つの元素を含む第一層３１は、電気接点材料１に熱が作用しても接触抵抗の上昇の抑制に寄与すると考えられる。即ち、電気接点材料１は、この第一層３１を有することで、耐熱性に優れる。これら４つの元素の存在形態は問わない。存在形態としては、単体金属、合金、化合物、単体金属と化合物との複合体、合金と化合物との複合体などが挙げられる。上記合金は、上記４つの元素からなる群より選択される２つ以上の元素を含んでいればよい。勿論、上記合金は、上記４つの元素の全てを含んでいてもよい。上記化合物は、上記４つの元素から選択される１つ以上の元素を含んでいればよい。第一層３１は、上記４つの元素の他に、Ｃ（炭素）、Ｏ（酸素）を含むことが挙げられる。
第一層３１に含まれるＣ、Ｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎの合計含有量を１００原子％としたとき、第一層３１に含まれるＮｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎの各々の含有量は、例えば、以下の通りである。Ｎｉの含有量は、１５原子％以上３５原子％以下が挙げられる。Ｚｎの含有量は、５原子％以上３０原子％以下が挙げられる。Ｃｕの含有量は、１原子％以上３０原子％以下が挙げられる。Ｓｎの含有量は、２５原子％以上５５原子％以下が挙げられる。第一層３１に含まれる上記４つの元素の各々の含有量が上記範囲内であれば、電気接点材料１は耐熱性に優れる。Ｎｉの含有量は、更に１７原子％以上３３原子％以下が挙げられ、特に２０原子％以上３０原子％以下が挙げられる。Ｚｎの含有量は、更に７原子％以上２５原子％以下が挙げられ、特に１０原子％以上２０原子％以下が挙げられる。Ｃｕの含有量は、更に５原子％以上２８原子％以下が挙げられ、特に１０原子％以上２５原子％以下が挙げられる。Ｓｎの含有量は、更に３０原子％以上５０原子％以下が挙げられ、特に３５原子％以上４５原子％以下が挙げられる。第一層３１に含まれる元素の含有量の測定方法は、下地層３０の測定方法と同様である。
第一層３１の厚みは、例えば、０．１μｍ以上５．０μｍ以下が挙げられる。第一層３１の厚みが０．１μｍ以上であれば、電気接点材料１は耐熱性に優れる。第一層３１の厚みが十分に厚いからである。この第一層３１は、基材２の酸化を抑制し易い。被覆層３自体の厚みが厚くなり易いからである。第一層３１の厚みが５．０μｍ以下であれば、電気接点材料１は生産性に優れる。第一層３１の厚みが過度に厚すぎず、第一層３１の形成時間、延いては被覆層３の形成時間を短縮できるからである。第一層３１の厚みは、更に０．５μｍ以上４．５μｍ以下、１．０μｍ以上３．５μｍ以下が挙げられ、特に１．５μｍ以上２．５μｍ以下が挙げられる。第一層３１の厚みの求め方は、下地層３０の厚みの求め方と同様である。
（第二層）
第二層３２は、被覆層３における最外側、即ち、酸化物層４の直下に設けられる。第二層３２は、Ｓｎを含む。第二層３２は、Ｓｎ以外の元素として、例えば、Ｎｉ、Ｚｎ、及びＣｕからなる群より選択される１種以上の元素を含むことが挙げられる。また、第二層３２は、上記４つの元素の他に、Ｃ、Ｏを含むことが挙げられる。第二層３２におけるＳｎの含有量は、下地層３０及び第一層３１におけるＳｎの含有量よりも多い。第二層３２に含まれるＣ、Ｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｓｎの合計含有量を１００原子％としたとき、第二層３２におけるＳｎの含有量は、例えば、４０原子％以上が挙げられる。この第二層３２におけるＳｎの含有量は、９０原子％以下が挙げられる。第二層３２におけるＳｎの含有量は、更に４５原子％以上８０原子％以下が挙げられ、特に５０原子％以上７５原子％以下が挙げられる。第二層３２に含まれる元素の含有量の測定方法は、下地層３０の測定方法と同様である。
第二層３２は、被覆層３における最外側、即ち、酸化物層４の直下に設けられる。第二層３２は、Ｓｎを含む。第二層３２は、Ｓｎ以外の元素として、例えば、Ｎｉ、Ｚｎ、及びＣｕからなる群より選択される１種以上の元素を含むことが挙げられる。また、第二層３２は、上記４つの元素の他に、Ｃ、Ｏを含むことが挙げられる。第二層３２におけるＳｎの含有量は、下地層３０及び第一層３１におけるＳｎの含有量よりも多い。第二層３２に含まれるＣ、Ｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｓｎの合計含有量を１００原子％としたとき、第二層３２におけるＳｎの含有量は、例えば、４０原子％以上が挙げられる。この第二層３２におけるＳｎの含有量は、９０原子％以下が挙げられる。第二層３２におけるＳｎの含有量は、更に４５原子％以上８０原子％以下が挙げられ、特に５０原子％以上７５原子％以下が挙げられる。第二層３２に含まれる元素の含有量の測定方法は、下地層３０の測定方法と同様である。
第二層３２の厚みは、例えば、０．１μｍ以上０．５５μｍ以下が挙げられる。第二層３２の厚みが０．１μｍ以上であれば、電気接点材料１は耐熱性に優れる。第二層３２の厚みが過度に薄すぎないからである。熱が作用した際、第二層３２は、第一層３１中のＣｕが酸化物層４に向かう拡散を抑制し易い。そのため、酸化物層４において、接触抵抗を増加させるＣｕの酸化物が増加し難く、接触抵抗の増加が抑制される。即ち、酸化物層４は、低抵抗であり、導電性を確保し易い。よって、電気接点材料１は、熱が作用しても、導電性の酸化物層４及び被覆層３を介して、相手材との間で良好な電気的接続を確保できる。その上、この第二層３２は、基材２の酸化を抑制し易い。第二層３２の厚みが過度に薄すぎないことで、被覆層３の厚みが厚くなり易いからである。
第二層３２の厚みが０．５５μｍ以下であれば、電気接点材料１は、相手材と摺動しても接触抵抗の上昇を抑制し易い。即ち、電気接点材料１は、この第二層３２を有することで、耐摩耗性に優れる。耐摩耗性に優れる理由は、第二層３２の厚みが十分に薄いからである。第二層３２の厚みが十分に薄ければ、この第二層３２と相手材とが摺動しても、第二層３２の構成材料を含む酸化物の粉が大量に形成されることを抑制できる。そのため、酸化物の粉が電気接点材料１と相手材との接触箇所の間に噛み込むことを抑制できる。電気接点材料１は、相手材と摺動しても、相手材との間で良好な電気的接続を確保できる。第二層３２の厚みは、薄いほど耐摩耗性の向上に寄与する。
第二層３２の厚みは、更に０．１３μｍ以上０．５４μｍ以下が挙げられ、０．１３μｍ以上０．５０μｍ以下、特に０．１３μｍ以上０．４０μｍ以下、０．１３μｍ以上０．３０μｍ以下が挙げられる。第二層３２の厚みの求め方は、下地層３０の厚みの求め方と同様である。
［酸化物層］
酸化物層４は、被覆層３の表面に設けられる。即ち、酸化物層４は、電気接点材料１の最表面を構成する。酸化物層４は、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎを含む酸化物で構成される。酸化物層４は、例えば、ＺｎＯ、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｕＯ、ＣｕＯ２などの酸化物が混合して存在し得る。酸化物層４は、上記各種の酸化物からなる化合物を含んでいてもよい。酸化物層４は、例えば、ＺｎＯにおけるＺｎの一部をＣｕやＳｎに置換した（Ｚｎ，Ｃｕ）Ｏや（Ｚｎ，Ｓｎ）Ｏを含んでいてもよい。酸化物層４は、Ｃｕの酸化物が他の酸化物に比較して少ない。具体的には、酸化物層４は、Ｃｕの酸化物がＺｎの酸化物に比較して少ない。Ｃｕの酸化物が少ない酸化物層４は、低抵抗であり、導電性を確保し易い。
酸化物層４は、被覆層３の表面に設けられる。即ち、酸化物層４は、電気接点材料１の最表面を構成する。酸化物層４は、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎを含む酸化物で構成される。酸化物層４は、例えば、ＺｎＯ、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｕＯ、ＣｕＯ２などの酸化物が混合して存在し得る。酸化物層４は、上記各種の酸化物からなる化合物を含んでいてもよい。酸化物層４は、例えば、ＺｎＯにおけるＺｎの一部をＣｕやＳｎに置換した（Ｚｎ，Ｃｕ）Ｏや（Ｚｎ，Ｓｎ）Ｏを含んでいてもよい。酸化物層４は、Ｃｕの酸化物が他の酸化物に比較して少ない。具体的には、酸化物層４は、Ｃｕの酸化物がＺｎの酸化物に比較して少ない。Ｃｕの酸化物が少ない酸化物層４は、低抵抗であり、導電性を確保し易い。
酸化物層４に含まれるＯ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎの４つの元素の合計含有量を１００原子％としたとき、上記４つの元素の各々の含有量は、例えば、以下の通りである。Ｏの含有量は、０原子％超７０原子％以下が挙げられる。Ｚｎの含有量は、０原子％超７０原子％以下が挙げられる。Ｃｕの含有量は、０原子％超３０原子％以下が挙げられる。Ｓｎの含有量は、０原子％超３０原子％以下が挙げられる。各元素の含有量が上記範囲内であれば、酸化物層４は導電率を向上し易い。その上、基材２の酸化を抑制し易い。Ｏの含有量は、更に０．１原子％以上６０原子％以下が挙げられる。Ｚｎの含有量は、更に０．１原子％以上６０原子％以下が挙げられる。Ｃｕの含有量は、更に０．１原子％以上２０原子％以下が挙げられる。Ｓｎの含有量は、更に０．１原子％以上２０原子％以下が挙げられる。酸化物層４の組成は、下地層３０と同様、ＥＤＸ装置を用いて求められる。
酸化物層４の厚みは、例えば、０．０１μｍ以上５．０μｍ以下が挙げられる。酸化物層４の厚みが０．０１μｍ以上であれば、基材２が酸化し難い。酸化物層４の厚みが十分に厚いからである。酸化物層４の厚みが５．０μｍ以下であれば、酸化物層４の接触抵抗が低い。酸化物層４の厚みが過度に厚すぎないからである。そのため、この酸化物層４を有する電気接点材料１は、導電性の酸化物層４及び被覆層３を介して、相手材との間でより良好な電気的接続を確保できる。酸化物層４の厚みは、更に０．０２μｍ以上３．０μｍ以下が挙げられ、特に０．０３μｍ以上１．０μｍ以下が挙げられる。酸化物層４の厚みの求め方は、下地層３０の厚みの求め方と同様である。
［特性］
電気接点材料１は、摺動試験後の接触抵抗が低いことが好ましい。摺動試験は、金めっきした半径１ｍｍの球状の圧子を電気接点材料１に対して直線状に摺動させることで行う。金めっきの純度は、実質的にＫ２４とする。金めっきの厚みは、０．４μｍとする。圧子の摺動は、常温環境下で行う。圧子の負荷荷重は１Ｎとする。摺動速度は１００μｍ／ｓｅｃとする。ストロークは５０μｍとする。往復回数は、１回から１０回まで、又は１回から１００回までとする。１往復ごとに接触抵抗を測定する。測定数（Ｎ数）は２回とする。往復回数を１回から１０回までとしたとき、電気接点材料１における最大の接触抵抗は、５ｍΩ以下が好ましい。この電気接点材料１は耐摩耗性に優れる。そのため、この電気接点材料１は相手材と摺動する部材として好適に利用できる。この電気接点材料１における最大の接触抵抗は、更に３ｍΩ以下が好ましく、特に２．５ｍΩ以下が好ましい。また、往復回数を１回から１００回までとしたとき、電気接点材料１における最大の接触抵抗も５ｍΩ以下が好ましい。この電気接点材料１は、より一層耐摩耗性に優れる。そのため、この電気接点材料１は、相手材と摺動する部材として長期的に使用できる。この電気接点材料１における最大の接触抵抗は、更に４．５ｍΩ以下が好ましく、特に４．０ｍΩ以下が好ましい。
電気接点材料１は、摺動試験後の接触抵抗が低いことが好ましい。摺動試験は、金めっきした半径１ｍｍの球状の圧子を電気接点材料１に対して直線状に摺動させることで行う。金めっきの純度は、実質的にＫ２４とする。金めっきの厚みは、０．４μｍとする。圧子の摺動は、常温環境下で行う。圧子の負荷荷重は１Ｎとする。摺動速度は１００μｍ／ｓｅｃとする。ストロークは５０μｍとする。往復回数は、１回から１０回まで、又は１回から１００回までとする。１往復ごとに接触抵抗を測定する。測定数（Ｎ数）は２回とする。往復回数を１回から１０回までとしたとき、電気接点材料１における最大の接触抵抗は、５ｍΩ以下が好ましい。この電気接点材料１は耐摩耗性に優れる。そのため、この電気接点材料１は相手材と摺動する部材として好適に利用できる。この電気接点材料１における最大の接触抵抗は、更に３ｍΩ以下が好ましく、特に２．５ｍΩ以下が好ましい。また、往復回数を１回から１００回までとしたとき、電気接点材料１における最大の接触抵抗も５ｍΩ以下が好ましい。この電気接点材料１は、より一層耐摩耗性に優れる。そのため、この電気接点材料１は、相手材と摺動する部材として長期的に使用できる。この電気接点材料１における最大の接触抵抗は、更に４．５ｍΩ以下が好ましく、特に４．０ｍΩ以下が好ましい。
［製造方法］
図２を参照して、本形態の電気接点材料１を製造する電気接点材料の製造方法を説明する。図２は、電気接点材料１の素材１０における被覆層１３の積層方法に沿った断面を示す。電気接点材料の製造方法は、素材１０を準備する工程Ｓ１と、素材１０に熱処理を施す工程Ｓ２とを備える。
図２を参照して、本形態の電気接点材料１を製造する電気接点材料の製造方法を説明する。図２は、電気接点材料１の素材１０における被覆層１３の積層方法に沿った断面を示す。電気接点材料の製造方法は、素材１０を準備する工程Ｓ１と、素材１０に熱処理を施す工程Ｓ２とを備える。
（工程Ｓ１）
準備する素材１０は、基材１２と被覆層１３とを備える。基材１２は、上述した電気接点材料１における基材２である。被覆層１３は、基材１２の表面に基材１２側から順に設けられた下地素材層１３０、第一の素材層１３１、第二の素材層１３２、及び第三の素材層１３３の四層構造を有する。
準備する素材１０は、基材１２と被覆層１３とを備える。基材１２は、上述した電気接点材料１における基材２である。被覆層１３は、基材１２の表面に基材１２側から順に設けられた下地素材層１３０、第一の素材層１３１、第二の素材層１３２、及び第三の素材層１３３の四層構造を有する。
〈下地素材層〉
下地素材層１３０は、後述する熱処理後、上述した電気接点材料１の下地層３０を形成する。下地素材層１３０は、純Ｎｉ、又はＮｉ合金で構成される。Ｎｉ合金は、Ｎｉ以外の添加元素として、例えば、Ｓｎ、Ｚｎ、及びＣｕからなる群より選択される１種以上の元素を含むことが挙げられる。下地素材層１３０の厚みは、熱処理後の下地層３０の厚みが０．５μｍ超となる厚みとする。熱処理後の下地層３０の厚みは、熱処理前の下地素材層１３０の厚みよりも薄くなる傾向にある。そのため、下地素材層１３０の厚みは、電気接点材料１の下地層３０の厚みよりも厚くする。下地素材層１３０の厚みは、例えば、０．６μｍ以上が挙げられる。下地素材層１３０の厚みが０．６μｍ以上であれば、熱処理によって基材１２中のＣｕが被覆層１３の表面側に向かう拡散を抑制し易い。Ｃｕの拡散を抑制できることで、上述した特定の元素を含む第一層３１を確実に形成し易い。その上、上述したＣｕの含有量が少ない酸化物層４を形成し易い。これらの効果は、下地素材層１３０の厚みが厚いほど得られる。下地素材層１３０の厚みは、更に０．７μｍ以上が挙げられ、特に１．０μｍ以上が挙げられる。下地素材層１３０の厚みの上限は、例えば、４．０μｍ程度が挙げられる。
下地素材層１３０は、後述する熱処理後、上述した電気接点材料１の下地層３０を形成する。下地素材層１３０は、純Ｎｉ、又はＮｉ合金で構成される。Ｎｉ合金は、Ｎｉ以外の添加元素として、例えば、Ｓｎ、Ｚｎ、及びＣｕからなる群より選択される１種以上の元素を含むことが挙げられる。下地素材層１３０の厚みは、熱処理後の下地層３０の厚みが０．５μｍ超となる厚みとする。熱処理後の下地層３０の厚みは、熱処理前の下地素材層１３０の厚みよりも薄くなる傾向にある。そのため、下地素材層１３０の厚みは、電気接点材料１の下地層３０の厚みよりも厚くする。下地素材層１３０の厚みは、例えば、０．６μｍ以上が挙げられる。下地素材層１３０の厚みが０．６μｍ以上であれば、熱処理によって基材１２中のＣｕが被覆層１３の表面側に向かう拡散を抑制し易い。Ｃｕの拡散を抑制できることで、上述した特定の元素を含む第一層３１を確実に形成し易い。その上、上述したＣｕの含有量が少ない酸化物層４を形成し易い。これらの効果は、下地素材層１３０の厚みが厚いほど得られる。下地素材層１３０の厚みは、更に０．７μｍ以上が挙げられ、特に１．０μｍ以上が挙げられる。下地素材層１３０の厚みの上限は、例えば、４．０μｍ程度が挙げられる。
〈第一の素材層〉
第一の素材層１３１は、後述する熱処理後、主として上述した電気接点材料１の第二層３２を形成する。この第一の素材層１３１の一部は、後述する熱処理後、上述した電気接点材料１の第一層３１を形成する。
第一の素材層１３１は、後述する熱処理後、主として上述した電気接点材料１の第二層３２を形成する。この第一の素材層１３１の一部は、後述する熱処理後、上述した電気接点材料１の第一層３１を形成する。
第一の素材層１３１は、純Ｓｎ、又はＳｎ合金からなる。Ｓｎ合金は、Ｓｎ以外の添加元素として、例えば、Ｃｕ、及びＺｎからなる群より選択される１種以上の元素を含むことが挙げられる。第一の素材層１３１におけるＳｎの含有量は、第二の素材層１３２や第三の素材層１３３におけるＳｎの含有量よりも多い。第一の素材層１３１に含まれるＣ、Ｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｓｎの合計含有量を１００原子％としたとき、第一の素材層１３１におけるＳｎの含有量は、例えば、９０原子％以上が挙げられる。この第一の素材層１３１におけるＳｎの含有量は、１００原子％以下が挙げられる。第一の素材層１３１におけるＳｎの含有量は、更に９５原子％以上１００原子％以下が挙げられ、９８原子％以上１００原子％以下、特に９９原子％以上１００原子％以下が挙げられる。
第一の素材層１３１の厚みは、得られる電気接点材料１の第二層３２の厚みに影響する。第一の素材層１３１の厚みは、例えば、０．５μｍ以上５．０μｍ以下が挙げられる。第一の素材層１３１の厚みを０．５μｍ以上とすれば、第一の素材層１３１は、基材１２中のＣｕが被覆層１３の表面側に向かう拡散を抑制し易い。その上、第一の素材層１３１の厚みを０．５μｍ以上とすれば、電気接点材料１の第二層３２の厚みを０．１μｍ以上にし易い。第一の素材層１３１の厚みを５．０μｍ以下とすれば、電気接点材料１の第二層３２の厚みを０．５５μｍ以下にし易い。その上、第一の素材層１３１の厚みを５．０μｍ以下とすれば、被覆層１３の形成時間を短くし易い。第一の素材層１３１の厚みは、更に０．５μｍ以上３．０μｍ以下が挙げられる。
〈第二の素材層〉
第二の素材層１３２は、後述する熱処理後、主として上述した電気接点材料１の酸化物層４を形成する。この第二の素材層１３２の一部は、後述する熱処理後、上述した電気接点材料１の第一層３１を形成する。
第二の素材層１３２は、後述する熱処理後、主として上述した電気接点材料１の酸化物層４を形成する。この第二の素材層１３２の一部は、後述する熱処理後、上述した電気接点材料１の第一層３１を形成する。
第二の素材層１３２は、純Ｚｎ、又はＺｎ合金で構成される。Ｚｎ合金は、Ｚｎ以外の添加元素としてＳｎを含むことが挙げられる。第二の素材層１３２におけるＺｎの含有量は、第一の素材層１３１におけるＺｎの含有量よりも多い。第二の素材層１３２に含まれるＣ、Ｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｓｎの合計含有量を１００原子％としたとき、第二の素材層１３２におけるＺｎの含有量は、例えば、９０原子％以上が挙げられる。この第二の素材層１３２におけるＺｎの含有量は、１００原子％以下が挙げられる。第二の素材層１３２におけるＺｎの含有量は、更に９５原子％以上１００原子％以下が挙げられ、特に９９原子％以上１００原子％以下が挙げられる。
第二の素材層１３２の厚みは、０．１μｍ以上１．０μｍ以下が挙げられる。第二の素材層１３２の厚みを０．１μｍ以上とすれば、第二の素材層１３２は、基材１２中のＣｕが被覆層１３の表面側に向かう拡散を抑制し易い。その上、上述した酸化物層４を形成し易い。第二の素材層１３２の厚みを１．０μｍ以下とすれば、酸化物層４にＳｎやＺｎを含有させ易い。その上、酸化物層４にＣｕを含有させ難い。第二の素材層１３２の厚みは、更に０．１μｍ以上０．５μｍ以下が挙げられ、特に０．２μｍ以上０．４μｍ以下が挙げられる。
〈第三の素材層〉
第三の素材層１３３は、後述する熱処理後、主として上述した電気接点材料１の第一層３１を形成する。この第三の素材層１３３の一部は、後述する熱処理後、上述した電気接点材料１の酸化物層４を形成する。
第三の素材層１３３は、後述する熱処理後、主として上述した電気接点材料１の第一層３１を形成する。この第三の素材層１３３の一部は、後述する熱処理後、上述した電気接点材料１の酸化物層４を形成する。
第三の素材層１３３は、被覆層１３の最表層である。第三の素材層１３３は、純Ｃｕ、又はＣｕ合金で構成される。Ｃｕ合金は、Ｃｕ以外の添加元素としてＳｎを含むことが挙げられる。第三の素材層１３３におけるＣｕの含有量は、第一の素材層１３１におけるＣｕの含有量よりも多い。第三の素材層１３３に含まれるＣ、Ｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｓｎの合計含有量を１００原子％としたとき、第三の素材層１３３におけるＣｕの含有量は、例えば、９０原子％以上が挙げられる。この第三の素材層１３３におけるＣｕの含有量は、１００原子％以下が挙げられる。第三の素材層１３３におけるＣｕの含有量は、更に９５原子％以上１００原子％以下が挙げられ、特に９９原子％以上１００原子％以下が挙げられる。
第三の素材層１３３の厚みは、例えば、０．１μｍ以上１．０μｍ以下が挙げられる。第三の素材層１３３の厚みを０．１μｍ以上とすれば、上述した酸化物層４を形成し易い。第三の素材層１３３の厚みを１．０μｍ以下とすれば、電気接点材料１の酸化物層４にＳｎやＺｎを含有させ易い。そして、電気接点材料１の酸化物層４にＣｕを含有させ難い。第三の素材層１３３の厚みは、更に０．１μｍ以上０．５μｍ以下が挙げられ、特に０．２μｍ以上０．４μｍ以下が挙げられる。
下地素材層１３０～第三の素材層１３３の各層の形成は、めっき法により行える。めっき法としては、電気めっき、無電解めっき、溶融めっきなどが挙げられる。各層の形成は、公知のめっき処理条件を利用できる。
（工程Ｓ２）
熱処理は、熱処理温度をＳｎの融点以上の温度とし、保持時間を所定時間とする。熱処理温度とは、素材１０の温度である。保持時間とは、素材１０の温度を上記熱処理温度に保持する時間である。この熱処理により、液相状態のＳｎと、ＺｎやＣｕとが適切に反応する。この熱処理により、基材１２の表面に基材１２側から順に上述した被覆層１３と酸化物層４とを有する電気接点材料１を作製できる。
熱処理は、熱処理温度をＳｎの融点以上の温度とし、保持時間を所定時間とする。熱処理温度とは、素材１０の温度である。保持時間とは、素材１０の温度を上記熱処理温度に保持する時間である。この熱処理により、液相状態のＳｎと、ＺｎやＣｕとが適切に反応する。この熱処理により、基材１２の表面に基材１２側から順に上述した被覆層１３と酸化物層４とを有する電気接点材料１を作製できる。
熱処理温度は、２３２℃以上５００℃以下が挙げられる。熱処理温度が２３２℃以上であれば、Ｓｎを液相状態にでき、Ｃｕの含有量が少なくＳｎやＺｎの含有量が多い酸化物層４を電気接点材料１の最表面に形成し易い。熱処理温度が５００℃以下であれば、被覆層１３の表面側へのＣｕの拡散を抑制し易い。熱処理温度は、更に２４０℃以上４５０℃以下が挙げられ、特に２５０℃以上４００℃以下が挙げられる。
保持時間は、１秒以上５分以下が挙げられる。保持時間が１秒以上であれば、Ｓｎを液相状態にでき、Ｃｕの含有量が少なくＳｎやＺｎの含有量が多い酸化物層４を電気接点材料１の最表面に形成し易い。保持時間が５分以下であれば、被覆層１３の表面側へのＣｕの拡散を抑制し易い。保持時間は、更に２秒以上４分以下が挙げられ、特に３秒以上３分以下が挙げられる。
熱処理の雰囲気は、酸素雰囲気が挙げられる。
〔作用効果〕
本形態の電気接点材料１は、下地層３０の厚みが十分に厚い上に第一層３１が特定の４つの元素を含むことで耐熱性に優れるため、長期にわたって使用可能である。その上、本形態の電気接点材料１は、第二層３２の厚みが薄い場合、耐摩耗性にも優れる。特に、本形態の電気接点材料１は、長期にわたって耐摩耗性に優れる。
本形態の電気接点材料１は、下地層３０の厚みが十分に厚い上に第一層３１が特定の４つの元素を含むことで耐熱性に優れるため、長期にわたって使用可能である。その上、本形態の電気接点材料１は、第二層３２の厚みが薄い場合、耐摩耗性にも優れる。特に、本形態の電気接点材料１は、長期にわたって耐摩耗性に優れる。
《実施形態２》
〔ワイヤーハーネス〕
実施形態１に係る電気接点材料１は、端子金具に好適に利用できる。端子金具としては、コネクタに備わる端子金具、ワイヤーハーネスに備わる端子金具、ワイヤーハーネスに備わるコネクタの端子金具などに好適に利用できる。実施形態２では、実施形態１に係る電気接点材料１を端子金具に用いた例として、図３を参照して、電線３００と端子金具２００とを備えるワイヤーハーネス１００を説明する。
〔ワイヤーハーネス〕
実施形態１に係る電気接点材料１は、端子金具に好適に利用できる。端子金具としては、コネクタに備わる端子金具、ワイヤーハーネスに備わる端子金具、ワイヤーハーネスに備わるコネクタの端子金具などに好適に利用できる。実施形態２では、実施形態１に係る電気接点材料１を端子金具に用いた例として、図３を参照して、電線３００と端子金具２００とを備えるワイヤーハーネス１００を説明する。
電線３００は、導体３１０と、導体３１０の外周を覆う絶縁層３２０とを備える。電線３００は、公知の電線が利用できる。
端子金具２００は、ワイヤバレル部２１０と、インシュレーションバレル部２２０と、嵌合部２３０とを備える。これらワイヤバレル部２１０とインシュレーションバレル部２２０と嵌合部２３０とは一連に形成されている。ワイヤバレル部２１０の一方側にインシュレーションバレル部２２０が設けられ、ワイヤバレル部２１０の他方側に嵌合部２３０が設けられている。
ワイヤバレル部２１０は、電線３００の導体３１０を接続する導体接続部である。ワイヤバレル部２１０は、導体３１０を圧着する一対の圧着片を有する。インシュレーションバレル部２２０は、電線３００の絶縁層３２０を圧着する。嵌合部２３０は、本形態ではメス型であり、筒状の箱部２３１と、箱部２３１の内面に対向配置された弾性片２３２、２３３とを備える。弾性片２３２、２３３の少なくとも一方が、実施形態１に係る電気接点材料１で構成される。
メス型の嵌合部２３０の箱部２３１には、オス型の嵌合部が挿入される。オス型の嵌合部の図示は省略している。オス型の嵌合部は、メス型の嵌合部２３０の弾性片２３２、２３３の付勢力によって強固に挟持される。メス型の端子金具２００とオス型の端子金具とが電気的に接続される。電気接点材料１は、相手材との接触圧力が小さい場合であっても、接触抵抗の増加を抑制できることから、弾性片２３２、２３３が小さいような端子金具２００に好適に利用できる。
〔作用効果〕
本形態のワイヤーハーネス１００は、長期にわたって導電性に優れる。メス型の嵌合部２３０における弾性片２３２、２３３の少なくとも一方が長期的に使用可能な電気接点材料１で構成されている。そのため、メス型の嵌合部２３０とオス型の嵌合部とが長期にわたって良好な電気的接続を行えるからである。
本形態のワイヤーハーネス１００は、長期にわたって導電性に優れる。メス型の嵌合部２３０における弾性片２３２、２３３の少なくとも一方が長期的に使用可能な電気接点材料１で構成されている。そのため、メス型の嵌合部２３０とオス型の嵌合部とが長期にわたって良好な電気的接続を行えるからである。
《試験例》
試験例では、電気接点材料を作製し、電気接点材料の接触抵抗を測定した。
試験例では、電気接点材料を作製し、電気接点材料の接触抵抗を測定した。
〔試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．３〕
各試料の電気接点材料は、上述の製造方法と同様にして、素材を準備する工程と素材に熱処理を施す工程とを経て作製した。
各試料の電気接点材料は、上述の製造方法と同様にして、素材を準備する工程と素材に熱処理を施す工程とを経て作製した。
［素材の準備］
素材は、基材の表面に基材の厚み方向に沿って基材側から順に下地素材層、第一の素材層、第二の素材層、及び第三の素材層の四層構造を有する被覆層を設けることで準備した。
素材は、基材の表面に基材の厚み方向に沿って基材側から順に下地素材層、第一の素材層、第二の素材層、及び第三の素材層の四層構造を有する被覆層を設けることで準備した。
基材には、Ｃｕ合金からなる金属板を用いた。
各素材層の形成は、電気めっき法により行なった。
下地素材層として、純Ｎｉめっき層を形成した。下地素材層は、ＥＤＸ装置（ＣａｒｌＺｅｉｓｓ社製）による成分分析の結果、Ｎｉ以外の元素は含まれていなかった。下地素材層の厚みは、表１に示すように、１．５μｍとした。
第一の素材層として、純Ｓｎめっき層を形成した。第一の素材層の厚みは、表１に示すように、１．０μｍ～２．０μｍから選択される厚みとした。
第二の素材層として、純Ｚｎめっき層を形成した。第二の素材層の厚みは、表１に示すように、０．２μｍとした。
第三の素材層として、純Ｃｕめっき層を形成した。第三の素材層の厚みは、表１に示すように、０．２μｍとした。
［熱処理］
各素材への熱処理は、各素材の温度が２７０℃となるように素材を加熱することで行った。上記温度に保持する時間は３分とした。加熱雰囲気は、酸素雰囲気とした。加熱時間経過後、得られた電気接点材料を常温にまで冷却した。
各素材への熱処理は、各素材の温度が２７０℃となるように素材を加熱することで行った。上記温度に保持する時間は３分とした。加熱雰囲気は、酸素雰囲気とした。加熱時間経過後、得られた電気接点材料を常温にまで冷却した。
〔試料Ｎｏ．１０１〕
試料Ｎｏ．１０１の電気接点材料は、素材を準備する工程において、表１に示すように下地素材層の厚みを０．５μｍとした点と第三の素材層を設けなかった点とを除き、試料Ｎｏ．２と同様にして作製した。表１の「－」は、第三の素材層を設けなかったことを意味する。
試料Ｎｏ．１０１の電気接点材料は、素材を準備する工程において、表１に示すように下地素材層の厚みを０．５μｍとした点と第三の素材層を設けなかった点とを除き、試料Ｎｏ．２と同様にして作製した。表１の「－」は、第三の素材層を設けなかったことを意味する。
〔断面観察・成分分析〕
電気接点材料の断面を観察すると共に、基材の表面に設けられた被覆層の成分を分析した。断面は、基材の厚み方向に沿った断面をとった。断面の観察には、ＳＥＭを用いた。成分の分析には、上述したＥＤＸ装置を用いた。ＥＤＸ装置の加速電圧は１５ｋＶとした。その結果、電気接点材料は、基材の表面に基材側から順に下地層、第一層、第二層、及び酸化物層の４つの層を有する被覆層が形成されていることがわかった。具体的には、下地層は、Ｎｉを含むことがわかった。下地層は、Ｎｉ以外に、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎも含んでいた。第一層は、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎを含むことがわかった。第二層は、Ｓｎを含むことがわかった。第二層は、Ｓｎ以外に、Ｎｉ、Ｚｎ、及びＣｕも含んでいた。酸化物層は、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎを含む酸化物で構成されていることがわかった。酸化物層は、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎ以外の金属元素を含んでいなかった。第一層に含まれるＮｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎの各々の含有量を表２に示す。また、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．３において、第二層に含まれるＮｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎの各々の含有量を表２に示す。表２に示す第一層及び第二層の各元素の含有量は、Ｃ、Ｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎの合計含有量を１００原子％としたときの値である。
電気接点材料の断面を観察すると共に、基材の表面に設けられた被覆層の成分を分析した。断面は、基材の厚み方向に沿った断面をとった。断面の観察には、ＳＥＭを用いた。成分の分析には、上述したＥＤＸ装置を用いた。ＥＤＸ装置の加速電圧は１５ｋＶとした。その結果、電気接点材料は、基材の表面に基材側から順に下地層、第一層、第二層、及び酸化物層の４つの層を有する被覆層が形成されていることがわかった。具体的には、下地層は、Ｎｉを含むことがわかった。下地層は、Ｎｉ以外に、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎも含んでいた。第一層は、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎを含むことがわかった。第二層は、Ｓｎを含むことがわかった。第二層は、Ｓｎ以外に、Ｎｉ、Ｚｎ、及びＣｕも含んでいた。酸化物層は、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎを含む酸化物で構成されていることがわかった。酸化物層は、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎ以外の金属元素を含んでいなかった。第一層に含まれるＮｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎの各々の含有量を表２に示す。また、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．３において、第二層に含まれるＮｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎの各々の含有量を表２に示す。表２に示す第一層及び第二層の各元素の含有量は、Ｃ、Ｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎの合計含有量を１００原子％としたときの値である。
〔厚み測定〕
各層の厚みを次のようにして求めた。被覆層の積層方向に沿って一つの断面をとった。ＳＥＭを用い、断面から２個の反射電子像をとった。各反射電子像のサイズは、３０μｍ×４０μｍとした。各反射電子像において、被覆層の積層方向に沿った各層の長さを５箇所以上測定した。測定した下地層の長さの平均値、第一層の長さの平均値、第二層の長さの平均値、及び酸化物層の長さの平均値をとった。各平均値を各層の厚みとした。試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．３、Ｎｏ．１０１の電気接点材料における各層の厚みを表２に示す。
各層の厚みを次のようにして求めた。被覆層の積層方向に沿って一つの断面をとった。ＳＥＭを用い、断面から２個の反射電子像をとった。各反射電子像のサイズは、３０μｍ×４０μｍとした。各反射電子像において、被覆層の積層方向に沿った各層の長さを５箇所以上測定した。測定した下地層の長さの平均値、第一層の長さの平均値、第二層の長さの平均値、及び酸化物層の長さの平均値をとった。各平均値を各層の厚みとした。試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．３、Ｎｏ．１０１の電気接点材料における各層の厚みを表２に示す。
〔接触抵抗の測定〕
各電気接点材料の接触抵抗として、（１）初期の接触抵抗、（２）加速劣化試験後の接触抵抗、（３）摺動試験後の接触抵抗、を測定した。それらの結果を表３に示す。
各電気接点材料の接触抵抗として、（１）初期の接触抵抗、（２）加速劣化試験後の接触抵抗、（３）摺動試験後の接触抵抗、を測定した。それらの結果を表３に示す。
各接触抵抗は、金めっきした半径１ｍｍの球状の圧子を１Ｎの荷重で電気接点材料の酸化物層に接触させ、四端子法の抵抗測定装置を用いて測定した。金めっきの純度は、実質的にＫ２４とした。金めっきの厚みは、０．４μｍとした。
（１）初期の接触抵抗は、上述の熱処理後、かつ後述の加速劣化試験前及び摺動試験前における常温の電気接点材料の接触抵抗である。
（２）加速劣化試験は、電気接点材料を１６０℃の大気雰囲気下に１２０時間放置することで行った。加速劣化試験後、常温にまで冷却した電気接点材料の接触抵抗を加速劣化試験後の接触抵抗とした。
（３）摺動試験は、上記圧子を電気接点材料の酸化物層に対して直線状に摺動させることで行った。圧子の負荷荷重は１Ｎとした。摺動速度は１００μｍ／ｓｅｃとした。ストロークは５０μｍとした。往復回数は１００回とした。１往復ごとに接触抵抗を測定した。測定数（Ｎ数）は２とした。表２は、摺動試験後の接触抵抗として、往復回数が１回から１０回までの接触抵抗のうち最大の接触抵抗の平均値と、往復回数が１回から１００回までの接触抵抗のうち最大の接触抵抗の平均値とを示す。
表３に示すように、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．３の電気接点材料は、初期の接触抵抗に加えて加速劣化試験後の接触抵抗が低かった。具体的には、初期の接触抵抗が３ｍΩ以下であった。また、加速劣化試験後の接触抵抗が４ｍΩ以下であった。このことから、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．３の電気接点材料が耐熱性にも優れることがわかった。
また、試料Ｎｏ．１、Ｎｏ．２の電気接点材料は、摺動試験後の接触抵抗も低かった。具体的には、往復回数が１回から１０回までの最大の接触抵抗が５ｍΩ以下であり、更に３ｍΩ以下、２．５ｍΩ以下であった。特に、試料Ｎｏ．１の電気接点材料は、往復回数が１回から１００回までの最大の接触抵抗も５ｍΩ以下であり、更に４．５ｍΩ以下、４．０ｍΩ以下あった。このことから、試料Ｎｏ．１、Ｎｏ．２の電気接点材料が耐摩耗性に優れること、特に試料Ｎｏ．１の電気接点材料が耐摩耗性に優れることがわかった。
試料Ｎｏ．１０１の電気接点材料は、初期の接触抵抗は低いものの、加速劣化試験後の接触抵抗が高かった。具体的には、初期の接触抵抗が１．９５ｍΩであるものの、加速劣化試験後の接触抵抗が８１４．８ｍΩであった。このことから、試料Ｎｏ．１０１の電気接点材料が耐熱性に劣ることがわかった。この試料Ｎｏ．１０１の電気接点材料は、往復回数が１回から１０回までの最大の接触抵抗が３．０５ｍΩであった。試料Ｎｏ．１０１の電気接点材料は、往復回数が１回から１００回までの最大の接触抵抗が６．１２ｍΩであった。
本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ 電気接点材料
２ 基材
３ 被覆層
３０ 下地層
３１ 第一層
３２ 第二層
４ 酸化物層
１０ 素材
１２ 基材
１３ 被覆層
１３０ 下地素材層
１３１ 第一の素材層
１３２ 第二の素材層
１３３ 第三の素材層
１００ ワイヤーハーネス
２００ 端子金具
２１０ ワイヤバレル部
２２０ インシュレーションバレル部
２３０ 嵌合部
２３１ 箱部
２３２，２３３ 弾性片
３００ 電線
３１０ 導体
３２０ 絶縁層
２ 基材
３ 被覆層
３０ 下地層
３１ 第一層
３２ 第二層
４ 酸化物層
１０ 素材
１２ 基材
１３ 被覆層
１３０ 下地素材層
１３１ 第一の素材層
１３２ 第二の素材層
１３３ 第三の素材層
１００ ワイヤーハーネス
２００ 端子金具
２１０ ワイヤバレル部
２２０ インシュレーションバレル部
２３０ 嵌合部
２３１ 箱部
２３２，２３３ 弾性片
３００ 電線
３１０ 導体
３２０ 絶縁層
Claims (8)
- 基材と、
前記基材の表面に設けられる被覆層と、
前記被覆層の表面に設けられる酸化物層とを備え、
前記基材は、Ｃｕを含み、
前記被覆層は、前記基材側から順に設けられた下地層、第一層、及び第二層を有し、
前記下地層は、Ｎｉを含み、
前記第一層は、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎを含み、
前記第二層は、Ｓｎを含み、
前記酸化物層は、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎを含む酸化物で構成され、
前記下地層の厚みは、１．０μｍ以上である、
電気接点材料。 - 前記第一層に含まれるＣ、Ｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎの合計含有量を１００原子％とするとき、前記第一層に含まれるＮｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、及びＳｎの各々の含有量は、
Ｎｉが１５原子％以上３５原子％以下、
Ｚｎが５原子％以上３０原子％以下、
Ｃｕが１原子％以上３０原子％以下、
Ｓｎが２５原子％以上５５原子％以下である請求項１に記載の電気接点材料。 - 前記第一層の厚みは、０．１μｍ以上５．０μｍ以下である請求項１又は請求項２に記載の電気接点材料。
- 前記第二層の厚みは、０．１μｍ以上０．５５μｍ以下である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気接点材料。
- 前記酸化物層の厚みは、０．０１μｍ以上５．０μｍ以下である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電気接点材料。
- 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電気接点材料を備える、
端子金具。 - 請求項６に記載の端子金具を備える、
コネクタ。 - 電線と、
前記電線に取り付けられる請求項６に記載の端子金具、又は請求項７に記載のコネクタとを備える、
ワイヤーハーネス。
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2019
- 2019-08-05 JP JP2019143902A patent/JP7352851B2/ja active Active
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- 2020-07-24 US US16/937,928 patent/US11239594B2/en active Active
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