JPH0113177B2 - - Google Patents

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JPH0113177B2
JPH0113177B2 JP17890082A JP17890082A JPH0113177B2 JP H0113177 B2 JPH0113177 B2 JP H0113177B2 JP 17890082 A JP17890082 A JP 17890082A JP 17890082 A JP17890082 A JP 17890082A JP H0113177 B2 JPH0113177 B2 JP H0113177B2
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JP
Japan
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alloy
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JP17890082A
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Akira Tanaka
Shigeru Saito
Masanori Baba
Toshiro Oguma
Shuichi Suzuki
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
(a) 発明の技術分野 本発明はガラス管の中に両端から磁性材料のリ
ード片を封入し、リード片の互いにオーバラツプ
する部分で接点の開閉を行なわせるリードスイツ
チの製造方法に関する。 (b) 技術の背景 通常のリードスイツチは第1図イに示すよう
に、ガラス管1の両端から1対のリード片2′,
3′が挿入され、不活性ガスの雰囲気中で封止さ
れている。そしてガラス管1の外部に配置された
励磁コイル4に通電すると、両リード片2′,
3′を通る磁束で、リード片のオーバラツプした
接点部分のギヤツプ5が閉じてスイツチオンす
る。次に励磁コイル4を導電通状態にすると、接
点ギヤツプ5の磁気吸引力が消失して接点ギヤツ
プ5が開き、スイツチオフとなる。 リード片の内端の接点部は、ロのようにリード
片3′,2′の先端に貴金属材料からなる接点6′
を設けて、接触低抗が小さくなるようにしてい
る。リード片の磁性材料としては、通常パーマロ
イ特に52アロイと呼ばれる52%ニツケルと48%鉄
の合金材が広く用いられる。接点材料としては
金、銀、ロジウム、銅または金系合金(Au−
Co,Au−Ni)などの材料が用いられる。 (c) 従来技術とその問題点 ところが金や銀などのような軟い材料を接点材
料として用いた場合、接点材料同士の粘着現象に
よつて、励磁コイル4を非通電状態にして励磁磁
界を取り去つても、接点ギヤツプ5が閉じたまま
となり易い。これを防止するために、リード片に
接点材料をメツキした後、水素雰囲気の電気炉中
で20分程度の熱処理を行ない、下地金属と接点材
料を拡散して、下地金属が接点の表面に一部析出
するようにしている。 ところがこの方法は、粘着は多少軽減される反
面次のような欠点が生じる。 (1) パーマロイ中のFeのために接点の表面が酸
化し易く、接触抵抗が不安定になり易い。即ち
Fe−Niの酸化皮膜が形成され鉄と酸素が共存
するため境界抵抗(皮膜抵抗)が高くなり、ロ
ジウム(Rh)接点に比べて接触抵抗のレベル
が高くなる。 (2) リードスイツチのガラス管内の微量の残留酸
素によつて、無負荷動作の場合に接点閉止時の
衝突エネルギーで酸化皮膜が形成され、かつ動
作回数と共に増大する。つまり動作回数の増大
と共に、ブリツジ消耗即ちpip&craterを生成
し、接触抵抗増大、粘着(sticking)などの接
触障害を引き起す。その理由は、閉じた接点間
に電流が流れると、そのときのジユール熱で温
度が上昇し、接点表面が軟化して粘性が低下す
る。しかも正側が負側より高温になるため、正
側の軟化した接点材料が低温の負側の接点に粘
着し、正側がブリツジ消耗して窪みができる。
また通電時のシヨート・アークによつて負側に
発生したイオンが正側の接点表面に衝突し、そ
のとき発生した粉末が負側の接点表面に堆積
し、窪みと隆起を更に促進する。そしてこの窪
みに隆起が嵌入するとロツクされると共に粘着
し、励磁磁界を取り去つたときの接点の開離が
困難になる。これらの現象は特に50V、100m
A程度の領域で発生し易い。 このような拡散処理を行なう方法のほかに、金
のメツキ液に3%程度のCoを混入して合金メツ
キを行なうことにより、接点材料の金表面に3%
のCoが混在したいわゆる硬質金が得られ、耐粘
着性が向上する。しかも接点表面に酸化しやすい
Feが現れないので、52アロイと金メツキ間を拡
散処理したものより、接触抵抗も改善される。 しかしながら拡散処理したものと違つて、合金
メツキされた接点と下地の52アロイとの結合が弱
く、温度変化を繰り返し受けることによつて、接
点の剥離が起きやすい。特に52アロイの電気抵抗
率は、35μΩ・cmと高いため、接点を通る電流に
よる発熱が大きく、高温の温度サイクルを受ける
ことになり、一層剥離し易い。 本発明の出願人は、このような問題を解消する
ために、下地自身が多量のCoを含むリード片材
料としてFe(10〜18%)−Co(残)合金を提案し
た。この磁性材料を用いるとCoが82〜90%含ま
れているため、接点材料として金メツキを行なつ
た後拡散処理すれば、酸化し易いFeは析出せず
Coが析出するので、酸化して接触抵抗を高くす
ることはなく、かつ接点材料とリード片との密着
性も向上する。 しかしながらFe(10〜18%)−Co(残)合金を用
いた場合、別の問題として、メツキ処理の前段階
で行なわれるバリ取りを電解研摩で行なつた場合
は、接点材料とリード片との密着が悪化し、期待
した効果が得られない。即ちリード片は第2図に
示すように、丸棒7の一部をプレスで平に潰して
板状に形成し、この板状部71の先端に接点を設
けるが、プレス加工時や切断時に発生したバリ7
2やカエリがリード片先端に残つていると、接点
の開閉動作に支障をきたし、接点動作の信頼性が
低下する。このバリを除去するために、機械的方
法として、研摩材と一緒に掻きまぜるバレル研摩
があるが、この方法ではリード片自体が変形する
恐れがある。またバレル研摩時はリード片がバラ
バラになつており且つ研摩材と混合されているの
で、バレル研摩からメツキ工程へ移行する際のハ
ンドリングが困難で作業性が悪い。これに対し電
解研摩法は、電解液中に浸漬するだけでよいので
機械的に撹拌するバレル研摩のようにリード片同
士が衝突して変形をきたすことはなく、且つ一定
の状態で保持できるので、次のメツキ工程へ移行
する際のハンドリングは容易で作業性も優れてい
る。 ところで52アロイの電解研摩は、リン酸濃度が
50〜70%のリン酸液(H3PO4)が電解研摩液と
して行なわれるが、同様のリン酸液でFeが20%
以下のFe(10〜18%)−Co(残)合金を電解研摩す
ると、研摩面が荒れやすく、電解ピツト即ち微小
な窪みが生じやすい。そのため折角Coを多く含
有したFe(10〜18%)−Co(残)合金を利用して
も、次のメツキ処理における接点材料とリード片
との密着性を阻害し、所期の目的を達成できな
い。 (d) 発明の目的 本発明は、従来のリードスイツチにおけるこの
ような問題を解消し、リード片と接点との密着性
が良く、且つ粘着が発生しにくく、接触抵抗も低
いリードスイツチを実現することを目的とする。 (e) 発明の構成 本発明はこの目的を達成するために、Fe(10〜
18%)−Co(残)合金の強磁性材料からなるリー
ド片を、リン酸濃度が90%以上のリン酸液で電解
研摩してバリ取りを行なつた後、該リード片の接
点部に接点を被着して、密封容器に封入する方法
を採つている。 (f) 発明の実施例 次に本発明によるリードスイツチが実際上どの
ように具体化されるかを実施例で説明する。第3
図は本発明により製造されるリードスイツチを示
した断面図である。リード片2,3は、52アロイ
に代えてFe(10〜18%)−Co(残)合金で構成し
た。そしてこのリード片2,3は、プレス加工後
に、リン酸濃度が90%以上のリン酸液で電解研摩
してバリ取りして表面状態を良くしてから、接点
材料をメツキし、且つ拡散されている。6はこの
ようにしてFe(10〜18%)−Co(残)合金のリード
片2,3の先端に金メツキと拡散処理で作成され
た接点である。またガラス管1中には、不活性ガ
スとしてアルゴンが封入されている。 第4図はこのリードスイツチの製造方法を工程
順に示すブロツク図である。まずFe(10〜18%)
−Co(残)合金の丸棒をプレスして、ガラス管1
内に封入される部分を平に潰して所定の弾性特性
を得る。次に所定の長さに切断した後、プレスに
よる磁気特性の劣化を回復するために、所定の条
件で熱処理(アニール)を行なう。 そして本発明の方法でリード片2,3の電解研
摩を行なう。電解研摩の条件は、リン酸濃度が90
%以上のリン酸液を用いて行なう。 即ち52アロイと同じ条件で電解研摩すると表面
状態が悪化するのは、Fe−Co合金が、52アロイ
に比べて陽極酸化によつて生じる酸化膜の均一性
が劣り、Coの溶出が激しくなるためと考えられ
る。そこで電解研摩液の組成を、リン酸濃度が90
%以上の濃リン酸液(H3PO4)とし、更に必要
に応じてエチレングリコール等を主成分とする添
加剤を加える。そしてリード片を陽極にして、電
解研摩を行なう。 このような濃リン酸液でFe(10〜18%)−Co
(残)合金を電解研摩してバリ取りしたところ、
従来の電解研摩液で電解研摩したものに比べて、
ピツトは発生せず表面荒れのない均一な状態が得
られた。 こうしてバリ取りしたリード片に、金などの接
点材料をメツキする。前記のようにリード片は濃
リン酸液によつて表面状態が均一になつているの
で、メツキの密着性は充分である。接点材料がメ
ツキされたリード片を更に熱処理して、接点材料
とリード片間の拡散を行なう。即ち接点材料がメ
ツキされたリード片2,3を、炉に入れて800±
100℃の温度で、15〜60分間、水素(H2)中で熱
処理し、接点表面にCoを3〜10%原子量拡散さ
せる。前記のように濃リン酸液でバリ取りしたこ
とによりメツキの密着が向上し、更にリード片と
接点材料間が拡散処理されるので、リード片と接
点材料との密着は一層確実となる。 最後にアルゴンガスの雰囲気中でガラス管中に
封着し、検査を行なうことによつて、全製造工程
が終了する。 前記のようにしてリード片中のCoを金接点の
表面まで拡散させたときの、Co析出量との粘着
特性および接触抵抗との関係を第5図に示す。横
軸は金接点表面へのCo析出量(%)、縦軸は粘着
特性(磁歪試験開放値変化率)と接触抵抗値であ
る。Coの拡散量が3%以上になると磁歪試験開
放値変化率が20%以下になり、粘着性が非常に向
上する。一方接触抵抗は、Coの拡散量が少なく
て全部金の方が好ましいが、析出量が6%以下で
あれば金のみの場合の30Ωと殆ど変わらない。10
%程度までは60Ω以下となり、実用上さほど支障
はない。 第6図はFe(10〜18%)−Co(残)合金の拡散処
理温度、時間とCoの析出量との関係を示す図で、
横軸はアニール温度、縦軸はCo析出量である。
前記のように粘着性も接触抵抗も許容値を示す
Co析出量は3〜10%程度であるが、この程度の
Co析出量を得るには、アニール時間が15分の場
合は、700〜900℃程度の温度が適当で、60分の場
合は、760℃以下が適当である。 第7図はFe−Co合金の熱膨張率を示す図で、
横軸はコバルト(Co)中の鉄(Fe)の含有率、
縦軸は熱膨張率である。Fe−Co合金のリード片
2,3を直接ガラス管1に封着するため、該リー
ド片2,3を従来の52アロイなどと同様にガラス
管1に封着した場合にガラス管にクラツクが発生
したりしないように、リード片2,3とガラス管
1との熱膨張率が等しいことが要求される。Fe
−Co合金の場合は、Feの含有率によつて、ガラ
ス管とほぼ等しい熱膨張率が得られる。 即ちガラス管の熱膨張率は117.5±2.5×10-7
℃程度であるが、本発明で用いられるFe−Co合
金は、Feの含有率が8.5〜20%の領域では、ガラ
スと同程度の熱膨張率となつている。 第8図はFe−Co合金の電気抵抗率を示す図で、
横軸はコバルト(Co)中の鉄(Fe)の含有率、
縦軸は電気抵抗率である。ガラスとの熱膨張率が
等しい8.5〜20%Feの領域では、電気抵抗率は12
〜14μΩcm程度で、従来最も多く使用されている
リード片材料である52アロイの電気抵抗率の
35μΩcmよりはるかに優れている。このようにFe
−Co合金は電気抵抗率も低いため、通電した際
の温度上昇が小さく、52アロイより優れているこ
とが確認された。 第9図は12%Fe−88%Co合金と52アロイとの、
電流値に対する抵抗変化率を示す図で、12%Fe
−88%Co合金の方が52アロイより優れている。
第10図は12%Fe−88%Co合金の磁気特性を示
すヒステリシスカーブである。 以上の各特性をまとめると表・1の通りであ
る。
【表】 第11図は従来の52アロイと本発明によるFe
(10〜18%)−Co(残)合金のリード片との寿命特
性を、窒素(N2)封入の場合と本発明によるア
ルゴン(Ar)封入の場合を比較する図である。
この図から明らかなように、本発明のFe(10〜18
%)−Co(残)合金を用いたリードスイツチは、
窒素封止した場合でも従来のアルゴン封止したも
のより優れており、Fe(10〜18%)−Co(残)合金
の諸特性の効果が現れている。またアルゴン封止
したFe(10〜18%)−Co(残)合金のリードスイツ
チは、窒素封止したものより更に寿命が向上して
いる。 (g) 発明の効果 以上の各特性図からも明らかなように、Fe(10
〜18%)−Co(残)合金はガラス管との封着性、
電気的特性および磁気特性などのいずれも極めて
優れており、リード片としての特性は、52アロイ
よりも有望である。本発明はこのようなFe(10〜
18%)−Co(残)合金のリード片のバリ取りを濃
リン酸液の電解研摩で行ない、表面状態を均一に
したリード片に接点材料をメツキし拡散処理した
構成になつている。そのため、52アロイなどと違
つて、接触抵抗を悪化させるFeの析出量が少な
く酸化に対し安定なCoが析出するので、接触抵
抗は極めて低く、且つアルゴン封止により酸化が
一層抑制され極めて長寿命となる。また接点表面
までコバルトが析出しているので接点の粘着性も
改善され、リード片のバリ取り時の表面荒れが改
善され、且つリード片と接点材料とが拡散される
ので、接点材料とリード片との密着性も極めて優
れ、一層長寿命となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は通常のリードスイツチの全体構成と接
点部を示す断面図、第2図はリード片のバリ取り
工程を示す図、第3図は本発明方法により製造さ
れるリードスイツチを示す断面図、第4図は本発
明によるリードスイツチの製造工程を示す工程図
である。第5図以下は本発明によるリードスイツ
チの諸特性を示すもので、第5図は粘着特性と接
触抵抗特性を示す図、第6図はアニール温度・時
間とCo析出量の関係を示す図、第7図はFe含有
量と熱膨張率との関係を示す図、第8図はFe含
有率と電気抵抗率との関係を示す図、第9図は
12Fe,Co合金の抵抗変化率を示す図、第10図
は12Fe,Co合金のヒステリシスカーブを示す図、
第11図は封入ガスの違いによる寿命特性を示す
図である。 図において、1はガラス管、2,3はリード
片、4は励磁コイル、5は接点ギヤツプ、6は金
接点、71はリード片の平板状部、72はバリを
それぞれ示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Fe(10〜18%)−Co(残)合金の強磁性材料か
    らなるリード片を、リン酸濃度が90%以上のリン
    酸液で電解研摩してバリ取りを行なつた後、該リ
    ード片の接点部に接点を被着して、密封容器に封
    入することを特徴としたリードスイツチの製造方
    法。 2 前記密封容器にリード片を封入する際にアル
    ゴンガスを封入することを特徴とした特許請求の
    範囲第1項記載のリードスイツチの製造方法。
JP17890082A 1982-10-12 1982-10-12 リードスイッチの製造方法 Granted JPS5968117A (ja)

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JPS5968117A JPS5968117A (ja) 1984-04-18
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