JPH02236250A - 高硬度で低接触電気抵抗のＮｉ合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、硬度が高くかつ接触電気抵抗が小さいＮｉ合
金に関するものである。本発明合金の用途は合金単味で
の使用又はステンレス鋼等の母材とのクラッド材として
の使用のいずれでもよい。

（従来技術とその問題点） 接触電気抵抗は電気接点材やボタン電池陰極材などの電
気、電子部材にとって重要な特性であり、これらの部材
では接触電気抵抗は小さいほど好ましく、材料表面に強
固な酸化皮膜が存在すると接触電気抵抗は大きくなり、
逆に酸化皮膜が弱いかあるいは酸化皮膜が存在しない場
合は接触電気抵抗が小さくなる。一般に低接触電気抵抗
金属としてはＡｕがよく知られており、電子機器部材等
の接点用として利用されているが高価である。

次いで接触電気抵抗はＡｕに劣るが、Ａｕに代わるより
廉価な金属としてはＮｉがあり、例えばステンレスにメ
ッキあるいはクラッドとして電気接点等に利用されてい
る。

上述のごとく、現在電気接点等低接触電気抵抗を要求す
る用途にＮｉメッキ材やＮｉクラッド材が使用されてい
るが、Ｎｉメッキ材はメッキ表面の硬度が高くきすがつ
きにくい利点があるものの、生産性あるいは製造コスト
の面では今後の需要展開から考え、必ずしも満足すべき
状況ではない。また、Ｎｉクラッド材は大量生産向きで
あり、製造方法の改善次第で大巾な製造コスト低減の可
能性がある。しかしクラッドに使用されるＮｉは従来よ
りＮｉ２０１やＮｉ２００であり、これらは低接触電気
抵抗ではあるが硬度が低く（それぞれＨｖ：８０〜９０
及びＨｖ：９５〜１０５）、これらのクラッド材はＮｉ
面にきすがつきやすい等のため、ボタン電池用材等硬度
を必要とする用途に対しては問題が残っている。一方、
高硬度Ｎｉ合金としてはインコネル合金、ハステロイ合
金、パーマロイ合金等があるが、これらはＣｒ，Ｍｏ，
Ｆｅ等を多量に含んでおり接触電気抵抗が高い。また、
少量の添加元素で硬度を高めているＮｉ合金として、パ
ーマＮｉやジュラＮｉがあるが、これらも強固な表面皮
膜を生成するＴｉやＡＭを含有しているため接触電気抵
抗が高く、しかも高硬度を得るための長時間時効処理を
必要とし生産性が悪い。このように本発明の狙いとして
いる用途に対し、表面硬度が成形加工時並びに使用時キ
ズのつきにくいＳＵＳ３０４程度（Ｈｖ≧１４０）であ
り、接触電気抵抗がＮｉ（２〜５ｍΩ）に近い値で実用
上十分にその性能が維持できる値（≦１０ｍΩ）を併せ
もつ、Ｎｉ合金は既存合金の中には見当たらないのであ
る。

（発明の目的） 本発明は上記問題点を改善するもので、硬度はＨｖｌ４
０以上、接触電気抵抗は１０ｍΩ以下と硬度が高く、接
触電気抵抗が小さく、しかも、原料の入手が容易で安価
なＮｉ合金を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明のＮｉ合金は、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．３
％、Ｍｏ：８％以下，Ｎｂ：５．５％以下を含有し、か
つＭｏとＮｂの重量％が次式を満足し、 ７≦３．ＩＮｂ＋Ｍｏ≦１７ 残部がＮｉと不可避的不純物からなることを第１の特徴
とする。

また、本発明のＮｉ合金は、第１の特徴に加えて、１０
重量％以下のＦｅを含有することを第２の特徴とする。

（作用） 以下、本発明の特徴を図面を参照しながらその作用と共
に具体的に説明する。

先づ、本発明合金で、Ｃ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｆｅ等の必須成
分を限定した理由は次のとおりである。

Ｃ 炭素は侵入型に固溶し硬化に寄与するとともに，Ｎｂと
の複合添加によりＮｂ炭化物を析出しＮｉを硬くする。

０．０５重量％未満では硬度の上昇が十分でないので下
限を０．０５重量％とした。また多量の添加は製鋼上の
制約があり、また機械的性質の劣化を招くので、その上
限を０．３重量％とじた。

Ｍｏ，Ｎｂ ＭＯは置換型に固溶し、Ｎｉの硬化に寄与する。８重景
％を越える添加は熱間加工性を損なうので、上限を８重
量％とした。Ｎｂは置換型に固溶するとともに、Ｎｂ炭
化物を析出しＮｉを硬化する。ＮｂはＭＯに比べ硬化に
対する寄与は大きいが、接触電気抵抗もより大きくし、
Ｎｂの単独添加では５．５重量％を越えると接触電気抵
抗が１０ｍΩを越えるので、その上限を５．５重量％と
した。またＭｏとＮｂを複合添加する場合、重量％で３
．ＩＮｂ＋Ｍｏ＜７では十分な硬度が得られない。一方
、３．ＩＮｂ＋Ｍｏ＞１７では接触電気抵抗が１０ｍΩ
を越える。したがってＭｏとＮｂの重量％が７≦３．１
Ｎｂ＋Ｍｏ≦１７なる関係式を満足する範囲にある必要
がある。

Ｆｅ Ｆｅは置換型に固溶しＮｉの硬度を高めるが、その寄与
は非常に小さく硬化元素としては期待できない。しかし
Ｆｅを含む原料は含まない原料に比べ価格が格段安いた
め、本発明合金の製造コスト低減の面から、このＦｅ含
有原料の使用は重要である。Ｆｅは接触電気抵抗を高め
る元素であり、その程度はＮｂよりは小さいがＭｏより
は大きく、含有量が１０重量％を越えると接触電気抵抗
が１０ｍΩを越えるのでその許容可能な上限を１０重量
％とした。

第１表、第２表は本発明に用いた合金群の化学成分及び
諸性質の測定結果を示す。第１表はＣ，Ｍｏ．Ｎｂの成
分範囲を決めるために用いたもの、第２表はＦｅの成分
・範囲を決めるために用いたものである。

これらの合金は高周波炉にて溶製し、１０００℃の熱間
圧延により２ｍｍ厚さの板を作製した。

その後１１４０℃の大気焼鈍を行ない、表面を＃３２０
程度のエメリー研磨により酸化スケールを除去し、硬度
及び接触電気抵抗を測定した。なお硬度はビッカース硬
度（Ｈｖ）とし、試料表面を荷重１０ｋｇで測定した。

また接触電気抵抗は試料表面に直径０．５ｍｍの純金の
端子を接触させ、荷重５０ｇｆ、電流１０ｍＡで測定し
た。走査距離は２ｍｍで、チャート上の測定値の範囲を
求めて表示した。さらに、本発明合金が製造できるか否
かを判断するのに熱間加工性の良否を熱間圧延後の割れ
の有無により表示した。

第１図は第１表の接触電気抵抗を用い、ＭｏとＮｂ含有
量を座標とした図に接触電気抵抗が１０ｍΩ以下の合金
（図のＯ）と１０ｍΩを越える合金（図の●）を区分け
してプロットしたものである。この図で一点鎖線で示し
た直線Ａ−Ａ　’は接触電気抵抗が１０ｍΩの境界線で
あり、この境界線の下側の成分範囲が接触電気抵抗の良
好な範囲である。また熱間加工性の制約からＭｏ＝８％
の直線を破線で示しており、この線よりも左側は熱間加
工性良好で、右側は熱間加工性が不良である。従って右
側の領域は本発明合金の成分範囲から除外した。

第２図は第１表の硬度を用い、ＭＯとＮｂの含有量を座
標とした図に硬度（Ｈｖ）が１４０以上の合金（図のＯ
、△）と１４０未満の合金（図の●、▲）を区分けして
プロットしたものである。

この図ではＣ＜０．０５％の合金を△又は▲で、Ｃ≧０
．０５％の合金をＯ又は●で示している。

また同図には第１図の接触電気抵抗の境界線Ａ−Ａ′及
び熱間加工性の境界線も示してある。

第２図で太い実線Ｂ−Ｂ’はＣ≧０．０５％の場合のＨ
ｖ＝　１　４　０の境界線であり、細い実線ｃ−ｃ’は
Ｃ＜０．０５％の場合のＨｖ＝　１　４　０の境界線で
ある。このうちＣｏ０．０５％の場合の境界線ｃ−ｃ　
′は接触電気抵抗の上限のごく近くにあり、硬度、接触
電気抵抗とも良好なＭＯとＮｂの範囲が極めて狭くなり
、実用合金として成立し難い。一方Ｃ≧０．０５％の場
合は図で示す斜線部がＨｖ≧１４０、接触電気抵抗≦１
０ｍΩを満足し、かつ熱間加工性良好な領域であり、本
発明合金の成分範囲に合致する。

次に第２表では第１表の本発明合金（３）及びそれにＦ
ｅを１〜１５重量％添加した合金の接触電気抵抗が示さ
れており、Ｆｅの含有量が１０重量％を境にそれより少
ないと接触電気抵抗が１ｏｍΩ以下、逆に多いと１０ｍ
Ωを越えることが示されている。

第３図は接触電気抵抗の測定例であり、（ａ）は本発明
合金（３）、（ｂ）は比較合金（１６）である。

（以下余白） 第２表 （発明の効果） 本発明のＮｉ合金は、硬度が高く且つ接触電気抵抗が小
さく、しかも添加元素の入手が比較的容易で且つ安価な
ので、電気、電子部品材料として優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明合金のＭＯとＮｂ含有量と接触電気抵
抗の関係を示す図。第２図はＭｏとＮｂ含有量と硬度の
関係を示す図。第３図は、本発明合金及び比較合金の接
触電気抵抗の測定例を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．３％とＭｏ：８％以
   下、Ｎｂ：５．５％以下の一方又は両方を含有し、かつ
   ＭｏとＮｂの重量％が次式を満足し、７≦３．１Ｎｂ＋
   Ｍｏ≦１７ 残部がＮｉと不可避的不純物からなることを特徴とする
   高硬度で低接触電気抵抗のＮｉ合金。 ２、重量％で１０％以下のＦｅを含有する請求項１記載
   のＮｉ合金。