JPH0471866B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、１つの成分が大きい硬度および強度
ならびに高い融点を有し、かつ他の成分が高い導
電性および熱伝導性ならびに低い融点を有するよ
うな２種類の成分の不均質複合体からなる電気的
接触材料を、１つの成分からなる凹所を有する構
造体を他の成分で充填することにより製造する方
法に関する。

従来の技術 前記種類の方法は、西ドイツ国特許第554720号
明細書から公知である。この場合には、良好に伝
導性の材料との比較的大きい接触面が形成され、
したがつて局部的な過熱は、焼損耐性および寿命
に対して不利に作用しうる。不均質成分からなる
平面状複合材料を製造するための他のこの種の方
法は、西ドイツ国特許第758108号明細書から公知
であり；この場合には、差当り凹所は、平行な溝
の形で１つの材料中に得られ、この溝は、引続き
充填材料、例えば金属酸化物、粉末状黒鉛、溶融
困難な材料、例えばタングステンまたは伝導性材
料、例えば銀によつて充填され、それによつて不
均質な接触面が生じる。しかし、努力して達成さ
れた不均質性は、１つの方向にのみ、すなわち充
填された溝に対して横に実現されている。

更に、この種の複合材料を得るためには、芯部
が高い強度の金属、例えばニツケルからなり、か
つ外被が良好な導電性の金属、例えば銀からなる
被覆線を繰り返し束ねかつ伸長することができ、
その上こうして形成された繊維束は、繊維の配向
に対して横に個々の円板に細断される。こうして
形成された接触材料は、銀製ネツトに基づいて良
好は導電性および熱伝導性を有し、銀によつて包
囲されたニツケル芯部は、焼損耐性を向上させる
かないしは溶接傾向を減少させる（ラウ社（Ｇ・
Rau）、プフオルツハイム（Pforzheim）在、の
社内報告書参照）。この接触材料の場合の欠点は、
ニツケル芯部直径の変動により材料分布が不均質
なことにある。また、繊維破断の危険は、数回の
変形によつて存在する。

もう１つの公知方法の場合、混合析出によつて
生じた金属粉末混合物は、圧縮されかつ焼結され
る〔カイル（Ａ・Keil）、メルル（Ｗ・Ａ・
Merl）、ビナリツキー（Ｅ・Vinaricky）：“エレ
クトリツシエ・コンタクテ・ウント・イーレ・ヴ
エルクシユトツフエ（Elektrische Kontakte
und ihre Werkstoff）”，シユプリンガー社
（Springer、ベルリン、ハイデルベルク、ニユー
ヨーク、東京在）刊、1984〕。引続き、こうして
生成された焼結体は、密度を上昇させるために押
出によつて棒に後成形される。また、この複合材
料は、粉末混合物の粒度の統計的変動のために成
分の不均質な分布を示す。更に、個々の粒子は材
料の表面から逸脱するという危険が存在する。

更に、粉末冶金法の場合には、高融点金属を焼
結させることによつて孔含有構造体が生成され、
この構造体中に低融点金属は、毛管力によつて吸
込まれる（カイル（Ａ・Keil）、メルル（Ｗ・
Ａ・Merl）、ビナリツキー（Vinaricky）：“エレ
クトリツシエ・コンタクテ・ウント・イーレ・ヴ
エルクシユトツフエ（Elektrische Kontakte
und ihre Werkstoff）”，シユプリンガー社
（Springer、ベルリン、ハイデルベルク、ニユー
ヨーク、東京在）刊、1984）。しかし、またこの
焼結含浸法により得られる接触材料は、気孔の大
きさの点で大きい変動を示す。この結果、一面で
導電性および熱伝導性を局部的に著しく変え、他
面焼損耐性を局部的に著しく変えることが導か
れ、このことは、接触抵抗および接触寿命に不利
に作用する。一般に、繊維複合材料の場合ならび
に粉末冶金法により得られた複合材料の場合に
は、材料損失は、束または棒から円板を切り離す
際に切つて揃えることによつて許容ならしめるこ
とができる。

発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、電気的接触材料を接触体の形
状で、接触体の電流の流れに対して側方、すなわ
ち横に２つの成分の拡張分布および形状寸法が
μm範囲内で自由に選択可能でありかつ高い精度
で維持可能であることにより、２成分からなる不
均質複合体から得ることである。

課題を解決するための手段 この課題は、 ａ 支持体層から突出しているプラスチツクプラ
グからなる型を得、 ｂ この型の自由領域を１つの成分で充填し、プ
ラスチツクを除去し、 ｃ こうして生成された構造体の凹所を他の成分
で充填することを特徴とする、電気的接触材料
の製造法ならびに ａ 支持体層上にプラスチツクからなるハニカム
状の型を得、 ｂ この型の自由領域を１つの成分で充填し、プ
ラスチツクを除去し、 ｃ こうして生成された構造体の凹所を他の成分
で充填することを特徴とする、電気的接触材料
の製造法によつて解決される。特許請求の範囲
に記載の請求項３〜１２のいずれか１項は、こ
れらの解決の好ましい構成および展開を維持す
る。

本発明によれば、接触材料のそれぞれ望ましい
電気的性質および機械的性質は、局部的な偏倚な
しに完成許容差に基づいて実現させることができ
る。この場合、成分の最小の横寸法は、１mmまで
の構造高さの際にμm範囲内であることができる。

Ｘ線デープリングラフイー法でこの方法から導
出された成形技術を用いてミクロ構造体を製造す
る（LIGA方法）ことは、ケルンフオルシユング
スツエントルムス・カールスルーエ社
（Kernforschungszentrums Karlsruhe）の報告
書KfK3995，1985年11月に指摘され、記載され、
かつ示されている。

実施例 次に、本発明の実施例を第１図〜第５図につき
詳説する： 第１図は、例えばクロム−ニツケル鋼からなる
金属支持体層１がＸ線に敏感なレジスト層２上に
設けられていることを断面で示す。レジスト層２
は、吸収構造体３ａを有するＸ線マスク３を介し
てシンクロトロンからの極めて平行な放射線４で
露光される。照射の場合、Ｘ線マスク３の吸収構
造体３ａによつて遮蔽されないレジスト層２の領
域は、放射線化学的に変化される。

照射後、現像の際にレジスト層の放射線に暴露
された領域は、外へ溶け出る。この例の場合に
は、Ｘ線マスク３の吸収構造体３ａに相応しかつ
レジスト層２の厚さを有するプラグ状のプラスチ
ツク型５が生成される（第２図）。

プラスチツク型５の現像の際に露出した領域６
は、電極としての金属支持体層１を使用しながら
電気メツキにより高い硬度および強度の金属７、
例えばニツケルで充填される（第３図）。こうし
て生成された金属構造体７を平坦にした後、残り
のプラスチツク（プラグ）５は、外へ溶け出され
る。室状凹所８を有する繋がつている網状構造体
７が生じる（第４図）。

金属構造体７を、金属１および７の融点よりも
低い融点でありかつ高い導電性および熱伝導性を
有する金属、例えば銀で含浸することによつて、
２つの材料成分それら自体の性質を合せもつ接触
材料が生じる。この場合、金属構造体７は、層の
浸漬処理または蒸着によつて良好な導電性および
熱伝導性を有する金属に対して湿潤可能にするこ
とができる。含浸後、支持体層１は除去すること
ができる。第５図は、高い導電性および熱伝導性
の材料からのプラグ９からなる前記接触材料を示
し、このプラグは、高い硬度および強度の材料か
らの網状金属構造体７によつて包囲されている。
大抵の使用の場合には、導電性の支持体層を例え
ば舌状片の形で接触材料に接触支持体として留め
て置くことも好ましい。

また、例えば測定技術または再調整技術におい
て特殊な接点のためには、第１に高い硬度および
強度の材料からなるプラグをLIGA法により構成
し、かつこの場合に生じる相互に結合した網状通
路を高い導電性および熱伝導性の材料で含浸する
ことによつて充填することも好ましい。この場合
には、第１図で示した吸収構造体３ａを補充す
る、吸収構造体を有するＸ線マスクが使用され
る。

機械的に特に高負荷された接点の場合には、プ
ラスチツク型５の自由領域６（第２図）を硬化可
能なペースト状セラミツク材料７（第３図）、例
えば硬化剤と、“トロライト（Trolit）”の商標で
市場で入手することができる材料とからなる結合
剤中のAl₂O₃で充填することは好ましい。セラミ
ツク材料７の硬化後、残りのプラスチツク５は外
へ溶け出る。次に、室状の凹所８を有する、繋が
つている網状セラミツク構造体７が生じる（第４
図）。セラミツク構造体７を高い導電性および熱
伝導性を有する金属９で含浸することによつて、
金属／セラミツク複合体からなる接触材料が生じ
る。含浸後、この場合に導電性である必要がない
支持体層１は、再び除去することができる。支持
体層１は、接触材料に接して留まつていなければ
ならない導電性接触支持体であり、したがつてセ
ラミツク構造体７の凹所８は、電極としての支持
体層１を使用しながら電気メツキにより高い導電
性および熱伝導性の金属９で充填することができ
る。

殊に、良好な焼損耐性が必要とされるような電
力技術における接点のためには、プラスチツク型
５の自由領域６（第２図）を電気メツキにより充
填するため、金属合金ないしは金属、例えばタン
グステン合金またはクロムもしくはアルミニウム
を使用するのが好ましく、この金属合金ないしは
金属は、残りのプラスチツク５を除去した後に化
学的変換（炭化、酸化または窒化）によつて大き
い硬度および強度を有する成分に変換することが
できる。こうして形成された構造体７を高い導電
性および熱伝導性を有する金属９（第５図）で含
浸することによつて、良好な導電性および高い焼
損耐性を有する金属／金属炭化物−複合体、金
属／金属酸化物−複合体もしくは金属／金属窒化
物−複合体からなる接触材料が生じる。

溶接に対する高い安全性により、炭素を有する
接触材料が提供される。このような接触材料を本
発明により製造するために、プラスチツク型５の
自由領域６（第２図）は、電気メツキにより高い
導電性および熱伝導性を有する金属７、例えば銅
で充填され、かつ残りのプラスチツク５は、外へ
溶け出る。こうして生じた網状金属構造体７の凹
所８（第４図）は、有機化合物、例えば重合体、
ヒエノール樹脂で充填される。重合体を熱分解す
る場合（容積の減少を補償するために同時に圧縮
する場合）には、極端な硬度を有する重合炭素９
（ガラス炭素）が生じる。熱分解後、支持体層１
は再び除去することができる。更に、１つの好ま
しい方法は、凹所をカーボンブラツクまたは黒鉛
粉末ないしはこのような物質のスラツジで充填す
ることにある。

高い導電性および熱伝導性の材料を有する領域
の形状寸法および伸びならびに高い硬度および強
度の材料を有する領域の形状寸法および伸びが自
由に選択可能であることによつて、接触抵抗、焼
損耐性、溶接傾向および粘着傾向のような接触材
料の性質は、例えば測定技術または電力技術にお
いて接点をそのつど使用することに最適に適合さ
せることができる。高い導電性および熱伝導性の
材料を有する領域ならびに高い硬度および強度の
材料を有する領域を正確に均一に分布させること
によつて、側方で均一な接触材料の性質が得ら
れ、それによつて回路の場合に接点を局部的に堅
固に溶接することは、十分に回避することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図、第５図は、
それぞれ１つの成分が大きい硬度および強度を有
しかつ他の成分が高い導電性および熱伝導性を有
するような２成分の複合体からなる電気的接触材
料を製造する過程を示す略図である。 １……支持体層、２……レジスト層、３……Ｘ
線マスク、３ａ……吸収構造体、４……放射線、
５……プラグ状プラスチツク型、６……自由領
域、７……金属構造体ないしはセラミツク構造
体、８……室状凹所、９……金属ないしは重合炭
素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １つの成分が大きい硬度および強度ならびに
   高い融点を有し、かつ他の成分が高い導電性およ
   び熱伝導性ならびに低い融点を有するような２種
   類の成分の不均質複合体からなる電気的接触材料
   を、１つの成分からなる凹所を有する構造体を他
   の成分で充填することにより製造する方法におい
   て、 ａ 支持体層から突出しているプラスチツクプラ
   グからなる型を得、 ｂ この型の自由領域を１つの成分で充填し、プ
   ラスチツクを除去し、 ｃ こうして生成された構造体の凹所を他の成分
   で充填することを特徴とする、電気的接触材料
   の製造法。 ２ １つの成分が大きい硬度および強度ならびに
   高い融点を有し、かつ他の成分が高い導電性およ
   び熱伝導性ならびに低い融点を有するような２種
   類の成分の不均質複合体からなる電気的接触材料
   を、１つの成分からなる凹所を有する構造体を他
   の成分で充填することにより製造する方法におい
   て、 ａ 支持体層上にプラスチツクからなるハニカム
   状の型を得、 ｂ この型の自由領域を１つの成分で充填し、プ
   ラスチツクを除去し、 ｃ こうして生成された構造体の凹所を他の成分
   で充填することを特徴とする、電気的接触材料
   の製造法。 ３ 型の自由領域をＸ線デープリングラフイー法
   またはプラスチツク成形法によつて製造する、請
   求項１または２に記載の方法。 ４ プラスチツク型の自由領域を硬化可能なペー
   スト状セラミツク物質で充填する、請求項１また
   は２記載の方法。 ５ プラスチツク型を導電性支持体層上に設け、
   プラスチツク型の自由領域を電極としての導電性
   支持体層を使用しながら電気メツキにより金属ま
   たは金属合金で充填する、請求項１または２記載
   の方法。 ６ プラスチツク型を導電性支持体層上に設け、
   高い導電性および熱伝導性を有する成分を硬化さ
   れたセラミツク構造体の凹所中に電気メツキによ
   り導入する、請求項４記載の方法。 ７ 硬化されたセラミツク構造体の凹所を高い導
   電性および熱伝導性を有する成分で含浸によつて
   充填する、請求項４記載の方法。 ８ 金属または金属合金からなる構造体の凹所を
   高い導電性および熱伝導性を有する成分で含浸す
   ることによつて充填する、請求項５記載の方法。 ９ 電気メツキにより充填するために酸化法、炭
   化法または窒化法によつて大きい硬度および強度
   の成分に変換することができる金属を使用する、
   請求項５記載の方法。 １０ 構造体の凹所を充填するために加熱するこ
   とによつて炭素変態（例えば、ガラス炭素）に変
   換することができる有機化合物を使用する、請求
   項１または２に記載の方法。 １１ 支持体層を接触材料の製造後に除去する、
   請求項１または２に記載の方法。 １２ 支持体層として導電性材料を使用し、この
   導電性材料を例えば舌状片の形に構成して接触支
   持体として留める、請求項１または２に記載の方
   法。