JPH08260078A - Sliding contact material, clad composite material, and small DC motor using the same - Google Patents

Sliding contact material, clad composite material, and small DC motor using the same

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JPH08260078A
JPH08260078A JP7087383A JP8738395A JPH08260078A JP H08260078 A JPH08260078 A JP H08260078A JP 7087383 A JP7087383 A JP 7087383A JP 8738395 A JP8738395 A JP 8738395A JP H08260078 A JPH08260078 A JP H08260078A
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JP
Japan
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alloy
weight
sliding contact
contact material
sliding
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Application number
JP7087383A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiya Yamamoto
俊哉 山本
Takao Asada
敬雄 麻田
Tetsuya Nakamura
哲也 中村
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Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
Original Assignee
Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 毒性がなく、特に低接触抵抗に優れ、且つ耐
摩耗性、電気的特性も良好な高品質の摺動接点材料及び
クラッド複合材の提供。 【構成】 AgZn合金又はAgZnNi合金、もしく
はAgMg合金又はAgMgNi合金であって、各合金
組成中、Znは0.01〜1重量%未満、Mgは0.0
1〜1重量%、Niの添加量は、Zn併用の場合は0.
01〜0.5重量%未満、Mg併用の場合は0.01〜
0.5重量%含有され、合金組成中、そのZn及びMg
はAgα相中に固溶しており、Ni粒子はAgα相中に
均一に分散している摺動接点材料である。クラッド複合
材の表面層を形成し、ベース層としてCu又はCu合金
で構成される、二層張りクラッド複合材から成るコンミ
テータを、家庭用電化製品の直流小型モータに使用す
る。
(57) [Summary] (Modified) [Purpose] To provide high-quality sliding contact materials and clad composite materials that are non-toxic, have excellent low contact resistance, wear resistance, and electrical characteristics. [Configuration] An AgZn alloy or an AgZnNi alloy, or an AgMg alloy or an AgMgNi alloy, wherein Zn is 0.01 to less than 1 wt% and Mg is 0.0
1 to 1% by weight, and the addition amount of Ni is 0.
01 to less than 0.5% by weight, 0.01 to 0.01 when combined with Mg
0.5% by weight of Zn and Mg in the alloy composition
Is a solid solution in the Agα phase, and Ni particles are sliding contact materials uniformly dispersed in the Agα phase. A commutator formed of a double-layer clad composite material, which forms a surface layer of the clad composite material and is composed of Cu or a Cu alloy as a base layer, is used for a DC small-sized motor for household appliances.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、電気的、機械的摺動
部に使用する摺動接点材料に係わり、具体的には特に充
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
型モータ用コンミテータ(その他アースリング、ロータ
リースイッチ等)に用いる低接触抵抗を有する摺動接点
材料に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sliding contact material used for electrical and mechanical sliding parts, and more specifically, a small DC power source used for household appliances driven by rechargeable batteries. The present invention relates to a sliding contact material having low contact resistance used for a commutator for motors (others such as an earth ring and a rotary switch).

【0002】[0002]

【従来の技術】当該技術分野において、現在新しい摺動
接点材料の開発や摩耗に関する研究が盛んに行なわれて
きており、摺動接点材料及びクラッド複合材に関して
は、この摩耗と接触抵抗とが重要な問題であるところ、
この摩耗現象は複雑で学理的には未解明な点も多く難し
い問題である。
2. Description of the Related Art In the technical field, research and development on new sliding contact materials and wear have been actively conducted at present, and this wear and contact resistance are important for sliding contact materials and clad composite materials. Where the problem is
This wear phenomenon is a difficult problem because it is complicated and there are many points that have not been scientifically elucidated.

【0003】通常、摺動接点材料の金属表面はかなり平
滑に仕上げたつもりでも、ミクロ的な観察をすると完全
な平面ではなく微妙な凹凸が存在している。二つの金属
の接触状態をみると、見掛けは広い面積で接触している
ように見えるが、実際は幾つかの凹凸が存在し孤立した
突起でのみ接触していることになる。
Usually, even if the metal surface of the sliding contact material is intended to be finished to be fairly smooth, microscopic observation shows that it is not a perfect flat surface but has fine irregularities. Looking at the contact state of the two metals, it seems that they are in contact with each other over a wide area, but in reality, there are some irregularities and they are in contact only with isolated protrusions.

【0004】摩擦に対する摩耗は、基本的には接触する
力の大きさに比例し、硬さに反比例する。その他、温
度、湿度、腐食性成分、有機質蒸気、埃などは摩耗や電
気的特性(接触抵抗)に変化をもたらす要因となる。
The wear due to friction is basically proportional to the magnitude of the contacting force and inversely proportional to the hardness. In addition, temperature, humidity, corrosive components, organic vapor, dust, etc. cause wear and change in electrical characteristics (contact resistance).

【0005】摺動接点材料における摩耗の仕方は、大別
して凝着摩耗と、引っかき摩耗とがある。凝着摩耗と
は、真の接触部即ち突起部において金属同士の溶着が起
こり、軟らかい方の金属が引き裂かれて硬い方の金属に
移行することによって起こる摩耗である。
The manner of wear of the sliding contact material is roughly classified into adhesive wear and scratch wear. Adhesive wear is wear that occurs when metals are welded to each other at a true contact portion, that is, a protruding portion, and a softer metal is torn and converted to a harder metal.

【0006】引っかき摩耗とは、硬さの大きく異なる材
料が擦り合わされる場合、或るいは軟らかい金属同士で
も一方に硬い粒子などを含んでいるような場合に惹起さ
れる摩耗である。
[0006] Scratch wear is wear caused when materials having greatly different hardness are rubbed against each other, or when soft metals or hard metals are contained in one of them.

【0007】例えば、直流小型モータにおけるコンミテ
ータと刷子間の高速回転により、コンミテータを構成す
るクラッド複合材が長時間の接触摩擦を受け、熱も加わ
るため該複合材のミクロンオーダーの貴金属合金表面層
が削られ、摩耗粉が生じコンミテータの間隙を埋め、導
通短絡させて電気的トラブルを起こしたり雑音発生の原
因となる。
For example, due to the high speed rotation between the commutator and the brush in a small DC motor, the clad composite material composing the commutator is subjected to long-term contact friction and heat is also applied, so that the micron-order precious metal alloy surface layer of the composite material is generated. It is ground and wear powder is generated, filling the gap of the commutator, and conducting and short-circuiting to cause an electrical trouble or noise.

【0008】しかも、クラッド複合材の中間層、更には
ベース層にまで摩耗がおよび酸化し易いベース層の酸化
物などにより、電気的な種々のトラブルの原因となる。
それ故、該複合材を構成する二層又は三層を成す合金材
料及び合金組成の改良研究が極めて重要な問題となって
くる。
Moreover, various electrical troubles are caused by the oxide of the base layer, which is easily worn and oxidized even in the intermediate layer of the clad composite material.
Therefore, research into improving alloy materials and alloy compositions forming two or three layers constituting the composite material becomes a very important problem.

【0009】近年、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コンミテータ材料とし
て、表面層が1〜2重量%のCd、残部AgとしたAg
Cd合金、ベース層がCuまたはCu合金の二層張りと
したクラッド複合材(例えばAgCd1/Cu)、又は
表面層が1〜2重量%のCd、0.01〜0.7重量%
のNi、残部AgとしたAgCdNi合金、ベース層が
Cu又はCu合金の二層張りとしたクラッド複合材(例
えばAgCd2Ni0.3/Cu)等が通常使用されて
いる。
Recently, as a commutator material for a small DC motor used in household appliances driven by a rechargeable battery, the surface layer is 1 to 2% by weight of Cd, and the balance Ag is Ag.
Cd alloy, a clad composite material in which the base layer is Cu or a Cu alloy double-layered (for example, AgCd1 / Cu), or Cd whose surface layer is 1 to 2% by weight, 0.01 to 0.7% by weight
Ni, an AgCdNi alloy with the balance Ag, and a clad composite material (for example, AgCd2Ni0.3 / Cu) in which the base layer is a double layer of Cu or a Cu alloy are usually used.

【0010】それら、AgCd合金やAgCdNi合金
は電気的機能、硬さ、接触抵抗に優れた材料であり、例
えば特公平2−60745号には、Sn及びCdのう
ち、少なくとも1種を合計で1〜5重量%残部AgのA
g合金からなる直流小型モータの整流子用摺動接点材料
の開示がある。
These AgCd alloys and AgCdNi alloys are materials excellent in electrical function, hardness and contact resistance. For example, in Japanese Patent Publication No. 2-60745, at least one of Sn and Cd is 1 in total. ~ 5 wt% balance A of A
There is a disclosure of a sliding contact material for a DC small-sized motor commutator made of g-alloy.

【0011】重要な点として、現在、生活環境汚染問題
が叫ばれる状況下にあり、Cdによる人体に対する公害
を避けるため、製造工場では大がかりな環境対策が要求
され実施しているが、一般消費者からは破損した機器
の、Cdを含有している電化部品がそのまま廃棄され、
社会的に大きな問題となっている。
[0011] As an important point, at present, the problem of living environment pollution is being screamed, and in order to avoid pollution of the human body by Cd, large-scale environmental measures are required and implemented at the manufacturing plant, but general consumers From, the electrical components containing Cd of the damaged equipment are discarded as they are,
It is a big social problem.

【0012】その他、AgCu合金やAgCuCd合金
等も使用されるが、初期接触抵抗は低くても接触抵抗の
経時変化があるため、充電式電池を使ったシェーバーの
製品価値が劣るという問題、即ち、接触抵抗が高くなる
と、モータの始動電圧が高まって電池の起電力では始動
しなくなり、また、電池の寿命も短くなるからである。
そのため早い時期に、接触抵抗が低く経時変化のないコ
ンミテータ材料の出現が求められていた。
In addition, AgCu alloys and AgCuCd alloys are also used, but the problem is that the product value of a shaver using a rechargeable battery is poor because the contact resistance changes with time even if the initial contact resistance is low. This is because when the contact resistance becomes high, the starting voltage of the motor increases, the motor does not start with the electromotive force of the battery, and the life of the battery becomes short.
Therefore, the emergence of a commutator material that has a low contact resistance and does not change with time has been required at an early stage.

【0013】また、特開昭58−104140号の中
で、Ag中にZn1〜10重量%とTe、Co、Ni、
Cu、Ge、Ti、Pbの少なくとも1種を、合計で
0.5〜1重量%を添加して成る摺動接点材料が開示さ
れているが、これらTe、Co、Ni、Cu、Ge、T
i、Pb、はZnよりも酸化し易く、AgZn合金に添
加する理由は、酸化を或る程度抑制し、主目的は耐硫化
性、潤滑性を維持しつつ耐摩耗性を向上させ、しかも接
触抵抗を低く安定させることにある。
Further, in JP-A-58-104140, 1 to 10% by weight of Zn and Te, Co, Ni in Ag,
A sliding contact material formed by adding at least one kind of Cu, Ge, Ti and Pb in a total amount of 0.5 to 1% by weight is disclosed, but these Te, Co, Ni, Cu, Ge and T are disclosed.
Since i and Pb are more easily oxidized than Zn, the reason for adding them to the AgZn alloy is to suppress the oxidation to some extent, and the main purpose is to improve the wear resistance while maintaining the sulfidation resistance and lubricity, and to make contact. It is to stabilize the resistance low.

【0014】前記、公開公報に開示されている材料の接
触抵抗は、AgCu合金やAgCuCd合金と同程度で
あり、この発明が意図している点、即ち「電池の起電力
が低下してもモータが始動するという低始動電圧及び、
それによって一度充電した後次に充電するまでの時間が
長くなるという連続使用時間の拡大」という課題の解決
に対して、いまひとつ満足のいくものではなく、更なる
改善が求められていた。
The contact resistance of the material disclosed in the above-mentioned publication is similar to that of AgCu alloy or AgCuCd alloy, and the point intended by the present invention, that is, "the motor has a low electromotive force, Low starting voltage that the
As a result, the problem of "extending continuous use time, in which the time between charging once and charging next time becomes longer", is not satisfactory yet, and further improvement is required.

【0015】さらに、関連する技術として、特開昭56
−130094号には、Ag中に、Mg、Fe、Mg、
Sn、Si、Cd、Mnのうち少なくとも1種を0.0
5〜1重量%と、Ni Fe Coのうち少なくとも1
種を0.05〜0.5重量%含有せしめたAg合金を内
部酸化せしめた整流子材料が開示されているが、このも
のは機械的強度を向上せしめ結果として耐摩耗特性を求
めるのが主目的であり、接触抵抗に関しては、従来一般
に使用されているAgCu合金と同程度のものでしかな
く、また前記始動電圧、起電力を考慮した低い接触抵抗
を満たすものではない。
Further, as a related technique, Japanese Patent Laid-Open No.
No. -130094, in Ag, Mg, Fe, Mg,
At least one of Sn, Si, Cd, and Mn is 0.0
5 to 1 wt% and at least one of Ni Fe Co
A commutator material obtained by internally oxidizing an Ag alloy containing 0.05 to 0.5% by weight of a seed is disclosed, but this one mainly improves the mechanical strength and, as a result, mainly seeks wear resistance characteristics. The contact resistance is the same as that of the AgCu alloy generally used in the past, and does not satisfy the low contact resistance in consideration of the starting voltage and the electromotive force.

【0016】そして、摺動接点材料としての内部酸化材
は、合金としての電気電導率が低いが、接点表面に既に
存在している酸化物のため、局部的に接触抵抗は高くな
る欠点があり、低い接触抵抗が要求される摺動部分に使
用するには難があり、接触抵抗に関しては現在も未解決
な問題が多い。
The internal oxide material as a sliding contact material has a low electric conductivity as an alloy, but has a drawback that the contact resistance is locally high because it is an oxide already existing on the contact surface. However, it is difficult to use it for sliding parts that require low contact resistance, and there are still many unsolved problems regarding contact resistance.

【0017】最近、充電式電池で駆動する家庭電化製品
の小型化傾向に伴い、特に、ヘッドホンステレオ、カメ
ラ、シェーバにあっては、始動電圧が低いモータを使用
し、充電式電池の小型化と軽量化が可能なマイクロモー
タ用コンミテータ開発が益々急務となっている。
With the recent trend toward miniaturization of rechargeable battery-operated home appliances, particularly in headphone stereos, cameras, and shavers, a motor with a low starting voltage is used to reduce the size of the rechargeable battery. There is an urgent need to develop a commutator for micromotors that can be made lighter.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明は、
特に低接触抵抗に優れ、電気的機能も良好で、経時変化
のない、従来技術により製造されたものに比して実用上
遜色のない耐摩耗性を有し、かつ、十分Cdに代わり得
る摺動接点材料の開発をこの発明の技術的課題として、
長期にわたって研究を重ねた結果、合金を構成する金属
組成ならびに配合比、金属組織の改良により、接触抵抗
を低下させる技術を、下記の構成により達成できたので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention
Particularly, it has excellent low contact resistance, good electrical function, does not change with time, has abrasion resistance practically comparable to that manufactured by the conventional technique, and can sufficiently replace Cd. The development of the dynamic contact material is a technical subject of this invention,
As a result of repeated research over a long period of time, a technique for reducing the contact resistance by improving the metal composition and composition ratio of the alloy and the metal structure was able to be achieved by the following constitution.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】この発明の構成は、下記
の通りである。 1 電気的、機械的摺動部の摺動接点材料に用いるAg
Zn合金で、0.01〜1.0重量%未満のZn、残部
Agとしたことを特徴とする摺動接点材料。 2 AgZn合金のAgα相中に、Znが固溶している
ことを特徴とする前記1記載の摺動接点材料。 3 電気的、機械的摺動部の摺動接点材料に用いるAg
ZnNi合金で、0.01〜1.0重量%未満のZn、
0.01〜0.5重量%未満のNi、残部Agとしたこ
とを特徴とする摺動接点材料。 4 AgZnNi合金のAgα相中に、Znが固溶し、
Ni粒子は分散していることを特徴とする前記3記載の
摺動接点材料。 5 電気的、機械的摺動部の摺動接点材料に用いるAg
Mg合金で、0.01〜1.0重量%のMg、残部Ag
としたことを特徴とする摺動接点材料。 6 AgMg合金のAgα相中に、Mgが固溶している
ことを特徴とする前記5記載の摺動接点材料。 7 電気的、機械的摺動部の摺動接点材料に用いるAg
MgNi合金で、0.01〜1.0重量%のMg、0.
01〜0.5重量%のNi、残部Agとしたことを特徴
とする摺動接点材料。 8 AgMgNi合金のAgα相中に、Mgが固溶し、
Ni粒子は分散していることを特徴とする前記7記載の
摺動接点材料。 9 表面層が0.01〜1.0重量%未満のZn、残部
AgとしたAgZn合金、又は表面層が0.01〜1.
0重量%のMg、残部AgとしたAgMg合金であり、
ベース層がCu又はCu合金の二層張りとしたことを特
徴とするクラッド複合材。 10 表面層が0.01〜1.0重量%未満のZn、
0.01〜0.5重量%未満のNi、残部AgとしたA
gZnNi合金、又は表面層が0.01〜1.0重量%
のMg、0.01〜0.5重量%未満のNi、残部Ag
としたAgMgNi合金、ベース層がCu又はCu合金
の二層張りとしたことを特徴とするクラッド複合材。 11 表面層がAgZn合金又はAgZnNi合金、も
しくはAgMg合金又はAgMgNi合金で、ベース層
がCu又はCu合金の二層張りとした前記9及び前記1
0記載のクラッド複合材を、コンミテータとして使用し
たことを特徴とする直流小型モータ。
The constitution of the present invention is as follows. 1 Ag used as a sliding contact material for electrical and mechanical sliding parts
A sliding contact material comprising a Zn alloy with 0.01 to less than 1.0% by weight of Zn and the balance Ag. 2. The sliding contact material according to the above 1, wherein Zn is a solid solution in the Agα phase of the AgZn alloy. 3 Ag used for sliding contact materials of electrical and mechanical sliding parts
ZnNi alloy, 0.01 to less than 1.0 wt% Zn,
A sliding contact material characterized in that 0.01 to less than 0.5% by weight of Ni and the balance Ag are used. 4 Zn forms a solid solution in the Agα phase of the AgZnNi alloy,
4. The sliding contact material as described in 3 above, wherein Ni particles are dispersed. 5 Ag used for sliding contact materials for electrical and mechanical sliding parts
Mg alloy, 0.01-1.0 wt% Mg, balance Ag
The sliding contact material characterized in that (6) The sliding contact material according to the above (5), wherein Mg is a solid solution in the Agα phase of the AgMg alloy. 7 Ag used for sliding contact material of electrical and mechanical sliding parts
MgNi alloy, 0.01-1.0 wt% Mg, 0.
A sliding contact material, characterized in that 01 to 0.5% by weight of Ni and the balance of Ag are used. 8 Mg dissolved in the Agα phase of the AgMgNi alloy,
8. The sliding contact material as described in 7 above, wherein Ni particles are dispersed. 9 0.01% to less than 1.0 wt% Zn in the surface layer, AgZn alloy with the balance Ag, or 0.01 to 1.
An AgMg alloy with 0% by weight of Mg and the balance Ag,
A clad composite material, wherein the base layer is a double layer of Cu or Cu alloy. 10 Zn whose surface layer is 0.01 to less than 1.0% by weight,
0.01 to less than 0.5% by weight of Ni, and the balance A of A
g-ZnNi alloy, or 0.01-1.0 wt% surface layer
Mg, 0.01-0.5 wt% Ni, balance Ag
The clad composite material, wherein the AgMgNi alloy and the base layer are made of Cu or a Cu alloy. 11 The surface layer is an AgZn alloy or AgZnNi alloy, or an AgMg alloy or an AgMgNi alloy, and the base layer is a double layer of Cu or Cu alloy.
A small DC motor using the clad composite material described in 0 as a commutator.

【0020】この発明は、摺動接点材料について種々実
験を行い、Ag中にZnが0.01〜1.0重量%未満
含有され、しかもそのZnがAgα相中に均一に固溶さ
れた状態の組織とした場合、滑性付与に役立ち接触抵抗
が極めて低く、従来技術により製造されたものに比して
実用上何ら遜色のない耐摩耗性を有し、かつ、十分Cd
に代わり得るクラッド複合材が得られることを知見した
のである。
In the present invention, various experiments were conducted on sliding contact materials, and Zn was contained in 0.01 to less than 1.0% by weight in Ag, and the Zn was uniformly dissolved in the Agα phase. In the case of the structure of No. 1, it has a very low contact resistance that contributes to lubricity, has abrasion resistance practically comparable to that produced by the conventional technique, and has a sufficient Cd.
It was found that a clad composite material that can replace the above can be obtained.

【0021】また、同様にAg中にMgが0.01〜1
重量%含有され、MgがAgα相中に均一に固溶された
状態の組織とした場合、Znと同様その摺動接点材料の
表面にZnやMgの酸化物の皮膜(通称酸化バンドと言
う)が形成されることもない素材として発見され、通電
性や接触安定性を阻害する問題も解消された。
Similarly, in Ag, Mg is 0.01 to 1
When the structure is such that Mg is contained in an amount of wt% and Mg is uniformly dissolved in the Agα phase, a Zn or Mg oxide film (commonly called an oxidation band) is formed on the surface of the sliding contact material like Zn. It was discovered as a material that does not form a metal, and the problem of impeding electrical conductivity and contact stability was solved.

【0022】この発明の摺動接点材料は、Zn又はMg
を含むこと、それに加えてNiが、Znと併用の場合は
0.01〜0.5重量%未満、Mgと併用する場合には
0.01〜0.5重量%分散していることにより耐摩耗
性を維持し、しかもマトリックスは固溶元素Zn、Mg
の極めて少ないAgα相となっているため、空気中に放
置しても(経時変化に対して)酸化バンドを形成しない
から、接触抵抗が上がらないこととなる。
The sliding contact material of the present invention is Zn or Mg.
In addition to that, Ni is dispersed in an amount of 0.01 to less than 0.5% by weight when used in combination with Zn, and 0.01 to 0.5% by weight when used in combination with Mg. Wearability is maintained, and the matrix is a solid solution element Zn, Mg
Since it has an extremely small Agα phase, even if it is left in the air, no oxidation band is formed (against change with time), so that the contact resistance does not increase.

【0023】[0023]

【作用】前記の如く、Agα相中にZnが0.01〜
1.0重量%未満固溶し、又はMgが0.01〜1.0
重量%固溶しているため、合金の表面に酸化物の皮膜
(酸化バンド)は不必要に生成することなく、コンミテ
ータと刷子が摺動中に僅かに発生してくるZnO又はM
gOの皮膜が、良好な滑性を保ちつつ摩擦抵抗を低める
作用効果を奏するのである。そしてZnOならびにMg
Oは、それ自体導電性を有するため電気的性能に全く支
障はない。
As described above, Zn is contained in the Agα phase in an amount of 0.01 to 0.01
Solid solution less than 1.0 wt% or Mg 0.01-1.0
Since it forms a solid solution by weight%, an oxide film (oxidation band) is not unnecessarily formed on the surface of the alloy, and ZnO or M slightly generated during sliding of the commutator and the brush.
The film of gO has the effect of lowering the frictional resistance while maintaining good lubricity. And ZnO and Mg
O has conductivity by itself, and thus has no problem in electrical performance.

【0024】この発明で大切なことは、摺動中に生ずる
金属表面の酸化物の皮膜即ち、僅かな酸化バンドは、円
滑な摺動を捉し耐摩耗性を向上させるものの、摺動接点
材料としての接触機能を阻害する要素ともなり得るの
で、酸化バンドの摺動特性への悪影響を最小限に抑える
ことが品質の良否の決め手となる。
What is important in this invention is that the oxide film formed on the metal surface during sliding, that is, a slight oxide band, catches smooth sliding and improves wear resistance, but it is a sliding contact material. Since it can be a factor that hinders the contact function as described above, minimizing the adverse effect on the sliding characteristics of the oxidation band is the deciding factor of quality.

【0025】従来のAgCuやAgCuCdでは、固溶
元素(Cu)をたとえ少量添加しても、空気中に放置す
ると固溶元素の酸化物が、接点表面に酸化バンドとして
生成され(例えばCuO)、接触抵抗が高くなるもので
ある。
In conventional AgCu and AgCuCd, even if a small amount of solid solution element (Cu) is added, an oxide of the solid solution element is generated as an oxidation band on the contact surface when left in the air (eg CuO), The contact resistance is high.

【0026】前記、先行技術に係るAgZnNi合金に
比して、この発明の目的を達成するには、Zn以外の元
素を全く添加しないAgZn合金の方がむしろ良いこと
が判った。しかしながら、0.01重量%未満の添加で
は、その添加効果はなく、1重量%以上だと、空気中に
放置しておいた場合Znが酸化してバンドを生成し接触
抵抗が高くなる。このZnの添加量は0.5〜1.0重
量%未満が最も効果的である。
In comparison with the AgZnNi alloy according to the prior art described above, it has been found that the AgZn alloy containing no elements other than Zn at all is better for achieving the object of the present invention. However, if it is added in an amount of less than 0.01% by weight, the effect is not obtained. If it is added in an amount of 1% by weight or more, Zn is oxidized to form a band when left in the air, resulting in a high contact resistance. The most effective amount of Zn added is 0.5 to less than 1.0% by weight.

【0027】一方、Ag中に少量のZnを添加したAg
Zn合金、例えばAg99.1Zn0.9合金は、加工
上りでビッカース硬度が134Hvになるが、室温で数
日間放置するだけで時効軟化を起こし120Hvまでビ
ッカース硬度が低下する場合がある。この現象自体は、
実用上問題になるほど摺動特性を低下させない。しか
し、クラッド複合材をプレスで打抜く際の寸法誤差等が
モータを組立てる上での不具合を生じる場合があり、そ
のため、このような材料の時効軟化を防止するには、A
gZn合金中にNiを少量添加するのがよい。
On the other hand, Ag in which a small amount of Zn is added to Ag
A Zn alloy, for example, Ag99.1Zn0.9 alloy, has a Vickers hardness of 134 Hv after processing, but sometimes it is left alone at room temperature for a few days to cause aging softening, which may reduce the Vickers hardness to 120 Hv. This phenomenon itself is
It does not deteriorate the sliding characteristics so that it becomes a problem in practical use. However, a dimensional error when punching the clad composite material with a press may cause a problem in assembling the motor. Therefore, in order to prevent such age softening of the material, A
It is preferable to add a small amount of Ni to the gZn alloy.

【0028】そのNiの添加量は、0.01重量%未満
では見るべき効果はなく、0.5重量%以上だとNiが
不均一に偏析し、しかも、コンミテータ摺動中に接点表
面に分散しているNi粒子が酸化物を生成し、局部的に
接触抵抗を高めてしまう欠点がある。実際に先行技術に
係わるNiを0.5〜1重量%添加したAgZnNi合
金は、Niの添加により耐摩耗性を向上させるのが目的
であったため、接触抵抗は上昇してしまい、この発明の
課題は解決できない。この時効軟化を防止するためのN
iの添加量は0.2〜0.4重量%が最も効果的であ
り、前記、先行技術における添加量では耐摩耗性につい
ては殆ど向上しない。
If the added amount of Ni is less than 0.01% by weight, there is no effect to be observed, and if it is more than 0.5% by weight, Ni is segregated unevenly and, moreover, dispersed on the contact surface during sliding of the commutator. However, there is a drawback that the Ni particles that are formed generate an oxide and locally increase the contact resistance. The AgZnNi alloy in which 0.5 to 1% by weight of Ni is added according to the prior art was intended to improve the wear resistance by the addition of Ni, so the contact resistance is increased, and the problem of the present invention. Cannot be solved. N to prevent this age softening
The most effective amount of i added is 0.2 to 0.4% by weight, and the amount of i added in the prior art hardly improves the wear resistance.

【0029】その他の、先行技術に係るAgMgNiを
内部酸化した合金に比して、この発明の目的を達成する
ためには、内部酸化をしないAgMg合金の方がかえっ
て良い結果をもたらすことが判明した。しかしながら、
Mgの添加量が0.01重量%未満ではその添加効果が
なく、逆に1.0重量%を超えると空気中に放置すると
酸化してバンドを生成し接触抵抗が高くなる。このMg
の添加量は0.3〜0.6重量%であるのが最も効果的
である。
In order to achieve the object of the present invention, it was found that the AgMg alloy without internal oxidation gives better results than the other alloys with internal oxidation of AgMgNi according to the prior art. . However,
If the added amount of Mg is less than 0.01% by weight, there is no effect, and if it exceeds 1.0% by weight, when left in the air, it oxidizes to form a band and the contact resistance increases. This Mg
It is most effective to add 0.3 to 0.6% by weight.

【0030】他方、Ag中に少量のMgを添加したAg
Mg合金は、AgZn合金と同様に室温で数日間放置す
るだけでも時効軟化を起こす場合があり、その時効軟化
を防止するには、AgMg合金にNiを添加することが
よい。しかし、0.01重量%未満ではそれを防止する
効果はなく、0.5重量%を超えるとNiが不均一に偏
析し、しかもコンミテータ摺動中に接点表面に分散して
いるNi粒子が酸化物を生成し、局部的に接触抵抗を高
めてしまう欠点がある。
On the other hand, Ag obtained by adding a small amount of Mg to Ag
Similar to the AgZn alloy, the Mg alloy may cause age softening even if it is left alone at room temperature for several days. To prevent the age softening, it is preferable to add Ni to the AgMg alloy. However, if it is less than 0.01% by weight, there is no effect of preventing it, and if it exceeds 0.5% by weight, Ni is segregated unevenly and, moreover, Ni particles dispersed on the contact surface are oxidized during sliding of the commutator. It has a drawback that it produces a substance and locally increases the contact resistance.

【0031】この発明の摺動接点材料を組込んだマイク
ロモーターは、コンミテータと刷子との接触抵抗が低く
安定し、また、経時変化もなく、常時支障なくより低い
始動電圧でマイクロモーターを回転させることが出来
る。なお、前記二層張りの表面に更にAu又はAu合金
を張り合わせて三層張りとしたクラッド複合材において
も同様の効果が得られる。次に、実施例に基づいてこの
発明を詳説する。
The micromotor incorporating the sliding contact material of the present invention has a low contact resistance between the commutator and the brush, is stable, does not change with time, and always rotates the micromotor at a lower starting voltage without any trouble. You can The same effect can be obtained in a clad composite material in which Au or Au alloy is further laminated on the surface of the two-layered structure to form a three-layered structure. Next, the present invention will be described in detail based on examples.

【0032】[0032]

【実施例1〜12、従来例1〜2及び比較例1〜6】下
記の表1に示した成分組成の材料は順次、溶解−鋳造−
面削−溝ロール加工して、5.5mm角とし、その後熱
処理(コンベア炉、650℃、250mm/min)
し、更に伸線加工を行い直径2mmの、実施例、従来例
及び比較例の材料とした。(表1参照)
Examples 1 to 12, Conventional Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 6 The materials having the component compositions shown in Table 1 below are sequentially melt-cast-
Face milling-groove roll processing to 5.5 mm square, then heat treatment (conveyor furnace, 650 ° C, 250 mm / min)
Then, wire drawing was further performed to obtain materials of Examples, Conventional Example and Comparative Example having a diameter of 2 mm. (See Table 1)

【0033】然して、上記組成の実施例1〜12、従来
例1〜2及び比較例1〜6の試験材料として、直径2m
mの丸棒を用い、同径のAgPd50重量%の丸棒と十
字交差させて、下記の試験条件にて摺動試験を行い、摩
耗量(摩耗体積)及びその他の特性を求めたところ、表
2に示す結果を得た。 (注) 従来例および比較例とあるのは、本出願人に係
るコンミテータの先行技術を指す。
However, the test materials of Examples 1 to 12, Conventional Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 6 having the above composition have a diameter of 2 m.
Using a round rod of m, crossed with a round rod of 50% by weight of AgPd of the same diameter, and performing a sliding test under the following test conditions, the wear amount (wear volume) and other characteristics were obtained. The results shown in 2 were obtained. (Note) The conventional example and the comparative example refer to the prior art of the commutator of the present applicant.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】[0035]

【試験条件】【Test condition】

電流 DC170mA 荷重 25g 回転数 300rpm 振幅 0.5mm 温度、湿度 25℃、50%RH サイクル数 10万サイクル 可動接点材料 試験材料 固定接点材料 AgPd50重量% Current DC170mA Load 25g Rotation speed 300rpm Amplitude 0.5mm Temperature, humidity 25 ° C, 50% RH Cycle number 100,000 cycles Moving contact material Test material Fixed contact material AgPd 50% by weight

【0036】[0036]

【摩耗体積について】なお、摺動試験後の試験材料にお
いては、可動接点材料(試験材料)から固定接点材料
(AgPd50重量%)へ材料の移転が起こっていた。
この摩耗部を楕円体に近似し、摩耗体積を計算した(V
=4πabc/3)。SEM(電子顕微鏡)写真より求
めた各材料の摩耗体積の結果を、図1に示す。各材料に
つき10点摺動試験しているので、摩耗体積の平均値を
計算した。
[Abrasion Volume] In the test material after the sliding test, the material was transferred from the movable contact material (test material) to the fixed contact material (50% by weight of AgPd).
This wear part was approximated to an ellipsoid and the wear volume was calculated (V
= 4πabc / 3). The result of the wear volume of each material obtained from the SEM (electron microscope) photograph is shown in FIG. Since a 10-point sliding test was performed for each material, the average value of the wear volume was calculated.

【0037】また、摺動試験中における、試験材料とA
gPd50の摩擦係数は、通常次のように変化する。摺
動試験初期においては、摩擦係数は低く(0.3程
度)、所謂マイルド摩耗の状態にある。この時材料の凝
着移転は、殆ど起こっていないと考えられる。摺動試験
中期においては、摩擦係数が次第に高くなり、摺動試験
後期においては、摩擦係数は高いまま一定になる(1、
2程度)。
During the sliding test, the test material and A
The coefficient of friction of gPd50 usually changes as follows. At the initial stage of the sliding test, the coefficient of friction is low (about 0.3) and the state of so-called mild wear is present. At this time, the adhesive transfer of the material is considered to have hardly occurred. In the middle period of the sliding test, the friction coefficient gradually increases, and in the latter period of the sliding test, the friction coefficient remains high and remains constant (1,
2).

【0038】これが所謂シビア摩耗の状態である。ここ
までになると、材料の凝着移転が起こり、摩耗が進んで
いると考えられる。そこで、シビア摩耗−マイルド摩耗
の遷移が起こる摺動回数が、材料の凝着移転の起こり易
さを評価するパラメータの一つになると考えた。この値
は、摺動試験中の摩擦係数のデータより求め、ワイブル
確率紙にプロットした。
This is the so-called severe wear state. By this time, it is considered that the adhesive transfer of the material has occurred and the wear has advanced. Therefore, it was considered that the number of slides at which the transition from severe wear to mild wear occurs is one of the parameters for evaluating the easiness of adhesion transfer of materials. This value was obtained from the friction coefficient data during the sliding test and plotted on the Weibull probability paper.

【0039】上記ワイブル確率紙よりm値、平均寿命に
ついてまとめたのが次の表2である。
Table 2 below summarizes the m value and average life from the above Weibull probability paper.

【0040】また、接触抵抗の経時変化を評価した結果
を表3に示す。尚、加速評価として大気中で200℃に
6時間加熱処理し、酸化皮膜を生成させるエージング処
理をした。エージング処理前及びエージング処理後の試
料を横河ヒューレットパッカード社のミリオームメータ
ー4328Aを用い、Auのプローブ、接触荷重10g
で交流四端子法にて50点各々の接触抵抗を測定した。
Table 3 shows the results of evaluation of changes in contact resistance over time. As an accelerated evaluation, a heat treatment was performed at 200 ° C. for 6 hours in the atmosphere to perform an aging treatment for forming an oxide film. Samples before and after aging treatment were measured by Yokogawa Hewlett-Packard Milliohm Meter 4328A, Au probe, contact load 10 g.
The contact resistance at each of 50 points was measured by the AC four-terminal method.

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】[0042]

【表3】 [Table 3]

【0043】[0043]

【発明の効果】この発明による合金組成からなる摺動接
点材料及びクラッド複合材は、その貴金属表面層となる
Agα相中に特定量のZn又はMgが固溶し、且つ、N
i粒子が均一に分散しているものであるから、表面層は
酸化バンドの悪影響もなく優れた電気的特性を示し、か
つ接触抵抗が低く、また、経時変化のない、加えて耐摩
耗性も予測の域をはるかに超えた、商品価値の高いもの
である。
EFFECTS OF THE INVENTION In the sliding contact material and the clad composite material having the alloy composition according to the present invention, a specific amount of Zn or Mg is solid-solved in the Agα phase which is the surface layer of the noble metal, and N
Since the i particles are uniformly dispersed, the surface layer shows excellent electrical characteristics without adverse effects of oxidation bands, has low contact resistance, does not change with time, and has abrasion resistance. It has a high commercial value, far beyond the range of prediction.

【0044】しかも、Agα相マトリックス中に固溶し
ているZn又はMg、及び分散しているNi粒子が、例
え摺動時に選択的に酸化しても、接触抵抗を上昇させる
ような全面的な酸化は回避できるという予期しえない作
用効果を奏する。したがって、この発明の摺動接点材料
は、低接触抵抗を効果的に維持、長期使用を可能にする
特別顕著な作用効果、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おいて、優れた機能
を持つ摺動接点材料及びクラッド複合材である。
Moreover, Zn or Mg solid-dissolved in the Agα-phase matrix and dispersed Ni particles have a total surface area that increases the contact resistance even if they are selectively oxidized during sliding. Oxidation has the unexpected effect that it can be avoided. Therefore, the sliding contact material of the present invention effectively maintains a low contact resistance, and has a particularly remarkable function and effect that enables long-term use, particularly in household appliances including a small DC motor using a rechargeable battery, It is a sliding contact material and clad composite material with excellent functions.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気的、機械的摺動部の摺動接点材料に
用いるAgZn合金で、0.01〜1.0重量%未満の
Zn、残部Agとしたことを特徴とする摺動接点材料。
1. A sliding contact material comprising an AgZn alloy used as a sliding contact material for electrical and mechanical sliding parts, wherein Zn is 0.01 to less than 1.0% by weight and the balance is Ag. .
【請求項2】 AgZn合金のAgα相中に、Znが固
溶していることを特徴とする請求項1記載の摺動接点材
料。
2. The sliding contact material according to claim 1, wherein Zn is a solid solution in the Agα phase of the AgZn alloy.
【請求項3】 電気的、機械的摺動部の摺動接点材料に
用いるAgZnNi合金で、0.01〜1.0重量%未
満のZn、0.01〜0.5重量%未満のNi、残部A
gとしたことを特徴とする摺動接点材料。
3. An AgZnNi alloy used for a sliding contact material of an electrical / mechanical sliding part, which comprises 0.01 to less than 1.0% by weight of Zn, and 0.01 to less than 0.5% by weight of Ni. Balance A
A sliding contact material characterized by having g.
【請求項4】 AgZnNi合金のAgα相中に、Zn
が固溶し、Ni粒子は分散していることを特徴とする請
求項3記載の摺動接点材料。
4. Zn in the Agα phase of the AgZnNi alloy
5. The sliding contact material according to claim 3, wherein is a solid solution and Ni particles are dispersed.
【請求項5】 電気的、機械的摺動部の摺動接点材料に
用いるAgMg合金で、0.01〜1.0重量%のM
g、残部Agとしたことを特徴とする摺動接点材料。
5. An AgMg alloy used as a sliding contact material for electrical and mechanical sliding parts, containing 0.01 to 1.0% by weight of M.
g, and the balance Ag, a sliding contact material.
【請求項6】 AgMg合金のAgα相中に、Mgが固
溶していることを特徴とする請求項5記載の摺動接点材
料。
6. The sliding contact material according to claim 5, wherein Mg is a solid solution in the Agα phase of the AgMg alloy.
【請求項7】 電気的、機械的摺動部の摺動接点材料に
用いるAgMgNi合金で、0.01〜1.0重量%の
Mg、0.01〜0.5重量%のNi、残部Agとした
ことを特徴とする摺動接点材料。
7. An AgMgNi alloy used as a sliding contact material for electrical and mechanical sliding parts, which comprises 0.01 to 1.0% by weight of Mg, 0.01 to 0.5% by weight of Ni, and the balance Ag. The sliding contact material characterized in that
【請求項8】 AgMgNi合金のAgα相中に、Mg
が固溶し、Ni粒子は分散していることを特徴とする請
求項7記載の摺動接点材料。
8. An Agα phase of an AgMgNi alloy containing Mg
8. The sliding contact material according to claim 7, wherein is a solid solution and Ni particles are dispersed.
【請求項9】 表面層が0.01〜1.0重量%未満の
Zn、残部AgとしたAgZn合金、又は表面層が0.
01〜1.0重量%のMg、残部AgとしたAgMg合
金であり、ベース層がCu又はCu合金の二層張りとし
たことを特徴とするクラッド複合材。
9. The surface layer has a Zn content of 0.01 to less than 1.0% by weight, an AgZn alloy with the balance being Ag, or a surface layer of 0.1% by weight.
A clad composite material, which is an AgMg alloy in which 01 to 1.0% by weight of Mg and the balance Ag are used, and the base layer is a double layer of Cu or Cu alloy.
【請求項10】 表面層が0.01〜1.0重量%未満
のZn、0.01〜0.5重量%未満のNi、残部Ag
としたAgZnNi合金、又は表面層が0.01〜1.
0重量%のMg、0.01〜0.5重量%のNi、残部
AgとしたAgMgNi合金、ベース層がCu又はCu
合金の二層張りとしたことを特徴とするクラッド複合
材。
10. The surface layer comprises 0.01 to less than 1.0% by weight of Zn, 0.01 to less than 0.5% by weight of Ni, and the balance Ag.
The AgZnNi alloy or the surface layer of 0.01-1.
0 wt% Mg, 0.01-0.5 wt% Ni, AgMgNi alloy with the balance Ag, Cu or Cu as the base layer
A clad composite material that is made of two layers of alloy.
【請求項11】 表面層がAgZn合金又はAgZnN
i合金、もしくはAgMg合金又はAgMgNi合金
で、ベース層がCu又はCu合金の二層張りとした請求
項9及び請求項10記載のクラッド複合材を、コンミテ
ータとして使用したことを特徴とする直流小型モータ。
11. The surface layer is an AgZn alloy or AgZnN.
A small direct current motor comprising the i-alloy, AgMg alloy or AgMgNi alloy, and the base layer having a double layer of Cu or Cu alloy. The clad composite material according to claim 9 or 10 is used as a commutator. .
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