JPS61214312A - 電気接触部材用複合体およびその製法 - Google Patents

電気接触部材用複合体およびその製法

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JPS61214312A
JPS61214312A JP61055207A JP5520786A JPS61214312A JP S61214312 A JPS61214312 A JP S61214312A JP 61055207 A JP61055207 A JP 61055207A JP 5520786 A JP5520786 A JP 5520786A JP S61214312 A JPS61214312 A JP S61214312A
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カーリン・ヴイツテイング
デイーター・ペス
ルードルフ・シユナプル
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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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〕 本発明は非貴金属製あるいは非貴金属合金製のばねある
いはプラグのような基体の上に窒化チタンからなる接触
層を備えた好ましくはスイッチ、プラグ、滑り接触部材
のような接触部材用複合材に関する。
〔従来の技術〕
上記種類の複合材は、フランス特許公報Ｎｏ。
２５１８３２５号により公知である。この複合材の接触
層は良好な耐摩耗性を持っているが、窒化チタン層の接
触抵抗が比較的高い。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の課題は、接触抵抗に関して上記公知の複合材を
改善し、すなわちできるだけ高い機械的耐摩耗性を保持
しながら接触抵抗を低くすることである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によれば、上記の特性を有する複合材に対する課
題は、窒化チタン層の基体側とは反対側の表面が、金、
銀、パラジウム、白金、ルテニウム、ロジウムおよびイ
リジウムの少なくとも１種の貴金属と窒化チタンとの混
合層を備え、該混合層の厚さは窒化チタン層の厚さの約
１７１０〜３／１０であって貴金属含有量は４０〜９５
％である電気接触部材用複合材により解決される。
混合層の成分、すなわち窒化チタンと貴金属とは均一に
分布されている混合層が良いことが証明された。良好な
機械的耐摩耗性を保持しながら接触抵抗の低下に関して
特に良好な成果は、″混合層中に貴金属濃度の勾配が存
在し、貴金属濃度が混合層の接触部表面から内部に向か
って減少する、本発明による複合材により示される。
本発明による複合材においては、窒化チタンの層の厚さ
は０．５〜１．５μｍの範囲が好ましく、混合層の厚さ
は０．０５〜０．４５μ−であるのが好ましい。
基体材料としては、接触部材技術業界において普通使用
される材料、特に銅、銅合金、ニッケル合金、鋼、モリ
ブデンあるいはタングステンが良好であることが判明し
た。
本発明による電気接触部材用複合材の製造は、場合によ
ってはアルゴンが含有されている容器内で行われ、容器
内の圧力は５Ｘ１０−”ミリバール（＋＊ｂｉｒ）以下
に保たれる。基体上に窒化チタンの接触層を析出させる
。この析出（被覆）処理中チタンを蒸発、またはスパッ
タして容器内に導入される警来鼾ｄ応させ一７応＃Ｉ＃
物で訊ス窒イに手ダンを加熱された基体上に析出させる
。
混合層を形成するなめに窒化チタン接触層が所定の層厚
さに達したら、窒化チタンの形成を中断することなく、
付加的に貴金属を蒸発またはスパッタして貴金属を、生
成する窒化チタンと共に前記窒化チタン接触層上に析出
させる。
被覆される基体を容器内で被覆処理前に加熱部位で少な
くとも２５０℃に加熱することが良好なことが判明しな
、混合層内における濃度勾配の設定は例えば、それぞれ
被覆され基体と、チタン源または貴金属源との間にスリ
ットを配置することにより達成される。
本発明による複合材は高い機械的耐摩耗性と、高導電性
、すなわち低接触抵抗とを有する。従って、この複合材
は機械的および電気的性質に関して窒化チタン接触層を
備えた公知の複合材に比して有利である。窒化チタンか
らなる接触層は混合層中にも含まれる窒化チタン成分上
において混合層の有効な保護体として作用するが、この
混合層が貴金属を含有するために接触抵抗の顕著な低下
が達成される。接触層にも混合層にも窒化チタンが存在
することと、本発明により両層が被覆（析出）処理中に
中断することなく造られるという事実は両層の特に良好
な機械的結合に役に立っている。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の実施例について記述する。
記号１により非貴金属製の支持体を示す、この基体は窒
化チタン製の接触層２で被覆されている。
接触層２の基体１側とは反対の表面には窒化チタンと、
上記に述べた貴金属群の少なくとも１種の貴金属とから
なる混合層が取付けられている。接触層２の厚さは好適
には０．８〜１゜２μ−の範囲、混合層の厚さは０．０
８〜０．３６μ−である、混合層における貴金属濃度は
７０〜９０％であるのが好ましい。
図面に示されているような本発明による複合材の製造は
排気減圧した装置内での反応型被覆により行われ、この
場合にチタンの蒸気と貴金属の蒸気とは例え゛ば電子ビ
ーム蒸発あるいは陰極スパッタリングにより生成され、
被覆処理実施中、真空に保持された容器内に反応ガスと
して窒素が導入される。陰極スパッタリングの場合には
、付加的にさらにキャリヤガス、通常はアルゴンが被覆
処理中真空（減圧）に保たれた容器に導入される。被覆
操作を実施するなめには通常の被覆装置を利用してもよ
い。
以下の実施例においては、基体１の被覆は通常の高山カ
スバッタリング装置の使用して説明する。
まず減圧可能な容器の中の基体保持具上に多数の基体を
載置する。この容器は、チタン製のスパッタリング陰極
と、例えば金のような貴金属スパッタリング陰極とを備
え、これらの陰極は互いに問　　　　　□隔をおいて配
置されている。この容器はさらに加熱部位をも備え、そ
こでは基体保持体上に配置されな基体がまず少なくとも
温度２５０℃に、なるべくは３５０℃に予熱される。容
器はまず高真空ｌＸｌ０−’ミリバールに排気される。
その後で窒素とアルゴンとを別々の導管を介して容器の
中に導入して、窒素分圧を約３Ｘ１０−’〜１０×１０
−４ミリバールとなし、この窒素分圧を被覆処理中維持
する。アルゴン供給は被覆処理中容器内の全圧力が５Ｘ
１０−”ミリバール以下、例えば６×１０−３〜２Ｘ１
０−”ミリバールに保持される範囲で行われる。予熱さ
れた基体を有する基体保持具は２つのスパッタリング陰
極の間に運ばれてまずチタンがスパッタされ、容器内に
ある窒素と反応して窒化チタンとなり、反応生成物であ
る窒化チタンは基体上に析出する。典型的な基体電流密
度は約３　ｍＡ　／　ａｍ”であり、スパッタ電力は約
１５〜２０Ｗ／ａｍ”の範囲にある。所望の接触層厚が
得られた後で、窒化チタンの生成を中断することなく付
加的に、貴金属陰極から金がスパッタされ、このスパッ
タされた金は生成した窒化チタンと共に接触層上に析出
して混合層を形成し、混合層成°分の均一な分布が混合
層中に生ずる。
次表に本発明による複合材と上述の先行技術による複合
材との比較を示す、これら２種の複合材Δｚｍ魯ル耐を
モチ　　　廖４ト牡にシ　　　↓］　ｔ　ず１語崗★（
淘シ　ｔ、剥讐太　智た。多数の個々の測定の平均値を
示す測定量の比較から判るように、本発明による複合材
は先行技術のものより著しく勝れている。これらの測定
値は電気接触材の分野でそれ自体既知の慣用の試験方法
を利用して得たものである０本発明による供試複合材と
しては混合層内の貴金属が金で、この金が窒化チタン内
に均一に分布している複合材を使用した。混合層内の金
の濃度は９５％であった。
基体の材料としては両方の場合モリブデンを使用した。
接触層の厚さは２つの場合１μｍであった。
混合層の厚さは０．２μ柚であった。
本　腐食試験：　１　ｐｐｍＨｚｓ；　２５℃；７５％
相対湿度；２１日継続。
會會　肯ｌ書夕；世ζ、へ１．−８　　崗匈１ｈに＾−
１，τＲｈ１シリ■−
【図面の簡単な説明】
図は本発明による結合材料の断面図である。 １・・・基体、２・・・窒化チタン層、３・・・混合層
。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、非貴金属製あるいは非貴金属合金製のばねまたはプ
    ラグのような基体上に窒化チタンからなる接触層を備え
    てなるスイッチ、プラグまたは滑り接触のような電気接
    触部材用複合材において、窒化チタン層（２）の基体（
    １）側とは反対側の表面が金、銀、パラジウム、白金、
    ルテニウム、ロジウムおよびイリジウムの少なくとも１
    種の貴金属と窒化チタンとの混合層（３）を備え、該混
    合層の厚さは窒化チタン層（２）の厚さの１／１０〜３
    ／１０であり、貴金属含有量が４０〜９５％であること
    を特徴とする、電気接触部材用複合材。 ２、混合層（３）はその成分が均一に分布して存在する
    特許請求の範囲第１項記載の複合材。 ３、混合層（３）内に貴金属の濃度勾配があり、貴金属
    の濃度が混合層の接触部表面から内部に向かって減少し
    てなる特許請求の範囲第１項記載の複合材。 ４、窒化チタン層の層厚が０．５〜１．５μｍであり、
    混合層の層厚が０．０５〜０．４５μｍである、特許請
    求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項記載の複
    合材。 ５、基体（１）は銅、銅合金、ニッケル合金、鋼、モリ
    ブデンまたはタングステンからなる、特許請求の範囲第
    １項から第４項までのいずれか１項記載の複合材。 ６、内部圧力が５×１０＾−＾２ミリバールより低く保
    たれ、場合によってはアルゴンをも含有している容器内
    で、非貴金属製あるいは非貴金属合金製のばねあるいは
    プラグのような基体上に窒化チタン層からなる接触層を
    析出させるスイッチ、プラグまたは滑り接触のような電
    気接触部材用複合材の製法において、前記基体に窒化チ
    タンを析出処理中、容器内へ窒素を導入して窒素を蒸発
    またはスパッタされたチタンと反応させて反応生成物で
    ある窒化チタンを加熱された基体上に析出させ、得られ
    た窒化チタン接触層が所定の層厚に達した後で、窒化チ
    タンの形成を中断することなく、付加的に貴金属を蒸発
    またはスパッタして貴金属を前記窒化チタン接触部材層
    の上に生成する窒化チタンとの混合層として析出させる
    ことを特徴とする、電気接触部材用複合材の製法。 ７、基体を被覆処理前に容器内の加熱部位で少なくとも
    ２５０℃に加熱する、特許請求の範囲第６項記載の複合
    材の製法。 ８、混合層内に濃度勾配を設けるために、被覆される基
    体とチタン源または貴金属源との間にそれぞれ配置され
    たスリットを使用する、特許請求の範囲第６項または第
    ７項記載の複合材の製法。
JP61055207A 1985-03-14 1986-03-14 電気接触部材用複合体およびその製法 Pending JPS61214312A (ja)

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DE3509039.1 1985-03-14
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