耐磨损性和耐热性优良的导电材料的制作方法

本发明涉及用于在dc电动机、微型dc电动机等电动机、滑动开关和电位器等可变电阻器、以及滑环等连接器等的电接触部从静止部件向可动部件传送电流的包含金属合金的导电材料。

背景技术：

作为上述领域中使用的导电材料，以往广泛使用agpd合金(ag30～70质量％、特别是ag-50质量％pd合金)。agpd合金不仅耐腐蚀性优良，而且具有低接触电阻这样的适合于导电材料的特性。另外，agpd合金是完全固溶型合金，具有面心立方结构，比较容易发生塑性变形，加工性也良好。

对于应用于上述各种可变电阻器、电动机、连接器等的导电材料，为了确保在滑动时长期稳定的电接触，要求兼具耐磨损性和耐热性的材料。agpd合金到目前为止被认为是能够应对这些要求的材料。但是，近年来，在导电材料的使用方式中，滑动速度、投入电力、接触载荷这样的负荷增大，对导电材料的耐久性提高的要求变得严格。另外，agpd合金被指出针对该增大的负荷的耐久性的问题。

滑动接触中的导电材料在其最表面受到滑动应力所引起的塑性变形，形成金属组织被微细地搅拌的变质层。另外，对于电动机、滑环等中的在数百～数万rpm的高速旋转条件、通电电力为10w以上时发生电弧放电的条件下使用的导电材料而言，还受到因旋转引起的摩擦热、因电弧放电引起的热的影响。在导电材料的最表面，由于这些热的影响，也发生金属组织的变质。图10是对实际使用后的包含agpd合金的滑动构件的、在最表面形成有变质层的情形进行观察的结果。如图10所示，在导电材料的自最表面起约10μm的范围内，能够确认到塑性变形、热影响所引起的变质层的存在。

由导电材料构成的滑动构件的消耗是由于上述材料表面的变质层的部分无法耐受滑动应力、电弧能量这样的外力、变为消耗粉末并脱落而引起的。由于这样的消耗机理，对于构成滑动构件的导电材料，要求提高耐磨损性和耐热性这两者。

为了提高导电材料的耐磨损性和耐热性，应制成即使受到因滑动引起的剪切应力也不易变形的刚性率高的材料、且即使受到热能也不易再结晶的材料。对于导电材料而言改良这些特性在实现滑动构件的长寿命化方面可以说是极其重要的课题。在此，作为用于提高包含agpd合金的现有的导电材料的耐磨损性和耐热性的对策，已知有通过在合金中添加微量的添加元素而实现晶粒的微细化、析出强化的方法。

作为利用微量添加元素实现agpd合金的晶粒微细化的方法，公开了添加3质量％以下的ni、fe、co的方法(专利文献1)。在agpd合金中添加微量的这些元素时，pdfe、pdni、pdco的微小粒子在agpd基质的晶界生长，基质的晶粒微细化。由此，能够期待材料的强度特性的提高以及滑动时的材料表面的软化防止。

另外，作为通过析出强化改善agpd合金的特性的方法，公开了添加1～5质量％的al、mn、ga、in、sn、zn、pb等添加元素的方法(专利文献2～4)。添加这些添加元素时，在agpd基质的晶界生成pd和金属间化合物。该金属间化合物具有与面心立方结构的agpd基质不同的晶体结构，高强度且不易变形，显示出提高合金的刚性率的效果。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开wo2017/130781号

专利文献2：日本特公平3-051262号公报

专利文献3：日本特公昭62-060458号公报

专利文献4：日本特公昭62-060457号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

上述微量添加元素所带来的晶粒微细化、析出强化在提高agpd合金的耐磨损性和耐热性方面确认到一定的效果。但是，如果设想对滑动构件的更苛刻的使用环境，则很难说是充分的。

即，通过微量添加元素所带来的晶粒微细化，虽然最大应力、屈服强度的值升高，但无法使刚性率和再结晶温度的改善产生那么大的变化。该方法作为材料的改质是不充分的。

另外，与上述晶粒微细化相比，利用金属间化合物的析出强化具有材料强化的效果。但是，由上述例示的元素析出的金属间化合物根据合金组成(添加元素的配合比)而生成。通过提高添加元素的配合比，金属间化合物的析出量也增大，析出强化的效果增大，但会导致加工性的降低，难以制造滑动构件。另一方面，在加工性没有困难的程度的配合比下，材料特性的提高效果变得不充分，不能实现作为导电材料的长寿命化。即，利用该现有技术，难以容易地调整析出量。另外，在此出现的金属间化合物通过与调幅分解等引起的时效析出不同的机理析出，因此粒径的控制也困难。因此，在确保加工性的同时提高耐磨损性和耐热性方面存在极限。

本发明是鉴于上述情况而完成的，关于以agpd合金为基本的导电材料，公开了在确保加工性的同时与现有技术相比提高了刚性率和再结晶特性的材料。另外，其目的在于提供即使在机械和电负荷大的电接触部处耐磨损性和耐热性也优良的导电材料。

用于解决问题的方法

解决上述问题的本发明是一种导电材料，其是包含10质量％以上且70质量％以下的ag、30质量％以上且90质量％以下的pd、大于5质量％且45质量％以下的ni和不可避免的杂质的导电材料，其中，ni含量(质量％)与ag含量(质量％)的比率(ni(质量％)/ag(质量％))为0.1以上且5.0以下，金属组织包含agpd合金相和pdni合金相，上述pdni合金相的体积率为18体积％以上且80体积％以下。

在上述现有技术中，在通过agpd基质的晶粒微细化实现材料强化的方法(专利文献1)中，将ni的添加量限制为微量范围(3质量％以下)。限制添加元素量是为了在考虑ag、pd、ni各金属间的固溶度的差异的同时实现晶粒微细化。即，pd可以在ag中完全固溶而生成合金(agpd)。另一方面，ni在ag中几乎不固溶，但可以在pd中完全固溶而生成合金(pdni)。由添加ni带来的agpd合金的晶粒微细化优选以基质中的分离相(pdni)作为起点来进行，使微小的分离相分散。另外，在构成基质的ag中难以固溶的ni的添加量大时，过量生成粗大的分离相，妨碍晶粒微细化。因此，在上述现有技术中，通过将ni添加量限制为微量，由此使微细的分离相分散在均质的agpd合金基质中，实现晶粒微细化。

相对于如上所述的现有技术，在本发明的导电材料中，向agpd合金中主动地添加高浓度范围的ni。如上所述，ni是在ag中难以固溶、但可以在pd中完全固溶的元素。根据本发明人的研究，对于作为通过添加ni而生成的分离相的pdni合金相而言，通过适当地控制相对于基质(agpd合金)的量，能够强化合金整体。

根据本发明人的研究，由pdni合金相带来的材料强化除了提高最大应力、屈服强度以外，对于刚性率的升高也具有效果。进而确认到，通过使pdni合金相的量适当，观察到再结晶温度的提高，对于提高合金的耐热性也具有效果。

另外，本发明的含有适量ni的agpd合金还确保了加工性。该效果基于本发明中关注的pdni合金相对于上述析出强化(专利文献2～4)中的金属间化合物具有高变形能力。pdni合金相与作为基质的agpd合金同样地具有面心立方结构，具有在合金整体受到塑性变形时与基质一起发生变形的倾向。通过使合金中的pdni合金相量为适当的范围，能够确保加工性。

如以上说明的那样，本发明的特征在于，通过在agpd合金中以较高浓度添加ni作为添加元素，制成agpd合金相与pdni合金相复合化的多相合金。即，本发明的导电材料具有基于ni含量等的合金组成的特征和基于与多相合金相关的金属组织的特征。以下，关于本发明的导电材料的构成，对成分组成和金属组织详细地进行说明。

a.本发明的导电材料的合金组成

本发明的导电材料包含以ag、pd、ni这三种元素作为必需构成元素的agpdni合金。该agpdni合金的组成范围设定为：ag为10质量％以上且70质量％以下、pd为30质量％以上且90质量％以下、ni为大于5质量％且45质量％以下。

另外，本发明中，针对上述组成范围的agpdni合金，对ni和ag的配合比加以限制。具体而言，ni含量(质量％)与ag含量(质量％)的比率(ni(质量％)/ag(质量％))设定为0.1以上且5.0以下的范围内。

使本发明中应用的agpdni合金的组成为上述范围并且进一步设定ni与ag的配合比是为了使agpd合金相和pdni合金相均衡地分散而得到本发明所要求的优选金属组织的agpdni合金。agpd合金相与pdni合金是本质上不相互混合的合金相。在两合金相之间，液相状态的密度和固相线温度产生大的差异时，在铸造时分离倾向变强，难以制造均质且均匀的金属块。

根据本发明人的研究，通过生成液相密度比(pdni合金相的液相密度/agpd合金相的液相密度)在0.95～1.00的范围内、固相线温度的差异小于100℃这样的agpd合金相和pdni合金相，能够得到均匀的金属块。另外，对于agpdni合金，为了生成满足该条件的各合金相，设定为上述范围的合金组成，并且对于ni含量和ag含量规定了配合比。

另外，利用本发明中规定的合金组成和配合比生成的agpd合金相的组成是：ag为30质量％以上且80质量％以下、ni为0质量％以上且1质量％以下、余量为pd和不可避免的杂质。另一方面，pdni合金相的组成是：pd为40质量％以上且90质量％以下、ag为0质量％以上且5质量％以下、余量为ni和不可避免的杂质。各合金相中所含的不可避免的杂质包含后述的本发明的导电材料的不可避免的杂质，其含量也在后述的范围内。agpd合金相和pdni合金相的组成可以在利用电子显微镜(sem)等观察agpdni合金的金属组织时通过基于波长色散型x射线光谱法(wds)等光谱分析法的元素分析进行测定。

对于以上说明的合金组成，在ag、pd、ni的含量脱离上述范围的情况、在ni含量与ag含量的配合比脱离上述范围的情况下，不能以优选的体积率生成上述优选的agpd合金相和pdni合金相，难以制造均质且均匀的材料。另外，也难以确保作为本发明的课题的作为导电材料的耐磨损性。

需要说明的是，本发明中应用的agpdni合金的合金组成优选设定为：ag为14质量％以上且55质量％以下、pd为38质量％以上且60质量％以下、ni为大于5质量％且30质量％以下。另外，对于ni含量(质量％)与ag含量(质量％)的比率，也优选设定为0.1以上且2.5以下。更优选设定为：ag为30质量％以上且43质量％以下、pd为45质量％以上且50质量％以下、ni为大于12质量％且20质量％以下。另外，对于ni含量与ag含量(质量％)的比率，也更优选设定为0.3以上且0.7以下。

如上所述，本发明的导电材料以ag、pd、ni作为必需构成元素。该合金有时含有fe、co、cr、mn、mg、al、zn、cu、si、s、as、sn、in等作为不可避免的杂质。不可避免的杂质可以合计含有0.5质量％以下。这些不可避免的杂质可固溶于agpd合金相和pdni合金相中的任意一者或两者中。另外，这些不可避免的杂质有时与ag、pd、ni中的任意一种形成化合物，在合金中以没有影响的状态析出。此外，本发明的导电材料中，除了上述不可避免的杂质以外，有时还含有0ppm以上且100ppm以下的c(碳)以及合计为0ppm以上且200ppm以下的o(氧)和n(氮)。

b.本发明的导电材料的金属组织

构成本发明的导电材料的agpdni合金具有上述合金组成，并且具有agpd合金相与pdni合金相复合的金属组织。这是为了对现有的agpd合金赋予耐磨损性和耐热性。本发明的agpdni合金中，pdni合金相的体积率处于18体积％以上且80体积％以下的范围。pdni合金相的体积率小于18体积％时，作为导电材料所要求的耐磨损性等不足。另一方面，pdni合金相超过80体积％时，加工性劣化而难以进行期望形状的构件加工。

pdni合金相的体积率是指导电材料(agpdni合金)中的pdni合金相的体积率。如后所述，pdni合金相的体积率以对任意截面进行观察时的观察区域中的pdni合金相的面积比来近似。需要说明的是，关于在该金属组织中观察到的agpd合金相和pdni合金相的组成，如上所述。

pdni合金的体积率为上述范围的本发明的agpdni合金可以通过使合金整体的组成和ni含量与ag含量的比率为上述范围进行铸造来制造。然后，通过对铸造后的合金原材进行塑性加工，能够制成在任意截面具有分布有层状的agpd合金相和/或pdni合金相的金属组织的agpdni合金。通过形成这样的金属组织，能够协同地发挥各个合金相的特性，能够发挥高的耐磨损性和耐热性。

需要说明的是，在本发明中，任意截面是指任意选择的一个以上的加工方向截面。加工方向截面是指与加工方向平行的截面。通常，agpd合金相和/或pdni合金相延伸的方向被推定为加工方向。在本发明中，在任意选择的全部加工方向截面中观察到上述金属组织。另外，在本发明中，层状的pdni合金相(agpd合金相)是指在任意截面的金属组织中通过在加工方向上延伸的多个pdni合金相(agpd合金相)相连地分布而形成、在外观上成为层状的pdni合金相(agpd合金相)。但是，层状并非仅限于pdni合金相(agpd合金相)整体上相连的状态，也可以具有一部分或隔离成多个部位的部分。

构成本发明的导电材料的agpdni合金的金属组织显示出与pdni合金相的体积率相对应的外观。pdni合金相的体积率较低时，具体而言，在体积率为18体积％以上且小于50体积％的agpdni合金中，观察到分布有agpd合金相和厚度比agpd合金相薄的pdni合金相的金属组织。此时的pdni合金相的厚度在0.01μm～20μm的范围内。另一方面，pdni合金相的体积率较高时，具体而言，在pdni合金相的体积率为50体积％以上且80体积％以下的agpdni合金中，观察到分布有pdni合金相和厚度比pdni合金相薄的agpd合金相的金属组织。此时的agpd合金相的厚度在0.01μm～20μm的范围内。

特别是在pdni合金相的体积率为35体积％以上且65体积％以下的合金中，观察到具有连续性的层状的agpd合金相和/或pdni合金相层叠的金属组织。在显示该层叠组织的agpdni合金中，根据pdni合金相的体积率，分布有厚度在0.01μm～20μm的范围内的agpd合金相或pdni合金相。需要说明的是，以上说明的pdni合金相(agpd合金相)的厚度是指与加工方向交叉的方向上的合金相的宽度。另外，在本发明中，需要使在任意截面观察到的全部pdni合金相(agpd合金相)的厚度为上述范围内。

本发明的agpdni合金的金属组织的观察可以应用一般的金属观察方法。但是，关于进行观察的截面，针对加工方向截面进行。如上所述，加工方向截面是指与加工方向平行的截面，是结晶在横轴方向上延伸的截面。另外，在pdni合金相的体积率、各合金相的厚度的测定中，基于进行观察的加工方向截面的金属组织来进行测定和计算。

金属组织可以利用光学显微镜、电子显微镜(sem等)来观察，观察时有时适当地进行蚀刻作为预处理。通过观察金属组织，可以确认层叠结构组织的有无，可以测定pdni合金相的体积率和各相的厚度。在此，pdni合金相的体积率的测定可以以利用图像处理算出的相对于观察区域的面积比来近似。该图像处理可以适当地使用软件。例如，对通过上述观察方法拍摄的金属组织图像适当地设定阈值并将图像数据进行二值化，由此能够进行pdni合金相的面积率(体积率)的计算和合金相的厚度测定。这样的图像解析优选在多个视野(3个视野以上)进行并采用所得到的结果的平均值。

c.本发明的导电材料的强度和热特性

以上说明的包含本发明的agpdni合金的导电材料确保了耐磨损性和耐热性，因此，相对于现有技术，刚性率和热特性得到了改善。具体而言，刚性率为50～100gpa。作为现有技术的agpd合金(例如，agpd50)为约45gpa，确认了本发明的高强度特性。通过该强度特性的改善，滑动接触部的金属组织即使受到因滑动引起的剪切应力也不易发生变形，抑制了表面变质层的生成。因此认为，强度特性的改善有助于提高耐磨损性。

另外，包含本发明的agpdni合金的导电材料的再结晶温度与现有技术相比处于高温范围。现有的导电材料通过700℃(加热30分钟)的热处理发生再结晶化，导致金属组织的粗大化和硬度降低。与此相对，本发明的agpdni合金在相同的700℃的热处理中硬度不会完全降低。如果不提供900℃以上的热能，则不会发生再结晶化。因此，本发明的导电材料是不易受到滑动时的摩擦热、电弧放电所伴随的热影响的材料，耐热性比现有技术更优良。

d.本发明的导电材料的制造方法

包含本发明的agpdni合金的导电材料可以通过基本上与作为现有技术的agpd合金同样的制造工序来制造。即，agpdni合金可以通过熔化法进行合金化，可以通过铸造法得到成为合金原材的铸造块。铸造块的铸造可以通过应用倾斜铸造法、连续铸造法、半连续铸造法等来制造。

另外，通过对铸造块进行塑性加工，能够制造上述的具有包含agpd合金相和pdni合金相的金属组织的导电材料。塑性加工应用锻造加工、型锻加工、拉丝加工、轧制加工、挤出加工、拉拔加工等。另外，优选对铸造块单独或组合实施这些加工方法，进行总加工率为80％以上的塑性加工。需要说明的是，关于进行了这些塑性加工的导电材料的加工方向截面，各加工方法的加工方向(拉丝方向、轧制方向、挤出/拉拔方向)成为基准。

e.本发明的导电材料的使用方式

以上说明的包含本发明的agpdni合金的导电材料加工成适当的形状来使用。其形状/尺寸依据其用途，因此没有特别限定。

另外，本发明的导电材料有时包覆于适当的基材(基体材料)而以包层复合材料的形态使用。作为该包层复合材料的基体材料，可以应用导电性优良的cu或cu合金。需要说明的是，作为cu合金，应用科森系铜合金(cu-1～4质量％ni-1质量％以下si-其它1质量％zn、mn、sn、mg等)、铍铜合金(cu-2质量％以下be-1质量％以下ni、co、fe-其它0.5质量％以下zn、mn、sn、mg等)、磷青铜合金(cu-1～10质量％sn-1质量％以下p-其它0.5质量％以下zn、mn、mg等)等。另外，将本发明的导电材料包覆于基体材料时的形态可以为嵌入层、覆盖层、边缘层(edgelay)和顶层(toplay)中的任意一种。

在将本发明的导电材料用于滑动触点构件的情况下，期待提高该构件的耐久性。关于滑动触点构件的具体用途，可以列举作为dc电动机和滑环的电刷材料的活用。特别是在失速电流为1a以上的dc电动机、高转速化的滑环中，本发明是有效的。在这些高输出化、高转速化的电气设备中，担心电刷材料的磨损和电弧放电所引起的火花损伤。本发明与现有技术相比对它们的耐久性更优良，因此能够实现滑动触点的耐久寿命提高。

图1是概略地示出作为本发明的导电材料的具体用途的dc电动机的结构的一例的图(正面、侧面)。dc电动机具备转轴、设置在转轴的周围的换向器和与换向器接触来供给电流的电刷，将它们作为必需的构成构件。在图1的dc电动机中，来自电源的电流经由电刷流向换向器，使绕线通电。通过向绕线供给电流，产生磁场，由此被磁化的转子与永磁铁的各极排斥或吸引，从而使转轴旋转。另外，作为电动机的控制方法，存在有如图2例示的电阻控制法(图2(a))、脉冲控制法(图2(b))等。前者的情况下，在电动机与电源之间加入功率晶体管、可变电阻器等电压控制单元，调整向电动机供给的电力，控制电动机的转速。另外，后者的情况下，利用控制式晶体管这样的开关元件，在使电动机的电源开或关的同时控制电动机的转速。

在如上所述的dc电动机中，电刷的至少与换向器的接触面由第一触点材料构成。在此，作为第一触点材料，应用本发明的导电材料。该导电材料的组成和金属组织如上所述。

另外，在dc电动机中，作为电刷的对象侧构件的换向器的至少与电刷的接触面由第二触点材料构成。在将本发明的导电材料应用于dc电动机的电刷的第一触点材料的情况下，换向器的第二触点材料优选为ag-ni合金、ag-cu-ni合金、ag-cu-ni-zn合金这样的高导电率(iacs：55％以上)的材料。这是因为，通过将接触电阻抑制得较低，能够确保稳定的电接触。

需要说明的是，电刷的第一触点材料和换向器的第二触点材料至少构成它们的接触面即可。例如，可以如图3那样利用在各自的接触面侧包覆有第一触点材料、第二触点材料的复合材料构成各构件。另外，也可以利用第一触点材料、第二触点材料构成构件整体。对于以上说明的电动机的结构、控制方法等，也同样地应用于微型dc电动机。

另外，除了如上所述的用途以外，本发明作为各种电极材料、触点材料是有用的。作为用途，可以列举滑动开关、连接器、电位器等可变电阻器。

发明效果

如以上说明的那样，包含本发明的agpdni合金的导电材料是向agpd合金中添加现有技术中未设想的量的ni，并且形成包含agpd合金相和pdni合金相的复合金属组织。根据这样的与现有技术不同的构思，本发明的导电材料具有优良的耐磨损性和耐热性。

附图说明

图1是说明dc电动机的结构的一例的概略图。

图2是说明dc电动机的控制方法的一例的图。

图3是说明dc电动机中的电刷与换向器的接触状态以及各个构件的构成的图。

图4是表示本实施方式(实施例1～实施例7、比较例1、2、5、现有例1～4)中制造的各种组成的导电材料(agpdni合金)的金属组织的sem照片。

图5是针对本实施方式(实施例1～实施例7、比较例1～5)中制造的agpdni合金示出pdni合金相的体积率与刚性率的关系的图。

图6是针对本实施方式(实施例1～实施例7)中制造的agpdni合金示出在400℃～1000℃的范围内进行热处理时的硬度变化的图。

图7是针对本实施方式(比较例1、2、5、现有例1～4)中制造的agpdni合金、agpd合金示出在400℃～1000℃的范围内进行热处理时的硬度变化的图。

图8是用于本实施方式中实施的耐久试验的滑动试验机的概略图。

图9是表示针对本实施方式中制造的实施例和现有例进行的耐久试验后的消耗部位的截面形态的sem照片。

图10是表示作为现有的导电材料的agpd合金的消耗部位的截面形态的sem照片。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。在本实施方式中，制造各种组成的agpdni合金，进行其金属组织的观察，并且实施材料特性的评价。

关于agpdni合金的试验材料，通过高频熔化法和铸造法制作板状的合金锭，施加总加工率为80％以上的轧制加工，由此来制造(试验材料尺寸：长度200mm、宽度10mm、厚度0.3mm)。另外，作为现有技术的agpd合金、agpd系合金的试验材料也通过同样的工序来制造。

对于制造的agpdni合金和现有合金的试验材料，进行金属组织的观察。组织观察是对与加工方向平行的截面进行sem观察。sem观察中，利用日本电子株式会社制造的jsm-7200f在加速电压为7kv、倍率为5000倍的条件下拍摄反射电子像。

另外，在该sem观察的同时，针对agpdni合金试验材料，利用wds分析agpd合金相和pdni合金相的组成。由该分析确认到，在全部agpdni合金试验材料中，agpd合金相的组成为65±3质量％ag-35±3质量％pd-0.1质量％以下ni，pdni合金相的组成为62±3质量％pd-37±3质量％ni-1质量％以下ag。

然后，进行对agpdni合金试验材料拍摄的sem照片的图像处理，测定各合金的金属组织中的pdni合金相的体积率。图像处理是利用图像处理软件(株式会社keyence制造的vk-h1g9)对所得到的sem图像进行处理。在图像处理中，将sem图像转换为灰度图像并进行二值化。二值化的操作中，在灰度图像上将密度级值80设为阈值(全部像素的密度级值0～255)、将小于80设为黑色(pdni合金相)、将80以上设为白色(agpd合金相)来进行解析，算出各合金相的面积率。同时，测定pdni合金相和agpd合金相的垂直费雷特直径(sem图像中的垂直方向的费雷特直径)，取得平均值和最大厚度。需要说明的是，该金属组织观察和图像处理是将观察视野设定为合计6处来进行的，将由它们得到的各测定值的平均值用于评价。在本发明中，将面积率近似为体积率。如此，通过在6处被设定的全部观察视野中测定pdni合金相的面积率等，能够进行还考虑到深度的研究。

将本实施方式中制造的agpdni合金和现有合金(agpd合金等)的组成示于下述表1中。在表1中，示出各种agpdni合金中的pdni合金相的体积率、pdni合金相或agpd合金相合金相的平均厚度和最大厚度。需要说明的是，关于表1所示的合金相厚度，对于pdni合金相小于50体积％的agpdni合金(实施例1～实施例3、比较例1～4)而言为pdni合金相的厚度，对于pdni合金相为50体积％以上的agpdni合金(实施例4～实施例7、比较例5)而言为agpd合金相的厚度。

但是，对于比较例6的ni量过多的agpdni合金，向试验材料加工时的损伤大，不能加工，不能进行合金相的体积率等的研究。另外，比较例7的pd量过多的agpdni合金中，没有发现pdni合金相和agpd合金相的存在，因此不能进行合金相的体积率等的研究。

将本实施方式中制造的agpdni合金(实施例1～实施例7、比较例1、2、5)和现有合金的金属组织的观察结果(sem照片)示于图4中。

[表1]

*1：对于pdni合金相小于50体积％的合金而言为pdni合金相的厚度对于pdni合金相为50体积％以上的合金而言为agpd合金相的厚度

*2：不能进行试验材料的加工，因此不能测定。

*3：没有发现合金相的析出，不能测定。

在图4的sem照片中，白色或灰色的反差的相是agpd合金相。另一方面，深灰色或黑色的反差的相是pdni合金相。根据图4，在作为ni含量明确超过5％的agpdni合金的实施例1中，pdni合金相所占的比例的增加变得明显。随着ni含量的增大，该pdni合金相显示出层状的外观。在实施例3～实施例7的agpdni合金中，呈现基于层状的agpd合金相和pdni合金相的层叠结构的金属组织。相对于这些实施例，在比较例1、2的ni含量低(5质量％以下)的agpdni合金中，也发现了pdni合金相的生成，但其量(体积率)变低。

另外，对于现有合金，在现有例1的agpd合金中，当然只观察到agpd合金相。在现有例2的添加有微量ni的agpd系合金中，发现了微小的pdni合金相的析出。此外，在现有例3、4中，在添加有微量ni和in的agpd系合金中，观察到由这些添加元素产生的析出物。

接着，为了对本实施方式中制造的各种导电材料进行强度特性的评价，进行了拉伸试验和硬度测定。在这些强度特性的评价试验中，进行全退火(作为退火条件，现有例合金：在700℃下保持1小时，比较例和实施例合金：在900℃下保持1小时)后，施加50％轧制加工，使用所得到的板状样品(宽度10mm×长度20mm×厚度0.3mm)。在拉伸试验中，利用拉伸试验机(instron公司制造的5966)以10mm/分钟的拉伸速度进行拉伸试验，利用微小伸长计测定最大应力、0.2％屈服强度、纵向弹性系数和横向弹性系数。然后，由纵向弹性系数和横向弹性系数的值算出刚性率。另外，硬度测定是利用维氏硬度试验机(shimadzu公司制造的hmv-g)来进行，以2.942n的试验力保持15秒钟来进行测定。将该强度特性的测定结果示于表2中。另外，将由该试验结果得到的、实施例1～7、比较例1～5的agpdni合金中的、pdni合金相的体积率与刚性率的关系示于图5中。

[表2]

*1：不能进行试验材料的加工或没有发现合金相，因此取消测定。

关于各合金的强度特性，从现有例的结果来看，对于在agpd合金(现有例1)中添加有少量ni的现有例2的合金、进一步添加少量in而实现了析出强化的现有例3、4的合金而言，最大应力、屈服强度的值比现有例1高。即可以说，通过ni的微量添加(晶粒微细化)、in等的添加(析出强化)，agpd合金的强度特性在一定程度上得到了改善。但是，对于刚性率，将agpd合金(现有例1)与含有微量添加元素的agpd系合金(现有例2～4)进行对比时，差异不怎么大，均为50gpa以下。即，现有技术的方法中，可以说刚性率的改善是不充分的。

与此相对，作为本发明的实施例的agpdni合金(实施例1～实施例7)不仅应力特性显示出高值，而且刚性率也显示出高值。这些实施例的agpdni合金含有大于5质量％的ni，pdni合金相的体积率为18体积％以上。由图5也可知，这些实施例的agpdni合金的刚性率为50gpa以上，与现有例相比强度特性提高。认为这些刚性率提高的实施例的agpdni合金不易受到因滑动引起的剪切应力的影响，有助于提高耐磨损性。

然而，由表2和图5可知，应该对agpdni合金的ni含量和pdni合金相的体积率赋予一定的限制。即，对于ni添加量低(5质量％以下)的agpdni合金(比较例1～3)而言，pdni合金相的体积率低，没有提高刚性率的效果。另外，对于即使使ni添加量为5％以上、但ag量和pd量在规定范围外的合金(比较例4)而言，pdni合金相的体积率低，没有提高刚性率的效果。另一方面，对于ag含量小于10质量％、pdni合金相的体积率超过80体积％的比较例5的agpdni合金而言，在加工途中(加工率50％的阶段)不能进行塑性变形，材料发生破裂。该比较例5的合金的加工性差，结果有悖于本发明的宗旨。

接着，对本实施方式(实施例1～实施例7、比较例1、2、5、现有例1～4)中制造的各种导电材料，进行用于评价耐热性的热处理试验。在该热处理试验中，对于与拉伸试验中使用的样品相同的样品，在400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃各温度下保持30分钟，测定在各温度下保持后的表面硬度。将该热处理试验的结果示于图6和图7中。在这些图中，在各合金中，硬度变化的斜率为约0.1，显示出达到了平衡的温度。

由图7能够确认到，对于现有例1～3的agpd合金、agpd系合金而言，通过600℃～700℃的热处理，硬度达到平衡，发生了再结晶化。另外，对于作为ni含量少的agpdni合金的比较例1、2而言，与现有例相比没有变化，通过600℃～700℃的处理，硬度达到平衡，发生了再结晶化。

另一方面，参照图6，在pdni合金相的体积率为18体积％以上的实施例1～7中，达到900℃～1000℃的热处理硬度才达到平衡。即确认到，显示出比现有例、比较例高的再结晶温度。所谓再结晶温度高就是即使受到因滑动引起的摩擦热、与放电相伴的热，金属组织也不易粗大化或软化，认为有助于提高耐磨损性和耐热性。

然后，对于本实施方式中制造的各种导电材料的试验材料，进行使用滑动试验机的耐久试验。图8示出本实施方式中使用的滑动试验机的构成。该滑动试验机模拟地再现了电动机的电刷与换向器的关系。使用模拟了电动机的试验机进行耐久试验的理由是因为，在作为本发明的对象的用途中，设想将电动机中使用的导电材料在电负荷比其它用途更大的状况下使用。

图8的试验机的机构是，工件1为假想换向器，一边对该部分通电一边使其旋转。另外，形成如下结构：将板簧状的假想电刷(工件2)按压于旋转的工件1，进行试验。在耐久试验中，假想换向器(工件1)使用agni合金，假想电刷(工件2)使用本实施方式中制造的导电材料。需要说明的是，试验条件如下所述，并存地发生机械磨损和由电弧放电引起的消耗。

·负荷电流和电压：2.0a-7.5v

·转速：1500rpm

·载荷：5gf

·试验时间：3小时

·假想换向器材质：agni合金(ni：10质量％)

耐久试验后，对拆下的试验片利用ag腐蚀液进行蚀刻，从换向器材料除去转移层。然后，利用激光显微镜观察试验片表面，通过焦深法测定磨损的部分的深度，测定最深的磨损部的深度(最大磨损深度)和发生了磨损的截面积(磨损量)。

将本实施方式中进行的耐久试验的试验结果示于表3中。另外，将针对耐久试验后的现有例1和实施例4的合金对消耗部位的截面形态进行比较的sem照片示于图9中。

[表3]

*1：不能进行试验材料的加工或没有发现合金相，因此取消测定。

由表3确认到，对于agpdni合金，在使ag和pd的含量适当的同时使ni添加量大于5质量％，使pdni合金相的体积率为18体积％以上，由此能够制成磨损量和磨损深度低于现有技术的导电材料。随着pdni合金相的体积率的增加，磨损深度和磨损量倾向于降低。关于耐磨损性的评价，应当对磨损量和磨损深度进行综合性研究，但两者的平衡优良且耐磨损性特别良好的合金是实施例3、实施例4。根据该结果推测，关于耐磨损性，特别优选使pdni合金相的体积率为约35％以上且约55％以下。

需要说明的是，在pdni合金相的比率超过80体积％的比较例5中，虽然磨损量低于现有例，但将对象侧(agni合金：换向器)削掉的磨料磨损的倾向变强。因此认为，pdni合金相的比率过高时，触点整体的消耗的平衡欠缺。

另外，根据图9，在现有例1(agpd合金)的截面，在机械磨损部，在自表层起约10μm的范围内存在受到滑动应力的影响的变质层。与此相对，对于实施例6的agpdni合金而言，能够确认到变质相的厚度被抑制在自表层起约3μm的范围内。根据该对比结果可知，实施例的agpdni合金即使受到因滑动引起的实际的剪切应力也不易发生塑性变形。此外，在电弧放电产生部位，现有例1(agpd合金)剧烈熔融，可以确认表面组织受到热影响，另一方面，对于实施例6的agpdni合金而言，熔融的范围窄，推测对电弧放电也具有耐性。

产业上的可利用性

如以上说明的那样，相对于现有的agpd合金、在agpd合金中添加有微量元素的合金，本发明的导电材料具有高耐久性。本发明除了作为dc电动机、滑环等的电刷以外，作为滑动开关、可变电阻器中使用的电极、触点材料也是有用的。

特别是在将本发明的导电材料应用于微型dc电动机的电刷的情况下，对于失速电流为1.0a以上的区域的电动机，本发明是有效的。这是因为，失速电流为1.0a以上时，在触点间产生电弧放电，因此，对于作为现有技术的上述agpd合金而言，消耗剧烈，电刷寿命短。本发明的导电材料不仅对机械磨损、而且对电弧放电的耐性也强，因此与现有的agpd合金相比还能够期待电动机的长寿命化。因此，作为失速电流为1.0a以上的区域的电动机的电刷的构成材料，能够期待长寿命化。