铆钉型触点及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铆钉型触点。特别是涉及能够减少Ag合金等触点材料的使用量并且 即使在经受高容量负荷的使用环境下耐久寿命也良好的铆钉型触点。
【背景技术】
[0002] 对电路进行机械性开关的电触点作为从家电制品、OA设备、汽车用电装品等至重 型电气设备的广泛领域的电气设备的各种开关、继电器的构成部件使用。作为该开关型的 电触点的形态，有直接与弹簧材料等支撑材料接合的尖头形状的触点，但一般而言，大多使 用铆钉形状的触点。该铆钉型触点由作为电触点发挥作用的头部和宽度比头部窄的脚部构 成。脚部在将铆钉型触点固定于支撑材料时发生铆接变形。
[0003] 而且，要求电触点能够维持可靠的机械性开关，即在接触时能够无障碍地传递流 向触点的电流、信号，在切断时能够无障碍地分离。此外，还要求具有稳定的接触电阻。另 一方面，在开关触点的表面产生因放电引起的材料的熔融、蒸发、消耗等，由此使电触点的 接触功能受阻，有时触点彼此发生熔敷，这些会成为引起电气制品等的性能下降或功能停 止的原因。因此，对于为了即使在该严苛的负荷下也能够实现上述基本功能的构成材料进 行了大量研究。其中，目前认为适合作为触点材料的是Ag系的触点材料，特别是，大多应用 在Ag基质中分散有Sn02、In2O3XuO等各种金属氧化物的氧化物分散型的Ag合金（Ag-SnO2 系合金、Ag-SnO2-In2O3系合金、Ag-ZnO系合金等）。
[0004] 以往的铆钉型触点大多是整体由触点材料构成，但考虑到近年来作为触点材料的 Ag合金等价格昂贵，为了削减构件成本，通常使用使触点材料的应用部位为一部分且使其 他部分由Cu、Cu合金等成本较低的材料（基体材料）构成的双层铆钉型触点。
[0005] 作为这样的将Ag合金与Cu系材料组合而得到的双层铆钉型触点的构成，已知例 如使头部的上表面部分由触点材料构成且使头部的下表面和脚部为Cu等基体材料的构成 (参考图7(a)、专利文献1)、使头部整体为触点材料且使脚部为基体材料的构成等（参考图 7(b)、专利文献2)。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1:日本特开平5-282957号公报
[0009]专利文献2 :日本实用新型登记第3098834号公报
【发明内容】
[0010] 发明所要解决的问题
[0011] 以往的双层构成的铆钉型触点从兼顾构件成本与触点功能的观点考虑是令人满 意的。而且，其耐久性在大部分用途中也是充分的。
[0012] 然而，如上所述，开关触点的用途是多方面的，从进行低负荷的开关、截断的开关 触点起，也有进行额定电流数十~数百A的高负荷的开关、截断的开关触点。而且，根据本 发明人，以往的双层构成的铆钉型触点在这种高负荷的用途中存在如下问题：伴随着使用， 包含Ag合金的触点材料部分从基体材料剥离。若这样的触点材料的剥离在一个触点（固 定触点）发生，则另一个触点（可动触点）可能与其基体材料接触、短路而导致设备故障。
[0013] 如上所述的双层结构的铆钉型触点的问题是由于组合不同种类的材料来构成而 产生的，是如果使触点整体由Ag合金构成就不会产生的问题，但如果考虑构件成本，则是 合理的构成。因此，要求维持该合理的构成并且考虑到其耐久性。因此，本发明提供不会发 生如上所述的触点材料的剥离、脱落、耐久寿命优良的铆钉型触点。
[0014] 用于解决问题的方法
[0015] 为了解决上述问题，本发明人首先对以往的双层结构的铆钉型触点中产生的触点 材料的剥离的原因进行了研究。其结果，着眼于在高容量的开关触点特有的环境中的氧的 行为。
[0016] 在触点彼此的接触时，触点表面经受与其电容量相对应的电弧热、焦耳热的负荷， 但在高容量的触点表面的情况下，其温度成为相当高的温度。此时，外部气氛（空气）中的 氧会浸入触点材料。此处，作为触点材料的主要构成金属的Ag是能够使氧容易扩散的金 属，因此，所浸入的氧扩散到触点材料中，不久就会到达触点材料与基体材料的接合界面。 而且，到达接合界面的氧与构成基体材料的Cu结合、氧化而形成Cu氧化物。该Cu氧化物 与触点材料（Ag)的结合力弱，因此会产生剥离。
[0017]另外，作为氧的影响，除了从外部气氛浸入的氧的影响以外，认为还有触点材料自 身所含有的氧的影响。认为这是在应用Ag氧化物合金作为触点材料的情况下，所分散的氧 化物的氧在高温下从氧化物解离，在触点材料中扩散而到达接合界面，形成氧化物。
[0018] 根据上述研究，本发明人认为，为了抑制触点材料的剥离，抑制触点材料与基体材 料的接合界面处的氧化物形成是有效的。但是，氧化物形成的原因是由来自外部气氛的氧 引起的还是由来自触点材料中的氧化物的氧引起的是不能确定的。而且，改变触点的外部 气氛是不可能的，另外，触点材料中的氧化物是Ag氧化物合金中的主要构成，在应用Ag氧 化物合金的情况下限制氧化物量是不现实的。
[0019] 因此，本发明人认为，作为抑制接合界面处的氧化物形成的手段，优选设定阻止氧 向接合界面的扩散的阻挡层，进而优选应用Ag合金作为该阻挡层的构成材料，从而想到了 本发明。
[0020] S卩，本发明为一种铆钉型触点，其是由头部和宽度比上述头部窄的脚部构成的铆 钉型触点，其特征在于，上述头部的至少上表面包含由Ag系触点材料构成的触点材料层， 上述头部的剩余部分和上述脚部包含由Cu或Cu合金构成的基体材料，在上述触点材料层 与上述基体材料的接合界面具备包含Ag合金的阻挡层。
[0021] 以下，对本发明进行详细说明。本发明的特征在于，对于具有至少上表面包含由Ag 系触点材料构成的触点层的头部和头部的剩余部分及脚部利用由Cu或Cu合金构成的基体 材料构成的双层结构的铆钉型触点，在触点层与基体材料的接合界面形成包含Ag合金的 阻挡层而形成三层结构。
[0022] 因此，对作为本发明特征的阻挡层进行说明。本发明中的包含Ag合金的阻挡层 中，Ag合金的添加元素（Ag以外的构成元素）优先与氧结合而形成氧化物，由此阻止氧到达 接合界面而防止Cu氧化物的生成。构成该阻挡层的Ag合金对触点材料（Ag系触点材料） 和基体材料（Cu)这两者都具有充分的接合力。另外，由于导电性、韧性也良好，因此，能够 在不损害作为触点的电特性的情况下防止接合界面处的氧化物生成。
[0023] 关于这一点，作为阻挡层的构成材料，也考虑应用并非Ag合金的氧难以扩散的材 料而使氧向接合界面的迀移本身无效化。但是，完全不发生氧扩散的金属材料的种类有限， 另外，导电性、韧性优良并且对触点材料和基体材料这两者都具有充分的接合力的材料少。 与此相对，本发明这样的包含消耗氧的Ag合金的阻挡层在使用过程中析出氧化物，由此转 变为与触点材料接近的Ag氧化物合金。这意味着，在使用过程中阻挡层的耐磨损性、耐熔 敷性提高，还具有能够作为触点材料磨损时的备用材料发挥作用这样的优点。
[0024] 而且，形成阻挡层的Ag合金优选为在Ag中添加0. 03~20质量％的Sn、In、Cu、 Ni、Fe、Co、W、Mo、Zn、Cd、Te、Bi中的1种或2种以上的贱金属元素而成的Ag合金。这些贱 金属的添加量低于0.03%时，会允许氧到达接合界面。另外，超过20质量％时，与基体材料 的接合强度变得不稳定。需要说明的是，在存在多种添加元素时为这些元素的总量。另外， 构成阻挡层的Ag合金有时含有不可避免的杂质。
[0025] 此处，构成阻挡层的"Ag合金"是指包含处于Ag与添加元素（贱金属）发生了固 溶的状态的固溶合金和处于未完全固溶的添加元素部分析出的状态的复合型合金这两者 的含义。在任意一种形态中，都通过使添加元素氧化来发挥作为阻挡层的功能。
[0026] 作为构成阻挡层的Ag合金的具体例，可以举出在Ag中添加0. 5~20质量％的Cu 而成的Ag合金（Ag-Cu合金）。Cu的添加量优选为3. 0~20质量％。也可以应用在Ag-Cu 合金中进一步添加0. 03~I. 0质量％的Ni而成的Ag合金。
[0027] 另外，关于构成阻挡层的Ag合金，作为添加Cu以外的Ag合金，也可以应用在Ag 中添加0. 5~20质量％的Sn、In、Zn、Cd中的至少任意一种而成的Ag合金。例如，在Ag中 添加I. 0~10