含Ag层的制造方法、其装置、含Ag层及使用该含Ag层的滑动触点材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及含Ag层的制造方法、其装置、含Ag层及使用该含Ag层的滑动触点材 料。特别是涉及例如在直流小型电动机或位置传感器等旋转设备的机械性滑动部中使用的 含Ag层的制造方法、其装置、含Ag层及使用该含Ag层的滑动触点材料。
【背景技术】
[0002] 例如，正在积极地进行在直流小型电动机或位置传感器等旋转设备的机械性滑动 部中使用的新滑动触点材料的开发及关于磨损的研宄。
[0003] 已知滑动触点材料的磨损大致分为粘附磨损和磨粒磨损。
[0004] 粘附磨损是由于因构成滑动触点材料的金属材料彼此的熔敷而使较软的金属被 撕开并移动至较硬的金属上而引起的。
[0005]另外，磨粒磨损是在硬度差异较大的材料发生滑动的情况下或者在软材料彼此中 一者含有硬粒子等的情况下引起的。
[0006] 作为在旋转设备的机械性滑动部中使用的滑动触点材料，例如作为直流小型电动 机的整流子用途，使用使Aged合金贴合于Cu或CuSn合金等基材上而得到的包层复合材 料。
[0007] AgCd合金存在Cd的环境污染的问题，要求能够替代AgCd合金的滑动触点材料，例 如开发了使AgZn合金（参照专利文献1)、AgAl合金（参照专利文献2)、AgNi合金（参照 专利文献3)、分散有Ta氧化物的Ag合金基质（参照专利文献4)贴合或埋设于Cu或CuSn 合金等基材而得到的包层复合材料。
[0008]另外，在专利文献5中公开了：例如作为在旋转设备的机械性滑动部中使用的滑 动触点材料的电刷用途，使用Pd与Ag的合金。
[0009] 另一方面，例如作为直流小型电动机的电刷用途，使用在具有弹性的基材的表面 上铆接加工有AgC烧结体的材料，但也使用能够省略铆接加工而制造的将AgPd合金（Pd重 量50% )等贵金属层包覆到基材上而成的包层复合材料。
[0010] AgPd合金的硬度、耐磨损性、对整流时产生的火花的磨损性、接触电阻稳定性优 良，是适合于用作电刷的材料。
[0011] AgPd合金层要求抑制原材料的使用量，除压延以外，还已知通过镀覆法或真空蒸 镀法以薄膜的形式形成的方法。
[0012] 在通过镀覆法在基材的表面上涂布AgPd合金的情况下，存在镀覆的条件设定非 常困难、可形成的AgPd合金的组成的自由度小这样的问题。另外，为了提高作为旋转设备 的寿命而加厚AgPd合金层的膜厚时，AgPd合金层的内部应变增大，因此，在进行厚膜化时， 存在成膜时容易产生裂纹、膜厚的自由度小这样的问题。
[0013] 通过真空蒸镀法在基材的表面上涂布AgPd合金时，存在所得到的AgPd合金层与 基材的密合性低、在用于旋转设备而使其滑动时AgPd合金层容易剥离这样的问题，因而难 以实用化。另外，在真空蒸镀法中，成膜中AgPd合金的微粒的粒径增大，因而，构成AgPd合 金层的组织的AgPd合金的微粒的粒径越向上越大。
[0014] 通过上述方法形成的AgPd合金层的组织难以使构成组织的AgPd合金的微粒的粒 径在厚度方向上达到均匀，AgPd合金层的组织中包含粒径大的粗大粒子。如果该粗大粒子 在电刷等滑动触点材料的磨损时发生剥离，则会咬入滑动触点材料的接触部，导致接触部 的接触不良及作为旋转设备的寿命的波动。
[0015] 现有技术文献
[0016] 专利文献
[0017] 专利文献1:日本特开平8-260078号公报
[0018] 专利文献2:日本特开平8-283885号公报
[0019] 专利文献3 :日本特开2002-42584号公报
[0020] 专利文献4 :日本特开2010-280971号公报
[0021] 专利文献5:日本特公平03-71754号公报
[0022] 专利文献6 :日本特开2006-111921号公报
【发明内容】
[0023] 发明所要解决的问题
[0024] 这样，例如对于在基材的表面上涂布有AgPd合金层的包层复合材料而言，难以使 构成AgPd合金层的组织的AgPd合金的微粒的粒径在厚度方向上达到均勾。
[0025] 除上述AgPd合金层以外，对于在基材的表面上涂布有AgCu合金层和AgNi合金层 等Ag合金层、以及Ag非金属复合层等含Ag层的包层复合材料而言，其状况与AgPd合金层 同样，难以使构成含Ag层的组织的Ag合金的微粒或构成Ag与非金属的复合层的Ag与非 金属的复合材料的微粒的粒径在厚度方向上达到均匀。
[0026] 用于解决问题的方法
[0027] 本发明人进行了深入研宄，结果发现，（1)为了使蒸气压不同的Ag与Pd等其他元 素维持一定组成而蒸发，对AgPd合金等含有Ag的蒸发源照射使光斑直径极小的高能量激 光，从而蒸发出AgPd合金的微粒等含有Ag的微粒；(2)接着，使生成的AgPd合金的微粒等 含有Ag的微粒喷射到处于极高真空气氛下的基材上，从而使其物理蒸镀到基材上。
[0028]另外，作为进行物理蒸镀的方法，例如，将作为专利文献6的上述日本专利第 4828108号（日本特开2006-111921号公报）的物理蒸镀装置改良成能够用于含有Ag的微 粒的物理蒸镀。
[0029] 作为高能量激光的光源，可以使用例如YAG激光器、C02激光器、准分子激光器等， 这些激光的光斑直径减小至作为含有Ag的微粒以nm级别的粒径产生。
[0030] 本发明的含Ag层的制造方法具有：蒸发工序，对含有Ag的蒸发源照射从上述含有 Ag的蒸发源蒸发出含有Ag的微粒的光斑直径的高能量激光而蒸发出含有Ag的微粒；和蒸 镀工序，将上述蒸发出的含有Ag的微粒在高真空气氛下喷射到基材上而使其物理蒸镀到 上述基材上。
[0031] 上述的本发明的含Ag层的制造方法中，优选在上述蒸发工序中，使包含上述含有 Ag的微粒的气体从喷嘴随着气流喷射而使上述含有Ag的微粒物理蒸镀到上述基材上。
[0032] 上述的本发明的含Ag层的制造方法中，优选在上述蒸发工序中，上述气流为超音 速、跨音速或亚音速的气流。
[0033] 上述的本发明的含Ag层的制造方法中，优选在上述蒸发工序中，照射YAG激光器、 C02激光器或准分子激光器的基波的激光或者将基波进行波长转换后的短波长的激光。
[0034] 上述的本发明的含Ag层的制造方法中，优选上述基材为Cu或Cu合金。
[0035] 上述的本发明的含Ag层的制造方法中，优选上述含有Ag的微粒为AgPd微粒，制 造AgPd合金层作为上述含Ag层。
[0036] 上述的本发明的含Ag层的制造方法中，优选上述含有Ag的微粒为AgCu微粒，制 造AgCu合金层作为上述含Ag层。
[0037] 上述的本发明的含Ag层的制造方法中，优选上述含有Ag的微粒为AgNi微粒，制 造AgNi合金层作为上述含Ag层。
[0038] 上述的本发明的含Ag层的制造方法中，优选上述含有Ag的微粒为Ag非金属复合 微粒，制造Ag非金属复合层作为上述含Ag层。
[0039] 本发明的含Ag层的制造装置具有：射出从含有Ag的蒸发源蒸发出含有Ag的微粒 的光斑直径的高能量激光的激光源、对上述含有Ag的蒸发源照射上述激光而蒸发出含有 Ag的微粒的蒸发室、输送上述含有Ag的微粒的输送管、和从设置在上述输送管的前端的喷 嘴将上述含有Ag的微粒在高真空气氛下喷射到基材上而使其物理蒸镀到上述基材上的成 膜室。
[0040] 本发明的含Ag层通过如下方法形成：对含有Ag的蒸发源照射从上述含有Ag的蒸 发源蒸发出含有Ag的微粒的光斑直径的高能量激光，将通过照射蒸发出的上述含有Ag的 微粒在高真空气氛下喷射到基材上而使其物理蒸镀到上述基材上。
[0041] 本发明的含Ag层通过使具有1~200nm的粒径的含有Ag的微粒在厚度方向上以 均匀的粒径堆积到基材上而形成。
[0042] 本发明的滑动触点材料具有基材和含Ag层，所述含Ag层通过如下方法形成：对含 有Ag的蒸发源照射从上述含有Ag的蒸发源蒸发出含有Ag的微粒的光斑直径的高能量激 光，将通过照射蒸发出的上述含有Ag的微粒在高真空气氛下喷射到上述基材上而使其物 理蒸镀到上述基材上。
[0043] 本发明的滑动触点材料具有基材和含Ag层，所述含Ag层通过使具有1~200nm 的粒径的含有Ag的微粒在厚度方向上以均匀的粒径堆积到上述基材上而形成。
[0044] 发明效果
[0045] 根据本发明，能够使例如构成在基材的表面上涂布有含Ag层的包层复合材料等 的含Ag层的组织的含有Ag的微粒的粒径在厚度方向上达到均匀。
【附图说明】
[0046] 图1是本发明的第一实施方式的滑动触点材料的示意断面图。
[0047] 图2是本发明的第一实施方式的滑动触点材料的制造方法中使用的物理蒸镀装 置的示意构成图。
[0048] 图3是表示本发明的第一实施方式的滑动触点材料的制造方法的制造工序的示 意图。
[0049] 图4是本发明的第二实施方式的滑动触点材料的制造方法中使用的物理蒸镀装 置的示意构成图。
[0050] 图5(a)~（d)是本发明的第一实施例的电子显微镜照片。
[0051] 图6(a)~⑷是本发明的第一实施例的电子显微镜照片。
[0052] 图7(a)和图7(b)是本发明的第一实施例的电子显微镜照片。
[0053] 图8(a)~（c)是本发明的第一实施例的电子显微镜照片。
[0054] 图9是滑动试验装置的示意图。
[0055] 图10是本发明的第二实施例的实施例3