一般的なコンタクトの基材

コンタクトを構成する材料で注目されるのは「メッキ」と「基材」の2つです。メッキが最も注目されているので、ここでは基材の基本を探ってみましょう。

メーカーは、電気接点を構成する際に様々な性能要因を考慮します。最も重要なのは、導電性、耐摩耗性(機械的、腐食性、酸化性など)、製造コスト、および特定の用途です。各元素金属は、電気部品を構成する際に考慮すべき特性を持っています。合金として組み合わせられ、多くの製造プロセスがあるため、材料の選択肢が急速に増えています。

目次:

(01) 銅と重要な3つの合金:真鍮、ベリリウム銅、リン青銅

(02) 銀、ステンレス、ニッケル

(03) クロメル、アルメルおよびコンスタンタン

(04) ギルディングメタル(丹銅)、カートリッジ真鍮、洋銀

(05) その他の合金と複合金属

銅と重要な3つの合金:真鍮、ベリリウム銅、リン青銅

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コンタクトの基材を理解するための良い出発点は、コンタクトがすでに取り付けられているオスピンヘッダのカテゴリです。「コンタクト材料」フィルタの選択肢の多さに注目してください。[ここをクリック https://www.digikey.jp/products/ja/connectors-interconnects/rectangular-connectors-headers-male-pins/314 ] [製品索引 > コネクタ、相互接続 > 長方形コネクタ - ヘッダ、オスピン ]

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銅はそれ自体が可鍛性、延性、導電性に優れています。つまり、割れたり折れたりすることなく容易に成形でき、細い線状に引き抜くことができ、電気に対して大きな抵抗を与えません。また、熱伝導率が高く、はんだ付けも容易です。電子産業では、銅を電解精製してC101(CW004A、C11000、Cu-ETP)と呼ばれる高導電性合金にしています。多くの真鍮や青銅の金属は、C101合金から製造されています。これらの合金は銅と同じ高レベルの導電性を持っていませんが、多くの用途では、その効率低下は問題となるレベルではありません。

真鍮

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真鍮は銅と亜鉛を固定の比率で含有するのではなく、銅と亜鉛に対する比率の範囲は15%~40%で、他の元素が含まれている可能性があると定義されています。真鍮は純銅に比べて導電性は劣りますが、強度は高くなっています。銅と亜鉛の複合特性により、この合金は優れた耐食性を持っています。 非常に一般的な合金としては、銅70%/亜鉛30%と、銅85%/亜鉛15%の2種類があります。亜鉛が30%レベルの真鍮は、設計をテストする際の出発点として適切なベンチマーク合金であり、亜鉛の量を増やすか減らすかは、この基準値での強度、耐摩耗性、導電性テストから推測することができます。この亜鉛が30%レベルの真鍮の導電率は、純銅の約28%です。コンタクト製品の原料として、亜鉛は銅よりもはるかに安価であるため、一般的に真鍮も同様に安価になります。

リン青銅

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青銅は5%から15%の範囲で錫を含む銅合金です。その他の元素は、特定の特性を付与するために添加されます。リンはそのうちの一つです。リンの含有量が違っても、そのほとんどは、耐変色性と耐食性があります。それは真鍮よりも強いですが、アプリケーションの繰り返しで、ベリリウム銅と同様に元の形状には戻りません(ばね性)。 リン青銅の導電率は純銅の15%程度ですが、強度、耐摩耗性、耐食性、導電率のバランスに優れています。

ベリリウム銅

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ベリリウムを0.5%〜2%の範囲で少量含む銅の合金です。その他の元素を少量添加する場合もあります。引張強度が良く、様々な条件で形状を保持します。この特性から、端子の小型化が必要な場合や、高頻度での使用が予想される場合に適しています。この3つの銅系接点材料の中では高価ですが、機械的・電気的性能を兼ね備えた最高の材料です。

どのコネクタメーカーも、コンタクトの基材を選択する際には目標を持っています。ここでは、黄銅、ベリリウム銅、リン青銅についてのSamtecのコメントをご紹介します: [ここをクリック https://blog.samtec.com/post/comparing-base-metals-connectors/ ]

この元素は、非常に高い熱伝導率と電気伝導率があるために使用されます。単体では融点が低く、機械的強度が低いです。また、変色する傾向があり、電界を印加すると、銀の原子が特定のタイプの絶縁体に拡散することがあります。銀は銅や青銅などの一般的な金属に比べて高価なので、コストに見合ったメリットがある場合に使用するのが最適です。多くの銀合金は、特定の用途を対象とした材料特性があるため、元素銀の欠点を克服するために使用されています。

銀の接点材料は、当社の信号リレーとパワーリレーでよく使用されています:

製品索引 > リレー > 信号リレー、最大2アンペア [ここをクリック https://www.digikey.jp/products/ja/relays/signal-relays-up-to-2-amps/189 ]

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製品索引 > リレー > パワーリレー、2アンペア以上 [ここをクリック https://www.digikey.jp/products/ja/relays/power-relays-over-2-amps/188 ]

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ステンレス(SS)

鉄と少なくとも11~12%のクロムの組み合わせであるSSは、主に耐酸化性のために選択されます。クロムの含有量はこの特性に影響を与えますが、ニッケルやモリブデンの添加も可能です。ニッケルは熱応力に対する抵抗力を高め、溶接性を向上させます。また、特定の薬剤による腐食を防ぐのにも役立ちます。この材料は、しばしば文書、図面、および説明書で「SS」と表記されることがあります。

SSは、ほとんどの接点には使用されず、バックシェルやハウジングに多く見られます。RFIやEMI製品など、より特殊な用途にも使用されています。

ここでは、2 つの一般的でないソースと 1 つの一般的なアプリケーションをご紹介します。(材料またはコンタクト材料フィルタオプションを参照)

(一般的ではありません)製品索引>コネクタ、相互接続>長方形コネクタ - スプリング装填 [ここをクリック https://www.digikey.jp/products/ja/connectors-interconnects/rectangular-connectors-spring-loaded/408 ]

(一般的ではありません)製品索引>コネクタ、相互接続>端子-PCピンレセプタクル、ソケットコネクタ [ここをクリック https://www.digikey.jp/products/ja/connectors-interconnects/terminals-pc-pin-receptacles-socket-connectors/324 ]

(一般的) 製品索引 > RF/IFおよびRFID > RFIおよびEMI - コンタクト、フィンガーストックおよびガスケット [ここをクリック https://www.digikey.jp/products/ja/rf-if-and-rfid/rfi-and-emi-contacts-fingerstock-and-gaskets/945 ]

ニッケル

ニッケルは熱や電気の伝導性に優れています。腐食に強く、コンタクトのめっきの他に、特定の特性を持つ合金を作るために使用されることがよくあります。

カードエッジコネクタやエッジボードコネクタでは、合金の形で、または他の金属との組み合わせで、かなりの量が使用されています。(コンタクト材料フィルタオプションを参照)

製品索引 > コネクタ、相互接続 > カードエッジコネクタ - エッジボードコネクタ [ここをクリック https://www.digikey.jp/products/ja/connectors-interconnects/card-edge-connectors-edgeboard-connectors/303 ]

クロメル、アルメルおよびコンスタンタン

クロメル、アルメル、コンスタンタンは、特定の組成を持つ「名前が付けられた」合金です。 Digi-keyサイトでは、これらのいずれかを検索すると、さまざまな結果が表示されますが、ほとんどは「複数の導体ケーブル」にあり、熱電対がターゲットアプリケーションです。 これらの材料は、特定の種類の熱電対の構成に非常に一般的に使用されていますが、その情報が常にメーカーのドキュメントに記載されているわけではなく、したがって、弊社のサイトにも記載されていません。

製品索引 > ケーブル、ワイヤ > 複数導体ケーブル [ここをクリック https://www.digikey.jp/products/ja/cables-wires/multiple-conductor-cables/473 ]

製品索引 > センサ、変換器 > 温度センサ - 熱電対、温度プローブ [ここをクリック https://www.digikey.jp/products/ja/sensors-transducers/temperature-sensors-thermocouples-temperature-probes/513 ]

クロメル

この合金は非常に特殊なタイプの製品に見られます。 組成は約90%のニッケルと10%のクロムです。 それは452℃から+ 1100℃の温度範囲を許容できます。 熱電対および関連製品のE型およびK型の+脚に使用されます。

アルメル

この合金には非常に特殊な用途があります。成分は約95%がニッケル、2%がマンガン、2%がアルミニウム、1%がシリコンです。熱伝導率と電気抵抗率が良いため、クロメルと同様にK型熱電対とその関連製品を構成するために使用されています。

コンスタンタン

コンスタンタンの組成は、通常55%が銅、45%がニッケルです。広い温度範囲で一貫した抵抗率を持っているため、クロメルやアルメルと共に熱電対や関連製品の製造に使用されています。

ギルディングメタル、カートリッジ真鍮、洋銀

ギルディングメタル(丹銅)

銅が95%、亜鉛が5%の比率の合金は、ギルディングメタルと呼ばれています。その名の通り、板状のものが多く、鍛金加工に使われますが、弾薬や大砲の被甲などにも使われています。1944年に始まり、1946年まではペニー貨を作るための原料としてギルディングメタルの薬莢が溶かされていました。他の真鍮と同様、亜鉛の含有量は導電性に直接影響し、5%亜鉛含有のバージョンは、市場に出回っている真鍮のコンタクト材料の中で最も高いレベルにあります。

製品一覧 > コネクタ、相互接続 > 長方形コネクタ - ヘッダ、オスピン(コンタクト材料フィルタ) [ここをクリック https://www.digikey.jp/products/ja/connectors-interconnects/rectangular-connectors-headers-male-pins/314 ]

カートリッジ真鍮

銅約70%、亜鉛約30%の特定合金比(C26000)です。「カートリッジ真鍮」という名前は、弾薬製造における伝統的な役割に由来しています。それにもかかわらず、同じような銅と亜鉛の比率の真鍮と同じ種類の品質を保持しています。

この材料は、一般的なヘッダにも使用されています。(コンタクト材料フィルタオプションを参照)

製品索引 > コネクタ、相互接続 > 長方形コネクタ - ヘッダ、オスピン [ここをクリック https://www.digikey.jp/products/ja/connectors-interconnects/rectangular-connectors-headers-male-pins/314 ]

洋銀

「ニッケルシルバー」とも呼ばれる洋銀は、銀を全く含んでいません。その代わりに、銅、亜鉛、ニッケルを主成分としています。強度や耐食性などの望ましい特性を持っています。Digi-keyサイトの少数のD-Subコンタクトは、これを基材として使用しています。

製品一覧 > コネクタ、相互接続 > D-Sub、D字型コネクタ - コンタクト [ここをクリック https://www.digikey.jp/products/ja/connectors-interconnects/d-sub-d-shaped-connectors-contacts/332 ]

その他の合金および複合金属

場合によっては、コンタクト材料が完全には明らかではない方法で記載されていることがあります。正確な組成を決定するためには、より多くの調査が必要な場合があります。説明は、異なる名前の材料と同じかもしれませんが、これらの説明はメーカーの資料から引用し、直接当社のサイトにコピーしています。

「合金」と記載されている材料は、実際の組成についてより詳細に記載されている必要があります。例えば、銅合金、ニッケル合金、真鍮合金、アルミニウム合金、銅マグネシウム合金などです。

2つの別個の金属と記載されている材料もありますが、これが合金なのか、それとも別個の金属で構成されているかは不明です。一般的には、この場合は合金を意味します。例としては、チタン銅や銅亜鉛などが挙げられます。

カンマで区切られた材料が一緒に記載されていても、構造上は別々金属が使用されている場合がありますが、データを確認する必要があります。例としては、銅、ニッケル、錫合金の場合です。

さらに詳しく調べるには、Digi-keyのホームページから「コンタクト」を一般検索してみてください。また、コネクタ、相互接続グループの中にある多くのカテゴリを検索してください。 [ここをクリック https://www.digikey.jp/ ]

{近日投稿予定: コンタクトの基材のデータはどこにありますか?}




オリジナル・ソース(英語)