CN107924771A - 触点构件、滑动触点、电气设备、及触点构件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐电弧性优良的触点构件。在固定触点(10)的表面形成有表面层(12)，该表面层(12)包括由导体构成的母材(13)和分散在母材(13)中的分散粒子(14)，分散粒子(14)具有基材粒子(14a)、以及形成于基材粒子(14a)的外表面的覆盖层(14b)，该基材粒子(14a)是金属氧化物。

Description

触点构件、滑动触点、电气设备、及触点构件的制造方法

技术领域

本发明涉及触点构件、滑动触点、电气设备、以及触点构件的制造方法，更加具体而言，涉及耐电弧性优良的触点构件、滑动触点、电气设备、以及触点构件的制造方法。

背景技术

以往，已知有为了提高滑动性、耐磨损性、耐电弧性等而在表面设置层的触点构件，其中，上述层是在由金属材料构成的母材中分散金属氧化物粒子而成的。一般而言，这样的分散金属氧化物粒子而成的层通过烧结来形成。

近年来，对于这样的触点构件，要求进一步提高耐电弧性。为了使耐电弧性进一步提高，考虑在分散金属氧化物粒子而成的层中增加金属氧化物粒子的含量。但是，在通过烧结来设置分散金属氧化物粒子而成的层的情况下，若层中的金属氧化物粒子的含量增多，则层的硬度上升，加工性变差。因此，存在不能够以任意的形状设置触点构件的问题，其中，上述触点构件具有以规定以上的比例分散金属氧化物粒子而成的层。

因此，提出一种不通过烧结而通过镀覆(Plating)来形成分散金属氧化物粒子而成的层的方法。例如，在专利文献1中公开有一种形成有表面镀覆层而成的镀覆材料，其中，上述表面镀覆层包括从由氧化硅、氧化铝、氧化锡、氧化锌构成的组中选出的一种以上的金属氧化物粒子。另外，在专利文献2中公开有如下的触点材料的制造方法：将从氧化铋、氧化镉、氧化锌、氧化碲、氧化锡、氧化铟、氧化铜以及氧化锰中选出的一种以上的金属氧化物分散在镀覆液中，并通过电镀来形成镀覆膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国公开专利公报“日本特开2012-62564号公报(2012年3月29日公开)”

专利文献2：日本国公开专利公报“日本特开昭61-259419号公报(1986年11月17日)”

发明内容

发明所要解决的问题

然而，在专利文献1、2所记载的那样的、通过镀覆来形成分散金属氧化物粒子而成的层的方法中，存在金属氧化物粒子溶出至镀覆液中，难以形成以高含量分散金属氧化物粒子而成的层的问题。另外，也存在由于金属氧化物粒子的溶出导致镀覆液劣化的问题。

本发明是鉴于上述的问题点而成的，其目的在于提供一种耐电弧性优良的触点构件等。

解决问题的技术方案

为了解决上述的问题，本发明的触点构件在表面形成有表面层，上述表面层包括由导体构成的母材和分散在上述母材中的分散粒子，上述触点构件的特征在于，上述分散粒子具有基材粒子、以及形成于上述基材粒子的外表面的覆盖层，该基材粒子是金属氧化物。

发明效果

根据本发明，能够提供一种耐电弧性优良的触点构件。

附图说明

图1是表示具备作为本发明的一实施方式的触点构件的固定触点的滑动触点的示意图。

图2是表示本发明的一实施方式的固定触点的制造方法的流程图。

图3是表示操作次数与电弧产生时间的关系的图。

图4的(a)是表示具有滑动触点的开关的结构的概要立体图，图4的(b)是开关的局部放大图。

图5的(a)以及图5的(b)是表示图2所示的开关的动作的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地对本发明的实施方式进行说明。

(滑动触点的结构)

图1是表示具备作为本实施方式的触点构件的固定触点10的滑动触点1的示意图。滑动触点1具备固定触点10和可动触点2，该可动触点2能够在与上述固定触点10接触和与上述固定触点10非接触之间切换。

可动触点2是导体，设置为能够沿图1中用双向箭头所示的方向移动。另外，可动触点2设置为能够在与固定触点10接触时相对于固定触点10滑动。

固定触点10具有导电基体11、以及形成在导电基体11上的表面层12。表面层12是形成于固定触点10的外表面的镀覆层，覆盖导电基体11。表面层12是与可动触点2接触且可动触点2在表面层12上滑动的层。

表面层12包括母材13和分散在母材13中的分散粒子14。优选表面层12的厚度是0.1μm～5μm。这是因为，若表面层12的厚度小于0.1μm，则存在导电基体11因磨损而露出的可能性，不能够发挥所期望的性能。另外，若表面层12的厚度超过5μm，则除表面层12的强度不足之外，用于形成表面层12的成本也增高。另外，优选表面层12中分散粒子14的质量比例是12wt％以上～60wt％。这是因为，若分散粒子14小于12wt％，则耐电弧性变差，若超过60wt％，则导电性变差。

母材13由导体构成，例如能够使用金、银、镍、钯、铑等金属或包含这些金属的合金等。

分散粒子14具有基材粒子14a、以及形成于基材粒子14a的外表面的覆盖层14b。优选分散粒子14的平均粒径为0.6μm以下。这是因为，若分散粒子14的平均粒径超过0.6μm，则固定触点10的表面状态变差，滑动触点1的耐磨损性变差。

基材粒子14a是金属氧化物粒子，例如能够使用氧化锌、氧化锡、氧化铟、氧化铜以及氧化镉等。

优选覆盖层14b是90℃时在pH为3～11的溶液中的溶解度为3000ppm以下的材料，更加优选是90℃时在pH为3～11的溶液中的溶解度为100ppm以下的材料。作为覆盖层14b，例如能够使用二氧化硅、氧化铝、镍、以及环氧树脂等有机化合物等。通过像这样，使覆盖层14b为在pH为3～11的溶液中的溶解度为100ppm以下的材料，例如，能够防止在通过镀覆来形成表面层12的情况下，基材粒子14a溶出至镀覆液中，能够形成基材粒子14a的含量较高的表面层12。因此，能够提供耐电弧性优良的固定触点10。

这里，固定触点10和可动触点2是可动触点2相对于固定触点10滑动的滑动触点。因此，即使在可动触点2与固定触点10的接触部分作为异物附着有覆盖层14b的粒子，也通过可动触点2的滑动而被去除，不阻碍通电。

应予说明，在本实施方式中，对在固定触点10上设置表面层12的例子进行了说明，但表面层12也可以形成于可动触点2。即，表面层12形成于固定触点10和可动触点2的至少一方即可。

(固定触点的制造方法)

接着，对作为本实施方式的触点构件的固定触点10的制造方法进行说明。应予说明，以下，对通过镀覆来形成表面层12的制造方法进行说明，但形成表面层12的方法并不局限于此，例如也可以通过热喷涂等来形成表面层12。

图2是表示固定触点10的制造方法的流程图。

如图2所示，首先，对导电基体11的表面进行脱脂、刻蚀、酸洗这样的公知的表面处理(S1～S3)。然后，在表面处理后的导电基体11的表面形成基底镀覆层(S4)，在基底镀覆层上形成中间镀覆层(S5)。对基底镀覆层以及中间镀覆层的种类不进行特别限定，但例如，作为基底镀覆层能够使用铜、镍等，作为中间镀覆层能够使用金、银、镍、钯、铑等与母材13相同的材料。

然后，将形成有基底镀覆层以及中间镀覆层的导电基体11浸渍于分散有分散粒子14的镀覆液中，通过镀覆来形成表面层12，在表面层12的母材13中分散有分散粒子14(S6)。然后，对镀覆后的导电基体11进行最终处理(S7)。

这里，在通过烧结形成表面层12的情况下，需要在形成表面层12后加工成所期望的形状。但是，若表面层12中的分散粒子14的含量增加，则表面层12的硬度增加，在压延等中的加工性变差。因此，不能够制作任意形状的触点构件。另一方面，本实施方式的制造方法中，即使表面层12中的分散粒子14的含量增加，也能够在使导电基体11为任意的形状后，通过镀覆来形成表面层12。因此，能够制作任意形状的触点构件。因此，与通过烧结形成触点构件的情况相比，触点构件的设计的自由度提高。

(实施例)

进行固定触点10的耐电弧性的评价。具体而言，首先，制作固定触点10，在该固定触点10中，作为导电基体11使用铜合金，作为母材13使用钯合金，作为基材粒子14a使用氧化锌、作为覆盖层14b使用二氧化硅。然后，使用具备所制作的固定触点10的滑动触点1，在使15V、1A的电流流过的状态下进行开闭操作，测量滑动触点1的操作次数与操作时的电弧的产生时间的关系。另外，为了比较，对于表面层12中不包括分散粒子14的现有产品，也测量了滑动触点1的操作次数与操作时的电弧的产生时间的关系。在图3中示出测量结果。

如图3所示，确认得出，与在表面层12中没有分散粒子14的固定触点比较，在表面层12中分散分散粒子14而成的固定触点10的电弧的产生时间短，耐电弧性优良。

(应用例)

接着，对本实施方式的滑动触点的应用例进行说明。图4的(a)是表示具备滑动触点的开关(电气设备)100的结构的概要立体图，图4的(b)是开关100的局部放大图。应予说明，实际上，开关100的至少一部分容纳于未图示的箱体。

开关100具备第一可动部21、第二可动部23、弹簧28、端子基部29、可动触点22、第一固定触点26、第二固定触点27、第一端子24以及第二端子25。

端子基部29是大致板状的构件，一方面，支撑弹簧28、第一固定触点26以及第二固定触点27，另一方面，支撑第一端子24以及第二端子25。

第一固定触点26和第二固定触点27是从端子基部29延伸的大致板状的构件。应予说明，在第一固定触点26的表面形成有上述的表面层12(未图示)。即，第一固定触点26与上述的固定触点10相当，下述的可动触点22的第一可动触点部22a与上述的可动触点2相当。

第一端子24以及第二端子25固定于端子基部29，是用于与外部电连接的端子。另外，第一端子24与第一固定触点26电连接，第二端子25与第二固定触点27电连接。

弹簧28是螺旋弹簧，一端与端子基部29连接，另一端与第二可动部23连接。

第二可动部23与第一可动部21一体设置，并与第一可动部一体地动作。另外，第二可动部23经由弹簧28支撑于端子基部29，若对第一可动部21施力，则第二可动部23压缩弹簧28并移动。

可动触点22固定于第二可动部23，与第二可动部23一体地动作。如图4的(b)所示，可动触点22具备第一可动触点部22a和第二可动触点部22b。第一可动触点部22a配置于能够在与第一固定触点26接触和与第一固定触点26非接触之间切换的位置。另外，第一可动触点部22a设置为能够在与第一固定触点26接触时相对于第一固定触点26滑动。第二可动触点部22b与第二固定触点27接触，并设置为能够相对于第二固定触点滑动。应予说明，在图4的(a)以及图4的(b)所示的状态中，第一固定触点26与第一可动触点部22a未接触，开关100是关闭的状态。

图5是表示对开关100作用外力F的状态的图，图5的(a)是概要立体图，图5的(b)是图5的(a)的局部放大图。

如图5所示，若对开关100的第一可动部21作用压缩弹簧28的方向的外力F，则第一可动部21、第二可动部23、可动触点22逆着弹簧28的作用力移动。随着可动触点22的移动，第一可动触点部22a与第一固定触点26接触，开关100成为开启的状态。此时，第二可动触点部22b在第二固定触点27的表面上接触地滑动。并且，若从图5所示的状态进一步施加外力，则第一可动触点部22a在第一固定触点26的表面上滑动地移动。

然后，若不作用外力F，则第一可动部21、第二可动部23、可动触点22因弹簧28的作用力而恢复至图4所示的状态。因此，第一固定触点26与第一可动触点部22a成为非接触状态，开关返回至关闭的状态。这里，通过在第一固定触点26的表面形成包括由导体构成的母材13、和分散在上述母材中的分散粒子14的表面层12，能够防止在第一固定触点26与第一可动触点部22a从接触状态切换至非接触状态时产生电弧。

应予说明，本实施方式的滑动触点的适用对象并不局限于开关，能够用于在通电和非通电之间切换的电气设备，例如能够用于继电器(relay)等各种电气设备。

另外，在本实施方式中，对触点构件用于滑动触点的例子进行了说明，但并不局限于此。即，本实施方式的触点构件也能够用于例如対置触点等其它种类的触点。

(总结)

如上所述，本发明的触点构件在表面形成有表面层，上述表面层包括由导体构成的母材和分散在上述母材中的分散粒子，上述触点构件的特征在于，上述分散粒子具有基材粒子、以及形成于上述基材粒子的外表面的覆盖层，该基材粒子是金属氧化物。

根据上述的结构，在例如通过镀覆来形成表面层的情况下，能够通过覆盖层防止基材粒子溶出至镀覆液中，能够形成基材粒子的含量较高的表面层。因此，能够提供耐电弧性优良的触点构件。

另外，在本发明的触点构件中，上述表面层也可以是镀覆层。

根据上述结构，通过表面层为镀覆层，能够以所期望的形状设置触点构件。

另外，在本发明的触点构件中，上述覆盖层在pH为3～11的溶液中的溶解度也可以小于3000ppm。

根据上述的结构，若在pH为3～11的溶液中的溶解度小于3000ppm，则在通过镀覆来形成表面层的情况下，覆盖层不溶出至镀覆液中，能够实现耐电弧性优良的触点构件。

另外，在本发明的触点构件中，上述基材粒子也可以是从由氧化锌、氧化锡、氧化铟以及氧化铜构成的组中选出的至少一种金属氧化物。

根据上述的结构，通过使用从由氧化锌、氧化锡、氧化铟以及氧化铜构成的组中选出的至少一种金属氧化物作为基材粒子，能够实现耐电弧性优良的触点构件。

另外，在本发明的触点构件中，上述覆盖层也可以是从由二氧化硅、氧化铝以及镍构成的组中选出的至少一种。

根据上述的结构，通过使用从由二氧化硅、氧化铝以及镍构成的组中选出的至少一种作为覆盖层，能够实现耐电弧性优良的触点构件。

另外，本发明的滑动触点具备固定触点和可动触点，该可动触点能够在与上述固定触点接触和与上述固定触点非接触之间切换，上述可动触点能够在与上述固定触点接触时相对于上述固定触点滑动，上述固定触点以及上述可动触点中的至少一方是上述触点构件。

根据上述的结构，通过可动触点能够在与固定触点接触时相对于固定触点滑动，即使在可动触点与固定触点的接触部分作为异物附着有覆盖层的粒子，也通过可动触点2的滑动而被去除，不阻碍通电。因此，发生动作不良的可能性较低，接触可靠性较高。因此，能够提供耐电弧性和接触可靠性优良的滑动触点。

另外，本发明也包括电气设备，该电气设备在通电与非通电之间切换，具备上述触点构件或上述滑动触点。

另外，本发明的触点构件的制造方法包括在触点构件的表面形成表面层的工序，上述表面层包括由导体构成的母材和分散在上述母材中的分散粒子，上述分散粒子具有基材粒子、以及形成于上述基材粒子的外表面的覆盖层，该基材粒子是金属氧化物。

根据上述的结构，能够在例如通过镀覆来形成表面层的情况下，通过覆盖层防止基材粒子溶出至镀覆液中，能够形成基材粒子的含量较高的表面层。因此，能够提供耐电弧性优良的触点构件的制造方法。

另外，在本发明的触点构件的制造方法中，形成上述表面层的工序也可以通过镀覆进行。

根据上述的结构，能够提供一种覆盖层不溶解至镀覆液中，而能够形成基材粒子的含量较高的表面层的触点构件的制造方法。

本发明并不局限于上述的各实施方式，能够在技术方案所示出的范围内进行各种变更，适当地组合在不同的实施方式中所分别公开的技术手段而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

附图标记说明

1滑动触点

2可动触点

10固定触点(触点构件)

12表面层

13母材

14分散粒子

14a基材粒子

14b覆盖层

100开关(电气设备)。

Claims (9)

1.一种触点构件，在该触点构件的表面形成有表面层，所述表面层包括由导体构成的母材和分散在所述母材中的分散粒子，所述触点构件的特征在于，

所述分散粒子具有基材粒子、以及形成于所述基材粒子的外表面的覆盖层，该基材粒子是金属氧化物。

2.如权利要求1所述的触点构件，其特征在于，

所述表面层是镀覆层。

3.如权利要求2所述的触点构件，其特征在于，

所述覆盖层在pH为3～11的溶液中的溶解度小于3000ppm。

4.如权利要求1～3中任一项所述的触点构件，其特征在于，

所述基材粒子是从由氧化锌、氧化锡、氧化铟以及氧化铜构成的组中选出的至少一种金属氧化物。

5.如权利要求1～4中任一项所述的触点构件，其特征在于，

所述覆盖层是从由二氧化硅、氧化铝以及镍构成的组中选出的至少一种。

6.一种滑动触点，具备权利要求1～5中任一项所述的触点构件，其特征在于，

具备固定触点和可动触点，该可动触点能够在与所述固定触点接触和与所述固定触点非接触之间切换，

所述可动触点能够在与所述固定触点接触时相对于所述固定触点滑动，

所述固定触点以及所述可动触点中的至少一方是所述触点构件。

7.一种电气设备，能够在通电和非通电之间切换，其特征在于，

具备权利要求1～5中任一项所述的触点构件或权利要求6所述的滑动触点。

8.一种触点构件的制造方法，所述触点构件是权利要求1～5中任一项所述的触点构件，所述触点构件的制造方法的特征在于，

包括在触点构件的表面形成表面层的工序，所述表面层包括由导体构成的母材和分散在所述母材中的分散粒子，

所述分散粒子具有基材粒子以及形成于所述基材粒子的外表面的覆盖层，该基材粒子是金属氧化物。

9.如权利要求8所述的触点构件的制造方法，其特征在于，

形成所述表面层的工序通过镀覆进行。