JP2005036264A

JP2005036264A - 電気接点及びこれを用いたブレーカー

Info

Publication number: JP2005036264A
Application number: JP2003198891A
Authority: JP
Inventors: Noboru Uenishi; 昇上西; Norito Koma; 紀人胡間; Yasuhiko Suzuki; 恭彦鈴木
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】毒性に問題の無いＣｄフリーのＡｇ合金からなり、トレードオフの関係にある耐溶着特性と温度特性とが適正に制御され、特に定格電流１０Ａ以上、遮断電流１．５ＫＶ以上のブレーカーや、定格電流３５Ａ以上の電磁開閉器に有用な電気接点を提供する。
【解決手段】Ｓｎを１〜９質量％含み、不純物としてのＣｄが１質量％未満であるＡｇ合金からなり、少なくとも接点表面部において中央層１と中央層１より硬度が高い外周層２とを有し、中央層１の平均硬度がマイクロビッカース基準で１３５ｍＨｖ以上であり、且つ接点表面における全表面積に対し外周層２の表面積が３２．７〜９６．０％の範囲にある。外周層２の厚みは平均で５μｍ以上であることが好ましい。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として配線遮断器、ノーヒューズブレーカー、漏電遮断器、サーキットブレーカー、安全ブレーカー、分電盤用ブレーカー（以下、これらをまとめて単にブレーカーと言う）や、リレー、電磁開閉器に有用な電気接点、並びにこの電気接点を用いたブレーカー等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブレーカーや、負荷の高い電磁開閉器、例えば定格３５Ａ以上の電磁開閉器などに用いる電気接点の材料には、従来からＣｄ、Ｓｎ、Ｉｎなどの酸化物が分散したＡｇ合金が広く使われてきた。特に、Ｃｄ酸化物が分散したＡｇ合金は、この種の電気接点に最適であり、広く使用されている。
【０００３】
しかしながら、Ｃｄ化合物には毒性の問題があるため、これに代わる電気接点材料の開発が望まれている。例えば、Ｓｎ、Ｉｎなどの酸化物が分散した、いわゆるＣｄフリーのＡｇ合金からなる接点材料の開発が近年になって強く望まれるようになり、数多くの材料が開発され、数多くの電気機器に使われるようになっている。
【０００４】
ＣｄフリーのＡｇ合金からなる電気接点は、温度特性が重視される比較的低負荷の電気機器や、接触抵抗を問題とする軽負荷の開閉器等には適している。しかし、温度特性と共に、定格電流が１０Ａ以上を要求されるブレーカー用の電気接点として用いる場合には、Ｃｄ入りのものに比べその性能が劣っているのが現状である。例えば、定格電流が１０Ａ以上、遮断電流が１．５ＫＡ以上のブレーカーの多くが、現在でもＣｄを１０質量％以上含有した電気接点を使っており、他方ＣｄフリーのＡｇ合金からなる電気接点は、主に軽負荷の電磁開閉器などに一部使われているに過ぎない。
【０００５】
ブレーカー用の電気接点に要求される特性には、（１）耐溶着特性、（２）初期段階での温度特性、（３）耐久試験後の温度特性、（４）短絡試験後の絶縁特性、（５）耐消耗特性などが挙げられる。これらの特性を同じ化学組成・微細組織の単一材料で確認すると、例えば（１）と（２）のようにトレードオフの関係にある特性が存在する。従って、一つの材料からなる電気接点を用いる場合には、トレードオフの関係にある片方の要求特性を犠牲にする必要があった。
【０００６】
ＣｄフリーのＡｇ合金からなる電気接点において、ブレーカー向けのＣｄ入り電気接点にとって代わるために必要な、レベルアップしなければならない特性は、第一に耐溶着特性であり、第二はこれとトレードオフの関係にある温度特性である。また、ブレーカーは比較的高い定格電流・遮断容量の領域で安定して使えることが重要であり、そのためには耐消耗特性や遮断特性についてもある程度のレベルまで改善する必要がある。
【０００７】
ブレーカー用の電気接点に要求される特性のうち、例えば耐溶着特性を例に挙げた場合、従来から提唱されているＣｄを含まないＣｄフリーの電気接点は、Ｃｄを含むＣｄ系接点に比べて非常に低い特性しか持っていなかった。Ｃｄフリーの接点は、例えば、動作のごく初期の段階において溶着が起こりやすく、接点そのものの耐消耗性も悪いため接点の消耗も進行しやすい欠点があった。
【０００８】
電磁開閉器の評価においても同様であり、例えば定格の１０倍の電流を投入して遮断試験を行うと、Ｃｄフリーの接点は接点の消耗が激しく、十分な特性を得るには至っていない。耐溶着特性を改善する目的でＳｎ酸化物などの濃度を高めた場合、耐溶着特性は改善されることはあっても、これとトレードオフの関係にある温度特性の改善は行えなかった。即ち、Ｓｎ濃度を高くすると、温度特性は逆に劣化してしまうため、両特性を同時に満足することはできなかった。
【０００９】
一方、特開平１０−１８８７１０号公報には、二層構造の複合電気接点が開示されている。この電気接点は、定格電流が１００Ａ以下のブレーカーを対象としたものである。二つの層は、主に耐溶着特性に優れた外周層と、主に温度特性に優れた中央層とで構成されるが、両層とも主としてＣｄ、Ｓｎの酸化物が分散したＡｇ合金からなる。
【００１０】
この電気接点では、中央層と外周層の硬度と、接点表面での両層の表面積比率とを制御することによって、主に耐溶着特性と温度特性とを適正レベルに調整することができる。しかしながら、この電気接点は多量のＣｄを含むため、毒性の問題が残っている。尚、この電気接点の硬度は、マイクロビッカース基準で外周層が１３５ｍＨｖ以上、中央層が１３５ｍＨｖ未満である。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−１８８７１０号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、毒性の問題が無いＣｄフリーのＡｇ合金からなり、トレードオフの関係にある耐溶着特性と温度特性とが適正に制御された電気接点、特に定格電流１０Ａ以上、遮断電流１．５ＫＶ以上のブレーカーや、定格電流３５Ａ以上の電磁開閉器に有用な電気接点を提供すること、及びこの電気接点を用いたブレーカーや電磁開閉器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明が提供する電気接点は、Ｓｎを１〜９質量％含み、不純物としてのＣｄが１質量％未満であるＡｇ合金からなり、少なくとも接点表面部において中央層と該中央層より硬度が高い外周層とを有し、中央層の平均硬度がＪＩＳに規定されるマイクロビッカース基準で１３５ｍＨｖ以上であり、且つ接点表面の全表面積に対する外周層の表面積が３２．７〜９６．０％の範囲にあることを特徴とする。
【００１４】
上記本発明の電気接点は、Ｓｎ以外の添加成分として、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｂｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｔｅ、Ｃｒ、Ｐｂの群から選ばれた少なくとも１種の元素を含むことができる。
【００１５】
また、上記本発明の電気接点では、前記外周層の平均硬度が１７０ｍＨｖ以上であることがこのましく、前記外周層の平均硬度が１９０ｍＨｖ以上であることが更に好ましい。また、前記中央層の平均硬度は１６０ｍＨｖ以上であることが好ましい。
【００１６】
更に、上記本発明の電気接点においては、前記外周層の厚みが平均で５μｍ以上であることが好ましい。
【００１７】
本発明は、また、上記本発明の電気接点を用いたことを特徴とするブレーカーを提供し、更には、上記本発明の電気接点を用いたことを特徴とする電磁開閉器を提供するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明における電気接点の化学組成は、Ｓｎを１〜９質量％含むＡｇ合金からなり、Ｃｄは不可避不純物として含まれる場合でも１質量％未満であって、Ｃｄフリーの電気接点である。Ｓｎの含有量を１〜９質量％とするのは、１質量％未満では接点の耐溶着特性が劣化し、９質量％を超えると接点の製造が困難になるからである。Ｓｎの含有量は、好ましくは２〜７質量％である。尚、Ｃｄフリーの観点から、Ｃｄの含有量は０．５質量％以下が好ましく、０．１質量％以下が更に好ましい。また、実質的にＣｄを含まなくても良い。
【００１９】
本発明の電気接点は、上記基本成分のＡｇとＳｎに加え、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｂｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｔｅ、Ｃｒ、Ｐｂの群から選ばれた少なくとも１種の元素を含むことができる。特にＩｎは、１〜９質量％が含有させると接点の製造が行いやすくなるが、この範囲を外れた組成では接点の製造が困難になり、更に９質量％を超えると、Ｓｎの含有量にもよるが、耐溶着特性が劣化する。Ｉｎの含有量は、好ましくは３〜７質量％である。尚、これらのＳｎやＩｎなどの成分は、後述する成分も含めて、通常はＡｇマトリックス中に化合物として、特に酸化物の形態で分散される。
【００２０】
その他の添加成分の望ましい含有量は、質量％単位で、Ｓｂは０．０５〜２％、Ｃａは０．０３〜０．３％、Ｂｉは０．０１〜１％、Ｎｉは０．０２〜１．５％、Ｃｏは０．０２〜０．５％、Ｚｎは０．０２〜８．５％、及びＰｂ、Ｔｅ、Ｃｒは何れも０．０５〜５％である。これらの各成分元素を含む場合、その含有量が上記の範囲外になると、ブレーカーの種類によっては耐溶着特性や温度特性が低下することがあり、また上記範囲の上限を超えるとブレーカーの種類によっては生産性が低下することがある。
【００２１】
尚、上記した以外の元素であっても、本発明の目的の範囲内であれば、微量含むことができる。このような元素として、例えば、同じく質量％単位で、Ｃｅ、Ｌｉ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｔｅ、Ｍｎ、ＡｌＦ_３、ＣｒＦ_３、ＣａＦ_３はいずれも５％以下、Ｇｅ及びＧａは３％以下、Ｓｉは０．５％以下、Ｆｅ及びＭｇは０．８％以下の範囲で、それぞれ含むことができる。
【００２２】
上記化学組成を有するＣｄフリーの電気接点について、要求される特性を満たす条件を細かく調査分析した。通常では、耐溶着特性の改善のためにＳｎ濃度を高くするが、その場合にはトレードオフの関係にある温度特性を劣化させてしまう。そこで、本願発明者らは、他の因子について詳しくその影響を調べた。その結果、接点表面の平均硬度がＪＩＳに規定されるマイクロビッカース基準で１３５ｍＨｖ以上と高いこと、特に接点表面部における外周部の硬度が高く、中央部は外周部よりも硬度を低く設定することにより、接点に要求される耐溶着特性と、望ましい温度特性とを同時に満たし得ることが判明した。この接点表面部における中央部と外周部の硬度の制御によって、通常はトレードオフの関係にある耐溶着特性と温度特性が同時に改善され、且つ接点に必要な諸特性が得られることは、ＣｄフリーのＡｇ合金系接点に特有のものであり、Ｃｄ系接点の場合には見られなかった特長である。
【００２３】
即ち、本発明の電気接点においては、少なくとも接点表面部に外周層と中央層とを有し、その中層層の平均硬度はＪＩＳに規定されるマイクロビッカース基準で１３５ｍＨｖ以上であり、この中央層の硬度よりも外周層の硬度が高く制御されている必要がある。接点表面部における平均硬度をマイクロビッカース基準で少なくとも１３５ｍＨｖとするのは、これ未満の硬度レベルでは接点の耐溶着特性や温度特性が低下するからである。また、接点表面部の硬度は、高ければ高い程好ましい。具体的には、外周層の平均硬度は１７０ｍＨｖ以上が好ましく、１９０ｍＨｖ以上が更に好ましい。尚、中央層の平均硬度に関しては、１６０ｍＨｖ以上であることが好ましい。マイクロビッカース硬度は、１０ｇ又は２５ｇの荷重で測定することが望ましい。
【００２４】
図１及び図２に、このような中央層１と外周層２を有する電気接点の代表例を示す。図１の電気接点では、中央層１の周りを取り囲むように、接点の表面部から反対側の裏面部まで外周層２が設けてある。また、図２は、接点の表面部側にのみリング状の外周層２が存在する例である。図１及び図２の電気接点とも、中央層１の硬度よりも外周層２の硬度が高く設定される。
【００２５】
中央層と外周層の硬度を制御する方法としては、中央層と外周層の化学組成を変える方法がある。例えば、外周層中のＳｎの含有量を中央層よりも多くすることが最も簡単であり、これにより外周層の硬度を中央層よりも確実に高くすることができる。ただし、本発明においては、中央層と外周層の化学組成が同じであって、外周層の硬度が中央層よりも高い場合も含まれる。このように、中層層と外周層の化学組成が同一でありながら硬度レベルが異なるのは、それぞれの微細組織が制御されているからである。このような微細組織の制御による硬度の制御方法については、後述する接点の製造方法に関連して詳しく説明する。
【００２６】
また、本発明のＣｄフリーの電気接点において、上記した耐溶着特性や温度特性などの優れた特性を得るためには、接点表面における全表面積に対する外周層の表面積が３２．７〜９６．０％の範囲内にあることが必要である。例えば、接点表面側からみた図３を用いて具体的に説明すると、外周層２の表面積（点々を付した部分）をＳ２及び中央層１の表面積をＳ１としたとき、全表面積Ｓ１＋Ｓ２に対する外周層２の表面積Ｓ２の割合、即ちＳ２／（Ｓ１＋Ｓ２）を３２．７〜９６．０％の範囲内に制御する。
【００２７】
この接点表面での外周層２の表面積Ｓ２が全表面積の３２．７％未満では、外周層２の硬度を中央層１よりも高く制御したとしても、耐溶着特性や温度特性などの優れた特性を得ることができない。逆に、外周層２の表面積Ｓ２が全表面積の９６．０％を超えると、中央層を接点の中央に形成しにくいことが多く、量産技術上の問題となることが多くなるため好ましくない。
【００２８】
また、２重構造をなす中央層と外周層のうち、外周層の厚みは平均で５μｍ以上とすることが好ましい。外周層の厚みが５μｍ未満では、中央層よりも硬度を高めた外周層の効果が低減し、耐溶着特性や温度特性などの優れた特性を得ることが難しくなるからである。
【００２９】
本発明の電気接点は、用途に応じて、例えばブレーカーに組み込むためには、台金等の他の部材と接続する必要がある。その場合には、台金等の他の部材との接続を容易にするため、例えば図４及び図５に示すように、図１及び図２の接点の表面部側とは反対側の裏面に、純Ａｇ、ロウ材などの金属からなる薄い接続層３を設けることができる。尚、この接続層３は、通常この種の目的で配設される金属層と同じような形態であればよい。
【００３０】
電気接点と台金等の他の部材との接合は、通常は上記のごとく接続層を介して行うが、電気接点となるＡｇ合金を台金等の上に直接生成させるか、若しくは台金と一体に成形することもできる。ブレーカーに組み込むための台金は、通常のＣｕ又はＣｕ合金の台金であってよいが、特にビス形状をしたＣｕ又はＣｕ合金の台金が好ましい。
【００３１】
ブレーカー用の電気接点として、本発明の電気接点を台金に接合した例を図６〜図９に示す。図６は図１の接点を台金４に直接接合した例であり、図７は接続層３を介して図１の接点を台金４に接合した例である。また、図８は図２の接点を台金４に直接接合した例であり、図９は接続層３を介して図２の接点を台金４に接続した例である。
【００３２】
次に、本発明の電気接点の製造方法について説明する。外周層と中央層を複合させる方法について種々検討した結果、蒸着法、減圧中での溶射法、粉末の焼結法、酸洗浄・焼鈍後の嵌め合わせ法、外周層となるべき板と中央層となるべき板を打ち抜きにより成形する方法、ＨＩＰ、押出方法、押出と酸化とを組合わせた方法、外周層と中央層を別個に作製した後鍛造で接点形状に成形する方法のいずれも、採用し得ることが判った。この外にも、外周層と中央層を別個に作製した後、ミクロな溶接で接合する方法、焼き嵌め、冷やし嵌め、メッキ等の方法によっても、同様に製造可能である。
【００３３】
中央層と外周層の硬度の制御については、既に述べたように化学組成を変える方法があるが、同じ化学組成であっても、製造方法やその条件を変えることによって硬度の制御が可能である。例えば、中央層を溶解法で形成し、外周層を溶射法や蒸着法で形成すれば、結晶粒の大きさ、合金元素の分布状態や拡散速度が変わるため、これに応じて酸化した際の酸化物の大きさや分布が変化し、同じ化学組成でも外周層の硬度が高くなる。また、硬度は加工と熱処理の条件によっても変化する。例えば、押出加工すると線材の表面にのみ変形加工歪みが集中する傾向があり、これを適切な条件で熱処理又は酸化すると、外周部のみが硬い線材となる。従って、このようにして得た線材を円盤状に切断したり、ヘッダーと呼ばれる方法で切断した後、Ｃｕと一体成形することにより、中央層より外周層の硬度が高い接点材料を得ることができる。
【００３４】
尚、製造方法の如何にかかわらず、既に述べてきたように硬度と配置形態を管理した外周層と中央層を有し、化学組成を最適化することによって、初めて本発明の意図する性能を有する電気接点が得られる。従って、単に中層層と外周層の２層を組合わせれば良いと言うものではない。例えば、導電性の良い層と、硬度の高い層を組合わせた接点（特開昭６２−９７２１３公報参照）や、耐消耗性と耐溶着性を有する導電体と、短絡電流においてアークの切れが良好な導電体を組合わせた接点（特開昭５８−１８９９１３公報参照）等では、本発明の目的を達成することはできない。
【００３５】
また、本発明は、Ｃｄフリー接点の性能向上を目指し、Ｃｄ系接点に劣らない性能を有するＣｄフリーの接点の開発を行ったものであり、従来のＣｄ系接点とは異なる。Ｃｄ系の接点は、ＣｄＯが持つ昇華現象を利用し、昇華の際の吸熱現象を利用してアーク熱を奪うことにより遮断性能の向上を目指したものである。従って、Ｃｄ元素のこの特長を利用するため、従来のＣｄ系接点にはＣｄが１０質量％以上も添加されている。しかし、Ｃｄ系接点は性能的に優れているが、環境問題があることは既に述べたとおりである。
【００３６】
従って、既に述べた特開平１０−１８８７１０号公報記載の電気接点ように、中央層と外周層に異なる性質を持つ材料を複合化させた構造を有するものであっても、根本的にＣｄ系接点である点で本発明のＣｄフリー接点とは異なる。しかも、本発明のＣｄフリー接点では、外周層の硬度を中央層より高くするだけでなく、中央層と外周層の硬度を共に１３５ｍＨｖ以上とすることにより、耐溶着性と同時に、温度特性を改良し得る点に特徴がある。これにより、近年環境面で注目の高まってきたＣｄフリー接点について、長らくＣｄ系接点に比べて劣っていた性能を改良し、ブレーカーや電磁開閉器への応用展開を図ることが可能となったものである。
【００３７】
尚、一般に、内部酸化した接点には表面から内部に向かっての緩やかな濃度勾配が見られるが、本発明の中央層と外周層の２層構造は、この内部酸化に見られる一般的な濃度勾配を示すものだけではない。例えば、接点の表面部近くにおいてのみ外周層を形成する場合において、外周層と中央層との境界面に数μｍ幅の連続的な硬度や組織の変化が認められることがある。しかし、外周層と中央層とは、このような境界部だけでなく、例えば光学顕微鏡等による組織観察において明らかに異なる組織と、マイクロビッカースにおける硬度の違いを呈するものである。
【００３８】
ただし、電気接点は工業製品であり、またどの様な接点も化学組成や組織、硬度等に多少のバラツキや変化は見られるものであるから、本発明の電気接点においても、外周層及び中央層のそれぞれに化学組成、組織、硬度等の若干のバラツキがあってもかまわない。例えば、中央層内のごく一部分に硬度が１３５ｍＨｖ未満の部分が若干混在していたとしても、中央層の平均硬度が１３５ｍＨｖ以上であれば良い。また、外周層の硬度についても、同様に平均硬度として本発明の要件を満たしていれば良い。尚、平均硬度とは、中央層又は外周層の表面の複数箇所、例えば３０点で測定した値の算術平均値である。
【００３９】
【実施例】
以下に示す方法ア〜クのいずれかにより、中央層と外周層の２層構造からなる電気接点を製造した。ただし、電気接点の形状は、直径６ｍｍ×厚み１．５ｍｍの円盤形、又は縦７ｍｍ×横８ｍｍ×厚み１．２ｍｍの矩形とした。また、各電気接点を構成する中央層と外周層は、下記表１に示す組成の中央層と、下記表２に示す組成の外周層とから、それぞれ選択して組合わせた。尚、中央層及び外周層を構成する合金中における不純物元素のＣｄ濃度は０質量％であった。
【００４０】
【表１】

【００４１】
【表２】

【００４２】
（方法ア）
表面部外周に沿って深さ０．８ｍｍの環状凹部を設けた中央層を溶解法にて作製し、その凹部以外の表面部をマスキングした後、凹部にＡｒ＋Ｈ_２雰囲気中での減圧プラズマ溶射法により合金粉末を溶射して外周層を形成し、図２の構造の接点を得た。溶射原料にはプレアロイ粉末を用い、粉末粒径はサブミクロンから２μｍまでとした。フィード用のキャリアーガスにはＡｒを用いた。また、溶射に際しては、溶射ガンの先端を自動制御にて揺動させて均一溶射層の形成をはかると共に、サブストレイトになる中央層と溶射層（外周層）の密着性を高める目的で、サブストレイトをプラズマ炎に曝して加熱後に溶射を行った。得られた複合接点を酸素雰囲気中で酸化した。
【００４３】
（方法イ）
裏面に１０％の厚みを持つ純Ａｇ層を有し、表面部外周に沿って深さ５０μｍの環状凹部を設けた中央層を溶解法により、溶解、鋳造、純Ａｇ層圧着、及び圧延の工程で作製し、その凹部に、外周層の化学組成を有するターゲットを用いたマグネトロンスパッター法により外周層を蒸着して、図５の構造の接点を得た。基材である中央層の温度はＳｎの再蒸発を防止するために２００℃に保持し、Ａｒ雰囲気の圧力は数Ｔｏｒｒ〜数十Ｔｏｒｒに保った。また、基材である中央層と蒸着層である外周層との密着性を良くするために、中央層の表面は高周波により発生したイオンにより予めクリーニングを施した。得られた複合接点を酸素雰囲気中で酸化した。
【００４４】
（方法ウ）
Ａｇ合金チップを溶解、圧延、打ち抜き加工にて作製し、酸化して、裏面に厚み１０％の純Ａｇ層を有する中央層とした。この中央層の外側に、外周部となる酸化後のＡｇ合金粉を配置し、加圧成形した後、真空雰囲気中にて融点下３０Ｋで焼結した。得られた複合合金チップにコイニング施し、次に約６５０℃で焼鈍して、図４の構造の接点を得た。
【００４５】
（方法エ）
中央層となるＡｇ合金部材を酸性溶液に浸け、表面の汚れを除去して清浄にした後、焼鈍して合金部材を軟らかくした。このＡｇ合金部材の周りに、別途作製した外周層を嵌め合わせた後、更に焼鈍して拡散により一体化した後、酸化して、図１の構造の接点を得た。
【００４６】
（方法オ）
酸化したＡｇ合金粉を成形して、中央層となるべき円柱部材を作製した。この円柱部材の周囲に、酸化したＡｇ合金粉を成形して別途作製した外周層となるべき円筒部材を張り合わせ、円柱ビレットを作製した。この円柱ビレットを８００℃×２ｈの条件でＡｒ雰囲気中にて加熱し、熱間での押出加工により円柱とした後、この円柱の長手方向と垂直な方向に切断して、図１の円盤状とした。その裏面に円盤厚みの１／１０の純Ａｇ層を張り合わせた後、再度酸化してから、Ｃｕビスと張り合わせて、図７の構造の接点を得た。
【００４７】
（方法カ）
上記方法オと同様にして作製した円柱ビレットを、押出加工した後、更に伸線及び酸化し、Ｃｕ線と共にヘッダー加工して、図６の構造の接点を得た。
【００４８】
（方法キ）
中央層となるべき円柱部材を、溶解したＡｇ合金を鋳造して作製した。その後この円柱部材を８００℃×２ｈの条件でＡｒ雰囲気中にて加熱し、熱間で押出加工を行った後、この線材を更に伸線及び酸化した。この酸化は４００℃で行い、２時間後に７５０℃の高温で酸化を行った。その後、ヘッダー加工によりＣｕと一体化させ、図８の構造の接点を得た。
【００４９】
（方法ク）
中央層となるべき棒材を作製し、その周囲に外周層となるべき円筒材を張り合わせた後、ミクロ溶接により気密とした。その後、７００℃×１８００ｋｇ／ｍｍ^２×２ｈの条件でＡｒガス中にて熱間静水圧成形（ＨＩＰ）を行い、２層構造の棒材を得た。この棒材を長手方向に垂直な方向に切断した後、裏面に純Ａｇ層を張り合わせて、図７の構造の接点を得た。得られた複合接点を酸素雰囲気中で酸化した。
【００５０】
上記方法ア〜クのいずれかを用い、上記表１の中央層と表２の外周層をそれぞれ選択して組合わせることによって、下記表３に示す各接点を製造した。得られた各接点について、その特性を下記のごとく評価して、得られた結果を表４に示した。その際、Ｃｕビス部をつけた場合には、接点を加熱・加圧によりＣｕビス部に直接接合するか、又は厚みの１０％の純Ａｇからなる接続層を介してＣｕビス部に接合した。
【００５１】
【表３】

【００５２】
接点の特性評価として、短絡試験による耐溶着性、初期温度測定、耐久試験後の温度特性、短絡試験後の温度特性をそれぞれ評価した。尚、短絡試験は、定格１００Ａ以下のブレーカーにて、２２０Ｖ、５ｋＡの遮断電流で実施した。耐久試験は定格電流にて５０００回の開閉試験を行い、試験後に端子部の温度を定格電流の通電状態において１００分間測定し、その最高温度を求めた。評価結果はブレーカーによって異なるため、最も優れたものを５、使用可能なものを３、最も劣るものを１とし、５段階で評価して表４に示した。
【００５３】
同様に、４００ＡＦ定格の電磁開閉器にて、４０００Ａの遮断試験を行うと共に、２４００Ａにて閉又は４００Ａで開の動作で、１０万回の開閉試験を行った。遮断試験及び開閉試験のそれぞれにおいて、試験後の接点の消耗状態を観察し、接点の厚みの半分以上が存在する場合には○、１／２〜１／３の間に近い場合には△、１／３未満の場合には×として、表４に表示した。
【００５４】
【表４】

【００５５】
これらの試験の結果から分るように、本発明に係わる試料１〜１２の各電気接点は、Ｃｄフリー接点でありながら、温度特性と耐溶着特性が共に優れている。しかし、試料１３〜１５に示す各比較例では、温度特性又は耐溶着特性の評価に２以下のものがあり、実用上使用できないことが分る。尚、試料６と試料７においてＣｄ濃度が０．００５質量％、０．１質量％、及び０．７質量％の各接点を作製し、上記と同様の評価を行ったが、いずれも表４に示す試料６及び試料７の特性と同じであった。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、毒性に問題の無いＣｄフリーのＡｇ合金からなり、トレードオフの関係にある耐溶着特性と温度特性とが共に優れた電気接点を提供することができる。また、この電気接点を用いることにより、毒性の問題が無く且つ特性にも優れた、定格電流１０Ａ以上、遮断電流１．５ＫＶ以上のブレーカーや、定格電流３５Ａ以上の電磁開閉器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気接点の具体例を示す断面図である。
【図２】本発明の電気接点の他の具体例を示す断面図である。
【図３】本発明の電気接点の外周部の表面積割合を説明するための概略の正面図である。
【図４】本発明の接続層を設けた電気接点の具体例を示す断面図である。
【図５】本発明の接続層を設けた電気接点の他の具体例を示す断面図である。
【図６】本発明に係わる台金付の電気接点の具体例を示す断面図である。
【図７】本発明に係わる台金付の電気接点の他の具体例を示す断面図である。
【図８】本発明に係わる台金付の電気接点の別の具体例を示す断面図である。
【図９】本発明に係わる台金付の電気接点の更に別の具体例を示す断面図である。
【符号の説明】
１中央層
２外周層
３接続層
４台金

Claims

Ｓｎを１〜９質量％含み、不純物としてのＣｄが１質量％未満であるＡｇ合金からなり、少なくとも接点表面部において中央層と該中央層より硬度が高い外周層とを有し、中央層の平均硬度がＪＩＳに規定されるマイクロビッカース基準で１３５ｍＨｖ以上であり、且つ接点表面の全表面積に対する外周層の表面積が３２．７〜９６．０％の範囲にあることを特徴とする電気接点。
Ｓｎ以外の添加成分として、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｂｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｔｅ、Ｃｒ、Ｐｂの群から選ばれた少なくとも１種の元素を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気接点。
前記外周層の平均硬度が１７０ｍＨｖ以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気接点。
前記外周層の平均硬度が１９０ｍＨｖ以上であることを特徴とする、請求項３に記載の電気接点。
前記中央層の平均硬度が１６０ｍＨｖ以上であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の電気接点。
前記外周層の厚みが平均で５μｍ以上であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の電気接点。
ビス形状をしたＣｕ又はＣｕ合金の台金上に形成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の電気接点。
請求項１〜７のいずれかに記載の電気接点を用いたことを特徴とするブレーカー。
請求項１〜７のいずれかに記載の電気接点を用いたことを特徴とする電磁開閉器。