JP2015125936A

JP2015125936A - 電気接点

Info

Publication number: JP2015125936A
Application number: JP2013270489A
Authority: JP
Inventors: 陽介石澤; Yosuke Ishizawa; 慎也眞々田; Shinya Mamada; 有祐内田; Yusuke Uchida; 英生汲田; Hideo Kumita
Original assignee: Tokuriki Honten Co Ltd
Current assignee: Tokuriki Honten Co Ltd
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-07-06

Abstract

【課題】
回路遮断器や電磁開閉器用接点材料には接触抵抗安定性を維持し、かつ、耐溶着性能及び耐消耗性能を保った電気接点が求められている。
【解決手段】
Ｓｎが３〜１０質量％、Ｉｎが１〜１０質量％、残部がＡｇからなり内部酸化法で製造されたＡｇ−酸化物系合金からなる接点材と、Ｎｉが０．１〜２０質量％、Ｗおよび／もしくはＷＣが１〜３０質量％、残部がＡｇからなり粉末焼結法で製造されたＡｇ合金からなる接点材とを相対向させて組合せたことを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、マグネットスイッチ、ブレーカ、リレー等の回路遮断器や電磁開閉器に使用される電気接点に関する。

従来、電気接点材料はマグネットスイッチ、ブレーカ、リレー等の回路遮断器や電磁開閉器に使用されており、その一つとしてＡｇ−酸化物系の接点材料が知られている。

Ａｇ−酸化物系の接点材料は、中負荷領域の接点材料として適用されている場合が多く、通常は可動接点と固定接点にはともにＡｇ−酸化物系の接点材料が使用される。

重負荷領域の接点材料には、例えばＡｇ−Ｗ、Ａｇ−ＷＣ、Ａｇ−ＷＣ−Ｇｒ等が適用されることが多く、固定接点や可動接点はＡｇ−Ｗ、Ａｇ−ＷＣ、Ａｇ−ＷＣ−Ｇｒのうち１種類もしくは2種類が組み合わせて使用されている。また、特殊な使用例としてＡｇ−Ｃｄ−Ｓｎ−Ｉｎの組み合わせのＡｇ−酸化物系合金を可動電極とし、Ａｇ−Ｇｒ合金からなる固定接点を対向させた組合せ接点が開発されている（特許文献１参照）。

回路遮断器や電磁開閉器用の接点は材質の種類により使用される状況は違うが、共通して要求されている特性としては、耐消耗性能、耐溶着性能、接触抵抗安定性などがある。

特許第２９６９７７４号公報

しかしながら、上記の電磁開閉器用接点には、それぞれ次のような問題がある。
まず、Ａｇ−酸化物系接点では、定格および過負荷電流での開閉時のアークによって接点の表層に酸化物が凝集し、接触抵抗が増大する。

つぎに、Ａｇ−ＷＣ接点では、開閉時のアークによって、ＷＣが大気中の酸素で酸化され接触抵抗が増大するとともに接点自体が消耗する。また、特許文献１に記載のＡｇ−酸化物系接点とＡｇ−Ｇｒ合金を組み合わせる接点は、酸化物の凝集による接触抵抗の増大は抑えられるが、Ａｇ−Ｇｒ合金自体が脆いため、継続使用するとＡｇ−Ｇｒ接点が消耗し、接触抵抗が増大する。加えて、特許文献１では接点の性能を向上する為にＣｄを使用しているが、Ｃｄは有毒性があり、ＲｏＨＳ指令に代表されるように、国際的にも使用を制限する動きが強いため、今後、接点材に使用することはできなくなると予想される。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、過負荷試験後であっても耐溶着性能および耐消耗性能を保ち、接触抵抗の増大しない電気接点を提供することを目的とする。

そこで、本発明は、Ｓｎが３〜１０質量％、Ｉｎが１〜１０質量％、残部がＡｇからなり内部酸化法で製造されたＡｇ−酸化物系合金からなる接点と、Ｎｉが０．１〜２０質量％、Ｗおよび／もしくはＷＣが１〜３０質量％、残部がＡｇからなり粉末焼結法で製造されたＡｇ合金からなる接点とを相対向させた電気接点を使用することにより上記問題を解決した。

一方の接点にＳｎが３〜１０質量％、Ｉｎが１〜１０質量％、残部がＡｇからなり内部酸化法で製造されたＡｇ−酸化物系合金を用いる理由としては耐溶着及び耐消耗性に優れているためである。

ここで、ＳｎおよびＩｎを添加する理由は、耐溶着性を向上させるためである。

Ｓｎの添加量は３〜１０質量％が好ましい。Ｓｎの添加量が３質量％より少ないと耐溶着性の向上の効果は得られず、１０質量％より多いと塑性加工性は低下する。

Ｉｎの添加量は、１〜１０質量％が好ましい。Ｉｎの添加量が１質量％より少ないと耐溶着性の向上の効果は得られず、１０質量％より多いと塑性加工性は低下する。

また、上記の銀―酸化物系可動接点に添加元素としてＮｉを添加することも可能である。Ｎｉを添加する理由としては酸化物を微細化させ、耐溶着性を向上させるためである。Ｎｉの添加量は０．１〜０．３質量％の範囲が好ましい。０．１質量％未満だとＮｉを添加する効果は少なく、また、０．４質量％以上は添加しても固溶させるのが困難となる。

他方の接点にＮｉが０．１〜２０質量％、Ｗおよび／もしくはＷＣが１〜３０質量％、残部がＡｇからなるＡｇ合金を用いる理由としては、Ａｇ−ＷまたはＡｇ−ＷＣ接点にＮｉを添加することで、Ａｇ−Ｗ接点およびＡｇ−ＷＣ接点の問題点である脆さを抑えることが可能になるからである。

また、Ａｇ−Ｎｉ−Ｗ接点およびＡｇ−Ｎｉ−ＷＣ接点は過負荷試験後であっても、Ａｇ−酸化物系接点と比較して接触抵抗が増大しない効果を有する。

さらに、上記のＡｇ合金の接点に添加元素としてＧｒ（Ｇｒａｐｈｉｔｅ）を添加することも可能である。Ｇｒを添加する理由としては接触抵抗を低減させ、耐消耗性を向上させるためである。なお、添加する形態はＤＬＣ（ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ）等の他の炭素形態でも代用可能である。Ｇｒの添加量は、１〜３０質量％が好ましい。Ｇｒの添加量が１質量％より少ないと接触抵抗を低減させる効果は少なく、添加量が３０質量％より多いと接点自体が脆くなる。

混合粉にＷやＷＣ（ＴｕｎｇｓｔｅｎＣａｒｂｉｄｅ）を添加する目的は、耐溶着性を向上させるためである。Ｗおよび／もしくはＷＣの添加量は、１〜３０質量％が好ましい。ＷやＷＣの添加量が１質量％より少ないと十分な耐溶着性が得られず、添加量が３０質量％より多いと接触抵抗が増大する。

以上のようにＡｇ−酸化物系の接点は耐溶着性および耐消耗性に優れており、Ａｇ−Ｎｉ−Ｗ接点およびＡｇ−Ｎｉ−ＷＣ接点はＡｇ−酸化物接点と比較すると過負荷試験後でも接触抵抗が増大しないため、組合せて使用することにより耐溶着性、耐消耗性、接触抵抗安定性を保った接点を提供することが可能となる。

以下に本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

Ａｇ酸化物接点は表１および表２に示す組成に秤量し、溶解法によってインゴットを作製した後、熱処理と塑性加工を繰り返しながら２ｍｍの板厚に加工し、プレス加工によって６×６×２ｍｍの形状の接点を得た。

その後、接点材料を７５０℃、１ＭＰaの条件下で７２時間内部酸化しＡｇ−酸化物系可動接点材を得た。

一方、Ａｇ合金接点は表１および表２に示す組成でＡｇ粉末、Ｗ粉末、ＷＣ粉末、Ｇｒ粉末を秤量し、Ｖミルにて攪拌、混合した後、接点形状に加圧、成形した後に焼結し６×６×２ｍｍのＡｇ合金接点材を得た。

以上で得られた接点を表１および表２の組合せで台材にろう付けし、接触子として回路遮断器に組み込み、実機試験を行った。実機試験の評価項目としては、耐溶着性、耐消耗性および接触抵抗について評価した。また、固定接点と可動接点を同じ材質にしたものについて表３の組み合わせで、比較例として評価を行った。

耐溶着性の評価条件としては、遮断頻度４回／ｍiｎとし、ＤＣ３５０Ｖ３０００Ａにて遮断試験を行った。評価基準としては、溶着するまでの遮断可能回数が５０回以上のものをＡ、４０〜４９回のものをＢ、２０〜３９回のものをＣ、２０回未満のものをＤと評価した。

耐消耗性の評価条件としては、遮断回数１０回（遮断頻度４回／ｍｉｎ）とし、ＤＣ３５０Ｖ３０００Ａにて遮断試験を行い、試験前後の各電気接点材料の質量変化を測定して評価した。評価基準としては、質量変化（消耗量）が０．１ｍｇ未満のものをＡ、０．１ｍｇ以上〜０．３ｍｇ未満のものをＢ、０．３ｍｇ以上〜０．５ｍｇ未満のものをＣ、０．５mg以上のものをＤと評価した。

接触抵抗の評価条件としては、遮断回数１０回（遮断頻度４回／ｍｉｎ）とし、ＤＣ３５０Ｖ３０００Ａにて遮断試験を行い、上記遮断試験前後の温度上昇分を測定した。
評価基準としては、温度上昇が２０℃未満のものをＡ、２０以上３０℃未満のものをＢ、３０以上４０℃未満ものをＣ、４０℃以上のものをＤと評価した。

表１および表２の本発明の実施例を表３の比較例と比較すると本発明の電気接点はＤという評価は無く、従来の電気接点材料と比べて良好な特性を示すことが分かる。加えて、表１と表２の固定接点と可動接点の材質を逆にしたものもＤという評価は無く良好な特性を示すことを確認した。

以上、本発明のＡｇ酸化物系接点と、Ａｇ合金接点の組合せ接点は従来品の接点と比較して耐溶着性、耐消耗性、接触抵抗安定性が優れる効果を有する。

Claims

Ｓｎが３〜１０質量％、Ｉｎが１〜１０質量％、残部がＡｇからなり内部酸化法で製造されたＡｇ−酸化物系合金からなる接点と、Ｎｉが０．１〜２０質量％、Ｗおよび／もしくはＷＣが１〜３０質量％、残部がＡｇからなる混合粉末を粉末焼結法で製造したＡｇ合金からなる接点とを対向配置したことを特徴とする電気接点。
Ｓｎが３〜１０質量％、Ｉｎが１〜１０質量％、Ｎｉが０．１〜０．３質量％、残部がＡｇからなり内部酸化法で製造されたＡｇ−酸化物系合金からなる接点と、Ｎｉが０．１〜２０質量％、Ｗおよび／もしくはＷＣが１〜３０質量％、残部がＡｇからなる混合粉末を粉末焼結法で製造したＡｇ合金からなる接点とを対向配置したことを特徴とする電気接点。
Ｓｎが３〜１０質量％、Ｉｎが１〜１０質量％、残部がＡｇからなり内部酸化法で製造されたＡｇ−酸化物系合金からなる接点と、Ｎｉが０．１〜２０質量％、Ｗおよび／もしくはＷＣが１〜３０質量％、Ｇｒが１〜３０質量％、残部がＡｇからなる混合粉末を粉末焼結法で製造したＡｇ合金からなる接点とを対向配置したことを特徴とする電気接点。
Ｓｎが３〜１０質量％、Ｉｎが１〜１０質量％、Ｎｉが０．１〜０．３質量％、残部がＡｇからなり内部酸化法で製造されたＡｇ−酸化物系合金からなる接点と、Ｎｉが０．１〜２０質量％、Ｗおよび／もしくはＷＣが１〜３０質量％、Ｇｒが１〜３０質量％、残部がＡｇからなる混合粉末を粉末焼結法で製造したＡｇ合金からなる接点とを対向配置したことを特徴とする電気接点。