JP2015165041A - electrical contact material - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、一般的には電気接点材に関し、特定的には銀−グラファイト（Ａｇ−Ｇｒ）系または銅−グラファイト（Ｃｕ−Ｇｒ）系の材料からなる遮断器（ブレーカ）等に用いられる電気接点材に関するものである。 The present invention generally relates to an electrical contact material, and more specifically, an electrical circuit used for a circuit breaker (breaker) made of a silver-graphite (Ag-Gr) -based or copper-graphite (Cu-Gr) -based material. It relates to contact materials.
銀−グラファイト系の材料からなる電気接点材は、従来からよく知られている。たとえば、国際公開第２０１０／１０９７７７号（特許文献１）には、グラファイトを４質量％以上７質量％以下含み、残部が銀と不可避的不純物を含み、たわみが０．５ｍｍ以上、ビッカース硬度が５５以上、酸素含有量が１００ｐｐｍ以下である、電気接点材が開示されている。 Conventionally, an electrical contact material made of a silver-graphite-based material is well known. For example, International Publication No. 2010/109777 (Patent Document 1) contains 4% by mass to 7% by mass of graphite, the remainder contains silver and inevitable impurities, the deflection is 0.5 mm or more, and the Vickers hardness is 55. As mentioned above, the electrical contact material whose oxygen content is 100 ppm or less is disclosed.
国際公開第２０１１／１６２１０６号（特許文献２）には、炭化タングステンを１０質量％以上３０質量％以下、グラファイトを２質量％以上５質量％以下含み、残部が銀と不可避的不純物を含み、相対密度が９８．０％以上、酸素含有量が３５０ｐｐｍ以下、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上、抗折力が３３０ＭＰａ以上である、電気接点材が開示されている。 International Publication No. 2011/162106 (Patent Document 2) contains 10% to 30% by weight of tungsten carbide, 2% to 5% by weight of graphite, the balance contains silver and inevitable impurities, An electrical contact material having a density of 98.0% or more, an oxygen content of 350 ppm or less, an electrical conductivity of 60% IACS or more, and a bending strength of 330 MPa or more is disclosed.
特公平１−１４９７３号公報（特許文献３）には、Ｂａの酸化物を含むＮｉ−Ａｇ系の材料からなる電気接点材が開示されている。 Japanese Examined Patent Publication No. 1-14973 (Patent Document 3) discloses an electrical contact material made of a Ni—Ag-based material containing an oxide of Ba.
銀−グラファイト系材料からなる電気接点材を用いてブレーカを構成すると、その電気接点材の導電性が高いので発熱し難く、発熱による弊害はほとんどない。また、グラファイトを添加することにより、電気接点材の硬度と抗折力を高めることができる。さらに、耐熱性非酸化物の酸化を防止することで、電気接点材の耐消耗性および耐溶着性を向上させることができる。 When a breaker is configured using an electrical contact material made of a silver-graphite-based material, the electrical contact material has high conductivity, so that it is difficult to generate heat, and there is almost no adverse effect due to heat generation. Moreover, the hardness and bending strength of the electrical contact material can be increased by adding graphite. Furthermore, by preventing oxidation of the heat-resistant non-oxide, it is possible to improve the wear resistance and welding resistance of the electrical contact material.
一方、Ｂａの酸化物を含むＮｉ−Ａｇ系材料からなる電気接点材は、放電しやすい化合物から構成される。しかし、得られた電気接点材は、相対密度が低く、緻密化されていないので、導電率が低くなる。これにより、この電気接点材を用いて構成されたブレーカでは、遮断時に接点で発生する熱が多くなる。したがって、得られた電気接点材が耐消耗性および温度性能に劣るという問題がある。 On the other hand, an electrical contact material made of a Ni—Ag-based material containing an oxide of Ba is composed of a compound that is easily discharged. However, since the obtained electrical contact material has a low relative density and is not densified, the electrical conductivity becomes low. Thereby, in the breaker comprised using this electrical contact material, the heat | fever which generate | occur | produces at a contact at the time of interruption | blocking increases. Therefore, there is a problem that the obtained electrical contact material is inferior in wear resistance and temperature performance.
そこで、この発明の目的は、グラファイトとアルカリ土類金属を含む、高密度な電気接点材を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-density electrical contact material containing graphite and an alkaline earth metal.
本発明に従った電気接点材は、銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種を１０質量％以上９９．８５質量％以下含み、グラファイトを０．１質量％以上６質量％以下含み、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．０５質量％以上５質量％以下含み、相対密度が９７％以上である。 The electrical contact material according to the present invention contains 10% by mass or more and 99.85% by mass or less of at least one selected from the group consisting of silver and copper, contains 0.1% by mass or more and 6% by mass or less of graphite, and contains calcium. And containing at least one selected from the group consisting of calcium oxide, strontium, strontium oxide, barium and barium oxide in an amount of 0.05% by mass to 5% by mass and a relative density of 97% or more.
本発明によれば、アルカリ土類金属を含む、高密度の電気接点材を提供することができる。 According to the present invention, a high-density electrical contact material containing an alkaline earth metal can be provided.
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, the contents of the embodiments of the present invention will be listed and described.
電気接点材は、銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種を１０質量％以上９９．８５質量％以下含み、グラファイトを０．１質量％以上６質量％以下含み、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．０５質量％以上５質量％以下含み、相対密度が９７％以上である。 The electrical contact material contains 10% by mass or more and 99.85% by mass or less of at least one selected from the group consisting of silver and copper, contains 0.1% by mass or more and 6% by mass or less of graphite, calcium, calcium oxide, strontium And containing at least one selected from the group consisting of strontium oxide, barium and barium oxide in an amount of 0.05% by mass to 5% by mass and a relative density of 97% or more.
電気接点材は、タングステンおよび炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種を０質量％を超え７９質量％以下含むことが好ましい。 The electrical contact material preferably contains at least one selected from the group consisting of tungsten and tungsten carbide, exceeding 0 mass% and 79 mass% or less.
電気接点材は、タングステンおよび炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種を０質量％を超え６２質量％以下含むことがより好ましい。 More preferably, the electrical contact material contains more than 0% by mass and 62% by mass or less of at least one selected from the group consisting of tungsten and tungsten carbide.
タングステンおよび炭化タングステンの平均粒径が０．２μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。 It is preferable that the average particle diameters of tungsten and tungsten carbide are 0.2 μm or more and 8 μm or less.
電気接点材は、銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種を４０質量％以上９６質量％以下含むことが好ましい。 The electrical contact material preferably contains 40% by mass or more and 96% by mass or less of at least one selected from the group consisting of silver and copper.
電気接点材は、亜鉛およびバナジウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．１質量％以上２．０質量％以下含むことが好ましい。 The electrical contact material preferably contains at least one selected from the group consisting of zinc and vanadium in an amount of 0.1% by mass to 2.0% by mass.
電気接点材はグラファイトを１質量％以上５質量％以下含むことが好ましい。
電気接点材は、電気接点材の表面にメッキが施されていてもよい。メッキとしては、電解Ａｇメッキ、電解Ｎｉメッキ、無電解Ａｇメッキおよび無電解Ｎｉメッキおよびこれらの組み合わせのメッキであることが好ましい。
The electrical contact material preferably contains 1% by mass to 5% by mass of graphite.
The electrical contact material may be plated on the surface of the electrical contact material. The plating is preferably electrolytic Ag plating, electrolytic Ni plating, electroless Ag plating, electroless Ni plating, or a combination thereof.
電気接点材の製造方法は、銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種を１０質量％以上９９．８５質量％以下含み、グラファイトを０．１質量％以上６質量％以下含み、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．０５質量％以上５質量％以下含み、相対密度が９７％以上である電気接点材の製造方法であって、銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種と、グラファイトとを混合して第一混合物を形成する工程と、第一混合物と、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種とを混合して第二混合物を形成する工程と、第二混合物を加工して電気接点材を製造する工程とを備える。 The method for producing an electrical contact material includes 10% by mass or more and 99.85% by mass or less of at least one selected from the group consisting of silver and copper, 0.1% by mass or more and 6% by mass or less of graphite, calcium, oxidation A method for producing an electrical contact material comprising at least one selected from the group consisting of calcium, strontium, strontium oxide, barium and barium oxide in an amount of 0.05% by mass to 5% by mass and a relative density of 97% or more. A step of mixing at least one selected from the group consisting of silver and copper and graphite to form a first mixture; a first mixture; and calcium, calcium oxide, strontium, strontium oxide, barium and barium oxide Mixing at least one selected from the group consisting of a second mixture to form a second mixture; And a step of manufacturing the electrical contact material and processing the compound.
電気接点材の製造方法は、電気接点材の表面にメッキを施す工程を含んでいてもよい。メッキとしては、電解Ａｇメッキ、電解Ｎｉメッキ、無電解Ａｇメッキおよび無電解Ｎｉメッキおよびこれらの組み合わせのメッキであることが好ましい。 The manufacturing method of the electrical contact material may include a step of plating the surface of the electrical contact material. The plating is preferably electrolytic Ag plating, electrolytic Ni plating, electroless Ag plating, electroless Ni plating, or a combination thereof.
出発材料の銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種の平均粒径が０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。 It is preferable that at least one average particle size selected from the group consisting of silver and copper as starting materials is 0.5 μm or more and 10 μm or less.
出発材料のグラファイトの平均粒径が１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
出発材料のカルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種の平均粒径が０．２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
The average particle size of the starting graphite is preferably 1 μm or more and 50 μm or less.
It is preferable that at least one average particle size selected from the group consisting of calcium, calcium oxide, strontium, strontium oxide, barium and barium oxide as a starting material is 0.2 μm or more and 10 μm or less.
平均粒径は、以下の工程（１）および（２）に従って算出する。
（１）レーザ回折・散乱法によって粒子の粒度分布を求める。
The average particle size is calculated according to the following steps (1) and (2).
(1) The particle size distribution of the particles is obtained by a laser diffraction / scattering method.
（２）粒度分布（積算分布）における積算値５０％の粒径を平均粒径とする。
タングステンおよび炭化タングステンは高硬度を有するため、製造工程で変形しない。その結果、出発材料中のタングステンおよび炭化タングステンの平均粒径は、電気接点材中のタングステンおよび炭化タングステンの平均粒径と等しい。これに対して、銀、銅、グラファイト、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムは、製造工程において変形する。その結果、出発材料での平均粒径は、電気接点材での平均粒径と異なる。
(2) The average particle diameter is 50% of the particle size distribution (integrated distribution).
Since tungsten and tungsten carbide have high hardness, they do not deform in the manufacturing process. As a result, the average particle size of tungsten and tungsten carbide in the starting material is equal to the average particle size of tungsten and tungsten carbide in the electrical contact material. In contrast, silver, copper, graphite, calcium, calcium oxide, strontium, strontium oxide, barium and barium oxide are deformed in the manufacturing process. As a result, the average particle size in the starting material is different from the average particle size in the electrical contact material.
［本願発明の実施形態の詳細］
実施の形態としての電気接点材が組み込まれたブレーカの構成について説明する。
[Details of the embodiment of the present invention]
The structure of the circuit breaker incorporating the electrical contact material as an embodiment will be described.
図１と図２に示すように、ブレーカ１０は、固定側接点部材３０と、固定側接点部材３０に接触することができるように、または、固定側接点部材３０から離隔することができるように、繰り返して移動可能に配置された可動側接点部材２０とを備えている。固定側接点部材３０は電気接点材３１と台金３２との接合体からなる。可動側接点部材２０は電気接点材２１と台金２２との接合体からなる。実施形態による電気接点材３１はブレーカ１０の固定側接点部材３０の一部分に使用される。なお、図１と図２に示される電気接点材２１，３１は、本発明に従った「電気接点材」の一例である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
固定側接点部材３０においては、電気接点材３１と台金３２とが、台金３２側に一体的に形成された接合部３２ａの上面を接合面として、ろう材４を介して互いに接合されている。可動側接点部材２０においては、電気接点材２１と台金２２とが、台金２２側に一体的に形成された接合部の上面を接合面として、ろう材４を介して互いに接合されている。
In the
このようにして、可動側接点部材２０と固定側接点部材３０が構成されているので、図１に示すように固定側接点部材３０の電気接点材３１に対して可動側接点部材２０の電気接点材２１が接触した状態（閉状態）から、ブレーカ１０の許容電流値を超える電流が所定時間流れた場合に、内蔵された接点引き外し装置（図示せず）が作動することによって、図２に示すように可動側接点部材２０の電気接点材２１が固定側接点部材３０の電気接点材３１から矢印Ｑ方向に瞬時に引き離された状態に移行して、電流を遮断するように構成されている。なお、図１と図２に示すように、固定側接点部材３０のうち、電気接点材３１が設けられていない台金３２の端部側が、ブレーカ１０の１次側（電源側）端子に接続されているとともに、可動側接点部材２０のうち、電気接点材２１が設けられていない台金２２の端部は、ブレーカ１０の２次側（負荷側）端子に接続されている。
Since the
電気接点材２１，３１の少なくとも一方は、銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種を１０質量％以上９９．８５質量％以下含み、グラファイトを０．１質量％以上６質量％以下含み、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．０５質量％以上５質量％以下含み、相対密度が９７％以上である。
At least one of the
開閉器の一例としてのブレーカ１０について示したが、電磁開閉器などのブレーカ以外の開閉器（スイッチ機器）に電気接点材２１，３１を用いてもよい。
Although the
ブレーカ１０は、たとえば５０−１００Ａ、または１００Ａ以上の定格電流値を有する。 Breaker 10 has a rated current value of, for example, 50-100A, or 100A or more.
（銀および銅）
接点の電気伝導性を確保するためには、銀（Ａｇ）および銅（Ｃｕ）からなる群より選ばれた少なくとも一種は１０質量％以上９９．８５質量％以下含まれる。銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種の含有量が１０質量％未満では、電気導電性が低下し、当該材料がブレーカ用、電磁開閉器用等の電気接点材に適さない。銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種の含有量が９９．８５質量％を超えると、接点表面に露出する、銀または銅からなる部分の面積が大きくなるので、耐溶着性を一定以上向上させることができない。銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種の含有量は４０質量％以上９６質量％以下であることが好ましい。
(Silver and copper)
In order to ensure the electrical conductivity of the contact, at least one selected from the group consisting of silver (Ag) and copper (Cu) is contained in an amount of 10% by mass to 99.85% by mass. When the content of at least one selected from the group consisting of silver and copper is less than 10% by mass, the electrical conductivity is lowered, and the material is not suitable for electrical contact materials for breakers, electromagnetic switches, and the like. When the content of at least one selected from the group consisting of silver and copper exceeds 99.85% by mass, the area of the portion made of silver or copper exposed on the contact surface increases, so that the welding resistance is more than a certain level. It cannot be improved. The content of at least one selected from the group consisting of silver and copper is preferably 40% by mass or more and 96% by mass or less.
出発材料としての銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種の平均粒径が０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。 It is preferable that at least one average particle size selected from the group consisting of silver and copper as a starting material is 0.5 μm or more and 10 μm or less.
（グラファイト）
電気接点材において、グラファイト（Ｇｒ）が０．１質量％以上６質量％以下含まれることにより、遮断時の高熱下において電気接点材の酸化を防止し、また耐溶着性を向上させるという利点を得ることができる。グラファイトの含有量が０．１質量％未満では、上記の利点を得ることができない。すなわち、遮断時のアーク熱により接点表面が酸化する。その結果、温度性能が悪化する。なお、グラファイトは、酸素と反応してＣＯを生成するため電気接点材表面の酸化を抑制させることができる。グラファイトの含有量が６質量％を超えると、グラファイトとアルカリ土類金属とが接触する確率が高くなり、十分な密度が得られないおそれがある。
(Graphite)
In the electrical contact material, graphite (Gr) is contained in an amount of 0.1% by mass or more and 6% by mass or less, thereby preventing the electrical contact material from being oxidized under high heat at the time of interruption and improving the welding resistance. Can be obtained. If the content of graphite is less than 0.1% by mass, the above advantages cannot be obtained. That is, the contact surface is oxidized by the arc heat at the time of interruption. As a result, the temperature performance deteriorates. In addition, since graphite reacts with oxygen and produces | generates CO, it can suppress the oxidation of the electrical contact material surface. If the graphite content exceeds 6% by mass, the probability that the graphite and the alkaline earth metal come into contact with each other increases, and there is a possibility that a sufficient density cannot be obtained.
グラファイトの含有量は１質量％以上５質量％以下であることが好ましい。
（カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウム）
これらのアルカリ土類金属の酸化物（ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ）は、熱電子放出に関して小さい仕事関数を有する。その結果非常に放電しやすい化合物であるため、これらが電気接点材に分散すれば電気接点の開閉時にアークが分散する。そのため、耐消耗性に優れた電気接点材を提供することができる。
The graphite content is preferably 1% by mass or more and 5% by mass or less.
(Calcium, calcium oxide, strontium, strontium oxide, barium and barium oxide)
These alkaline earth metal oxides (CaO, SrO, BaO) have a small work function for thermionic emission. As a result, since these compounds are very easily discharged, if they are dispersed in the electrical contact material, the arc is dispersed when the electrical contact is opened and closed. Therefore, an electrical contact material excellent in wear resistance can be provided.
特に直流では電流がゼロ点を通らないため、アークが切れにくく遮断時間が長くなる性質があるため、アルカリ土類金属の添加による遮断時間短縮の効果が大きい。つまり、直流用電気接点材として用いることが好ましい。 In particular, since direct current does not pass through the zero point in the case of direct current, since the arc is difficult to cut and the interruption time is prolonged, the effect of shortening the interruption time by adding an alkaline earth metal is great. In other words, it is preferably used as a direct current electrical contact material.
（タングステンおよび炭化タングステン）
電気接点材は、タングステンおよび炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種を０質量％を超え７９質量％以下含むことが好ましい。
(Tungsten and tungsten carbide)
The electrical contact material preferably contains at least one selected from the group consisting of tungsten and tungsten carbide, exceeding 0 mass% and 79 mass% or less.
銀−グラファイト（Ａｇ−Ｇｒ）系の材料および銅−グラファイト（Ｃｕ−Ｇｒ）系の材料において、グラファイト粒子は、たとえば、繊維状の形態で分散している。極めて大きな電流の短絡試験において接点同士が接触すると、数千度の高熱が発生するので、銀および銅が溶出しやすくなる。これにより、接点同士が溶着してしまう。そこで、タングステンおよび炭化タングステンの少なくとも一方をさらに含む銀−グラファイト−（タングステン，炭化タングステン）（Ａｇ−Ｇｒ−（Ｗ，ＷＣ））系の材料または銅−グラファイト−（タングステン，炭化タングステン）（Ｃｕ−Ｇｒ−（Ｗ，ＷＣ））系の材料からなる電気接点材を用いると、銀および銅が電気接点材の表面に浮き出るのを防止することができる。そのため、大電流の短絡試験において接点同士が接触して高熱が発生しても、銀および銅が溶出し難くなる。その結果、短絡試験による遮断試験後における溶着を防止することができる。 In the silver-graphite (Ag-Gr) -based material and the copper-graphite (Cu-Gr) -based material, the graphite particles are dispersed in a fibrous form, for example. When contacts contact each other in a very short current test, a high heat of several thousand degrees is generated, so that silver and copper are easily eluted. As a result, the contacts are welded together. Therefore, a silver-graphite- (tungsten, tungsten carbide) (Ag-Gr- (W, WC))-based material further containing at least one of tungsten and tungsten carbide or copper-graphite- (tungsten, tungsten carbide) (Cu- When an electrical contact material made of a Gr- (W, WC))-based material is used, silver and copper can be prevented from floating on the surface of the electrical contact material. Therefore, even if the contacts come into contact with each other in a large-current short-circuit test and high heat is generated, silver and copper are hardly eluted. As a result, it is possible to prevent welding after the interruption test by the short circuit test.
タングステンおよび炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種の含有量は０質量％を超え７９質量％以下であることが好ましい。タングステンの含有量が７９質量％以下であるため、電気接点材の導電率が高く保たれる。タングステンおよび炭化タングステンは含まれていなくてもよい。タングステンおよび炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種の含有量は０質量％を超え６２質量％以下であることがより好ましい。 The content of at least one selected from the group consisting of tungsten and tungsten carbide is preferably more than 0% by mass and 79% by mass or less. Since the tungsten content is 79% by mass or less, the electrical contact material has a high electrical conductivity. Tungsten and tungsten carbide may not be included. The content of at least one selected from the group consisting of tungsten and tungsten carbide is more preferably more than 0% by mass and 62% by mass or less.
電気接点材の耐消耗性能をより高く保つためには、電気接点材は、タングステンおよび炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種を１０質量％以上含むことが好ましい。 In order to keep the wear resistance performance of the electrical contact material higher, it is preferable that the electrical contact material contains 10 mass% or more of at least one selected from the group consisting of tungsten and tungsten carbide.
（亜鉛、バナジウム）
電気接点材は、亜鉛およびバナジウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．１質量％以上２．０質量％以下含むことが好ましい。この場合、電気接点材の強度が高く保たれる。
(Zinc, Vanadium)
The electrical contact material preferably contains at least one selected from the group consisting of zinc and vanadium in an amount of 0.1% by mass to 2.0% by mass. In this case, the strength of the electrical contact material is kept high.
（メッキ）
電気接点材の表面にはメッキが施されていることが好ましい。メッキは、たとえば電解Ａｇメッキ、電解Ｎｉメッキ、無電解Ａｇメッキおよび無電解Ｎｉメッキおよびこれらの組み合わせのメッキであることが好ましい。これらのメッキを施すことで、電気接点材の表面の耐摩耗性を向上させることができる。
(plating)
The surface of the electrical contact material is preferably plated. The plating is preferably, for example, electrolytic Ag plating, electrolytic Ni plating, electroless Ag plating, electroless Ni plating, or a combination thereof. By applying these platings, the wear resistance of the surface of the electrical contact material can be improved.
（製造方法）
銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種を１０質量％以上９９．８５質量％以下含み、グラファイトを０．１質量％以上６質量％以下含み、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．０５質量％以上５質量％以下含み、相対密度が９７％以上である、電気接点材の製造方法は、以下の工程（Ａ）から（Ｃ）を備える。
(Production method)
At least one selected from the group consisting of silver and copper is contained in an amount of 10 to 99.85% by mass, graphite is contained in an amount of 0.1 to 6% by mass, calcium, calcium oxide, strontium, strontium oxide, and barium. And at least one selected from the group consisting of barium oxide is 0.05% by mass or more and 5% by mass or less, and the method for producing an electrical contact material having a relative density of 97% or more includes the following steps (A) ( C).
（Ａ）銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種と、グラファイトとを混合して第一混合物を形成する工程。 (A) A step of mixing at least one selected from the group consisting of silver and copper and graphite to form a first mixture.
（Ｂ）第一混合物と、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種とを混合して第二混合物を形成する工程。 (B) A step of mixing the first mixture with at least one selected from the group consisting of calcium, calcium oxide, strontium, strontium oxide, barium and barium oxide to form a second mixture.
（Ｃ）第二混合物を加工して、電気接点材を製造する工程。ここでの加工とは、焼成、焼結、および押出など、第２混合物を変質させる加工をいう。 (C) The process of processing an 2nd mixture and manufacturing an electrical contact material. Processing here refers to processing that alters the quality of the second mixture, such as firing, sintering, and extrusion.
（製造方法の効果）
カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種は、大気中の水分と反応して水酸化物を形成する。
(Effect of manufacturing method)
At least one selected from the group consisting of calcium, calcium oxide, strontium, strontium oxide, barium and barium oxide reacts with moisture in the atmosphere to form a hydroxide.
ＭＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｍ（ＯＨ）2 Ｍ：Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ
水酸化物は焼結工程で脱水され、Ｈ2Ｏを発生させる。なお、水酸化バリウムは約５５０°で脱水する。
MO + H 2 O → M (OH) 2 M: Ca, Sr, Ba
The hydroxide is dehydrated in the sintering process and generates H 2 O. Barium hydroxide is dehydrated at about 550 °.
Ｍ（ＯＨ）2→ＭＯ＋Ｈ2Ｏ
焼結工程でＨ2ＯとＣが反応してＣＯとＨ2を発生させる。
M (OH) 2 → MO + H 2 O
In the sintering process, H 2 O and C react to generate CO and H 2 .
Ｈ2Ｏ＋Ｃ→ＣＯ＋Ｈ2
これらのガス（一酸化炭素と水素）の合計の体積は、水蒸気の体積よりも大きい。これらのガスが電気接点材中にボイドを発生させる。その結果、電気接点材の密度が減少する。
H 2 O + C → CO + H 2
The total volume of these gases (carbon monoxide and hydrogen) is larger than the volume of water vapor. These gases generate voids in the electrical contact material. As a result, the density of the electrical contact material is reduced.
グラファイトと、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種との接触時間が長いと、グラファイトを構成する炭素が酸化されて一酸化炭素が生成される。 If the contact time between graphite and at least one selected from the group consisting of calcium, calcium oxide, strontium, strontium oxide, barium and barium oxide is long, the carbon constituting the graphite is oxidized to produce carbon monoxide. .
たとえば、銀とグラファイトだけをＭＡ（メカニカルアロイング）混合し、銀中にグラファイトを入れ込むことによって酸化バリウムとグラファイトとの接触の確率を低くする。次にＭＡ（銀＋グラファイト）粉末、タングステンカーバイド粉末、酸化バリウム粉末を混合する。その後、混合粉末を焼成処理した後、成形する。これにより焼結時にグラファイトが一酸化炭素となることを抑制することができる。 For example, only silver and graphite are mixed with MA (mechanical alloying), and the probability of contact between barium oxide and graphite is lowered by introducing graphite into silver. Next, MA (silver + graphite) powder, tungsten carbide powder, and barium oxide powder are mixed. Thereafter, the mixed powder is fired and then molded. Thereby, it can suppress that a graphite becomes carbon monoxide at the time of sintering.
かさ密度の高いグラファイト粉末をメカニカルアロイング処理によって銀粉末中に入れ込むことにより、ＭＡ粉末のかさ密度が下がるため、単に原料粉末をＭＡ以外のＶ型ミキサー等の混合方法で混合するよりも粉末成形後の型押し密度を高くすることができる。その結果成形体の密度が９２％以上となる。その結果大気中から成形体中への水分の侵入を低減することができる。これにより水酸化バリウムの生成を抑制することができる。 The bulk density of the MA powder is reduced by placing graphite powder with a high bulk density into the silver powder by mechanical alloying, so the powder is simply mixed rather than mixing the raw material powder by a mixing method such as a V-type mixer other than MA. The press density after molding can be increased. As a result, the density of the molded body is 92% or more. As a result, it is possible to reduce moisture intrusion from the atmosphere into the molded body. Thereby, the production | generation of barium hydroxide can be suppressed.
上記の電気接点材を製造する方法では、グラファイトと、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種との接触時間を減少させることができる。その結果、一酸化炭素の発生が抑制されて高密度の電気接点材を提供することができる。 In the above method for producing an electrical contact material, the contact time between graphite and at least one selected from the group consisting of calcium, calcium oxide, strontium, strontium oxide, barium and barium oxide can be reduced. As a result, generation of carbon monoxide is suppressed and a high-density electrical contact material can be provided.
（出発材料の好ましい粒径）
出発材料としての銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種の粉末の平均粒径が０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。出発材料としてのカルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種の粉末の平均粒径が０．２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。出発材料としてのグラファイトの平均粒径は１μｍ以上５０μ以下であることが好ましい。このような範囲とすることで、極めて均一にカルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種の粉末が電気接点材中に分散される。
(Preferred particle size of starting material)
The average particle diameter of at least one powder selected from the group consisting of silver and copper as a starting material is preferably 0.5 μm or more and 10 μm or less. The average particle size of at least one powder selected from the group consisting of calcium, calcium oxide, strontium, strontium oxide, barium and barium oxide as a starting material is preferably 0.2 μm or more and 10 μm or less. The average particle diameter of graphite as a starting material is preferably 1 μm or more and 50 μm or less. By setting it as such a range, at least 1 type of powder selected from the group which consists of calcium, calcium oxide, strontium, strontium oxide, barium, and barium oxide is disperse | distributed in an electrical contact material very uniformly.
出発材料としてのタングステンおよびタングステン炭化物からなる群より選ばれた少なくとも一種の粉末の平均粒径は０．２μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。 The average particle diameter of at least one powder selected from the group consisting of tungsten and tungsten carbide as a starting material is preferably 0.2 μm or more and 8 μm or less.
（第一混合工程）
銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種の粉末とグラファイト粉末とを、たとえば、乾式ボールミル内にて、圧力８０Ｐａ以上１５０Ｐａ以下の真空中で、たとえば、３０分間以上６０分間以下、混合する。これにより、第一混合物を形成する。このように原料粉末を真空中で混合することにより、微細な原料粉末を均一に混合して、各粒子を均一に分散させることができる。これにより、電気接点材の抗折力等の機械的強度を高めて、接点負荷の大きな短絡試験に対する耐性を向上させることができる。
(First mixing step)
At least one powder selected from the group consisting of silver and copper and graphite powder are mixed, for example, in a dry ball mill in a vacuum of 80 Pa to 150 Pa in pressure, for example, for 30 minutes to 60 minutes. This forms a first mixture. Thus, by mixing raw material powder in a vacuum, fine raw material powder can be mixed uniformly and each particle can be disperse | distributed uniformly. Thereby, mechanical strength, such as the bending strength of an electrical contact material, can be raised and the tolerance with respect to a short circuit test with a large contact load can be improved.
真空中で混合することにより、銀粉末と、銀粉末に対して比重差のあるグラファイト粉末とを均一に混合して銀粉末中にグラファイト粉末を分散させることができる。 By mixing in a vacuum, the silver powder and the graphite powder having a specific gravity difference with respect to the silver powder can be uniformly mixed to disperse the graphite powder in the silver powder.
混合雰囲気の圧力が８０Ｐａ以上であり、高真空にする必要がなくコストを低く保つことができる。混合雰囲気の圧力が１５０Ｐａ以下であるため、真空度が十分であり、比重差の大きい原料粉末の各粒子を均一に分散させることができる。混合時間が３０分間以上６０分以下であるため、原料粉末の各粒子を均一に分散させることができ、かつ、生産性を高めることができる。 The pressure of the mixed atmosphere is 80 Pa or more, and it is not necessary to make a high vacuum, and the cost can be kept low. Since the pressure of the mixed atmosphere is 150 Pa or less, the degree of vacuum is sufficient, and each particle of the raw material powder having a large specific gravity difference can be uniformly dispersed. Since the mixing time is 30 minutes or more and 60 minutes or less, each particle of the raw material powder can be uniformly dispersed and productivity can be improved.
この乾式混合により、グラファイト粉末の表面のほぼ全部を銀または銅で覆うことができる。これにより、Ｍ（ＯＨ）2とグラファイトとの接触確率を低減できる。その結果、後工程の焼結時にＣＯガスとＨ2ガスの発生を抑制できる。さらに成形体の密度を高めることができるため、外部からのＨ2Ｏ侵入を抑制できる。その結果、Ｍ（ＯＨ）2の発生を抑制できる。 By this dry mixing, almost the entire surface of the graphite powder can be covered with silver or copper. Thereby, the contact probability of M (OH) 2 and graphite can be reduced. As a result, it is possible to suppress the generation of CO gas and H 2 gas at the time of subsequent sintering. It is possible to further increase the density of the molded body can be suppressed of H 2 O from outside intrusion. As a result, generation of M (OH) 2 can be suppressed.
（第二混合工程）
この工程では、第一混合物と、第一混合物と、タングステンおよび炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種の粉末と、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種とを混合して第二混合物を形成する。タングステンおよび炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種の粉末は第二混合物に含まれていなくてもよい。
(Second mixing step)
In this step, the first mixture, the first mixture, at least one powder selected from the group consisting of tungsten and tungsten carbide, and the group consisting of calcium, calcium oxide, strontium, strontium oxide, barium and barium oxide are selected. The second mixture is formed by mixing at least one selected from the above. At least one powder selected from the group consisting of tungsten and tungsten carbide may not be included in the second mixture.
（粉末焼成工程）
第二混合物を、たとえば、８００℃以上９５０℃以下の温度の、たとえば、水素ガスの還元性ガス雰囲気中で、たとえば、１時間以上２時間以下、保持することにより、焼成する。このように第二混合物を還元性ガス雰囲気中で焼結することにより、第二混合物の表面に吸着している不純物としての酸素の量、およびアルカリ土類金属を含む粉末内部の水分を低減することができる。焼成温度が８００℃以上であるため確実に水分を除去することができる。焼成温度が９５０℃以下であるため、銀の融点以下の温度で焼成が行われ、銀の合金化を抑制することができる。焼成時間が１時間以上２時間以下であるため、粉末内部の水分を低減して、かつ、生産性を高めることができる。
(Powder firing process)
The second mixture is fired by holding, for example, for 1 hour or more and 2 hours or less in a reducing gas atmosphere of hydrogen gas, for example, at a temperature of 800 ° C. or more and 950 ° C. or less. By sintering the second mixture in a reducing gas atmosphere in this way, the amount of oxygen as impurities adsorbed on the surface of the second mixture and the moisture inside the powder containing the alkaline earth metal are reduced. be able to. Since the firing temperature is 800 ° C. or higher, moisture can be reliably removed. Since the firing temperature is 950 ° C. or lower, firing is performed at a temperature lower than the melting point of silver, and silver alloying can be suppressed. Since baking time is 1 hour or more and 2 hours or less, the water | moisture content inside a powder can be reduced and productivity can be improved.
（型押し工程）
焼成体をプレスすることにより成形体を形成する。プレス圧力は２５０ＭＰａ以上３５０ＭＰａ以下であることが好ましい。プレス圧力が２５０ＭＰａ以上であるため、成形体の相対密度が９２％以上となる。その結果、大気中から成形体への水分の侵入を一層抑制できる。その結果、Ｍ（ＯＨ）2の発生およびＣＯガスとＨ2ガスの発生が防止される。プレス圧力が３５０ＭＰａ以下であるため、プレス後の成形体のスプリングバックが防止される。その結果、成形体に亀裂が発生することがない。
(Embossing process)
A molded body is formed by pressing the fired body. The pressing pressure is preferably 250 MPa or more and 350 MPa or less. Since the pressing pressure is 250 MPa or more, the relative density of the molded body is 92% or more. As a result, it is possible to further suppress moisture from entering the molded body from the atmosphere. As a result, generation of M (OH) 2 and generation of CO gas and H 2 gas are prevented. Since the pressing pressure is 350 MPa or less, the spring back of the molded body after pressing is prevented. As a result, no cracks are generated in the molded body.
成形体の相対密度は９３％以上９９％以下であることが好ましい。成形体の相対密度を９９％超とすることは困難である。成形体の相対密度が９３％以上であれば、大気中から成形体への水分の侵入を一層抑制できる。その結果、Ｍ（ＯＨ）2の発生が防止される。 The relative density of the molded body is preferably 93% or more and 99% or less. It is difficult to make the relative density of the molded body more than 99%. If the relative density of the molded body is 93% or more, the intrusion of moisture from the atmosphere into the molded body can be further suppressed. As a result, generation of M (OH) 2 is prevented.
（焼結工程）
型押し工程で得られた成形体を焼結する。成形体を、たとえば、９００℃以上９６０℃以下の温度で、たとえば、１時間以上３時間以下、保持することが好ましい。焼結温度が９００℃以上９６０℃以下であるため、確実に焼結を実行し、かつ、銀を含む電気接点材の銀の溶出を抑制することができる。焼結時間が１時間以上３時間以下であるため、焼成を確実に実行し、かつ、生産性を高めることができる。
(Sintering process)
The molded body obtained in the embossing process is sintered. It is preferable to hold the molded body at a temperature of 900 ° C. or higher and 960 ° C. or lower, for example, for 1 hour or longer and 3 hours or shorter. Since sintering temperature is 900 degreeC or more and 960 degrees C or less, sintering can be performed reliably and the elution of silver of the electrical contact material containing silver can be suppressed. Since sintering time is 1 hour or more and 3 hours or less, baking can be performed reliably and productivity can be improved.
（コイニング工程）
コイニング工程は、コイニング工程の後に実施される押出工程により電気接点材の相対密度を高くするために行われる。押出前の予備加熱時に電気接点材に侵入する不純物としての酸素を減少させるために行われる。コイニング加圧は１０００ＭＰａ以上１２００ＭＰａ以下であることが好ましい。コイニング加圧が１０００ＭＰａ以上であるため、成型体の密度が９２％以上となり、不純物としての酸素が押出前の予備加熱時に成形体に侵入することを防ぐことができる。コイニング加圧が１２００ＭＰａ以下であるため、金型の耐久性が向上する。
(Coining process)
The coining process is performed in order to increase the relative density of the electrical contact material by an extrusion process performed after the coining process. This is performed in order to reduce oxygen as an impurity entering the electrical contact material during preheating before extrusion. The coining pressure is preferably 1000 MPa or more and 1200 MPa or less. Since the coining pressure is 1000 MPa or more, the density of the molded body is 92% or more, and oxygen as an impurity can be prevented from entering the molded body during preheating before extrusion. Since the coining pressure is 1200 MPa or less, the durability of the mold is improved.
コイニング後の電気接点材の相対密度は９４％以上９９％以下が好ましい。コイニング後の相対密度が９４％以上であるため、不純物としての酸素が押出前の予備加熱時に成形体に侵入することを防ぐことができる。相対密度が９９％以下であるため、スプリングバックを防止することにより、生産性を高めることができる。 The relative density of the electrical contact material after coining is preferably 94% or more and 99% or less. Since the relative density after coining is 94% or more, oxygen as an impurity can be prevented from entering the molded body during preheating before extrusion. Since the relative density is 99% or less, the productivity can be increased by preventing the spring back.
（押出工程）
この押出工程により、高い相対密度の電気接点材が得られる。
(Extrusion process)
By this extrusion process, an electrical contact material having a high relative density is obtained.
押出予備加熱温度は７５０℃以上８５０℃以下が好ましい。温度が７５０℃以上であるため、押出材の変形抵抗を小さくすることができる。温度が８５０℃以下であるため、銀を含む押出材は、銀の融点以下で保たれる。その結果、押出材表面の発泡を抑制できる。 The extrusion preheating temperature is preferably 750 ° C. or higher and 850 ° C. or lower. Since the temperature is 750 ° C. or higher, the deformation resistance of the extruded material can be reduced. Since the temperature is 850 ° C. or lower, the extruded material containing silver is kept below the melting point of silver. As a result, foaming of the extruded material surface can be suppressed.
押出予備加熱時間は１時間以上２時間以下が好ましい。予備加熱時間が１時間以上であるため、電気接点材内部を十分に加熱することができる。予備加熱時間が３時間以下であるため、生産性を高めることができる。 The extrusion preheating time is preferably 1 hour or more and 2 hours or less. Since the preheating time is 1 hour or longer, the inside of the electrical contact material can be sufficiently heated. Since the preheating time is 3 hours or less, productivity can be improved.
予備加熱雰囲気として、水素ガス還元雰囲気の他に、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気を採用することができる。 As the preheating atmosphere, an inert gas atmosphere such as nitrogen gas can be employed in addition to the hydrogen gas reducing atmosphere.
押出し圧力は１５０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下であることが好ましい。押出圧力が１５０ＧＰａ以上であるため、押出材の密度を向上させることができる。押出圧力が２５０ＧＰａ以下であるため、押出ダイスの破損を抑制することができる。 The extrusion pressure is preferably 150 GPa or more and 250 GPa or less. Since the extrusion pressure is 150 GPa or more, the density of the extruded material can be improved. Since the extrusion pressure is 250 GPa or less, breakage of the extrusion die can be suppressed.
（相対密度の評価結果と評価方法）
作製された電気接点材の密度（相対密度）は、電気接点材の重量を電気接点材の体積（縦寸法×横寸法×厚み寸法の積で得られる算出値）で除することによって算出された密度を、各材質の理論密度で除することによって算出した。
(Relative density evaluation results and evaluation method)
The density (relative density) of the produced electrical contact material was calculated by dividing the weight of the electrical contact material by the volume of the electrical contact material (calculated value obtained by product of vertical dimension × horizontal dimension × thickness dimension). The density was calculated by dividing by the theoretical density of each material.
電気接点材の相対密度は９７％以上、好ましくは９８％以上、論理的には１００％以下である。相対密度が９７％以下であれば、導電率および機械的強度が低下するため、接点性能が悪化する。電気接点材を台金に接合するとき、および、メッキのときに電気接点材を水中へ入れる。その時に電気接点材中に多くの水が浸入する。水とＭとが反応してＭ（ＯＨ）2が生じ、電流遮断時の発熱により電気接点材に割れが生じる可能性がある。 The relative density of the electrical contact material is 97% or more, preferably 98% or more, and logically 100% or less. If the relative density is 97% or less, the electrical conductivity and mechanical strength are lowered, and the contact performance is deteriorated. When joining the electrical contact material to the base metal and at the time of plating, the electrical contact material is put into water. At that time, a lot of water enters the electrical contact material. Water and M react to generate M (OH) 2, and there is a possibility that the electric contact material may be cracked due to heat generated when the current is interrupted.
（実施例１）
実施例１では、銀を８５質量％含み、炭化タングステンを１１質量％含み、グラファイトを３質量％含み、酸化バリウムを１質量％含む電気接点材を作製した。
Example 1
In Example 1, an electrical contact material containing 85% by mass of silver, 11% by mass of tungsten carbide, 3% by mass of graphite, and 1% by mass of barium oxide was produced.
（出発材料）
出発材料として、平均粒径３μｍの銀粉末、平均粒径１．０μｍの炭化タングステン粉末、平均粒径が３μｍの酸化バリウム粉末、平均粒径が６μｍのグラファイト粉末を準備した。
(Starting material)
As starting materials, silver powder having an average particle diameter of 3 μm, tungsten carbide powder having an average particle diameter of 1.0 μm, barium oxide powder having an average particle diameter of 3 μm, and graphite powder having an average particle diameter of 6 μm were prepared.
（第一混合工程）
混合される原料の量：銀粉末：グラファイト粉末＝９６．５９：３．４１（８５：３）（質量比）
混合方法：乾式ボールミル（振動ミルでもよい）
混合雰囲気：真空（圧力：１００Ｐａ）
混合時間：４５分
この工程により第一混合物を作製した。
(First mixing step)
Amount of raw material to be mixed: silver powder: graphite powder = 96.59: 3.41 (85: 3) (mass ratio)
Mixing method: dry ball mill (or vibration mill)
Mixed atmosphere: Vacuum (pressure: 100 Pa)
Mixing time: 45 minutes A first mixture was made by this process.
（第二混合工程）
混合される原料の量：第一混合物の粉末：炭化タングステン粉末：ＢａＯ粉末＝８８：１１：１（質量比）
混合方法：乾式ボールミル
混合雰囲気：真空（圧力１００Ｐａ）
混合時間：４５分
この工程により第二混合物を作製した。
(Second mixing step)
Amount of raw material to be mixed: powder of first mixture: tungsten carbide powder: BaO powder = 88: 11: 1 (mass ratio)
Mixing method: dry ball mill Mixed atmosphere: vacuum (pressure 100 Pa)
Mixing time: 45 minutes A second mixture was made by this process.
第二混合物の粉末が＃１００メッシュの篩にて３回篩分された。篩を通過した粉末が粉末焼成工程で用いられる。 The powder of the second mixture was sieved 3 times with a # 100 mesh sieve. The powder that has passed through the sieve is used in the powder firing step.
（粉末焼成工程）
この工程により、第二混合物中の水分および酸素を減少させた。
(Powder firing process)
This step reduced the moisture and oxygen in the second mixture.
焼成温度：８７０℃
焼成時間：１．５時間
雰囲気：水素雰囲気
（型押し工程）
以下の型押し条件で、焼成体からなる成形体が作製された。
Firing temperature: 870 ° C
Firing time: 1.5 hours Atmosphere: Hydrogen atmosphere (embossing process)
A molded body made of a fired body was produced under the following pressing conditions.
型の形状：φ８０ｍｍ 長さ３００ｍｍ
プレス圧力：３００ＭＰａ
プレスで得られた成形体の相対密度：９４％
（焼結工程）
型押し工程で得られた成形体を、以下の条件で焼結して焼結体を作製した。
Mold shape: φ80mm, length 300mm
Press pressure: 300 MPa
Relative density of the compact obtained by pressing: 94%
(Sintering process)
The molded body obtained in the embossing process was sintered under the following conditions to produce a sintered body.
焼結温度：９５０℃
焼結時間：２．０時間
雰囲気：水素雰囲気
（コイニング工程）
コイニング加圧：１１００ＭＰａ
コイニング後の焼結体の相対密度：９６％
（押出工程）
押出予備加熱温度：８００℃
予備加熱時間：１．５時間
予備加熱雰囲気：水素ガス還元性雰囲気
押出圧力：２００ＧＰａ
押出断面形状：寸法が８ｍｍ×８ｍｍの正方形
（相対密度の測定）
実施例１に従って製造した電気接点材の相対密度は９９．１％であった。
Sintering temperature: 950 ° C
Sintering time: 2.0 hours Atmosphere: Hydrogen atmosphere (coining process)
Coining pressure: 1100 MPa
Relative density of sintered body after coining: 96%
(Extrusion process)
Extrusion preheating temperature: 800 ° C
Preheating time: 1.5 hours Preheating atmosphere: Hydrogen gas reducing atmosphere Extrusion pressure: 200 GPa
Extrusion cross-sectional shape: square with dimensions of 8 mm x 8 mm (measurement of relative density)
The relative density of the electrical contact material produced according to Example 1 was 99.1%.
（実施例２−１９）
実施例１と異なる出発材料、同じ製法で、実施例２−１９の電気接点材を作製した。実施例１６−１９では、第一混合工程においてＣａ，ＣａＯ，Ｓｒ，ＳｒＯを混合せず、第二混合工程においてＣａ，ＣａＯ，Ｓｒ，ＳｒＯを混合した。その相対密度を表１で示す。なお、表１中の各組成は出発材料および電気接点材の組成である。平均粒径は、ＷＣでは出発物質および電気接点材での平均粒径であり、Ａｇ，Ｇｒ，ＢａＯ，Ｃａ，ＣａＯ，Ｓｒ，ＳｒＯでは出発材料での平均粒径である。
(Example 2-19)
An electrical contact material of Example 2-19 was produced using a starting material different from that of Example 1 and the same production method. In Examples 16-19, Ca, CaO, Sr, and SrO were not mixed in the first mixing step, and Ca, CaO, Sr, and SrO were mixed in the second mixing step. The relative density is shown in Table 1. In addition, each composition in Table 1 is a composition of a starting material and an electrical contact material. The average particle diameter is an average particle diameter in the starting material and the electrical contact material in WC, and is an average particle diameter in the starting material in Ag, Gr, BaO, Ca, CaO, Sr, and SrO.
（比較例１）
実施例１との相違点は、混合工程である。実施例１では、第一および第二混合工程が採用された。これに対して、比較例１では、すべての粉末を一度にＶミキサーで混合した。
(Comparative Example 1)
The difference from Example 1 is the mixing process. In Example 1, the first and second mixing steps were employed. In contrast, in Comparative Example 1, all powders were mixed at once with a V mixer.
（出発材料）
出発材料として、表１に記載の粉末を用いた。
(Starting material)
The powders listed in Table 1 were used as starting materials.
（混合工程）
混合される原料：銀粉末：炭化タングステン粉末：グラファイト粉末：酸化バリウム粉末
混合方法：Ｖミキサー
混合雰囲気：真空（圧力：１００Ｐａ）
混合時間：４５分
（粉末焼成工程）
焼成温度：８７０℃
焼成時間：１．５時間
雰囲気：水素雰囲気
（型押し工程）
型の形状：φ８０ｍｍ 長さ３００ｍｍ
プレス圧力：３００ＭＰａ
プレスで得られた成形体の相対密度：８８％
（焼結工程）
焼結温度：９５０℃
焼結時間：２．０時間
雰囲気：水素雰囲気
得られた焼結体では、内部から外部までクラックが延びていた。
(Mixing process)
Raw material to be mixed: Silver powder: Tungsten carbide powder: Graphite powder: Barium oxide powder Mixing method: V mixer Mixing atmosphere: Vacuum (pressure: 100 Pa)
Mixing time: 45 minutes (powder firing process)
Firing temperature: 870 ° C
Firing time: 1.5 hours Atmosphere: Hydrogen atmosphere (embossing process)
Mold shape: φ80mm, length 300mm
Press pressure: 300 MPa
Relative density of the compact obtained by pressing: 88%
(Sintering process)
Sintering temperature: 950 ° C
Sintering time: 2.0 hours Atmosphere: hydrogen atmosphere In the obtained sintered body, cracks extended from the inside to the outside.
（比較例２）
実施例１との相違点は、混合工程である。実施例１では、第一および第二混合工程が採用された。これに対して、比較例２では、すべての粉末を一度に乾式ボールミルで混合した。
(Comparative Example 2)
The difference from Example 1 is the mixing process. In Example 1, the first and second mixing steps were employed. In contrast, in Comparative Example 2, all powders were mixed at once with a dry ball mill.
（出発材料）
出発材料として、表１に記載の粉末を用いた。
(Starting material)
The powders listed in Table 1 were used as starting materials.
（混合工程）
混合される原料：銀粉末：炭化タングステン粉末：グラファイト粉末：酸化バリウム粉末
混合方法：乾式ボールミル
混合雰囲気：真空（圧力：１００Ｐａ）
混合時間：４５分
（粉末焼成工程）
焼成温度：８７０℃
焼成時間：１．５時間
雰囲気：水素雰囲気
（型押し工程）
型の形状：φ８０ｍｍ 長さ３００ｍｍ
プレス圧力：３００ＭＰａ
プレスで得られた成形体の相対密度：９４％
（焼結工程）
焼結温度：９５０℃
焼結時間：２．０時間
雰囲気：水素雰囲気
（コイニング工程）
コイニング加圧：１１００ＭＰａ
（押出工程）
押出予備加熱温度：８００℃
予備加熱時間：１．５時間
予備加熱雰囲気：水素ガス還元性雰囲気
押出圧力：２００ＧＰａ
押出断面形状：寸法が８ｍｍ×８ｍｍの正方形
（相対密度の測定）
比較例２に従って製造した電気接点材の相対密度は９０％であった。
(Mixing process)
Raw material to be mixed: Silver powder: Tungsten carbide powder: Graphite powder: Barium oxide powder Mixing method: Dry ball mill Mixed atmosphere: Vacuum (pressure: 100 Pa)
Mixing time: 45 minutes (powder firing process)
Firing temperature: 870 ° C
Firing time: 1.5 hours Atmosphere: Hydrogen atmosphere (embossing process)
Mold shape: φ80mm, length 300mm
Press pressure: 300 MPa
Relative density of the compact obtained by pressing: 94%
(Sintering process)
Sintering temperature: 950 ° C
Sintering time: 2.0 hours Atmosphere: Hydrogen atmosphere (coining process)
Coining pressure: 1100 MPa
(Extrusion process)
Extrusion preheating temperature: 800 ° C
Preheating time: 1.5 hours Preheating atmosphere: Hydrogen gas reducing atmosphere Extrusion pressure: 200 GPa
Extrusion cross-sectional shape: square with dimensions of 8 mm x 8 mm (measurement of relative density)
The relative density of the electrical contact material produced according to Comparative Example 2 was 90%.
（比較例３）
実施例１との相違点は、出発材料組成および混合工程である。実施例１では、第一および第二混合工程が採用された。これに対して、比較例３では、すべての粉末を一度に乾式ボールミルで混合した。
(Comparative Example 3)
The difference from Example 1 is the starting material composition and the mixing process. In Example 1, the first and second mixing steps were employed. In contrast, in Comparative Example 3, all the powders were mixed at once with a dry ball mill.
（出発材料）
出発材料として、表１に記載の粉末を用いた。
(Starting material)
The powders listed in Table 1 were used as starting materials.
（混合工程）
混合される原料：銀粉末：炭化タングステン粉末：グラファイト粉末：酸化バリウム粉末
混合方法：乾式ボールミル
混合雰囲気：真空（圧力：１００Ｐａ）
混合時間：４５分
その後、実施例１と同様の粉末焼成工程、型押し工程、焼結工程、コイニング工程、押出工程を実施した。
(Mixing process)
Raw material to be mixed: Silver powder: Tungsten carbide powder: Graphite powder: Barium oxide powder Mixing method: Dry ball mill Mixed atmosphere: Vacuum (pressure: 100 Pa)
Mixing time: 45 minutes Then, the same powder baking process, die pressing process, sintering process, coining process, and extrusion process as Example 1 were implemented.
（比較例４，５）
比較例４および５では表１の出発材料を用い、実施例１と同じ製造方法で電気接点材を製造した。
(Comparative Examples 4 and 5)
In Comparative Examples 4 and 5, using the starting materials shown in Table 1, electrical contact materials were produced by the same production method as in Example 1.
表１から、銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種を１０質量％以上９９．８５質量％以下含み、グラファイトを０．１質量％以上６質量％以下含み、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．０５質量％以上５質量％以下含み、相対密度が９７％以上である電気接点材が得られたことが分かる。 From Table 1, at least one selected from the group consisting of silver and copper is contained in an amount of 10% by mass to 99.85% by mass, graphite is contained in an amount of 0.1% by mass to 6% by mass, calcium, calcium oxide, strontium, It can be seen that an electrical contact material containing at least one selected from the group consisting of strontium oxide, barium and barium oxide in an amount of 0.05% by mass to 5% by mass and having a relative density of 97% or more was obtained.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
この発明は、銀−グラファイト（Ａｇ−Ｇｒ）系または銅−グラファイト（Ｃｕ−Ｇｒ）系の材料からなる遮断器（ブレーカ）等に用いられる電気接点材の分野で用いることができる。 The present invention can be used in the field of electrical contact materials used for circuit breakers (breakers) made of silver-graphite (Ag-Gr) -based or copper-graphite (Cu-Gr) -based materials.
１０ ブレーカ、２１，３１ 電気接点材。 10 Breaker, 21, 31 Electrical contact material.
Claims (8)
グラファイトを０．１質量％以上６質量％以下含み、
カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．０５質量％以上５質量％以下含み、
相対密度が９７％以上である、電気接点材。 Containing 10% by mass or more and 99.85% by mass or less of at least one selected from the group consisting of silver and copper,
Containing 0.1 mass% or more and 6 mass% or less of graphite,
0.05 mass% or more and 5 mass% or less of at least one selected from the group consisting of calcium, calcium oxide, strontium, strontium oxide, barium and barium oxide,
An electrical contact material having a relative density of 97% or more.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2015000809A JP2015165041A (en) | 2014-02-04 | 2015-01-06 | electrical contact material |
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| JP (1) | JP2015165041A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022102238A1 (en) * | 2020-11-12 | 2022-05-19 | オムロン株式会社 | Contact material containing ag alloy as main component, contact using said contact material, and electrical equipment |
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2015
- 2015-01-06 JP JP2015000809A patent/JP2015165041A/en active Pending
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