JP3280967B2 - 電力工業分野の開閉器に使用するための銀をベースとする接点材料並びにこの材料から接触片を製造する方法 - Google Patents
電力工業分野の開閉器に使用するための銀をベースとする接点材料並びにこの材料から接触片を製造する方法Info
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- JP3280967B2 JP3280967B2 JP50895992A JP50895992A JP3280967B2 JP 3280967 B2 JP3280967 B2 JP 3280967B2 JP 50895992 A JP50895992 A JP 50895992A JP 50895992 A JP50895992 A JP 50895992A JP 3280967 B2 JP3280967 B2 JP 3280967B2
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は電力工業分野の開閉器、特に低電圧開閉器用
接触片に使用するための、銀と共に他の有効成分として
少なくとも1種の高融点の金属、金属合金又は金属化合
物を含んでいる銀をベースとする接点材料に関する。更
に本発明はこの種の材料から接触片を製造する方法に関
する。
接触片に使用するための、銀と共に他の有効成分として
少なくとも1種の高融点の金属、金属合金又は金属化合
物を含んでいる銀をベースとする接点材料に関する。更
に本発明はこの種の材料から接触片を製造する方法に関
する。
電力工業分野の低電圧開閉器、例えば遮断器並びに直
流、モータ及び補助接触器の接触片としては銀−金属
(AgMe)系の接点材料がずっと以前から好適であること
が知られているこの系の代表的なものとしては例えば銀
−ニッケル(AgNi)及び銀−鉄(AgFe)がある。
流、モータ及び補助接触器の接触片としては銀−金属
(AgMe)系の接点材料がずっと以前から好適であること
が知られているこの系の代表的なものとしては例えば銀
−ニッケル(AgNi)及び銀−鉄(AgFe)がある。
銀−ニッケルは有利な接触特性を有しており、これに
関しては接点材料の試験方法と共に例えば「INT.J.粉末
冶金及び粉末工学」第12巻(1976年)第219〜228頁に記
載されている。しかし特にニッケル粉塵が人間の器官に
悪影響を及ぼすことは欠点である。
関しては接点材料の試験方法と共に例えば「INT.J.粉末
冶金及び粉末工学」第12巻(1976年)第219〜228頁に記
載されている。しかし特にニッケル粉塵が人間の器官に
悪影響を及ぼすことは欠点である。
銀をベースとする接点材料に鉄を使用することは様々
に提案されてきている。しかし銀−鉄はこの種の接触片
を長期にわたり通電した場合過大な加熱が生じる(これ
はこの系内に接触抵抗を高める被覆層の形成により説明
される)ため設定要件を満たさないことが判明してい
る。更にドイツ連邦共和国特許出願公開第3813311号
(国際特許出願公開第89/10417号)明細書から、冒頭に
記載した形式の銀と共に有効成分として少なくとも鉄及
び/又はチタンを含んでいる焼結接点材料が公知であ
る。特に鉄及びチタンが合金化合された形で存在し、金
属間化合物を形成している場合、開閉試験の際に良好な
結果が観察された。その際場合によっては他の有効成分
として金属、特にチタンの窒化物、炭化物及び/又はホ
ウ化物を用いることができる。
に提案されてきている。しかし銀−鉄はこの種の接触片
を長期にわたり通電した場合過大な加熱が生じる(これ
はこの系内に接触抵抗を高める被覆層の形成により説明
される)ため設定要件を満たさないことが判明してい
る。更にドイツ連邦共和国特許出願公開第3813311号
(国際特許出願公開第89/10417号)明細書から、冒頭に
記載した形式の銀と共に有効成分として少なくとも鉄及
び/又はチタンを含んでいる焼結接点材料が公知であ
る。特に鉄及びチタンが合金化合された形で存在し、金
属間化合物を形成している場合、開閉試験の際に良好な
結果が観察された。その際場合によっては他の有効成分
として金属、特にチタンの窒化物、炭化物及び/又はホ
ウ化物を用いることができる。
更にドイツ連邦共和国特許第3816895号明細書には、
3〜30重量%の鉄及び全部で0.05〜5重量%のマンガ
ン、銅、亜鉛、アンチモン、酸化ビスマス、酸化モリブ
デン、酸化タングステン、窒化クロムの1種又は数種の
添加物、残り銀を含んでいる銀−鉄材料の使用が電気接
点として提案されている。最後にドイツ連邦共和国特許
出願公開第3911904号明細書から、銀をベースとする鉄
との複合材料からなる電気接点用半製品を製造するため
の粉末冶金法が公知であるが、その際第1の副成分とし
て5〜50重量%の鉄、第2の副成分として0〜5重量%
のチタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、モリブデ
ン、マンガン、銅及び亜鉛並びにこれらの酸化物及び炭
化物の金属を含んでいる群からなる1種又は数種の物質
が使用されている。
3〜30重量%の鉄及び全部で0.05〜5重量%のマンガ
ン、銅、亜鉛、アンチモン、酸化ビスマス、酸化モリブ
デン、酸化タングステン、窒化クロムの1種又は数種の
添加物、残り銀を含んでいる銀−鉄材料の使用が電気接
点として提案されている。最後にドイツ連邦共和国特許
出願公開第3911904号明細書から、銀をベースとする鉄
との複合材料からなる電気接点用半製品を製造するため
の粉末冶金法が公知であるが、その際第1の副成分とし
て5〜50重量%の鉄、第2の副成分として0〜5重量%
のチタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、モリブデ
ン、マンガン、銅及び亜鉛並びにこれらの酸化物及び炭
化物の金属を含んでいる群からなる1種又は数種の物質
が使用されている。
上記先行技術から出発して本発明の課題は、銀−鉄を
ベースとする他の接点材料及びその製造方法を提案する
ことにある。この新材料は安定した加熱挙動と適切な溶
着傾向を有しながら加熱が僅かであり、また上述の開閉
電流強度に対してその寿命が長い点で優れていることが
望ましい。
ベースとする他の接点材料及びその製造方法を提案する
ことにある。この新材料は安定した加熱挙動と適切な溶
着傾向を有しながら加熱が僅かであり、また上述の開閉
電流強度に対してその寿命が長い点で優れていることが
望ましい。
この課題は本発明によれば冒頭に記載した形式の材料
において、有効成分として1〜50質量%の鉄と0.01〜5
質量%のレニウムとを組合せて含んでいることにより解
決される。本発明による材料を接触片に仕上げるには、
鉄及びレニウムを純粋な金属の形及び/又は合金として
銀に添加してもよいが、その際この材料の製造は粉末冶
金法で行われる。鉄とレニウムの質量比は約4:1〜約20:
1である。
において、有効成分として1〜50質量%の鉄と0.01〜5
質量%のレニウムとを組合せて含んでいることにより解
決される。本発明による材料を接触片に仕上げるには、
鉄及びレニウムを純粋な金属の形及び/又は合金として
銀に添加してもよいが、その際この材料の製造は粉末冶
金法で行われる。鉄とレニウムの質量比は約4:1〜約20:
1である。
本発明によれば特に鉄及び銀と組み合わされたレニウ
ムが接点材料としての特性の多様性を改善することが発
見された。レニウムを銀と組み合わせて使用することは
既に専門文献に提案されているが、文献にはもちろんレ
ニウムは唯1つの成分として比較的高い割合で、例えば
約20質量%で使用されることが記載されている。しかし
高価格の故にこの種の材料を使用することは不可能であ
る。ところで本発明によれば既にレニウムを低位成分と
する銀−鉄材料を望ましい分量に改善することが発見さ
れた。
ムが接点材料としての特性の多様性を改善することが発
見された。レニウムを銀と組み合わせて使用することは
既に専門文献に提案されているが、文献にはもちろんレ
ニウムは唯1つの成分として比較的高い割合で、例えば
約20質量%で使用されることが記載されている。しかし
高価格の故にこの種の材料を使用することは不可能であ
る。ところで本発明によれば既にレニウムを低位成分と
する銀−鉄材料を望ましい分量に改善することが発見さ
れた。
本発明の有利な実施態様においては鉄の含有量は50%
よりも極めて少ないものでる。特にこの種の材料は鉄を
2〜25質量%及びレニウムを0.1〜3質量%含んでいる
ものである。鉄2〜10質量%及びレニウム0.1〜1質量
%を含んでいる接点材料はその開閉試験で特に有利な結
果が得られる。その際両有効成分の総分量は比較的広範
囲にわたって変動することができる。例えば6、12又は
18%のものがある。
よりも極めて少ないものでる。特にこの種の材料は鉄を
2〜25質量%及びレニウムを0.1〜3質量%含んでいる
ものである。鉄2〜10質量%及びレニウム0.1〜1質量
%を含んでいる接点材料はその開閉試験で特に有利な結
果が得られる。その際両有効成分の総分量は比較的広範
囲にわたって変動することができる。例えば6、12又は
18%のものがある。
本発明の他の詳細及び利点を実施態様項と関連して以
下に記載する実施例から明らかにする。その際特許を請
求する材料の種々の製造方法にもまた本発明による具体
的な材料の組成に対する個々の例に関して付記した表に
ついても詳述する。
下に記載する実施例から明らかにする。その際特許を請
求する材料の種々の製造方法にもまた本発明による具体
的な材料の組成に対する個々の例に関して付記した表に
ついても詳述する。
本表には特許を請求する材料の測定値が記載されてい
るが、これはそれぞれ開閉器の接触ブリッジに測定され
た過温度に関するものである。温度測定値の第1の欄に
は最大過温度(T max)が、また第2の欄には平均ブ
リッジ温度(T )が記載されているが、それらはそれ
ぞれ室温との温度差によるものである。温度測定値は15
KW接触器での実験でns=50,000回までの開閉数を測定し
たものである。
るが、これはそれぞれ開閉器の接触ブリッジに測定され
た過温度に関するものである。温度測定値の第1の欄に
は最大過温度(T max)が、また第2の欄には平均ブ
リッジ温度(T )が記載されているが、それらはそれ
ぞれ室温との温度差によるものである。温度測定値は15
KW接触器での実験でns=50,000回までの開閉数を測定し
たものである。
表は特許を請求するに値する組成を有する銀−鉄−レ
ニウム接点材料の6つの実施例が含まれている。その際
本来の材料の製造及びこれに関する接触片の仕上げは部
分的に異なる方法で行われる。個々のAgFeRe材料の測定
値をAgFe9並びにAgRe20及び純銀と比較したものであ
る。結果については更に以下に詳述する。
ニウム接点材料の6つの実施例が含まれている。その際
本来の材料の製造及びこれに関する接触片の仕上げは部
分的に異なる方法で行われる。個々のAgFeRe材料の測定
値をAgFe9並びにAgRe20及び純銀と比較したものであ
る。結果については更に以下に詳述する。
第1の製造方法 接点材料Ag(FeRe20)5.7を製造するのにまず鉄80に
対してレニウム20の割合からなる鉄−レニウム合金を溶
融する。この合金溶融物を公知方法により溶融状態で噴
射し、それぞれFeRe複合粉末を生じる。この粉末から粒
径約25μmの粒子をふるい分ける。
対してレニウム20の割合からなる鉄−レニウム合金を溶
融する。この合金溶融物を公知方法により溶融状態で噴
射し、それぞれFeRe複合粉末を生じる。この粉末から粒
径約25μmの粒子をふるい分ける。
引続きこの合金粉末に市販の銀粉末の相当量を計量し
て加え、5.7質量%の鉄−レニウム及び残り銀からなる
材料ができる。適切な時間にわたって湿式混合した後こ
の粉末混合物からなる成形部品を約200MPaの圧力で接触
片に圧縮する。この接触片を硬質ろうにより接触片支持
体と確実に接着する方法としては、この圧縮工程時に純
銀からなる第2の層を本来の接触層と共に二層接触片と
して圧縮することが有利である。
て加え、5.7質量%の鉄−レニウム及び残り銀からなる
材料ができる。適切な時間にわたって湿式混合した後こ
の粉末混合物からなる成形部品を約200MPaの圧力で接触
片に圧縮する。この接触片を硬質ろうにより接触片支持
体と確実に接着する方法としては、この圧縮工程時に純
銀からなる第2の層を本来の接触層と共に二層接触片と
して圧縮することが有利である。
この成形部品の焼結を約1時間約850℃の温度で真空
中又は保護ガス下に行う。完成接触片の気孔率をできる
だけ僅かなものとするため引続きこの焼結体を約1000MP
aの圧力で後圧縮し、更にもう一度約1時間約650℃の温
度で真空中又は保護ガス下に焼結する。こうして製造さ
れた接触片の校正を再び約1000MPaの圧力で行う。
中又は保護ガス下に行う。完成接触片の気孔率をできる
だけ僅かなものとするため引続きこの焼結体を約1000MP
aの圧力で後圧縮し、更にもう一度約1時間約650℃の温
度で真空中又は保護ガス下に焼結する。こうして製造さ
れた接触片の校正を再び約1000MPaの圧力で行う。
同じ工程で銀とFeRe合金の割合を変えて行うこともで
きる。特にFeRe20が9.9質量%、残り銀の材料を試験し
た。
きる。特にFeRe20が9.9質量%、残り銀の材料を試験し
た。
第2の製造方法 もう1つの方法では鉄、レニウム及び銀からなる別々
の粉末を出発材料として使用する。個々の粉末を湿式混
合により粉末混合物に調整する。この粉末混合物からま
ずいわゆる押出成形法によりこの材料によるリボン又は
ワイヤを半製品として製造する。その際1つには温度に
関してまた1つには圧力に関しての操作条件は概ね公知
の値の範囲にある。このようにして製造された半製品か
ら適正な組成構造を有する接触片を切り出す。
の粉末を出発材料として使用する。個々の粉末を湿式混
合により粉末混合物に調整する。この粉末混合物からま
ずいわゆる押出成形法によりこの材料によるリボン又は
ワイヤを半製品として製造する。その際1つには温度に
関してまた1つには圧力に関しての操作条件は概ね公知
の値の範囲にある。このようにして製造された半製品か
ら適正な組成構造を有する接触片を切り出す。
添加成分を製造するための粉末冶金法で3つの材料を
製造した。その際鉄とレニウムの割合は約4:1又は9:1で
あった。添加成分の総量を5.3質量%、5.7質量%及び9.
4質量%のいずれかから選択した。もう1つの材料とし
て鉄とレニウムの割合を19:1とし、合わせて8.8質量%
の添加成分で製造した。
製造した。その際鉄とレニウムの割合は約4:1又は9:1で
あった。添加成分の総量を5.3質量%、5.7質量%及び9.
4質量%のいずれかから選択した。もう1つの材料とし
て鉄とレニウムの割合を19:1とし、合わせて8.8質量%
の添加成分で製造した。
例として記載した種々の方法を1つには添加成分を製
造する際にまた1つには接触片を製造する際の他の方法
と相互に組み合わせることも可能である。特に合金又は
粉末混合物の製造は単一成分の個々の粉末をいわゆる機
械的に合金化することにより行うこともできる。それに
よって完成材料の組織構造の特性は良好な影響を受け
る。
造する際にまた1つには接触片を製造する際の他の方法
と相互に組み合わせることも可能である。特に合金又は
粉末混合物の製造は単一成分の個々の粉末をいわゆる機
械的に合金化することにより行うこともできる。それに
よって完成材料の組織構造の特性は良好な影響を受け
る。
表は種々の方法による本発明の材料又はこの材料から
作られた接触片の5つの例においていずれの場合にも5
0,000回以上の十分な開閉が行われたことを示してい
る。このような開閉回数は銀−レニウム又は純銀の場合
には達成し得ないものである。
作られた接触片の5つの例においていずれの場合にも5
0,000回以上の十分な開閉が行われたことを示してい
る。このような開閉回数は銀−レニウム又は純銀の場合
には達成し得ないものである。
開閉回数そのものと共に開閉器の過温度が接触片の使
用の基準となる。後者は開閉器の異なる部位で測定して
もよく。この実験の場合直接ブリッジで過温度が検出さ
れた。それに関しては比較例に注意しなければならな
い。
用の基準となる。後者は開閉器の異なる部位で測定して
もよく。この実験の場合直接ブリッジで過温度が検出さ
れた。それに関しては比較例に注意しなければならな
い。
予想されるように純銀又は銀−レニウム20はもちろん
開閉回数が僅かな場合には好ましい過温度挙動を示す。
それに対してAgFe9は実際には許容し得ないほど高い過
温度を示す。接触抵抗を高め、その結果接触部に強すぎ
る加熱を来すこの高い過温度は被覆層が形成されること
により説明することができる。
開閉回数が僅かな場合には好ましい過温度挙動を示す。
それに対してAgFe9は実際には許容し得ないほど高い過
温度を示す。接触抵抗を高め、その結果接触部に強すぎ
る加熱を来すこの高い過温度は被覆層が形成されること
により説明することができる。
これに対して本発明による材料の例は全て、過温度が
下がっていることを示している。即ち純銀又は銀−レニ
ウムの値には達してはいないが、しかしこの材料は開閉
器に使用できる程度のものである。その際第1欄にはそ
れぞれ接触ブリッジの最大過温度値が記載されているこ
とに注意しなければならない。更に最後の欄の平均ブリ
ッジ温度に留意するならば、そこには極めて好都合な値
が見られる。
下がっていることを示している。即ち純銀又は銀−レニ
ウムの値には達してはいないが、しかしこの材料は開閉
器に使用できる程度のものである。その際第1欄にはそ
れぞれ接触ブリッジの最大過温度値が記載されているこ
とに注意しなければならない。更に最後の欄の平均ブリ
ッジ温度に留意するならば、そこには極めて好都合な値
が見られる。
従来技術の材料と比較した場合銀と鉄及びレニウムを
組み合わせることは接触加熱を少なくし、加熱挙動が安
定し、またスイッチング電流値に関して高寿命を有する
材料が実現される。従って従来技術に比べて著しく進歩
したものが得られる。
組み合わせることは接触加熱を少なくし、加熱挙動が安
定し、またスイッチング電流値に関して高寿命を有する
材料が実現される。従って従来技術に比べて著しく進歩
したものが得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭58−10449(JP,B1) 特表 平3−503785(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 5/06 - 5/08 H01H 1/02,33/66 REGISTRY(STN)
Claims (19)
- 【請求項1】電力用の低電圧開閉器の接触片に使用する
ための、銀をベースとする接点材料において、該材料が
2〜50質量%の鉄(Fe)と0.01〜5質量%のレニウム
(Re)と、残部を占める銀(Ag)とからなることを特徴
とする接点材料。 - 【請求項2】40質量%以下の鉄(Fe)を含むことを特徴
とする請求項1記載の接点材料。 - 【請求項3】30質量%以下の鉄(Fe)を含むことを特徴
とする請求項2記載の接点材料。 - 【請求項4】4質量%以下のレニウム(Re)を含むこと
を特徴とする請求項1記載の接点材料。 - 【請求項5】3.5質量%以下のレニウム(Re)を含むこ
とを特徴とする請求項4記載の接点材料。 - 【請求項6】鉄(Fe)を2〜25質量%及びレニウム(R
e)を0.1〜3質量%含むことを特徴とする請求項1ない
し5の1つに記載の接点材料。 - 【請求項7】鉄(Fe)を2〜20質量%及びレニウム(R
e)を0.1〜2質量%含むことを特徴とする請求項6記載
の接点材料。 - 【請求項8】鉄(Fe)を2〜10質量%及びレニウム(R
e)を0.1〜1.0質量%含むことを特徴とする請求項7記
載の接点材料。 - 【請求項9】鉄(Fe)とレニウム(Re)の質量比が4:1
〜20:1であることを特徴とする請求項1ないし8の1つ
に記載の接点材料。 - 【請求項10】鉄(Fe)とレニウム(Re)の容量比が合
わせて6%であることを特徴とする請求項1ないし9の
1つに記載の接点材料。 - 【請求項11】鉄(Fe)とレニウム(Re)の容量比が合
わせて12%であることを特徴とする請求項1ないし10の
1つに記載の接点材料。 - 【請求項12】鉄(Fe)とレニウム(Re)の容量比が合
わせて18%であることを特徴とする請求項1ないし11の
1つに記載の接点材料。 - 【請求項13】接触片の製造を粉末冶金法により行い、
その際まず鉄とレニウムから合金を製造し、これを合金
粉末として噴射し、また銀粉末とこの合金粉末を接触片
に仕上げることを特徴とする請求項1ないし12の1つに
記載の材料から接触片を製造する方法。 - 【請求項14】FeRe合金の製造を真空又は保護ガス中で
溶融することにより行うことを特徴とする請求項13記載
の方法。 - 【請求項15】FeRe合金の製造を真空又は保護ガス中で
機械的合金化により行うことを特徴とする請求項13記載
の方法。 - 【請求項16】接触片の製造を粉末冶金法により行い、
その際銀、鉄及びレニウムの個々の粉末を接触片に仕上
げることを特徴とする請求項1ないし12の1つに記載の
材料から接触片を製造する方法。 - 【請求項17】接触片の製造を粉末冶金法により行い、
その際銀、鉄及びレニウムの個々の粉末を機械的に合金
化し、これから接触片に仕上げることを特徴とする請求
項1ないし12の1つに記載の材料から接触片を製造する
方法。 - 【請求項18】接触片の製造を金型成形法により行うこ
とを特徴とする請求項13、16又は17の1つに記載の方
法。 - 【請求項19】接触片の製造を押出成形法により行い、
その際まず粉末から押出成形された半製品を製造し、こ
の半製品から接触片を切断することを特徴とする請求項
13、16又は17の1つに記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4117312A DE4117312A1 (de) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | Kontaktwerkstoff auf silberbasis zur verwendung in schaltgeraeten der energietechnik sowie verfahren zur herstellung von kontaktstuecken aus diesem werkstoff |
DE4117312,0 | 1991-05-27 | ||
PCT/DE1992/000384 WO1992022079A1 (de) | 1991-05-27 | 1992-05-13 | Kontaktwerkstoff auf silberbasis zur verwendung in schaltgeräten der energietechnik sowie verfahren zur herstellung von kontaktstücken aus diesem werkstoff |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06507446A JPH06507446A (ja) | 1994-08-25 |
JP3280967B2 true JP3280967B2 (ja) | 2002-05-13 |
Family
ID=6432545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP50895992A Expired - Fee Related JP3280967B2 (ja) | 1991-05-27 | 1992-05-13 | 電力工業分野の開閉器に使用するための銀をベースとする接点材料並びにこの材料から接触片を製造する方法 |
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Country | Link |
---|---|
US (1) | US5422065A (ja) |
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BR (1) | BR9206059A (ja) |
DE (2) | DE4117312A1 (ja) |
DK (1) | DK0586411T3 (ja) |
ES (1) | ES2074363T3 (ja) |
WO (1) | WO1992022079A1 (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4205763A1 (de) * | 1992-02-25 | 1993-08-26 | Siemens Ag | Sinterkontaktwerkstoff auf silberbasis zur verwendung in schaltgeraeten der energietechnik |
JP3467527B2 (ja) * | 1992-12-17 | 2003-11-17 | 株式会社山王 | 接点材料及びその製造方法 |
DE4344322A1 (de) * | 1993-12-23 | 1995-06-29 | Siemens Ag | Sinterkontaktwerkstoff |
DE19543223C1 (de) * | 1995-11-20 | 1997-02-20 | Degussa | Silber-Eisen-Werkstoff für elektrische Schaltkontakte (III) |
DE19543208C1 (de) * | 1995-11-20 | 1997-02-20 | Degussa | Silber-Eisen-Werkstoff für elektrische Schaltkontakte (II) |
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