JP3751327B2

JP3751327B2 - 銀−酸化物系電気接点素子

Info

Publication number: JP3751327B2
Application number: JP27143994A
Authority: JP
Inventors: 友樹大場; 智行上野
Original assignee: Nippon Tungsten Co Ltd
Current assignee: Nippon Tungsten Co Ltd
Priority date: 1994-11-04
Filing date: 1994-11-04
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: JPH08134564A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、リレー、マグネットスイッチ、ブレーカー等に用いられるＣｄを含まない電気接点素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従前のＡｇ−Ｃｄ系に代わるＣｄを含まない銀−酸化物系の電気接点材料として、特開昭５０−２８６９１号公報に記載されているようにＡｇ−ＳｎＯ系、Ａｇ−ＺｎＯ系、Ａｇ−ＳｎＯ−Ｉｎ₂Ｏ₃系等が知られている。
【０００３】
ところが、軽および中負荷の電気接点材料としてのＡｇ−ＳｎＯ系、Ａｇ−ＺｎＯ系、Ａｇ−ＳｎＯ−Ｉｎ₂Ｏ₃系は耐溶着性、耐アーク性においてＣｄ含有系のものよりも劣るため、各種の添加元素を加えることによって電気接点材料としての特性を向上させるための試みが行われている。例えば、特開昭５０−８２５８８号公報においてはＺｎ、Ｐｂ、Ｂｉの添加が、また、特開昭５７−１４３４５９号公報においては、Ｓｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｆｅの添加が開示されている。
【０００４】
さらに、特開昭５９−５３６４６号公報においては、ＳｎとＳｂとを６〜１５重量％と多くして配合して、耐久性、耐溶着性の向上を図ることが開示されており、また、特開昭６１−９１３３８号公報においてはＳｎを１１〜１５重量％という高含有量化することにより耐消耗性、耐溶着性が向上することが開示されている。
【０００５】
この電気接点素子として要求される特性は、接点機能の確実な再現性と長寿命化にあり、これらを阻害する要因は、耐アークによる消耗、接触抵抗による温度上昇、機械的な剥離と熱歪による素子の脱落と接点部材同志の溶着にあり、これらの要因に対する耐性における総合的な特性が電気接点素子の性能を決定する。
ところが、上記のＣｄを配合しない電気接点材料としてのＡｇ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｓｂ系は、重量％にしてＳｎが０．０５〜１５％、Ｉｎが０．０５〜１１％、Ｓｂが０．１〜６．２％とかなり広い金属組成範囲内で選択されているが、軽および中負荷における耐溶着性、耐アーク性においてＡｇ−ＣｄＯ系の接点材料に劣る。ところが、この従来のＡｇ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｓｂ系電気接点材料は、内部酸化すると一応電気接点素子として使用できるが、表面酸化された酸化スズや酸化インジウムなどの粒子が粗大化し、その分散状態も不均一であり、そのため、耐アーク性、耐溶着性が劣る、接触抵抗が不安定になるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、Ａｇ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｓｂ系の接点材料における耐溶着性、耐消耗性、温度上昇及び接点素子の脱落の問題点を解消して、総合特性においてＡｇ−ＣｄＯ系の特性に近づいた優れた電気接点材料を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内部酸化して得られる表面部近傍に１μｍ以下の粒状の内部酸化物相が均一に存在するＡｇ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｓｂ系の銀−酸化物電気接点素子であって、Ｓｎが４．０〜１０．０重量％、Ｉｎが４．０〜１０．０重量％、Ｓｂが０．１〜１．５重量％、ＡｌとＺｒ、または、ＭｇとＡｌとＺｒが０．０１〜０．１重量％、および、残部がＡｇからなり、前記ＡｌとＺｒ、または、ＭｇとＡｌとＺｒの中のＡｌとＺｒは、Ａｌ：Ｚｒの重量比が１８：１〜２０：１のＡｌ−Ｚｒ合金として、Ａｇ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｓｂ系合金に添加されてなることを特徴とする。
【０００９】
とくに、組成としてはＳｎが６．０〜７．０％、Ｉｎが４．５〜７．０％、Ｓｂが０．３〜０．７％、Ｍｇ、ＡｌあるいはＺｒ等の添加量が０．０２〜０．０４％が好ましく、そのとき酸化物の微細化の効果は大きい。
【００１０】
とくに、上記添加合金元素において、ＡｌとＺｒを併用し、その際、その重量比率を１８：１から２０：１の範囲にしたＡｌ−Ｚｒ合金の形にして添加すると内部酸化物の微細化の効果が大きい。これはＡｌは酸化し易く、Ａｇとの合金化が困難であるが、Ａｌ−Ｚｒという母合金にすればＡｇ合金化し易くなるものと考えられる。
【００１１】
【作用】
本発明は、Ａｇ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｓｂ系合金に、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｒの中で、Ａｌ、ＺｒをＡｌ−Ｚｒの合金として適量添加すると組成元素のＡｇ中への拡散が適度に分散される現象を利用するもので、これによって、内部酸化による合金組成中の酸化物粒子の粗大化が阻止される。
【００１２】
また、内部酸化により析出した酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムは、非常に硬く融点が高いため、耐アーク性に優れて耐溶着性に効果を発揮する。
【００１３】
【実施例】
表１に示す合金組成を有するインゴットを溶解法により作成し、Ａｇ層としてＡｇ板を加熱圧着し、ロール圧延後、φ６×１ｍｍ角の素子に打ち抜き、この素子を圧力３気圧の酸素雰囲気中で内部酸化して電気接点素子を得た。同表において、Ｍは、Ａｌ：Ｚｒが１９：１の重量比を有するＡｌ−Ｚｒ合金を、また、Ｍｇ、ＡｌおよびＺｒの中のＡｌおよびＺｒを、Ａｌ：Ｚｒが１：１の重量比を有するＡｌ−Ｚｒ合金を０．０３重量％使用した例を示している。
【００１４】
この電気接点素子を表２に示す試験条件で寿命テストを行った。
【００１５】
なお、比較試料として、本発明の実施例においてＭｇを添加しないものと、従来のＡｇ−Ｃｄ系及び、Ａｇ−Ｃｄ−Ｓｎ−Ｉｎ系材料の電気接点素子を同様な方法で作成し、実施例の場合と同様のテストを行った結果を表１に示す。
【００１６】
同表に示すように、総合特性の面より本実施例のものが優れていることがわかる。
【００１７】
【表１】

【００１８】
実施例２
実施例の本発明材を溶解し、実施例１と同じ製造方法で、５φ×０．５及び４φ×０．５の接点を製作し、銅リベット台金にロー付してリベット型接点試料とした。この試料を従来の銀−酸化カドミウム系接点で、接点寸法５φ×０．５のリベット型接点を使用している市販の安全ブレーカに組込み電気用品規格に準じた短絡試験を行った。試験条件は単極、直列試験共、ＡＣ１２０Ｖ、１．６ＫＡ、力率０．７３であり、単極は責務Ｏ−ＣＯのみ、直列試験は責務Ｏ−ＣＯ−ＣＯ−・・・を溶着が発生するまで実施した。この試験結果は表３に示す通りである。
【００１９】
【表３】

【００２０】
【発明の効果】
本発明によって以下の効果を奏する。
【００２１】
（１）有害な公害元素であるＣｄを使用しないため、人体に悪影響しない、環境を破壊しない、公害防止設備が不用になるという利点と共に、Ｃｄを使用した
Ａｇ−ＣｄＯ系に匹敵する耐溶着性、耐消耗性、低温度上昇（低接触抵抗）特性を有する接点材料が得られる。
【００２２】
（２）アークによる消耗、接触抵抗による温度上昇、機械的な剥離と熱歪による素子の脱落と、接点部材同志との溶着等が抑えられ、安定した性能を有する電気接点素子が得られる。
【００２３】
（３）比較的低圧で内部酸化できるため、その製造に格別の装置を必要とせず、従来の設備がそのまま使用できる。

Claims

内部酸化して得られる表面部近傍に１μｍ以下の粒状の内部酸化物相が均一に存在するＡｇ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｓｂ系の銀−酸化物電気接点素子であって、
Ｓｎが４．０〜１０．０重量％、
Ｉｎが４．０〜１０．０重量％、
Ｓｂが０．１〜１．５重量％、
ＡｌとＺｒ、または、ＭｇとＡｌとＺｒが０．０１〜０．１重量％、
および、
残部がＡｇからなり、
前記ＡｌとＺｒ、または、ＭｇとＡｌとＺｒの中のＡｌとＺｒは、Ａｌ：Ｚｒの重量比が１８：１〜２０：１のＡｌ−Ｚｒ合金として、Ａｇ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｓｂ系合金に添加されてなる銀−酸化物系電気接点素子。