JPH01312046A - 銀一酸化物電気接点材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）技術分野 本発明は、気中電流遮断器や大型電磁開閉器。

直流回路用大容量リレー等に今日多く使用されている銀
−酸化物系電気接点材料に関するものである。

かかる銀−酸化物系電気接点材料には、Ａｇ−Ｃｄ０系
、Ａｇ−５ｎ０２系、Ａｇ−ＺｎＯ系があり、これらは
Ｃｄ、Ｓｎ、Ｚｎ等の溶質金属を固溶したＡｇ合金を内
部酸化して作られるか、あるいは金属酸化物の粉末とＡ
ｇ粉末とを焼結して作られるものである。

本発明は、上述したうちの前者、即ち溶質金属特にＳｎ
がＭｇとの金属間化合物として存在するＳｎ、Ｍｇ等を
固溶したＡｇ合金を内部酸化した新規な銀−酸化物電気
接点材料に関するものである。

（ロ）背景技術 上述した現在のＡｇ−Ｃｄ０系、Ａｇ−５ｎ０２系、Ａ
ｇ−ＺｎＯ系の銀−酸化物系電気接点材料では、接触抵
抗の上昇と耐溶着性の劣化とが常に問題となる。

この問題には、相反する二つの性能に対する要求が含ま
れているので、単に酸化物の濃度を増減しても、この問
題の両温を同時に解決することにはならない難しさが伴
なっている。

例えば、従来の酸化物系材料の性能を銀−タングステン
系材料と比較してみると、耐久性や接触抵抗においては
同等又はそれ以上であるが、ノーヒユーズブレーカ−の
接点として使われた場合、高圧大電流の短絡時に発生す
る溶着、異常消耗。

絶縁劣化等の諸現象では劣る点が多い。

（ハ）発明の開示 そこで、本発明では耐熱性酸化物として銀の溶融坩堝に
も使用されるＭｇＯをＳｎとの金属間化合物とし、かか
る金属間化合物の組織下でＭｇｘＳｎｙＯｚの共軛酸化
物として、また他の追加の溶質金属との共軛酸化物とし
て、鎖中で内部酸化して銀マトリツクス中に分散させる
ものである。

従って、たとえ５ｎ０２がアーク熱により飛散またはＡ
ｇ−３ｎに還元されたとしても、ＭｇＯ微粒子はその場
に残存して耐溶着性を保ち、かつ表面の低級酸化物の飛
散をも助長し、接触抵抗を一定にするものである。

このようにして接触抵抗は一定に保たれるので、大容量
遮断、過負荷耐久の条件は酸化物の濃度で調節でき、そ
の遮断能力はＡｇ−Ｗ及びＡｇ−Ｗ系の接点材料に近づ
くことができる。

本発明にあっては、ＭｇとＳｎの量の上限値は鎖中への
固溶限内でかつ完全に内部酸化が可能な範囲内であって
、それぞれ５重量％と１０重量％であり、それらの下限
値はそれぞれ０．５重量％と３重量％である。

上記の下限値は、得られる接点材料が中電流用として用
いられるときに、その耐溶着性が保証され得る最低の量
である。

また、−上述したところから明らかな通り、ＭｇとＳｎ
が銀との固溶体組成中でそれらの大部分がＭｇ２Ｓｎの
金属間化合物組織となるような比率で組合せることが肝
要である。

ちなみに、Ｓｎが３重量％でＭｇが上述した下限値であ
る０、５重量％のとき、Ｓｎの約７０％がＭｇとの金属
間化合物組織になる。

また、Ｍｇが上述した上限値である５重量％であるとき
、Ｓｎはその全量がＭｇとの金属間化合物組織となるの
で、本発明のＭｇが０．５〜５重量％でＳｎが３〜１０
重量％の範囲内にある限り、Ｓｎの大部分がＭｇ２Ｓｎ
の金属間化合物組織となることになる。

勿論、量産時には溶質金属の中で特に酸化性の強いＭｇ
が溶解作業中の蒸発酸化等によって消耗して、所期の比
率の成分比に若干のぶれが生じることがあるが、本発明
の接点材の特性が大きく変化するものではない。

本発明では、上述した通り銀の溶融液にも全く浸食され
ないＭｇＯをＭｇ２Ｓｎの金属間化合物として鎖中に固
溶せしめるものであるが、内部酸化進行機能を持たせる
ために必要な元素としてＢｉを添加する。

この元素は、Ａｇ、Ｓｎ、Ｍｇの三元系合金に各々固溶
体組成を有し、常温でＢＥ、Ｓｎ、Ｍどの全元素が化合
物として銀基質中に析出するため、銀基質中には格子欠
陥、原子空孔、空洞等の内部酸化のために必要な酸化核
を溶解、鋳造、圧延の前段階で確実に形成する。

また、Ｂ１−Ｍｇの元素間においても、Ｍ　ｇ　ｘＢｉ
ｙの金属間化合物を形成し、鎖中の全元素は化合物を含
む合金として融点の高い一定律の元素群として酸素の侵
入に追従し、極めて小範囲の拡散移動のみで内部酸化は
進行する。

従って、一般の内部酸化複合銀合金に比較して、表層部
から中心部にわたって組織、濃度変化が極めて少ない材
料が得られる。しかも、化合物状態である合金は一元素
のみが先行して拡散するような現象は少なく、全域にわ
たって等質の酸化物微粒子の分散組織を呈し、形状も等
軸な結晶となる。

また、電気接点材料の性能の面からみると、酸化物の各
結晶は三元系酸化物としての物理特性をもって銀基質中
で作用し、各元素の単独の性質は実態的には現われない
有利性もある。

さらに、大電流を短絡した時に発生するアーク熱に対し
ても、構造上の融点は銀のそれよりもはるかに高く、耐
熱性は大気中で銀の融点以上で放置しても何等の変化も
ないことが立証される。

一般に、Ｂｉ酎耐物を含有する電気接点材料は大負荷時
の消耗が多く、かつ圧延作業時に脆性を増すので、Ｂｉ
の添加量の上限値をこの発明ではかかる不利を極力避は
得る１、３重量％とし、内部酸化に必要な下限値として
その酸を０．０１重量％とする。

また、本発明接点材料においては、ときにはＣｄ元素を
添加してもよい。これは、最近の電子回路保護用のブレ
ーカ−等に要求される如く、その接点材が微小電流負荷
と大電流負荷の双方に使用される場合、７２０℃近辺で
揮発性の高いＣｄＯが存在することによって、微小電流
負荷時の接触抵抗を安定させるためのものである。

しかし、この場合に大電流短絡時の発生ガス量は増加す
るので、用途別の要求に応じて添加する必要がある。こ
のような目的に合ったＣｄの添加量は、０．１〜５．０
重湯８％の範囲内である。

また、鉄属元素は銀への固溶度が極めて少なく、かつ鍛
造効果を高めるのに効果があり、銀結品の微細化を増す
ので、０．０１〜０．５重量％の範囲内で添加してもよ
い。

（ニ）実施例 実施例ｌ Ｍｇ２３Ｈの金属間化合物（Ｍｇ約２９ｗｔ％。

Ｓｎ約７１ｗｔ％）を９５．５重量％とＢｉＯ，５重量
％の配合比になる母合金を９００℃の温度下、アルゴン
ガス雰囲気中で溶解、鋳造してインゴット状の母合金を
作った（この母合金を第１表中で符号（Ａ）で示してい
る）。

この母合金は脆弱合金であり、これを圧延粉砕して第１
表中に示す比率で銀と配合し、溶解して銀合金とした。

次に、これを鋳造、圧延して純銀板を　１／　１０に匹
敵する厚みで裏張りした１、０　ａｍ厚の板となし、こ
れから４．５１１１ｍφＸ１．Ｏｍｍ　ｔのディスク状
接点を作り、７００″Ｃで０２３０ａｔｍの圧力下で約
４０時間保持して内部酸化した。（試料Ｎｏ、　　１）
　　。

実施例２ 実施例１と同様の工程中、鎖中に０．１重量％のＮ　ｉ
　、　０．１重量％のＣｏ　、　２．０重量％のＣｄ、
あるいは２．０重量％のＣｄと０，１重量％のＮｉをそ
れぞれ添加して溶解し、以後は同工程により同寸法の試
料を得た。（試料Ｎｏ、２．３，４．５）比較例 また、比較例としてＡｇ−３ｎ（８賀ｔ％）−Ｂ　ｉ　
　（０，５ｗｔ％）　−Ｎ　ｉ　（０，１ｗｔ％）なら
びにＡｇ−Ｃｄ（１３ｗｔ％）−３ｎ（２ｗｔ％）　−
Ｎｉ（０，２ｗｔ％）の同寸法の試料を上記実施例２に
準じて作成した。（試料Ｎｏ、６．７） 以下に、これらの試料の物理特性と電気試験の結果を示
す。

（以下余白） （Ｉ）物理特性 第　　１　　表 （ＩＩ　）電気試験 ａ）　三相交流電磁開閉器（市販品）に前記した本発明
の試料と比較例の接点材料を取付け、定格２５Ａ　、２
２０Ｖに対する過負荷条件の２５ＡＸ６の電流（Ｐｆ、
　０．３　）の開閉テストを各３器（三相）について３
万回実施した耐久テストの結果は第２表の通りであった
。

ｂ）　また、三相５０Ａの定格電流ブレーカ−各々３台
について２２０ｖ、２５００Ａにおける０１ｃｏ　、ｃ
ｏの３回の短絡テストの結果は第３表の通りであった。

（以下余白） 第２表 第　　３　　表 （ホ）発明の効果 本発明の接点材料は、上記の通り電流密度の大きい負荷
条件での性能が極めて良好であり、また従来品に比較し
て大幅な改善が認められることも」二記テスト結果から
して明らかである。

特　許　出　願　人　中外電気工業株式会社代　　理　
　人　　弁理士　　浅　　賀　　−夫、−ゴ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属成分でそれぞれ３〜１０重量％のＳｎと０．
   ５〜５重量％のＭｇと０．０１〜１．３重量％のＢｉと
   を含み、これらの元素を固溶しかつ該Ｓｎの量の約７０
   ％以上がＭｇとの金属間化合物である銀合金を内部酸化
   した銀−金属酸化物電気接点材料。
2. （２）前記銀合金が更にＣｄを０．１〜５．０重量％含
   有する特許請求の範囲第１項記載の銀−金属酸化物電気
   接点材料。
3. （３）前記銀合金が更に鉄属元素を０．０１〜０．５重
   量％含有する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の銀
   −金属酸化物電気接点材料。