JPH0135914B2

JPH0135914B2 -

Info

Publication number: JPH0135914B2
Application number: JP58122244A
Authority: JP
Inventors: Akira Shibata
Original assignee: Chugai Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Chugai Electric Industrial Co Ltd
Priority date: 1982-07-08
Filing date: 1983-07-05
Publication date: 1989-07-27
Also published as: US4452651A; JPS5920445A

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 発明の技術分野本発明は銀をマトリツクスとし金属成分で４〜
25重量％の酸化錫粒子を含む焼結体を高温下にさ
らしてその銀を液相にもたらしかつハンマー、プ
レス等で加圧することを特徴とする電気接点材料
の製法に関するものである。本発明にあつては、
酸化錫粒子とは酸化した銀の粉末粒子であつて
も、銀−錫系合金中に内部酸化によつて析出した
錫酸化物析出粒子であつても、またこの両者の組
合せであつてもよい。

(ロ) 発明の背景金属酸化物、特に酸化カドミウム或は酸化錫が
銀マトリツクス中に分散した電気接点材料は今日
広く使われるところである。

かかる銀−金属酸化物接点材料は、大別すると
以下の２種類の方法によつてつくられている。

即ち、(A)マトリツクスをなすAg粉末粒子と所
望の量の酸化した金属粉末粒子とを混合し、これ
をグリーンコンパクトに成形した後に焼結する粉
末治金法と、(B)Agと添加金属の溶解合金をつく
り、この合金を鍛造、圧延して所望の形状と厚み
にした後、添加金属を銀基質中に選択析出酸化す
る内部酸化法である。

上記(A)、(B)のいずれの方法によつても銀系接点
材料の耐火性は顕著に向上するが、(A)の粉末治金
法によつてつくられるAg−金属酸化物接点材料
はブリツトルで展延性に乏しくて接点形状への加
工が難しく、また接点の開閉に伴う電気的浸食に
対して弱く、また導電率において(B)の内部酸化法
によつたものよりも劣る難点がある。一方、(B)の
内部酸化法によつてつくられるAg−金属酸化物
接点材料は密で展延性に優れ且つ高い導電率を有
するが、内部酸化しうる添加金属の量と種類が限
られる不利があり、また内部酸化される溶質金属
の量が多いと、それらがともすると材料の表面部
とAg粒界に偏析して酸化し、接触抵抗特に所期
の接触抵抗が高くなつて接点面の温度上昇が高く
なる欠点がある。

(ハ) 発明の開示そこで、本発明は焼結法によりながらも、内部
酸化法によつてつくられた接点材料と同様な密な
組織を有し、結晶欠陥、加工欠陥、加工歪、加工
滑り等がなく、展延性に優れ且つ高い導電率を有
する電気接点材料を提供するものである。

更に詳細には、この発明になる複合電気接点材
料は、銀マトリツクス中に酸化錫粒子及び或は錫
合金酸化物粒子を金属成分重量比で４〜25％含有
する銀系複合焼結合金からなる電気接点材料で、
銀粉末粒子と酸化物粒子及び或は銀−錫合金酸化
物粒子とを混合して焼結し、成形した後に銀の融
点以上の温度で熱処理するものである。換言すれ
ば、この発明になる複合電気接点材料は、銀をマ
トリツクスとし、酸化錫粉末粒子及び或は銀−錫
合金酸化物粉末粒子を含む焼結合金をその銀が液
相にもたらさせるように熱処理するものである。

本発明においては、前述した如く銀をマトリツ
クスとし、このマトリツクス中に酸化錫及び或は
錫合金酸化物を重量比で４〜25％、或は酸化錫及
び或は錫合金酸化物を主体とし、これにIn、Bi、
Co等の酸化物を単独で或は組合せで添加してそ
れらの総量が４〜25重量％で分散した銀系複合焼
結合金からなる複合電気接点材料を提供するもの
であつて、銀粉末粒子と前記した金属酸化物粉末
粒子を銀の融点以上の温度にさらすことによつ
て、焼結合金の銀マトリツクスはあたかも溶解法
によつた如くに連続した組織を呈し且つその金属
酸化物粒子はこの銀マトリツクス中に均一に分散
した組織を呈するものである。

この発明の基礎は、次にあげる本発明者の知見
によるものである。

(a) 酸化錫或は錫合金酸化物は銀の融点（960℃）
では分解も融解もしない。

(b) 銀と酸化錫或は錫合金酸化物との間には溶解
度がないが、液相下の銀は固相下の酸化錫粒子
或は錫合金酸化物粒子の表面によく濡れて広が
り、粒子間を薄い液相の膜でおおい、粒子を互
いに隔離して均一且つ稠密な分散状態下に保
ち、銀自体も焼結機構系外に遊離して押出され
ない。且つ、液相下の銀中のO₂分圧は高いの
で、例えばASTM270メツシユ以下の微細な粒
度（約53μ以下）の酸化錫粒子或は錫合金酸化
物粒子のもつ表面エネルギーでは銀中へ或は銀
を横切つて移動しえない。また、金属酸化物は
このように銀が高い酸素分圧を有するので、銀
中にその酸素を放出して低級の酸化物となるこ
とからも防止される。この場合の金属酸化物の
粒度とは、粉末微粒子の粒度、或は銀−錫溶解
合金を内部酸化した時の銀マトリツクス中に析
出された酸化物粒子の粒度のいずれでもよい。

(c) 融解時に雰囲気酸素を吸引して高いO₂分圧
を有する液相の銀は凝固時にO₂と不純物を系
外に放出して結晶欠陥、加工欠陥、加工歪、加
工滑り等のない連続した組織となる。

(d) 酸化錫等の量、即ち４〜25重量％の量は銀系
焼結合金の耐火性を向上しうるに充分な量であ
り、４重量％以下ではかかる合金の耐火性を乏
しいものとし、反対に25重量％以上ではかかる
合金が脆くなつてしまう。一方75重量％以上の
銀は焼結体を完全に稠密化しうる液相量であ
り、75重量％以下では金属酸化物と銀とが合金
的に稠密な一体をなし、きびしい接点開閉に耐
え得る焼結体を作りえない。

従つて、この発明における要件は次の通りであ
る。

(1) 銀マトリツクス中に、酸化錫及び或は銀の融
点の近傍で溶解或は分解しない錫合金酸化物粉
末を４〜25重量％含むこと（In、Biの酸化物
を単独で或は組合せて添加してもよい。また、
Coを添加してもよい）。

(2) 金属酸化物粒子は微細であつて、粒度は53μ
以下、好適には1μ以下であること。

(3) 銀の融点以下にさらして、銀マトリツクスを
いつたん液相にもたらし、その凝固後に連続し
た純銀の組織としたこと。

更に、この発明にあつては、 (4) 液相にもたらされた銀マトリツクスを含む焼
結体を加圧することである。この加圧は、前述
した如くに例えばハンマー、プレス等によつて
行なわれる。これは銀マトリツクスを液相下で
の圧延、圧縮加工する液相鍛圧であつて、材料
の比重を理論比重に近づけるものである。ま
た、液相下にもたらされた銀は凝固時に凝縮し
て最小の体積をとろうとするので、金属酸化物
粒子間に空間欠陥を生じやすい。このような空
間欠陥の発生を防ぐために、この発明にあつて
は外圧を加えて材料を凝固せしめるものであ
る。

(ニ) 実施例次に、本発明を実施例により更に説明する。

実施例１約0.1μの黒色粉末の酸化銀90重量％と約0.05μ
の錫酸化物粉末10重量％とをアルコールでもつて
振動ミル中で20時間よく混合した。これらの粉末
の粒度はそれぞれ出発時の約半分から1/5に減じ
た。混合物を400℃空気中で熱分解処理した。こ
れを圧力２〜４〓／cm²で成形し、O₂雰囲気中で
２時間800℃で焼結した。この焼結体を５〜７
〓／cm²で再び型押しし、これを５mmの厚みとし
た。

この接点材料(A)、即ち通常の粉末治金法によつ
てつくられたこの材料の物理特性は次のようであ
つた。

硬度（ビツカース硬さ）：80 伸率（％）：２〜３導電性（IACS）：56 次に、一面に凹凸を有し他面が平らな0.1mm厚
みの純銀の板を上記接点材(A)の一面にその平らな
面が合わさるようにして重ねた。この複合体を５
分間、温度1050℃で処理したところ、純銀の板の
凹凸は消えて、複合体の銀マトリツクスが融点に
もたらされたことが認められた。

この熱処理の終つた複合接点材(B)の物理特性は
次の通りであつた。

硬度（ビツカース硬さ）：89 伸率（％）：約23 導電性（IACS）：60 上記した接点材（即ち、上記した接点材料Ａに
純銀板を裏打ちしたもの）を700℃に加熱し、厚
さ１mmに圧延した。これを打抜いて径５mmで厚さ
１mmの接点材を得た。複数個のこの接点材を次々
に耐火性セラミツク材でつくられ且つ加熱された
シユート上に送つた。接点材は約1100℃に加熱さ
れて順次にシユートからアンビル上に移され、そ
こで１〜1.5〓／cm²の圧力下でパンチにより加圧
された。この接点材(C)の物理特性は次の通りであ
つた。

硬度（ビツカース硬さ）：100 伸率（％）：24〜26 導電性（IACS）：69 従つて、この本発明になる接点材(C)は上記した
接点材(A)と(B)よりも硬度、伸率、導電性において
優れていることが分る。

次に耐衝撃性を試験するために、接点材(A)と(B)
を本発明になる接点材(C)と同一寸法につくり、こ
の３種類の接点材(A)、(B)、(C)を25アンペアマグネ
ツトスイツチにそれぞれろう付けして、一接点当
り120ｇの接圧にて100万回の機械的な開閉テスト
を行なつた。テスト後の接点の平均したつぶれ厚
みは次の通りであつた。

接点材(A) 0.25mm 接点材(B) 0.20mm 接点材(C) 0.12mm 実施例２ Sn8重量％、Bi2重量％、Co0.1重量％を含む銀
合金を溶解法により得た。この合金を溶解し、こ
れをN₂ガス雰囲気中でアトマイズ化して、水中
で微細粉として回収した。この微細粉の粒度は約
100メツシユであつた。これを３〓／cm²で成形し
て長さ150mm、幅100mmで厚さ4.5mmの板とし、こ
れに厚さ0.5mmの銀板を裏打ちした。これを焼結
し、800℃で30分間O₂雰囲気中で内部酸化した。
その後に、これを700℃でホツトロール処理して
厚み1.0mmの板とした。これを打ち抜いて径６mm
で厚さ1.0mmのデイスク形接点を得た。この接点
の物理特性は次の通りであつた。

硬度（ビツカース硬さ）：92〜100 伸率（％）：２導電性（IACS）：42〜48 この接点を前記実施例１と同様にシユート上に
て加熱し、液相鍛圧した。その特性は以下の通り
であつた。

硬度（ビツカース硬さ）：92〜100 伸率（％）：約12 導電性（IACS）：44〜53 実施例３ Ag−In5重量％を溶解した合金をN₂ガス雰囲
気中でアトマイズ処理して約100メツシユの合金
粉末を得た。この合金粉末を粒度約0.01μの錫酸
化物粉末８重量％とよく混合し、その裏面に薄い
純銀の板をおいて焼結して内部酸化し、ホツトロ
ール処理した。これを打ち抜いて、径が６mmで厚
み１mmのデイスク形接点を得た。この特性は次
の通りであつた。

硬度（ビツカース硬さ）：92〜98 伸率（％）：２〜３導電性（IACS）：42〜50 前記した実施例１中で述べたのと同一なシユー
ト上を約５分間通過させて約1100℃に加熱し、実
施例１と同様に鍛圧した。この接点の物理特性は
次の通りであつた。

硬度（ビツカース硬さ）：92〜108 伸率（％）：16 導電率（IACS）：44〜50 (ホ) 発明の効果以上のように、本発明にあつては一般内部酸化
法による内部酸化時の金属酸化物粒子の析出歪、
偏析、異方性結晶等によつて材料中に生ずる欠陥
例えば機械的な強度が低下した面を液相鍛圧によ
つて機械的に強度を向上させ、機械的な衝撃に耐
えうるタフな材料としうる効果がある。

また、従来の粉末固相焼結法によつた電気接点
材においては、銀は溶融凝固した連結性をもた
ず、その中にある酸化粒子を従つて銀が完全にグ
リツプしていないために組織的、強度的に不完全
な欠陥があつた。この欠陥は電気接点の消耗を大
きくしていたが、本発明によつてこの銀と酸化物
粒子との結合性における不完全が除去されて、そ
の伝導性、機械的特性が良好になる効果がある。

Claims

【特許請求の範囲】１金属成分で４〜25重量％の53μ以下の粒度の
錫酸化物粒子と残部が銀の焼結体を銀の融点以上
で錫酸化物の融点以下の温度にさらし、かつこれ
を加圧することを特徴とする銀−錫酸化物焼結合
金の電気接点材料の製造方法。２前記錫酸化物がBi酸化物とCo酸化物との合
金粉末であつてその合計が金属成分で４〜25重量
％であり、前記した温度が銀の融点以上で該合金
粉末の融点以下である特許請求の範囲第１項記載
の電気接点材料の製造方法。３前記焼結体が錫酸化物粒子との合計で金属成
分で４〜25重量％のIn酸化物を含み、前記した温
度が銀の融点以上で錫酸化物とIn酸化物の融点以
下である特許請求の範囲第１項記載の電気接点材
料の製造方法。