JPH03207831A - 銀酸化物接点材料及びその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、気中で使用される電流蔗断器や大型電磁関閉
器、工業用開閉器用電気接点で夛用される銀酸化物接点
材料の改良に関するものである。

かかる材料としては、Ａｇ−ＳｍＯ２、Ａｇ−Ｚｎ０、
Ａｇ−ＣｄＯ系で代表され、その製造方法は銀の固相温
度で粉末冶金法による焼結合金と、銀合金を酸素雰囲気
中で、固相温度である７００℃〜８５０℃を加熱する内
部酸化法に大別される。本発明は新規製法により新材料
の開発に関するものである。

〔従来の技術〕

上述した現在の銀酸化物接点材料は、内部酸化法、粉末
冶金法をとめず耐溶着、耐消耗性に大きい負荷電流容量
では満足するものではない。双方の製法で、夛くの種類
に及び添加之素による改善は進められ、実用化されてい
る材料も少くない、１例として、Ａｇ−Ｓｎ合金はＳｎ
の重量％が５％近く迄増すと内部酸化が不可能な為Ｉｎ
、Ｂｉ、等を添加して製作を可能にした実用化されてい
る。別例として粉末冶金法によるＡｇ−ＳｎＯ２系材料
は、ＳｎＯ２の融点より約１６００℃と高いため、銀と
の焼結性が悪く密度不足と酸化物粒子の物理的特性が安
定しない。そのため低級酸化物を銀と共範して形成する
元素であるＷ、Ｍｏ、を縦量添加し、その焼結活性を向
上した材料もあるが今だに満足する結果は得られていな
い。

〔発明が解決しようとする課題〕

銀基質中に例へば、ＳｎＯ２、又はそれ以上の耐熱酸化
物を含む銀酸化物接点材料で、充分な機械的強度を有す
る高密度焼結材料、或いは低融点酸化物を形成する様な
元素に依存する事なく、均一な内部酸化組織を有する材
料を製作出来れば、従来の不満足とされる欠点の殆んど
が解決されるであらうと思い、本発明では従来の製法に
ない新規な方法で、広範囲な金属成分の送択を可能にし
、更に耐熱性酸化物を有する接点材料の製造に係るもの
である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では耐熱性酸化物を微細で化学的、結晶上安定し
た粒子を、全体的に均一な濃度で分散する銀複合金を作
る事で、方法は種々の公知技術に近い方法で出発するが
、最終的に銀が夛量の酸素を含んだ液相状態で、化学反
応による安定化合物である酸化物粒子を折出するか、も
しくは銀母基質と濡れ結合の良い高密度の複合焼結合金
を得る事にある。同方法による溶質金属元素は単独又は
複合体で酸素との親和力の大きい耐熱性酸化物を形成す
る事が望まれる。

その理由として酸化銀と統合し分離しない様な元素は適
当でない。

銀を４１４ＡＴＭの酸素中で５０７℃に加熱する時に、
ｄ＋Ａｇ２Ｏ＋Ｌ相を提するかもしくはＡｇ−Ａｇ２Ｏ
の共晶点に達するとも双方の説があるがその直上の温度
又は酸素圧力では、充分な酸素を含む銀の液相の発生が
あり、内部酸化反応及び焼結反応は充分な酸素の供給を
得ながら、本液相状態で進行する事である。故に従来の
銀酸化物接点材料の製法とされた銀又は銀合金の固相濃
度で処理されて来た内部酸化理論及び焼結機構とは全く
異る者であり、耐熱性の高い酸化物が有利となる。

従来の内部酸化は銀合金中に溶質之素の熱拡数で生じた
結晶欠陥を酸化の中心板として、外圧酸素の拡数量を溶
質元素の拡散集中量の比が同子の時は表面より中心部に
かけての結晶の阻大化はなくなるのであるが、外部より
浸入する酸素量は酸化深履の２剰に反比例し、溶質濃度
が大である程、酸化度の銀の占める面積は減少する為、
内部で打出酸化物粒子は阻大化傾向にあり、その工酸化
物の結晶も不安定なものとなる。

又一方で、焼結方法についても、耐熱性酸化物である程
母基質の銀との濡れ結合性は失はれる。本発明によれば
液相中の酸素及び酸化銀を介在して、酸化物粒子は最高
酸素を含有する結晶となり、脱酸過程で銀と分離し独立
した分散粒子となる。

処理温度が低温であるので金属元素の拡散は中心部で低
下する。然し反応最前線では酸素と同等な速度を有する
ため結晶の阻大化及び後析は少い。

特に焼結合金については銀及び高濃度の銀合金を分散残
存する素材に関しては内部酸化反応及び焼結反応は極め
て短時間で完了する。

以上が公知事実に近い従来法と決定的に異る作用及び効
果である。第３項に記載の効果は酸化表面の平滑性と酸
化条件を銀に合致する点で有利である。又片面は口一付
面となる時にも好都合とされる。

第２項記載の添加元素の酸化物は、銀合金の溶解用の坩
堝材と使用されるＭｇＯ、ＺｒＯ子が含まれていて、そ
の効果を有利に活用する事が可能となった。従来法に比
較し反応が短時間で完了し常に安定した均一組織を有す
る材料が提供出来る有利性がある。分析値は従来品と同
子であっても性能的に格段の差を有す製造方法である。

例へはＳｎとＩｎの室晶合金を含む銀合金の内部酸化材
料ついて、従来品は銀中の拡散速度が大きいＩｎが先行
して前線に拡散するために表面部と両部の両元素の比率
が異り、折出粒子も深部では約１０倍まで阻大化する。

その結果として当然の事ではあるが電気特性も深部で低
下し、大容量遮断テストで消耗が進むにつれて耐溶着は
低下する。本発明の方法では、Ａｇ−Ｓｎの回溶態であ
る少量のＩｎの添加か、又はＳｎ単独で内部酸化は進化
し、粒子径も約０．３μ程度であり中心部でもその尾は
少い。粉末焼結法のＡｇ−ＳｎＯ２素材料は、押出し鍛
造工程で高密度性を追求しているが、本発明の酸化焙焼
材料は熱間に於いても可塑性の少い硬貨高密度材料と成
る為に、前述の成分値が同一であっても、性能は異なる
ものである堂。故に本発明の効果及び作用は過飽の活性
酸素を含む所の銀の液相によって、焼結及び内部酸化が
最短時間内に完了する事により、従来の回相状態で反応
処理をされた材料とは、全く異り用途目的によっては格
段の進展が認められた。

〔実施例〕

（１）特許請求の範囲に記載される銀合金の易くは圧進
加工が可能である故、溶解合金の熱間鍛造インゴットに
厚みの１０分の１に当る銀を裏張りし１ｍｍ厚みの板材
となし、プレス加工で５ｍｍφ、のデスク接点となし、
耐熱性ステンレス鋼で作られたチューブ内に密封し、５
０７℃に加熱保持した後に５００ＡＴＭまで酸素圧力を
増し、約３時間保持後大気流まで減圧して７５０℃に昇
温した後炉中冷却をした。

（２）圧進加工性のない第２項、第３項記載の銀合金の
一部は、溶解湯を直接に炭素板で作られた５ｍｍφ×１
ｍｍｔの鋳型中で急冷した後約７００℃に中性雰囲気中
で調質した後に、バレルメッキによって５μの銀メッキ
をした接点を実施例（１）と同様の酸化焙焼をした。

（３）特許請求の範囲第２項記載の銀合金は脆性で圧進
加工に適しない合金が易く、一般の金属加工でなく合金
焼結法が有利である。金属化合物を含む銀合金（２０〜
３０重量％の溶質金属を含有する）を溶融し直接に中性
ガスにて噴霧して得た微粉末と銀粉末を目的とする成分
比に成るべく配合して更に振動ミル中で粉砕混合し、約
３００メツシユ以下の混合粉を作り、押出し可能な大型
ビレットに粉末を加圧成形し、Ｎ２ガス中で２■■加熱
焼結した後、８５０℃に予備加熱したビレツトを板状に
押出した素材を１０％厚み比率の銀板を圧着圧延し１ｍ
ｍｔの板を得た、その後の工程は酸化焙焼まで（１）と
同じで、脱酸過程で酸素減圧後で気中で加熱（７５０℃
）しながら、更に減圧し１０−２Ｔｏｒｒの真空中で１
時間保持した後炉中冷却した。酸化物の耐熱性及び沸点
の高い材料に適す。

（４）化学的手法又は酸化法で作られた金属酸化物粉末
と銀粉とて配合され混合粉を振動ミルで更に粉砕して得
た３００メッシュ以下の粉末を裏面に銀粉を１０％の厚
みになる様に重合し、５．０ｍｍφ×１．２ｍｍｔに４
■の荷重で圧粉成形した接点を７５０℃の大気中で假焼
結し、再成形して２５ｍｍφ×１．０ｍｍの接点で得た
、その後の工程は実施例の（１）と同様に行い、硬質な
焼結体を得た。

（５）前酸化された小片を熱間押出しで、集結再加工し
たビレットを実施例（１）と同じ工程で処理した。

以上が発明に係る製造工程であり、前段工程は公知事実
に近いものであるが、含有溶質成分と濃度に依って有利
性を考慮の上設定する。

第１表にて、実施方法と含有酸化物の金属成分及び物理
特性を掲示する。

第２表にて電気的試験結果を提示し同時に従来品との比
較結果を注へる。

電気試験方法としてはＡＳＴＭ試験器に依る過負電流１
８０Ａ、２２０Ｖ、Ｐｆ．　０．３の条件下で３万回の
関関テスト前後の接触抵抗変化と溶着、消耗量について
テストする。

次に、実用の電流遮断器に装着し、短絡テストへの結果
を比較する。全試料は銀ローにて溶接した。試験方法よ
り電流容量の大きい所に使用される試料を選択した。故
に接触抵抗の平均値は上昇する。短絡条件は、２２Ｖ、
１０００ＡのＣＯ５回と別途に２２０Ｖ、２５００Ａの
ＣＯを３回による、それ等の結果は第２表の電気試験結
果として提示する、本発明品は耐溶着性に優れた結果を
確認されたが接触抵抗値では平均的結果であった。

第１表 ＊ＮＯ．１１・１２は従来品 ＊ＮＯ７．Ａｇ−Ｓｎ１５％−Ｃａ５％合金粉末とＡｇ
粉末の混合粉により焼結体を処理した材料。

＊ＮＯ．８　Ａｇ−Ｚｎ１７％−Ｍｇ３％合金粉末とＡ
ｇ粉末との混合粉による焼結体を処理した材料。

＊ＮＯ．１０　同成分の銀合金の小片を前酸化し、再焼
結し、再度処理をした材料。

第２表 （注）短絡テストのブレーカーは各々３台使用した。優
れた結果を得た試料はＮＯ．６、ＮＯ．２、ＮＯ．７、
ＮＯ．１の順位であり、ＳｎＯ２を基本酸化物とするも
のが、遮断テストでは優れている結果となった。

〔発明の効果〕

本発明材料は、上記の通り電流密度の大きい負荷条件で
、極めて耐溶着性、耐消耗性では良好な結果を得られ従
来品に比較して大幅な改善が認められた事はテスト結果
で明らかである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属成分でＳｎ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｂｉ
   の内１種又は複数で１〜３０重量％を含む溶融銀合金、
   粉末冶金法による銀合金、金属成分を酸化物粒子として
   含有する粉末冶金法による銀合金、或いは前段で内部酸
   化した酸化物粒子を含む銀合金を、約４１４ＡＴＭ以上
   の高圧酸素中で銀を約５０７℃に加熱保持する時に酸素
   含有量の易いい銀の液相を発生する条件下で酸化焙焼す
   る事によって、金属成分を酸化物微粒子として、析出又
   は再結晶化された安定酸化物粒子を形成する。その後に
   酸素減圧、加熱、除冷工程中に脱酸された銀基質中に、
   微細な安定酸化物粒子を分散して成る銀酸化物接点材料
   及びその製造方法。
2. （２）前記銀合金中に、更に金属成分でＭｇ、Ｃａ、Ｚ
   ｒ、Ｃｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、鉄属元素の内１種又は複数で０
   ．０１〜８重量％を含有する特許請求の範囲第１項記載
   の銀酸化物接点材料及びその製造方法。
3. （３）前記銀合金中で溶融銀合金の酸化表面をＡｇ、又
   は少い溶質元素を含む銀合金の薄膜を被服する事で初期
   の酸化反応を順調に進行して成る銀酸化物接点材料及び
   その製造方法。