JPH0357174B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

《産業上の利用分野》 本発明は、Agを主成分とした銀−酸化物系接
点材料に関するものである。 《従来の技術》 従来、電気接点材料としては種々のものが用い
られており、特にAg−CdO系のものは、電気接
点として要求される耐消耗性、耐溶着性および低
接触特性などを、バランスよく具備しているとこ
ろから、幅広く使用されている。 しかしこのAg−CdO系電気接点材料は、既知
のようにその製造上、溶解、熱間加工、高温内部
酸化、分析および回収などの工程にあつて、Cd
を系外に排出し易く、このため人体の安全対策上
当然上記の排出を防止するよう最善の努力を払わ
なければならない。 この結果、ことに生産設備が大幅に拡大し、こ
れに伴つて莫大な諸エネルギーが消費されること
になるから、生産価格にも大きな影響を与えるこ
とになる。 また、Ag中にCdOを分散させた電気接点材は、
接点表面の清浄作用、溶着力の低減などにつき、
その性能を改善するという点で注目されているも
のの、このような効果を十分に発揮しているのは
交流回路にあつてであり、極性の反転がない直流
回路に用いたときは、電気接点材料として比較的
耐溶着性に乏しくなり、接点の開閉による接触抵
抗の増加という点でも難点がある。 このことは、当該接点のアノード側からカソー
ド側に向つてアノード成分が転移し、カソード側
の接続部に接点母材と異なる一種の変質層が形成
されるためであると提唱されているが、この欠点
はCdOを用いる限り解消できない宿命といえよ
う。 一方、中程度の電流を開閉する接点の寿命は、
通常の開閉動作によつて生ずる平常な消耗の積重
ねだけでなく、むしろ他の各種要因に基づく異常
消耗によつて決定されることとなる場合が多い。 すなわち、既知の如く機器の頻繁な運転に伴
い、その開閉を司るスイツチにあつては、その接
点表面がアーク熱やジユール熱によつて溶融して
しまうほど高温に熱せられ、この状態が夜間など
にあつて機器の運転が休止されると、室温まで降
温することになるのであり、このような高温と常
温との熱サイクルが繰返されることとなる。 そして、この際Ag−CdOによるスイツチにあ
つては、当該接点材（Ag−CdO）と裏張材
（Ag）および台材（Cu）の熱膨張率間に差があ
るため、上記の如き頻繁な熱サイクルによる膨張
と収縮との繰返しによつて、接点が弯曲するとい
つた変形現象を生じ、これに当該接点が台材から
剥離してしまい、この剥離部分が欠落消耗した
り、発熱により昇温を起すといつた欠陥がある。 《発明が解決しようとする課題》 本発明は上記の如きCdによる公害問題から解
放され、しかもAg−CdO系電気接点材料がもつ
優れた特性に匹敵する新しい材料を開発しようと
する近年の研究に基づき、さらに前述Agに全く
Cdを添加することなく、Ag、Sb、Sn、Inの四元
合金とし、しかもSnを従来よりも大なる重量％
にて添加してAgにSb、Sn、Inの酸化物を分散さ
せることで、より一層耐消耗性、耐溶着性そして
経済性につき、その改善をはかろうとするのが、
その目的である。 《問題点を解決するための手段》 本発明は、上記の目的を達成するため、Ag中
に0.1〜6.2重量％のSb、11.0重量％を超え15.0重
量％までのSn、0.05〜5.0重量％のInなる範囲内
である当該各元素成分が、その酸化物として分散
している銀−酸化物系電気接点材料を提供しよう
とするものである。 《作 用》 本願に係る発明者は、Cdを含まない金属酸化
物が接点特性にどのような寄与をするか、その役
割につき研究を重ねた結果、電気接点の表面にお
ける清浄化作用やアークに対する諸現象、例えば
消弧作用などが、添加する酸化物の物性、特にそ
の蒸気圧の温度特性に最も関係が深いとする考え
方に到達した。 このような観点からして、本発明に係るSb酸
化物は、比較的低い温度領域にあつて高い蒸気圧
を有するのに対し、Sn酸化物は低い温度領域で
低い蒸気圧を示し、かつ高温領域で高い蒸気圧と
なり、さらにIn酸化物の場合には、逆に高温領域
で低い蒸気圧を有している。 すなわちSbOは約500〜1500℃の温度範囲で
CdOよりも高い蒸気圧をもち、SnOは約1500〜
4000℃の温度範囲でCdOよりも高い蒸気圧をもつ
ており、さらにInOは約500〜4000℃の温度範囲
でCdOよりも低い蒸気圧をもつているのである。 この結果本発明によるときは、電気接点の構成
元素が高温領域で高い蒸気圧をもつ酸化物だけで
あると、アークによる揮発損耗が激しくなつてし
まい、また逆に高温領域で低い蒸気圧の酸化物だ
けであると、接点表面の清浄作用が期待できなく
なつてしまうのに対して、本発明によるときは、
これら各温度領域における蒸気圧につき配慮され
た各元素構成となつているから、アーク発生から
その消滅までの経時において、常に配合構成元素
の何れかが、適度だけ発揮することとなつて、こ
れにて接点表面の清浄化が保たれると共に、不本
意な溶け出し等による異常消耗も抑止されると共
に、SnOの相対的な重量％を大きくしたことで、
上記の効果を充分に発揮させ得ることになる。 また本発明は上記の如き四元合金であり、融点
が低く、Snが11.0重量％を超える多量の添加であ
つても、鋳造時の冷却速度を大としてやれば（特
に水アトマイズ法で粉末を作成するようにすれば
冷却速度が大となる）、内部酸化性を阻害するよ
うな析出部の出現も防止され、Cdなしの望まし
い銀−酸化物系電気接点材料が確実に得られるこ
ととなる。 《実施例》 上記のような電気接点の製造方には、周知の如
く焼結法（粉末冶金法）と内部酸化法とが、その
目的に応じて選択されるが、一般には内部酸化法
の方が、耐消耗性の点で優れたものを得ることが
できるので、多用されている。 そこで本発明に係る電気接点材料を、上記内部
酸化法により製造しようとするときは、Agと
Sb、Sn、InとのAg基合金を溶解により作製し、
これを酸素雰囲気中で高温に保持させることによ
り、当該四元合金の表面から酸素を侵入させ、添
加元素を選択的に酸化させることで、Ag中に酸
化物として均一微細に分散させるのである。 これに対し焼結法によるときは、予め水アトマ
イズ法などで粒径が100μm前後のAg基合金粉末
を作製し、これを大気中もしくは酸素雰囲気中で
高温に保持して、上記の粉末中に存する添加元素
を酸化させることで、均一微細な酸化物となし、
これを成形、焼結し、さらに後加工処理すること
で電気接点材料を製造することになる。 ここで添加元素であるSbを0.1〜6.2重量％とし
たのは、合金のα固溶体におけるSbの最大固溶
限が300℃で6.2重量％であり、このSb添加量を越
えると著しく冷間加工性が阻害されることとな
り、電気接点材料の量産が困難となるからであ
り、最小限を0.1重量％以上としたのは、それ未
満とした場合には顕著な添加効果が得られず、そ
の目的を果し得なくなるからである。 次に添加元素のSnにつき、その添加量を所定
範囲とした理由は、11.0重量％までは、Cdの添加
なしで充分な効果が発揮されないからであり、
15.0重量％を越えるSn添加量であると、内部酸化
が極めて困難となるだけでなく、その電導度が大
幅に低下してしまうからである。 次に、Inを含んだ合金を内部酸化すると、針状
の酸化物となり易いが、Sb、Snと組合せた合金
にあつては、Inが0.5重量％を越えて添加される
と、内部酸化時に表面に緻密な酸化被覆が形成さ
れ、これが内部酸化を困難にすることとなり、こ
のため上限は5.0重量％としなければならず、
0.05未満となると、添加の効果がないのである。 ここでAgに含有されているSnは、内部酸化し
にくい元素の一つであるが、本発明のようにSb
とInを前記の添加範囲にて共存させると共に、そ
れ自体を11.0重量％を超え15.0重量％までとする
ことにより、内部酸化されやすくなり、しかもこ
の際得られる酸化物が微細となることを、実験的
に確認することができ、かくして、本発明では
Sb、Sn、Inの複合添加により、単体添加では得
られない相乗効果を発揮することができたのであ
り、これらをAgに対し前記のような重量％の範
囲内にて添加することで、すぐれた接点性能を具
有させ得ることになる。 以下本発明の具体例につき説示する。 99.5％以上の純度を有する成分材料を原料とし
て、これを大気中で溶解することにより、 (イ) 87.5Ag−0.5Sb−11.5Sn−0.5In (ロ) 83.0Ag−3.0Sb−11.5Sn−2.5In (ハ) 83.5Ag−3.0Sb−12.5Sn−1.0In (ニ) 83.0Ag−1.5Sb−12.5Sn−3.0In (ホ) 82.0Ag−1.0Sb−12.5Sn−4.5In (ヘ) 83.0Ag−1.8Sb−13.0Sn−2.2In (ト) 81.5Ag−2.5Sb−14.5Sn−1.5In の各銀合金塊を製造し、上記(イ)については同塊の
表面を面削後、その一面に薄い純銀板を熱圧着す
るところで、ろう付用の銀層を形成する。 次に当該素材を冷間圧延して、暑さ２mmの板を
形成した後、プレス機によつて直径８mmの円盤状
となるよう打抜き、これを内部酸化炉に入れて酸
素を導入しながら750℃で180時間加熱すること
で、Sb、Sn、Inを酸化させ本発明合金を得た。 一方(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)、(ヘ)、(ト)の合金につ
いて
は、これを溶解し、アトマイズ加工により粉体と
なし、200mesh以下の粒径とした当該粉体を酸素
分圧、750℃の条件で内部酸化、次にこの粉体を
直径60mm、長さ250mmの形状に成形し、焼結後800
℃で厚さ６mm、巾30mmの形状に熱間押出を行い、
これらの板材の片面にろう付けのためのAb層の
熱圧着を行つた後、前記(イ)と同じく直径８mmの円
盤状に加工した。 そして、上記(イ)〜(ト)につき、接点試験用として
当該合金の裏側に形成された前記銀層を、別途用
意した接点保持用の台材に銀ろう付して試料とな
し、接点試験にはASTM接点試験機を用い、電
圧AC220V、電流100A、力率0.38、接触力300ｇ、
解離力500ｇの条件で、従来使用されている代表
的なCdOによる接点材料と比較しながら、当該試
料につき下表の通り各項につき試験を行つた。

【表】 上表からわかる通り、Sb、Sn、Inの酸化物を
所定範囲内の添加量だけAg中に分散させること
により、Ag−CdO系接点に比較して、消耗量の
点では可成り大幅に低減することができ、しかも
溶着回数をも大幅に低下させ得ただけでなく、さ
らにまた前記した熱サイクルによる剥離消耗の点
でも改善効果が得られた。 《発明の効果》 本発明は前記のようにして構成され、上記の如
く実施し得るものであるから、Cdを全く使用し
ないことによつて、公害問題を解消することがで
きるだけでなく、CdO系の電気接点よりも、耐消
耗性、耐溶着性等の性能が改善され、しかも経済
性の点でも優れたものであつて、工業的価値大な
るものがある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ag中に0.1〜6.2重量％のSb、11.0重量％を超
   え15.0重量％までのSn、0.05〜5.0重量％のInなる
   範囲内である当該各元素成分が、その酸化物とし
   て分散していることを特徴とする銀−酸化物系電
   気接点材料。