JPH0364425A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は中負荷用遮断器などに好適に使用できる電気接
点材料に関する。

〔従来の技術〕

従来、中負荷用遮断器などの電気接点に用いられる材料
としては、Ａｇ−ＷＣ（銀−炭化タングステン）系の接
点材料（たとえば特公昭３９−２８８６６号公報に開示
されているもの）が主として使われている。

しかしながら、Ａｇ−１ｔｌｃ系材料からなる接点は接
触力が小さいときは接触抵抗がかなり増加し、温度上昇
も大きくなるという問題点がある。また、耐溶着性の面
でも充分満足できるものではない。

これらの問題点を第３成分の添加により改良しようとす
る発明が数多くなされている。たとえば、グラファイト
を配合することにより接触抵抗および耐溶着性を改善し
たもの（たとえば特公昭４４７８４０号公報に開示され
ているもの）がその代表例としてあげられる。

従来の電気接点材料に用いられているｌｌＩＣは融点が
高く、硬度も大きいため、電気接点の耐アーク性および
耐溶着性の向上に効果があり、さらにグラファイトを含
む電気接点材料からなる電気接点は、開閉時に発生した
アーク熱によりグラファイトが還元性ガスになり、ｌｌ
ＩＣの酸化を防止して温度上昇を抑えるとともにグラフ
ァイトの潤滑性により耐溶着性の向上に効果があると考
えられる。

しかし、グラファイトが添加された電気接点材料からな
る電気接点には、開閉を多数回繰返すと、開閉時のアー
クによる熱衝撃および機械的衝撃のためグラファイト粉
末のへき開、剥離などが生じ、接触抵抗および消耗量の
増大、ならびに＃１縁特性の低下などが起こりやすくな
るという欠点がある。

したがって、従来の電気接点材料からなる電気接点では
、通電容量および遮断容量を大きくとれないこと、なら
びに接触子の接触圧力を小さくできないことなどのため
、遮断器の小型化や原価低減などが困難である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者らは上記のような問題点を解決するため、銀（
Ａｇ）に種々の金属、合金、金属間化合物などを添加し
た材料を製造し、接点試験機またはノーヒユーズフレー
カに組込み、種々の実験を行った・ この結果、従来よく用いられているＡｇ−１ｔｌｃ合金
を製造する際に鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎ１）、コバ用
１〜（Ｃｏ）などの鉄族金属を添加した合金を製造した
場合、これらの合金は耐アーク性はやや向上するものの
、接触抵抗が増大し、最終的に消耗量も増大することが
わかった。さらにこれらの合金では、アークによる昇温
の抑制による遮断性能の向」二や消弧性能の向上に寄与
するものはＡｇだけであって、ｕｃ、　Ｆｅ、　Ｎｊ、
　Ｇｏなどは高温における機械的強度は向上させるが、
遮断性能や消弧性能の向」二には効果がないことがわか
った。

また、−殻内に実施されているように前記の鉄族金属が
添加された合金の製造時に、さらにグラフアイ１−を添
加すると、接触抵抗や温度」二昇を抑制するという点で
効果があるものの、消耗量が増加するため、実用的でな
いことがわかった。このこともまた、Ａｇ以外に消弧性
を発揮するものがないためである。

さらに、前記のグラファイトが添加された合金に、グラ
ファイトと反応して炭化物を生成するチタン（Ｔ’ｉ）
、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）
などを添加し、Ａｇの融点以上で焼結して合金を製造し
たが、Ａｇとグラファイトの濡れ性が改善されたのみで
、電気接点材料としての基本的特性を向上させるには至
らなかった。

本発明は、」二記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、高価な銀の量をかなり少なくすることによ
って電気接点のコストを下げ、しかも銀の量が少なくて
も耐溶着性、耐消耗性および耐絶縁性を併せ持ち、かつ
温度」二昇が低くて実用性に優れた電気接点材料を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は耐溶着性、耐消耗性および耐絶縁性を併せ持ち
、かつ温度上昇が低い電気接点材料を得るため種々の実
験を行った結果、Ａｇ、　ＴａＮ、　Ｃｒ２Ｔａおよび
ＢＮを共存させた電気接点材料が非常に優れた特性を示
すことが見出されたことによりなされたものである。

すなわち本発明は、Ａｇを主成分とし、ＴａＮ　３０〜
５５重景％、重量、Ｔａ　Ｏ，５−５重量％およびＢＮ
０．５〜５−５重量％を含有してなる電気接点材料であ
る。

本発明に用いられるＡｇは導電性の基材であり、接触の
信頼性を高めるうえで必要なものである。

また、アークの冷却などにも効果がある。たとえばＡｇ
の平均粒径は１〜２０μｍのものが好ましい。

純度は９９．５％以上が好ましく、９９．９％以」二が
より好ましい。

本発明に用いられるＴａＮは接点の骨格として高４ 温下での強度の向上に寄与し、さらに他の成分と相互に
作用して消弧能力を発揮する成分である。

たとえばＴａＮの平均粒径はｔ〜１００μｍが好ましく
、２０〜４０μｍがより好ましい。純度は９９．５％以
」二が好ましい。

本発明に用いられるＣｒ２Ｔａは他のＪ成分、とくにＴ
ａＮ、　ＢＮと相互に作用して消弧能力を発揮し、遮断
性能を向上させる成分である。たとえばＣｒ２Ｔａの平
均粒径は０．５〜１０μｍが好ましく、０．５〜１μｍ
がより好ましい。純度は９９％以上が好ましい。

また、本発明に用いられるＢＮはＡｇ中にごく微細に分
散し、Ａｇの強度を向上させると同時に他の成分と相互
に作用して、消弧能力を発揮する成分である。たとえば
ＢＮの平均粒径は０．１〜１μｍが好ましく、０．５〜
０．７μｍがより好ましい。純度は９９％以」二が好ま
しい。

本発明の電気接点材料中に含有されるＴａＮの量は３０
〜５５重量％であり、４５〜５０重量％であるのがさら
に好ましい。含有量が３０重量％未満ではＣｒ、Ｔａや
ＢＮの含有量に関係なく接点の消耗量が多くなり、逆に
５５重重景を越えると接点の温度か上昇しやすくなる。

電気接点材料中に含有されるＣｒ７Ｔａの量は０．５〜
５重量％であり、ｌ〜２重量％であるのがさらに好まし
い。また、電気接点材料中に含有されるＢＮの量は０．
５〜５重量％であり、０．５〜工重量％であるのがさら
に好ましい。Ｃｒ７ＴａおよびＢＮの割合がそれぞれ０
．５重量％未満では接点の消耗量が多く、逆に５重量％
を越えると接点の温度上昇、消耗量がともに大きくなる
。

またＴａＮの密度は１４．１　ｇ　／−程度であり、従
来の電気接点材料に用いられているＷＣの密度１５．６
ｇ／−に比べて小さいため、回し体積の電気接点材料を
製造した場合は、本発明の電気接点材料は従来のものよ
りも高価なＡｇの量を少なくできる。すなわち、たとえ
ばＡｇが５０重組閣のＡｇ−ＷＣ合金はＡｇの体積％が
６０であるが、ＴａＮが４７重量％以上のＡｇＴａＮ合
金の緑の体積％は６０以ドである。

本発明の電気接点材料は、たとえば次のようにして製造
することができる。

Ａｇ、　ＴａＮ、　Ｃｒ２Ｔａ、　ＢＮの各粉末を配合
し、均一な組１戊になるように混合した後成形体を製造
する。

この成形体を真空中で９００〜９８０℃に加熱し、圧力
１００〜２００ｋｇ／ｉ、圧力保持時間５〜６０分でホ
ットプレスを行うことにより本発明の電気接点材料を製
造することができる。

このようにして得られた本発明の電気接点材料の密度は
、理論密度の９５％以」二である。

〔作　用〕

本発明の電気接点材料は、Ａｇ中にＴａＮ、Ｃｒ２Ｔａ
およびＢＮが分散しているものであり、これらの相互作
用により高温強度に優れ、遮断性能、耐アーク性、耐溶
着性および耐消耗性が向」ニする。

〔実施例〕

次に実施例によって本発明の電気接点材料についてさら
に具体的に説明する。

実施例工〜５および比較例１〜６ （電気接点材料の製造） 第１表に示す平均粒径を有する各粒末を第工表に示す割
合で配合し、均一な組成になるように混合した後成形体
を作り、真空中で９４０’Ｃに加熱し、圧力２００ｋｇ
／、ｃｉ、圧力保持時間３０分でホラ１へプレスを行い
、電気接点材料を製造した。これらのホットプレスの密
度は理論密度の９８％以上であった。

第１図は実施例２で製造した電気接点材料の金属組織を
示す倍率１００倍の顕微鏡写真であり、第２図は比較例
１で製造した電気接点材料の金属組織を示す倍率１００
倍の顕微鏡写真である。第１図および第２図から、従来
の電気接点材料ではＵＣ部分とＡｇ部分が分離して存在
しており、各々骨格と電気特性を受持つ構造になってい
るが、本発明の電気接点材料ではＴａＮが分散して骨格
をなし、Ｃｒ２ＴａおよびＢＮがＡｇ中に分散して、各
成分が相互に作用して消弧性能を発揮しやすい構造にな
っていることがわかる。

（電気接点材料の特性評価） 上記の方法で製造された電気接点材料は、接点の評価試
験に適した形状や寸法（φ９ｍｍＸ１；２ｎｗｎ）に加
工し、ＡＳＴＭ式の試験装置を用いて性能試験を行った
。試験条件はＡＣ２２０Ｖ、１００Ａ、接点の接触圧力
’Ｊｋｇ／ｄ、力率０．７５、開閉頻度６０回／分で１
万回の開閉を行った。１万同開閉後の温度上昇と消耗量
を第２表に示す。なお、温度」１昇は接点台金裏面に熱
電対をろう付けして測定し、消耗量はネジ式の台金を装
置から取外して重量測定し、試験前の重量からの減少量
を調べた。

注１．）Ｇｒはグラファイトを示す。

１ 第２表に示されるように、本発明の電気接点材料である
実施例〕−〜５の電気接点材料は、従来のＡ　Ｖ、−Ｖ
　Ｃなどからなる電気接点材料と比較して、温度上昇、
消耗量がともに小さく優れた材料であることがわかる。

本発明の電気接点材料が優れたものである原因について
の詳細は不明であるが、Ａｇと他の添加物との相互作用
やＢＮが高温で分解する際にアークによる昇温を抑制す
る効果などによって、遮断性能そのものが向上するとと
もに、接点に入る熱が少なくなり、アークによる衝撃が
減少して温度」―昇や消耗などに対する性能が向上する
ものと推定される。このことは電流遮断時のアーク時間
が、従来の電気接点材料よりも短い（平均８ｍ５ｅｃ以
下）ことからもわかる。

一般に、ＡＳＴＭの試験結果と実機での性能が完全には
対応しない。そこで、次に２００Ａフレームの実機（ノ
ーヒユーズ遮断器）にそれぞれの電気接点材料からなる
接点を組込んで、下記試験条件で過負荷試験、通電耐久
試験、短絡試験および短絡後の耐圧試験を行った。試験
結果を第３表に示１２ す。なお、接点寸法は可動側を　ｔ　１．６＋ＩｆＩ＋
　Ｘ　６　ｍＸ８ＩＩＩＴ＋、固定側をｔｌ、６ｎｗｎ
Ｘ８ｍｍＸ８ｍｍとした。

（１）過負荷試験 ＡＣ４７０Ｖ、１３８ＯＡ、力率０．４６．２５回（頻
度：２回／分） ○：湿温度１昇が１００’Ｃ未満 ×：温度」１昇が１００℃以上 （２）通電耐久試験 ＡＣ４７０Ｖ、２３０Ａ、力率０．７８．４０００回（
＠度：６回／分） Ｏ：温度上昇が１００　’Ｃ未満 ×：温度上昇が１００℃以上 （３）短絡試験 ４８０Ｖ、９．６ＫＡ、力率０．３５ ０：接点が残存し、通電が可能 ×：接点が完全に消耗し、通電が 不可能 （４）短絡後の耐圧試験 ２ＫＶ−１分 ○：放電なし ×：放電あり 第３表に示されるように本発明の電気接点材料からなる
接点は温度上昇も低く、消耗量も少ないことがわかる。

また試験後の耐圧にも問題はなく、優れた特性を有して
いることがわかる。

５ 〔発明の効果〕 以上のように、本発明の電気接点材料はＡｇ中に所定量
のＴａＮ、Ｃｒ２ＴａおよびＢＮが分散した構成として
いるので、高価なＡｇの含有量を少なくでき、しかも接
点の遮断性能が向上し、温度上昇が低く、耐溶着性に優
れ、かつ消耗量の少ない電気接点材料が得られる。

さらに本発明の電気接点材料を用いることにより接点を
小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例２で製造した電気接点材料の金属組織を
示す倍率１００倍の顕微鏡写真、第２図は比較例１で製
造した電気接点材料の金属組織を示す倍率１００倍の顕
微鏡写真である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａｇを主成分とし、ＴａＮ３０〜５５重量％、Ｃ
   ｒ＿２Ｔａ０．５〜５重量％およびＢＮ０．５〜５重量
   ％を含有してなることを特徴とする電気接点材料。