JPH0366378B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0366378B2 JPH0366378B2 JP59130491A JP13049184A JPH0366378B2 JP H0366378 B2 JPH0366378 B2 JP H0366378B2 JP 59130491 A JP59130491 A JP 59130491A JP 13049184 A JP13049184 A JP 13049184A JP H0366378 B2 JPH0366378 B2 JP H0366378B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- contact
- oxide
- resistance
- dispersed
- matrix
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
- H01H1/021—Composite material
- H01H1/023—Composite material having a noble metal as the basic material
- H01H1/0237—Composite material having a noble metal as the basic material and containing oxides
- H01H1/02372—Composite material having a noble metal as the basic material and containing oxides containing as major components one or more oxides of the following elements only: Cd, Sn, Zn, In, Bi, Sb or Te
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacture Of Switches (AREA)
- Contacts (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、電気接点材料、特に銀−金属酸化
物接点材料に関するものである。 〔従来の技術〕 各種接点材料が電磁接触機、リレー、ブレーカ
などに使用されている。これらの接点材料には、
消耗が少なく、溶着しにくく、かつ接触抵抗の低
い特性が要求される。しかし、現実には、これら
３つの特性を同時に満足する材料を求めることは
困難である。 従来、接点材料としてAg−CdO，Ag−Ni，
Ag−SnO5がよく用いられている。Ag−CdOは
耐溶着性が、Ag−Niは接触抵抗特性が、そして
Ag−SnO5は耐消耗性が、それぞれよい材料とし
て知られている。 〔発明が解決しようとする課題〕 現在、耐溶着性のよい接点材料へのニーズが高
まりつつある。その意味からすれば、上記の接点
材料のうち、Ag−CdOは、すぐれているのであ
るが、カドミウムを使つているので、その有害性
や公害性の点で好ましくなく、その使用が敬遠さ
れる傾向にある。したがつて、有害元素を含まな
い、Ag−CdOにかわる接点材料が望まれている。 そのような観点から、有害元素を含まない耐溶
着性のよい接点材料として、Ag−Bi2O3系材料が
注目されており、たとえば特開昭52−1496号公報
にその例が見られるが、まだ満足のいくものでは
なかつた。 この発明は、以上のことに鑑み、耐溶着性に一
段とすぐれ、耐消耗性も十分であり、しかも、有
害元素を含まない電気接点材料を提供することを
課題とする。 〔課題を解決するための手段〕 前記課題を解決するため、この発明の電気接点
材料は、Agマトリクス中に0.2〜1.4wt％のLiと
3.5〜6wt％のBiとが酸化物の形で、かつ、この
酸化物の少なくとも一部がLi−Bi複合酸化物と
なつて、分散されたものとなつている。 この発明の電気接点材料において、Agマトリ
クス中のLiおよびBiの酸化物の形態は、Liおよ
びBiの組成比、ならびに酸化物の種類によつて
基本的に次の３つの形態に分けることができる。
すなわち、(a)Li−Bi複合酸化物のみ、(b)Li−Bi
複合酸化物とLi2O、および、(c)Li−Bi複合酸化
物とBi2O3である。いずれの形態も耐溶着性、耐
消耗性に優れるのであるが、形態(a)のとき、アー
クによる接点の変形や消耗がより少なく、形態(b)
のとき、アークによる消耗がより少なく、形態(c)
のとき、耐溶着性が一段とよい。 上記Li−Bi複合酸化物には３種類あり、
Li3BiO4，LiBiO2，Li7BiO6である。これらのう
ちでも、Li3BiO4，LiBiO2が、接点材料として特
に好ましい。これらの酸化物は、Agマトリクス
中にそれぞれ独立して存在しても、あるいは、共
存してもよい。Li2Oの融点（約1600℃）やBi2O3
の融点（約850℃）はAgの融点（約960℃）より
も高いか余り変わらないのであるが、Li3BiO4の
融点（約681℃）やLiBiO2の融点（約538℃）は
Agの融点（約960℃）よりも遥に低い。したがつ
て、アーク熱によりAgが溶融する前に、Li−Bi
複合酸化物が溶融し、蒸発して熱を奪うので、溶
着、消耗、さらには、変形が防げることとなる。 次に、配合割合について述べる。Li、Biが、
それぞれ、0.2wt％、3.5wt％を下回ると、接点特
性に及ぼす添加効果が得られない。また、Liが
1.4wt％を上回ると、焼成時に酸化物が著しく結
晶粒界に凝集し、酸化物が効果的に分散されなく
なり、耐溶着・耐消耗性が十分に向上しない。
Biが6wt％を越えると偏析を生じ、焼成時に大き
な酸化物粒子が析出するようになり、やはり、酸
化物が効果的に分散されなくなり、耐溶着・耐消
耗性が十分でなくなる。 〔作 用〕 電気接点材料の構成において、Agマトリクス
中に0.2〜1.4wt％のLiと3.5〜6wt％のBiとが酸化
物の形で、かつ、この酸化物の少なくとも一部が
Li−Bi複合酸化物となつて、分散されていると、
有害元素を含まずして、大きな耐溶着性と十分な
耐消耗性が得られるようになる。 〔実施例〕 以下、この発明の接点材料を、その一例に従つ
てさらに詳しく説明する。 この発明の接点材料では、焼成時の結晶粒成長
を積極的に阻止するために、鉄族元素すなわち、
Fe、Ni、Coのうちいずれか１種をさらに添加す
ることが望ましい。これらの鉄族元素は、粒界に
析出し粒界成長を阻止するため、結晶粒微細化作
用がある。添加割合は、0.01〜0.5wt％となるよ
うにするのが好ましい。0.01wt％よりも低いと微
細化効果がなく、0.5wt％を越えると偏析を生じ
るため接点性能が阻害される。勿論、これらFe、
Ni、Coの元素も接点材料中では酸化物の形で分
散されていることは言うまでもない。 この発明の接点材料は、例えば、合金インゴツ
トを作り焼成するようにするのであるが、この焼
成に関して説明する。 Li2O＋Bi2O3→2LiBiO2 3Li2O＋Bi2O3→2Li3BiO4 この式からわかるように、Li3BiO4の生成には
過剰の酸素が必要になる。発明者らは、内部酸化
時の酸素圧力と生成酸化物との関連を調べたとこ
ろ、酸素圧力が高くなるにつれてLi3BiO4の生成
が促進され、他方、低くなるにつれてLiBiO2が
生成されやすくなることを見出した。 これらのことから、Agマトリクス中にLi3BiO4
を比較的多く分散させるには、３〜６気圧の酸素
雰囲気中で焼成するのが適当である。酸素圧力が
６気圧をこえると、加熱によつて耐圧容器の強度
が劣化するという製造上の問題が生じ、３気圧を
下回ると、LiBiO2の生成量が増えて無視できな
くなる。また、Agマトリクス中にLiBiO2を比較
的多く分散させるには、0.1〜１気圧の酸素雰囲
気中で焼成するのが適当である。酸素圧力が１気
圧をこえると、Li3BiO4がわずかではあるが生成
するようになり、0.1気圧を下回ると、内部酸化
の進行が極端に遅くなりよくない。 焼成時の加熱温度は、いずれの場合も、500〜
800℃の範囲がよい。500℃未満では、内部酸化の
進行が遅くなり、800℃をこえると析出酸化物粒
子が粗大化するのでよくない。 続いて、より具体的な実施例および比較例につ
いて説明する。 実施例 １ Li0.2wt％、Bi4.3wt％、Fe0.1wt％および残部
がAgよりなる金属組成物を、アルゴン雰囲気中
で高周波炉を用いて溶解し、角形金型（断面18mm
×12mm）に鋳込んで合金インゴツトを得た。この
インゴツトを窒素雰囲気中で、700℃で10時間加
熱焼鈍を行つた。次に、このインゴツトをカツタ
で薄切りして厚み１mmの板材を得た。抜き、成型
工程を経て、固定接点はφ5、可動接点はφ5×
12Rの形状とした。これらを３気圧の酸素圧力、
700℃の温度で100時間保持し、焼成した。これら
の接点を銅リベツトにろう付けし、性能評価試験
を行つた。結果は、第２表に示す。 なお、焼成後、金属顕微鏡で接点断面を観察し
たところ、球状の酸化物が接点の内部まで分散し
ているのがみられ、内部酸化が完了していること
が確認できた。 実施例２〜９および比較例１〜７ 第１表に示す金属組成物を、実施例１と同様の
方法で加工し接点を得て性能試験を行い、結果を
第２表に示した。なお、酸化条件は第１表に併せ
て示した。また、一部の接点については、内部酸
化後Ｘ線回折を行つて、生成した複合酸化物の種
類を調べた。 比較例 ８ 以下のようにして、Agマトリクス中にLiとBi
がそれぞれ単独酸化物として分散している接点材
料も作製した。 最終の組成が金属量換算でLi0.3wt％、Bi3.5wt
％になるように、Ag、Li2O、Bi2O3のそれぞれ
の微粉末をＶ型ミキサにて２時間混合し、得られ
た混合粉末を30Kgｆ／mmの応力で加圧成形し成形
体を得た。ついで、真空中で700℃で１時間焼結
し、焼結体を得た。この焼結体をカツターで薄切
りして厚み１mmの板材を得た。この後、さらに実
施例と同様に加工し接点を得て、性能評価試験を
行つた。結果を第２表に記す。 実施例１〜９および比較例１〜８について行つ
た接点性能試験は、ASTM型接点試験機を用い
て各例の接点３対それぞれについて行い、負荷条
件が、 電圧 ；交流100V 電流 ；突入118A、定常20A 接触力 ；100g 解離力 ；150g であり、10000回開閉した後の接点消耗量および
溶着回数を測定するものであつた。結果は、各例
とも接点１対あたりの平均値で示されている。
物接点材料に関するものである。 〔従来の技術〕 各種接点材料が電磁接触機、リレー、ブレーカ
などに使用されている。これらの接点材料には、
消耗が少なく、溶着しにくく、かつ接触抵抗の低
い特性が要求される。しかし、現実には、これら
３つの特性を同時に満足する材料を求めることは
困難である。 従来、接点材料としてAg−CdO，Ag−Ni，
Ag−SnO5がよく用いられている。Ag−CdOは
耐溶着性が、Ag−Niは接触抵抗特性が、そして
Ag−SnO5は耐消耗性が、それぞれよい材料とし
て知られている。 〔発明が解決しようとする課題〕 現在、耐溶着性のよい接点材料へのニーズが高
まりつつある。その意味からすれば、上記の接点
材料のうち、Ag−CdOは、すぐれているのであ
るが、カドミウムを使つているので、その有害性
や公害性の点で好ましくなく、その使用が敬遠さ
れる傾向にある。したがつて、有害元素を含まな
い、Ag−CdOにかわる接点材料が望まれている。 そのような観点から、有害元素を含まない耐溶
着性のよい接点材料として、Ag−Bi2O3系材料が
注目されており、たとえば特開昭52−1496号公報
にその例が見られるが、まだ満足のいくものでは
なかつた。 この発明は、以上のことに鑑み、耐溶着性に一
段とすぐれ、耐消耗性も十分であり、しかも、有
害元素を含まない電気接点材料を提供することを
課題とする。 〔課題を解決するための手段〕 前記課題を解決するため、この発明の電気接点
材料は、Agマトリクス中に0.2〜1.4wt％のLiと
3.5〜6wt％のBiとが酸化物の形で、かつ、この
酸化物の少なくとも一部がLi−Bi複合酸化物と
なつて、分散されたものとなつている。 この発明の電気接点材料において、Agマトリ
クス中のLiおよびBiの酸化物の形態は、Liおよ
びBiの組成比、ならびに酸化物の種類によつて
基本的に次の３つの形態に分けることができる。
すなわち、(a)Li−Bi複合酸化物のみ、(b)Li−Bi
複合酸化物とLi2O、および、(c)Li−Bi複合酸化
物とBi2O3である。いずれの形態も耐溶着性、耐
消耗性に優れるのであるが、形態(a)のとき、アー
クによる接点の変形や消耗がより少なく、形態(b)
のとき、アークによる消耗がより少なく、形態(c)
のとき、耐溶着性が一段とよい。 上記Li−Bi複合酸化物には３種類あり、
Li3BiO4，LiBiO2，Li7BiO6である。これらのう
ちでも、Li3BiO4，LiBiO2が、接点材料として特
に好ましい。これらの酸化物は、Agマトリクス
中にそれぞれ独立して存在しても、あるいは、共
存してもよい。Li2Oの融点（約1600℃）やBi2O3
の融点（約850℃）はAgの融点（約960℃）より
も高いか余り変わらないのであるが、Li3BiO4の
融点（約681℃）やLiBiO2の融点（約538℃）は
Agの融点（約960℃）よりも遥に低い。したがつ
て、アーク熱によりAgが溶融する前に、Li−Bi
複合酸化物が溶融し、蒸発して熱を奪うので、溶
着、消耗、さらには、変形が防げることとなる。 次に、配合割合について述べる。Li、Biが、
それぞれ、0.2wt％、3.5wt％を下回ると、接点特
性に及ぼす添加効果が得られない。また、Liが
1.4wt％を上回ると、焼成時に酸化物が著しく結
晶粒界に凝集し、酸化物が効果的に分散されなく
なり、耐溶着・耐消耗性が十分に向上しない。
Biが6wt％を越えると偏析を生じ、焼成時に大き
な酸化物粒子が析出するようになり、やはり、酸
化物が効果的に分散されなくなり、耐溶着・耐消
耗性が十分でなくなる。 〔作 用〕 電気接点材料の構成において、Agマトリクス
中に0.2〜1.4wt％のLiと3.5〜6wt％のBiとが酸化
物の形で、かつ、この酸化物の少なくとも一部が
Li−Bi複合酸化物となつて、分散されていると、
有害元素を含まずして、大きな耐溶着性と十分な
耐消耗性が得られるようになる。 〔実施例〕 以下、この発明の接点材料を、その一例に従つ
てさらに詳しく説明する。 この発明の接点材料では、焼成時の結晶粒成長
を積極的に阻止するために、鉄族元素すなわち、
Fe、Ni、Coのうちいずれか１種をさらに添加す
ることが望ましい。これらの鉄族元素は、粒界に
析出し粒界成長を阻止するため、結晶粒微細化作
用がある。添加割合は、0.01〜0.5wt％となるよ
うにするのが好ましい。0.01wt％よりも低いと微
細化効果がなく、0.5wt％を越えると偏析を生じ
るため接点性能が阻害される。勿論、これらFe、
Ni、Coの元素も接点材料中では酸化物の形で分
散されていることは言うまでもない。 この発明の接点材料は、例えば、合金インゴツ
トを作り焼成するようにするのであるが、この焼
成に関して説明する。 Li2O＋Bi2O3→2LiBiO2 3Li2O＋Bi2O3→2Li3BiO4 この式からわかるように、Li3BiO4の生成には
過剰の酸素が必要になる。発明者らは、内部酸化
時の酸素圧力と生成酸化物との関連を調べたとこ
ろ、酸素圧力が高くなるにつれてLi3BiO4の生成
が促進され、他方、低くなるにつれてLiBiO2が
生成されやすくなることを見出した。 これらのことから、Agマトリクス中にLi3BiO4
を比較的多く分散させるには、３〜６気圧の酸素
雰囲気中で焼成するのが適当である。酸素圧力が
６気圧をこえると、加熱によつて耐圧容器の強度
が劣化するという製造上の問題が生じ、３気圧を
下回ると、LiBiO2の生成量が増えて無視できな
くなる。また、Agマトリクス中にLiBiO2を比較
的多く分散させるには、0.1〜１気圧の酸素雰囲
気中で焼成するのが適当である。酸素圧力が１気
圧をこえると、Li3BiO4がわずかではあるが生成
するようになり、0.1気圧を下回ると、内部酸化
の進行が極端に遅くなりよくない。 焼成時の加熱温度は、いずれの場合も、500〜
800℃の範囲がよい。500℃未満では、内部酸化の
進行が遅くなり、800℃をこえると析出酸化物粒
子が粗大化するのでよくない。 続いて、より具体的な実施例および比較例につ
いて説明する。 実施例 １ Li0.2wt％、Bi4.3wt％、Fe0.1wt％および残部
がAgよりなる金属組成物を、アルゴン雰囲気中
で高周波炉を用いて溶解し、角形金型（断面18mm
×12mm）に鋳込んで合金インゴツトを得た。この
インゴツトを窒素雰囲気中で、700℃で10時間加
熱焼鈍を行つた。次に、このインゴツトをカツタ
で薄切りして厚み１mmの板材を得た。抜き、成型
工程を経て、固定接点はφ5、可動接点はφ5×
12Rの形状とした。これらを３気圧の酸素圧力、
700℃の温度で100時間保持し、焼成した。これら
の接点を銅リベツトにろう付けし、性能評価試験
を行つた。結果は、第２表に示す。 なお、焼成後、金属顕微鏡で接点断面を観察し
たところ、球状の酸化物が接点の内部まで分散し
ているのがみられ、内部酸化が完了していること
が確認できた。 実施例２〜９および比較例１〜７ 第１表に示す金属組成物を、実施例１と同様の
方法で加工し接点を得て性能試験を行い、結果を
第２表に示した。なお、酸化条件は第１表に併せ
て示した。また、一部の接点については、内部酸
化後Ｘ線回折を行つて、生成した複合酸化物の種
類を調べた。 比較例 ８ 以下のようにして、Agマトリクス中にLiとBi
がそれぞれ単独酸化物として分散している接点材
料も作製した。 最終の組成が金属量換算でLi0.3wt％、Bi3.5wt
％になるように、Ag、Li2O、Bi2O3のそれぞれ
の微粉末をＶ型ミキサにて２時間混合し、得られ
た混合粉末を30Kgｆ／mmの応力で加圧成形し成形
体を得た。ついで、真空中で700℃で１時間焼結
し、焼結体を得た。この焼結体をカツターで薄切
りして厚み１mmの板材を得た。この後、さらに実
施例と同様に加工し接点を得て、性能評価試験を
行つた。結果を第２表に記す。 実施例１〜９および比較例１〜８について行つ
た接点性能試験は、ASTM型接点試験機を用い
て各例の接点３対それぞれについて行い、負荷条
件が、 電圧 ；交流100V 電流 ；突入118A、定常20A 接触力 ；100g 解離力 ；150g であり、10000回開閉した後の接点消耗量および
溶着回数を測定するものであつた。結果は、各例
とも接点１対あたりの平均値で示されている。
【表】
【表】
この発明の電気接点材料は、前記構成よりな
り、有害元素を含まないので、製造時、使用時に
汚染の心配がない。また、この電気接点材料は、
Agマトリクス中にLi−Bi複合酸化物が分散され
ているので、これを用いれば、耐溶着性、耐消耗
性のすぐれた接点が得られる。
り、有害元素を含まないので、製造時、使用時に
汚染の心配がない。また、この電気接点材料は、
Agマトリクス中にLi−Bi複合酸化物が分散され
ているので、これを用いれば、耐溶着性、耐消耗
性のすぐれた接点が得られる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Agマトリクス中に0.2〜1.4wt％のLiと3.5〜
6wt％のBiとが酸化物の形で、かつ、この酸化物
の少なくとも一部がLi−Bi複合酸化物となつて
分散されている電気接点材料。 ２ Agマトリクス中に、0.2〜1.4wt％のLiと3.5
〜6wt％のBiとが酸化物の形で、かつ、この酸化
物の少なくとも一部がLi−Bi複合酸化物となつ
て分散され、さらにFe、Ni、Coのうちの少なく
とも１種の元素も酸化物の形で分散されている電
気接点材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59130491A JPS619540A (ja) | 1984-06-25 | 1984-06-25 | 電気接点材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59130491A JPS619540A (ja) | 1984-06-25 | 1984-06-25 | 電気接点材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS619540A JPS619540A (ja) | 1986-01-17 |
| JPH0366378B2 true JPH0366378B2 (ja) | 1991-10-17 |
Family
ID=15035528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59130491A Granted JPS619540A (ja) | 1984-06-25 | 1984-06-25 | 電気接点材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS619540A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5850305B2 (ja) * | 1975-06-24 | 1983-11-09 | 古河電気工業株式会社 | デンキセツテンザイリヨウ |
-
1984
- 1984-06-25 JP JP59130491A patent/JPS619540A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS619540A (ja) | 1986-01-17 |
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