JPH04107232A - 接点材料およびその製造方法 - Google Patents

接点材料およびその製造方法

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JPH04107232A
JPH04107232A JP2223531A JP22353190A JPH04107232A JP H04107232 A JPH04107232 A JP H04107232A JP 2223531 A JP2223531 A JP 2223531A JP 22353190 A JP22353190 A JP 22353190A JP H04107232 A JPH04107232 A JP H04107232A
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JP
Japan
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particles
powder
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contact material
less
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JP2223531A
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English (en)
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Masayuki Tsuji
辻 公志
Isato Inada
稲田 勇人
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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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〕 この発明は、接点材料に関し、例えば、リレー、マグネ
ットスイッチ、ブレーカ等の電気開閉機器に装備される
電気接点に使う接点材料およびその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、上記の電気接点に使われる接点材料として、Ag
素地中に接点性能向上用の粒子を分散させたものがある
。Ag素地接点材料であるAgNi系接点材料は、耐消
耗性および加工性に優れている。
このAg−Ni系接点材料は、従来、つぎのようにして
製造される。まず、Ag粉末に別途作製のNi粉末を添
加混合し、圧縮成形して成形体を得て、〔焼成−熱間圧
縮〕を2〜3回繰り返して成形体を焼結する。通常、焼
結工程に続いて、引き伸ばし工程がある。焼結体を、熱
間押出した後さらに伸線するのである。伸線後、リベッ
ト加工を施す場合もある。こうして得られた接点材料で
は、Ni粒子の粒径はInを越えたものになっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、Ag−Ni系接点材料は、同じAg素地
接点材料であるAg−Cd0系接点材料やAAg−3n
o系接点材料に比べ、耐溶着性が十分でないことから、
低負荷ないし中負荷用の使用に限られる傾向があり、改
善が望まれている。
粒径1n未満のAg微粉末やNi微粉末を混合しNi粒
子を粒径1μ未満の微粒子にすれば耐消耗性や耐溶着性
の向上を図ることも考えられるが、この場合、実際には
Ag微粉末が凝集し大きな粒径の2次粉末になり、Ni
粒子の微細化は困難である。
Ni粒子と共にWC粒子もAgi地中に分散させれば、
耐溶着性改善の傾向はみられるのであるが、消耗量が著
しく増加し、優れた耐消耗性という特徴が失われてしま
う。
この発明は、上記事情に鑑み、耐消耗性の低下を抑えつ
つ耐溶着性が向上したAg  Ni系接点材料を提供す
ることを第1の課題とし、耐消耗性の低下を抑えつつ耐
溶着性が向上したAg−Ni系接点材料を製造できる方
法を提供することを第2の課題とする。
〔課題を解決するための手段〕
前記第1の課題を解決するため、請求項1〜4記載のA
g素地中にNi粒子とWC粒子が分散してなる接点材料
は、Ni粒子には、粒径1μ未満の粒子が含まれている
構成になっている。
この発明の接点材料では、通常、請求項2のように、粒
径1ir@未満のNi粒子の含有量は1〜5重量%であ
り、粒径1μ以上のNi粒子も合わせた全Ni粒子の合
計含有量は6〜20重量%である。
一方、Ag素地中に分散されたWC粒子は、平均粒径が
、通常、請求項3のように、1〜10n程度であり、含
有量が、通常、請求項4のように、0.05〜5重量%
程度である。
そして、前記第2の課題を解決するため、請求項5.6
記載のAg素地中にNi粒子とWC粒子が分散してなる
接点材料を製造する方法では、平均粒径1n未満のNi
粒子が分散したAg粉末にNi粉末およびWC粉末を添
加混合し成形した成形体を焼結するようにしている。
添加するWC粉末は、請求項6のように、表面がAgで
被覆されたWC粉末であることが好ましい。
なお、NiやWCの含有量は接点材料全体を100重量
%として表した値である。
以下、この発明にかかる接点材料について、具体的に説
明する。
この発明の接点材料では、粒径1n未満のNi粒子の他
、1〜20irm(通常、3〜10n程度)の粒径の大
きいNi粒子もある。粒径の大きいNi粒子は耐溶着性
・焼結性を低下させる傾向があるため、粒径1μ未満の
Ni粒子の他にあるNi粒子の粒径も極力小さく抑える
(例えば、2On程度以下)ことが好ましい。
粒径1n未満のNi粒子の含有量が、1重量%未満だと
Ag素地を強化し耐消耗性低下を抑制するという作用が
十分に発揮されなくなる傾向があり、5重量%を上回る
と製造が難しくなる傾向がある。全Ni粒子の合計含有
量が6重量%未満だと十分な耐消耗性の確保が難しくな
る傾向があり、20重量%を越すと良好な接触抵抗特性
の確保が難しくなる傾向が出てくる。
接点材料におけるWC粒子は、導電性、高硬度、高融点
の性質をもつ化学的に安定な物質であって、耐溶着性の
向上を図る分散粒子として適している。具体的には、硬
度:2400Hv、融点:2600〜2800℃、沸点
: 6000℃、電気伝導度:5X10’Ω−゛・σ−
”、密度:15.8g/dである。
WC粒子の含有量が、0.05ffi量%未満では耐溶
着特性の向上効果が弱く、5重量%を越すと耐消耗性が
十分でなくなる傾向がある。WC粒子の平均粒径が1i
!N未満のものは製造が困難である。
微細なWc粉末を使っても原料粉末混合過程でWc粉末
が凝集してしまい結局は大きなWC粒子になってしまう
からである。WC粒子の平均粒径がIonを越すと耐消
耗性が十分でなくなる傾向がみられる。
続いて、この発明にかかる接点材料の製造方法を、具体
的に説明する。
平均粒径1n以下のNi粒子が分散したAg粉末は、平
均粒径45μ以下、350メツシユアンダーのものが好
ましい。余り大きいとNi粉末とWc粉末の均一混合が
難しくなったり、Ni粉末やWc粉末の間隔が開き過ぎ
たりして、適切な分散状態が得難くなるからである。
Ni粉末には、普通、平均粒径10.w以下のカーボニ
ルNi粉末が用いられる。このカーボニルNi粉末は、
安価であり、真珠でなく異形で表面積が大きくて焼結性
に優れるという利点をもつ。
Wc粉末としては、平均粒径0.2〜10n程度、通常
、1−10μ程度の粉末を使う。
なお、平均粒径1μ未満のNi粒子が分散したAg粉末
は、例えば、Niが1〜5重量%で残部Agの融液を、
水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、回転液中造粒法な
どの方法を用いて粉末化することで得られる。1550
℃以上(例えば、1650℃)の融液(溶湯)では、5
重量%以下のNi量であれば、Niが確実に固溶するの
で、粉末中に極く微細な粒径のNi粒子になって散らば
って析出し、しかも、Ni量のコントロールも正確かつ
容易に行える。
水アトマイズ法は、ノズルから噴出させた融液を高圧水
で急冷粉末化するという方法である。高圧水の代わりに
高圧ガスを用いるのがガスアトマイズ法である。また、
融液を回転する液体中に滴下し急冷粉末化するのが回転
液中造粒法である。
得られる粉末の粒径は、回転液中造粒法、ガスアトマイ
ズ法、水アトマイズ法と後の順の方法はど細かくなり、
Ag粉末中のNi粒子の粒径も同じ順で細かくなる。し
たがって、水アトマイズ法が好適な方法であるといえる
。また、水アトマイズ法は、多量の融液を短時間で粉末
化処理できるため、量産性にも優れる。
まず、Ag粉末にNi粉末およびWc粉末を添加混合し
加圧成形し成形体を得る。
つぎに、〔焼成−熱間圧縮〕を2〜3回繰り返して成形
体を焼結させる。通常、焼結工程に続いて、引き伸ばし
工程がある。焼結体を、熱間押出し、その後、さらに伸
線するのである。通常、焼結体の引き伸ばし工程前後で
、〔引き伸ばし前の断面積〕/〔引き伸ばし後の断面積
〕が150以上になるようにする。Ag粉末内に1n以
上の粒径のNi粒子もある場合があるが、普通、熱間押
出し・伸線を経ると、1n未満になる。
Wc粉末の表面がAgで覆われている場合、成形・焼結
の際にAg粉末やNi粉末との親和性が良く、Ag素地
との固着性が向上し消耗量が減少するようになる。Ag
を被覆するには、通常の機械的・熱的エネルギーをAg
粉末に与え、Wc粉末表面に付着させるという方法等が
使われる。
〔作   用〕
この発明にかかる接点材料は、十分な耐消耗性と十分な
耐溶着性の両方が備わったAg−Ni系接点材料である
。1nを越す大きいNi粒子やWC粒子の間のAg素地
中に粒径1μ未満の微細なNi粒子が分散され、Ag素
地が十分に強化されているからである。
Ag粉末と混合するNi粉末を粒径1n未満の微粉末に
しても、微粉末凝集により接点材料中には粒径の大きい
Ni粒子としてしか分散せず、Ni粒子の微細化を図る
ことは困難であるが、例えば、Ag粉末として、平均粒
径1、n未満のNi粒子が分散したAg粉末を用いれば
、Ni粒子の微細化が図れる。ただ、この場合、平均粒
径1n未満のNi粒子のみでAg  Ni系接点材料と
してのNi量を確保することは難しいが、平均粒径1μ
未満のNi粒子の他にあるNi粒子で適切なNi量が確
保できる。Ni粉末およびWc粉末の間のAg素地は粒
径1μ未満の粒子で確り強化されるため、含有Niの一
部が粒径1n未満の微細なNi粒子であれば十分なので
ある。
この発明にかかる接点材料の製造方法では、平均粒径1
irm未満のNi粒子が分散したAg粉末を用いるため
、Ni1fJ末およびWC粉末の間にくるAg素地部分
に粒径IIIN未満のNi粒子が確実に分散された優れ
たAg−Ni系接点材料が得られる。
この製造方法では、水アトマイズ法等により容易に作れ
る(平均粒径1p未満のNi粒子が分散した)Ag粉末
を用い、後は、通常のAg−Ni系接点材料の製法に準
じて処理すればよいので、実施は容易である。
〔実 施 例〕
続いて、この発明の詳細な説明する。この発明は、下記
の実施例に限らないことはいうまでもない。
実施例I AgおよびNiを高周波炉で一緒に熔解し1650℃の
融液を得て、これをノズルより噴出させるとともに高圧
水で急冷粉末化させた(水アトマイズ法)、得られたA
g粉末でのNi量は3.21量%である。この粉末の断
面を第4図に示す、第4図の写真は、Ag粉末断面の金
属組織を示す走査型電子顕微鏡写真であり、Ag粉末で
はAg素地(白地)中に平均粒径1nより小さいNi粒
子(黒地)が分散している。
このようにして得たAg粉末に平均粒径Ionのカルボ
ニールNi粉末と平均粒径1nのWC粉末を、第1表の
含有量となるように添加し混合して加圧(30kg/c
d)成形して成形体を得た。
ついで、〔850℃・2時間の焼成→420℃・90k
g/1m”の熱間圧縮〕を3回繰り返し焼結体を得た。
なお、1回目の焼成は真空雰囲気で行い、2回目および
3回目の焼成はN、雰囲気で行った。
つぎに、焼結体予熱温度800℃、金型温度420℃で
熱間押出しして直径8nに伸ばした後、伸線し直径2m
mにした。伸線後の接点材料の断面を第1〜3図に示す
。第1〜3図は、接点材料の断面の金属組織を示す電子
顕微鏡写真であって、第1図は電子線信号写真、第2図
はNi粒子分布をあられすX線信号写真、第3図はWC
粒子分布をあられすX線信号写真である。実施例1の接
点材料では、粒径1n未満のNi粒子がAg素地中に分
散していることが分かる。
伸線後、リベツティング加工を施し、接点性能評価用リ
ベット接点を得た。
一実施例2〜5 Ni含有量およびWC含有量を、第1表に示すようにし
た他は、実施例1と同様にして評価用リベット接点を得
た。
一実施例6 WC粉末に平均粒径0.02μのAg微粒子を混合分散
作用により表面に付着させた後、さらに気相中に分散さ
せながら、衝撃力を主体とする機械的熱的エネルギーを
与えて、WC粉末表面をAgで予め覆っておいて用いる
ようにした他は、実施例1と同様にして、評価用リベッ
ト接点を得た。
−比較例l− Ag粉末として、Ni粒子を含まない純Ag粉末を用い
ると共にWC粉末を添加しないようにした他は、実施例
2と同様にして評価用リベット接点を得た。
比較例2 Ag粉末として、Ni粒子を含まない純Ag粉末を用い
るようにした他は、実施例2と同様にして評価用リベッ
ト接点を得た。
実施例および比較例のりヘット接点について、ASTM
試験により溶着特性、消耗特性を調べた(サンプル数:
N=3)。試験条件は下記の通りである。試験結果を第
1表に示す。
負  荷:  抵抗負荷 電   圧:    100V 電   流=     4OA 開閉回数:   5万回 第1表に示す通り、実施例1〜6の接点は、十分な耐消
耗性を維持しつつ耐溶着性の向上したものとなっている
。実施例2と比較例1.2を比較すれば、実施例2の接
点材料は、粒径1,111未満のNi粒子の分散により
優れたAg−Ni系接点材料になっていることが良く分
かる。
〔発明の効果〕
以上に述べたように、請求項1〜4記載の接点材料は、
WC粒子および粒径1μ未満の微細なNi粒子が分散さ
れているため、十分な耐消耗性を維持しつつ耐溶着性が
向上した有用なAg  Ni系接点材料となっている。
請求項2記載の接点材料は、加えて、Ni粒子の含有量
が適切であるため、Ni添加効果が十分に発揮される。
請求項3記載の接点材料は、加えて、WC粒子の粒径が
適切であるため、WC添加効果が十分に発揮される。
請求項4記載の接点材料は、加えて、WC粒子の含有量
が適切であるため、WC添加効果が十分に発揮される。
請求項5.6の接点材料の製造方法によれば、Ag粉末
として平均粒径1p未満のNi粒子が分散したAg粉末
を用いるため、十分な耐消耗性および耐溶着性を有する
Ag−Ni系接点材料を容易に得ることができる。
請求項6記載の接点材料の製造方法では、加えて、WC
粒子が脱落し難くて耐消耗性のよい接点材料が得られる
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図および第3図は、それぞれ、実施例1に
かかる接点材料の断面での金属組織をあられす電子顕微
鏡写真、第4図は、実施例1の接点材料の製造に使われ
るAg粉末の断面での金属組織をあられす電子顕微鏡写
真である。 第 図 一 第21ゾ 噌−r 代理人 弁理士  松 本 武 彦

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Ag素地中にNi粒子とWC粒子が分散してなる接
    点材料において、前記Ni粒子には、粒径1μm未満の
    粒子が含まれていることを特徴とする接点材料。 2 粒径1μm未満のNi粒子の含有量が1〜5重量%
    であり、全Ni粒子の合計含有量が6〜20重量%であ
    る請求項1記載の接点材料。 3 WC粒子の平均粒径が1〜10μmである請求項1
    または2記載の接点材料。 4 WC粒子の含有量が0.05〜5重量%である請求
    項1から3までのいずれかに記載の接点材料。 5 Ag素地中にNi粒子とWC粒子が分散してなる接
    点材料を製造する方法において、平均粒径1μm未満の
    Ni粒子が分散したAg粉末にNi粉末およびWC粉末
    を添加混合し成形した成形体を焼結するようにすること
    を特徴とする接点材料の製造方法。 6 WC粉末として、表面がAgで被覆されたWC粉末
    を用いる請求項5記載の接点材料の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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