JPH0432133B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

(イ) 技術分野 本発明は銀−酸化物系電気接点材料に製造方法
に関するものである。 (ロ) 従来技術とその問題点 電気接点材料としての要件は衆知の如く耐溶着
性、耐絶縁耐圧性、低接触抵抗性に富むことであ
る。Agに酸化カドミウム、酸化インジウム、酸
化錫、酸化マグネシウムなどの酸化物粒子を均一
に分散させた酸化物分散型銀合金は、その通電性
およびアーク熱、ジユール熱下での耐溶着性や耐
消耗性が優れている為、気中接点として電磁開閉
気・リレー・サーモスタツト・ノーヒユーズブレ
ーカーなど多方面に応用されている。これらの合
金は酸化物を形成する元素を溶質元素として銀に
固溶させ、酸素を含む雰囲気中で加熱して、溶質
元素を選択的に酸化させ酸化物を分散させる、い
わゆる内部酸化法により製造されるのが一般的で
ある。 この製法の利点は(1)溶解後、酸化雰囲気中で加
熱保持することによつて製造できる如く、製造プ
ロセスが簡単でかつ低costであること、(2)一般の
粉末冶金法によるものより格段に耐溶着性、耐ア
ーク性などが優れていることであつた。 しかしながら、次の如き問題点があつた。即
ち、第１に適用できうる合金系が限定されている
こと、又その添加元素量が内部酸化現象によつて
大幅に制限させられているので耐溶着性改善に難
点があつた。第２に近年ノーヒユーズブレーカの
小型化にともなう接点性能向上の要求はすさまじ
く、従来のような２元系材料、例えばAg−CdO、
Ag−ZnO、Ag−SnO₂などの単純な合金系では
要求性能を満足できなくなつてきている。 これらの性能要求を満足させるため、３元系合
金材料、Ag−CdO−SnO₂、Ag−SnO₂−In₂O₃な
ども開発されているが、内部酸化手法を使用する
かぎり、合金元素は極めて限られたものになり十
分な接点特性を発揮できなくなつてきている。第
３に上記の問題を克服するために２種以上の内部
酸化粉を混合する手法も考えられたが、難加工性
および不十分な組織均一性のための耐消耗性の劣
化などの問題が発生してきている。 これらの問題を解決すれば、従来の内部酸化法
に限定された合金材料に棚を大幅に広げることが
でき、多元系の銀−酸化物系接点材料を開発する
ことは容易となり、又異種合金系粉末の混合によ
る接点材料に内部組織の不均一から生じる耐アー
ク性耐消耗性の劣化、材料の難加工性などの克
服、歩留向上、生産性の向上を飛躍的に高めるこ
とができうる。 (ハ) 発明の開示 本発明は以上の種々の問題点を考慮し、Ag−
酸化物系電気接点材料の性能向上を目的としてな
されたものである。種々の実験の結果、異種の内
部酸化粉を混合すること、混合方法を改善するこ
と、又製造プロセスにおいて脱ガス真空焼結工程
を組み合わせることなどにより、従来の接点性能
を飛躍的に向上・改善し、さらに材料の加工性を
よくできることが判明した。すなわち、本発明は 内部酸化したAg−酸化物合金粉末を２種以
上混合し、メカニカルアロイング法によつて各
合金の幅を1.0μm以下の層状もしくは縞状の内
部構造に形成した複合粉末を使用することを特
徴とし、 内部酸化したAg−酸化物合金粉末を１種以
上とAg−酸化物混合粉、共沈法によるAg−酸
化物混合物、Ag−窒化物混合粉、Ag−炭化物
混合粉、Ag−硼化物混合粉のうち１種以上を
利用することを特徴とし、 上記の接点材料組織にY₂O₃、Niの両方もし
くはいずれか一方のみを重量％で5wt％以下添
加することを特徴とする。さらに 上記複合粉末を脱ガスする工程、脱ガスした
粉末を10^-3torr以上の真空中で焼結する工程、
焼結した合金をさらにHIP、押圧、圧延、鍛造
などによつて98％以上のプリフオームにする工
程、プリフオームを伸線、圧延加工する工程を
含むことを特徴とするAg−酸化物系電気接点
材料の製造法である。 以下に本発明について詳細に説明する。 内部酸化法でつくられたAg−oxide合金は酸化
物の分布が内部と表面近傍でことなるため、耐消
耗・耐アーク性は接点の使用頻度とともに悪化
し、最悪の場合は接点同志の溶着が生じることも
あつた。これらを克服するために高圧酸化手法や
合金元素の変更も試みられたが、粉末冶金的手法
すなわち、内部酸化した合金粉末、線材、切粉小
片などを固化して均一な合金ブロツクをつくる方
法が採用された。 さらに過酷な接点性能要求をみたし、かつ従来
の内部酸化の概念を打破るべく異種の内部酸化粉
末を混合、成型、固化する方法が考えだされたが
異種粉末同志の混合であるため、お互いの変形能
がことなるため加工中に均一変形しにくいため、
粒界から亀裂が発生したり、組織が不均一なため
耐アーク性が異種粉末同志が異なり、耐消耗性、
耐溶着性が不安定で劣るという欠点があつた。こ
れは固化する以前に粉末を十分に混合複合化する
必要を示している。加工プロセス中に異種の内部
酸化粉末を均一化することは難しい。すなわち、
プロセス中に容易に均一化するためには、非常に
微細な粉末を内部酸化する必要があるが、この場
合、外部酸化になることが多い。内部酸化するた
めには粒子径が大きくなり、プロセス中で均一化
しないという欠点があつた。このた平均粒径数
10μmの内部酸化粉、数種類を乾式アトライター、
ボールミル振動ミルなどで混合変形させて異種内
部酸化粉を十分に結合粉砕することによつて、混
合前の内部酸化粉の幅1.0μm以下であるような層
状もしくは縞状の内部構造を有し、かつ均一組織
の複合粉末をつくると加工プロセル中で均一微細
な組織となり、接点諸特性は著しく改善される。
層幅を1.0μm以下にしたのは特に明白な理由がな
いが、これ以上になると均一組織であつても、変
形能の差が生じて加工性を悪くさせるとともに特
に接点性能、耐アーク性が劣化すると考えられる
からである。つまり、耐消耗性が違うのでアーク
発生時のエロージヨンに差が生じ、接点表面に凹
凸ができ、さらにアークが発生しやすくなり耐ア
ーク性が劣化する。 以上のような接点特性、加工性を良好ならしめ
るためには複合粉末製造段階で均一化しておくこ
とが重要である。上記の異種内部酸化合金粉末の
代わりにAg−酸化物、共沈によるAg−酸化物、
Ag−窒化物、Ag−炭化物、Ag−硼化物混合物
を添加することによつて、一層接点性能を改善す
ることができる。この場合、１種類以上の内部酸
化合金粉を使用するのは複合粉末の構造を緻密な
らしめるとともに、耐アーク性を確実なものにす
るためである。即ち、内部酸化した合金粉末はす
ぐれた耐熱性をもつているのは良好なAg−oxide
界面、強固なmatrixのためであると思われる。 さらに高温安定性にすぐれた、耐熱性を有する
Y₂O₃の両方もしくは一方のみを加えて、さらに
性能改善をすることが可能である。添加量を5wt
％以下に限定したのは、それ以上加えると低接触
抵抗、通電性を害するとともに加工性悪化につな
がるからである。 本発明は内部酸化したAg−酸化物合金粉末を
利用し、粉末冶金的製法を採用して製造する接点
材料である。従つて複合粉をつくる際に吸着した
ガスを排出するため、真空中例えば10^-3torr以上
で400〜500℃に加熱することによつて十分脱ガス
する工程が耐アーク性etcの向上のため必要であ
る。さらに脱ガスを完全化し、複合粉末同志を強
固に接合するために真空中で焼結することが有効
であることがわかつた。即ち10^-3torr以上の真空
中で十分に焼結強度をもたせる。次にHIP、押圧
圧延、鍛造などによつて98％以上のプリフオーム
にする。さらに伸線圧延などによつて加工すると
内部酸化粉によつてつくつた複合粉末の特徴を発
揮させ、耐アーク性、耐溶着性、耐消耗性、加工
性のすぐれた電気接点材料を得ることができる。 上記の製造プロセスで特に重要と考えられるの
は、脱ガスプロセスと真空焼結プロセスであり、
十分な脱ガスと焼結による粉末同志の結合強度の
形成によつて接点性能が保証される。単なる見掛
上の密度upは性能に強く作用しない。 次に本発明を実施例により具体的に説明する。 実施例 １ ガスアトマイズして得たAg−15Cd合金粉とAg
−5Sn−2In合金粉をそれぞれ700℃×24Hr×
1atmO₂、720℃×48Hr×1atmO₂の条件で内部酸
化した。上記粉末を１：１に混合し乾式アトライ
ターにおいてメカニカルアロイング処理し、複合
粉末を得た。アロイング条件はアジテータ回転数
＝250rpm、処理雰囲気大気中処理時間30Hrであ
る。粉末組織は十分均一化しており、縞の幅も
0.5μm以下であつた。この粉末を熱間押圧加工、
伸線してφ2.5径の線材まで加工した。伸線中、減
面率を25％以上とつても亀裂はほとんど発生しな
かつた。 実施例 ２ ガスアトマイズしたAg−6Zn合金粉とAg−
7Sn−3In−0.1Ni合金粉を700℃×24Hr×1atmO₂
の条件で内部酸化処理して１：１で混合し、これ
に0.5wt％のNiを添加した。乾式ボールミルで
60Hr混合粉砕を繰り返して1.0μm以下の縞の幅
からなる均一な複合粉末を得た。ボールミルは
Heガス中で実施した。この粉末をAg罐に真空封
入してHIP処理して真密度のプリフオームを得
た。HIP条件は750℃×950Kgf／cm²×1Hrであ
る。このプリフオームを熱間押出、伸線加工して
2.5φの線材を得た。室温で引張強度＝35Kgf／mm²
伸び＝20％を示し、かつ硬度（mHV）は85〜
100Kgf／mm²でありAg系合金の電気接点材料とし
て良好な機械的特性を有していた。 実施例 ３ ガスアトマイズしたAg−6In−2Sn合金粉とAg
−15Cd−0.2Zn−0.05Ni合金粉を650℃×24Hr×
2atmO₂の条件で内部酸化処理して 重量比１：
１で混合し、これに0.2wt％のY₂O₃を添加した。
乾式アトライター装置でメカニカルアロイングし
て0.8μm以下の縞幅からなる均一な複合粉末を得
た。アトライター条件はアジテータ回転数＝
150rpm、ボールは鋼ボール使用、雰囲気＝Arガ
ス封入中、250Hr処理である。得られた複合粉末
を500℃で10^-4〜10^-5torrの真空中で加熱するこ
とによつて脱ガス処理を行つた。次に1500Kgf／
cm²の成形圧力で静水圧成形した後850℃で10^-4〜
10^-5torrの真空中、3Hr焼結を行つた。さらに
HIP加工（800℃×900Kgf／cm²×1hr）して理論
密度に対して99％の密度のプリフオームを得た。
押出・伸線して9.5φのAg合金線を得た。室温で
引張強度＝38Kgf／mm²伸び＝18％を示し、硬度
（mHV）は90〜110Kgf／mm²であつた。良好な加
工性を示した。 以上の実施例で得られた銀−合金線をヘツダ加
工して5φのリベツト接点にした。これを市販の
安全ブレーカに組み込んで第１表に示す条件で過
負荷−耐久試験後の温度上昇および過負荷−短絡
試験を行い絶縁耐圧および溶着に到るまでの回数
を測定した。その結果を第２表に示す。比較のた
めにAg−10％cdoの接点の結果も第２表に併記す
る。

【表】 返す。

【表】 第２表の結果から明らかなように上記の電気接
点材料は耐溶着性に優れており、しかも耐消耗性
も良好であり、絶縁耐圧もすぐれているのでその
工業的価値は大きいものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部酸化したAg−酸化物合金粉末を２種以
   上混合し、メカニカルアロイング法によつて各合
   金の幅を1.0μm以下の層状もしくは縞状の内部構
   造に形成した複合粉末を使用することを特徴とす
   るAg−酸化物系電気接点材料の製造法。 ２ 内部酸化したAg−酸化物合金粉末を１種以
   上とAg−酸化物混合粉、共沈法によるAg−酸化
   物混合物、Ag−窒化物混合粉、Ag−炭化物混合
   粉、Ag−硼化物混合粉のうち、１種以上を利用
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のAg−酸化物系電気接点材料の製造法。 ３ Ag−酸化物合金粉末にY2O3、ニツケルのの
   両方もしくはいずれか一方のみを重量％で5wt％
   以下添加することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項、第２項記載のAg−酸化物系電気接点材料
   の製造法。 ４ 上記複合粉末を脱ガスする工程、脱ガスした
   粉末を10^-3torr以上の真空中で焼結する工程、焼
   結した合金をさらにHIP、押圧、圧延、鍛造など
   によつて98％以上のピリフオームにする工程、プ
   リフオームを伸線、圧延加工する工程を含むこと
   を特徴とするAg−酸化物系電気接点材料の製造
   法。