JPH051340A - 銀−金属酸化物複合材料の製造方法 - Google Patents

銀−金属酸化物複合材料の製造方法

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JPH051340A
JPH051340A JP17891191A JP17891191A JPH051340A JP H051340 A JPH051340 A JP H051340A JP 17891191 A JP17891191 A JP 17891191A JP 17891191 A JP17891191 A JP 17891191A JP H051340 A JPH051340 A JP H051340A
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metal
silver
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oxide
partial pressure
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JP17891191A
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Akira Shibata
昭 柴田
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 塑性加工に耐える靱性を有する銀−金属酸化
物複合材料の製造方法を提供する。 【構成】 銀と、所定の元素を金属状及び/又は酸化物
状で含む混合物を、加熱下でかつ高酸素分圧下に置いて
液相と固相が共存する状態として硬質材料を得、次いで
強加工と加熱を施して靱性を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気接点材料として好適
の銀−金属酸化物複合材料の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】銀系電気接点材料において、耐溶着性等
の性能を向上するために酸化物粒子を分散含有せしめる
のが一般的である。その方法の一つが銀粉末と酸化物粉
末を混合し、成形して焼結する、いわゆる粉末冶金的方
法である。しかしこの方法では銀と酸化物の濡れ性が充
分でなく、靱性が低いという欠点がある。この欠点を解
消し得る方法として内部酸化法が実用化されている。こ
の方法は銀にSn,Zn,Cd,In等の元素を合金成
分として含有せしめておき、該合金を所定の形状に成形
した後、酸化処理するものである。この方法によると酸
素が銀合金中を拡散して溶質元素と反応し、酸化物を析
出するので、酸化処理に時間は掛るものの、銀母基質と
酸化物粒子の濡れ性は良く、靱性も充分高いものが得ら
れる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの内部
酸化法の場合、酸素の合金中への拡散量が表面からの深
さの2乗に反比例して減少するので、表面に近いところ
ほど酸化物粒子が緻密となる反面、深部では粗大な粒子
となり、かつ低濃度の合金相となることが避けられな
い。又、この方法では溶質元素は銀と合金化でき、しか
もその合金を所望の形状に成形加工できる程度の含有量
でなければならず、酸化物をあまり高濃度に含有せしめ
ることはできない。
【0004】本発明者はこの点を改良すべく、銀−酸素
系の温度−圧力状態図によれば、温度507℃以上、酸
素分圧414気圧以上で銀のα相とAg2 Oの液相が共
存する状態があることに着目し、種々実験の結果この状
態で溶質元素は速かに酸化されること、又上記液相発生
により、添加された酸化物であっても銀母基質との濡れ
性が大きく改善されることを見出した。
【0005】しかるにこの高圧酸化法によると酸化物微
粒子が極めて均一に分散した著しく硬質の複合材料が得
られるが、一方該材料は靱性に乏しく、このままではそ
の後の加工が困難である。例えばテープ状の複合材料が
得られても接点をプレスで打抜くと割れてしまう程であ
る。
【0006】本発明の目的は塑性加工に耐える靱性を有
する銀−金属酸化物複合材料の製造方法を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の方法は、(A)銀と、(a)金属換算で0.5
〜25重量%のSn,Zn,Cd,In及びSbから選
ばれる少くとも1種の元素を金属状及び/又は酸化物状
で、及び場合によっては更に(b)金属換算で0.01
〜10重量%のMg,Ca,Zr,Be,Al,Th,
Hf,Sr,Si,Cr,Ce,Ti,Mn,Fe,N
i及びCoからなる群から選ばれる少くとも1種の元素
を金属状及び/又は酸化物状で含有する混合物を、加熱
しかつ高酸素分圧下に置いて液相と固相が共存する状態
とし、これにより金属状の元素が存在する場合にはその
金属を酸化物として析出させ、次いで酸素分圧を低下し
冷却する工程、及び(B)強加工と加熱により析出歪み
を除去すると共に再焼結する工程とを有する点に特徴が
ある。
【0008】
【作用】(a)の元素はその酸化物の融点が銀の融点に
近く、接点として用いた際に消耗が一様となるように選
択されている。又、(b)の元素は特に高温における耐
溶着性を改善するために必要により添加されるものであ
る。本発明において、(a)の元素、(b)の元素共に
金属状、酸化物状の何れか、又は併用で含有せしめ得
る。銀と(a)の元素及び場合によっては存在する
(b)の元素の混合物は、合金であっても焼結体であっ
ても良く、合金粉、焼結体粉又はこれらと銀粉との混合
粉末であっても良い。酸化物を用いる場合は粒径が0.
1μm以下であるのが望ましい。
【0009】(a)の元素を金属換算で0.5〜25重
量%とする理由は、0.5重量%未満では所要の強度が
得られず、25重量%を超えると高圧酸化処理後の硬度
が高過ぎて、(B)の加工工程が困難になるからであ
る。又、(b)の元素を金属換算で0.01〜10重量
%とする理由は、0.01重量%未満では高温耐溶着性
改善の効果が小さく、10重量%を超えると(B)の加
工工程が困難になるからである。
【0010】上記銀と、(a)の元素及び場合によって
は存在する(b)の元素との混合物は、加熱下で高酸素
分圧下に置き、液相と固相が共存する状態とする。前記
混合物中の(a)の元素及び場合によっては存在する
(b)の元素が金属状の場合は、その金属は酸化物とな
って析出し、一方酸化物で添加されている場合はAg2
Oの液相が該酸化物粒子を囲撓する。その結果、酸素分
圧を低下し、冷却すれば銀母基質中に(a)の元素及び
場合によっては存在する(b)の元素の酸化物が微細に
均一に分散した硬質で緻密な銀−金属酸化物複合材料が
得られる。
【0011】上記において、液相と固相が共存する温度
及び酸素分圧は、純銀であれば507℃以上、414気
圧以上であるが、(a)の元素及び場合によっては存在
する(b)の元素を含む銀合金の場合は一般にこの条件
が幾分下がるので、温度350〜830℃、酸素分圧1
00〜450気圧の範囲で最適条件を求めるのが実際的
である。
【0012】(B)の加工工程は次の5通りの方法が可
能である。即ち、(1)(A)の工程後の材料を金属チ
ューブに包んで熱間で塑性加工するか、(2)前記材料
を一旦粉砕し、圧縮成形後焼結するか、(3)前記材料
を一旦粉砕し、圧縮後焼結し、熱間で塑性加工するか、
(4)前記材料を一旦粉砕し、圧縮成形後、再度高圧酸
化処理するか、(5)(A)の工程に供する混合物が合
金粉、焼結体粉又はこれらと銀粉との混合粉末である場
合はその工程後の材料を圧縮成形し、焼結する、の何れ
かである。
【0013】(1)の場合、熱間で塑性加工すると金属
チューブは塑性変形するが、銀−金属酸化物複合材料は
破壊が繰り返され、析出歪みが除去されると共に再焼結
し、銀によるすべり変形となる。これにより材料の靱性
が増し、塑性加工に耐えるようになる。
【0014】(2),(3)及び(4)は、一旦粉砕す
ることにより応力が解放され、圧縮成形、焼結及びその
後の塑性加工で靱性を付与することになる。(4)の圧
縮成形後の高圧酸化処理は粒界及び粉末表面への銀の被
膜形成に好都合である。即ち、固相と液相が共存する状
態では粒界及び粉末表面にAg2 Oの液相が生成し、酸
素分圧低下と冷却でこの部分が純銀に戻る。このように
すればこの材料は変形が容易となり、塑性加工が可能と
なる。(5)の方法において特に銀粉の場合は塑性加工
を容易にする。
【0015】
【実施例】実験No. 1…10Sn−0.15Mg−0.
15Ni−Ag(Sn10重量%、Mg0.15重量
%、Ni0.15重量%、残部銀及び不可避不純物の
意、以下同様)の合金組成となるように原料金属を窒素
雰囲気中で溶解し、黒鉛鋳型に鋳造して断面寸法25mm
幅、22mm厚の棒状塊を得、これを750℃で2時間溶
体化処理を行い、上下両面を面削して厚さ20mmとし
た。これを冷間鍛造し、その後破砕して1mm以下の粒状
物とした。該粒状物を高圧酸化炉に入れ、450気圧の
純酸素雰囲気中、450℃で36時間保持後、圧力を大
気圧に戻し、加熱を停止して常温まで放冷した。酸化炉
から取り出された粒状物は表面が純銀の色調を呈してい
た。従来の低圧による内部酸化法では材料表面が黄色乃
至茶褐色に変色しているのが常であり、高圧酸化法は溶
質元素酸化の機構が従来の内部酸化法と基本的に相違し
ていることがこの結果からも判る。得られた酸化処理済
粒状物を一旦粉砕し、粒度調整後200トンプレスで圧
縮成形し、更に900℃の加熱下で直径10mmのロッド
に押し出し成形した。該ロッドを冷間溝ロールで直径6
mmまで圧延したが、表面に割れなどの欠陥は生じなかっ
た。該圧延材の表面のビッカース硬度は186、電導度
は67IACS%であった。
【0016】実験No. 2…合金組成を6Sn−Agとし
た以外は実験No. 1と同様にし2粒状物を得、これを酸
化処理した。液処理済粒状物を一旦粉砕し、粒度調整後
200トンプレスで直径10mm、長さ100mmのロッド
に圧縮成形し、該ロッドを真空雰囲気中800℃で2時
間焼結した後、平ロールで板厚5.5mmに冷間圧延し
た。表面割れなどの欠陥は生じなかった。圧延材のビッ
カース硬度は115、電導度は73IACS%であった。
【0017】実験No. 3…6Sn−0.15Ni−Ag
の合金組成となるように原料金属を大気溶解炉で木炭カ
バーして溶解し、金鉛鋳型に鋳造した棒状塊を旋盤で面
削して直径10mmのロッド材を得た。これを750℃で
5時間窒素雰囲気中で加熱して溶体化処理した。該ロッ
ド材を冷間での伸線と窒素雰囲気での焼鈍とを繰り返し
て、最終伸線で直径0.8mmの細線とし、これを束状に
して実験No. 1と同様の条件で高圧酸化処理した。酸化
処理済細線を内径7mmの純銀製の筒に充填し、筒内を真
空にして両端を密閉し、700℃に加熱後直径4mmまで
スェージ加工した。得られたロッドの表面に割れなどの
欠陥は認められなかった。該ロッドのビッカース硬度は
162、電導度は68IACS%であった。
【0018】実験No. 4…合金組成を10Zn−0.1
5Ni−Agとした以外は実験No.3と同様にして細線
を得、これを酸化処理した。酸化処理済細線を一旦粉砕
して0.1mm以下の粉状とし、この粉を200トンプレ
スで直径10mm、長さ100mmのロッドに圧縮成形し
た。その後再度酸化炉に入れ、実験No. 1と同様の条件
で高圧酸化処理し、次いで冷間で板厚6.5mmに圧延し
た。表面割れなどの欠陥は認められなかった。該圧延材
のビッカース硬度は134、電導度は56IACS%であっ
た。
【0019】実験No. 5…合金組成を15Cd−0.2
Mg−Agとした以外は実験No. 3と同様に原料を溶解
し、鋳造し、面削して直径10mmのロッド材を得た。該
ロッド材から厚さ0.7mmのディスクをスライスカット
し、該ディスクを高圧酸化炉に入れ、480気圧の純酸
素雰囲気中、430℃で36時間保持した後、圧力を大
気圧に戻し、加熱を停止して常温まで放冷した。酸化処
理後の前記ディスクを窒素雰囲気中800℃に加熱処理
したところ、伸びが約3%向上し、靱性改善が認められ
た。該ディスクのビッカース硬度は173、電導度は6
3IACS%であった。
【0020】
【発明の効果】本発明法により極めて硬質ながら塑性加
工できる銀−金属酸化物複合材料が得られた。この方法
によれば硬質の銀−金属酸化物複合材料を条に加工する
ことができ、この条から必要な大きさの接点材料を打抜
きで得ることができるので、量産工程に対応することが
できる。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)銀と、(a)金属換算で0.5〜
    25重量%のSn,Zn,Cd,In及びSbから選ば
    れる少くとも1種の元素を金属状及び/又は酸化物状
    で、及び場合によっては更に(b)金属換算で0.01
    〜10重量%のMg,Ca,Zr,Be,Al,Th,
    Hf,Sr,Si,Cr,Ce,Ti,Mn,Fe,N
    i及びCoからなる群から選ばれる少くとも1種の元素
    を金属状及び/又は酸化物状で含有する混合物を、加熱
    しかつ高酸素分圧下に置いて液相と固相が共存する状態
    とし、これにより金属状の元素が存在する場合にはその
    金属を酸化物として析出させ、次いで酸素分圧を低下し
    冷却する工程、及び(B)強加工と加熱により析出歪み
    を除去すると共に再焼結する加工工程とを有する銀−金
    属酸化物複合材料の製造方法。
  2. 【請求項2】 (A)工程における前記混合物が合金で
    ある請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 (A)工程における前記混合物が焼結体
    である請求項1の方法。
  4. 【請求項4】 (A)工程における前記混合物が合金
    粉、焼結体粉又はこれらと銀粉との混合粉末である請求
    項1の方法。
  5. 【請求項5】 (A)工程に用いられる酸化物は粒径が
    0.1μm以下である請求項1,2,3又は4の方法。
  6. 【請求項6】 (B)の加工工程で、(A)の工程後の
    材料を金属チューブに包んで熱間塑性加工で成形する請
    求項1,2,3又は4の方法。
  7. 【請求項7】 (B)の加工工程で、(A)の工程後の
    材料を一旦粉砕し、圧縮成形後焼結する請求項1,2,
    3又は4の方法。
  8. 【請求項8】 (B)の加工工程で、(A)の工程後の
    材料を一旦粉砕し、圧縮後焼結し、熱間で塑性加工成形
    する請求項1,2,3又は4の方法。
  9. 【請求項9】 (B)の加工工程で、(A)の工程後の
    粉末を圧縮成形し、焼結する請求項4の方法。
  10. 【請求項10】 (B)の加工工程で、(A)の工程後
    の材料を一旦粉砕し、圧縮成形後、再度加熱しかつ高酸
    素分圧下に置いて液相と固相が共存する状態とし、次い
    で酸素分圧を低下し冷却する請求項1,2,3又は4の
    方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5558833A (en) * 1995-06-09 1996-09-24 Zamojski; Marek R. Silver alloy
CN104232977A (zh) * 2014-08-26 2014-12-24 盐城市鑫洋电热材料有限公司 一种银合金箔

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5558833A (en) * 1995-06-09 1996-09-24 Zamojski; Marek R. Silver alloy
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