JPH06507446A - 電力工業分野の開閉器に使用するための銀をベースとする接点材料並びにこの材料から接触片を製造する方法 - 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】 電カニ業分野の開閉器に使用するための銀をベースとする接点材料並びにこの材 料から接触片を製造する方法本発明は電カニ業分野の開閉器、特に低電圧開閉器 用接触片に使用するための、銀と共に他の有効成分として少なくとも比較的高融 点の金属、金−合金又は金属化合物を含んでいる銀をベースとする接点材料に関 する。更に本発明はこの種の材料から接触片を製造する方法に関する。

電カニ業分野の低電圧開閉器、例えば遮断器並びに直流、モータ及び補助接触器 の接触片としては銀−金属（八ｇＭｅ　）系の接点材料がずっと以前から好適で あることが知られている。この系の代表的なものとしては例えば銀−ニッケル（ ＡｇＮｉ）及び銀−鉄（４区Ｆｅ）がある。

銀−ニッケルは有利な接触特性ををしており、これに関しては接点材料の試験方 法と共に例えばｒＩＮＴ、Ｊ、粉末冶金及び粉末工学−１第１２巻（１９７６年 ）第２１９〜２２８真に記載されている。しかし特に二ンケル粉塵が人間の器官 に悪影響を及ぼすことは欠点である。

銀をベースとする接点材料に鉄を使用することは様々にｔＩ案されてきている。

しかし銀−鉄はこの種の接触片を長期にわたり通電した場合過大な加熱が生じる （これはこの系内に接触抵抗を高める被覆層の形成により説明される）ため設定 要件を満たさないことが判明している。更にドイツ連邦共和国特許出願公開第３ ８１３３１１号（国際特許出願公開第８９／１０４１７号）明細書から、冒頭に 記載した形式の銀と共にを効成分として少なくとも鉄及び／又はチタンを含んで いる焼結接点材料が公知である。特に鉄及びチタンが合金化された形で存在し、 金属間化合物を形成している場合、開閉試験の際に良好な結果が観察された。そ の際場合によっては他の有効成分として金属、特にチタンの窒化物、炭化物及び ／又はホウ化物を用いることができる。

更にドイツ連邦共和国特許第３８１６８９５号明細書には、３〜３０重量％の鉄 及び全部で０．０５〜５重量％のマンガン、銅、亜鉛、アンチモン、酸化ビスマ ス、酸化モリブデン、酸化タングステン、窒化クロムの１種又は数種の添加物、 残り銀を含んでいる銀−鉄材料の使用が電気接点として提案されている。最後に ドイツ連邦共和国特許出願公開′１ｉｋ３９１１９０４号明細書から、銀をベー スとする鉄との複合材料からなる電気接点用半製品を製造するための粉末冶金法 が公知であるが、そのＩＩ′ＩＡＩの副成分として５〜５０重量％の鉄、第２の 副成分として０〜５重量％のチタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、モリブ デン、マンガン、銅及び亜鉛並びにこれらの酸化物及び炭化物の金属を含んでい る群からなる１種又は数種の物質が使用されている。

上記先行技術から出発して本発明の！１１１１１！は、銀−鉄をベースとする他 の接点材料及びその製造方法を提案することにある。この新材料は安定した加熱 挙動と適切な溶着傾向を育しながら加熱が僅かであり、また上述の開閉を波強度 に対してその寿命が長い点で優れていることが望ましい。

この課題は本発明によればＷ頭に記載した形式の材料において、有効成分として １〜５０質量％の鉄と０．０１〜５質量％のレニウムとを結合して含んでいるこ とにより解決される０本発明による材料を接触片に仕上げるには、鉄及びレニウ ムを純粋な金属の形及び／又は合金として銀に添加してもよいが、その際この材 料の製造は粉末冶金法で行われる。鉄とレニウムの質量比は約４；１〜約２０： １である。

本発明によれば特に鉄及び銀と組み合わされたレニウムが接点材料としての特性 の多様性を改善することが発見された。レニウムを銀と組み合わせて使用するこ とは既に専門文献に提案されているが、文献にはもちろんレニウムは唯１つの成 分として比較的高い割合で、例えば約２０賞量％で使用されることが記載されて いる。しかし高価格の故にこの種の材料を使用することは不可能である。ところ で本発明によれば既にレニウムを低位成分とする銀−鉄材料を望ましい分量に改 善することが発見された。

本発明の有利な実施態様においては鉄の含を量は５０％よりも極めて少ないもの である。ｖＰにこの種の材料は鉄を２〜２５質量％及びレニウムを０．１〜３賀 量％含んでいるものである。鉄２〜Ｌｏｔ量％及びレニウム０．１〜１賀量％を 含んでいる接点材料はその開閉試験で特に有利な結果が得られる。その際両有効 成分の総分量は比較的広範囲にわたって変動することができる０例えば６．１２ 又は１８％のものがある。

本発明の他の詳細及び利点を実施態様項と関連して以下に記載する実施例がら明 らかにする。その際特許を請求する材料の種々の製造方法にもまた本発明による 具体的な材料の組成に対する個々の例に間して付記した表についても詳述する。

木表には特許を請求する材料の測定値が記載されているが、これはそれぞれ開閉 器の接触ブリッジに測定された過温度に関するものである。温度測定価の第１の 欄には最大過温Ｋ　（Ｔｉ□８）が、また第２欄には平均ブリッジ温度（Ｔ＝） が記載されているが、それらはそれぞれ室温との温度差によるものである。温度 測定価は！５ＫＷ接触器での実験でｎｔ　−５０，０００回までの開閉数を測定 したものである。

表は特許を請求するに値する組成を有する銀−鉄一レニウム接点材料の６つの実 施例が含まれている。その際本来の材料の製造及びこれに関する接触片の仕上げ は部分的に異なる方法で行われる０個々のＡｇＦｅＲｅ材料の測定値を＾ｇｅｅ 　９並びに＾ｇＲｅ２０及び純銀と比較したものである。結果については更に以 下に詳述する。

！上二袈遣方法 接点材料Ａｇ（ＦｅＲｅ２０）５．７を製造するのにまず鉄８ｏに対してレニウ ム２ｏの割合からなる鉄−レニウム合金を溶融する。この合金溶融物を公知方法 により溶融状態で噴射し、それぞれＦｅＲｅ複金粉末を生しる。この粉末がら粒 径的２５μｍの粒子をふるい分ける。

引続きこの合金粉末に市販の銀粉末の相当量を計量して加え、５．７質量％の鉄 −レニウム及び残り銀からなる材料ができる。適切な時間にわたって湿式混合し た後この粉末混合物からなる成形部品を約２００ＭＰａの圧力で接触片に圧縮す る。この接触片を硬質ろうにより接触片支持体と確実に接着する方法としては、 この圧縮工程時に純銀からなる第２の層を本来の接触層と共に二層接触片として 圧縮することが有利である。

この成形部品の焼結を約１時間約８５０１：の温度で真空中又は保護ガス下に行 う。

完成接触片の気孔率をできるだけ僅かなものとするため引続きこの焼結体を約１ ゜００ＭＰａの圧力で後圧縮し、更にもう一度約１時間約６５０　”Ｃの温度で 真空中又は保護ガス下に焼結する。こうして製造された接触片の校正を再び約１ ０００ＭＰａの圧力で行う。

同じ工程で銀とＦｅＲｅ合金の割合を変えて行うこともできる。特にＦｅＲｅ２ ０が９．９質量％、残り銀の材料を試験した。

愚ｌ曵製造方法 もう１つの方法では鉄、レニウム及び銀からなる別々の粉末を出発材料として使 用する１個々の粉末を湿式混合により粉末混合物に調整する。この粉末混合物か らまずいわゆる押出成形法によりこの材料によるリボン又はワイヤを米製品とし て製造する。その＠１つには温度に関してまた１つには圧力に関しての操作条件 は概ね公知の値の範囲にある。このようにして製造された半製品から適正な組成 構造を有する接触片を切断することができる。

添加成分を製造するため粉末冶金法で３つの材料を製造した。その除鉄とレニウ ムの割合は約４：１又は９：１であった。添加成分の総量を５．３質量％、５． ７譬量％及び９．４質量％のいずれかから選択した。もう１つの材料として鉄と レニウムの割合を１９：１とし、合わせて８．８質量％の添加成分で製造した。

例として記載した種々の方法を１つには添加成分を製造する際にまた１つには接 触片を製造する際に他の方法と相互に岨み合わせることも可能である。ｖＰに合 金又は粉末混合物の製造は単一成分の個々の粉末をいわゆる機械的に合金化する ことにより行うこともできる。それによって完成材料の組織構造の特性は良好な 影響を受ける。

表は種々の方法による本発明の材料又はこの材料から作られた接触片の５つの例 においていずれの場合にも５０．０００回以上の十分な開閉が行われたことを示 している。このような開閉回数は銀−レニウム又は純銀の場合には達成し得ない ものである。

開閉回数そのものと共に開閉器の過温度が接触片の使用の基準となる。後者は開 閉器の異なる部位で測定してもよく、この実験の場合直接ブリフジで過温度が検 出された。それに関しては比較例に注意しなければならない。

予想されるように純銀又は銀−レニウム２０はもちろん開閉回数が僅かな場合に は好ましい過温度挙動を示す、それに対してＡｇＦｅ９は実際には許容し得ない ほど高い過温度を示す、接触抵抗を高め、その結果接触部に強すぎる加熱を来す この高い過温度は被覆層が形成されることにより説明することができる。

これに対して本発明による材料の例は全て、過温度が下がっていることを示して いる。部ち純銀又は銀−レニウムの値には達してはいないが、しかしこの材料は 開閉器に使用できる程度のものである。その際第１欄にはそれぞれ接触ブリッジ の最大過温度値が記載されていることに注意しなければならない、更に最後の欄 の平均ブｉル、ジ温変に留意するならば、そこには極めて好都合な値が見られる 。

従来技術の材料と比較した場合銀と鉄及びレニウムを組み合わせることは接触加 熱を少な（し、加熱挙動が安定し、またスイッチング電流値に関して高寿命を有 する材料が実現される。従って従来技術に比べて著しく進歩したものが得られる 。

表 ＳＭ−溶融冶金法　ＰＭ−粉末冶金法　ＦＴ−金型成形法　ＳＰ−押出成形法

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．電力工業分野の開閉器、特に低電圧開閉器用接触片に使用するための、銀と 共に他の有効成分として少なくとも比較的高融点の金属、金属合金又は金属化合 物を含んでいる銀をベースとする接点材料において、有効成分として鉄（Ｆｅ） １〜５０質量％とレニウム（Ｒｅ）０．０１〜５賃量％を組み合わせて含んでい ることを特徴とする接点材料。
2. ２．４０質量％以下の鉄（Ｆｅ）を含んでいることを特徴とする請求項１記載の 接点材料。
3. ３．３０質量％以下の鉄（Ｆｅ）を含んでいることを特徴とする請求項２記載の 接点材料。
4. ４．４質量％以下のレニウム（Ｒｅ）を含んでいることを特徴とする請求項１記 載の接点材料。
5. ５．３．５質量％以下のレニウム（Ｒｅ）を含んでいることを特徴とする請求項 ４記載の接点材料。
6. ６．鉄（Ｆｅ）を２〜２５質量％及びレニウム（Ｒｅ）を０．１〜３質量％含ん でいることを特徴とする請求項１又は２ないし５の１つに記載の接点材料。
7. ７．鉄（Ｆｅ）を２〜２０質量％及びレニウム（Ｒｅ）を０．１〜２質量％含ん でいることを特徴とする請求項６記載の接点材料。
8. ８．鉄（Ｆｅ）を２〜１０質量％及びレニウム（Ｒｅ）を０．１〜１．０質量％ 含んでいることを特徴とする請求項７記載の接点材料。
9. ９．鉄（Ｆｅ）とレニウム（Ｒｅ）の質量比が４：１〜２０：１であることを特 徴とする請求項１ないし８の１つに記載の接点材料。
10. １０．有効成分の容量比が合わせて約６％であることを特徴とする請求項１ない し９の１つに記載の接点材料。
11. １１．２つの有効成分の容量比が合わせて約１２％であることを特徴とする請求 項１ないし１０の１つに記載の接点材料。
12. １２．有効成分の容量比が合わせて約１８％であることを特徴とする請求項１な いし１１の１つに記載の接点材料。
13. １３．接触片の製造を粉末冶金法により行い、その際まず鉄とレニウムから合金 を製造し、これを合金粉末として噴射し、また銀粉末とこの合金粉末を一場合に よっては半製品を経て一接触片に仕上げることを特徴とする請求項１又は２ない し１２の１つに記載の材料から接触片を製造する方法。
14. １４．ＦｅＲｅ合金の製造を真空又は保護ガス中で溶融することにより行うこと を特徴とする請求項１３記載の方法。
15. １５．ＦｅＲｅ合金の製造を真空又は保護ガス中で機械的合金化により行うこと を特徴とする請求項１３記載の方法。
16. １６．接触片の製造を粉末冶金法により行い、その際銀、鉄及びレニウムの個々 の粉末を一場合によっては半製品を経て一接触片に仕上げることを特徴とする請 求項１又は２ないし１２の１つに記載の接触片の製造方法。
17. １７．接触片の製造を粉末冶金法により行い、その際銀、鉄及びレニウムの個々 の粉末を機械的に合金化し、これから一場合によっては半製品を経て一接触片に 仕上げることを特徴とする請求項１又は２ないし１２の１つに記載の接触片の製 造方法。
18. １８．接触片の製造を金型成形法により行うことを特徴とする請求項１３、１６ 又は１７の１つに記載の方法。
19. １９．伯接触片の製造を押出成形法により行い、その際まず粉末から押出成形さ れた半製品を製造し、この半製品から接触片を切断することを特徴とする請求項 １３、１６又は１７の１つに記載の方法。