JPH0672276B2 - 低圧開閉器具のための接点材料の製造方法 - Google Patents

低圧開閉器具のための接点材料の製造方法

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JPH0672276B2
JPH0672276B2 JP60127037A JP12703785A JPH0672276B2 JP H0672276 B2 JPH0672276 B2 JP H0672276B2 JP 60127037 A JP60127037 A JP 60127037A JP 12703785 A JP12703785 A JP 12703785A JP H0672276 B2 JPH0672276 B2 JP H0672276B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、AgSnO2、Bi2O3及びCuOからなる低圧開閉器具
のための接点材料の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
電力用の低圧開閉器具のために、例えば接触器あるいは
配線用遮断器において、銀−酸化金属（AgMeO）を基礎
とした接点材料が特に有効なものと知られている。従来
は、有効成分としては特に酸化カドミウムが用いられ、
この接点材料は特に所望の電気的特性を満たし、開閉器
具の実際の長時間使用において実証されている。しかし
カドミウムは有害な重金属に属し、接触子が焼損する際
にCdOが周囲にも放出されるから、しばらく前からCdOを
できるだけ他の金属酸化物で置き換える努力がなされて
いる。しかしてこの代わりとなる接点材料は、アーク中
での消耗が少なく、また溶着力が小さく、特に連続通電
の際の温度上昇がAgCdO接点材料で得られている程度に
小さいものでなければならない。
これまでカドミウムをスズあるいは亜鉛で置き換えるこ
とが試みられた。これまで提案されているAgSnO2および
AgZnO接点材料は、しかし全体としてAgCdO接点材料の高
度の特性には達することができなかった。特にAgCdOに
対する代替材料としてのAgSnO2からなる接触子において
は、酸化物被覆層の形成によるアークの作用後の高い熱
的安定性のもとづき、AgCdOに比較して高い接触抵抗を
示す。それによって開閉器の通電状態においては、許容
できない高い温度が接触機構にあらわれ、開閉器の損傷
に導くことがある。しかしAgSnO2接点はAgCdOに比較し
て消耗が少なく、そのため接点寿命は長くなる。従って
必要な接点の大きさをAgCdOに比較して小さくすること
ができ、それによって必要な銀の量をかなり節約するこ
とができる。
AgSnO2基礎材料を改善するため、付加の有効成分として
別の金属酸化物を添加することは公知である。英国特許
第2055398号明細書によれば、３〜15重量％のスズ、0.0
1〜１重量％のビスマス、及び0.1〜8.5重量％の銅を含
む銀合金から作られた接点材料が知られている。この材
料には、さらに0.01〜0.5重量％の１種又は複数種の鉄
族元素を含ませることができる。金属酸化物を有する接
点材料を作るため、上述の銀合金は薄い片として650℃
で約200時間酸化される。このようにして作られた接点
材料から電気接触子が作られ、開閉特性及び機械特性は
試験されているが温度特性は試験されなかった。この場
合出発物質がAgSnBiCuの構成を有する限り、スズの含有
量は8.5を越え比較的高かった。
またドイツ連邦共和国特許出願公開第275433号明細書か
ら、主成分として金属成分、残りの成分として金属酸化
物を有する電気接点材料が知られており、その金属成分
は主として銀であり、それに場合によってはスズを含
み、金属酸化物成分は主としてビスマス酸化物又はスズ
酸化物である。そのビスマス酸化物中のビスマスの量並
びに金属成分及び金属酸化物成分の内のスズの全体量
は、金属成分と金属酸化物成分の内の金属成分との和に
関してそれぞれ1.5％〜６重量％、0.1〜６重量％であ
る。さらに金属酸化物成分は銅酸化物又はスズ酸化物を
添加物として含むことができ、添加酸化物の金属は金属
成分と金属酸化物成分中の金属成分との和に関して0.01
6〜1.2重量％である。硬度、溶着傾向及び溶減について
調べられた材料においてはSnO2の含有量は大抵僅かであ
り、４重量％より小さい。ドイツ連邦共和国特許出願公
開第2754335号明細書に示される材料（例18）において
のみスズ成分は高く（4Bi−6Sn−1.2Cu−Ag）、この例
では全酸化物に対するSnO2の体積分量は比較的僅かであ
る。
以上述べたような公知の材料は、低圧開閉器具の接点材
料に使用する上にはなお実際上の要求を全く満たしてい
ない。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、低圧開閉器具に使用するのに特に適し
た組織を有する接点材料の製造方法を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
上述の目的を達成するため、本発明においては、AgSn
O2、Bi2O3及びCuOからほぼ無空孔の接点材料を作るため
の方法であって、出発物質としての粉末に順次焼結、熱
間緻密化又は冷間緻密化を行い、その出発物質として、
微粒化及び内部酸化によりAgSnO2Bi2O3CuOの構成の複合
粉末が作られるあらかじめ与えられた組成のAgSnBiCu合
金と、別に作られたBi2O3からなる金属酸化物粉末とを
使用し、前記AgSnBiCu合金の組成及び別に作られたBi2O
3粉末の量は、全金属酸化物の体積分量は全酸化物量の5
0％以上、70％未満の体積分量のSnO2を含んで10〜25％
の間にあり、SnO2の質量分量は４〜８％の範囲にあり、
SnO2のCuOに対する％質量分量の比が8:1と12:1との間に
あり、SnO2のBi2O3に対する％質量分量の比が1:1と3:1
との間にあるように選ばれる。
所定の組成のAgSnO2Bi2O3CuO粉末に所定の量のBi2O3粉
末を添加すると有利である。
本発明によれば、全酸化物量に対するSnO2分量を低減す
ることができる。SnO2分量を低くすることにより、種々
の大きさの酸化物粒子を持った特殊の組織が生じ、混合
酸化物を形成しながら晶粒の再生成が行われる。Bi2O3
の分布を種々にすることによって、電気特性をさらに良
好に調整することができる。
本発明をさらに詳細に説明し、利点を明らかにするため
に、以下に実施例をあげる。焼結接点材料を製造するた
めに、個々の成分の質量分量が％で示され、それから密
度の異なることに基づき酸化物の体積分量が生じる。
〔実施例〕
93.60％の純銀粒子、5.20％のスズ粒子、0.6％の砕片と
しての金属ビスマスおよび0.6％の棒状の銅から、上述
の組成のAgSnBiCu合金を1353Kにおいて融解する。その
融体を加圧噴霧装置中で水中に飛散させることによっ
て、それから同じ組成の合金粉末を得る。乾燥の後に20
0μｍより小さい粉末分をふるい分ける。この粉末分
を、酸素を含む雰囲気中で773Kと872Kの間で内部酸化
し、その後に92.10％Ag、6.50％SnO2、0.66％Bi2O3およ
び0.74％CuOの質量分量の組成のAgSnO2Bi2O3CuOからな
る複合粉末が得られる。このような複合粉末は量的に完
全に内部酸化されており、いわゆるIOLPと呼ばれる。
上述のAgSnO2Bi2O3CuO複合粉末に、複合粉末に関して質
量分量で2.7％のBi2O3を鋼球を用いた攪拌ボールミル中
でプロパノールのもとでの湿式混合により添加した。乾
燥の後、複合粉末と酸化ビスマス粉末とからなる粉末混
合物から銅球をふるい分けによって分離した。接点材料
のための原料（複合粉末および酸化ビスマス）の組成
は、その結果質量分量で89.46％Ag、6.33％SnO2、3.27
％Bi2O3および0.72％CuOとなる。
こうして作られた原料から電力用低圧開閉器具のための
接触子として使用するため、ろう付け可能な銀層を備え
た二層成形部品を製作するのが有利であり、その場合接
触子の強化は、実際上空孔のない材料にするための気中
焼結、高温緻密化、焼結および冷間緻密化によって行わ
れる。それには従来技術で通常の方法技術が用いられ
る。
材料の焼結の際にもとの複合粉末粒子の外側領域の晶粒
再生成が混合酸化物を形成しながら行われる。この領域
にはそれ故粒子の内部より局部的に高いBi2O3濃縮が生
ずる。
このようにして製造された材料の組織は、二つに分かれ
た酸化物析出を示す。一方には平均して約２μｍの直径
（ｄ）を持つ粗い酸化物析出が、そして他方には１μｍ
より小さい直径（ｄ）を持つ細かい酸化物析出が生じ、
その場合後者はもとの複合粉末の粒子の内部に配されて
いる。
図はそのようにして製造された材料の組織を備えた金属
組織顕微鏡観察図（400:1）を示し、それから混合酸化
物析出の典型的な分布を見ることができる。図におい
て、１は内部酸化後の合金粉末から生ずるそれぞれの領
域を示す。この領域に存在する細かい酸化物析出２は１
μｍより小さい直径を有し、ほぼ統計学的に分布してい
る。領域１の間に、平均して約２μｍの直径を有する粗
い酸化物析出４を備えた領域３が存在する。
本発明により製造された接点材料によって、試験開閉器
において溶着力を調べた。得られた測定値は、内部酸化
合金粉末から製造されたAgCdO12Bi2O31.0接点材料のそ
れにほぼ相当する。さらにモータ保護用接触器において
寿命および温度上昇試験が実施された。その場合の主要
な特性値は、接触子のAC4寿命開閉数および通電導体の
超過温度である。AgCdO12Bi2O31.0材料に比較して寿命
開閉数は約2.4倍だけ高く、超過温度は約10℃までのよ
り高い値が得られたにすぎない。
表に本発明による材料と公知の材料との比較値がまとめ
られている。
本発明において、とりわけ相対的な含有量は、特にビス
マス含有量を所期のように増加させることによって低減
される。これは特にIOLPにBi2O3粉末を別に添加するこ
とによって行うことができる。その際諸特性にとって決
定的な全金属酸化物についての体積分量は、量的な内部
酸化物所定の範囲内に留まる。電気的な開閉挙動におい
ても予期しない良好な結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
図は本発明による接点材料の顕微鏡組織図である。 ２……微細酸化物析出、４……粗酸化物析出。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｈ 11/04 Ｚ 8936−5Ｇ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】AgSnO2、Bi2O3及びCuOからほぼ無空孔の接
    点材料を作るための方法であって、出発物質としての粉
    末に順次焼結、熱間緻密化又は冷間緻密化を行い、その
    出発物質として、 微粒化及び内部酸化によりAgSnO2Bi2O3CuOの構成の複合
    粉末が作られるあらかじめ与えられた組成のAgSnBiCu合
    金と、 別に作られたBi2O3からなる金属酸化物粉末と を使用し、前記AgSnBiCu合金の組成及び前記別に作られ
    たBi2O3粉末の量は、 全金属酸化物の体積分量が全酸化物量の50％以上、70％
    未満の体積分量のSnO2を含んで10〜25％の間にあり、 SnO2の質量分量が４〜８％の範囲にあり、 SnO2のCuOに対する％質量分量の比が8:1と12:1との間に
    あり、 SnO2のBi2O3に対する％質量分量の比が1:1と3:1との間
    にある ように選ばれることを特徴とする低圧開閉器具のための
    接点材料の製造方法。
  2. 【請求項２】AgSnBiCu合金の濃度と別に作られたBi2O3
    粉末の量とは、SnO2の体積分量が全酸化物量の約65％と
    なるように選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項記載の製造方法。
  3. 【請求項３】AgSnBiCu合金の濃度と別に作られたBi2O3
    粉末の量とは、SnO2のCuOに対する％質量分量の比が約
    9:1となるように選ばれることを特徴とする特許請求の
    範囲第２項記載の製造方法。
  4. 【請求項４】AgSnBiCu合金の濃度と別に作られたBi2O3
    粉末の量とは、SnO2のBi2O3に対する％質量分量の比が
    約9:5となるように選ばれることを特徴とする特許請求
    の範囲第２項記載の製造方法。
  5. 【請求項５】あらかじめ与えられた組成のAgSnO2Bi2O3C
    uO粉末にあらかじめ与えられた量のBi2O3粉末が添加さ
    れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製造
    方法。
  6. 【請求項６】AgSnBiCu合金を作るため、93.60％の純銀
    と、5.2％のスズと、0.60％の金属ビスマスと、0.60％
    の銅とを融解して加圧微粒化し、完全な内部酸化後AgSn
    O2Bi2O3CuO複合粉末に攪拌ボールミル中で湿式混合によ
    り2.63％のBi2O3金属酸化物を添加することを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項記
    載の製造方法。
  7. 【請求項７】湿式混合の際、有機溶剤としてプロパノー
    ルが使用されることを特徴とする特許請求の範囲第６項
    記載の製造方法。
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