JPH0768593B2 - 電力用低圧開閉器具のための焼結接点材料 - Google Patents
電力用低圧開閉器具のための焼結接点材料Info
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- JPH0768593B2 JPH0768593B2 JP60127036A JP12703685A JPH0768593B2 JP H0768593 B2 JPH0768593 B2 JP H0768593B2 JP 60127036 A JP60127036 A JP 60127036A JP 12703685 A JP12703685 A JP 12703685A JP H0768593 B2 JPH0768593 B2 JP H0768593B2
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- Japan
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- sno
- cuo
- contact material
- mass fraction
- sintered
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
- H01H1/021—Composite material
- H01H1/023—Composite material having a noble metal as the basic material
- H01H1/0237—Composite material having a noble metal as the basic material and containing oxides
- H01H1/02372—Composite material having a noble metal as the basic material and containing oxides containing as major components one or more oxides of the following elements only: Cd, Sn, Zn, In, Bi, Sb or Te
- H01H1/02376—Composite material having a noble metal as the basic material and containing oxides containing as major components one or more oxides of the following elements only: Cd, Sn, Zn, In, Bi, Sb or Te containing as major component SnO2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
- C22C32/001—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides
- C22C32/0015—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides with only single oxides as main non-metallic constituents
- C22C32/0021—Matrix based on noble metals, Cu or alloys thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
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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、添加金属酸化物としてBi2O3およびCuOを含む
Ag・SnO2からなる電力用低圧開閉器具のための焼結接点
材料に関する。
Ag・SnO2からなる電力用低圧開閉器具のための焼結接点
材料に関する。
添加金属酸化物としてBi2O3およびCuOを含むAg・SnO2か
らなる焼結接点材料であつて、金属酸化物全体の体積分
量は全酸化物量の70％以上のSnO2体積分量を含んで10％
と25％との間にあるような接点材料は、ドイツ連邦共和
国特許出願第3304637,9号（特願昭59−19815号、特公平
３−77265号）明細書において提案されている。
らなる焼結接点材料であつて、金属酸化物全体の体積分
量は全酸化物量の70％以上のSnO2体積分量を含んで10％
と25％との間にあるような接点材料は、ドイツ連邦共和
国特許出願第3304637,9号（特願昭59−19815号、特公平
３−77265号）明細書において提案されている。
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（Ag・MeO）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C
dO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。しかしこの代りとなるべき接点材料は、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Ag・CdO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。
配線用遮断器において、銀−酸化金属（Ag・MeO）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C
dO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。しかしこの代りとなるべき接点材料は、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Ag・CdO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Ag・SnO2およ
びAg・ZnO接点材料は、しかし全体としてAg・CdO接点材
料の高度の特性には達することができなかつた。特にAg
・CdOに対する代替材料としてのAg・SnO2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にもとづき、Ag・CdOに比較して高
い接触抵抗を示す。それによつ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。しかし他方ではAg・Sn
O2接点はAg・CdOに比較して消耗が少なく、そのため接
点寿命は長くなる。従つて必要な接点の大きさをAg・Cd
Oに比較して小さくすることができ、それによつてかな
り銀を節約することができる。
とが試みられた。これまで提案されているAg・SnO2およ
びAg・ZnO接点材料は、しかし全体としてAg・CdO接点材
料の高度の特性には達することができなかつた。特にAg
・CdOに対する代替材料としてのAg・SnO2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にもとづき、Ag・CdOに比較して高
い接触抵抗を示す。それによつ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。しかし他方ではAg・Sn
O2接点はAg・CdOに比較して消耗が少なく、そのため接
点寿命は長くなる。従つて必要な接点の大きさをAg・Cd
Oに比較して小さくすることができ、それによつてかな
り銀を節約することができる。
ドイツ連邦共和国特許出願第3304637,9（特願昭59−198
15号、特公平３−77265号）明細書によつて、Ag・SnO2
を基礎とした上述の目的の新しい焼結接点材料が公にさ
れ、この接点材料においては、添加金属酸化物としてBi
2O3およびCuOならびに選択的にCdOが用意され、全体の
金属酸化物の体積分量は総酸化物量の70％以上のSnO2体
積分量を含み10％および25％の間にある。その場合、接
点材料は粉末冶金により、内部酸化合金粉末（いわゆる
IOLP）から製造される。カドミウムを含まない代替物に
対しては、特に質量配分において次の組成、すなわち8
7.95％Ag,9.97％SnO2,0.98％Bi2O3および1.10％CuOの組
成の材料が特に有効なものとして報告されている。
15号、特公平３−77265号）明細書によつて、Ag・SnO2
を基礎とした上述の目的の新しい焼結接点材料が公にさ
れ、この接点材料においては、添加金属酸化物としてBi
2O3およびCuOならびに選択的にCdOが用意され、全体の
金属酸化物の体積分量は総酸化物量の70％以上のSnO2体
積分量を含み10％および25％の間にある。その場合、接
点材料は粉末冶金により、内部酸化合金粉末（いわゆる
IOLP）から製造される。カドミウムを含まない代替物に
対しては、特に質量配分において次の組成、すなわち8
7.95％Ag,9.97％SnO2,0.98％Bi2O3および1.10％CuOの組
成の材料が特に有効なものとして報告されている。
ところで試験の結果は、報告された材料が実際の要求を
なお完全には満たされないことを明らかにしている。
なお完全には満たされないことを明らかにしている。
本発明の目的は、上述のような用途に対するAg・SnO2・
Bi2O3・CuOの組成の別の材料を提供することにある。
Bi2O3・CuOの組成の別の材料を提供することにある。
上述の目的を達成するため、本発明においてはAg・SnO2
・Bi2O3及びCuOからなる接点材料であって、SnO2の質量
分量は４〜８％の範囲にあり、Bi2O3の質量分量は0.5〜
４％の範囲にあり、CuOの質量分量は0.3〜１％の範囲に
あり、前記接点材料は焼結材料であり、内部酸化合金粉
末から得られたものであり、全金属酸化物の体積分量は
全酸化量の70％以上の体積分量のSnO2を含んで10〜25％
の間にあり、さらにSnO2のCuOに対する％質量分量の比
が8:1と12:1との間にある。
・Bi2O3及びCuOからなる接点材料であって、SnO2の質量
分量は４〜８％の範囲にあり、Bi2O3の質量分量は0.5〜
４％の範囲にあり、CuOの質量分量は0.3〜１％の範囲に
あり、前記接点材料は焼結材料であり、内部酸化合金粉
末から得られたものであり、全金属酸化物の体積分量は
全酸化量の70％以上の体積分量のSnO2を含んで10〜25％
の間にあり、さらにSnO2のCuOに対する％質量分量の比
が8:1と12:1との間にある。
Ag・ＳnO2・Bi2O3・CuOの組成の材料の比較的有効な特
性は、すでにしばらく前から知られている。そのような
材料は、ドイツ連邦共和国特許出願第3304637,9号（特
願昭59−19815号、特公平３−77265号）明細書のほか
に、ドイツ連邦共和国特許出願第2754335号明細書（特
願昭53−70026号、特開昭53−84163号公報）に中にも述
べられている。しかし、そこに記載された材料の場合、
大部分４％より下の比較的少ないSnO2質量分量がつねに
選ばれる。ドイツ連邦共和国特許出願公開第2754335号
明細書（特願昭53−70026号、特開昭53−84163号公報）
から知ることができる材料（例18）の場合だけSn分量が
多い。しかしこの場合に全酸化物た対するSnO2の体積分
量は70％より少なく、それ故他の諸特性が予期される。
そのほかに英国特許第2055398号明細書（特開昭55−249
54号公報）に、その製造のために合金から板を作成し、
その板をつづいて内部酸化する銀−金属酸化物を基礎と
した材料が記載されている。そこではそれ故粉末冶金法
で製造される材料、特につづいての緻密化および焼結を
伴なう合金粉末の内部酸化は取り上げられていない。英
国特許第2055398号明細書（特開昭55−24954号公報）に
おいては、原料合金に対してとりわけ質量分量で90.8％
Ag,8,5％Sn,0.2％Biおよび0.5％Cuの組成が述べられて
いる。それ以外に従来技術においては、上述の四元系に
つねになお別の、例えばコバルト、鉄あるいはニツケル
のような成分が添加合金される。
性は、すでにしばらく前から知られている。そのような
材料は、ドイツ連邦共和国特許出願第3304637,9号（特
願昭59−19815号、特公平３−77265号）明細書のほか
に、ドイツ連邦共和国特許出願第2754335号明細書（特
願昭53−70026号、特開昭53−84163号公報）に中にも述
べられている。しかし、そこに記載された材料の場合、
大部分４％より下の比較的少ないSnO2質量分量がつねに
選ばれる。ドイツ連邦共和国特許出願公開第2754335号
明細書（特願昭53−70026号、特開昭53−84163号公報）
から知ることができる材料（例18）の場合だけSn分量が
多い。しかしこの場合に全酸化物た対するSnO2の体積分
量は70％より少なく、それ故他の諸特性が予期される。
そのほかに英国特許第2055398号明細書（特開昭55−249
54号公報）に、その製造のために合金から板を作成し、
その板をつづいて内部酸化する銀−金属酸化物を基礎と
した材料が記載されている。そこではそれ故粉末冶金法
で製造される材料、特につづいての緻密化および焼結を
伴なう合金粉末の内部酸化は取り上げられていない。英
国特許第2055398号明細書（特開昭55−24954号公報）に
おいては、原料合金に対してとりわけ質量分量で90.8％
Ag,8,5％Sn,0.2％Biおよび0.5％Cuの組成が述べられて
いる。それ以外に従来技術においては、上述の四元系に
つねになお別の、例えばコバルト、鉄あるいはニツケル
のような成分が添加合金される。
本発明においては、SnO2分量を低減し、それと共にBi2O
3分量を高めることが従来技術におけるより有利な温度
特性を得ることに結びつき、連続通電の際の温度上昇が
小さく、アークの作用後の熱的安定性も大である。
3分量を高めることが従来技術におけるより有利な温度
特性を得ることに結びつき、連続通電の際の温度上昇が
小さく、アークの作用後の熱的安定性も大である。
本発明のさらに詳細および利点は、研究室規模で実現さ
れた二つの焼結接点材料の説明から明らかになる。その
製造においては、一般に、％での質量分量（質量含有
量）だけが述べられる。銀の一定の体積分量から出発し
て、諸特性の最適化のために全体の金属酸化物の所定の
体積分量において有効成分の変化が示される。全金属酸
化物の体積分量は本発明の場合10％と25％の間であり、
その際SnO2の体積分量は70％以上である。酸化物の密度
が異なるから、一方では全金属酸化物の体積分量、他方
では特に個々の成分の％での質量分量を以下の例のよう
に示すことが実際にはよいことがわかつた。
れた二つの焼結接点材料の説明から明らかになる。その
製造においては、一般に、％での質量分量（質量含有
量）だけが述べられる。銀の一定の体積分量から出発し
て、諸特性の最適化のために全体の金属酸化物の所定の
体積分量において有効成分の変化が示される。全金属酸
化物の体積分量は本発明の場合10％と25％の間であり、
その際SnO2の体積分量は70％以上である。酸化物の密度
が異なるから、一方では全金属酸化物の体積分量、他方
では特に個々の成分の％での質量分量を以下の例のよう
に示すことが実際にはよいことがわかつた。
例1: 93.60％の純良銀粒,5.20％のスズ粒,0.6％の破片として
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Ag・Sn・Bi・Cuからなる合金を1353Kにおいて融解す
る。その融体を加圧噴霧装置を用いて水中に飛散させる
ことによつてそれから同じ組成の合金粉末を得る。乾燥
の後に200μｍ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723Kと872Kの間で酸素
含有雰囲気中で内部酸化し、その後に92.11％Ag,6.50％
SnO2,0.66％Bi2O3および0.74％CuOの質量分量の組成のA
g・SnO2・BiO2O3・CuOからなる複合粉末が得られる。そ
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。
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Ag・Sn・Bi・Cuからなる合金を1353Kにおいて融解す
る。その融体を加圧噴霧装置を用いて水中に飛散させる
ことによつてそれから同じ組成の合金粉末を得る。乾燥
の後に200μｍ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723Kと872Kの間で酸素
含有雰囲気中で内部酸化し、その後に92.11％Ag,6.50％
SnO2,0.66％Bi2O3および0.74％CuOの質量分量の組成のA
g・SnO2・BiO2O3・CuOからなる複合粉末が得られる。そ
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。
その複合粉末から金型中で600MPaにより圧縮することに
よつて接触子を作成する。硬とうによる確実な結合技術
のためには、その場合複合粉末の圧縮の際に純銀からな
る第二層を接触層と共に第二接触子に圧縮することが有
効である。接触子の焼結は気中で１時間、1173Kにおい
て行われる。923Kにおける900MPaによる熱間圧縮によつ
て接触子を緻密化する。さらに緻密化と堅固化をするこ
とは気中１時間の1173Kにおける第二焼結とそれにつづ
く800MPaによる冷間緻密化によつて達せられる。
よつて接触子を作成する。硬とうによる確実な結合技術
のためには、その場合複合粉末の圧縮の際に純銀からな
る第二層を接触層と共に第二接触子に圧縮することが有
効である。接触子の焼結は気中で１時間、1173Kにおい
て行われる。923Kにおける900MPaによる熱間圧縮によつ
て接触子を緻密化する。さらに緻密化と堅固化をするこ
とは気中１時間の1173Kにおける第二焼結とそれにつづ
く800MPaによる冷間緻密化によつて達せられる。
金属組織顕微鏡写真は、そのようにして作られた組織が
細かく、1.5μｍの平均酸化物粒子径で一様であること
を示している。
細かく、1.5μｍの平均酸化物粒子径で一様であること
を示している。
例2: 別の実施例においては例１におけると同様な工程が選ば
れた。しかし質量分量で次の組成の原材料から出発し、
それから合金を融解した。
れた。しかし質量分量で次の組成の原材料から出発し、
それから合金を融解した。
93.96％の純良銀粒,4.00％のスズ粒,1.64％金属ビスマ
スおよび0.40％銅。それから上述の方式で対応する合金
粉末が生成される。
スおよび0.40％銅。それから上述の方式で対応する合金
粉末が生成される。
合金粉末の内部酸化によつて、92.69％Ag,5.01％SnO2,
1.80％Bi2O3および0.49％CuOの質量分量での組成Ag・Sn
O2・Bi2O3・CuOからなるIOLPを得る。このIOLPは材料お
よびそれからつくられるべき接触子のための原料であ
る。
1.80％Bi2O3および0.49％CuOの質量分量での組成Ag・Sn
O2・Bi2O3・CuOからなるIOLPを得る。このIOLPは材料お
よびそれからつくられるべき接触子のための原料であ
る。
この材料の組織は、より強い粒界包囲を除いて例１によ
る材料にほぼ対応する。
る材料にほぼ対応する。
本発明により製造された接点材料によつて、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
合金材料から製造されたAgCdO12Bi2O31.0接点材料のそ
れにほぼ対応する。その上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。主要な特性値
は、その場合接触子の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1.8倍だけ高く、その場合超過温度は10℃まで
のより高い値が得られたにすぎない。
において溶着力を調べた。得られた測定値は、内部酸化
合金材料から製造されたAgCdO12Bi2O31.0接点材料のそ
れにほぼ対応する。その上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。主要な特性値
は、その場合接触子の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1.8倍だけ高く、その場合超過温度は10℃まで
のより高い値が得られたにすぎない。
本発明による材料の試験データを公知の材料と比較して
表に示す。
表に示す。
本発明による材料においては、全金属酸化物の所定の体
積分量から出発してスズ含有量を適切な範囲に低減し、
それと共に少なくとも相対的なBi2O3分量を高め、それ
は予期されない良好な結果に導くものである。
積分量から出発してスズ含有量を適切な範囲に低減し、
それと共に少なくとも相対的なBi2O3分量を高め、それ
は予期されない良好な結果に導くものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マンフレート、ミユラー ドイツ連邦共和国アムベルク、ペーターフ イシヤーシユトラーセ19 (56)参考文献 特開 昭54−82311（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−134532（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−44731（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−181339（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】Ag・SnO2・Bi2O3及びCuOからなる接点材料
であって、 SnO2の質量分量は４〜８％の範囲にあり、 Bi2O3の質量分量は0.5〜４％の範囲にあり、 CuOの質量分量は0.3〜１％の範囲にあり、 前記接点材料は焼結材料であり、内部酸化合金粉末から
得られたものであり、全金属酸化物の体積分量は全酸化
物量の70％以上の体積分量のSnO2を含んで10〜25％の間
にあり、 さらにSnO2のCuOに対する％質量分量の比が8:1と12:1と
の間にあることを特徴とする電力用低圧開閉器具のため
の焼結接点材料。 - 【請求項２】SnO2のCuOに対する質量分量の比が約9:1で
あることを特徴とする涼許請求の範囲第１項記載の焼結
接点材料。 - 【請求項３】質量分量において6.5％のSnO2、0.66％のB
i2O3、0.74％のCuO及び残り銀を含むことを特徴とする
特許請求の範囲第２項記載の焼結接点材料。 - 【請求項４】SnO2のCuOに対する％質量分量の比が約10:
1であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
焼結接点材料。 - 【請求項５】質量分量において5.01％のSnO2、1.80％の
Bi2O3、0.49％のCuO及び残り銀を含むことを特徴とする
特許請求の範囲第４項記載の焼結接点材料。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843421759 DE3421759A1 (de) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | Sinterkontaktwerkstoff fuer niederspannungsschaltgeraete der energietechnik |
| DE3421759.2 | 1984-06-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS619541A JPS619541A (ja) | 1986-01-17 |
| JPH0768593B2 true JPH0768593B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=6238160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60127036A Expired - Lifetime JPH0768593B2 (ja) | 1984-06-12 | 1985-06-11 | 電力用低圧開閉器具のための焼結接点材料 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0164664B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0768593B2 (ja) |
| AT (1) | ATE84905T1 (ja) |
| BR (1) | BR8502760A (ja) |
| DE (2) | DE3421759A1 (ja) |
| ZA (1) | ZA854389B (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE58908359D1 (de) * | 1988-11-17 | 1994-10-20 | Siemens Ag | Sinterkontaktwerkstoff für Niederspannungsschaltgeräte der Energietechnik, insbesondere für Motorschütze. |
| EP0369282B1 (de) * | 1988-11-17 | 1995-06-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Niederspannungsschaltgeräte-Sinterkontaktwerkstoff der Energietechnik, insbesondere für Motorschütze |
| DE4201940A1 (de) * | 1992-01-24 | 1993-07-29 | Siemens Ag | Sinterverbundwerkstoff fuer elektrische kontakte in schaltgeraeten der energietechnik |
| DE4331913A1 (de) * | 1993-09-20 | 1995-03-23 | Siemens Ag | Verfahren zum Verbinden von einer Kontaktauflage aus Silber-Metalloxid-Werkstoff mit einem metallischen Kontaktträger |
| CN117102479B (zh) * | 2023-10-18 | 2024-01-02 | 佛山通宝精密合金股份有限公司 | 一种改性银氧化锡的制备工艺及其制得的改性银氧化锡 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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