JPH09506461A - 銀‐金属酸化物材料からなる接点ベースを金属製接点担体に接合する方法及び接点ベース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 接点担体と接点ベースの接合は通常硬ろう付け又は溶接により行われ、それには接合側に適切な層を有していなければならない。本発明に基づき接点ベースは接合工程の前に融解せず、少なくとも接点ベースのろう付け側の表面及び表面に近い範囲内の金属酸化物が少なくとも部分的に金属に還元されるようにして処理される。還元は還元雰囲気下の熱処理により行ってもよい。特に銀−酸化鉄（ＡｇＦｅ₂Ｏ₃／Ｆｅ₃Ｏ₄）ベースの接点材料の場合開閉後に再び酸化鉄が形成されるので、この酸化鉄を開閉側で鉄に還元することができる。或はまた接点ベースのろう付け側に炭素を還元剤として備えてもよい。その場合には特に還元は部分的に実施可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 銀−金属酸化物材料からなる接点ベースを金 属製接点担体に接合する方法及び接点ベース 本発明は、銀−金属酸化物からなる接点ベースを金属製接点担体に特に硬ろう 付け又は溶接により接合する方法に関する。更に本発明はこの接点ベースに関す る。 銀−金属酸化物接点ベースは個々の接触片又は線状に延ばされた接点形材又は 帯材として実現可能である。このような接点ベースは電気的及び機械的に金属製 接点担体と接合されなければならない。この種の接点ベースは公知の硬ろう付け 又は溶接法によっては必ずしも接点担体と確実に接合することができない。従っ てこの種の接点ベースはしばしば純銀製の層を設けられる。この層の被着は種々 の製造方法により実施することができる。形材の場合これは接点材料からなる帯 材をメッキすることにより又は直接二層押出プレス法により被着され、それに対 して鋳型成形材を製造する場合は２枚の別々に入れられた層をプレスすることに より行われる。いずれの場合にも純銀層の被着はその仕上げに際して技術的に大 きな労力を伴うものである。従って経済的出費が増すことになり、それがこのよ うな接点ベースを極めて高価なものにする。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第２２６０５５９号明細書には既に、ろう付け により金属製接点担体上に施される一層の接点ベースの場合に更に良好なろう付 け特性を得るために金属酸化物成分を化学的に溶出することが提案されている。 しかしこれは金属酸化物成分の化学的除去により直接表面にある酸化物だけが溶 出されるに過ぎないことから、実際には行われていない。しかしろう付け工程で は通常銀はろう材により溶かさるので、酸化物除去が不十分なために濡れ性が悪 くなり、確実なろう付けが行われないことになる。 これに対して本発明の課題は、種々の銀−金属酸化物材料からなる接点ベース を純銀層を別個に施すことなくろう付け可能とすることにある。 この課題は本発明により、接点ベースを接合工程の前に融解することなく、少 なくともろう付け側の接点ベースの表面のみならず表面に近い範囲内の金属酸化 物を少なくとも部分的に金属に還元することにより解決される。還元パラメータ を還元される層が充分厚くなるように選択すれば、確実なろう付けを達成するこ とができる。 本発明方法は１つにはＡｇＳｎＯ₂Ｂｉ₂Ｏ₃ＣｕＯ材料からなる接点ベースの 場合に、また１つにはＡｇ／Ｆｅ₂Ｏ₃又はＡｇ／Ｆｅ₂Ｏ₃／ＺｒＯ₂材料からな る接点ベースの場合に使用すると有利である。それらの個々の場合に既に金属酸 化物の部分的還元を充分に行うことができる。 本発明の枠内において表面及び表面近くの範囲の金属酸化物の還元は種々の方 法で行うことができる。有利には還元は接点ベースを還元ガス雰囲気下に熱処理 することにより行われる。それには熱処理を焼なまし炉中で行うか又は金属製接 点ベースを誘導加熱することにより行ってもよい。しかしまた還元は材料の融解 がまだ起こらない適当な高エネルギーランプの照射により行ってもよい。還元雰 囲気としては特に水素、化成ガス、又は一酸化炭素が考慮される。 欧州特許出願公開第０２８８８５５号明細書にはろう付け又は溶接可能な下側 面を銀−金属酸化物接点に形成する方法が提案されており、その際接触片の下側 面は格子状にあてられるレーザ照射により点状に融解し、還元させる必要がある 。そのためには接触片の表面をレーザビームの反射を阻止するためまず前処理し なければならない。レーザビームの出射の際に常に局部的に過熱が生じ、不所望 な組織変化を招く恐れがある。 融解を生じることなく表面及び表面近くの範囲内の金属酸化物を還元するには 、接点ベースのろう付け側に炭素を備え、熱処理すると有利である。それにより 局部的還元をろう付け範囲内のみに行うことが可能となる。それには例えば炭素 をグラファイトの形でろう付け側に吹き付けてもよい。 ろう付け側を目的通りに処理し、更に接点ベースの接触側にできるだけ悪影響 を及ぼさない上述の方法の他に、金属酸化物の金属が銀に溶けないか又はごく僅 かにしか溶けない金属である場合特にその表面上及び表面近くの範囲内の金属酸 化物を全面的に金属に還元することも可能である。これは特に接点材料が銀の他 に酸化鉄を含んでいる場合に有利に実施することができる。この場合特に焼なま しにより開閉側の酸化鉄も鉄に還元され、それにより接点層は新たな状態で鉄を 含む。この層は通常厚さが数μｍに過ぎないため、開閉特性は劣化を生じること はない。むしろ既に接点の最初の開閉中又は開閉後に基本材料から鉄酸化物が開 閉面組織内において効力を発揮し、場合によっては再び鉄を酸化することが判明 している。 本発明のその他の詳細及び利点を以下に記載する実施例から明らかにするが、 その際部分的に組織写真を参照する。図は本発明による処理後の状態をそれぞれ 示すもので、 図１はＡｇ／Ｆｅ₂Ｏ₃からなる接触片の表面及び表面に近い範囲の金属組織の顕 微鏡写真図、 図２はＡｇ／Ｆｅ₂Ｏ₃／ＺｒＯ₂からなる接触片の表面及び表面に近い範囲の金 属組織の顕微鏡写真図 を示す。 例 １ ＡｇＳｎＯ₂Ｂｉ₂Ｏ₃ＣｕＯ構造の材料からなる接点ベースを製造する。この ような接点材料及びその粉末冶金法による製造は欧州特許出願公開第０１６４６ ６４号及び同第０１７０８１２号明細書から公知であり、それらの明細書には内 部酸化された合金粉末の使用が記載されている。それには合金の個々の成分の濃 度に通した限界条件が守られる。その場合接触片の製造は焼結技術により鋳型成 形材で行われる。 鋳型成形材の接触片を焼結技術により製造した後周波数により目的通りに制御 することのできる化成ガス下の誘導加熱により、有利には金属酸化物の表面近く の還元を行う。 場合によっては加熱には高エネルギーランプによるエネルギー照射処理も可能 である。高エネルギーランプは一般に、融解及び従って液相は生じないが、それ にも拘らず表面範囲内で妨げとなる酸化物を迅速に還元するのに十分な温度分布 が存在するようなエネルギー密度を有する。この加熱の際に還元ガス雰囲気の代 わりに炭素を還元剤として使用してもよい。特に接点ベースのろう付け側にグラ ファイトを吹き付け、その結果金属酸化物の還元をこの範囲内だけに行うことが 可能となる。 例 ２ 実際に最近は銀−酸化鉄材料が有効であることが判明している。例えばＡｇ／ Ｆｅ₂Ｏ₃１０の接点材料が研究されている。銀中での鉄の溶解性が低いことから 合金粉未の内部酸化は不可能であるので、この材料の製造には銀及び酸化鉄から なる個別粉末を互いに混ぜ合わせる。接点ベースの製造は公知の焼結法により鋳 型成形材又は帯材として形成される。 このような接点ベースを５００℃の温度で３０分間水素中で焼なましした場合 、約２０μｍの範囲まで酸化鉄の鉄への還元が極めて完全に行われる。図１で結 合組織を有する接触片の基本材料は１と、接触片の表面は２とまた表面範囲は３ と符号付られている。基本材料１の範囲はそこに含まれる黒い粒子を形成する酸 化鉄粒子６を有する銀マトリックス５からなる。表面２及び範囲３内には酸化鉄 粒子６はなく、還元により生じた白っぽい鉄粒子が存在していることが分かる。 還元後の銀中における１０質量％以下の鉄の分量は適当なろう材を使用した場 合比較的確実なろう付けを生じる。従って還元パラメータが適切に選択される限 り公知のように別個の銀層を用いる従来技術と同様の接合技術が可能となる。 上記の措置法で特に開閉面も還元されているので、新たな状態の接触片にはま ず第一に元素の形の鉄が存在する。 その結果最初の開閉動作では温度特性は僅かにしか変化せず、その後の開閉過 程で初めて所望の値に調整可能となる。 例 ３ 種々の低電圧接触器に利用するには付加的な酸化ジルコニウム成分を有する銀 −酸化鉄をベースとする材料、特にＡｇ／Ｆｅ₂Ｏ₃５．４／ＺｒＯ₂ｌの接点 材料が有効である。この種の材料は先願の未公開の国際特許出願第９２／２２０ ８０号明細書に記載されている。銀、鉄及びジルコニウムは溶解性が低いためこ の材料の製造は粉末冶金法により個々の金属酸化物粉末を混合することにより行 われる。従って押出プレス法によりこの材料から帯材又は形材が形成され、後に 個々の接触片に裁断される。 このような帯材を焼なまし炉内で５００℃の温度で約３０分以上水素中で焼な ましすると、酸化鉄が帯材の表面及び表面近くの範囲で厚さ約２００μｍまで還 元される。比較的少量で存在する酸化ジルコニウムは６００℃の加熱温度では実 際には反応しないので、これに関しては還元は行われない。 従って裁断後に、金属酸化物としてろう付け側に酸化ジルコニウムのみを有す る接触片が生じる。その組織構造は図２に示されている。図２によれば基本材料 を有する内部範囲１１、接触片の表面１２及び表面近くの範囲１３が存在する。 内部範囲１１の基本材料は１つにはＦｅ₂Ｏ₃からなり、また１つにはＺｒＯ₂か らなる金属酸化物粒子１６及び１７を有する銀マトリックス１５からなり、その 際酸化鉄は比較的微細化されており、酸化ジルコニウムは比較的粗いことが見て 取れる。これに対して表面近くの範囲１３にはＦｅ₂Ｏ₃から還元された鉄粒子１ ８が白っぽい粒子として存在し、それに対してＺｒＯ₂は粗い粒子として変化す ることなく残留している。 このように処理された接触片は大半の成分として銀−鉄をその表面に有してお り、確実にろう付け可能であることを示している。特にこの系では開閉特性、特 に温度挙動は本質的には変わらないことが判明している。それというのも接触片 の開閉側は新たな状態でも酸化ジルコニウムが存在し、かつまた既に数回の開閉 後に気中開閉器でのエネルギー移行により鉄粒子の酸化が行われ、従って接点材 料の所定の構造及び濃度が再び達成されるからである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 銀−金属酸化物材料からなる接点ベースを特に硬ろう付け又は溶接により 金属製接点担体に接合する方法において、接点ベースを接合工程の前に融解する ことなく、少なくとも接点ベースのろう付け側の表面及び表面近くの範囲の金属 酸化物を少なくとも部分的に金属に還元するように処理することを特徴とする銀 −金属酸化物からなる接点ベースを金属製接点担体に接合する方法。 ２． 接点ベースの処理が還元雰囲気下の熱処理であることを特徴とする請求項 １記載の方法。 ３． 熱処理を焼なまし炉中で行うことを特徴とする請求項２記載の方法。 ４． 熱処理を誘導加熱により行うことを特徴とする請求項２記載の方法。 ５． 熱処理を適当なエネルギー密度の照射により、特に高エネルギーランプに より液相を生じることなく行うことを特徴とする請求項２記載の方法。 ６． 還元雰囲気が水素（Ｈ₂）であることを特徴とする請求項２記載の方法。 ７． 還元雰囲気が化成ガスであることを特徴とする請求項２記載の方法。 ８． 還元雰囲気が一酸化炭素であることを特徴とする請求項２記載の方法。 ９． 接点ベースのろう付け面に炭素を備えて熱処理することを特徴とする請求 項１記載の方法。 １０． 炭素をグラファイトとしてろう付け面に有利には吹き付けにより施すこ とを特徴とする請求項９記載の方法。 １１． ＡｇＳｎＯ₂Ｂｉ₂Ｏ₃ＣｕＯからなる接点ベースに使用することを特徴 とする請求項１記載の方法。 １２． Ａｇ／Ｆｅ₂Ｏ₃からなる接点ベースに使用することを特徴とする請求項 １記載の方法。 １３． Ａｇ／Ｆｅ₂Ｏ₃／ＺｒＯ₂からなる接点ベースに使用することを特徴と する請求項１記載の方法。 １４． 開閉側に接点層を有する請求項３記載の方法により得られる銀−金属酸 化物材料からなる接点ベースにおいて、焼なましにより酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃／Ｆｅ₃ Ｏ₄）が開閉側でも鉄（Ｆｅ）に還元されており、接点層が新たな状態で鉄（Ｆ ｅ）を含んでいることを特徴とするる銀−金属酸化物材料からなる接点ベース。