JPS58100650A - 電気接点材料 - Google Patents

電気接点材料

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JPS58100650A
JPS58100650A JP56200437A JP20043781A JPS58100650A JP S58100650 A JPS58100650 A JP S58100650A JP 56200437 A JP56200437 A JP 56200437A JP 20043781 A JP20043781 A JP 20043781A JP S58100650 A JPS58100650 A JP S58100650A
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JP
Japan
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oxide
contact
resistance
electrical contact
contact material
Prior art date
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Pending
Application number
JP56200437A
Other languages
English (en)
Inventor
Sankichi Shinoda
三吉 信太
Yasuhiro Ogawa
泰弘 小川
Akiyoshi Takeshima
竹島 明美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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】 本発明は電気接点材料、特にAqマトリクスに金属酸化
物を分散した複合電気接点材料に関するものである。
金属酸化物を利用した複合電気接点材料として、Aq−
CdO接点材料が広く使用されている。Aq−CdO接
点材料は、接点材料に要求される接触抵抗、耐溶着、耐
アーク消耗などに平均的に優れた性能を示すことから、
継電器、家庭用電気機器の電源スィッチ、一般産業用の
電磁開閉器など、数アンペア以上の負荷電流域に多用さ
れている。
しかしながら、近年、上記各種の電源開閉器に対し、安
全上の規制に伴なう接触信頼性や耐絶縁性の向上が強く
要求されて来ている。また一方においては、電気機器の
半導体化に連れて、各種の電子部品は軽量、小型化が望
まれ、電源開閉器においても例外ではなく、例えば、ス
イッチレバーの軽操化やスイッチ形状の小型化、薄形化
が要求されている。これらの要求は、接点の接触力の朝
夕、接点間距離の縮少など、前記安全上の規制から見れ
ば相矛盾するものとなっている。このため、前述のAq
−CdO接点材料では、耐溶着性や耐アーク消耗性など
において満足の得にくい状況が見られ、結果的には、接
点材料の開閉性能に大巾な改良の期待が寄せられている
このような状況において、Aqママトリクス中3  /
、−:。
B i 20 sを分散させた接点材料は、特開昭52
−133569号公報に明らかにされているように、接
触抵抗が低く耐溶着性の優れた接点材料であるが、欠点
としてアーク消耗が多く、結果的には、スイッチに実装
した場合、接点間の絶縁耐圧不良を引き起こす傾向が見
られた。本発明者等は、先に、この点の改良のため、A
qマトリクスにおいてBi OとS n O2を分散反
応させ、BiとSn 3 の複合酸化物(Bi2Sn207)に転換せしめた材料
が、アーク消耗を著しく改善させ、かつ耐溶着性の面に
おいても改良効果を示すことを見い出した。
さらにまた、前記したように、開閉器の形状が小さくな
るのに伴ない接点そのものも小型化する傾向にあるが、
この場合、接点表面の小さな局部にアークが集中するた
めに、耐溶着性の降下を招来する。これを抑制するには
、上記Bi、Snの酸化物の他に、Inの酸化物を添加
することが効果のあることをも見い出した。
しかしながら、上述したような材料において、開閉する
負荷の種類によっては接触抵抗が増大し、これが要因と
なって開閉器の温度が上昇し、安全性の面から不都合を
招くことが見られる。特にこの現象は、負荷が突入電流
の重畳されない抵抗負荷あるいは誘導負荷の場合に多く
認められる。従って、通常は突入電流のエネルギーによ
2て接点表面近傍層に存在する酸化物が熱的に昇華ある
いは破砕するものが、そのエネルギーが存在しないため
に酸化物が表面近傍層に集積し、接触抵抗上昇を招来し
ているものと考えられる。これらの現象を解消するため
には、当然のことながら、より熱的に安定なIn、ある
いはSnの添加量を減少させれば解決するのであるが、
近時、安全性の面から、同一開閉器において、突入電流
の有無にかかわらず一定の耐溶着性を保持し、接触抵抗
を低く安定にし、かつまた絶縁性の維持が要求されてい
ることから、−概に熱的に安定な酸化物の添加量を減少
させ得る状況にない。
本発明はこのような点に鑑みて成されたものでちり、基
本的にはAq−Bi203−8nO2−In2o3系材
料の特性改良に関して提案するものである。
5 l−ノ すなわち、本発明者等は、上記AqマトリクスにBiと
Snの酸化物を主として分散した材料について引き続き
改良検討した結果、接点表面近傍層に集積する酸化物を
飛散する方法として、sbの酸化物を少量添加すること
により可能であり、これによって突入電流の重畳されて
いない負荷を開閉した場合の接触抵抗の増大を抑制し、
また、突入電流が重畳された場合の耐溶着性も維持し得
ることを見い出した。
以下、本発明の電気接点材料について詳細に説明する。
本発明の電気接点材料は、Aqママトリクス中B1−8
nの酸化物(B 12 S n 207)を主たる酸化
物として分散し、さらに、BiとSnの組成比率によっ
て、Biの酸化物(B12O3)またはSnの酸化物(
S n O2)を若干量含有し、加えて、Inの酸化物
(Ink)、sbの酸化物(Sb203)を分 3 散しているAq−酸化物複合接点材料である。その含有
されている酸化物の量は、金属換算値で、Bi 1.5
〜5.0重量% 、 Sn 1.5〜7.0重量係。
In 0.5〜4.0重量% 、 Sb O,1〜1.
5重量係重量り、これらの酸化物が残部Aqのマトリク
スに分散している0この組成比関係において所望の性能
を見い出し得るものであって、特゛に、前述の小型、薄
型化傾向にある誉源開閉器の接点材料として望ましい特
性を示す。
本発明の電気接点材料に含まれる主たる酸化物であるB
1−8n酸化物(Bi2Sn2o7)は、Biの酸化物
(B12O3)とSnの酸化物(S n O2)をモ/
lz比で1=2の割合にて700〜900’Cの範囲の
温度で加熱することにより得られる。その融点は100
0℃以上であり、昇華性を示し、Aqママトリクス中分
散させることにより、耐溶着性と耐アーク消耗性が得ら
れる。Aqママトリクス中上記B1−8nの酸化物およ
びIn、Sbの酸化物を分散させる手法として、Ag 
−B i −3n −I n −8bの五元合金を酸化
雰囲気中にて加熱し、Bi、Sn。
In、Sbを選択的に酸化させるいわゆる内部酸化法を
取るが、BiとSnについて言えば、前記モル比より換
算し、五元合金中のBi重重量とSn重量yが y/x !;0.57 の関係において、Bi25n2o7を生成させることが
できる。しかしながら、Biは合金中において偏析しや
すいために、内部酸化処理により確実にB1−3nの酸
化物に転化させることは困難であり、Biの酸化物、S
nの酸化物が単独で存在することがある。また、当然の
ことながら、上記y/xの値が0.67より大きくなれ
ば、Biの酸化物が単独で存在することは少なくなり、
Snの酸化物含有量が増加して来る。上記y/xの値が
0.57より小さくなれば、この逆の傾向になることは
明白である。しかしながら、本発明の電気接点材料が主
としてその用途とされる高負荷開閉小型接点の場合には
、上記y/xの値が0.67より大きく、B1−8nの
酸化物と共存している状態で消耗量が少ない。しかし、
In酸化物の存在下にあってSn酸化物が増加すると加
工能が低下すること、加えてsb酸化物を添加する効果
が減殺され、接触抵抗が上昇しやすいことなどの理由か
ら、y/!の値は2以下に押えられるべきである。本発
明の電気接点材料においてIn酸化物の働きは、前述の
如く小型接点としてA q  B 12 S n 20
7材を用いると、アークの生ずる周辺部に、開閉数の増
す毎に徐々に酸化物の抜けたAqに富む層が生成し、こ
のために耐溶着性の劣化を来たし、さらにはAqの富む
層がアークにより飛散し、消耗増加に結びつく傾向が認
められるため、これらの現象を抑制するために添加され
るものである。しかしながら、In酸化物のこの様な働
きは、他方においては接点表面近傍層における酸化物の
集積を引き起し、接触抵抗の増大に結びついている。従
って、In酸化物は、接点の利用される状況に合わせて
最少量を選択すべきであろうと考えられる。本発明の電
気接点材料においては、さらに四番目の酸化物としてs
bの酸化物が添加される。sbの酸化物(Sb203)
は、上記他の酸化物に比較して熱的には最も不安定であ
り、通常は650℃内外に融点を持つが、ここでは化学
式は明確ではないが、Sn酸化物と複合化し800〜9
00’Cにて昇華9 ・・−ジ 性を示す。従って、Aqの融点以下において昇華するた
めに、前述の酸化物の集積を破砕する傾向が認められ、
接触抵抗の低減効果を示す。しかしながら、アークによ
る消耗量は増加するために、その量は最少量に留めらる
べきであり、特にIn酸化物との共存において有効な働
きを示す。
本発明の電気接点材料においては、上述の酸化物に加え
てCOの酸化物が加えられる。CO酸化物の添加は、各
酸化物の粒子を微細化し、酸化物の集積を少なからず阻
止する働きを示す。しかしながら、添加量の増大はCO
酸化物そのものが接触抵抗増大を引き起すために、微細
化効果を示す最少量の添加が望ましい。
本発明の組成は、上述の如き検討経過より求められたも
ので、金属換算組成は少なくともBiを1.6〜6.0
重量%、 SnをBi量の2倍を越えない範囲において
1,6〜7.0重量係、 Inを0.5〜4.0重量%
、 sbを0.1〜1,5重量%、残部Aqより成るも
のである。更にcoの酸化物を加える場合には、上記組
成に対し0.05〜1.0重量%が添加される範囲であ
る。Bi、Sn、In、Sb、 Coの各最少量は、本
発明にかかる材料の目的とした用途に対して添加効果の
認められる下限であシ、各最多量は、合金時の偏析、接
触抵抗、耐溶着性、加工能などにより制限を受ける上限
である。
以上説明した本発明の電気接点材料について、より具体
的に実施例にもとづいて説明する。
本発明の組成に従って、Ag、Bi、Sn、In。
sbおよびCoを合量2o0&秤量する(Coは5n−
Co母合金を利用した)。これをArガス中にて高周波
炉を用いて溶解した。さらに、溶湯噴霧装置により、加
圧窒素ガスを噴霧媒として粉化し50〜100メツシユ
の粉体とした。これを700℃、50時間大気中にて加
熱処理し、AqマトリクスにBi、Sn、In、Sbな
どが選択的に酸化され分散した内部酸化合金粉とした。
この合金粉を20 mAn径の円筒型に装填し、8トン
/cl’の圧力で成型した。次いでこの成型体を8oo
℃で3時間加熱処理し、焼結した。そして、焼結体を5
50’Cの温間押出しによって20−動径から3+n/
in径の線材に力ロエした。その後1.5m/m径まで
冷間伸線し、最終5oo℃1時間の熱処理を施し接点素
線材とした。
上述の如くにして得られた素材は、3 m/ln径。
曲率半径6 m/mの球面頭部を有する接点鋲に加工さ
れ、接点開閉試験に供された。
接点特性は、ASTM型試験機を用いて接触力30g、
開離力40g、開閉速度1ocrn/Becなる開閉条
件として、試験負荷を商用電源周波数60Hz、電圧1
2sV 、突入電流80A 、定常5Aの容量負荷とし
、耐容着性を評価した。またさらに、試験負荷を商用電
源周波数eoHz、電圧125V 、力率0.4.定常
5Aの誘導負荷とし、接触抵抗を評価した。評価値は容
量負荷を3X10’回開閉したときの溶着回数、すなわ
ち、接点を開離するために409を越える力を要した回
数、および誘導負荷を3X10’回開閉する中でsoo
回毎に接触抵抗を測定し、その平均値を取って各々求め
た。試験数量は各6対であり、次表には上記により求め
た各試料の最大値および最少値を結果として示した。参
考までに、比較試料としてAg−Cd0 、およびAg
−B i −3n −I n合金を同様の製法にて作製
した材料の試験結果も併せて示す。
以下余白 以上の説明から明らかなように、本発明に係る電気接点
材料は、耐溶着性において従来のAq −CdOの接点
に対して優れた値を示し、接触抵抗の面においてもかな
シ改善されているだめ、その実用上の価値は大なるもの
がある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Aqマトリクスに金属酸化物を分散するとともに
    、金属酸化物として金属換算値にして、少なくともBi
    を15〜5.0重量% 、 SnをBi量の2倍を越え
    ない範囲において1.6〜7.0重量% 、 In特徴
    とする電気接点材料。 許請求の範囲第(1)項記載の電気接点材料。
JP56200437A 1981-12-11 1981-12-11 電気接点材料 Pending JPS58100650A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004016818A1 (ja) * 2001-06-01 2004-02-26 Tokuriki Honten Co., Ltd. Ag−酸化物系電気接点材料の製造方法およびその製品
US7189656B2 (en) 2001-06-01 2007-03-13 Tokuriki Honten Co. Ltd. Method for manufacturing ag-oxide-based electric contact material and product of the same

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CN100378884C (zh) * 2001-06-01 2008-04-02 株式会社德力本店 银-氧化物系电接触材料的制造方法及其制品

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