JPS58100650A - 電気接点材料 - Google Patents
電気接点材料Info
- Publication number
- 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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- Japan
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- oxide
- contact
- resistance
- electrical contact
- contact material
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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。
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。
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。
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
。
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。
−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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
/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。
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
。
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。
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。
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)
- (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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56200437A JPS58100650A (ja) | 1981-12-11 | 1981-12-11 | 電気接点材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56200437A JPS58100650A (ja) | 1981-12-11 | 1981-12-11 | 電気接点材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58100650A true JPS58100650A (ja) | 1983-06-15 |
Family
ID=16424271
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56200437A Pending JPS58100650A (ja) | 1981-12-11 | 1981-12-11 | 電気接点材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58100650A (ja) |
Cited By (2)
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 |
-
1981
- 1981-12-11 JP JP56200437A patent/JPS58100650A/ja active Pending
Cited By (3)
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 |
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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