JPS58144445A - 銀一酸化物系接点材料 - Google Patents

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】 本発明は新規な電気接点材料に関するもので、特に従来
より比較的小電流の継電器から電磁開閉器やしゃ断器な
との大電流域まで床几に用いられてきたＡｇ−Ｃｄ０系
接点拐料に代って、ＣｄＯを＃Ｊ［シ代替酸化物を含有
させるようにしたＡｇ＃化物系接点月料に係るものであ
る。

従来から電気接点材料としては種々のものが用いられて
いるが、特にＡｇ−Ｃｄ０系拐料は電気接点として要求
される耐溶着性、耐消耗性、接触抵抗の安定性などの諸
性能にすぐれているため、その需要も年々上昇し、旧料
面の改良が重ねられており、またこれに関する学術的研
究も多く、いわばこの系の材料、製造技術の進歩は極限
にまで達しているといえよう。

しかし、このＡｇ−Ｃｄ０系接点拐料は、既知のように
その製造上、溶解、熱間加工、高温内部酸化、分析及び
回収などＣｄを糸外にＵ［出し易い多数の］−程を含ん
でいるため、当然その排出防止に努めなけれはならない
。

この結果、殊に生産設備の拡大に伴って焚火な公害防止
設備が必要となり、当該防１１．のために多大なエネル
ギーが消費され、生Ｈ；価格にまで重大な影響を与える
ことになる。

Ａｇ中にＣｄＯを分散させることは、接点表面の清浄化
作用、溶着力の低減などの性能を改善するものとして効
果的であるが、このような効果を十分に果たすのは特に
交流回路においてであり、極性の変化しない直流回路に
おいて当該接点材料を使用したときは、比較的耐溶着性
に乏しく開閉回数が増すと接触抵抗が増加するなどの難
点がある。

その原因は、一方の極必・ら他方の極に接点材料が移転
し、接点表面に接点母拐と異なる変質層が形成されるた
めと提唱されており、この欠点はＡｇ−Ｃｄ０系接点を
用いる限り解消できない宿命といえよう。

そこで、Ａｇ−Ｃｄ０系接点材料に匹敵する新しい材料
の開発が注目されるに至り、近年各種の研究がなされつ
５あり、Ａｇ中Ｌａの酸化物を分散させた電気接点材料
なども発表されてい乙。

そこで本願人は既に、上記の諸点に鑑み、Ｃｄ成分を含
１ない酸化物の接点特性に寄与する役割について研究を
重ねた結果、電気接点の表面における清浄化作用やアー
クに対する諸現象、例えば消弧作用などが、添加する酸
化物の物性、特にその蒸気圧の温度特性に最も関係が深
いとする考え方に想到し、高性能Ａｇ−酸化物系接点制
料の開発に必要な指釧を得た。

このような思考を基盤として蒸気圧がＣｄＯのそれに近
い酸化物に着目し、ｓｂＸＭｎｓＳｎ、ＩｎＸＴｅなど
の酸化物をＡｇ中に含有させることにより、Ａｇ−Ｃｄ
０糸接定と同等以上の接点表面清浄化作用を発揮させ得
ることを確認することができた０ さらに、Ｎｉ、Ｆｅなどを加えることによって相乗的効
果が発揮され得ることについても、各種の提案を発表し
ている。

本発明は以上のような研究経過に基づいてなされたもの
であり、［Ａｇ中に約５００〜１５００℃の温度範囲で
Ｃｄ　Ｏより高い蒸気圧をもつｓｂの酸化物、約１５０
０〜４０００℃の温度範囲でＣｄ０Ｊ：ｖ高い蒸気圧を
もつＳｎ酸化物、約５００〜４０００℃の温度範囲でＣ
ｄＯより低い蒸気圧をもつＩｎ、Ｍｎの酸化物を組合せ
て分散させることにより、優れた接点特性を発揮し得る
ようにしたものである。

さらに、本発明の重要な点は、上記元素にさらに′１゛
ｅを加えた酸化物を分散させることにより、Ａｇ、−Ｃ
ｄＯ系接点接点っているような欠陥を改善しようとする
にある。

すなわち既知の如く機器の頻繁な運転に伴い、その開閉
を司るスインチにあっては、その接点表面がアーク熱ヤ
ジュール熱によって浴融する程の高温に熱せられ、これ
が夜間などの運転休止時には室温ｔで降温することにな
るから、高温と室温の熱サイクルが繰返されることにな
る。

ところで当該接点は、片側をＡｇ層としてＣｕ、Ｃｕ−
Ｚｎなどによる合判に、ろう伺されることになるが、Ａ
ｇや上記合判、接点制（Ａｇ−ＣｄＯ）の熱膨張率には
差があり、このため上記の如き頻繁な熱サイクルによる
膨張、収縮が繰返されると、接点が彎曲変形するという
現象を生じ、これにより接点が合判から刺離し、剥離部
分が欠落消耗あるいは湿度上術を起すことになる。

既述のＴｅの添加は、Ａｇ中に当該酸化物を均一微細に
分散させる効果があυ、前記ｑ、り熱消耗現象を軽減す
る。

そこで発明（１）は、Ａｇ中に０１〜６２重Ｊｉ％Ｓ　
ｂ、　　０．０５〜５．Ｑ重量％Ｍ　ｎ　、　０．０５
〜５．０重量％Ｓｎ、００５〜５０重量％Ｉｎ、０．０
１〜２０重量％Ｔｅで、かつその総和が０３〜１５０重
量係の範囲である元素成分が酸化物として分散されてい
ることを特徴としている。

このような電気接点材料の製造には既知のように焼結法
（粉末冶金法）と内部酸化法とがあるが、内部酸化の方
が耐消耗性にすぐれていることから後者が多用されてい
る。

内部酸化合金接点の製法は、Ａｇと８１）、８１１％Ｉ
ｎ、Ｍｎ、ＴｅとのＡｇ基合金を溶解によって作製し、
これを酸素雰囲気中で高温に保持させることにより、合
金の表面から酸素を侵入させ、添加元素を選択的に酸化
させて、Ａｇ中に酸化物として均一微細に分散させる。

成分元素としてのｓｂは０１〜６２＠量係でなくてはな
らず、こ＼でＡｇへのｓｂの添加量の上限を６．２ｉ１
ｉＪｉ％に限定しなければならない理由は、合金のα固
溶体におけるｓｂの最大固溶限が、３００℃で６２重量
％であシ、この添加量を越えるｓｂを添加した場合には
著しく冷間加圧性を阻害すること＼なり、電気接点拐料
の量産が困難となるからである。

一方、０１重量％未満の添加量であると、顕著な添加効
果が得られず、その目的を達成し得ない。

さらにＭｎを添加すると、Ｍｎ酸化物は約２０００℃以
上の尚温で、ｓｂやＳｒ＋ｆｉ！２化物よりも低い蒸気
圧であるため、これら酸化物のアークなどによる揮発損
耗を抑制する効果がある。

そしてＭｎの添加上限を５０重量％とした理由は、Ｍｎ
を添加することにより、結晶粒界に酸化物を析出するこ
とを抑制する効果がある。

しかし、５０重量％の上限を越えると、この傾向が顕著
となり過ぎ、結晶粒界近傍で酸（ヒ物の分散が希薄にな
るので、接点特性に曹影響を与えることになるからであ
ｐ、０．０５重量％の下限値は、効果発揮の最低限を示
している。

成分元素としてのＳｎは００５〜５０重量饅の範囲でな
けれはならない。

このような範囲に限定しなければならない理由は、Ｓｎ
を添加した合金を内部酸化すると、当該酸化物は針状を
呈するが、５０市量％を越えた添加では、当該酸化物が
層状に表面近傍に形成し、内部酸化処理が困難となる。

一方、ｏ、ｏｘ＠ｉｉ％未満の場合は、Ｓ　ｎを添加し
た効果があられれないからである。

Ｉｎを含んだ合金は、Ｓｎと同様内部酸化すると、針状
の酸化物となるが、ｓｂその他の元素と組合せた合金に
あってはＩｎが５０重景頭を越えて添加されると、内部
酸化時に、表面に緻密な酸化被膜を形成し、これが内部
酸化を困難にすることになるため、上限を５０屯量チと
しなければならず、００５重量％未満では、添加の効果
がない。

本発明では、さらに前記の如（Ｔｅを添加するが、その
添加による効果は前記の通り熱サイタルによる熱歪を小
さくし、接点の剥離、異常損耗を解消し得る。

その上限を２０重量％とした理由は、溶解試料において
ＴｅとＡｇの金属間化合物が形成されるため加工性が低
下し、２０重量％以上のＴｅ添加においては加工が極め
て困難になるためである。

下限の０．０１重量％は効果発揮の最低限を示している
。

このように、Ｓ　ｂｓ　Ｍｎｓ　　Ｓ’ｎ、　　Ｉ　ｎ
ｓ　Ｔｅを腹合添加することにより、単体添加では得ら
れない相乗効果が得られることになり、すぐれた接点性
能を発揮することになる。

さらに、添加元素成分の総和が１５０重量％を越えると
内部酸化によって酸化物を均−微細−９−へりｒ に分散させることが極めて困難になる。

一方、総和が０３重量％以下では、接点性能改善への効
果が殆ど現れない。

次に発明（２）にあっては、上記（１１の発明内容に加
えて、金属成分が００１〜１０重量饅となるＮ１、金属
成分が０．０１〜１０重量係となるＦｅの一種または二
種の酸化物をも、主成分たるＡｇ中に分散させることを
特徴としている。

こＸで上記の如（Ｎｉ、Ｆｅｉ添加することの役割は、
酸化物粒子を微細化し、整えることにあり、この際上記
の如（１，Ｏｉ量係を上限としたのは、これを越えて添
加すると溶解によって均一な合金が得られなくなる。

また下限としての０．０１重量％は、前記の如き酸化物
粒子微細化の効果を発揮し得る最低限を意味している。

さらに、添加成分の総和が１６０重量％を越えると、内
部酸化によって酸化物を均一微細に分散させることが極
めて困Ｍζこなる。

一方総和が０．３市５１％以下では接点性能改善１０− への効果が殆ど現れない。

こ＼で発明（１）についての実施例を示せば１９９５屯
量饅以上の純度を有する成分拐料を原料として、これを
大気中にて溶解することにより、 ｉｌｌ　　Ａｇ−］、］５Ｓｂ−１．０Ｍｎ−３．０８
ｎ３．０Ｉｎ−０，５Ｔ　ｅ （２１Ａｇ−１，０８ｂ−１，５Ｍｎ−４，０８ｎ−３
，０Ｉｎ−０，８Ｔｅ ｉ３１　　Ａｇ−３，０８ｂ−１，０Ｍｎ−１，５ｓｎ
−２，０Ｉｎ−０，６１”　ｅ の鋳塊を製造し、この鋳塊の表層を面側後、その−面に
薄い純銀板を熱圧着して、ろう付は用の銀層を形成する
。

次に当該累月を冷間圧延して厚さ２朧の板にした後、プ
レス機により直径８１Ｍ１φの円盤状に打抜き、これを
内部酸化炉に入れ、酸素を炉内に導入しながら７５０℃
で１８０時間加熱し、ｓｂ、Ｉ　ｎ　％　Ｍ　ｎ　％　
Ｔ　ｅ　ｆ　Ｈ化させて本発明合金を作製した。

捷た発明（２）に係る実施例としては、上記発明（１）
について実施したと同じ１程により、（４１Ａｇ−２，
０８ｂ−１，５Ｍｎ−３，０８ｎ−２，５Ｉｎ−０，３
Ｔｅ−０，３Ｎｉ １５１　　Ａｇ−５，０８ｂ−１，０Ｍｎ−２，０８ｎ
−］、０１ｎ−０，３Ｔ　ｅ　−０，３Ｆ　ｅ （６１Ａｇ−１，５Ｓｂ−１，０Ｍｎ−４，０８ｎ−３
，０Ｉｎ−０，３Ｔｅ−０，２Ｎ　ｉ−０，２Ｆｅによ
る本発明合金を作製した。

そして上記（１）〜（６）につき接点試験用として当該
合金の裏側に形成されたＡｇ層と接点保持用の金相とを
Ａｇろう付けして試料とし、接点試験にはＡＳＴＭ接点
試験機を用い、電圧ＡＣ１００Ｖ、電流２０Ａ１力率０
６、接触力１５０ｇ１解離力３００ｇの条件で、従来使
用されている代表的な接点材料と比較しながら第１表に
あげた各項について試験を行なった。

第１表 Ｓｂ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｉ　ｎ、Ｔｅの酸化物を所定範囲内
の添加量だけＡｇ中に分散させることにより、Ａｇ−Ｃ
ｄ０系接点と比較すると、その消耗量ではこれを可成９
低減でき、しかも溶着回数を大巾に低下させることがで
きたものであり、また前記した熱サイクルによる剥離消
耗の点でも改善効果が得られ、さらにＮｉ、Ｆｅを添加
することにより、酸化物粒子を整え、浴着回数について
の、改善を促進させることができた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｎ＋　　Ａ、ｇ中ニ０．１〜６．２　重量％Ｓｂ、０．
   ０５〜５０重量％Ｍ　ｎ　、　　０．０５〜５．０重量
   ％８ｎ。 ００５〜５０重量係Ｉｎ、０．０１〜２０重量％Ｔｅで
   、かつその総和が０．３〜１５．０重量係の範囲である
   元素成分が酸化物として分散していることを特徴とする
   銀−酸化物系接点材料。 ＋２１Ａｇ中に発明（１）の元素成分に、さらに０．０
   １〜１０市量％Ｎ１．０．０１〜］、Ｏ＠量％Ｆｅの一
   種あるいは二種を加えて、その総和が０３〜１６．０重
   量係の範囲である元素成分が酸化物として分散している
   ことを特徴とする銀−酸化物系接点材料。