JPS5855546A - 電気接点材料 - 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、電気接点材料、特にムｇ　−Ｓｎ　−Ｉｎ接
点材料の改良に関する。

電磁接触器を初めとする低圧開閉器具類の電気接点には
Ａｇ−金属酸化物系材料が主に使用されている。特に、
Ａｇ−０（１０系接点材料は、耐消耗性、耐溶着性及び
低接触特性などをバランスよく具備しているため幅広く
使用されている。しかしながら、人体に有害なカドミウ
ムを含むためにあまり望ましいものではない。このため
最近ではＡｇ　−０（ｔｏ系接接点同等以上の特性を有
する無公害の電気接点材料の開発が要望されてきた。Ｏ
（ｌを用いないムｇ−金属酸化物系接点材料としては、
Ａｇ　−８ｎＯ，系、ムｇ−工”ｇｏｓ系、八ｇ−Ｚｎ
Ｏ系、ムｇ　−ＭｎＯ系及びこれらを複合したものが検
討されている。特に、Ａｇ−ＢｎＯ，−工ｎ、Ｑ、系は
、Ａｇ−Ｃｔｄ。

系と比較して接触抵抗は高いものの、その他の接点特性
は＃１ぼ同等か又はそれ以上とされている。

これらの接点材料の中でも、ムｇ　−ｓｎｏ、　、Ａｇ
　−Ｉｎ、Ｏ，及びムｇ−ＳｎＯ，−工ｎ西系接点材料
の組成範囲、製造法及び特徴は次の通シである。

（１）　　Ａｇ　−８ｎＯ，系 この種の接点材料としては８ｎ含有量が５〜１５重量−
のものが検討されている。これは、ａｎ含有量が５重量
％未満では耐溶着性が低下して使用に耐えず、１５重量
−を越えると内部酸化処理が極めて困難になるとともに
、電気伝導度が大幅に低下して実用に耐えなくなるため
である。製法としては、通常、ムｇ−８ｎ合金を溶解鋳
造した後、圧延加工によって板となし、これを酸素分圧
Ｉ　Ｋｆ／ｃｄ以上の酸化性雰囲でａｏｏ　ｃ〜７５０
　Ｃの温度範囲において数十から数百時間の内部酸化処
理を行って使用に供されている。この方法で均一な内部
酸化組織が得られるのは、一般的には８４ＥＩｎ程度ま
でであるとされ、これ以上になると表面に１３ｎＯ，被
膜が形成され、均一な内部酸化組織を得ることが困難と
なる。これを防止するためにはよシ高い圧力の酸化性雰
囲気が必要となる。また、Ｓｎ含有量が増加すると合金
の加工性が悪くなるとともに、内部酸化処理中にクラッ
クの発生やその他の障害が多くなる。これらの欠点をカ
バーするものとしてＡｇ粉と８ｎＯ，粉を混合し焼結す
る方法が提案されているが、８ｎＯ，をＡｇ中に均一に
分散させることが困難であり、この方法においては良好
な接点特性を得るまでには至っていない。

（２）　　Ａｇ−Ｉｎ、０３系 この系の接点材料においては、６〜１２重量％のＩｎの
ものが検討されている。工ｎは、人体に対して無害とい
う利点を持つが、五ｇ−Ｏｔ１合金などに比較して酸化
物表面被膜を形成しやすく、内部酸化組織も針状組線と
なシ、これによって電気特性が阻害されるという特徴を
もっている。また、Ｉｎの蒸気圧は低く、アーク発生下
での昇温による再酸化現象が起りやすいためＡｇ　−Ｃ
！ｄｏと比較して耐溶着性が低下する。このためムｇ−
Ｉｎ、０１のみの組成ではあまシ実用化されていない。

（３）　　Ａｇ　−８ｎＯ，−工ｎ８０．系８ｎとＩｎ
の両者の長所を活かす方向で種々検討されてきたのがこ
の系の接点である。

Ａｇ中の８ｎの拡散速度はｃｄよυも遅く、シたがって
８ｎを含有させて内部酸化した場合、溶質金属の酸化に
おける核発生と核成長のバランスがとれないために、Ａ
ｇ−０（１合金に比較して酸化物表面被膜が形成されや
すくなり、内部酸化の進行が阻害される。しかしながら
、ａｎが１０重量−未満のムｇ　−８ｎ合金においては
、Ｉｎを１〜６重量％添加すると、内部酸化が可能なこ
とが見出された（％開開５０−２８６９１号）。ここで
、８ｎを１０−未満としているのは、これ以上にすると
、前述のように、加工性の低下、クラックの発生などの
現象が発生するためである。また、Ｉｎを１〜６チとじ
ているのは、この範囲でなければ、Ａｇ−８ｎ合金の内
部酸化に寄与しないからで−ある。これら合金の製造法
はＡｇ−８ｎＯ，系の場合と同様である。

他方、８ｎを１０〜１３重量％、そしてＩｎをｏ、ｉ〜
１．０重量％含有するものが良好な接点特性を示すこと
が報告されているＣ特公昭５４−１５４０８号）。

ここで、８ｎを１０重量％以上としているのは、それ未
満では良好な耐溶着性が得られず、１３重量％を越える
と電気伝導度が低下するためである。また、Ｉｎが０．
１重量未満ではＡｇ中の固溶した分解８ｎの再酸化を促
進させることができず、安定した耐溶着性が得られない
からである。１重量％を越えると、アーク熱により分解
してＡｇ中に固溶したＳｎを再酸化するには過剰となシ
、安定した耐溶性を確保できなくなるためである。

以上のようにＡｇ　−８ｎＯ，−Ｉｎ、０３　系接点材
料の場合には、大気中での内部酸化が極めて困難であシ
、高圧容器が必要であシ、また内部酸化時間が非常に長
いこと、Ｓｎ含有量が多いと加工性の低下、クラックの
発生などの障害が生ずること、Ａｇ−ａａＯ系と比較し
て接触抵抗が高いこと等の問題点がある。

したがって、本発明は、上述のような従来技術の問題点
を克服し、耐消耗性、耐溶着性に優れ、しかも下記の特
徴を有し、経済性に富んだ電気接点材料を提供すること
を目的とする。

（１）内部酸化処理を簡略化できる。

（２）　　８ｎ含有量を多くでき、経済的である。

（３）接点形状を幅広く選択することが可能で、材料損
失がほとんどない。

一般に、電磁接触器に使用されているムｇ−金属酸化物
系接点材料においては、Ａｇ中の金属酸化物量が増加す
るにしたがって消耗−溶着特性などは向上してくるが、
その反面接点の接触抵抗が大きくなり、温度特性に悪影
響を及ぼす。したがって、Ａｇ中の金属酸化物の総和は
、特性のバランスを取シつつ電磁接触器の設計仕様に応
じて決定することが肝要である。また、ムｇ−Ｅｌｎ−
Ｉｎ系接点の製造法としては大気中の内部酸化が可能で
、しかも工程も簡素化できるものであることが好ましい
。

本発明者は、以上の観点にたって、Ａｇ−ａｎ　−Ｉｎ
系接点材料について種々の試験研究を行った結果、８ｎ
が１０〜１５重量％、Ｉｎが２〜６重ｔチ、そして残部
がＡｇよシなる直径が約１５０／ｊｍ以下の合金粉末を
原料粉として採用すれば、大気中で内部酸化処理が可能
であるとともに、その酸化処理材料を電磁接触器用接点
材料として実用できることを見出し、本発明を完成した
。

本発明に従う接点材料において、Ｓｎ含有量を１０重量
−以上としたのは、これ未満では安定した耐消耗性、耐
溶着性が得られないためである。また、１５重量％を越
えると、内部酸化が極めて困難になるとともに、電気伝
導度が大幅に低下するので、Ｓｎ含有量は１５重量−以
下にするのが好ましい。

また、Ｉｎ含有量を２〜６重量％としたのは、この範囲
内でなければＡｇ　−８ｎ合金の内部酸化に寄与しない
ことが実験的にわかったためである。

さらに、本発明において、合金粉末の直径を約１５０μ
ｍ　以下としたのは、これ以上の直径であると、Ａｇ中
のａｎの拡散速度が遅いために外部酸化による酸化物表
面被膜の割合が多くなシ、接点特性に悪影響を及ぼすた
めである。

本発明に従う合金粉末から接点を製造するための内部酸
化処理条件としては、温度が５００℃〜８００℃で、時
間は１５時間〜１００時間の範囲が適当であった。製造
法としては、通常の粉末冶金的手法を応用すれば十分な
特性を得ることができる。

なお、本発明による電気接点材料は、ムｇ−８ｎ−Ｉｎ
系合金の酸化物の割合が高いためにＡｇ　−ＣａＯ系接
点に比較すると接触抵抗が大きくなるという難点を有し
ておシ、これが実用化の障害になると予想されたが、種
々の試験研究の結果、ある定格範囲の電磁接触器におい
ては、温度上昇特性の規格を十分に満足することが明ら
かになった。

なお、本発明の原理は、粉末冶金的手法によって製造さ
れる電気接点材料の性能の向上に応用することができる
。

以下に、Ａｇ−１１８ｎ　−４，５Ｉｎ合金を例として
本発明の実施例を示す。

実施例 アトマイズ法によってムｇ−１１８ｎ−４，５Ｉｎ合金
を直径１５０μｍ以下の合金粉末とした。この合金粉末
を７００℃で１６時間の内部酸化処理に付した。

その後、以下の工程で接点を製作した。

成形（３ｔｏｎ／ｃＪ　）　→焼結（８００℃、２時間
、大気中）→熱間プレス（７ｔＯｎ／ｃＩｉ、５５０℃
、９秒） 得られた接点を２６Ａと５ＯＡの電磁接触器に組み込ん
で以下の条件で接点試験を行なった。なお、この接点試
験は、日本電気工業会標準規格、７１Ｍ１０３８−１９
７５に準拠している。

上記の試験条件で得られたＡｇ−１１８ｎ　−４，５Ｉ
ｎからの接点と比較のためのＡｇ　−１３０ｄＯ（従来
品）との結果を下記の表に示す。

＊　溶着を開始する電流であシ、定格使用電流の倍数で
表わす。Ｊ工８　（：！８３２５−１９７７では定格電
流の１０倍を満足すれば良いことになっている。

＊＊　５０００回開閉後に定格電流を通電した際の接点
間の温度上昇値。電気用品取締法による規格値は１００
℃以内である。

以上の試験結果から、本発明にょるＡｇ　−ａｎ　−Ｉ
ｎ系接点材料の性能は、閉路電流と温度上昇特性の面で
従来技術のムｇ　−１３％　Ｃ（１０接点よシ低下して
いるが、消耗と寿命の面で同等か又はそれ以上の値とな
シ、その有用性が認められる。

特許出願人　　株式会社富士電機総合研究所同　　　　
　富士電機製造株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓｎが１０〜１５重量％、Ｉｎが２〜６重量％、残部が
   ムｇであるへｇ−８ｎ−１ｎ系合金粉末からなる電気接
   点材料。