JPS5867839A - 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】 この発明は特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の電
気接点用材料に関する。このような接点材料は主に低電
圧スイッチギヤ及びリレー用接点構成要素として用いら
れる。

これまでに、低電圧用として汎用されてぎたＡ（Ｊ　／
Ｃｄ　Ｏ接点材料を改良し゛てアーキング条件下におけ
る接点の“やけ″に対する抵抗性を高めて接点構成要素
に対するＡｇの所要−を低減せしめるための研究が多数
なされてきた。同時にまた環境問題から、当該材料中の
ｃｄを環境汚染性でない材料により置換しようとする試
みもなされてきた。Ａ（＋　／Ｃｄ　Ｏ合金の標準的製
造方法、すなわちＡ［／Ｃｄ合金の内部酸化法と粉末冶
金法に対しては、数多くの代替添加物が提案されてきた
が、接点“やけ″又は接点構成要素の溶断（ｆｕｓｉｏ
ｎ）を低減せしめるためには他の接点物性を犠牲にせざ
るをえないという欠点があった。

例えばＡｏ金合金内部酸化法に対しては、ぞの第２金属
成分として３ｎ、ｉｎ、Ｒｉ　、Ｐｂ又はｓｂの使用が
提案されている（西独特許公開公報用２４２８１４６号
及び同第２４２８１４７号）。しばしば組合せて使用せ
られるにしろ、これらの金属酸化物のすべてがＡ（＋　
／Ｃｄ　Ｏに比べて接点やけに対する抵抗性を高める。

しかしながら粒界１ｎ疫としてのこれらの酸化物の必要
濃度及び必要析出量が必然的に接触抵抗を高める程度の
濃度であるために、汎用モータ回路スイッチ及びリレー
の接点構成要素を過熱させる結果となり好ましくない。

その上、これらの材料は脆いことが多く玉アタイプコン
タクタのアイレット（ｃｏｎｔａｃｔ　ｐｌａｔｅ　）
に使用できるだけでリレーのリベット又はプロフィール
部分には使用できない。

粉末冶金方法及び押し出し方法によって製造したＡｇ／
金属酸化物材料は一般にはもっと延性があり、Ａａ中の
非金属成分の選択は基本的には窒化物、炭化物及びホウ
化物（Ｈ、Ｓ　ｃｈｒｅｉｎｅｒ。

ｐｕｌＶｅｒｌｅｔａｌｌＵｒ（ｌｉｅ　ｅｌｅｋｔｒ
ｉｓｈｅｒ　　Ｋｏｎｔａｋｔｅ　。

Ｓｐｒｉｎｏｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ１９６４．　Ｐ、　１
２）にまで広げることができる。溶断物性に関しては、
この種の材料の多くのものは極めて満足な結果を示す。

しかし乍ら実地の経験によればスイッチング動作条件下
でＡａ　／Ｃｄ　Ｏと類似の寿命を有するような材料が
造れる金属酸化物は数少ない。これらのなかには先ず３
ｎ　０２が包含せられ、これは西ドイツ特許公報用８０
７４１６号により以前から公知になっている。Ａ（１／
ＳｎＯ２材料の接点゛やけ°′は押し出し又は圧延によ
りせんい状の酸化物組織をＡＱマトリックス中に生成さ
せて接点表面に対して垂直に整列させることにより、さ
らに減少さけることができる（西ドイツ公開特許公報第
２５１５３９２号）。しかし乍らこの型のものの適用は
接点構成要素を台座に溶接又はろう着するのが容易ぐな
く経済及び技術の両面からみて不満足なものである。さ
らに、モータ回路スイッチ及びリレーの接白ｍ度は５ｎ
０２の安定性を考慮してもなお余りにも高くなり過ぎる
。

この問題を解決するための他の提案によれば、Ａ（１／
Ｓｎ　Ｏｚ材料に対して、さらに０．０５〜５重−％の
タングステン酸化物を添加すると接点の゛やけ″抵抗性
が改善せられると同時に接点構成要素の温度の低減が可
能であるとしている（西ドイツ公告特許公報用２９３３
３３８号）。

しかし乍らＡｏ　／Ｓｎ　０２　／タングステン酸化物
から成る接点構成要素の場合には、この接点構成要素の
全ｒｆ命に頁って接点構成要素の温度が一ングステン酸
化物が混合されていない場合のＡ（＋／Ｓｎ　０２接点
材料において経験されるような温度にさえ達することが
ある。この現象はタングステン酸化物に関して接点構成
要素が次第に粉末化することに原因があるとされており
、このことはＳｎ　０２の良好な熱安定性に比べてタン
グステン酸化物の熱安定性が著しく小さいことに起因し
ている。

そこでこの発明の目的は、ＡＣ＋　／Ｓｎ　０２を基本
とする電気接点材料であって少なくとも１種の高融点金
属成分を追加的に含み、接点構成要素の温度特性が改善
せられ、長い寿命が確保され、かつ溶噺に対して強い抵
抗性を有するような接点材料の提供にある。

特許請求の範囲第１項によれば、この目的はＡ（１／５
ｎＯｚを基本として、バナジウム酸化物及び／又はモリ
ブデン酸化物及び／又はビスマスチタン酸塩から成る他
の酸化物成分を０．１〜３申吊％の範囲で追加的に含右
し、又できれは、タングステン炭化物及び／又はモリブ
デン炭化物のような炭化物成分を０．０４〜３Φ部％含
有しくいる接点材料によって達成できる。接点材料に鼓
求される延性に応じて、ＳｎＯ２の割合いは４−１８重
φ％の範囲で変化するが、バナジウム酸化物及び／又は
しり１デン酸化物及び／又はビスマスチタン酸塩及び／
又はタングステン炭化物及び／又はモリブデン炭化物の
添加割合は６手−％を越えではならない。ｓｎ　０２が
４重量％以トの場合には接点構成要素が溶断し易くなる
軸向がある。

３ｎ　０２が１４重重参を越えると接点材料の延性が悪
くなる。３ｎ　０２に加えてこの酸化物又は炭化物を添
加することによる効果は０．１重量％以下では効果がな
く、６重量％以［′では材料の硬さが大きくなり過ぎる
。

発明者らによる多くの試験結果によれば、Δｇ／Ｓｎ　
０２材料に対して特定する％範囲でバノジウム酸化物及
び／又はビスマスチタン［ａ及び／又はモリブデン酸化
物を添加するとタングステン酸化物のように接点温度の
低減が可能になると同時に、Ａ！Ｉｔ／５ｎＯｚ／タン
グスデン酸化物よりもびん度が＾いスイッチサイクルに
おいてこの低減せられた接点温度の維持が可能になるこ
とが分った。

また、Ａｇ／ＳｎＯ２に対してタングステン炭化物だけ
を添加した場合は接点温度の低減効果は僅かであるが、
軽電流負荷ないし中電流負荷のみならず重電ｍ負荷にお
いての接点寿命が著しく増加することが分った。僅かな
鰯でもモリブデン炭化物はタングステン炭化物と略同様
な結果を与える。バナジウム酸化物及び／又はモリ１デ
ン酸化物及び／又はビスマスチタン酸塩とタングステン
炭化物もしくはモリブデン炭化物との特定比率の混合物
をＡｇ”／ＳｎＯ’２に添加すると技術的に満１できる
平均値が得ら、するのみｃ９なく・寿命及び加熱特性の
両方に関して単なる累積効采以トの相乗効果が生ずると
いう予測外の結果が得られる。

炭化物と酸化物の混合比が１：０．５ないし０．５：１
の範囲（８１１０２は除外して）であって、Ａｇ／Ｓｎ
Ｏ２に添加する炭化物と高融白金属酸化物の全重量が約
１．５重量％の場合に最適の結果を与える。

発明者らはまた、Ａｇ／ＳｎＯ２接点材料に対して、モ
リブデン炭化物もしくはタングステ炭化物をバナジウム
酸化物、モリブデン酸化物及びビスマスチタン酸塩と併
用するだけでなく、同時にまたタングステン酸化物も加
えると接点の寿命及び接点温度の双方についての限界に
対して最も好ましい結果を与えることを見出した。この
方法を用いることにより、既知のＡａ／５ｎＯｚ／タン
グステン酸化物接点材料に比べて著しく改良せられた接
点材料を得ることができる。

バノジウム酸化物、モリブデン酸化物及びビスマス酸化
物の熱安定性は、タングステン酸化物の熱安定性よりも
遥かに低いので、Ａ！＋／５ｎＯｚ接点材料へのこの好
ましい添加効果は予想外のことであって、この好ましい
効果はこれらの添加物と３ｎ　０２との闇に生起する特
殊な相互作用（酸化物成分の比較的に低い融点に関連し
ているようであるが）に原因しているようである。この
仮定は次のような実験事実によって証明することができ
た。３ｎ　０２を含まないＡｇ／金ｉｕｓ化物接点材料
に対してこれらを添加したり、タンタル酸化物やニオブ
酸化物のような高融点の類似金属成分をＡ（１／５ｎＯ
ｚ接点材料と組み合わせても同じような結果は得られな
い。ニオブ酸化物やタンタル酸化物の添加は、むしろ接
点温度の１−背に寄与し、接点寿命をらぢめさえする。

この発明による接点材料は非常に延性があり、スイッチ
ング動作に際して生起する接点部分の加熱を、その接点
の寿命期間を通じて常に低く抑えることができる。

更に又、タングステン炭化物又はモリブデン炭化物のよ
うな硬質材料を添加すると、プロセスに際して５００２
やその他の金属酸化物成分が一層均一に分散するので、
粉末混合物の均質化に要する複雑なＴ稈を省略できるこ
とも分った。いずれの添加に際しても、Ａｇ／Ｓｎ　０
２又はＡｇ／５ｎｏ２／タングステン酸化物から製造せ
られる接点構成要県に比べて、よりよい製造能力が確保
せられる。

次にこの発明の接点材料の弗型的な実施例を述べる。

実施例　１ ８８．５重量％の市販Ａ（ｌ粉末（粒径〈３（５７１１
１１）、１０重量％の５ｎＯｚ（粒径＜５．ｃｚｍ＞、
０．７型理％のモリブデン酸化物（粒径〈７，５重１ｍ
）及び０．８１重１％のタングステン炭化物（粒径〈２
．５μｍ）を粉末状にて乾燥状態において１時間脱合し
た。次いでスクリーン（メ・ンシュ６０μｍ　）　シて
から等圧圧縮して約５０ｋｇのインゴットを作り、１．
５時間１１００°Ｋにおいて焼結した。次いで断面積１
０Ｘ７５１１１２になるように熱間押し出しし、加熱口
〒ルにより純銀シートをクラッドし、更に最終の厚さま
で熱間圧延して接点プレートに対る標準方法に準拠して
処理した。

実施例　２ ８８．５重鰯％のＡａ粉、１０重量％のＳｎ　Ｏｚ及び
１，５型砂％のモリブデン酸化物の混合物を公知の沈澱
混合法により！ｌＩ造した。本尺にて圧縮して背面に純
銀を有する２層インゴットを作り、１１５０°Ｋにて焼
結し、次いで熱間押し出しして背面に純銀を有する２Ｉ
ｉ押し出し成形品を作り、更にロール掛けして最終厚さ
となして、接点プレートに対する標準法に準拠して処理
した。

実施例　３ ９１．２重・％の市販Ａｇ粉末（粒径〈６３μ１Ｉｌ）
、８重量％の市販ＳｎＯ２（粒径＜５ｎｍｌ及び０．８
重畢％のタングステン炭化物（粒径〈２．５μｍ〉を粉
末状にて混合し、次いて等圧圧縮して１２ｋｇのインゴ
ットを作った。次いで１１５０°Ｋにて焼結し、次いで
熱間押し出しして径３．５ｎのワイヤとなし、１．４ｎ
径に延伸し、固型リベットに対する標準法に従って処理
した。

実施例　４ ８８重階％の市販ＡＱ粉末（粒径〈３６ＩＩＩｌ）、１
０．５重１％のＳｎＯ２（粒径〈５μＩｌ）、１型部％
のタングステン酸化物（粒径〈１０μｍ）及び０．５十
−％のタングステン炭化物（粒径く２．５μｌ）を乾燥
状態にて粉末状にて混合ｌノだ。

次いでスクリーン（メツジュロ０μ５）ＬＦＪ後、等圧
圧縮によりインゴットを作り、約１．５時間１１２０°
ににて焼結し、熱間押し出しにより断面積１０Ｘ５０龍
２のバーを作り、熱間圧延して純銀シートをクラッドし
、加熱【１−ルにより最終咋さとなして接点プレートに
対する標準法に準拠して処理した。

実施例　５ ８８重重廻の市販Ａ（ｌ粉末（粒径〈４０μＩｌ）、１
１．１重量％の５ｒｌＯｚ（粒径５７１ｍ）、０．２重
量％のバナジウム酸化物（粒径＜５Ｉｚｍ）及び０．７
重餠％のモリブデン酸化物（粒径〈７．５７１１）を粉
末で混合し、等バ；會縮によりインゴットとなし、約１
時間１１７０°ににて焼結し、次いで熱間押し出しによ
り背面に銀層を有する２層押し出し成形品を作り、加熱
Ｏ−ルにより最終厚となし、接点プレートに対する標準
方法に準拠して処理した。

実施例　６ ８８重−％の市販Ａｇ粉末（粒径〈４０μ１ｌｌ）、１
０．５重−％の５ｎＯｚ（粒径〈５μｌ１１）、０．５
重量％のバナジウム酸化物（粒径〈５μｍ）及び０．７
重量％のタングステン炭化物（粒径〈２．５μ園）を粉
末状にて混合し、等圧圧縮してインゴットを作り、約１
時間１１３０°Ｋにて焼結し、次いで熱間押し出しを行
なって断面積１２×７０　ｕ　２の押し出し成形品とな
し、加熱ロールにより純銀シートをクラッドし、最終厚
が得られるまで熱間延圧して接点プレー十に対する標準
方法に準拠して処理した。

実施例　７ ８８手−％の市販Ａ（ｌ粉末〈粒径＜４３μｍ）、７重
暑％の５ｎＯｚ（粒径く５ｎ輪）及び５重−％のビスマ
スチタン酸塩（粒径〈３０μｍ）を粉末状にて混合し、
等圧圧縮してインゴットを作り、約１時間１０００°Ｋ
にて焼結し、次いで熱間押し出しして背面に純銀を有す
る２層押し出し成形品となして最終厚さまで圧延し、接
点プレートに対する標準り法に準拠して処理した。

（ほか１名） 第１頁の続き ０発　明　者　ギュンター・ステンペルドイツ連邦共和
国７５３１アイジン ゲン・シャウィンスランシュト ラーセ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）Ａｇ、５ｎＯｚ及び少なくとも１種の追加的高融
   点金属化合物から成る電気接点材料ｒあって、Ａ！＋以
   外に４〜１８重画％のＳｎ　０２と、バナジウム酸化物
   及び／又はモリブデン酸化物、及び／又はビスマスチタ
   ン酸塩から成る０、１〜３重鰻％の他の酸化物成分及び
   ／又は０．０４〜３重拳％のタングステン炭化物及び／
   又はモリブデン炭化物を含有し、該追加的酸化物成分と
   該炭化物成分の総量が６重量％を超過しないことを特徴
   とする接点材料。 （２＞Ａ（＋　、Ｓｎ　０２及びタングステン酸化物か
   ら成る電気接点材料であって、Ａｏ以外に４へ・１８重
   稼％の３ｎ　０２と、０．１〜３重那％のタングステン
   酸化物及び０．４〜３重最％のタングステン炭化物及び
   ／又はモリブデン炭化物を含有し、該タングステン酸化
   物と該タングステン炭化物及び／又は該モリブデン酸物
   の総量が６重量％を超過しないことを特徴とする接点材
   料。 （３）６〜１２重鰻の３ｎ　０２と０．５〜１．５重−
   ％のモリブデン酸化物及び／又はタングステン酸化物及
   び／又はバナジウム酸化物及び／又はビスマスチタン酸
   塩と０．６〜２重蘭％のタングステン炭化物と残りの八
   〇から成り、該モリブデン酸化物及び／又はタングステ
   ン酸化物及び／又はバナジウム酸化物及び／又はビスマ
   スチタン酸塩及び該タングステン炭化物の総量が２．５
   重量％を超過しないことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項もしくは第２項に記載の材料。 （４）酸化物及び炭化物の総量が約１２重量％であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
   ずれかに記載の材料。