JPS5884950A - 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】 本発明はムｇ合金マトリクスに金属酸化物を分散した複
合接点材料に関するもので、突入電流が〜３ｏム、定常
電流が〜３ム程度までの交流（ムＣ）負荷を開閉するス
ライドスイッチに用いて好適な電気接点材料を提供する
ものである。

ムｇ−Ｃ（１０接点材料が広く利用され、近時において
は、ムｇ−８ｎＯ２系材料なども利用されるようになっ
て来た。

しかるに、近年、電子機器用の各種スイッチにおいては
、安全上の規制に伴なう接触信頼性の改善、あるいは使
い易さの面から、軽操作性、小型化などが要求され、ス
ライドスイッチ形式により数人程度までの負荷を開閉す
る傾向が見られるようになって来た。その結果、スライ
ドスイッチ用接点材料として多用されて来たばね材、例
えばりん青銅（Ｓｎ７〜９重量％　、　Ｐｏ、０３〜０
．３５重量％、残部Ｃｕ）にムｇを２〜１０μの厚さで
張り合わせた材料においては、アークによる消耗により
十分な寿命特性が得られない状況を呈している。

一方、アーク消耗に対しては、前述の五ｇ−Ｃ＋１０゜
ムｇ　−ＳｎＯ２系の材料が望ましいのであるが、機械
的な摺動特性に問題があり、かつまた、スライドスイッ
チ用材料として用いる場合、ばね材に張り合わせ、これ
を圧延加工等により所望の厚さに加工するが、この点に
難点が認められた。

本発明は上記した点に鑑みて成されたものであり、基本
的には、ムｇ−Ｉｎ合金よりなるマトリクスにＢｉ２Ｏ
５を主要成分とする酸化物を分散した材料を提供し、ス
ライドスイッチの特性を改良しようとするものである。

すて（２本願出願人は、ムｇマトリクス中にＢｉ２Ｏ３
の他にＺｎＯ、ＩｎｚＯｓなどの酸化物を分散した材料
を提案して来た。これらの材料は、ムｇ　−ＣｄＯなど
と同様に耐溶着性およびアーク消耗に対しては優れた特
性を示すが、摺動特性には必ずしも満足の得られる傾向
を示すものではない。さらにまた、ばね材に容易に張り
合わせることが可能な材料でもない。しかし他面におい
ては、ＣｄＯに比較して蒸気圧の低い酸化物から構成さ
れていることから、張り合わせ時の接合層の欠陥発生が
少ないこと、あるいは酸化物としては硬度が低いＢｉ２
Ｏ５，ＺｎＯを含むものであるところから比較的良好な
加工性が得られ、延展がある程度可能である等の長所が
ある。

て、摺動特性の加良方策、ばね材に対する張り合わせ方
策、およびスライドスイッチ用材料として必要十分なア
ーク特性の保持について検討した結果、ムｇマトリクス
にＩｎを添加してムｇ−Ｉｎ合金マトリクスとし、これ
にＢｉ２０ｘおよびＺｎＯを分散するか、あるいはさら
ＫＩｎ２０ｓを加えて分散した材料によって所期の目的
を達成し得ることを見い出した。

次に、本発明に係る上記材料について詳述する。

本発明の電気接点材料は、五ｇ−Ｉｎ合金マ）　ＩＪク
ス中にＢｉとＺｎの酸化物を含有する。これらの酸化物
は複合化しＢｉｚ　Ｚｎｙ　Ｏ（但しｘ、ｙは整数）の
形となっている。そして、ＢｉとＺｎの組成比率によっ
て８１の酸化物Ｂｉ２Ｏ５あるいはＺｎの酸化物ＺｎＯ
を含有する。そして、特にアークによる消耗を少なくす
るためには、上記酸化物の他にＩｎの酸化物１ｎ２０３
が添加される。

本発明の電気接点材料は上述の如き構成のものであるが
、これら構成素材の合金量は、材料の金属元素全体の重
量比で、ムｇ−Ｉｎ合金マドリンスのＩｎが３〜２０重
量％、各酸化物が、金属換算値でＢｉｏ、ｓ〜３重量％
、Ｚｎｏ、ｓ〜ｓ重量％、そしてムｇが残部である。Ｚ
ｎの酸化物を加える場合は、上記に金属換算値で０．５
〜２重量％の量が添加される。

本発明の電気接点材料において、五ｇ合金マトリクスを
構成する五ｇ−Ｉｎ合金は、先にも記したように、スラ
イドスイッチ用として摺動特性を向上させ、機械的摩耗
の減少、凝着の防止、摩擦力の低減などに効果を示す。

加えてばね材に張り合わせる場合、通常熱圧着法が取ら
れるが、酸化物含有材料は圧着力が弱く、その後の圧延
工程などにおいて接着層が剥離することが見られるが、
　Ｉｎを添加した場合、ばね材がＣｕ系合金である時に
は、五ｇ−Ｃｕ−Ｉｎの共晶溶融にょる液相接合が見ら
れ、接合層の接着欠陥が少なくなる。ムｇ合金マトリク
ス中のＸｎ添加量の下限は、上述の効果を引き出すため
の最少量によって決められる。他方、その上限は機械的
加工能によって、あるいは、７エ、％よ、９□１１□つ
ゆ、。　　°′・次に、本発明の電気接点材料に含まれ
る酸化物について説明する。主たる酸化物として含まれ
るのはＢｉとＺｎの酸化物である。これらの酸化物は例
えばＢ１４ＢＺｎ＋０７ｓ　などのように複合化した酸
化物を一部形成するが、大部分は単独の形において存在
している。複合化した酸化物は、融点が７６０℃内外ま
で低下して来る。そして、後述するごとく本材料は焼結
法によって一部作製するが、粉体粒子間の焼結性を高め
る働きを示す。一方、単独で存在しているＢｉ２Ｏ５の
酸化物は微量の他の酸化物を含むことによって、γ−Ｂ
ｉ２Ｏ３となって融点が上昇し１０００℃内外に昇華点
を持つ材料となり、、接点の溶着に対し改善効果を示す
。しかしながら、Ｂｉ２Ｏ３単独においては、十分なア
ーク消耗に対する耐力が得られないので、ＺｎＯの添加
が必要とされる。そして、よりアーク消耗を少なくする
とすれば、ＺｎＯよりさらに温度に対して安定、なＩｎ
２Ｏ３の酸化物の添加が望まれる。

ムｇ−Ｉｎ合金マトリクス中に、上記Ｂｉ、Ｚｎ、Ｉｎ
の酸化物を分散させる手法としては、ムｇにＢｉ　。

ＺｎさらにはＩｎを添加した合金粉を作り、これを酸化
雰囲気中にて加熱して、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｉｎを選択的に酸
化させ不いわゆる内部酸化法を取り、内部酸化合金粉と
し、これに別途作製したムｇ−Ｉｎ粉を加えて均質に混
合し、さらに成形、焼結しマトリクス中にＩｎを拡散さ
せてムｇ−Ｉｎ合金マトリクスを得、これに酸化物を分
散した構成とする。

このような手法、構成によって作製する材料において、
酸化物に転化させる金属元素の組成比は、上述の如き条
件下で求められたもので、Ｂｉ、Ｚｎ。

Ｉｎ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り、各最多量
は、ばね材に対する張り合わせの可能性、あるいは、圧
延やスライドスイッチ接点としての曲げ打抜きなどの加
工性の面より制限を受ける量である。

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、ムｇ　、　Ｂｉ　、　Ｚｎ　、
　Ｉｎを合量６００ノ秤量する。Ｉｎは酸化物として含
有さ′せる場合、マトリクスに含有させる分と別に秤量
する。ムｇは、　Ｂｉ　、　Ｚｎおよび酸化物として含
有させるだめのＩｎのいずれもが固溶し得る量と、残部
マ）　ＩＪクス用Ｉｎとの合金用に分ける。例えば、次
表に示す試料ｌ！ｌｅの可動接点用材料の場合、マトリ
クスは１０重量％のＩｎを含むムｇ−Ｉｎ合金でこの中
に金属換算として、２重量％のＢｉ、　１重量％のＺｎ
、１重量％のＩｎを含むものであるから、夫々の秤量値
はＢ１１ｏｙ、ｚｎ６ｙ、酸化物用としてＩｎ５ｙ−、
マトリクス用としてＩｎ５０．ｐｔＡｇ４３ｏｙ−の計
５００１？とする。ここで、ムｇ４３０？のうち２６ｏ
？を分離して、これにＢｉ　１０　ｆ。

Ｚｎ６ｆ、Ｉｎ６ｆを加えて溶解し、内部酸化合金用粉
体を作製するために、加圧窒素ガスによる溶湯噴霧装置
にて粉化し、５０〜３２５メツシュ程度の合金粉体とす
る。この粉体は、７００　’Ｃの温度で６０時間大気中
にて加熱処理されて、ムｇマトリクス中にＢｉ　、　Ｚ
ｎ　、　Ｉｎなどが選択的に酸化された内部酸化合金粉
となる。他方、ムｇの残部１　ＢＯｆとマトリクス用１
ｎ６０ｆは、同様に溶解後、溶湯噴霧装置によってムｇ
−Ｉｎ合金粉とされる。以上はｌｌ＆１６の試料を例と
して述べたが他の試料についても大略同様に行われる。

これらの粉体は均質に混合されたのち、３０％径の円筒
型に装填され、４トン／ｃｆｔの加圧力で成型される。

成型されたビレットは、窒素ガス雰囲気にて６５０℃〜
８００ηで焼結される。なお、この場合マトリクス部分
の流出が生ずるので温度上昇勾配に配慮し、内部酸化粉
マトリクス中にＩｎの拡散が行なわれるようにする。こ
のように焼結されたビレットは、次に、４５０Ｔ：８）
ン／Ｃａの条件にて再度成型されたのち、前回と同様の
条件にて焼結熱処理される。そしてこの焼結体は、５５
０〜６°００℃の温間押出しによって、３０％径から、
巾２０へ、厚さ３％の板状に加工される。さらに、冷間
圧延によって１％の厚さまで圧延したのち、表面をスコ
ッチプライトにより研磨清浄にする。他方、ばね材の素
材として厚さ９％、巾３０％の８重量％　Ｓｎりん青銅
板を準備し、その表面を同じくス片面にＩｎめっきを１
０〜２０μの厚さで施す。

そして、先に加工した１％厚の酸化物−ムｇ合金板をＩ
ｎめっき面に重ね合わせ、耐熱治具により密着させたの
ち、窒素ガス雰囲気中ｅ５ｏ℃〜７６０℃にて１時間熱
処理し圧着する。この時、Ｉｎめっきは液相拡散するが
ムｇ−Ｉｎマトリクス中のＩｎと相乗作用を示し、欠陥
の少ない接合状態が得られる。最後に、この接合材を焼
鈍と圧延を繰返すことにより厚さ７ｏμまで加工する。

上述の如くにして得られた素材は、スライドスイッチの
可動側接点として成形加工され、特性評価に供された。

なお、試験用スライドスイッチの固定側接点としては、
厚さ０．６％の黄銅板に２μ厚さのムｇめつきを施した
材料を用い、また、通常スライドスイッチに使用される
合成油による接点潤滑剤をムｇめつき面に塗布した。特
性の比較試料として、可動接点に厚さ７μのムｇを張り
合′わせた総厚７０μによるりん青銅接点、固定接点に
上述と同一の材料、潤滑剤を用いたスライドスイノチを
準備した。

スイッチの評価はコンデンサ負荷とし、ムＣ３０Ｖ　、
定常３ムラインラッシュ３０人の負荷回路を２万回開閉
し、その後の接触抵抗、接点の消耗状態を観察すること
により行った。その結果を次表に示す。

（以下余　白） １２１、−。

気接点材料は、動作試験後においても実用上十分な特性
を示している。また、材料の消耗、摩耗が少ないことは
スイッチ接点間の絶縁性の向上に結びつき、安全上にお
いても好ましい傾向を示す。

他方、現在広く利用されているＡｇ単独材の場合は、試
料阻８に示すようにアーク消耗により、ばね材であるり
ん青銅面が露出し、一部のものについてはりん青銅面に
孔が発生したものもある。

以上説明したように、本発明の電気接点材料は、スライ
ドスイッチの開閉負荷をアーク発生領域まで拡大するこ
とを可能とするものであり、その実用的価値は極めて高
いものがある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１Ｉｎを３〜２０重量％含み、残部がムｇよりなる
   ムｇ合金マトリクスに、金属酸化物を金属換算値にして
   、Ｂｉを０．５〜３重量％、Ｚｎを０．５〜５重量％含
   んでなることを特徴とする電気接点材料。 （２＋　　Ｉｎを３〜２０重量％含み、残部がムｇより
   なるムｇ合金マ）　ＩＪクスに、金属酸化物を金属換算
   値にして、Ｂｉを０．５〜３重量％、Ｚｎを０．５〜６
   重量％、ＩｎをＯ，Ｓ〜２重量％含んでなることを特徴
   とする電気接点材料。