JPS5931808B2 - 電気接点材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気接点材料に関するものであり、特に銀−酸
化ビスマス接点材料の特性改良を目的とするものである
。

銀−酸化物系接点材料として、銀−酸化カドミウム接点
が広く利用されている。

銀−酸化カドミウム接点は接点に要求される接触抵抗、
耐溶着耐消耗などの性能に対して、平均的に優れた特性
を示すために、継電器やノーヒユーズブレーカ、家庭用
電化機器の電源スィッチなど、数アンペア以上の負荷電
流域で使用されている。

しかしながら、成分のひとつとしてカドミウムが使用さ
れているため、製造上、使用上好ましい材料ではない。

銀糸の接点材料としては、上記用途に対して、銀−ニッ
ケル、銀−カーボン、銀−タングステンなどの利用も考
えられているが、接触抵抗や耐溶着、耐消耗などのいず
れかの点で劣り、満足できる接点開閉器を構成できない
状況にある。

本発明は、以上のような問題点を解決するためになされ
たものであって、基本的には、銀−酸化ビスマス接点材
料の特性改良に関するものである。

銀−酸化ビスマス接点材料は酸化ビスマスの導電性、昇
華性を利用し、接触抵抗の低い、耐溶着性の優れた接点
材料である。

しかしながら、耐消耗性については劣り、この面から銀
−酸化カドミウム接点に匹敵するにはなお改良の余地が
あった。

発明者らは、銀−酸化ビスマスを主成分として、その耐
消耗性を種々検討した結果、ニッケ）Ｖの酸化物、さら
には、ニッケルの酸化物の他に、アルミニウム、カルシ
ウム、マグネシウム、チタン、シリコニウム、イツトリ
ウム、希土類金属の酸化物の少なくとも１種以上を添加
することが、耐消耗性を著しく改善し、さらに酸化ビス
マスとの相乗作用により、耐溶着性の面でも、特性の改
良が認められることを見い出した。

次に、本発明についてさらに詳述する。

本発明にかかる電気接点材料は、銀−酸化ビスマスを主
成分とし、さらに基本的にはニッケルの酸化物を含有す
るもので、その構成成分が毒性の低い金属元素よりなる
。

その製造にあたっては、銀−ビスマス−ニッケルよりな
る３元合金を酸化雰囲気中で加熱処理し、いわゆる内部
酸化法によって、銀地中にビスマスの酸化物、ニッケル
の酸化物を分散させたものである。

また、その望ましい組成範囲は、内部酸化処理前の金属
合金の比率においてビスマス１〜６重量％、ニッケル０
．０１〜０．５重量％、および残部銀より構成される。

ビスマスの比率が１重量％に満たない場合には、その効
果が少なく、また６重量％を越えると、偏析により酸化
処理時に著しく大きな酸化物粒子が析出してしまうので
、好ましくない。

ニッケルは、内部酸化処理時の加熱によって、結晶粒の
成長を抑制する働きを示すものであり、その結果、結晶
粒界面に球状に析出するビスマス酸化物の粒子を微細化
させることを可能とする。

このニッケルの作用によって、接点特性面では耐消耗性
が改良され、また素材としては加工能が上昇する。

このような効果をもたらすニッケル量は下限が０．０１
重量％である。

一方、その上限は０．５重量％であり、この値を越えて
多く添加した場合には、ニッケルが合金溶解時に偏析し
、逆に加工性を悪化させる。

ビスマス酸化物は、上記したように銀地結晶粒の境界面
に集積しやすく、その粒子形状は、球状のいわゆる析出
酸化物粒子としては好ましい形状を示すものであるが、
その大きさが肥大化しやすい。

この肥大化しやすい粒子を微細化するには、上記のよう
な結晶粒の大きさを押えて小さくする方法と、さらに積
極的には、ビスマスより酸化されやすく、かつ銀合金結
晶粒内にも容易に酸化析出する金属元素を微量添加し、
その金属元素の酸化物を核として、それを取りまくよう
にビスマス酸化物を析出させ微細に分散させる方法があ
る。

この後者の方法におけるような作用を示す金属元素とし
て、内部酸化処理時の加熱温度における酸化物生成遊離
エネルギーが小さい金属元素である、アルミニウム、カ
ルシウム、マグネシウム、チタン、ジルコニウム、イツ
トリウム、および希土類金属をあげることができる。

これらの金属元素は、銀に固溶しにくいために、あまり
多量に添加すると加工能が著しく低下する。

したがって、その添加適量範囲は、効果の認められる最
少量を下限として０．０１〜０．５重量％である。

このようにして酸化ビスマスの粒子を球状とし、かつ均
一微細に分散させると、接点特性上においては、耐溶着
性の面の改良が行なわれるとともに、耐消耗性において
も改善が見られる。

次に本発明の実施例について説明する。

まず、主要成分である銀、ビスマス、ニッケルの他に、
アルミニウム、チタン、マグネシウム、希土類金属につ
いて、本発明に従う材料の組成にて溶解し、これを内径
１５ｍｍの円筒金型に鋳込み、インゴットを得た。

なお、一部添加金属については、アルミニウムー銀、ア
ルミニウムーニッケル、チタン−ニッケル、ニッケルー
銀（焼結材）、ミツシュメタル（セリウム、ランタン、
ネオジウム、プラセオジウムなどの希土類金属を９３重
量％以上含有する）などを母合金とし、溶解は、アルゴ
ンガス雰囲気にて高周波溶解炉を利用した。

得られたインゴットの表面層を面側して１２ｍ７ＩＬの
太さにした後、７００℃の酸素気流中にて１００時間の
第１次内部酸化処理を施した。

それから、線引と中間焼鈍（７００℃、３時間）を繰返
し、その後、φ１２ｍへ １１ｍ４ １０ｍｍ、 ９ｍ
へ ８ｍへ６．５ｍｍ、 ５ｍｍの順にて丸ダイスを
使用して線引加工した。

これをさらに長さ５ｍｍの円筒棒に加工し、７００℃の
酸素雰囲気中にて１００時間の第２次内部酸化処理を施
してから、円筒断面の一方を曲率半径７ｍｒｒｔの球面
として、接点開閉試験試料とした。

開閉試験は、ＡＳＴＭ型接点試験機により次の条件で行
った。

電圧：交流１０１００Ｖｒ 電流：５０Ａ 接触カニ３０ｇ 解離カニ４０ｇ 開閉回数：２Ｘ１０’回 試料数：６対 この試験における溶着の発生回数、接点消耗量を、値の
ばらつき巾により下表に示す。

参考試料として、内部酸化法により試作した銀−酸化ビ
スマス、ならびに銀−酸化カドミウムについても試験を
したので、その結果もあわせて下表に示す。

表に示すように、銀−酸化ビスマス接点材自体は耐溶着
性に関して銀−酸化カドミウム接点を上回る性能を示す
が、消耗量についてはその数倍の多さである。

しかしながら、銀−酸化ビスマスにさらにニッケル、あ
るいはニッケルと酸化物生成遊離エネルギーの小さい金
属の酸化物を添加した場合には、耐消耗性、あるいは耐
溶着性において著しい特性の改良が見られる。

特に、耐溶着性においては、銀−酸化ビスマス接点材料
の酸化ビスマス濃度を下げて、加工性を改善してなお十
分な性能を得ることが可能となる。

以上のように、本発明にかかる電気接点材料は、銀−酸
化ビスマス接点材料を基本として、その性能をさらに高
めた接点であり、実用的価値の犬なる材料である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 銀に、ビスマスに換算して１〜６重量％のビスマス
   酸化物、およびニッケルに換算して０．０１〜０．５重
   量％のニッケル酸化物を含有分散させてなることを特徴
   とする電気接点材料。 ２ 銀に、ビスマスに換算して１．５〜６重量％のビス
   マス酸化物、ニッケルに換算して０．０１〜０．５重量
   ％のニッケル酸化物、および、アルミニウム、カルシウ
   ム、マグネシウム、チタン、ジルコニウム、イツトリウ
   ム、ならびに希土類金属の酸化物中から選ばれた少なく
   とも１種以上を金属に換算して０．０１〜０．５重量％
   の範囲で含有分散させてなることを特徴とする電気接点
   材料。