JPS5938301A

JPS5938301A - Ａｇ−Ｗ焼結接点の製造方法

Info

Publication number: JPS5938301A
Application number: JP57147392A
Authority: JP
Inventors: Hirozo Matsumoto; 浩造松本
Original assignee: Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1982-08-24
Filing date: 1982-08-24
Publication date: 1984-03-02
Also published as: JPS634615B2

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、電力しゃ断器、特に気中用しゃ断器の電気接
点として用いられるＡｇ−Ｗ焼結接点の製造方法に関す
る。

大電流高負荷のしゃ断器に用いられる電気接点は、耐ア
ーク性が強く、溶着や消耗によく剛える材質のものでな
ければならない１、この用途には融点の高いＷやＭｏＫ
Ａｇ又はＣｕ　を加え、前者の耐アーク性及び硬さと後
者の良導電性とを兼備した複合材料が実用化されている
。Ｃｕとの組合せは、Ｃｕが酸化され易いので気中での
使用は好ましくなく、その比熱の大きいことを利用して
一般に油中で使用されている。Ａｇは化学的に安定であ
るのでＷ　＋Ｍｏに加えて配線用しゃ断器をはじめとす
る気中用しゃ断器の電気接点として多用されている。

この種の用途に使用されるＡｇ−Ｗ接点の組成は、Ａｇ
を２５〜３５重量％含有するものが一般的である。Ａｇ
−Ｗ接点の工業的な製造法としては、それらの所定割合
の粉末を混合し、成形、！結の工程を経る混合焼結法と
、高融点金属であるＷの骨格体（スケルトン）を予め作
９、これに溶融したＡｇを浸透させることからなる溶浸
法との二つがある。

混合焼結法によれば、経済的であるが、焼結体に空孔が
かなシ存在するために接点特性の向上には限界がある。

他方、溶浸法では比較的容易に理論密度に近い焼結体が
得られるので、現在ではＡｇ−Ｗ接点の製造法としては
との溶浸法が多く採用されている。溶浸法によるＡｇ−
Ｗ接点の製造工程は次のようなものである。

Ｗ粉末の成形→仮焼結→Ａｇ溶浸→機械加工溶Ｗ法で用
いられるＷ粉末の粒度は通常２〜８μｍの範囲であり、
これよシ小さくなると成形と溶浸工程の際に欠陥の発生
が多くなり、逆にこれ以上の粒度ではＡｇとＷの組成の
制御が困難となるのでは、とんと使用されていない。Ｗ
粉末の成形は０５〜５ｔｏｎ／ａｍ２の範囲の圧力で行
われるが、型潤滑又は潤滑剤（ステアリン酸亜鉛又はス
テアリン酸リチウム）を添加混合しないと成形体にクラ
ックが発生し易くなる。仮焼結は９５０〜１２００’　
Ｃで純化された水素雰囲気中で行われる。なお、Ｗ粉末
に潤滑剤を添加した場合には、仮焼結に先立ってこれを
除去しておくことが炉の汚染防止のだめに必要である。

Ｗスケルトンに対するＡｇの溶浸け、１１５０°Ｃ〜１
３００°Ｃの温度範囲で行われる。

この溶浸時には、材質欠陥の発生を防止するために雰囲
気露点、温度、時間、冷却方法などを厳しく制御しなけ
ればならない。また、溶浸時にはＡｇの蒸発、飛散があ
るので、そのＡｇ量はＷスケルトンの空孔を埋めるのに
必要な計算値よシも余分な量を用意しなければならない
。溶浸後には、Ａｇ−Ｗの表面に付着した余分なＡｇ層
を機械加工で除去することが必要である。上記の溶浸法
における問題点を要約すると下記のようになる。

（１）Ｗ粉末の粒度範囲が限定される。

（２）潤滑剤を使用しないと、成形時にクラックの発生
が多くなる。

（３）潤滑剤を使用すると、これを除去する工程が必要
となる。

（４）純化された低露点の還元雰囲気が特に必要である
。

（５）Ａｇ−Ｗの表面に付着した余分なＡｇを除去する
だめに機械加工が必要である。

したがって、本発明の目的は、Ａｇ−Ｗ接点の製造法に
関する従来技術の問題点を克服すると共に、下記の特徴
を有するＡｇ−Ｗ接点の製造方法を提供するものである
。

（１）Ｗ粉末の粒度を幅広く選択できる。。

（２）潤滑剤の添加は不要である。

（３）余分なＡｇの消費がない。　　　・（４）機械加
工が不要である。

前述したように、従来の混合焼結法は経済的な方法であ
るが、焼結体に存在する空孔が接点性能の向上に妨げと
な徊（そこで従来の混合焼結法の工程を改良することに
よって、との空孔の形成をできる限り抑制し理論密度に
近い焼結体が得られれば、その接点性能は向上し、しか
も溶浸法よりも省力化、コストダウンが可能になると判
断された。この観点に立って、Ａｇ−Ｗ接点の製造方法
について再検討を行った。空孔を生ずることなくその結
果Ａｇ−Ｗの密度を向上させる方法としては、高温焼結
（１４０００Ｃ以上）、真空ポットプレス、熱間圧延な
どの方法が考えられたが、これらは生産性、経済性の面
で難点を有する。本発明者は、焼結後に大気中での熱間
プレスで密度を上昇させた後に、還元処理を行い、熱間
プレス時に生じたＷの酸化物を除去する方法を採用した
ところ、その密度は理論値の９８％以上に到達すると共
に、接点性能も従来の溶浸法によるものとほぼ同等にな
ることを見出し、本発明を完成１〜だ。

しかして、本発明によれば、Ａｇ粉末とＷ粉末を秤量混
合した後、所定の形状に成形し、これを焼結させ、次い
で大気中で熱間プレスした後、還元処理を行うことを特
徴とするＡｇ−Ｗ焼結接点の製造法が提供される。

本発明に従うＡｇ−Ｗ焼結接点の製造法は下記の工程を
経る。

ＷとＡｇ粉ｆｏ混合→成形→焼結→熱間プレス→還元処
理本発明の方法において、Ｗ粉末とＡｇ粉末の混合はボー
ルミル混合器又はＶ型ミキサを使用して行なうことがで
き、その混合時間は数時間〜数十時間であってよい。粉
末混合物中のＷ粉末とＡｇ粉末は、所望の接点性能によ
るが、一般に５０〜９０重量％、好ましくは６５〜７５
重量％のＷ及び一般に１０〜５０重量％、好ましくは２
５〜３５重量％のＡｇであるような量である。一般的に
は、Ａｇが１０重量％よりも少くなると、熱間ブレスで
も理論値に近い密度のものが得がたくなる。Ｗ粉末の平
均粒度は一般に０．１μｍ〜５０μｍ１好ましくは０．
５〜２０μであるが、これ以外の範囲の粒度も使用でき
る。Ａｇ粉末も同様の平均粒度であってよい。

粉末混合物の成形は、一般に１〜７　ｔｏｎ／ｃｍ２−
の圧力で行われ、そしてこの際にＡｇ粉末が結合剤の役
割を果すので、潤滑剤の添加は不要である。

例えば、０，６μｍのＷ粉末を用いたＡｇ−７０重量％
Ｗ混合粉末を７ｔｏｎ／ｃｍ２で成形してもその圧粉体
におけるクラック発生は皆無であった。

粉末混合物の成形体の焼結は、Ａｇの融点以上である１
０００〜１４００°Ｃの温度範囲で、保持時間は０．５
〜２時間時間表して還元雰囲気中で実施される。

次いで、焼結体の熱間プレスは大気中で行なわれるが、
その金型の温度は４５０°Ｃ以上で且つＷＯ，やＷＯ２
の発生が比較的少ない６００°Ｃ以下の範囲が好ましい
。このときの圧力は５〜８　ｔｏｎ／ｃ＋ｍ’で、保持
時間は５〜２０秒前後が適当である。

熱間プレス後の還元処理は、Ａｇの融点以下であってＷ
の酸化物が還元され易い６５０〜９００°Ｃの温度範囲
で０．５〜３時間にわたり行われる。還元雰囲気は純化
された水素が好ましい。

以下に本発明の実施例を示す。

実施例平均粒度が０．６μｍ、　２．０μｍ、　４．４７１ｍ
、及び６゜５μｍのＷ粉末と一３２５メツシュのＡｇ粉
末（電解粉）をそれぞれ７０：３０（重量比）になるよ
うに秤量し、次の工程によｐＡｇ−７０重量％Ｗ接点を
製造しだ。

ボールミル混合機での混合（２４ｈ）−ｆ成形（５ｔ　
ｏ　ｎ７ｃｍ２）→焼結（１２００°ＣＸ　ｌ　ｈ　％
　Ｈ２）→熱間プレス（５５０°Ｃ，７ｊｏｎ／ｃｍ２
．１０ｓｅｃ保持）→還元処理（８５０°ＣＸ　１　ｈ
　％　Ｈ２）各製造工程におけるＡｇ−７０重量％Ｗの
密度変化を表１に示す。成形密度はＷ粉末の粒度が粗く
なるに従って上昇している。また、焼結密度はそれぞれ
理論値（１５，４２ｇ／ａｍ３）の７９〜８３％になっ
ているが、成形密度に対する上昇率は細かいＷ粉末の方
が大きくなっている。これらを熱間プレスすると、理論
値の９８〜９９．５％に達し、はぼ真密度に近い値が得
られる。

（注）　上段＝成形密度（ｇ／ｃｍ”）（）１度比（％
）以上のように、大気中での熱間プレスは、Ａｇ−盟癌度
向上の方法として優れたものであることが明らかとなる
。なお、熱間プレス後に還元処理を行っても密度変化は
ほとんど認められなかった。

次に、上記の熱間プレスした７ｋｇ−７０重量％Ｗ焼結
体を還元処理した後の硬さと導電率の測定を行っだＡ結
果を表２に示す。カお、表２には、比較例として平均粒
度が５μｍのＷ粉末を用い、溶浸法で製造したＡｇ−７
０重量％Ｗ接点の値も示した。

表２．Ａｇ−７０ｗｔ％Ｗの硬さと導電率衣２から、Ｗ
粉末の粒度が粗くなるにつれて硬さは低下し、導電率を
ま向上していることがわかる。

特に、硬さは、６．５μｍのＷ粉末を使用したものでは
Ｈｖ　＝　１７４であるが、０．６　Ｐ　ｍではＨＶ＝
２８１となり、Ｗ粉末の粒度の相違によって大きな変化
を生じている。また、本発明の方法で製造された接点と
溶浸法による接点の特性は、Ｗ粉末の粒度が同じでおれ
ば、はぼ同レベルの値になることがわかる。

一般に、Ａｇ−Ｗの物理、機械的特性は同じでも、使用
するＷ粉末の粒度の相違によって大きく変化することは
周知である。しかし、溶浸法では、使用できるＷ粉末の
粒度範囲は限定されて〈乙ので、Ｗ粉末の粒度によって
特性を幅広く変化させることは困難である。しかし、表
２の結果は、本発明の場合には、Ｗ粉末の粒度の制約が
なく、同一組成でもＷ粉末の粒度を選択することによっ
て、使用機器の設計仕様に応じた物理・機械的特性を有
する接点を任意に製造できることを表している。

次に、本発明に従う接点（上記の平均粒度６．５μｍの
Ｗ粉末よシ製造したもの）と従来の接点（上記の表２に
記載の溶浸法による接点、平均粒度５．ｕｍのＷ粉末）
について、４６０Ｖ・２．５ＫＡの定格短絡電流の配線
用しゃ断器（定格フレーム２２５Ａ）で短絡試験を行っ
た。その結果を表３に示す。この試験に用いた接点形状
は１、ｏ　Ｘ　１１　Ｘ　１．５　ｔである。

表３の結果から、本発明の接点と従来品接点が短絡試験
においてもほぼ同等の結を与え、本発明によるＡｇ−７
０重量％Ｗが接点性能の面でも実用的に十分な特性を有
していることが認められる。

また、定格フレーム２２５Ａの配線用しゃ断器における
機械寿命試験でも本発明の接点については異常は認めら
れなかった。

以上のように、本発明の方法では、Ｗ粉末の粒度を幅広
く選択することが可能であること、Ｗ粉末の粒度を変え
ることにより接点の物理・機械的特性を任意に制御でき
ること、成形時の欠陥発生が皆無であること、機械加工
仕上が不要であること、接点性能が従来法（溶浸法）接
点とほぼ同等であること、溶浸法と比較して省力化、コ
ストダウンが可能であること等の多くの利点が得られる
。

なお、本発明の方法は、Ａｇ−Ｗ系ばかシでなく、他の
接点材料、例えばＡｇ−Ｍｏ　ＸＡｇ−ＣＸＣｕ−ＷＸ
Ａｇ−Ｎｉ及びＡｇ−Ｃｄ０合金を主とする電磁接触器
用接点などの製造改良と特性向上に応用することができ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１）　Ａｇ粉末とＷ粉末を秤量し、混合した後、所定の
形状に成形し、焼結させ、次いで焼結体を大気中で熱間
プレスした後、還元処理を行うことを特徴とするＡｇ−
Ｗ焼結接点の製造方法。２、特許請求の範囲第１項記載の製造法において、１０
〜５０重量％のＡｇ粉末と５０〜９０重量％のＷ粉末が
混合されることを特徴とする製造方法。３）　特許請求の範囲第１又は２項記載の製造方法にお
いて、Ａｇ粉末とＷ粉末が０．１μｍ〜５０μｍの平均
粒度を有することを特徴とする製造方法。４）　特許請求の範囲第１項記載の製造方法において、
熱間プレスが大気中４５０°Ｃ〜６００°Ｃの温５）　
特許請求の範囲第１項記載の製造方法においで、還元処
理を６３０〜９００°Ｃの温度で０．５〜３時間行なう
ことを特徴とする製造方法。