JPS598010B2 - 電気接点材料および製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、銀一酸化物系接点の改良および製造方法に係
る。

電気接点材料の要件としては衆知の如く、耐溶着性、耐
溶損性、耐消耗性、耐絶縁性、低接触抵抗性に富むこと
が望まれる。

これに使用する合金は、Ａｇ−Ｎｉ，あるいはＡｇ−Ｃ
ｄＯ等の銀一酸化物系が多用されている。

従来より、この種Ａｇ−ＣｄＯおよびＡｇ −Ｎ ｉの
接点性能をさらに向上させるために第３元素の添加ある
いは製造方法による分散粒子の分布、形状のコントロー
ルがなされてきている。

これら材料は、いずれも分散物が粒子状に銀地中に分散
したものである。

一方、酸化物あるいは金属が、銀地中に繊維状に分散し
た合金、たとえば、Ａｇ−Ｓｎ０２ ，Ａｇ一ＺｎＯ，
Ａｇ−ＣｕＯ ，Ａｇ−ＭｎＯ 合金は、粒子分散型合
金に比べて、接点性能上において耐溶着性では略同等で
あるものの耐消耗性に優れていることが知られている。

酸化物を繊維状に分散させる方法としては、銀と酸化物
粉末あるいは、銀粉末と酸化物繊維を成型し、焼結後押
出しし、伸線する事によって得られる。

しかしながら、銀一酸化物合金であるため、加工性に乏
しく、望まれる繊維状態にし、かつ所定形状に加工する
ことが困難であり、少量の酸化物量の合金しか出来がた
い難点を持っている。

従って又高価な銀の量を減らすにも限度があった。

本発明は以上の諸点にかんがみなされたものであり、製
造性に富み、且つ、接点性能にすぐれた接点および製造
方法を提供するものである。

即ち、本発明は、銀中に繊維状酸化物と粒子状酸化物を
共存分散させた接点材料である。

ここで繊維状酸化物は、粒子分散合金の弱点である耐消
耗性を向上せしめる働きをもつものであり、粒子状酸化
物は溶着部の破断強度を下げ、剛溶着性を向上せしめる
働きをもつものである。

次に製造方法および組成範囲について述べる。

銀合金粉末Ａおよび金属粉末Ｂを混合後、所定の形状に
成型し、焼結後、押出しによって棒状となす。

これを伸線して、金属粉末Ｂを繊維状に配列させ、線を
作る。

この線を酸素気流中で酸化し、銀合金粉末Ａ中の固溶元
素および繊維状金属Ｂを酸化物に変換させて、銀中に繊
維状酸化物および粒子状酸化物が共存分散する接点を得
る。

より具体的に各工程の条件について説明する。

まず出発原料粉末について述べる。

出発原料粉末として銀粉および銀に固溶する粉末を使用
せず、銀合金粉末Ａを使用するのは、銀粉末と銀に固溶
する粉末から出発すると、焼結時銀に固溶する粉末が固
溶体化反応をするが、時として金属間化合物を形成し、
この化合物が押出後の伸線加工性を害するためである。

又、この合金粉末八の粒度は、１朋以上であれば、金属
粉末Ｂと十分に混合されがたくなるため１ｒｎｍ以下で
あることが必要である。

金属粉末Ｂは、最終的に繊維状酸化物となり、繊維径に
影響を及ぼすので、粉末粒度は２０μ以下であることが
望ましい。

通常、これら粉末は、２次粒子となっているので、粉末
Ａと粉末Ｂを所定割合に配合後、ポールミル、アトライ
ター等の機械混合を行って、均一混合を行なわせること
が必要である。

成型体の焼結の温度、雰囲気は酸化時の発泡にも関連し
、重要となる。

温度は、粉末Ａの融点以下であり、ある程度の焼結が進
行することが必要である。

この温度は粉末Ｂの種類に依存するが、通常７００〜８
００℃が適当である。

また、雰囲気は非酸化性雰囲気とし、発泡を防止するこ
とから、真空中が望ましい。

押出しは、押出温度６００〜７００℃が適当である。

押出しによっては、金属粉末Ｂは未だ粒子状に存在する
が、伸線加工により粉末Ｂは、引き伸ばされて繊維化し
ていく。

伸線後の酸化は、酸化温度として６００〜７００℃が適
轟である。

７００℃以上になると、ガス発生により、発泡を生ずる
ためであり、又６００℃以下では酸化時間が極端に長く
なり工業的でなくなるためである。

酸化時間は、銀中の金属Ｂおよび銀合金粉末中に存在し
ていた固溶元素量および接点形状に依存する。

第１図に（ａ）Ａｇ−３．８ Ｓｕ −１．７ Ｉ ｎ
−１ ５Ｎｉ ，（ｂ） Ａｇ −６．８ Ｃｄ−１．
７ Ｓｕ−１ ５Ｎｉ合金の酸化速度を示す。

前述した如く、基本的には、粒状および繊維状の酸化物
を共存分散させることによって接点性能を著しく向上せ
しめうるが、これら粒状および繊維状酸化物の具体的な
組成および範囲についてのべる。

粒状酸化物がます程、酎溶着性は向上するものの、接点
自身の導電性が低下し、通電特性が不安定となるため性
能上２０係以下である。

又少ない場合には、耐溶着性の向上効果が少ないため５
係以上必要である。

この酸化物としては一般の銀一酸化物接点に使用される
酸化物であるが、製造法で述べた如く、銀合金粉末Ａの
固溶元素の酸化によって得られるものであるので、製造
面より、内部酸化が可能であることが必要である。

この酸化可能濃度は、繊維状分散物量には依存せず、通
常の内部酸化合金の製造の限界と同じである。

たとえば、Ｃｄにあっては２０係以下、Ｓｎにあっては
１０係以下、Ｉｎにあっては１６％以下、Ｚｎにあって
は１０％以下、Ｍｎにあっては４％以下、Ｃｕにあって
は１０係以下、Ｂｅにあっては、０．２％以下、Ｍｇに
あっては０．９係以下、Ｌｉにあっては１．５係以下、
Ａｌにあっては０．５％以下、ｐｂにあっては、３％以
下である。

中でも有効な酸化物は、ＳｎＯ２，ＣｄＯ，ＭｎＯ，■
ｎ２０３ｚｎＯの単独あるいは組合せである。

特にＳｎＯ２はＩｎ２０３を添加することによって、Ｓ
ｎＯ２量を増加しうるものである。

繊維状酸化物量は５〜４０％である。

４０係以上になると酸化時間が極端に長くなり、且つ、
接点性能面で通電性が不安定になり、発熱量の増加によ
り消耗も大きくなるためである。

又５％以下では、消耗特性が低下するためである。

繊維状酸化物は、製造上から、焼結温度あるいは、酸化
温度よりも融点が高いことが必須条件であるが、さらに
伸線加工により容易に塑性変形し、繊維化することが必
要である。

具体的には、ニッケルあるいは鉄あるいはクロムである
。

中でもニッケルは容易に伸線により繊維化し、接点性能
面においても、多量存在しても通電性が安定する特徴が
ある。

次に実施例により、本発明をより具体的に説明する。

Ａｇ − ４．５ Ｓｎ − ２ Ｉ ｎおよびＡｇ−
８Ｃｄ−２ Ｓｎの組成からなるアトマイズ粉末（−
１５０ｍｅｓｈ）とカーボニルニッケル粉末を表１に示
す割合で、配合し、ボールミル混合を行った。

この混合粉末を７０φ×３００で静圧成型する。

この成型体を１０−”ｔｏｒｒ、温度ｓｏｏ”ｃで１時
間真空焼結する。

続いてこの焼結体を押出比１０：１で１０φに押出す。

押出条件は７００℃，押出速度２０ｍｍ／ｓｅｃである
。

これら押出後の線を６φに伸線し、この線材を６φ×１
朋に切断して、酸化温度７００℃、酸素分圧１気圧で、
２００時間処理して， Ｓｎ ，Ｉ ｎ Ｃ ｄおよび
Ｎｉを酸化物とする。

代表的な合金断面組織写真を第２図に示す。

酸化ニッケルが繊維化して存在し、錫、インジウムの粒
状酸化物が共存していることがわかる。

この接点を純銅の合金にろう付し、表２に示す条件で、
溶着特性および遮断特性を評価した。

同、比較のため、Ａｇ ４．５ Ｓｎ −２ Ｉ ｎ
の内部酸化合金、Ａｇ −８Ｃｄ ２Ｓｎ の内部酸
化合金Ａｇ−１０％ＣｄＯの内部酸化合金およびＡｇ−
１５％Ｎｉ合金を加えた。

消耗量、絶縁耐圧、溶損および溶着力は表３に示す如く
であり、繊維状および粒状酸化物を共存分散せしめるこ
とにより、耐溶着、耐消耗特性共に具備した接点となり
、従来のＡｇ−ＣｄＯ接点に比べ、格段に優れており、
又多量の合金元素添加により高価な銀量が少いため材料
コストも安くなり、その工業的価値は犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図は合金の酸化速度を示す図表、第２図は本発明の
実施例合金の組織を示す１００倍の顕微鏡写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 銀地中に径が０．１μ以上１０μ以下の粒状酸化物
   および径が１μ以上２０μ以下の繊維状酸化物がそれぞ
   れ５〜２０％および５〜４０％分散してなることを特徴
   とする電気接点材料。 ２ 繊維状酸化物が、酸化ニッケル、酸化鉄、酸化クロ
   ムである特許請求の範囲第（１）項記載の電気接点材料
   。 ３ 粒状酸化物が酸化錫、酸化カドミウム、酸化インジ
   ウム、酸化マンガン、酸化亜鉛のうち少くとも１種であ
   る特許請求の範囲第１項記載の電気接点材料。 ４ 繊維状酸化物が酸化ニッケルで５〜３０％含み、粒
   状酸化物が酸化錫で３〜７％、酸化インジウムで１〜６
   チ共存してなる特許請求範囲第１項記載の電気接点材料
   。 ５ 繊維状酸化物が酸化ニッケルで５〜３０％含み、粒
   状酸化物が酸化カドミウムで５〜１５チ、酸化錫で０．
   ５〜３係共存してなる特許請求範囲第１項記載の電気接
   点材料。 ６ 銀合金粉末および銀に固溶しない金属粉末を混合、
   成型し、焼結後押出し、伸線により、金属粉末を繊維状
   となした後、酸素雰囲気中で加熱し、銀合金中の固溶元
   素および銀に固溶しない繊維化した金属を酸化せしめて
   、銀中に粒状および繊維状酸化物を共存分散せしめるこ
   とを特徴とする銀地中に径ｏ．ｉμ以上１０μ以下の粒
   状酸化物および径１μ以上２０μ以下の繊維状酸化物が
   それぞれ５〜２０チおよび５〜４０チ分散してなる電気
   接点の製造方法。