JPS60255942A - Ag−SnO↓2−In↓2O↓3接点材料の製造方法 - Google Patents

Ag−SnO↓2−In↓2O↓3接点材料の製造方法

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JPS60255942A
JPS60255942A JP11036084A JP11036084A JPS60255942A JP S60255942 A JPS60255942 A JP S60255942A JP 11036084 A JP11036084 A JP 11036084A JP 11036084 A JP11036084 A JP 11036084A JP S60255942 A JPS60255942 A JP S60255942A
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JP
Japan
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layer
in2o3
sno2
extrusion
powder
Prior art date
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Pending
Application number
JP11036084A
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English (en)
Inventor
Hirozo Matsumoto
浩造 松本
Kazuhiko Nagayama
永山 一彦
Toshie Shiina
椎名 利枝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd filed Critical Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Priority to JP11036084A priority Critical patent/JPS60255942A/ja
Publication of JPS60255942A publication Critical patent/JPS60255942A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021Composite material
    • H01H1/023Composite material having a noble metal as the basic material
    • H01H1/0231Composite material having a noble metal as the basic material provided with a solder layer

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Switches (AREA)

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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は熱間押し出しにより得られるAg−8n02I
nzO3接点材料の製造方法に関する。
〔従来技術とその問題点〕
電磁接触器など低圧開閉器具類の電気接点にはAgを基
としたAg−金属酸化物系の合金が多く使用されている
。とくにAg −CdO接点材料は接点材料として重要
な性質である耐消耗性、耐溶着性および低接触抵抗性な
どが互に背反関係をもつにもかかわらず、これらの特性
を比較的バランスよく具備しているため広範囲に使用さ
れているが、人体ζこ有害なCdを含むという点で余り
奸才しいものではない。このためAg−Cd1Jに代る
接点材料としてAg−8n02−1nzOa系接点材料
か開発され実際に適用されるようlζなった。
〜−8n02−1n20z系接点材料の製造方法は従来
主として次の二つの方法が知られている。その一つは溶
解法を主体とするものであり、所定の組成を有するAg
−8n−In合金を溶解鋳造したインゴットを圧延加工
により板状とした後、これにAg板を裏張り材として熱
間圧着する。次いで酸素分圧1(−以上の酸化性雰囲気
中で300〜750℃の温度範囲に数十ないし数百時間
保持して内部酸化処理を施した後、この板を所要の形状
に打抜くことにより接点材料が得られる。以上の過程の
うちAgを裏張り材として圧着するのは接点材料と合金
とのろう付けを容易Iこするためである。
以上のごとき溶解法を主体とするAg −5n02−I
n201接点は良好な接点性能をもっているがその反面
に次のような欠点もある。
■大気中では内部酸化処理が極めて困難であり、高圧容
器を用いて高圧酸化しなければならず、しかもかなり長
時間を要する。
■Sn、 Inの添加量が多くなると合金の内部酸化処
理のときに表面に5n02の被覆が形成され均一な内部
酸化組織が得られにくい。
■Ag板との密着性に劣り、接点の開閉動作中に剥離す
ることがある。
■加工性が悪い。
一方d 5n02 I20s接点の上記とは異る型造方
法に粉末冶金法に基づく焼結法を主体としたものがある
。この方法はAgと5n02およびInzOsの混合粉
末もしくは水アトマイズ法などによりAg−8n−In
合金粉末をつくりこれを大気中もしくは高圧酸化雰囲気
で内部酸化処理した粉末を用いて圧粉成形したものを焼
結するという工程を経て接点材料を得るものである。焼
結法によればAg −8n02− I+g03粉末と裏
張り材であるAg粉末とを成形過程において金型内に重
ねて充填し、二層成形することによりAg−8n02−
In201接点基材にAg層を付着させることができる
。この焼結法は前述の溶解法に比べて次の利点がある。
■内部酸化処理が粉末状で行われるから短時間で済ませ
ることができる。
■接点材料の組成を任意に選択1−ることにより、それ
に対応して接点の特性を変えることができる。
■遣々の接点形状を設定することができ、しかも材料損
失が殆どない。
しかし焼結法は接点の内部組織が十分に微細化されず溶
解法に比べて接点性能がやや劣るという欠点ももってい
る。そのため決結法により得られたAg −8n02−
1rHO3接点材料は焼結体にさらに熱間プレス、熱間
圧延、熱間鍛造または熱間押し出しなど二次加工を施し
て内部組織を微細化しなければならない。これらのうち
熱間プレスは接点材料の密度を高め、組織の微細化には
効果があるが、材料周縁にばつが発生し、このばつを除
去するために生産性が悪くなり、しかも材料損失が大き
くまた熱間圧延や熱間鍛造は焼結合金が溶解・圧延過程
で得られる合金よりも多孔的で強度が低いために、被加
工材の側面に働く引張応力によってクラックなどの欠陥
が生じやすいので、いずれも工業的な生産方法として採
用し難い。これに対して熱間押し出しは被加工材が周囲
から押されるだけで側面に引張応力が発生せず、加工時
に欠陥が発生しに<<、大きな変形を与えることができ
るので材料の組織を微細化するのに有効である。
しかしながらこの熱間押し出し加工が接点材料に適用さ
れるのは従米単−材料からなり、接点と合金とが直接ろ
う付けが可能であるものに限られ、例えばAg−Ni合
金線材などである。Ag −S nOx −In3(’
3と裏張り材のAgとの二層からなり、これらの厚さが
異る薄い方形の接点材料はAg−8nO□−InzOs
が硬い酸化物を含み、Agが軟い展延性に富む材料の組
み合わせとなっているから、両者の機械的強度と変形抵
抗などが極端に異なり、このような材料を熱間押し出し
により均一に加工することは困難であり、従来殆ど行わ
れ′ることかなかった。しかし焼結法は前述のように溶
解法には見られない利点をもっていることから、内部組
織の微細加工に有力な熱間押し出しの問題を解決するこ
とが急務であると考えられる。
〔発明の目的〕
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は痛点基材と裏張り材との厚さ、機械的強度の異なる
二層構造を有するAg−8n02− In20)接点材
料の熱間押し出し加工を可能1こする製造方法を提供す
ることにある。
〔発明の要点〕
本発明はAg−3n02−In203接点基材粉末と裏
張り材のAg粉末とを用いた2層成形体におけるAg−
8n02− InzOs層の理論密度に対する密度比を
ω〜85%、同じ< Ag層の密度比を90%以上とし
、さらにこの成形体を焼結した後熱間押し出し加工する
際に押出温度400〜650℃、押出比を3〜7の可 範囲に設定することにより熱間押し出しを加能にしたも
のである。
〔発明の実施例〕
以下本発明を実施例に基づき説明する。
水アトマイズ法により粒度が一100メ、シュのAg−
10,9%5n−4,4%Inの合金粉末を作成し、大
気中で700℃に16時間保持し内部酸化処理を行った
。内部酸化されたこの粉末の化学組成はAg−13,3
%5n02−5.1%1n20x (以下この組成のも
のを18 M’Oと略称する)となる。さらにこの18
M0粉末に一325メ、シュの電解Ag粉末を添加混合
しAg−5,7%5n02−2.2%In2O3(以下
この組成のものをAg−8MQと略称する)をつくりこ
れら2種類のAg−8n02− In20x系粉末を接
点基材として用いた。Ag−8n02−InzO3合金
層を用いる接点においては、一般に酸化組織の%の範囲
は8MO〜18M0程度の範囲が使用されており、ここ
では使用範囲の上下限に相当するものを代表的に選んで
接点基材として用いた。これら粉末をそれぞれ金型に充
填しその上にさらにAF粉末を重ねて置き、3 ton
〜の圧力をかけて成形し厚さ10mx巾15顛×長さ5
51mの2I−成形体とした。この2層成形体における
Ag −18M 0層の理論密度に対する密度比は74
%、 Ag層の密度比は92%であり、Ag−8M0層
の密度比はB%である。またAg層の厚さはAg粉末の
充填量を調整することにより任意に変えることができる
が本実施例では0.8〜1.0履となるようにした。こ
のようにして得られた成形体をそれぞれ大気中において
800℃、2時間の焼結を行ったが焼結後のAg−18
M0層、Ag−8M0層および各Ag層の密度比は殆ど
変ることがない。仄いで熱間押出機を用いてこれら焼結
体の長手方向に温度400〜650℃、押出比3〜7で
熱間押出加工を行い本発明による接点材料が得られた。
以上の過程を通して機械的強度の極端に異るAg−18
MCJ層またはAg−8M0層とAgl−とからなる2
層焼結体の熱間押し出しを可能にするためには材料特性
と加工条件を適切な値lこ設定することにあり、それら
の検討を加えたが、まず材料的観点からは成形体の密度
比が最も重要な極め手である。
Ag−18M0層およびAg−8M0層の密度比が60
%以下では成形体の強度が極めて物く取り扱うこと自体
に支障を来たし、密度比を85%以上にすると押し出し
加工に際して材料の変形抵抗が大きくなるためにAg層
のみが先行して押し出され所要の形状が得られなくなる
。Ag層については密度比が90%より低いときは変形
抵抗が小さいためAg−18M0層またはAg−8M0
層との2層同時押し出しが不可能である。
したがって成形体の密度比はAg−金属酸化物合金層は
ω〜85%、Ag層は90%以上とするのがよく、これ
ら密度比は成形過程において1〜5 tO%Ilの成形
圧力とすることにより得られる。
次lこ加工条件としては熱間押し出しにおける温度と押
出比の設定が澱も重要である。温度が400℃以下では
Ag−18M0層およびAg−8M0層がいずれも十分
に軟化せず、押し出し可能なまでに変形抵抗が低下しな
い。しかし温度が650°C以上になるとAg層の方の
軟化が大きくなり過ぎて変形抵抗が極端に低下するため
にAg層のみ先行して押し出されるので好ましくない。
押出比については3以下では焼結体の空孔を残存させ緻
密性が得られず接点の電気的性質が不十分なものとなり
、押出比7以上F) 場合1:t Ag−18M0 f
fi ヤAg−8MO層の変形抵抗が増大し、Ag I
Nとの2ノー同時押し出しが不可能となるばかりでなく
押出荷重も急激に増加して押出機の破損を招く恐れがあ
るので押出比の上限は7とするのがよい。前述のように
して得られたAg −18M QおよびAg−8M0を
基材とする焼結体を押出比86として押し出すときの押
出荷重と押出温度との関係の一例を第1表に示す。第1
第 1 表 表のように熱間押し出しするときの押出荷重は押出温度
が低く被加工材〆こ金属酸化物を多く含むものの方か高
くなる傾向を示しているが前記設定条件の範囲内にあれ
ば2層焼結体の熱間押し出しは全て可能である仁とを確
認している、 以上のごとく諸条件を適切な範囲に設定することにより
得られるAg−xsMO#とAg層からなる接点材料お
よびAg−8M0層とAg層からなる接点材料について
押出温度550℃、押出比6の条件でつくられたものに
ついてそれらの断面の顕微鏡組織写真を第1図1alt
b)、 ! 2図181 fblに示す。第1図(al
はAg−18M0接点材料の倍率10倍の断面顕微鏡組
織であり、″@1図tblは同じく倍率100倍とした
ものである。同様に第2図1alはAg−8M0接点材
料の倍率10倍の断面顕微鏡組織であり、渠2図1b)
は倍率100倍として示したものである。第1図(al
 fblはAg−18M0層lとAg層2からなり第2
図1al fblはAg−8M0ノーIAとAg層2か
らなっているがAg−18M0層lおよびAg−8M0
層IAはいす几も緻密な組織となっておりまた°AgA
g層2良好な密着状塵となっていることがわ7+)る。
またこれと異なる押し出し条件でも前述の設定範囲内に
あればミクロ組織は第1図、582図とほぼ同様であっ
て欠陥などの存在は見られなかった。
本発明により熱間押し出された接点材料から各辺9.5
属の正方形に打抜きこれをCuの合金にAg面でろう付
けして定格電流150 Aの電磁接触器に組み込み実機
による負荷試験を行い、接点の消耗量、溶着力および温
度特性などを評価した。その結果熱間押し出しにより得
られた接点は従来法を用いてつくられた接点とほぼ同等
もしくは優れた特性をもっていることがわかった・ 以上のように焼結法による接点材料は内部酸化処理工程
が著しく短縮されまた成形、焼結工程などを自動化する
ことができるから生産性をあげ製造原価の低減に寄与す
るものであるが、本発明では焼結体のままでは避けるこ
とのできない空隙の存在をなくすとともに組織を緻密な
ものとして接点性能をあげるために成形体の性質や加工
条件を適切に定めて熱間押し出し加工を可能にしたこと
により安価で良特性の接点材料を得ている。
〔発明の効果〕
以上冥施例で説明したように、焼結法により裏張り材と
してAg層を備えたAg−金属酸化物系接点材料を製造
するlこは、焼結後熱間押し出しを施して組織を緻密化
するのが有効であるが、その際極端に機械的強度の異な
るAg−金属酸化物層とAg層との2層を一体として同
時に押し出すために、本発明によればAg−金属酸化物
層の理論密度に対する密度比を60〜85%、 Ag層
の密度比を90%以上とし、さらに押出温度を400〜
650℃、押出比を3〜7としこれらの条件を適切に設
定したことにより、従来困難であった強さの異る2層焼
結体の押出加工を可能にしたのである。かくして得られ
た接点材料は合金とのろう付けも容易であり、なんらの
欠陥も発生することなく緻密な組織となっているために
優れた接点性能を示し、しかも生産性も高いという多く
の利点を有するものである。
【図面の簡単な説明】
倍の顕微I」織写真である。 1・・・Ag−18Mo層、IA・・・Ag−8M0層
、2・・・Ag層。 (丞) 第 1 (a′1 、z 2 (b) 口 會 (b)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)Ag層とAg−8n02−1n20s合金層とから
    なる2層焼結体を熱間押し出しするに際し、Ag−8n
    02InzOs合金層の理論密度に対する密度比を印〜
    85%、 Ag層の密度比を90%以上、とし、かつ熱
    間押出温度を400〜650℃、押出比を3〜7とする
    ことを特徴とするA、g−3n02−1n20a接点材
    料の製造方法。
JP11036084A 1984-05-30 1984-05-30 Ag−SnO↓2−In↓2O↓3接点材料の製造方法 Pending JPS60255942A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012507623A (ja) * 2008-11-06 2012-03-29 ドデュコ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテルハフツング 電気接点用半完成品の製造方法、及び、電気接点用半完成品、及び、電気接点部材
JP2012507833A (ja) * 2008-11-06 2012-03-29 ドデュコ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテルハフツング 電気接点用半完成品の製造方法、及び、電気接点用半完成品、及び、電気接点部材

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