JPS607328B2 - Ａｇ−ＳｎＯ系合金を使つた複合電気接点 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、銅などの非貴金属材をベース部分とし、コ
ンタクト部分が内部酸化法で得られたＡｇ−Ｓｎ○系合
金よりなる複合クラッド電気接点に関すものである。

更に詳細には、この発明による上述した如き新規なる複
合電気接点は「ベース部分とコンタクト部分が両者間に
介在するＡｇ−Ｃｕ共晶合金等の中間合金層と〜コンタ
クト部分の母金属中に深く浸透したベース部分金属の拡
散層によって溶着したことを特徴とし「更に前記の中間
合金層と拡散層とが例えば袷間圧着等によって互いに圧
着された前記のベース部分とコンタクト部分を比較的に
短時間内でＡｇ−Ｃｕの共晶温度「 即ち７７９ｏｏの
近傍で熱処理することによって得られたことを特徴とす
るものである。

液相燐績にに近いか）る熱処理を前記したベース部分と
コンタクト部分よりなる複合接点に施すことにより、該
両部分が密に接合されるが、しかもなおＡｇ一Ｓｎ○か
らなるコンタクト部分内の全体に亘つての金属酸化物の
均一な分散が損われない卓越した効果がある。更にまた
、か）る熱処理はベース部分とコンタクト部分を圧着し
て複合する時と同時に或はその後に行ってもよいが「冷
間或は熱間圧着によって複合接点中にともすれば生じる
物理的なひずみを除去する効果をも有する。例えばリベ
ット形の銅べ山ス部分をＡｄ−Ｃｄ○合金等の銀−酸化
金属合金の薄板で袷間圧着によって被覆してクラツド電
気接点を得ることは広く知られるところである。

このような方法によって得られる複合電気接点の利点の
第１はその物理的と電気的な特性「特に耐溶着性が銀ベ
ースのコンタクト部分中の金属酸化物によって向上され
る点であり、第２の利点は接点に使用される高価な銀の
量を減じて相対的に銅の量を増やすことである。上述し
た第１の利点は確かなところであるがト第２の利点につ
いては疑問の余地がある。

即ち〜例えばＡｇ−Ｃｄ○のコンタクト部分と銅のベー
ス部分とを冷間圧着して得られた通常の複合電気接点の
場合トコンタクト部分の消耗がそれ程にす）まないうち
に（例えばその厚みの半分で）コンタクト部分がベース
部分から屡々剥離してしまう。これは、両部分の接着が
冷間圧着等によって生じる両者間の物理的な金属の流れ
にのみ依っているためであり、このような接着は更に両
部分の接着面にあって冷間圧着時の圧力によって粉体化
された金属酸化物、即ち「酸化カドミウムによって劣弱
化されて、接点の消耗に伴う接点条件の変化に対応しえ
なくなる。Ａｇ−Ｃｄ○のコンタクト部分の厚みと銅の
ベース部分の厚み或は量が同じであるとすると「全部が
Ａｇ−Ｃｄ○合金でつくられた接点の寿命に比べて前述
した複合接点の寿命は僅かに１／４と言うことになる。
Ａｇ−Ｃｄ○或はＡｇの量を半分に減らすことが出来て
もその寿命が大幅に減じることを考え、且つか）る複合
接点の製造には複合でない普通の単一接点の製造に比べ
て種々の付加的なコストが必要であることを考えると、
果してか）る複合接点が本当に経済的であるかどうかが
前述した如くに疑問となるのである。このよな不利を無
くするために「本願の発明者はＡｇ−Ｃｄ○合金からな
るコンタクト部分を銅のベース部分に融着することを試
みてみた。これは「今迄の文献に全くみられなかった試
みであり「本発明者にも成功しえなかった。例えばＡｇ
−Ｃｄ○をコンタクト部分とする複合電気接点の場合も
コンタクト部分と銅のベース部分を敵着することは不可
能であることが分った。これは「Ａｇ母金属中に分散す
る酸化カドミウムが母金属の融点よりも低い温度で分解
或は昇華してしまい「酸化カドミウムがコンタクト部分
とべ−ス部分の境界面で偏折層をつくって〜 この種の
接点に期待される特性を駄目にしてしまうためである。
本願の発明者は例えばアメリカ合衆国特許第３９３３４
８５号等に記載される種類のＡｇ−Ｓｎ０系接点材を先
に開発した。この接点材は、内部酸化法によって母金属
中に析出された金属酸化物を有し「すず約５〜１の重量
％，インジウム約１〜６重量残部銀からなる合金である
。この合金は〜０．５重量％以下の徴量の鉄族或はアル
カリ士族金族属を含んでもよい。

本願の発明者は「 また、特開昭５１−１１０６９６号
に記述する如きＡｇ−Ｓｎ○系電気接点用材料の開発に
も成功し「この電気後点用材料は、前述したＡｇ−Ｓｎ
○系接点材と同様に内部酸化法によって母金属中に析出
した金属酸化物を有し、すず１．５〜６重量％？ イン
ジウム０．５〜３重量％， ０．５重量％以下の徴量の
鉄族元素ｔ及び残部銀からなるものである。

上述した本願の発明者によるＡｇ−Ｓｎ○電気接点材料
をコンタクト部分とし、銅をベース部分として「両部分
が圧着され且つ更に溶融或は拡散接着されている新規な
複合電気接点の材料として、前記のＡｇ−Ｓｎ○村が用
いられうろことを見し、出した。

これは以下の如き本願発明者の新たな智見に依るもので
ある。即ち「前述のＡｇ−Ｓｎ○合金中のすず酸化物は
酸素雰囲気中で約２０００００迄安定であり銀の沸点で
昇華すること…この金属酸化物は複合接点の製造時の圧
縮〜成形にも充分に耐えて徴粉体化しない硬度を有して
おり、コンタクト部分とべ−ス部分の境界面で銅のべ−
ス部分中にすず酸化物が食い込んで両部分を結ぐ蝶の役
を果して、圧着時には両部分が互いに横滑りする（冷間
圧着時にか）る横滑りがあると両部分の対向する破断面
の活性が害なわれる）のを防ぎまた圧時後には両部分の
物理的な接着力を増加させること、コンタクト部分をな
すＡｇ−Ｓｎ○合金母金属への銅（ベース部分）の拡散
を促す銀−銅共晶温度の近傍で、両部分が圧着された接
点を熱処理しても母金属内のＳｎ○の分散が損われずに
両部分が融着され、且つ圧着加工時に接点中に生じたひ
ずみが却ってとれる暁鈍的効果も期待出来ること；及び
得られた接点は接点層の量或は厚みに比例した寿命、即
ちコンタクト部分がほとんど全部消耗される迄両部分が
剥離することもコンタクト部分が欠損することもなく長
い寿命を持ちうろこと；等々の智見に依るものである。
前記した組成のＡｇ−Ｓｎ○接点材中「特にニッケル、
コバルト等の鉄族或はアルカリ士族金属を含有するもの
がこの発明による複合接点のコンタクト部分として適当
であることも判明した。

即ち、か）る組成物を含有するものは、析出する金属酸
化物が球状化すので、材料全体としての伸率が更に改善
されて冷間加工性に富むものとなるためである。下記の
各合金を２肌径のワイヤ一にし、酸素ガス１気圧雰囲気
下で７５０００中で２４時間酸化焔焼して内部酸化して
得られた各試料の伸率は以下の通りであった。

Ｓｕ１５％−ｌｎｏ．５％−Ｎｉｏ．１％−Ａｇ伸率
１１％Ｓｎ３％−ｌｎｌ．３％−Ｎｉｏ．１％−Ａｇ伸
率 ８％Ｓｎ４．２％−ｌｎｌ．８％−Ｎｉｏ．１％
−Ａｇ伸率 ４％従って、この発明の目的は内部酸化
法によって母金属中に分散して析出された金属酸化物を
有しすず１．５〜１０重量％，インジウム０．５〜６重
量％，０．５重量％より少ない徴量の鉄族金属と残部銀
からなる合金のコンタクト部分と、該コンタクト部分が
圧着された銅或は銅合金のベース部分とからなる複合電
気接点で、庄着された前記の両部分は比較的に短時間で
銀−銅の共晶温度近傍或はそれよりも高い温度で熱処理
を受けてその間に銀−銅の中間合金層を有し且つコンタ
クト部分には前記の中間合金層に隣接して銅の拡散層を
有する複合電気接点を提供することである。

実施例 １ リベット形状の本発明による複合電気接点（試料Ａ）は
、コンタクト部分が径５側，厚み０，５柵でＳｎ５％−
ｌｎｌ．８％−Ｎｉｏ．３％−残部ＡｇのＡｇ一Ｓｎ○
合金のものであり、ベース部分が径５柵，厚さ１．批肋
の頭部と径２．５伽，長さ２．５肋の頭部と一体のシャ
ンク部を有する銅であり、両部分は冷間圧着されたもの
である。

この試料Ａを、大気中で１硯砂間８００ｏｏで熱した。
このように熱処理をした試料Ａを切断してエッチング後
電子顕微鏡により２８００倍で観察したところ、ベース
部分とコンタクト部分の境界面に厚さ約７仏の銀と銅の
中間合金層と、該中間合金層に隣接してコンタクト部分
中に深さ約５１仏の銅の拡散層がみられた。コンタクト
部分の合金構造、特に均一な金属酸化の分散が何等損な
われていないことも観察された。対比のための試料Ｂは
、試料Ａと同一の形状であるがコンタクト部分にはＡｇ
−Ｃｄ０１３％を使い。

且つ袷間圧着した両部分を熱処理しなかった。試料Ａと
Ｂを５００００回スイッチングテストした（ＡＣ２００
Ｖ，７虫，スイッチ時間０．６秒で周期３秒）。

試料Ａの平均消耗量は２０．６６の９で、試料Ｂの平均
消耗量は２９．５２の９であった。試料Ｂのコンタクト
部分の相当の部分に欠けがあった。実施例 ２ 対比のための試料Ｃは、試料Ａと同寸法であるが、コン
タクト部分とべ−ス部分とが一体でその全てをＡｇ−Ｃ
ｄ０１３％でつくった。

また、別の対比のための試料Ｄは「試料Ａと同寸法であ
るが、試料Ｃと同様にコンタクト部分とべ‐ス部分とを
一体とし、その全てをＳｎ５％−ｌｎｌ．８％−Ｎｉｏ
．３％−残部銀のＡｇ−Ｓｎ○合金でつくった。試料Ａ
，Ｃ及びＤを、ＡＣ２００Ｖ，３２Ａ，頻度毎分６０回
「接触力１００夕，関雛力８０夕で２０００回性能テス
トした。

なお、試料Ａ，Ｃ，及びＤの硬度（ＨＲＦ）は、コンタ
クト部分の面上から垂直に計った時、それぞれ８０，１
０７，１１０であった。溶着回数と平均総着力は以下の
通りであった。試料Ａ Ｉ９回 １１７タ試料０
２１回 １３８を 試料Ｄ ４回 ２２８分 それぞれの試料の接触抵抗は以下の通りであった。

１０００回で： 試料Ａ ２．７ｍＯ試料
Ｃ ３．仇ｈＱ試料Ｄ
３．２ｈＱ１５００
回で：試料Ａ Ｉ．ｇ
ｈＱ試料Ｃ ３．８ｈ
Ｑ試料Ｄ ５，３ｍＱ
２０００回で：試料Ａ
３．７ｍＱ試料Ｃ
４．３ｈＱ試料○
４．５ｍＱ以上からみて、援触抵抗の低さと熱の消散性
の良さで、この発明による試料Ａの優れていることがみ
とめられた。

上記の実施例では、べ−ス部分が銅であるが、銅合金、
アルミニウム、ニッケル、それ等の合金もこの発明のベ
ース部分として銅と同様に用いうろことは勿論である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部酸化によつてＡｇ母金中に分散して析出した金
   属酸化物を有し、この金属酸化物が金属成分ですず１．
   ５〜１０重量％，インジウム０．５〜６重量％，０．５
   重量％以下の微量の鉄属金属とからなるＡｇ−ＳｎＯ系
   合金のコンタクト部分と、該コンタクト部分に冷間圧着
   された銅、ニツケル、アルミニウム或はそれらの合金の
   ベース部分とからなる複合電気接点にして、該コンタク
   ト部分とベース部分との間になんらの接着用金属の介在
   なしに直接に冷間圧着された上記の両部分は銀とベース
   部分の母金属の共晶温度よりも高い温度で短時間熱処理
   を受けて両部分の間に銀とベース部分の母金属の中間合
   金層を有し、かつコンタクト部分には該中間合金層に隣
   接してベース部分の母金属の拡散層を有する上記の複合
   電気接点。 ２ 前記ベース部分は銅であり、熱処理は７７９℃以上
   で１０秒間以下である特許請求の範囲第１項記載の複合
   電気接点。 ３ 複合電気接点の製造方法にして、すず１．５〜１０
   重量％，インジウム０．５〜６重量％，０．５重量％以
   下の微量の鉄属金属と残部銀よりなる内部酸化されたコ
   ンタクト部分を銅、ニツケル、アルミニウム或はそれら
   の合金のベース部分に両部分の間になんらの接着用金属
   の介在なしに直接に冷間圧着し、かつこの冷間圧着され
   たコンタクト部分とベース部分を銀とベース部分の母金
   属の共晶温度よりも高い温度で短時間熱処理して両部分
   の間に銀とベース部分の母金属の中間合金層をつくり、
   かつコンタクト部分には該中間合金層に隣接してベース
   部分の母金属の拡散層をつくることを特徴とする上記の
   製造方法。