JPS6112841A - 低圧開閉器具のための接点材料の製造方法 - Google Patents

低圧開閉器具のための接点材料の製造方法

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JPS6112841A
JPS6112841A JP60127037A JP12703785A JPS6112841A JP S6112841 A JPS6112841 A JP S6112841A JP 60127037 A JP60127037 A JP 60127037A JP 12703785 A JP12703785 A JP 12703785A JP S6112841 A JPS6112841 A JP S6112841A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、添加金属酸化物としてBi、03 およびC
uOを含むAgSnO2からなる電力用低圧開閉器具の
ための焼結接点材料およびその製造方法に関1°る。
し従来の技術〕 添加金属酸化物としてnt、o、およびCuOを含むA
g5nO,からなる焼結接点材料であって、金属酸化物
全体の体積分量が10%と25%の間にある接点材料は
、ドイツ連邦共和国特許出願公開第:’+304fi3
7号明細書において提案されている。
電力用の低圧開閉器具のために、例えば接触器あるいは
配線用遮断器において、銀−酸化金属(AgMeO)を
基礎とした接点材料が特に有効なものと知られている。
従来は、有効成分としては特に酸化カドミウムが用いら
れ、この接点材料は特に所望の電気的特性を満たし、開
閉器具の実際の長時間使用において漕証されている。し
カルカドミウムは有害な重金属に属し、接触子が焼損す
る際にCdOが周囲にも放出されるから、しばらく前か
らCd’Oをできるだけ他の金属酸化物で置き換える努
力がなされている。しかしこの接点材料は、アーク中で
の消耗が少なく、また溶岩力が小さく、特に連続通電の
際の温度上昇がAgCd0接点材料で得られている程度
に小さいものでなければならない。
これまでカドミウムをスズあるいは亜鉛で置き換えるこ
とが試みられた。これまで提案されているAgSnO2
およびAgZnO接点材料は、しかし全体としてAgC
d0接点材料の高度の特性には達することができなかっ
た。特にAgCd0に対する代替材料としてのAgSn
O2からなる接触子においては、酸化物被覆層の形成に
よるアークの作用後の高い熱的安定性にもとづき、Ag
Cd0に比較して高い接触抵抗を示す。それによって開
閉器の通電状態においては、許容できない高い温度が接
触機構にあられれ、開閉器の損傷に導くことがある。
しかし他方ではAgSnO2接点はAgCd0に比較し
て消耗が少なく、そのため接点寿命は長くなる。
従って必要な接点の大きさをAgCd0に比較して小さ
くすることができ、それ≦二よってかなり銀を節約する
ことができる。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第3304637号明細
書【二よって、AgSnO2  を基礎とした上述の目
的の新しい焼結接点材料が公にされ、この接点材料にお
いては、添加金属酸化物としてBi、 03およびCu
Oならびに選択的にCdOが用意され、全体の金属酸化
物の体積分量は総酸化物量の70優以上の8nO,体積
分量を含み10%および25優の間C:ある。その場合
、接点材料は粉末冶金により、内部酸化合金粉末(いわ
ゆるl0NP)から製造される。カドミウムを含まない
代替物に対しては、特に質量配分において次の組成、す
なわち8795%Ag、9.97%SnO,,0,98
%Bi、O。
および1.10%CuOの組成の材料が特に有効なもの
として報告されている。
ところで試験の結果は、報告された材料が実際の要求を
なお完全には満たさないことを明らかにしている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、上述のような用途に対するAgS n
o、 B t、 o、 Cu Oの組成の別の材料およ
びその製造方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的は本発明によれば、8nO7の体積分量は全酸
化物量の70%未満であり、sho、の質量分量は4%
と8%との間にあり、CuOl二対する5nO1の係質
量分量の比は8:lと12=1との間にあることによっ
て達成される。SnO,体積分量は全酸化物量の約65
%であることが望ましく、その際すべての場合に少なく
とも50%である。特g:質量分量が64%5nOt 
、3.51%Bi、Os。
0.71%Cub、  そして残部として鋏の組成がよ
いことが確証されている。
人g8no、Bi2O3CuOの組成の材料の比較的有
効な特性は、すで(=シばらく前から知られている。そ
のような材料は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第33
04637号明細書のほかにドイツ連邦共和国特許出願
公開第2754:’135号明細書の中にも述べられて
いる。しかしそこに記載された材料の場合、常に4%よ
り下にある比較的少ない’SnQ、分量が選ばれ、ただ
一つの場合にだけそれ以上のスズ部分が選ばれる。この
ドイツ連邦共和国特許出願公開第2754335号明細
書から知ることができる特別の材料(例18)において
5:1にある。
そのほかに、英国特許第2055398 号明細書に銀
−金属酸化物を基礎とする材料が記載されており、それ
は合金から板片を作り、その板片をつづいて内部酸化す
る。そこではそれ故粉末冶金で製造される材料、特:二
合金粉末の内部酸化による材料は取り上げられていない
。英国特許第2055398号明細書においては、原料
合金に対してとりわけ質量分量で90.8%Ag、85
%Sn。
02%Biおよび0.5%Cuの組成が述べられている
。それ以外にその四元系につねになお別の、例えばコバ
ルト、鉄あるいはニッケルのような成分が添刀口合金さ
れる。
ところで本発明は、温度特性を改善するため4二は、全
酸化物眼中のSnO,分量を低減しなければ・ ならな
い、しかも全酸化量に対する相対的体積分量を70%未
′aC−も低減しなければならないとの驚くべき認識に
基づいている。そのため≦二材料中のBt、o、分量も
著しく高められ、その結果今やBi2O3に対するS、
0.の質量分量の比はlと3との間にある。
本発明に基づく材料の製造方法においては、所定の組成
の合金粉末を内部酸化する。しかしその際、それ自体公
知のように先ず比較的少ないビスマス分量をもつ合金を
作成し、酸化の後に内部酸化合金粉末に別のBi2O3
からなる粉末を添加するように進めることが望ましい。
それによって異なる酸化物粒径をもつ全く特殊の組織が
生じ、その場合、粒界包囲は混合酸化物の形成のもとに
行われる。
Bi2O,分布を変えることによって電気的特性をさら
に有効に制御することもできる。
その代わIルー、本発明に基づく焼結接点材料を、原材
料として対応する高いビスマス濃度をもち、それから完
全に内部酸化した複合粉末を生成できる合金粉末を用い
ることによっても製造することができる。
本発明のさらに詳細および利点は、二つの実施例の記述
から明らかになる。焼結接点材料の製造に対しては、個
々の成分の質量分量がチで述べられ、そこから酸化物の
体積分計が異なる密度(=基づいて明らかになる。
〔実施例〕
例  1 : 9360係の純良鋼粒、5.20%のスズ粒、06チの
砕片としての宇属ビスマスおよび06%の棒状の銅から
上述の組成のAg5nBiCu からなる合金を135
3に+二おいて融解する。その融体を加圧噴霧装置中で
水中イニ飛散させることによってそれから同じ組成の合
金粉末を得る。乾燥の後に200μmより小さい粉末分
をふるい分ける。この粉末分を、酸素を含む雰囲気中で
773にと872にの間で内部酸化し、その後l二92
.11%Ag、6.50%SnO,%O,’66%Bi
、o、および074%CuOの質量分量の組成のAgS
nO2Bi2O3CuOからなる複合粉末が得られる。
そのような複合粉末は、量的に完全に内部酸化されてお
り、いわゆるl0LPと呼ばれる。
上述のAg5nO1Bt、 O@ Coo  複合粉末
に、複合粉末に関して質量分量で2.7%Bi2O3の
添加金属酸化物を鋼球を用いた攪拌ボールミル中でプロ
パノールのもとでの湿式混合により添加した。乾燥の後
、複合粉末と酸化ビスマス粉末とからなる粉末混合物か
ら鋼球をふるい分けによって分離した。接点材料のため
の原料粉末(複合粉末および酸化ビスマス)の組成は、
そのとき質量分量で89.46%Ag 、  6.31
 %SnO,、3,25%Bi20mおよび072%C
uOである。
そうして作成された原料粉末から電力用低圧開閉器具の
ための接触子として有効な、ろう付可能の銀層な備えた
二層成形部品を製作し、その場合接触子の強化は、実際
に空孔のない材料にするための気中焼結、高温緻密化、
焼結および冷間緻密化によって行われる。そt′L、f
二は従来技術で通常の方法技術が用いられる。
材料の焼結の際に以前の複合粉末粒子の外側領域の粒界
包囲が混合酸化物形成のもとで行われる。この領域には
それ故粒子の内部より局部的に高いB’z O3#縮が
生ずる。
そのように製造された材料の組織は、二つに層れた酸化
物析出を示す。一方には約2μmの平均しての直径(d
)を持つ粗い酸化物析出が、そして他方には1μ扉より
小さい直径(d)を持つ細かい酸化物が生じ、その場合
以前の複合粉末の粒子の内部ζ二は後者が配されている
図はそのように製造さ几た材料の組織を備えた金属繍織
顕微鏡観察図(400:l)を示し、それから混合酸化
物析出の典型的な分布を見ることができる。図において
、符号lは内部酸化後の合金粉末から生ずるそれぞれの
領域を意味する。この領域に存在する細かい酸化物析出
2は1μm より小さい直径を持ち、はぼ統計学的に層
布している。
領域lの間に、平均して約2μmの直径を有する粗い酸
化物析出4を備えた領域3が存在する。
例  2: 91.02%の純良鋼粒、519%のスズ粒、3.21
俤の砕片としての金属ビスマスおよび0.58%の棒状
の銅から上述の組成のAg8nBiCuからなる合金を
融解する。その融体を加圧噴霧装置中で水中1=飛散さ
せることによって、それから同じ組成の合金粉末を得る
。乾燥の後に200μ簿より小さい粉末分をふるい分量
にの粉末分を、酸素を含む雰囲気中で723にと873
にの間で内部酸化する。そうして質量分量で89.31
%Ag、6.47%SnO,、3,5s%Bi2O3、
0,7t %CuOの組成のAg8nOtBi、01C
uO複合粉末を得る。
その複合粉末から直接二層粉末圧縮体を作製し、それを
焼結によって強化し、熱間もしくは冷間緻密化により適
切な接触子のために残留空孔率を低減する。
例2において、材料の組織は非常に細かく一様であり、
約1.5μ島の平均酸化物析出径が存在する。
本発明により製造された接点材料によって、試験開閉器
において溶着力を調べた。得られた測定値は、内部酸化
合金材料から製造されたAgCd012Bi、 Os1
.0接着材料のそれにはぼ対応する。
その上Cニモータ保護用接触器≦二おいて寿命および温
度上昇試験が実施された。主要な特性値は、その場合接
触子のAC4寿命開閉数および通電導体の超過温度であ
る。AgCdCH2Bi2011θ材料(=比較して寿
命開閉数は2.4倍だけ高く、その場合超過温度は10
℃までのより高い値が得られたにすぎない。
表に本発明による材料と公知の材料との比較値がまとめ
られている。
本発明において、なかでも相対的スズ含有量は、特(:
ビスマス含有量を所期のように増加することによって低
減する。これはl0LPCBi2O3粉末を別に添加す
るかあるいは酸化の前に原合金中のビスマス分量を高め
ることによっても行われることができる。その際、緒特
性を規制する量的な内部酸化の後の全金属酸化物につい
ての体積分量は所定の範囲中に留まる。すべての場合に
電気開閉挙動における予期されない良好な結果が見出さ
れた。
た。
以≠−j白 11:、、、、j
【図面の簡単な説明】
図は本発明による接点材料の顕微鏡朝織図である。 2・・・微細酸化物析出、  4・・・粗酸化物析出。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)添加金属酸化物としてBi_2O_3およびCuO
    を含むAgSnO_2からなり、金属酸化物全体の体積
    分量が10%と25%との間にある焼結接点材料におい
    て、SnO_2体積分量が全酸化物量の70%未満であ
    り、SnO_2質量分量は4%と8%との間にあり、C
    uOに対する SnO_2の%質量分量の比が8:1、と12:1との
    間にあることを特徴とする電力用低圧開閉器具のための
    焼結接点材料。 2)SnO_2についての体積分量が全酸化物量の50
    %以上であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の焼結接点材料。 3)SnO_2についての体積分量が全酸化物量の約6
    5%であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の焼結接点材料。 4)CuOに対するSnO_2の%質量分量の比が約9
    :1であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の焼結接点材料。 5)Bi_2O_3に対するSnO_2の%質量分量の
    比が1:1と3:1との間にあることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の焼結接点材料。 6)Bi_2O_3に対するSnO_2の%質量分量の
    比が約9:5であることを特徴とする特許請求の範囲第
    5項記載の焼結接点材料。 7)質量分量で6.31%SnO_2、0.64%Bi
    _2O_3、0.72%CuOおよび付加的に2.63
    %Bi_2O_3を含み、残部は銀であり、材料の組織
    内に局部的に異なる酸化ビスマス濃縮が存在することを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の焼結接点材料、 8)質量分量で6.47%SnO_2、3.51%Bi
    _2O_3、0.71%CuOおよび残部として銀を含
    むことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の焼結接
    点材料。 9)連続する場合によっては複数回の焼結、熱間緻密化
    および/または冷間緻密化によって接触子の作成に対し
    て十分に無空孔に生成する際に、原材料として所定の組
    成の合金粉末を用い、それから内部酸化によって量的に
    酸化された複合粉末(いわゆるIOLP)を生成するこ
    とを特徴とする電力用低圧開閉器具のための焼結接点材
    料の製造方法。 10)所定の組成の内部酸化合金粉末(IOLP)にB
    i_2O_3からなる別に生成した粉末を添加すること
    を特徴とする特許請求の範囲第9項記載の製造方法。 11)93.60%純良銀、5.2%スズ、0.6%金
    属ビスマスおよび0.6質量%の質量分量にある組成の
    原材料を融解し、加圧噴霧し、完全内部酸化後の合金粉
    末に2.63%金属酸化物添加物を撹拌ミル中での湿式
    混合により添加することを特徴とする特許請求の範囲第
    10項記載の製造方法。 12)湿式混合の際に有機溶剤、例えばプロパノールを
    用いることを特徴とする特許請求の範囲第11項記載の
    製造方法。 13)91.02%純良銀、5.19%スズ、、3.2
    1%金属ビスマスおよび0.58%銅の質量分量にある
    組成の合金粉末を融解し、その融体の加圧噴霧の後に合
    金粉末の完全内部酸化により原材料を生成することを特
    徴とする特許請求の範囲第9項記載の製造方法。
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