JPS61279644A - Ａｇ−酸化物系電気接点材料の製造法 - Google Patents

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】 （イ）技術分野　　　　　　　　　　　　　　）本発明
は銀−酸化物系電気接点材料の製造方法　　　　□゛Ｉ
； に関するものである。：： （°）従来技術とそ０問題点　　　　　　　　　　　　
（；電気接点材料としての要件は衆知の如く耐溶着性、
耐絶縁耐圧性、低接触抵抗に富むことである。　　　Ｉ
；ＩＡ、に酸化カドミウム、酸化インジウム、酸化錫、
　　　　ｉ゛“。

酸化”ｆ　＊　′ｌ−″“０酸化物粒子を均一６°分散
　　　　、、させた酸化物分散型銀合金は、その通電性
および　　　　：：１ アーク熱・′“−″熱下で０耐溶着性や耐消耗性　　　
　、１が優れている為、気中接点として電磁開閉器・す
１ニ レ−・サーモスタット・ノーヒユーズブレーカ−：パぼ 一ゴ など多方面に応用されている。これらの合金は酸　　　
　・、化物を形成する元素を溶質元素として銀に固溶さ
せ、酸素を含む雰囲気中で加熱して、溶質元素を選択的
に酸化させ酸化物を分散させる、いわゆる内部酸化法に
より製造されるのが一般的である。

この製法の利点は（１１溶解後、酸化雰囲気中で加熱保
持することによって製造できる如く、製造プロセスが簡
単でかつ低ｃｏｓ　ｔであること、（２）一般の粉末冶
金法によるものより格段に耐溶着性、耐アーク性などが
優れていることであった。

しかしながら、次の如き問題があった。即ち、第１に適
用できうる合金系が限定されていること、又その添加元
素量が内部酸化現象によって大幅に制限させられている
ので耐溶着性改善に難点があった。第２に近年ノーヒユ
ーズブレーカの小型化にともなう接点性能向上の要求は
すさまじく、従来のような２元系材料、例えばＡｇ−Ｃ
ｄＯｌＡｇ−Ｚｒ＋Ｏ１Ａｇ−３ｎｕｇなどの単純な合
金系では要求性能を満足材料、＾ｇ−ＣｄＯ−５ｎｏｗ
　、Ａｇ−５ｎＯｚ４ｎｚＯｓなども開発されているが
、内部酸化手法を使用するかぎり、合金元素は極めて限
られたものになり十分な接点特性を発揮できなくなって
きている。第３に上記−１の問題を克服するために２種
以上の内部酸化物を混合する手法も考えられたが、難加
工性および不十分な組織均一性のための耐消耗性の劣化
などの問題が発生してきている。

これらの問題を解決すれば、従来の内部酸化法に限定さ
れた合金材料の棚を大幅に広げることができ、多元系の
銀−酸化物系接点材料を開発することは容易となり、又
異種合金系粉末の混合による接点材料の内部組織の不均
一から生じる耐アーク性耐消耗性の劣化、材料の難加工
性などの克服、歩留ｕｐ、生産性の向上を飛躍的に高め
ることができうる。

（ハ）発明の開示 本発明は以上の種々の問題点を考慮し、Ａｇ−酸化物系
電気接点材料の性能向上を目的としてなされたものであ
る。種々の実験の結果、異種の内部酸化物を混合するこ
と、混合方法を改善すること、又製造プロセスにおいて
脱ガス真空焼結工程を組み合わせることなどにより、従
来の接点性能を飛躍的に向上・改善し、さらに材料の加
工性をよ（することが判明した。すなわち、本発明ば■
内部酸化したＡｇ−酸化物合金粉末を２種以上混合し、
メカニカルアロイング法によって各合金の幅が１．０μ
ｍ以下になった層状もしくは縞状の内部構造を有する複
合粉末を使用することを特徴とし、 ■内部酸化したＡｇ−酸化物合金粉末を１種以上とＡｇ
−酸化物混合粉、共沈法によるＡｇ−酸化物混合物、Ａ
ｇ−窒化物混合扮、Ａｇ−炭化物混合粉、Ａｇ−硼化物
混合粉のうち１種以上を利用することを特徴とし、 ■これらの接点材料にＹＪｓ、Ｎｉの両方もしくはいず
れか一方のみを−ｔ％で５ｗｔ％以下添加することを特
徴とする。さらに ■上記複合粉末を脱ガスする工程、脱ガスした粉末を１
０”’　ｔｏｒｒ以上の真空中で焼結する工程、焼結し
た合金をさらにＨＩ　Ｐ・押出・圧延・鍛造などによっ
て９８％以上のプリフォームにする工程・プリフォーム
を伸線・圧延加工する工程を含むことを特徴とするＡｇ
−酸化物系電気接点材料の製造法である。

以下に本発明について詳細に説明する。

内部酸化法でつくられたＡｇ−ｏｘｉｄｅ合金は酸化物
の分布が内部と表面近傍でことなるため、耐消耗・耐ア
ーク性は接点の使用穎度とともに悪化し、最悪の場合は
接点同志の溶着が生じることもあった。

これらを克服するために高圧酸化手法や合金元素の変更
も試みられたが、粉末冶金的手法すなわち、内部酸化し
た合金粉末、線材、切粉小片などを固化して均一な合金
ブロックをつくる方法が採用された。

さらに過酷な接点性能要求をみたし、かつ従来の内部酸
化の概念を打破るべく異種の内部酸化粉末を混合、成型
、固化する方法が考えだされたが異種粉末同志の混合で
あるため、お互いの変形能がことなるため加工中に均一
変形しにくいため、粒界から亀裂が発生したり、組織が
不均一なため耐アーク性が異種粉末同志が異なり、耐消
耗性、耐溶着性が不安定で劣るという欠点があった。こ
れは固化する以前に粉末を十分に混合複合化する必要を
示している。加工プロセス中に異種の内部酸化粉末を均
一化することは難しい。すなわち、プロセス中に容易に
均一化するためには、非常に微細な粉末を内部酸化する
必要があるが、この場合、外部酸化になることが多い。

内部酸化するためには粒子径が大きくなり、プロセス中
で均一化しないという欠点があった。このため平均粒径
数１０ＩＩｍの内部酸化粉、数種類を乾式アトライター
、ボールミル振動ミルなどで混合変形させて異種内部酸
化物を十分に結合粉砕することによって、混合前の内部
酸化粉の幅が１，０μｍ以下であるような層状もしくは
縞状の内部構造を存し、かつ均−Ｍｉ織の複合粉末をつ
くると加工プロセス中で均一微細な組織となり、接点緒
特性は著しく改善される。層幅を１．０μｍ以下にした
のは特に明白な理由がないが、これ以上になると均一組
織であっても、変形能の差が生じて加工性を悪くさせる
とともに特に接点性能、耐アーク性が劣化すると考えら
れるからである。つまり、耐消耗性が違うのでアーク発
生時のエロージョンに差が生じ、接点表−面に凹凸がで
き、さらにアークが発生しゃすくなり耐アーク性が劣化
する。

以上のような接点特性、加工性を良好ならしめるために
は複合粉末製造段階で均一化しておくこメ簀要である。

上記の異種内部酸化合金粉末の代わりにＡｇ−酸化物、
共沈によるＡｇ−酸化物、Ａｇ−窒化物、Ａｇ−炭化物
、Ａｇ−硼化物混合物を添加することによって、一層接
点性能を改善することができる。この場合、１種類以上
の内部酸化合金粉を使用するのは複合粉末の構造を緻密
ならしめるとともに、耐アーク性を確実なものにするた
めである。即ち、内部酸化した合金粉末はすぐれた耐熱
性をもっているのは良好なＡｇ−ｏｘｉｄｅ界面、強固
　　　　□なｍａｔｒｉｘのためであると思われる。

さらに高温安定性にすぐれ、耐熱性を有するＹｔＯｓ、
Ｎｉの両方もしくは一方のみを加えて、さらに性能改善
をすることが可能である。添加量を５ｗｔ％以下に限定
したのは、それ以上加えると低接触抵抗、通電性を害す
るとともに加工性悪化につながるからである。

本発明は内部酸化したＡｇ−酸化物合金粉末を利用し、
粉末冶金的製法を採用して製造する接点材料である。従
って複合粉をつくる際に吸着したガスを排出するため、
真空中ｅｘ、１０−”　ｔｏｒｒ以上で４００〜５００
℃に加熱することによって十分脱ガスする工程が耐ア〜
り性ｅｔｃの向上のため必要である。さらに脱ガスを完
全化し、複合粉末同志を強固に接合するために真空中で
焼結することが有効であることがわかった。即ち１０−
”　ｔｏｒｒ以上の真空中で十分に焼結強度をもたせる
。次にＨＩＰ押出圧延鍛造などによって９８％以上のプ
リフォームにする。さらに伸線圧延などによって加工す
ると内部酸化粉によってつくった複合粉末の特徴を発揮
させ、耐アーク性、耐溶着性、耐消耗性、加工性のすぐ
れた電気接点材料を得ることができる。

上記の製造プロセスで特に重要と考えられるのは、脱ガ
スプロセスと真空焼結プロセスであり、十分な脱ガス焼
結強度の結合によって接点性能が保証される。単なる見
掛上の密度ｕｐは性能に強く作用しない。

次に本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１ ガスアトマイズして得たＡｇ−１５Ｃｄ合金粉と八ｇ　
　　　　　１５Ｓｎ−２Ｉｎ合金粉をそれぞれ？００℃
Ｘ　２４Ｈｒ　Ｘ　ｌａｔｍＯ，、７２０℃Ｘ　４８Ｈ
ｒＸ　ｌａｔｍＯ２の条件で内部酸化した。　　　′上
記粉末を１：ｌに混合し乾式アトライターにお　　　　
：ｊい７７カ、カフ。ア。９２．、。５、よ□よ□、　
　ｌた。アロイング条件はアジテータ回転数−２５０ｒ
ｐ＋ｍ、　　　　　１’。

１．１ 処理雰囲気大気中処理時間３０Ｈｒである。粉末組織　
　　　１；」 ば十分均一化しており、縞の幅も０．５μｍ以下で　　
　　；尋あった。この粉末を熱間押出加工、伸線してφ
２．５　　　　　ｆｔ’［１：・ 径の線材まで加工した。伸線中、減面率を２５％以　　
　　１１「 上とっても亀裂はほとんど発生しながった。　　　　　
　１：・□アカ７２１′ ガスアトマイズしたＡｇ　　６Ｚｎ合金粉とＡｇ−７５
ｎ３１ｎ−０，ＩＮｉ　合金Ｆｒ）ヲ７００’ＣＸ　２
４Ｈｒｘ　１ａｔｔａＪ（Ｄ　　　　　１１Ｊ条件で内
部酸化処理してｌ：１で混合し、これに　　　　「１１
゛１ ０．５ｗｔ％のＮｉを添加した。乾式ボールミル混合粉
砕を繰り返して１．０μｍ以下の縞の幅からなる均一な
複合粉末を得た。ボールミルはｔｌｅ力゛ス中で実施し
た．この粉末をＡｇ罐に真空封入してＨＩＰ処理して真
密度のプリフォームを得た。ＨＩＰ条件は７５０℃×９
５０にｇｆ　／　ｃｊ　Ｘ　ＩＨｒである．このプリフ
ォームを熱間押出、伸線加工して２，５φの線材を得た
．室温で引張強度−３５Ｋｇｆ／ａｒｍ”伸び一２０％
，を示し、かつ硬度（ｍＨＶ）は８５〜１００Ｋｇｆ／
ａｍ”でありＡｇ系合金の電気接点材料として良好な機
械的特性を有していた。

実施例３ ガスアトマイズしたＡｇ　−　６１ｎ−２Ｓｎ合金粉と
Ａｇ−Ｌ５Ｃｄ−Ｑ．２Ｚｎ　　Ｏ．０５Ｎｉ合金粉を
６５０℃Ｘ２４１１ｒＸ２ａｔｍＯ．の条件で内部酸化
処理して重量比１：１で混合し、これにＱ．２ｗｔ％の
Ｙ２Ｏ，を添加した。乾式アトライター装置でメカニカ
ルアロイングして０．８μｍ以下の縞幅からなる均一な
複合粉末を得た。

アトライター条件はアジテータ回転数＝　１５Ｏｒｐｍ
。

ボールは鋼ボール使用、雰囲気＝Ａｒガス封入中、２５
０Ｈｒ処理である。得られた複合粉末を５００℃で１０
−４〜１０−’　ｔｏｒｒの真空中で加熱することによ
って脱ガス処理を行った．次に１５００Ｋｇｆ／　ｃｄ
の成形圧力で静水圧成形した後８５０℃で１０−’　〜
１０−’　ｔｏｒｒの真空中、３Ｈｒ焼結を行った．さ
らにＨＩＰ加工（８００℃Ｘ　９００Ｋｇｆ／　ａｄ　
Ｘ　ｌｈｒ）　して理論密度に対して９９％の密度のプ
リフォームを得た。押出・伸線して９．５φのＡｇ合金
線を得た。室温で引張強度＝３８Ｋｇｆ／ｌｕｇ”伸び
＝１８％を示し、硬度（ｍＨＶ）は９０〜１１０Ｋｇｆ
／ｍｓ”であった、良好な加工性を示した。

以上の実施例で得られた銀−合金線をヘッダ加工して５
φのリベント接点にした．これを市販の安全ブレーカに
組み込んで第１表に示す条件で過負荷−耐久試験後の温
度上昇および過負荷−短絡試験を行い絶縁耐圧および溶
着に到るまでの回数を測定した．その結果を第２表に示
す．比較のためにＡｇ−１０％ｃｄｏの接点の結果も第
２表に併記する。

第１表 温度上昇　　過負荷試験　　ＡＣ２２ＱＶ、１５０Ａ　
、力率０．８試　　験　　　　　　　　　開閉回数　　
　５０回耐久試験　　　ＡＣ２２０Ｖ、　２ＯＡ開閉回
数　　５０００回 上記試験　　　温度上昇を測定 短絡試験　　過負荷試験后　ＡＣ２２０Ｖ，　１５００
Ａ　、力率０．７５で１極０−Ｃｏ→２極０　−Ｃｏ− ２極ＣＯを溶着するまで繰返す。

第２表 第２表の結果から明らかなように上記の電気接点材料は
耐溶着性に優れており、しかも耐消耗性も良好であり、
絶縁耐圧もすぐれているのでその工業的価値は大きいも
のである。

代理人　　弁理士　上代性用゛″−　・手続補正書 昭和６１年２り／１日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部酸化したＡｇ−酸化物合金粉末を２種以上混
   合し、メカニカルアロイング法によって各合金の幅が１
   ．０μｍ以下になった層状もしくは縞状の内部構造を有
   する複合粉末を使用することを特徴とするＡｇ−酸化物
   系電気接点材料の製造法。
2. （２）内部酸化したＡｇ−酸化物合金粉末を１種以上と
   Ａｇ−酸化物混合粉、共沈法によるＡｇ−酸化物混合物
   、Ａｇ−窒化物混合粉、Ａｇ−炭化物混合粉、Ａｇ−硼
   化物混合粉のうち、１種以上を利用することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のＡｇ−酸化物系電気接点
   材料の製造法。
3. （３）Ｙ＿２Ｏ＿３、ニッケルの両方もしくはいずれか
   一方のみを重量％で５ｗｔ％以下添加することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項、第２項記載のＡｇ−酸化物
   系電気接点材料の製造法。
4. （４）上記複合粉末を脱ガスする工程、脱ガスした粉末
   を１０＾−＾３ｔｏｒｒ以上の真空中で焼結する工程、
   焼結した合金をさらにＨＩＰ、押出、圧延、鍛造などに
   よって９８％以上のプリフォームにする工程、プリフォ
   ームを伸線、圧延加工する工程を含むことを特徴とする
   Ａｇ−酸化物系電気接点材料の製造法。