JPS6297213A - Electric contact material - Google Patents

Electric contact material

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JPS6297213A
JPS6297213A JP23843085A JP23843085A JPS6297213A JP S6297213 A JPS6297213 A JP S6297213A JP 23843085 A JP23843085 A JP 23843085A JP 23843085 A JP23843085 A JP 23843085A JP S6297213 A JPS6297213 A JP S6297213A
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JP
Japan
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electrical contact
contact material
layer made
contact
material according
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JP23843085A
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辻 公志
竹川 禎信
修司 山田
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、電気接点材料に関する。[Detailed description of the invention] 〔Technical field〕 The present invention relates to electrical contact materials.

〔背景技術〕[Background technology]

各種接点材料が電磁接触機、リレー、ブレーカなどに使
用されている。これらの接点材料には、消耗が少なく、
溶着しにくく、かつ接点抵抗が低いという特性が要求さ
れる。しかし、現実には、これら3つの特性を同時に満
足する材料を求めることは困難である。
Various contact materials are used in electromagnetic contactors, relays, breakers, etc. These contact materials have low wear and tear;
It is required to have the characteristics of being difficult to weld and having low contact resistance. However, in reality, it is difficult to find a material that simultaneously satisfies these three properties.

近年、比較的電流容量の多い接点を備えたリレーが回路
や装社の入出力の制御に多く使用されている。入力の制
御に使用されるときは、容量性負荷の制御が目的であり
、出力の制御に使用されるときは、モータやランプ等の
制御が目的である。
In recent years, relays equipped with contacts with a relatively large current capacity have been widely used to control the input and output of circuits and equipment. When used to control input, the purpose is to control capacitive loads; when used to control output, the purpose is to control motors, lamps, etc.

そのため、リレーの接点に突入電流が流れ、接点が溶着
するという問題が起こっている。このようなことも含め
て、現在、耐溶着特性のよい電気接点材料への要求が高
まって゛きている。
As a result, a rush current flows through the contacts of the relay, causing problems such as welding of the contacts. In view of these factors, there is currently an increasing demand for electrical contact materials with good welding resistance.

しかしながら、耐溶着特性に主眼をおいて電気接点材料
を作ると、導電性が悪くなるなどして接点としたときの
接触抵抗があがるため、結果的に、接点の電流容量の向
上には結びつかないという問題がある。
However, if electrical contact materials are made with a focus on welding resistance, the conductivity will deteriorate and the contact resistance will increase when used as a contact, resulting in no improvement in the current capacity of the contact. There is a problem.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明は、上記の事情に鑑み、良好な導電性を維持し
つつ、耐溶着特性もすぐれている電気接点材料を提供す
ることを目的とする。
In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide an electrical contact material that maintains good conductivity and also has excellent welding resistance.

〔発明の開示〕[Disclosure of the invention]

前記目的を達成する、この発明は、導電性の良い材料か
らなる層の上に前記材料よりも硬度の高い材料からなる
層が設けられている電気接点材料を要旨とする。
The present invention, which achieves the above object, provides an electrical contact material in which a layer made of a material with higher hardness than the material is provided on a layer made of a material with good conductivity.

以下、この発明にかかる電気接点材料を、その一実施例
をあられす図面を参照しながら説明する第1図は、この
発明の一例の電気接点材料(以下、単に「接点材料」と
記す)の縦断面をあられしたものである。接点材料1は
上層2と下層3の2層構造となっている。上層2の方は
下層3よりも厚みが薄くなっている。上層2は硬度の高
い材料からなっており、耐溶着特性にすぐれている。下
層3は導電性の良い材料からなっている。接点として働
くときの接触面は上層表面2aであるから、硬度の高い
上層を持つこの接点材料1の耐溶着特性はすぐれたもの
となっている。しかも、厚み方向の大部分は電導性の良
い領域であることから、接点材料1自体の電導度が良好
な値に維持されることになる。このように、接点材料1
は、耐溶着特性にすぐれていて、しかも、良好なW電性
も維持しているので、電流容量の大きい接点を作成する
のに適したものとなるのである。
Hereinafter, one embodiment of the electrical contact material according to the present invention will be explained with reference to the accompanying drawings. Figure 1 shows an example of the electrical contact material (hereinafter simply referred to as "contact material") of the present invention. This is a vertical cross section. The contact material 1 has a two-layer structure of an upper layer 2 and a lower layer 3. The upper layer 2 is thinner than the lower layer 3. The upper layer 2 is made of a material with high hardness and has excellent welding resistance. The lower layer 3 is made of a material with good conductivity. Since the contact surface when working as a contact is the upper layer surface 2a, this contact material 1 having a highly hard upper layer has excellent welding resistance. Moreover, since most of the thickness in the thickness direction is a region with good electrical conductivity, the electrical conductivity of the contact material 1 itself is maintained at a good value. In this way, contact material 1
Since it has excellent welding resistance and also maintains good W conductivity, it is suitable for making contacts with a large current capacity.

つぎに、上層2と下層3の具体的材料の一例について説
明をおこなう。下層3にはAgを用いる。このAgは、
もちろん、非常にすぐれた導電性を有する材料である。
Next, an example of specific materials for the upper layer 2 and the lower layer 3 will be explained. Ag is used for the lower layer 3. This Ag is
Of course, it is a material with very good conductivity.

上層2には、SnO□およびInzO=が分散されてい
るAgを用いる。
For the upper layer 2, Ag in which SnO□ and InzO= are dispersed is used.

Ag中に含まれるSnO2およびIn、O,の量が増加
するにつれて硬度が高くなり耐溶着性も向上するけれど
も、電導度は悪くなってくる。接点の電流容量が大きい
リレー(パワーリレー)に用いる点を考慮すれば電導度
が約40LAC3%(100LAC3%が純銅の電導度
となる)以上あることが必要となってくる。したがって
、電導度が上記40 LAC3%を上回るようにしなが
ら硬度も増すように、上下の両層2,3の厚みおよび電
導度の調整をおこなう。上層2の厚みは、負荷条件にも
よるけれども、開閉に伴う消耗量を考慮すると、10〜
200μm程度が適当である。
As the amounts of SnO2, In, and O contained in Ag increase, the hardness increases and the welding resistance improves, but the electrical conductivity deteriorates. Considering that it is used in a relay (power relay) whose contacts have a large current capacity, it is necessary that the conductivity is approximately 40 LAC3% (100 LAC3% is the conductivity of pure copper) or more. Therefore, the thickness and conductivity of both the upper and lower layers 2 and 3 are adjusted so that the conductivity exceeds 40 LAC 3% and the hardness also increases. The thickness of the upper layer 2 depends on the load conditions, but considering the amount of wear caused by opening and closing, the thickness of the upper layer 2 is 10~
Approximately 200 μm is appropriate.

耐溶着性の見地から、In2O,および5nOzは金属
元素に換算して、AgとInとSnとの合計重量に対し
、InとSnの合計重量が10重量%以上であることが
望ましい。10fIit%を下まわると耐溶着特性の向
上効果があられれに(いからである。
From the viewpoint of welding resistance, it is desirable that the total weight of In and Sn is 10% by weight or more with respect to the total weight of Ag, In, and Sn in In2O and 5nOz in terms of metal elements. If it is less than 10 fIit%, the effect of improving the welding resistance will be poor.

さらに、In、O,およびSnO,に加えて、A1t0
3を、必要に応じてM n Oをも加えてAg中に分散
させることによって、若干、導電性は低くなるけれども
硬度が高くなり、導電性の低下を上廻って、耐溶着性を
向上させることができる。Ag中に分散されるAlzC
)+とMnOの添加量は、Ag中の金属酸化物はすべて
金属元素に換算することとして、Agと金属元素との合
計量にだいし、A、lとMnの合・計重量が0.5重量
%以下であることが望ましい。 接点材料の製造は、例
えば、つぎのようにしておこなわれる。被酸化金属元素
を含んだ合金と、導電性の良い材料からなる金属板を、
接合したのち、圧延するか、圧延と同時に接合をおこな
い所望の厚みの板材に仕上げる。そのあと、内部酸化法
による酸化処理をおこなって、合金内の被酸化金属を酸
化し、合金の部分の硬度を高くする。つまり、合金の部
分が硬度の高い材料からなる層となるのである。
Furthermore, in addition to In, O, and SnO, A1t0
By dispersing 3 in Ag with the addition of MnO as necessary, the conductivity slightly decreases but the hardness increases, which outweighs the decrease in conductivity and improves the welding resistance. be able to. AlzC dispersed in Ag
) + and MnO are calculated by converting all metal oxides in Ag into metal elements, and the total weight of A, l, and Mn is 0.5 to the total amount of Ag and metal elements. It is desirable that it is less than % by weight. For example, the contact material is manufactured as follows. A metal plate made of an alloy containing an oxidizable metal element and a material with good conductivity,
After joining, the sheets are rolled or rolled and joined at the same time to finish the plate material to the desired thickness. Thereafter, oxidation treatment is performed using an internal oxidation method to oxidize the oxidized metal within the alloy and increase the hardness of the alloy portion. In other words, the alloy portion becomes a layer made of a material with high hardness.

続いて、より具体的な実施例と比較例の説明をおこなう
Next, more specific examples and comparative examples will be explained.

(実施例1〜4および比較例) Ag、Sn、In、At、Mnの元素を適宜選択秤量し
た。それをアルゴンガス雰囲気中で高周波炉を用いて溶
解し、金型に鋳込んで、第1表に示すように、それぞれ
、異なる組成の合金インゴットを得た。これらの合金イ
ンゴットに純Ag材を熱間圧接により接合して張り合せ
金属材を得た。さらに、圧延工程で厚みl關の板体に成
形し、抜き成形工程を経て、固定接点はφ5鶴、可動接
点はφ5mmX12vmRの形状とした。これらを酸素
雰囲気中で、700°、100時間、の加熱処理し、内
部酸化させて、5種類の接点試料を得た、なお、合金イ
ンゴットに接合される純Ag材の厚みは、圧延工程のあ
と、第1表にみるような厚みとなるようにあらかじめ選
ばれる。
(Examples 1 to 4 and Comparative Example) Elements such as Ag, Sn, In, At, and Mn were appropriately selected and weighed. It was melted using a high frequency furnace in an argon gas atmosphere and cast into a mold to obtain alloy ingots with different compositions as shown in Table 1. A pure Ag material was joined to these alloy ingots by hot pressure welding to obtain a laminated metal material. Furthermore, it was formed into a plate with a thickness of 1 in a rolling process, and then passed through a punching process to form a fixed contact with a diameter of 5 mm and a movable contact with a shape of 5 mm x 12 mm. These were heat-treated at 700° for 100 hours in an oxygen atmosphere for internal oxidation to obtain five types of contact samples.The thickness of the pure Ag material joined to the alloy ingot was determined by the rolling process. Also, the thickness is selected in advance as shown in Table 1.

上記のようにして得られた各側の接点試料3対に対しA
STM型接点試験機を用いて開閉試験をおこなうととも
に電導度の測定を行った。試験条件は、以下のとおりで
あった。
A for the three pairs of contact samples on each side obtained as above.
Opening/closing tests were conducted using an STM type contact testing machine, and electrical conductivity was also measured. The test conditions were as follows.

電圧  ;交流100■ 電流  ;突入118A、定常20A 接触力 ;100g 開離力 1150g 開閉回数110000回 この試験方法により、耐溶着特性を溶着回数で評価した
。すなわち、溶着回数が少ないものほど耐溶着特性に優
れていることを示す。接点試料の溶着回数の測定結果を
各例3対の平均値をとって第1表に示した。
Voltage: AC 100cm Current: rush 118A, steady 20A Contact force: 100g Breaking force 1150g Number of openings and closings 110,000 times According to this test method, the welding resistance was evaluated by the number of times welded. In other words, the smaller the number of times of welding, the better the welding resistance. The results of measuring the number of times of welding of the contact samples are shown in Table 1 by taking the average value of three pairs of each example.

第1表にみるように、この発明の接点材料を使用した実
施例1〜4は、いずれも、比較例と比べて、耐溶着特性
が向上していることがわかる。同時に、電導度は飛曜的
に向上している。
As shown in Table 1, it can be seen that all of Examples 1 to 4 using the contact material of the present invention have improved welding resistance compared to the comparative example. At the same time, the electrical conductivity has improved dramatically.

、なお、この発明にかかる電気接点材料は、これまでに
例示した構造や材料に限定されるものではなく、同様の
効果を奏するものであれば何でもよいことは言うまでも
ないことである。例えば、導電性の良い材からなる層が
Ag−Ni系材のものでもよい。
It goes without saying that the electrical contact material according to the present invention is not limited to the structures and materials exemplified above, but may be any material as long as it provides the same effects. For example, the layer made of a highly conductive material may be made of an Ag-Ni based material.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように、この発明にかかる接点材料は、導
電性の良い材料からなる層の上に前記材!′4よりも硬
度の高い材料からなる層が設けられている構成となって
いる。そのため、良好な導電性を維持しつつ、耐溶着特
性がすぐれたものとなるので、電流容量の大きい接点に
使われた場合でも、容易に接点の溶着が起こらず、接触
抵抗値も低い値を維持することができる。
As described in detail above, the contact material according to the present invention is provided on a layer made of a highly conductive material. It has a structure in which a layer made of a material harder than '4 is provided. Therefore, it has excellent welding resistance while maintaining good conductivity, so even when used for contacts with a large current capacity, the contacts do not easily weld and the contact resistance value is low. can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、この発明にかかる接点材料の一実施例の断面
図である。 1・・・接点材料 2・・・上層(硬度の高い材料から
なる層)  3・・・下層(導電性の良い材料からなる
層) 代理人 弁理士  松 本 武 彦 第1図 手3売ネ甫正り)(自発 昭和61年01月lq日 特許庁長官 殿                  
    −′1、゛1目牛のあ云 昭和60年特許願第23843’O号 2、発明の名称 電気接点材料 3、  ili正をする者 すν牛との関係     特許出願人 住  所    大阪府門真市大字男真1048番地名
 +!F (583)松下電工株式会社代表打  代表
耽帝役藤井貞夫 4、代−埋入 な    し 特願昭60−238430号 6、補正の対象 明細書 − 7、補正の内容 (1)明細書第5頁第15行にrLAC3%」とあるを
、r [AC3%」と訂正する。 (2)明細書第5頁第16行にrt、Acs%」とある
を、r I AC3%」と訂正する。 (3)明細書第5頁第18行にrLAC3%」とあるを
、rlAcs%」と訂正する。 (4)明細占第10頁の第1表の右から2列目最上段に
「LΔCS%」とあるを、「[ΔCS%」と訂正する。
FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of a contact material according to the present invention. 1...Contact material 2...Upper layer (layer made of material with high hardness) 3...Lower layer (layer made of material with good conductivity) Agent Patent attorney Takehiko Matsumoto Figure 1 Hand 3 Sales (Masori Ho) (Sponsored by the Commissioner of the Patent Office on January 1, 1986)
-'1, 1985 Cow's Aaun Patent Application No. 23843'O2, Name of Invention Electrical Contact Material 3, Person Who Corrects iliRelationship with Cow Address of Patent Applicant Kadoma, Osaka Prefecture City Oaza Oma 1048 address name +! F (583) Matsushita Electric Works Co., Ltd., Representative Hitoshi, Representative Tan Tei, Sadao Fujii 4, Substitute - No embedding, Patent Application No. 60-238430 6, Specification subject to amendment - 7, Contents of amendment (1) Specification No. On page 5, line 15, the text ``rLAC3%'' is corrected to ``r [AC3%''. (2) On page 5, line 16 of the specification, the statement "rt, Acs%" is corrected to "r I AC3%". (3) On page 5, line 18 of the specification, the statement "rLAC3%" is corrected to "rlAcs%". (4) In the top row of the second column from the right of Table 1 on page 10 of the specifications, the text "LΔCS%" is corrected to "[ΔCS%."

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)導電性の良い材料からなる層の上に前記材料より
も硬度の高い材料からなる層が設けられている電気接点
材料。
(1) An electrical contact material in which a layer made of a material with higher hardness than the above material is provided on a layer made of a material with good conductivity.
(2)硬度の高い材料が金属酸化物を含有しているAg
である特許請求の範囲第1項記載の電気接点材料。
(2) Ag whose highly hard material contains metal oxides
An electrical contact material according to claim 1.
(3)金属酸化物として、SnO_2およびIn_2O
_3がAg中に分散されている特許請求の範囲第2項記
載の電気接点材料。
(3) SnO_2 and In_2O as metal oxides
The electrical contact material according to claim 2, wherein _3 is dispersed in Ag.
(4)Ag中に、Al_2O_3も分散されている特許
請求の範囲第3項記載の電気接点材料。
(4) The electrical contact material according to claim 3, wherein Al_2O_3 is also dispersed in Ag.
(5)Ag中に、さらにMnOが分散されている特許請
求の範囲第4項記載の電気接点材料。
(5) The electrical contact material according to claim 4, wherein MnO is further dispersed in Ag.
(6)導電性の良い材料がAgである特許請求の範囲第
1項から第5項までのいずれかに記載の電気接点材料。
(6) The electrical contact material according to any one of claims 1 to 5, wherein the material with good conductivity is Ag.
(7)硬度の高い材料からなる層の厚みが、10〜20
0μmである特許請求の範囲第1項から第6項までのい
ずれかに記載の電気接点材料。
(7) The thickness of the layer made of a material with high hardness is 10 to 20
The electrical contact material according to any one of claims 1 to 6, which has a diameter of 0 μm.
(8)導電性の良い材料からなる層が、硬度の高い材料
からなる層よりも厚い特許請求の範囲第1項から第7項
までのいずれかに記載の電気接点材料。
(8) The electrical contact material according to any one of claims 1 to 7, wherein the layer made of a highly conductive material is thicker than the layer made of a hard material.
(9)硬度の高い材料からなる層が、導電性の良い材料
からなる層に合金層を張り合わせておいてこの合金層内
の被酸化金属元素を内部酸化法により酸化物とすること
によって形成されたものである特許請求の範囲第1項か
ら第8項までのいずれかに記載の電気接点材料。
(9) A layer made of a highly hard material is formed by laminating an alloy layer to a layer made of a highly conductive material and converting the oxidizable metal element in this alloy layer into an oxide using an internal oxidation method. An electrical contact material according to any one of claims 1 to 8.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6974923B2 (en) 2002-01-21 2005-12-13 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Electric contact and breaker using the same

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JPS60143523A (en) * 1983-12-29 1985-07-29 中外電気工業株式会社 Silver composite electric contact and method of producing same

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