JPS6318027A - 銀―金属酸化物系接点用材料及びその製造方法 - Google Patents
銀―金属酸化物系接点用材料及びその製造方法Info
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- JPS6318027A JPS6318027A JP61160183A JP16018386A JPS6318027A JP S6318027 A JPS6318027 A JP S6318027A JP 61160183 A JP61160183 A JP 61160183A JP 16018386 A JP16018386 A JP 16018386A JP S6318027 A JPS6318027 A JP S6318027A
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-
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22C1/10—Alloys containing non-metals
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
- B22F9/30—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with decomposition of metal compounds, e.g. by pyrolysis
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
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- C22C32/001—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides
- C22C32/0015—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides with only single oxides as main non-metallic constituents
- C22C32/0021—Matrix based on noble metals, Cu or alloys thereof
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明はAgを主成分とし、その中に金属酸化物を分散
した銀−金属酸化物系接点用材料、特にCdの含有しな
い接点用材料とその製造方法に関する。
した銀−金属酸化物系接点用材料、特にCdの含有しな
い接点用材料とその製造方法に関する。
(従来の技術)
近時、各産業分野における合理化、自動化は目覚ましい
発達を遂げているが、これに伴い装置はますます大型化
し、複雑化する傾向にある。反面、これらの装置の制御
系はむしろ小型化、高頻度、大容量化が要求され接点へ
の負荷もますます大きくなってきている。
発達を遂げているが、これに伴い装置はますます大型化
し、複雑化する傾向にある。反面、これらの装置の制御
系はむしろ小型化、高頻度、大容量化が要求され接点へ
の負荷もますます大きくなってきている。
Agに酸化カドミウムなどを配した、所謂Ag−金属酸
化物系接点は耐溶着性、耐消耗性などの接点特性がすぐ
れており、特に中負荷用接点として有用であるが、Cd
の精練に係わる有害性や公害問題が指摘されたのを契機
としてCdの含有しない接点用材料の開発が進められ、
Ag中にsb及びSn、 Zn、Mn、 In、 Cu
、 Mn、 Bi、 Pbなどの酸化物を分散した材料
もまたAg−酸化カドミウム系と同等以上の接点特性を
示すものとしてその効果が確認されている。
化物系接点は耐溶着性、耐消耗性などの接点特性がすぐ
れており、特に中負荷用接点として有用であるが、Cd
の精練に係わる有害性や公害問題が指摘されたのを契機
としてCdの含有しない接点用材料の開発が進められ、
Ag中にsb及びSn、 Zn、Mn、 In、 Cu
、 Mn、 Bi、 Pbなどの酸化物を分散した材料
もまたAg−酸化カドミウム系と同等以上の接点特性を
示すものとしてその効果が確認されている。
これら銀−金属酸化物系接点用材料の製造方法には焼結
法と内部酸化法があり、現在は殆んど内部酸化法で製造
されている。
法と内部酸化法があり、現在は殆んど内部酸化法で製造
されている。
内部酸化法はAgと溶質金属としてのCd、 Sb、
Snなどとの溶製合金をつくり、これを所望の成形体に
加工した後通常740℃以上に、一般的には酸素分圧3
aLva以上の条件で加熱して溶質金属のみを選択的に
酸化する方法である。他方、焼結法はAg粉と卑金属酸
化物粉とを成形後焼結したり、Ag粉と卑金属粉とを焼
結後円部酸化するものを総称するが、この焼結法に属す
る電気接点の製造法についてさらに詳しく述べると、 ■ Ag粉と単一酸化物粉或は卑金属の共沈酸化物粉と
を機械的に混合、焼結するAg粉−酸化物粉混合焼結法
。
Snなどとの溶製合金をつくり、これを所望の成形体に
加工した後通常740℃以上に、一般的には酸素分圧3
aLva以上の条件で加熱して溶質金属のみを選択的に
酸化する方法である。他方、焼結法はAg粉と卑金属酸
化物粉とを成形後焼結したり、Ag粉と卑金属粉とを焼
結後円部酸化するものを総称するが、この焼結法に属す
る電気接点の製造法についてさらに詳しく述べると、 ■ Ag粉と単一酸化物粉或は卑金属の共沈酸化物粉と
を機械的に混合、焼結するAg粉−酸化物粉混合焼結法
。
■ アトマイズ合金粉やアーク製粉のような未酸化Ag
合金を一旦、予備酸化した後、焼結し、さらに本格的に
内部酸化する焼結内部酸化方法。
合金を一旦、予備酸化した後、焼結し、さらに本格的に
内部酸化する焼結内部酸化方法。
■ 内部酸化性Ag合金を溶製法によって製造した板ま
たは線を破砕し、これらの細片を内部酸化した後焼結す
る破砕片内部酸化焼結法。
たは線を破砕し、これらの細片を内部酸化した後焼結す
る破砕片内部酸化焼結法。
■ 内部酸化性Ag合金を溶製後板または線などに加工
した後、内部酸化し、さらにこのAg−金属酸化物体を
機械的に破砕し、粉末冶金法で所望形状に加工する内部
酸化破砕焼結法などがある。
した後、内部酸化し、さらにこのAg−金属酸化物体を
機械的に破砕し、粉末冶金法で所望形状に加工する内部
酸化破砕焼結法などがある。
上記内部酸化法は、溶製法で作ったAg合金の成形体を
酸化雰囲気中で加熱して溶質金属を選択的に酸化し、こ
れらを溶媒金属であるAgマトリックスから酸化物とし
て析出せしむるものであるため、内部酸化前線では溶質
金属の急激な濃度勾配が生ずる。従って溶質原子は酸素
の侵入方向へ拡散を開始し、処理時間の経過とともに酸
素の侵入速度が遅くなるため酸化物粒子の大きさ及び分
布は表層が微細かつ密で、内部に向かうに従い酸化物粒
子は粗大化し、分布も粗(なり中心部には溶質金属が拡
散したために生ずる酸化物の希薄な層が出現し、その希
薄層の厚さは溶質金属の種類、濃度及び酸素分圧や内部
酸化温度によって異なるが、通常0.1 鰭からQ、
31111にも達するものである(特公昭60−165
05号公報参照)。而も接点消耗が希薄層にまで及ぶと
、溶着事故に発展するという直接的な影響の他に材料内
部の不均一性に起因する異常消耗が起り易い。
酸化雰囲気中で加熱して溶質金属を選択的に酸化し、こ
れらを溶媒金属であるAgマトリックスから酸化物とし
て析出せしむるものであるため、内部酸化前線では溶質
金属の急激な濃度勾配が生ずる。従って溶質原子は酸素
の侵入方向へ拡散を開始し、処理時間の経過とともに酸
素の侵入速度が遅くなるため酸化物粒子の大きさ及び分
布は表層が微細かつ密で、内部に向かうに従い酸化物粒
子は粗大化し、分布も粗(なり中心部には溶質金属が拡
散したために生ずる酸化物の希薄な層が出現し、その希
薄層の厚さは溶質金属の種類、濃度及び酸素分圧や内部
酸化温度によって異なるが、通常0.1 鰭からQ、
31111にも達するものである(特公昭60−165
05号公報参照)。而も接点消耗が希薄層にまで及ぶと
、溶着事故に発展するという直接的な影響の他に材料内
部の不均一性に起因する異常消耗が起り易い。
また内部酸化は高温、高圧力のもとて外部から強制的に
酸素を与えて処理するため、処理終了後も歪が残留し、
加えて酸素侵入分に相当する容積増加が起るため、微細
なりランク性内部欠陥が発生する。
酸素を与えて処理するため、処理終了後も歪が残留し、
加えて酸素侵入分に相当する容積増加が起るため、微細
なりランク性内部欠陥が発生する。
さらに、内部酸化法の避は得ない欠点の一つは結晶粒界
が電気、熱伝導度が極度に劣る酸化物の凝集体または凝
集層で構成されるため、ジュール熱、アーク熱によって
発生した熱の放散率が小さくなり、接点が蓄熱傾向とな
って濃度上昇や消耗量の増加現象を招来するなどの欠点
を有する。
が電気、熱伝導度が極度に劣る酸化物の凝集体または凝
集層で構成されるため、ジュール熱、アーク熱によって
発生した熱の放散率が小さくなり、接点が蓄熱傾向とな
って濃度上昇や消耗量の増加現象を招来するなどの欠点
を有する。
その上、上記従来法において
■の場合は典型的な粉末冶金法で、溶製に必要な大損り
な設備が不要の上、必要な酸化物を調達できれば合金化
や内部酸化上の制約なしに各種酸化物を用いられるとい
う利点があるが、製法上、必ずAg粉と酸化物粉との機
械的、物理的混合工程を省くことができないため、密度
差、その他の理由で均一な分散が得られず、現在は殆ん
ど用いられていない。
な設備が不要の上、必要な酸化物を調達できれば合金化
や内部酸化上の制約なしに各種酸化物を用いられるとい
う利点があるが、製法上、必ずAg粉と酸化物粉との機
械的、物理的混合工程を省くことができないため、密度
差、その他の理由で均一な分散が得られず、現在は殆ん
ど用いられていない。
■の場合は粉体を内部酸化する際、粉体同士の拡散防止
のためできるだけ低い温度で処理する必要がある〔通常
の内部酸化温度は740℃以上〕が、内部酸化温度が低
い場合は粉体表面上に諸特性上好ましいサブスケールが
生成されるため焼結接点の粉体量強度が小さく、接点消
耗が激しくなる。
のためできるだけ低い温度で処理する必要がある〔通常
の内部酸化温度は740℃以上〕が、内部酸化温度が低
い場合は粉体表面上に諸特性上好ましいサブスケールが
生成されるため焼結接点の粉体量強度が小さく、接点消
耗が激しくなる。
■の場合は、■の場合と同様に細片同士の拡散防止のた
め、低い温度で内部酸化する必要があり、そのため同様
の弊害を生じ、また細片の内部に酸化物の希薄な層が形
成されることは前記内部酸化法と同様である。
め、低い温度で内部酸化する必要があり、そのため同様
の弊害を生じ、また細片の内部に酸化物の希薄な層が形
成されることは前記内部酸化法と同様である。
■の場合は、Ag合金を溶解、鋳造、鍛造、塑性加工に
よって線または板となし、完全に内部酸化した後粉砕す
るという極めて複雑な工程をとるためコトス的にも非常
に高く、また機械的粉砕には加工限界があり、粉体の大
きさは0.1fi程度にとどまり、微細粉末とすること
は至難であるばかりでなく粉砕時には不純物が混入し易
く、緒特性に好ましからざる影響を及ぼすとともに内部
酸化時の希薄層や前述のような高電気抵抗、低熱伝導性
の結晶粒界ともども粉砕されるため焼結後の内部組織が
不均一となり異常消耗の原因となるなどの欠点を有する
。
よって線または板となし、完全に内部酸化した後粉砕す
るという極めて複雑な工程をとるためコトス的にも非常
に高く、また機械的粉砕には加工限界があり、粉体の大
きさは0.1fi程度にとどまり、微細粉末とすること
は至難であるばかりでなく粉砕時には不純物が混入し易
く、緒特性に好ましからざる影響を及ぼすとともに内部
酸化時の希薄層や前述のような高電気抵抗、低熱伝導性
の結晶粒界ともども粉砕されるため焼結後の内部組織が
不均一となり異常消耗の原因となるなどの欠点を有する
。
さらにこの内部酸化法においては、溶質金属の量がある
一定量を超えると酸素の侵入が困難となり、内部酸化が
進行しなくなるためAgに対する溶質金属の量が限定さ
れるという決定的な欠陥を有する。
一定量を超えると酸素の侵入が困難となり、内部酸化が
進行しなくなるためAgに対する溶質金属の量が限定さ
れるという決定的な欠陥を有する。
(発明が解決しようとする問題点)
本発明は上記従来法において生ずる種々の欠陥、例えば
焼結法の場合の“酸化物の不均一分散”や内部酸化法に
よる“内部酸化時に発生する残留歪”や“酸素侵入時の
容積増加によるクラック性内部欠陥”、“表層付近と内
部との酸化物粒子や結晶粒の不均一性”、“低熱伝導度
、高電気抵抗の結晶粒界”などの欠陥を排除しながら、
金属酸化物の量或は金属の種類の選択を自由に行ない(
即ち、内部歪や内部欠陥がなく低熱伝導度、高電気抵抗
の結晶粒界を排除し、表層と内部を均一、かつ微細な酸
化物で構成し)耐溶着性、耐消耗性、接触安定性などの
接点特性を向上せしめるとともにCdの含有しないAg
−金属酸化物系接点用材料を得ることを目的とするもの
である。
焼結法の場合の“酸化物の不均一分散”や内部酸化法に
よる“内部酸化時に発生する残留歪”や“酸素侵入時の
容積増加によるクラック性内部欠陥”、“表層付近と内
部との酸化物粒子や結晶粒の不均一性”、“低熱伝導度
、高電気抵抗の結晶粒界”などの欠陥を排除しながら、
金属酸化物の量或は金属の種類の選択を自由に行ない(
即ち、内部歪や内部欠陥がなく低熱伝導度、高電気抵抗
の結晶粒界を排除し、表層と内部を均一、かつ微細な酸
化物で構成し)耐溶着性、耐消耗性、接触安定性などの
接点特性を向上せしめるとともにCdの含有しないAg
−金属酸化物系接点用材料を得ることを目的とするもの
である。
(問題点を解決するための手段)
本発明は上記目的を達成するために主成分であるAgと
重量で全体の5〜30%のSb、 Sn、 Zn、In
5Cu、 Mn、 Bi、 Pbの1種以上の金属の酸
化物及び必要に応じ0.05〜2%のMg、八12 %
FeXNi5 Co、Si、、Ga、 GeXTe、
Ca、、Liの1種以上の金属の酸化物並びに不純物
とより成り、(但し上記金属酸化物の総量は5〜32%
とする)、焼結後の状態においてAgを主成分とするマ
トリックス中に上記金属酸化物をほぼ一様に、特に5μ
以下の極めて微細な上記酸化物を均一に分散させ、而も
これら酸化物の20μ以上の大きさを有する凝集体また
はその酸化物凝集体の連続した凝集層で構成される結晶
粒界を存在させないことを特徴とするCdの含有しない
Ag−金属酸化物系接点用材料に関するもので、Agと
Sb、、Sn、、Zn、、In、、Cu、 Mi、、B
is Pbの1種以上及び必要に応じlLlg、、AI
l、 Fe、 Ni、、Co、Si、Ga、 Ge、、
Te、 Ca、 Liの1種以上とをイオン状態で含有
する水溶液の水素イオン濃度を調整することによってへ
g酸素化合物と上記金属の酸化物及び(又は)水酸化物
とを同時または順次に沈殿させて混合物となし、この沈
殿物を乾燥後適宜な熱処理をすることによってAgと上
記金属の酸化物との混合粉を生成させた後、これを成形
焼結することによって前述の如き組織を有するCdの含
有しないAg−金属酸化物系接点用材料を製造するもの
である。
重量で全体の5〜30%のSb、 Sn、 Zn、In
5Cu、 Mn、 Bi、 Pbの1種以上の金属の酸
化物及び必要に応じ0.05〜2%のMg、八12 %
FeXNi5 Co、Si、、Ga、 GeXTe、
Ca、、Liの1種以上の金属の酸化物並びに不純物
とより成り、(但し上記金属酸化物の総量は5〜32%
とする)、焼結後の状態においてAgを主成分とするマ
トリックス中に上記金属酸化物をほぼ一様に、特に5μ
以下の極めて微細な上記酸化物を均一に分散させ、而も
これら酸化物の20μ以上の大きさを有する凝集体また
はその酸化物凝集体の連続した凝集層で構成される結晶
粒界を存在させないことを特徴とするCdの含有しない
Ag−金属酸化物系接点用材料に関するもので、Agと
Sb、、Sn、、Zn、、In、、Cu、 Mi、、B
is Pbの1種以上及び必要に応じlLlg、、AI
l、 Fe、 Ni、、Co、Si、Ga、 Ge、、
Te、 Ca、 Liの1種以上とをイオン状態で含有
する水溶液の水素イオン濃度を調整することによってへ
g酸素化合物と上記金属の酸化物及び(又は)水酸化物
とを同時または順次に沈殿させて混合物となし、この沈
殿物を乾燥後適宜な熱処理をすることによってAgと上
記金属の酸化物との混合粉を生成させた後、これを成形
焼結することによって前述の如き組織を有するCdの含
有しないAg−金属酸化物系接点用材料を製造するもの
である。
本発明の接点用材料は前述の如き従来技術では製造され
ない組織を有するものであり、これは接点用材料として
以下に述べるようなすぐれた各種の特性を示す原因とな
るものであろうと考えられるものである。ココにおいて
Sb、 Sn、 2n、 In、 Cu。
ない組織を有するものであり、これは接点用材料として
以下に述べるようなすぐれた各種の特性を示す原因とな
るものであろうと考えられるものである。ココにおいて
Sb、 Sn、 2n、 In、 Cu。
Mn、 Bi、pbより成る群より選ばれる主添加元素
の1種以上の酸化物を5〜30重量%、また必要に応じ
MgX lXFe、Ni、Co5Si、Ga、Ge、T
e、Ca。
の1種以上の酸化物を5〜30重量%、また必要に応じ
MgX lXFe、Ni、Co5Si、Ga、Ge、T
e、Ca。
Liより成る群より選ばれる従添加元素の1種以上の酸
化物を0.05〜2重量%、総量で5〜32重量%含有
せしめているのは、上記主添加元素の酸化物が30%を
超えると、焼結性の低下、電気抵抗の増加などを招き、
また5%未満では接点特性のうち、特に耐溶着性に乏し
くなるためである。
化物を0.05〜2重量%、総量で5〜32重量%含有
せしめているのは、上記主添加元素の酸化物が30%を
超えると、焼結性の低下、電気抵抗の増加などを招き、
また5%未満では接点特性のうち、特に耐溶着性に乏し
くなるためである。
一方、上記従添加元素の酸化物が0.05%未満では上
記主添加元素の酸化物の奏する特性の相乗的添加効果を
期待することができず、また2%を超えると主添加元素
酸化物の奏する効果(接点特性、焼結性)を阻害するた
めである。
記主添加元素の酸化物の奏する特性の相乗的添加効果を
期待することができず、また2%を超えると主添加元素
酸化物の奏する効果(接点特性、焼結性)を阻害するた
めである。
従来、酸化物を共沈法により製造することは周知の手段
であり、また銀塩とカドミウム塩との混合水溶液に苛性
アルカリ、炭酸アルカリを添加しテAg2O、AgCO
3やCd(OH)z 、CdCO5などの塩を作り、こ
れを加熱分解してAgと酸化カドミウムの混合粉末とし
、これを加圧成形及び加熱焼結するAg−酸化カドミウ
ム電気接点材料の製造法も公知であるが(特公昭33−
4706号公報参照)、本発明のようにAgイオンをC
d以外の卑金属イオンと共存する溶液より水素イオン濃
度を調整しながら、極めて微細な水酸化物、酸化物を共
沈せしめた例はない。
であり、また銀塩とカドミウム塩との混合水溶液に苛性
アルカリ、炭酸アルカリを添加しテAg2O、AgCO
3やCd(OH)z 、CdCO5などの塩を作り、こ
れを加熱分解してAgと酸化カドミウムの混合粉末とし
、これを加圧成形及び加熱焼結するAg−酸化カドミウ
ム電気接点材料の製造法も公知であるが(特公昭33−
4706号公報参照)、本発明のようにAgイオンをC
d以外の卑金属イオンと共存する溶液より水素イオン濃
度を調整しながら、極めて微細な水酸化物、酸化物を共
沈せしめた例はない。
Ag以外の金属の水酸化物、酸化物が溶液中に生成され
るときは水酸化物や酸化物同士が非常に凝集し易く、そ
のため二次的な凝集や二次粒子の成長が起り偏在は避け
られない。然るにAgイオンを多量に含有する溶液にお
いては沈殿する多量かつ微細な銀酸素化合物が上記凝集
や成長を抑制する効果が考えられ、そのために凝集や成
長に伴う前述の偏在を避けて均一な高分散性のAg−卑
金属酸化物の複合粒子が生成されるものと推測され、斯
る共沈手段と適正な熱処理、これによって得られる混合
粉末を成形、焼結することによってはじめて極めて微細
な例えば粒径5μ以下、通常は2μ程度の金属酸化物が
マトリックス中に均一に分散し、従来の内部酸化法にみ
られるような酸化物凝集体または凝集層で構成される結
晶粒界が存在しない組織を有する焼結材料を得るもので
ある。
るときは水酸化物や酸化物同士が非常に凝集し易く、そ
のため二次的な凝集や二次粒子の成長が起り偏在は避け
られない。然るにAgイオンを多量に含有する溶液にお
いては沈殿する多量かつ微細な銀酸素化合物が上記凝集
や成長を抑制する効果が考えられ、そのために凝集や成
長に伴う前述の偏在を避けて均一な高分散性のAg−卑
金属酸化物の複合粒子が生成されるものと推測され、斯
る共沈手段と適正な熱処理、これによって得られる混合
粉末を成形、焼結することによってはじめて極めて微細
な例えば粒径5μ以下、通常は2μ程度の金属酸化物が
マトリックス中に均一に分散し、従来の内部酸化法にみ
られるような酸化物凝集体または凝集層で構成される結
晶粒界が存在しない組織を有する焼結材料を得るもので
ある。
以下、本発明について詳述する。
本発明は主成分であるAgとSb、 Sn、 In、
In、 Cu。
In、 Cu。
Mn、 B1XPbの1種以上と必要に応じてMg、
H!。
H!。
Fe、 Ni、Co、 Si、 Ga、 Ge、 Te
XCa、 Liの1種以上を所要量、硝酸、硝酸+硫酸
の混酸、硝酸十弗化水素酸の混酸などで分解して原料溶
液とし、この酸性水溶液を攪拌しながらアルカリを添加
するかあるいはアルカリ性溶液を攪拌しながら上記原料
溶液を添加することにより、水素イオン濃度を調整しな
がらAg酸素化合物と上記金属の水酸化物及び(又は)
酸化物の混合物を溶液より析出せしめる。この際、塩酸
などのAgイオンと反応して水に不溶性の塩を生成する
ような酸の使用は避けねばなす、また添加金属イオンと
沈殿を生成し易い酸の使用も注意する必要がある。それ
はこの沈殿が生成すると所望する酸化物、水酸化物の微
細かつ均一な分散が望めなくなり、また金属を酸で溶解
1ン することなく適当に金属塩を選択して水または酸に溶解
して、所望の金属成分を含有する水溶液を原料溶液とす
ることもできる。
XCa、 Liの1種以上を所要量、硝酸、硝酸+硫酸
の混酸、硝酸十弗化水素酸の混酸などで分解して原料溶
液とし、この酸性水溶液を攪拌しながらアルカリを添加
するかあるいはアルカリ性溶液を攪拌しながら上記原料
溶液を添加することにより、水素イオン濃度を調整しな
がらAg酸素化合物と上記金属の水酸化物及び(又は)
酸化物の混合物を溶液より析出せしめる。この際、塩酸
などのAgイオンと反応して水に不溶性の塩を生成する
ような酸の使用は避けねばなす、また添加金属イオンと
沈殿を生成し易い酸の使用も注意する必要がある。それ
はこの沈殿が生成すると所望する酸化物、水酸化物の微
細かつ均一な分散が望めなくなり、また金属を酸で溶解
1ン することなく適当に金属塩を選択して水または酸に溶解
して、所望の金属成分を含有する水溶液を原料溶液とす
ることもできる。
本発明はこのように調製された原料溶液を水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリなど、および必要に応じて酸化剤を含
む強塩基性化合物の水溶液を混ぜ、さらに酸性溶液によ
りpHを調整しつつ微細なAg酸素化合物と所望の金属
の水酸化物及び(又は)酸化物の沈殿を生成させるので
あるが、特に本発明に用いる金属の場合には強アルカリ
領域で水酸化錯イオン〔M2O,、。1〕として溶解す
るので、−旦強アルカリ性として溶出させた後、水素イ
オン濃度を弱アルカリ領域に戻すことにより再沈殿させ
ることによって、極めて微細な析出物を得ることが可能
になったものである。これを一般反応式で示すと、次の
ようになるものと考えられる。
ウム、水酸化カリなど、および必要に応じて酸化剤を含
む強塩基性化合物の水溶液を混ぜ、さらに酸性溶液によ
りpHを調整しつつ微細なAg酸素化合物と所望の金属
の水酸化物及び(又は)酸化物の沈殿を生成させるので
あるが、特に本発明に用いる金属の場合には強アルカリ
領域で水酸化錯イオン〔M2O,、。1〕として溶解す
るので、−旦強アルカリ性として溶出させた後、水素イ
オン濃度を弱アルカリ領域に戻すことにより再沈殿させ
ることによって、極めて微細な析出物を得ることが可能
になったものである。これを一般反応式で示すと、次の
ようになるものと考えられる。
Ag” +211”+ 2(n+1)叶−→Ag−0↓
+M20h↓十(口+1E200H−Ago + [
M20□、]0−H″ Ag−0↓+M20n ↓
〔ここでMは金属元素〕ここで用いる強塩基性化合物
として、前述のCdの場合のように炭酸アルカリ水溶液
を用いた例〔特公昭33−4706)は炭酸銀の沈殿を
生成するので、焼結の際にガス抜きなどの操作が必要に
なり、而も焼結密度を充分に上げることが難しいので望
ましくなく、またCdの場合はp)112に一気に調整
しても共沈せしめることができるが、上記添加元素の場
合には前述の通り一旦強アルカリ性としだ後pHを弱ア
ルカリ領域に戻すことにより極めて微細なAg酸素化合
物を核として、それとともに前記金属の酸化物、水酸化
物が沈殿するものである。
+M20h↓十(口+1E200H−Ago + [
M20□、]0−H″ Ag−0↓+M20n ↓
〔ここでMは金属元素〕ここで用いる強塩基性化合物
として、前述のCdの場合のように炭酸アルカリ水溶液
を用いた例〔特公昭33−4706)は炭酸銀の沈殿を
生成するので、焼結の際にガス抜きなどの操作が必要に
なり、而も焼結密度を充分に上げることが難しいので望
ましくなく、またCdの場合はp)112に一気に調整
しても共沈せしめることができるが、上記添加元素の場
合には前述の通り一旦強アルカリ性としだ後pHを弱ア
ルカリ領域に戻すことにより極めて微細なAg酸素化合
物を核として、それとともに前記金属の酸化物、水酸化
物が沈殿するものである。
このような工程によって一度生成したAg酸素化合物や
その他の水酸化物が酸、アルカリの添加でpHを調整す
ることにより溶解、析出を繰り返しながら徐々に沈殿中
に分散させたものは特に均一な分散が得られるので一層
効果的である。
その他の水酸化物が酸、アルカリの添加でpHを調整す
ることにより溶解、析出を繰り返しながら徐々に沈殿中
に分散させたものは特に均一な分散が得られるので一層
効果的である。
また、反応中は均一な沈殿をつくるために溶液を充分攪
拌することは肝要である。
拌することは肝要である。
次に、生成した沈殿を充分洗浄して銀酸素化合物および
添加金属の酸化物または水酸化物以外の水溶性塩類を除
去し、脱水、乾燥後、さらに不活性ガスまたは大気中に
おいて、例えば300℃以上で1〜5時間程度の熱処理
を行なうことによって水酸化物は酸化物となり、銀酸素
化合物はAgに分解して、平均粒径0.1〜5.0β程
度の極く微細な前記酸化物がAg中に一様に分散した接
点用材料が得られる。洗浄の不足は緒特性に悪影響を及
ぼす塩類が残留するので充分に洗浄する。
添加金属の酸化物または水酸化物以外の水溶性塩類を除
去し、脱水、乾燥後、さらに不活性ガスまたは大気中に
おいて、例えば300℃以上で1〜5時間程度の熱処理
を行なうことによって水酸化物は酸化物となり、銀酸素
化合物はAgに分解して、平均粒径0.1〜5.0β程
度の極く微細な前記酸化物がAg中に一様に分散した接
点用材料が得られる。洗浄の不足は緒特性に悪影響を及
ぼす塩類が残留するので充分に洗浄する。
熱処理は添加金属成分(溶質金属成分)の酸化物への分
解温度により決定され工業的には400℃前後が望まし
いが、その際温度、雰囲気、圧力なども金属により適当
に選択される。しかし、あまり高い温度では粉体同士の
凝集が急速に進行するため、本発明の求める粒径5μ以
下の酸化物が得られず、Agと各種金属酸化物との均一
な分散を望むことが難しくなる。
解温度により決定され工業的には400℃前後が望まし
いが、その際温度、雰囲気、圧力なども金属により適当
に選択される。しかし、あまり高い温度では粉体同士の
凝集が急速に進行するため、本発明の求める粒径5μ以
下の酸化物が得られず、Agと各種金属酸化物との均一
な分散を望むことが難しくなる。
上記のようにして得られる微細かつ均一な金属酸化物と
Agとの高分散性混合粉はこれを成形、焼結後所望の形
状に加工してAg−金属酸化物系接点用材料とするもの
であるが、このようにして得られた材料には前述のよう
な欠陥がなく極めて理想的な接点用材料である。
Agとの高分散性混合粉はこれを成形、焼結後所望の形
状に加工してAg−金属酸化物系接点用材料とするもの
であるが、このようにして得られた材料には前述のよう
な欠陥がなく極めて理想的な接点用材料である。
また本材料は焼結後600℃以上の温度で比較的長い時
間熱処理を行なうことによって自己拡散を促がして材料
の靭性を増すことができ、これは接点として寧ろ良い結
果が得られる。
間熱処理を行なうことによって自己拡散を促がして材料
の靭性を増すことができ、これは接点として寧ろ良い結
果が得られる。
以下、本発明の特徴を実施例を示して説明する。
実施例l
Ag1870gに硝酸(1+1)4βを加えて加熱分解
した溶液に、Sb40gに硫酸200mI!を加えて加
熱分解した溶液と、Sn60gを硝酸60〇−と弗化水
素酸30−土水240−の混酸で分解した溶液及びCu
20gとNi6gに硝酸(1+1>200mffを加え
て加熱分解した溶液を加え、充分攪拌して原料溶液とし
た。
した溶液に、Sb40gに硫酸200mI!を加えて加
熱分解した溶液と、Sn60gを硝酸60〇−と弗化水
素酸30−土水240−の混酸で分解した溶液及びCu
20gとNi6gに硝酸(1+1>200mffを加え
て加熱分解した溶液を加え、充分攪拌して原料溶液とし
た。
原料溶液とは別に7kgの水酸化す) IJウムを水2
01で溶解した強塩基性水溶性(A溶液)と、酸化剤と
して1.5 kgの過硫酸カリウム粉末を用意した。
01で溶解した強塩基性水溶性(A溶液)と、酸化剤と
して1.5 kgの過硫酸カリウム粉末を用意した。
原料溶液にA溶液を少量宛添加してpHが8になった時
、過硫酸カリウム粉末全量を添加し、さらにA溶液を添
加してpnを10とし、銀酸素化合物と添加金属の酸化
物と及び水酸化物を生成させた後、A溶液の残部全量を
添加してpHを13以上とした。次に硝酸を少量宛加え
てpHを8.5に調整し、沈殿を生成させた。
、過硫酸カリウム粉末全量を添加し、さらにA溶液を添
加してpnを10とし、銀酸素化合物と添加金属の酸化
物と及び水酸化物を生成させた後、A溶液の残部全量を
添加してpHを13以上とした。次に硝酸を少量宛加え
てpHを8.5に調整し、沈殿を生成させた。
この沈殿を水洗後、脱水、乾燥し、さらに大気中にて4
00℃×5時間の熱処理を行なった。得られた粉体を成
形後大気中において780℃で3時間加熱、焼結後押出
プレスにて厚さ4ml、幅30龍の形状に押出した。さ
らにこの材料の片面に鑞付けのためのagを複合し、厚
さ1.5N、直径81Mの円板状に打ち抜き、650℃
×10時間の安定化処理を行なって試験用接点(1)を
作成した。
00℃×5時間の熱処理を行なった。得られた粉体を成
形後大気中において780℃で3時間加熱、焼結後押出
プレスにて厚さ4ml、幅30龍の形状に押出した。さ
らにこの材料の片面に鑞付けのためのagを複合し、厚
さ1.5N、直径81Mの円板状に打ち抜き、650℃
×10時間の安定化処理を行なって試験用接点(1)を
作成した。
実施例2
Ag、1840gに硝酸(1+1)4βを加えて加熱分
解した溶液に、Sb20gに硫酸100mnを加えて加
熱分解した溶液と、Sn50gを硝酸500m1!・ぶ
つ化水素酸25+nf・水200IIlβの混酸で分解
した溶液と、更に、Zn20gとIn40gおよびCu
20gに硝酸(1+1)400 mllを加えて加熱分
解した溶液およびCa10gを水200m!!に溶解し
た溶液を加えて充分攪拌し、原料溶液を調製した後、実
施例〔1〕と同様の工程により試験用接点(2)をつく
った。
解した溶液に、Sb20gに硫酸100mnを加えて加
熱分解した溶液と、Sn50gを硝酸500m1!・ぶ
つ化水素酸25+nf・水200IIlβの混酸で分解
した溶液と、更に、Zn20gとIn40gおよびCu
20gに硝酸(1+1)400 mllを加えて加熱分
解した溶液およびCa10gを水200m!!に溶解し
た溶液を加えて充分攪拌し、原料溶液を調製した後、実
施例〔1〕と同様の工程により試験用接点(2)をつく
った。
実施例3
Ag、1852gに硝酸(1+1)4Ilを加えて加熱
分解した溶液に、Sb10gに硫酸50m1を加えて加
熱分解した溶液と、Sn20 g、 Znl 00g、
Tel 6 g、 Co2 gを硝酸400a+ff
ぶつ化水素酸20IIIIlと、水160IIllの混
酸で加熱分解した溶液を加えて充分攪拌し、原料溶液を
調製した後、実施例〔1〕と同様の工程により試験用接
点〔3〕をつくった。
分解した溶液に、Sb10gに硫酸50m1を加えて加
熱分解した溶液と、Sn20 g、 Znl 00g、
Tel 6 g、 Co2 gを硝酸400a+ff
ぶつ化水素酸20IIIIlと、水160IIllの混
酸で加熱分解した溶液を加えて充分攪拌し、原料溶液を
調製した後、実施例〔1〕と同様の工程により試験用接
点〔3〕をつくった。
実施例4〜27
実施例1〜3と同様の製造方法により試験用接点〔4〕
〜〔27〕を作った。
〜〔27〕を作った。
比較のため上記接点材料と同一組成の材料を従来の内部
酸化法によって〔1′〕〜(27’)を作り、比較試験
を行なった。
酸化法によって〔1′〕〜(27’)を作り、比較試験
を行なった。
試験結果は次表に組成と併せて示す。
比較試験はアーク消耗試験機(AC:〜200■、15
A)とASTM接点試験機(AC:〜200■、80A
)で行なった。
A)とASTM接点試験機(AC:〜200■、80A
)で行なった。
組織は本発明による〔1〕材料と従来の内部酸化法によ
る同一組成の〔1′〕とで比較した。
る同一組成の〔1′〕とで比較した。
上表より明らかなように、従来法による場合は表中(1
0’)のように八gへの添加金属の組合せと量とによっ
て内部酸化が進行しない材料が多く、また添付組織写真
より明らかなように、従来の内部酸化法による材料は結
晶粉が強固な酸化物またはその凝集体で構成されている
のに対し本発明による材料は結晶粒もなく極めて均一微
細な組織を示している。
0’)のように八gへの添加金属の組合せと量とによっ
て内部酸化が進行しない材料が多く、また添付組織写真
より明らかなように、従来の内部酸化法による材料は結
晶粉が強固な酸化物またはその凝集体で構成されている
のに対し本発明による材料は結晶粒もなく極めて均一微
細な組織を示している。
また同一材料で特性を比較すると表に示すように本発明
による材料はアークによる消耗も少なく、またASTM
試験結果に示されるように耐溶着性も著しく向上してい
る。
による材料はアークによる消耗も少なく、またASTM
試験結果に示されるように耐溶着性も著しく向上してい
る。
添付図面において、第1図は本発明による材料、第2図
は従来法による材料の組織を示す顕微鏡写真(X 35
0)である。 手続補正書(方式) 1.事件の表示 昭和61年特許願第160183号
2、発明の名称 銀−金属酸化物系接点用材料及び
その製造方法 3、補正をする者 事件との関係 出願人 名称 富士電機株式会社 同 株式会社 徳 力 本 店4、代理人 5、補正命令の日付 昭和61年9月30日6、補
正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄7、
補正の内容 4、図面の簡単な説明の欄を次のとおり訂正する。
は従来法による材料の組織を示す顕微鏡写真(X 35
0)である。 手続補正書(方式) 1.事件の表示 昭和61年特許願第160183号
2、発明の名称 銀−金属酸化物系接点用材料及び
その製造方法 3、補正をする者 事件との関係 出願人 名称 富士電機株式会社 同 株式会社 徳 力 本 店4、代理人 5、補正命令の日付 昭和61年9月30日6、補
正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄7、
補正の内容 4、図面の簡単な説明の欄を次のとおり訂正する。
Claims (4)
- (1)Agと重量で全体の5〜30%のSb、Sn、Z
n、In、Cu、Mn、Bi、Pbの1種以上の酸化物
とを含有し、焼結状態でAgを主成分とするマトリック
ス中に微細な前記酸化物がほぼ一様に分散し、かつ酸化
物の凝集体または凝集層で構成される結晶粒界が存在し
ないことを特徴とする銀−金属酸化物系接点用材料。 - (2)Agと重量で全体の5〜30%のSb、Sn、Z
n、In、Cu、Mn、Bi、Pbの1種以上の酸化物
及び0.05〜2%のMg、Al、Fe、Ni、Co、
Si、Ga、Ge、Te、Ca、Liの1種以上の酸化
物とを総量で5〜32重量%含有し、焼結状態でAgを
主成分とするマトリックス中に微細な前記酸化物がほぼ
一様に分散し、かつ酸化物の凝集体または凝集層で構成
される結晶粒界が存在しないことを特徴とする銀−金属
酸化物系接点用材料。 - (3)AgイオンとSb、Sn、Zn、In、Cu、M
n、Bi、Pbの1種以上の金属イオンとを含有する水
溶液の水素イオン濃度を調整しながらAg酸素化合物と
上記金属の酸化物及び、または水酸化物を沈殿させ、こ
れら沈殿物を乾燥後熱処理することによってAgと上記
金属酸化物との混合粉を生成させた後、これを成形、焼
結することを特徴とする銀−金属酸化物系接点用材料の
製造方法。 - (4)AgイオンとSb、Sn、Zn、In、Cu、M
n、Bi、Pbの1種以上及びMg、Al、Fe、Ni
、Co、Si、Ga、Ge、Te、Ca、Liの1種以
上の金属イオンとを含有する水溶液の水素イオン濃度を
調整しながら、Ag酸素化合物と上記金属の酸化物及び
、または水酸化物を沈殿させ、これら沈殿物を乾燥後熱
処理することによってAgと上記金属酸化物との混合物
を生成させた後、これを成形、焼結することを特徴とす
る銀−金属酸化物系接点用材料の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61160183A JPH06104873B2 (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 銀―金属酸化物系接点用材料及びその製造方法 |
EP87109792A EP0252492B1 (en) | 1986-07-08 | 1987-07-07 | Method of an ag/metal oxide material for electrical contacts |
US07/070,577 US4808223A (en) | 1986-07-08 | 1987-07-07 | Silver/metal oxide material for electrical contacts and method of producing the same |
DE8787109792T DE3781956T2 (de) | 1986-07-08 | 1987-07-07 | Verfahren zur herstellung eines ag-metalloxid-material fuer elektrische kontakte. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61160183A JPH06104873B2 (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 銀―金属酸化物系接点用材料及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6318027A true JPS6318027A (ja) | 1988-01-25 |
JPH06104873B2 JPH06104873B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=15709620
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61160183A Expired - Lifetime JPH06104873B2 (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 銀―金属酸化物系接点用材料及びその製造方法 |
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---|---|
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EP (1) | EP0252492B1 (ja) |
JP (1) | JPH06104873B2 (ja) |
DE (1) | DE3781956T2 (ja) |
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- 1987-07-07 EP EP87109792A patent/EP0252492B1/en not_active Expired - Lifetime
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---|---|
EP0252492B1 (en) | 1992-09-30 |
EP0252492A2 (en) | 1988-01-13 |
DE3781956T2 (de) | 1993-02-25 |
DE3781956D1 (de) | 1992-11-05 |
EP0252492A3 (en) | 1988-11-17 |
JPH06104873B2 (ja) | 1994-12-21 |
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