JPS63238229A

JPS63238229A - 電気接点材料の製造方法

Info

Publication number: JPS63238229A
Application number: JP62070683A
Authority: JP
Inventors: Shuji Yamada; 修司山田; Masayuki Tsuji; 辻　公志; Yoshinobu Takegawa; 竹川　禎信
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1988-10-04
Also published as: JPH0563535B2

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】〔技術分野〕この発明は、電気接点材料に関する。

〔背景技術〕

リレー、ブレーカ、コンタクタ（パワータイプリレー）
用の電気接点材料として、０４ｇＣｄ　Ｏ、Ａｇ５ｎＯ
ｚなどの内部酸化型接点材料、および、■ＡｇＮｉ、　
ＡｇＷなどの焼結型接点材料がある。内部酸化型の接点
材料を用いて作った接点は、耐溶着性に優れるが、接点
開閉により接点表面に酸化物が堆積し、接触抵抗が大き
くなるという欠点がある。

また、ＡｇＷも、酸化しゃすいＷが骨格を形成していて
その間にＡｇを充填した構造であるため、ＡｇＷを用い
て作った接点は、接触抵抗が大きくなり、高容量のブレ
ーカなど用途が眼られている。一方、ＡｇＮｘは、焼結
タイプでありながら加工性に優れ、線材化が容易である
ため、リベットタイプの接点としてリレー、コンタクタ
などに多用されている。しかし、接触抵抗、耐消耗性に
優れているものの、耐溶着性に劣るという欠点がある。

ＡｇとＮｉのような金属からなり、かつ、耐溶着性の優
れた接点材料が望まれている。耐溶着性を向上させるた
めには、高温での硬度を大きくすればよい。そのために
は、Ａｇ中に別の金属を細かく均一に分散し、分散強化
により強度を向上させるようにすればよいことがわかっ
た。

従来のＡｇＮｉでは、５０μｍ前後のＡｇとＮｉの粉末
を混合し、成形し、焼結したのち、熱間押出などの方法
で線材にし、所望の接点形状にしていた。

そのため、Ｎｉを１μｍ以下に細かく分散することが難
しかった。また、近年市販されている超微粉末を用いて
も、粉末の凝集が起こり、１つ１つの。

粉末を分散させることが難しかった。

〔発明の目的〕この発明は、以上のことに鑑みて、接触抵抗および消耗
が少なく、かつ、耐溶着性の優れた接点を作ることがで
きる電気接点材料を提供することを目的とする。

〔発明の開示〕

この発明は、上記の目的を達成するために、導電性複合
材料が所望の形状に成形され、焼結されてなる電気接点
材料において、前記導電性複合材料は、Ａｇマトリック
ス中に、Ａｇと二相分離する金属（Ａ）からなる粒径０
．０１〜１μｍの粒子が１種以上分散されており、かつ
、Ａｇと金属（Ａ）との合計重量に対し金属（Ａ）が０
．５〜２０％であることを特徴とする電気接点材料を要
旨とする。

以下に、この発明の詳細な説明する。

この発明の電気接点材料は、通常のとおり、導電性複合
材料を所望の形状に成形して焼結することによりつくら
れる。前記導電性複合材料は、Ａｇマトリックス中に、
Ａｇと二相分離する金属（Ａ）からなる粒径０．０１〜
１μｍの粒子が１種以上分散されており、かつ、Ａｇと
金属（Ａ）との合計重量に対し金属（Ａ）が０．５〜２
０％である。

Ａｇと二相分離する金属（Ａ）とは、Ａｇと均一の固相
をつくらない、すなわち、固溶体をつくらないもの（全
（つくらないものに限定せず、固溶する程度の低いもの
をも含める）を指す。Ａｇと金属（Ａ）とが溶融状態で
均一の液相をつ（るか否かは問わないが、均一の液相を
つくる方が、固相となったときに、金属（Ａ）が微細な
状態で均一にＡｇ中に分散されやすいので、好ましい。

金属（Ａ）としては、特に限定はないが、たとえば、Ｎ
ｉ、　Ｃｒ、　Ｆｅ＋　Ｃｏ、　Ｓｉ、　Ｒｈ＋　　Ｖ
からなる群の中から選ばれた少なくとも１種が好ましい
。金属（Ａ）として前記のものを用いれば、金属（Ａ）
の分散をより微細で均一にすることが容易である分散さ
れる金属（Ａ）の量は、Ａｇおよび金属（Ａ）の合計重
量に対して０．５〜２０％とする必要がある。０．５％
を下回ると、分散粒子の量が少ないため粒子の間隔が大
きくなり、分散強化の効果が−くなる。２０％を上回る
と、Ａｇ中に細か（分散しない単独の大きな粒子の量が
多くなり、接触抵抗増加の原因となる。

金属（Ａ）は、粒径０．０１〜１μｍの粒子となってＡ
ｇ中に分散されていることが必要である。０゜０１μｍ
を下回ると、八８の導電性が低下するという問題が生じ
る。１μｍを上回ると、分散強化の効果が小さいという
問題が生じる。なお、現実には、粒径１μｍより大で５
μｍ以下の金属（Ａ）粒子が、Ａｇマトリックス中の金
属（Ａ）粒子全体に対して約５ｗｔ％以下入っていても
差支えない。

この発明に用いる導電性複合材料は、種々の方法で製造
される。たとえば、急冷凝固法を用いるようにすると、
金属（Ａ）が上記粒径範囲内の粒子となってＡｇのマト
リックス中に分散されやすく、このようにするために、
厳密な条件設定を特に必要としない。

急冷凝固法としては、特に限定はないが、たとえば、回
転液中噴霧法、高圧ガスアトマイズ法などが好ましい。

これらの方法によれば、マトリックス金属Ａｇ中に金属
（Ａ）が、より微細かつ均一に分散した導電性粉末を得
ることができる。

より具体的に説明すると、たとえば、Ａｇ−５ｗｔ％Ｎ
ｉ合金粉末を作製するには、ＡｇおよびＮｉを９５ｗｔ
％Ａｇ、　５ｗｔ％Ｎｉの割合で黒鉛るつぼに入れ、高
周波溶解炉で溶融させる。この溶融物（溶湯）を高周波
溶解炉の底部の穴からガスの圧力により水中になどに噴
出させ、急冷凝固させる。回転液中噴霧法の場合には、
この溶湯を直径０．１〜０．２鶴のノズル孔から、回転
するドラム内壁に形成された水膜中に噴出すればよい。

また、高圧ガスアトマイズ法の場合、直径０．１〜５Ｎ
のノズルから噴出した金属流を５０〜１００　ｋｇ／ｃ
ａｌの高圧不活性ガスで噴霧すればよい。

このように、常温ではほとんど固溶しないＡｇと金属（
Ａ）を急冷凝固させることにより０．０１〜１μｍの粒
子（好ましくは、０．１〜０．７μｍの粒子）が細かく
分散した導電性複合材料ができる。

この場合、導電性複合材料は粉末で得ることができ、そ
のほか、たとえば、帯状、繊維状等の形でも得ることが
でき、その形状は特に限定されない。粉末以外の形状で
得られた場合、必要に応じて粉末に加工して成形に供し
てもよい。

この発明に用いる導電性複合材料を急冷凝固法により製
造する場合、冷却速度は、１０４〜１０５℃／ｓｅｃ、
程度以上とするのが好ましい。冷却速度が１０　’　〜
１０　”Ｃ／ｓｅｃ、程度を下回ると、金属（Ａ）粒子
の分散性が悪くなるおそれがある。

溶湯（溶融金属）の温度は、金属（Ａ）の融点より１０
０℃以上高いことが好ましく、２００℃以上高いとより
好ましい。金属（Ａ）の融点より１００℃以上高くない
と、金属（Ａ）単相の大きな粒子が現れることがある。

また、回転液中噴霧法など、冷却水中で溶湯を急冷凝固
させる場合、冷却速度を上記のものとするためには、溶
湯を瞬時に冷却水中に噴出することが好ましく、ノズル
などの溶湯噴出口と冷却水の表面との距離を１０ｍｍ以
下にすることが好ましく、５鶴以下であることがより好
ましい。その距離を１０１ｍより大きくした場合、でき
た導電性複合材料において、金属（Ａ）粒子の分散性が
悪くなるおそれがある。また、冷却水の速度（Ｖ）は、
噴出流の速度（Ｖ）より充分に速いことが必要で、１．
５≦Ｖ　／　ｖ≦２．０であることが好ましい。冷却水
の速度と噴出流の速度が同程度の場合、冷却水の速度の
方が遅い場合、あるいは、冷却水の速度の方が極端に速
い場合、できた導電性複合材料において、金属（Ａ）粒
子の分散性が悪くなるおそれがある。さらに、このよう
なおそれを防ぐためには、冷却水の温度は１０℃以下で
あることが好ましく、４℃以下であることがより好まし
い。なお、冷却水は、冷却効果の点から、静止している
よりも流れている方が好ましい。

つぎに、上記導電性複合材料を所望の形状に成形し、焼
結して電気接点材料を形成する。たとえば、その導電性
複合材料の粉末を熱間で成形し、焼結したのち、熱間押
出しにより伸線する工程を経て、電気接点材料を作る方
法があるが、これ以外の方法によって電気接点材料を作
ってもよい。

線材となった電気接点材料は、ヘッダ加工などにより所
定の形状に形成され、電気接点となる。電気接点材料の
形状は線材に限らず、他の形状であってもよい。また、
ここでは、導電性複合材料が粉末であるとして説明した
が、他の形状であってもよい。

この発明にかかる電気接点材料は、分散金属（Ａ）が非
常に細か＜Ａｇのマトリックス中に分散しているので、
従来のものに比べて、接触抵抗および消耗が少なく、か
つ、耐溶着性の優れたものとなっている。このため、こ
の発明にかかる電気接点材料は、リレー、コンタクタ、
ブレーカなどに用いる接点材料として優れている。

以下、実施例を示すが、この発明は実施例に限定されな
い。

（実施例１）ＡｇおよびＮｉをＡｇ９０ｗｔ％、Ｎｉ１０ｗｔ％の割
合で黒鉛るつぼに入れ、高周波溶解によって１６５０℃
に加熱し、溶融させた。つぎに、この溶融物（溶湯）を
直径１２０μｍのルビー製ノズル孔からアルゴン背圧３
　ｋｇ　／　ｃｔＡで、３００ｒｐｍで回転する直径５
００１■のドラム内壁に形成された４℃の水膜中に噴出
し、５０〜２００μｍの粉末を得た。

この粉末を４００℃の金型に入れて１０）ン／ｄで熱間
圧縮して成形し、さらにこの成形体をＡｒ雰囲気中で８
５０℃、３時間焼結した。

こうして得られた焼結体を７００℃の熱間で押出して線
材とし、伸線および焼鈍を繰り返したのち、Ｃｕと接合
させ、リベット状の接点を得た。

（実施例３）ＡｇとＮｉを、Ａｇ８０ｗｔ％、Ｎｉ２０ｗｔ％の割合
で黒鉛るつぼに入れ、高周波溶解によって１７５０℃の
溶湯温度とした。この溶湯を直径３鶴のルビー製ノズル
孔からアルゴン背圧１　ｋｇ　／　ｃｔＡで噴出し、そ
の噴出流を７０ｋｇ／ｃ−の高圧アルゴンガスで噴霧し
て急冷凝固粉末を作製した。

このようにして作製した粉末を用い、実施例１と同様に
して接点を作った。

（実施例２，４〜１０）実施例１において金属（Ａ）の種類、配合量を第１表に
示すようにした以外は、実施例１と同様にして接点を作
った。

（比較例１）３５０メツシユ以下のカーボニールＮｉ粉、および、３
５０メツシユ以下の電解銀粉を、Ｎｉ１０ｗｔ％、Ａｇ
９０ｗｔ％の割合でボールミルで混合したのち、実施例
１と同様にして、成形および焼結をおこなった。得られ
た焼結体を７００℃の熱間で押出して線材とし、伸線お
よび焼鈍を繰り返し、所定の太さの線材とした。この線
材をヘッダ加工し、Ｃｕと接合させ、リベット状の接点
を得た。

（比較例２〜５）実施例１において金属（Ａ）の種類、配合量を第１表に
示すようにした以外は、実施例１と同様にして接点を作
った。

上記実施例および比較例で得られた接点の溶着回数およ
び接触抵抗を調べた。各々サンプル数Ｎ−３で、ＡＳＴ
Ｍ試験機を用いて測定を行った。

接点開閉条件は、印加電圧ＡＣ１００Ｖ、印加電流４０
Ａ、引きはずし力２００ｇ、接触力１４０ｇで、開閉数
５万回とした。

第　　　１　　　表 ※・・・左：右＝Ａｇの−ｔ％：金属（Ａ）のｗｔ％。

第１表にみるように、実施例１〜３と比較例２・　３を
対比すると、実施例１〜３の接点の方が溶着回数および
接触抵抗が°ともに比較例２．３のものよりも優れてい
ることがわかる。金属（Ａ）として他のものを用いた場
合も同様に、実施例の方が優れている。この発明にかか
る電気接点材料を用いて得られた接点は、従来のものよ
りも耐溶着性および接触抵抗に優れ、消耗も少ないこと
がわかる。比較例１は、Ａｇ９０ｗｔ％、ＮｉｌＯｈｔ
％という割合であるが、主として４０〜５０／７ｍの粒
径のＮｉ粒子が分散しているため、溶着回数が多くなっ
ている。

〔発明の効果〕

この発明にかかる電気接点材料は、以上にみ！きたよう
に、Ａｇマトリックス中に、Ａｇと二相分離する金属（
Ａ）からなる粒径０．０１〜１μｍの粒子が１種以上分
散されており、かつ、Ａｇと金属（Ａ）との合計重量に
対し金属（Ａ）が０．５〜２０％である導電性複合材料
が成形され、焼結されてなるので、この電気接点材料を
用いれば、接触抵抗および消耗が少なく、かつ、耐溶着
性の優れた接点を作ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）導電性複合材料が所望の形状に成形され、焼結さ
れてなる電気接点材料において、前記導電性複合材料は
、Ａｇマトリックス中に、Ａｇと二相分離する金属（Ａ
）からなる粒径０．０１〜１μｍの粒子が１種以上分散
されており、かつ、Ａｇと金属（Ａ）との合計重量に対
し金属（Ａ）が０．５〜２０％であることを特徴とする
電気接点材料。
（２）導電性複合材料は、Ａｇおよび金属（Ａ）を含み
、かつ、Ａｇおよび金属（Ａ）の合計重量に対して金属
（Ａ）が０．５〜２０％である溶湯が急冷凝固されるこ
とにより得られたものである特許請求の範囲第１項記載
の電気接点材料。
（３）金属（Ａ）が、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｓｉ、
ＲｈおよびＶからなる群の中から選ばれた少なくとも１
種である特許請求の範囲第１項または第２項記載の電気
接点材料。