KR102054538B1 - Fabrication Method of Ag-Ni-C Composite Clad Strip for Electrical Contact Materials of Magnetic Connector - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산업용 개폐기에 사용되는 중부하(中負荷)용 은-니켈-카본계 복합소재 클래드 스트립 전기접점의 제조방법 및 이로부터 제조된 클래드 스트립에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a heavy-silver-nickel-carbon composite clad strip electrical contact for an industrial switch and a clad strip prepared therefrom.

Description

개폐기용 은-니켈-카본계 복합소재 클래드 스트립 전기접점의 제조방법{Fabrication Method of Ag-Ni-C Composite Clad Strip for Electrical Contact Materials of Magnetic Connector}Fabrication Method of Ag-Ni-C Composite Clad Strip for Electrical Contact Materials of Magnetic Connector

본 발명은 산업용 개폐기 등에 사용되는 중부하(中負荷)용 은-니켈-카본계 복합소재; 은(Ag) 소재; 및 브레이징재를 포함하여 구성된 다층 클래드 스트립 접점의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 클래드 스트립 접점에 관한 것이다. The present invention is a heavy-duty silver-nickel-carbon-based composite material used in industrial switches, etc .; Silver (Ag) material; And a method for manufacturing a multilayer clad strip contact including a brazing material and a clad strip contact manufactured by the method.

일반적으로 전기접점재료는 배선용 차단기, 개폐기, 스위치 등의 전기기구, 전기설비 등에서 사용되며, 회로의 개폐 또는 접촉을 기계적으로 작동하는 전기 접촉 소자이다. 전기접점재료는 전기회로를 기계적으로 접속하는 접점에 전기회로의 개폐시 발생하는 아크(arc)로 인한 고압, 고열의 환경 하에서 이상소모, 용착, 교락 등의 사고가 발생되는 것을 방지할 필요가 있다. 이에 따라 전기접점재료는 접촉 저항이 적고, 녹는점 및 승화점이 높으며, 내마모성과 관련된 경도가 높고, 전기적 수명이 우수한 재료를 선택하여 사용하게 된다.In general, the electrical contact material is used in electrical equipment such as circuit breakers, switches, switches, electrical equipment, etc., and is an electrical contact element that mechanically operates the opening or closing of a circuit. Electrical contact materials need to prevent accidents such as abnormal consumption, welding, and entanglement under high pressure and high temperature conditions caused by arcs generated when opening and closing electrical circuits to contacts that connect electrical circuits mechanically. . Accordingly, the electrical contact material has a low contact resistance, a high melting point and a sublimation point, a high hardness associated with wear resistance, and a material having excellent electrical life.

전기접점재료는 그 사용전류 영역과 특성에 따라 중부하(重負荷)용 접점, 중부하(中負荷)용 접점, 경부하용 접점 등으로 분류된다. 상기 재질에 따라 텅스턴계 접점, 은-산화물 접점, 귀금속 접점 등으로 분류되는데, 이중에서 일반적으로 사용되는 접점은 은-산화카드뮴계(Ag-CdO)이다.Electrical contact materials are classified into heavy load contacts, heavy load contacts, light load contacts, and the like according to their current range and characteristics. Tungsten-based contacts, silver-oxide contacts, precious metal contacts, and the like are classified according to the above materials. Among them, the commonly used contacts are silver-cadmium oxide-based (Ag-CdO).

은-산화카드뮴계(Ag-CdO) 접점재료는 특정 온도 이상에서의 승화 특성으로 인해 아크 발생시 발생하는 잠열을 흡수하여 대기 중으로 열을 분산시키는 특성으로 내용착성 및 내아크성을 향상시키기 때문에 대표적인 전기접점재료로 사용되어 왔으며, 주로 은-산화카드늄계/은/브레이징재의 3층으로 클래드된 구조로 사용되고 있다. 그러나, Ag-CdO는 고가의 은(Ag)으로 인하여 스위치 제조 단가에서 접점재가 차지하는 비율이 약 30~60%로 상당한 비중을 차지하고 있다. 이런 비용 부담을 줄이기 위하여 산화카드뮴(CdO)의 함량을 증가시키고 있으나, 산화카드뮴 함량이 증가할수록 가공성이 떨어지고, 산화물 입자간 응집하려는 힘이 커지게 되어 오히려 접촉저항이 높아지고 접점의 수명이 저하되는 문제점이 일어나게 된다.Silver-Cadmium Oxide (Ag-CdO) contact material absorbs latent heat generated by arc generation due to sublimation characteristics above a certain temperature, and dissipates heat into the atmosphere, which improves welding resistance and arc resistance. It has been used as a contact material, and is mainly used as a cladding structure of three layers of silver-cadmium oxide-based / silver / brazing materials. However, Ag-CdO has a significant portion of the contact material in the manufacturing cost of the switch due to the expensive silver (Ag) of about 30 ~ 60%. In order to reduce this cost burden, the content of cadmium oxide (CdO) is increased, but as the content of cadmium oxide increases, the workability decreases, and the force to agglomerate between oxide particles increases, so that the contact resistance increases and the life of the contact point decreases. This will happen.

또한, 최근에는 Ag-CdO의 Cd 성분이 인체에 유해하기 때문에 사용이 제한되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, Cd 대신 Sn, In 등의 산화물 합금을 이용하여 제조된 전기접점을 사용하고 있으나, 가공성의 문제로 Sn, In의 함량이 12 중량% 이하로 제한되고 있으며, 산화물 대신 높은 Ni을 첨가한 Ag-Ni 계 합금 개발도 진행되고 있으나, Ni 함량이 증가할수록 제품의 가공이 어려우며, 전기전도도의 저하로 인한 발열로 전기접점이 작동 중 탈락되는 문제가 발생하게 된다. In addition, recently, since the Cd component of Ag-CdO is harmful to the human body, its use is limited. In order to solve this problem, an electrical contact manufactured using an oxide alloy such as Sn or In is used instead of Cd. However, due to workability, the content of Sn and In is limited to 12 wt% or less, and is high instead of oxide. Ag-Ni-based alloys with Ni are also being developed, but as the Ni content increases, it becomes more difficult to process the product, and a problem arises that the electrical contact is dropped during operation due to heat generation due to a decrease in electrical conductivity.

본 발명은 상기에서 언급된 기존 전기접점 재질에 사용되는 산화물의 유해성과 가공에 대한 함량 제한의 문제점을 해결하고자, Ag-Ni계 합금에 카본 소재, 예컨대 탄소 나노튜브(Carbon Nano Tube, 이하 CNT)를 복합하여 제조된 은-니켈-카본(AgNi-CNT)계 복합소재와 Ag 소재, 및 브레이징재를 이용하여 전기접점용 클래드 스트립을 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 다층 클래드 스트립을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the limitation of the content of the oxides used in the conventional electrical contact materials mentioned above and the processing, the carbon material, such as carbon nanotubes (CNT) in Ag-Ni-based alloys To provide a method for producing a clad strip for electrical contact using a silver-nickel-carbon (AgNi-CNT) -based composite material and Ag material, and a brazing material prepared by the compound and a multi-layer clad strip prepared therefrom It is done.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 산업용 개폐기에 사용되는 중부하용 은-니켈-카본계 복합소재 클래드 스트립 전기접점의 제조방법으로서, (i) 은-니켈-카본(Ag-Ni-C)계 제1빌렛과 은(Ag) 제2빌렛을 각각 준비하는 단계; (ii) 상기 은-니켈-카본계 제1빌렛과 은(Ag) 제2빌렛이 하나의 빌렛으로 조립되도록 각각 요철가공한 후, 이들을 이용하여 조립빌렛을 형성하는 단계; (iii) 상기 조립빌렛을 열간가공을 통해 판재를 형성하는 단계; (iv) 상기 판재를 냉간압연하여 은-니켈-카본(Ag-Ni-C)층과 은(Ag)층을 포함하는 2층 이상의 다층 클래드 판재를 제조하는 단계; 및 (v) 상기 제조된 2층 이상의 다층 클래드 판재의 일면 또는 양면에 브레이징재를 접합하는 단계를 포함하는 개폐기용 은-니켈-카본계 복합소재 클래드 스트립 전기접점의 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is a method for producing a heavy-duty silver-nickel-carbon composite clad strip electrical contact used in an industrial switchgear, (i) silver-nickel-carbon (Ag-Ni-C) Preparing a first billet and a second silver bill (Ag); (ii) roughening the silver-nickel-carbon-based first billet and the silver (Ag) second billet so as to be assembled into one billet, and then using them to form an assembled billet; (iii) forming a plate by hot working the assembly billet; (iv) cold rolling the plate to prepare a multi-layered clad plate of two or more layers including a silver-nickel-carbon (Ag-Ni-C) layer and a silver (Ag) layer; And (v) provides a method for producing a silver-nickel-carbon-based composite clad strip electrical contact for the switch comprising the step of bonding the brazing material to one or both surfaces of the two or more multi-layer cladding plate prepared above.

또한, 본 발명은 전술한 방법에 의해 제조된 개폐기용 은-니켈-카본계 다층 클래드 스트립 전기접점 소재를 제공한다.The present invention also provides a silver-nickel-carbon based multilayer clad strip electrical contact material for a switchgear manufactured by the method described above.

여기서, 상기 전기접점 소재는 은 매트릭스(Ag matrix) 내부에 니켈 및 카본 분말이 균일하게 분산되어 있는 은-니켈-카본계 제1층(은 합금층), 은(Ag)으로 이루어진 제2층; 및 은(Ag), 구리 및 인으로 이루어지는 제3층(브레이징 소재)으로 이루어질 수 있다. Here, the electrical contact material may include a silver-nickel-carbon based first layer (silver alloy layer) and silver (Ag) in which nickel and carbon powder are uniformly dispersed in a silver matrix; And a third layer (brazing material) made of silver (Ag), copper, and phosphorus.

본 발명에 따른 상기 전기접점 소재는, 기존 산화물이 분산된 다층 클래드 스트립 전기접점의 연신율이 5% 이하인 것과 비교하여, 20% 이상의 연신율의 확보가 가능하여 추가적인 전기접점 소재의 압연 등과 같은 가공이 가능하며, 절단 가공시 크랙 발생이 감소하는 장점을 가질 수 있다. The electrical contact material according to the present invention, compared to the elongation of the multi-layer clad strip electrical contact dispersed in the existing oxide is 5% or less, it is possible to secure the elongation of 20% or more and can be processed such as rolling additional electrical contact material And, it may have an advantage of reducing the occurrence of cracks during cutting.

본 발명에서 제조되는 은-니켈-카본계 복합소재(AgNi-CNT)는 30% 이상의 니켈(Ni)을 함유함에도 AgNi 소재의 가공이 가능하며, 현재 접점으로 사용되는 Ag-23% CdO 접점이 나타내는 50% IACS 이상의 전기 전도도를 확보할 수 있다. The silver-nickel-carbon-based composite material (AgNi-CNT) manufactured in the present invention is capable of processing AgNi material even though it contains more than 30% nickel (Ni), and is represented by the Ag-23% CdO contact used as a current contact. Electrical conductivity above 50% IACS can be achieved.

또한, 상기 은-니켈-카본계(AgNi-CNT) 복합소재와 은(Ag)으로 구성된 구성된 다층 클래드 스트립은 기존 산업용 개폐기에 주로 사용되는 Ag-산화물계 접점소재, 특히 은-카드뮴 산화물(Ag-CdO) 재질과 비교하여 유독 물질인 카드뮴(Cd)을 사용하지 않기 때문에 친환경이라는 특성을 가진다. In addition, the multi-layer clad strip composed of the silver-nickel-carbon-based (AgNi-CNT) composite material and silver (Ag) is an Ag-oxide-based contact material mainly used in an existing industrial switch, particularly silver-cadmium oxide (Ag- Compared with CdO) material, it does not use cadmium (Cd), which is a poisonous substance, and thus has the property of being environmentally friendly.

아울러, 최근 Ag-CdO 재질을 대체하여 사용하고 있는 Ag-SnO2 또는 Ag-ZnO 재질과 비교하여 30% 이상의 Ni을 함유하기 때문에 은(Ag)의 함량을 저감시켜 경제성이 우수하다. In addition, since it contains more than 30% Ni compared to Ag-SnO 2 or Ag-ZnO material, which is recently used in place of Ag-CdO material, it is excellent in economic efficiency by reducing the content of silver (Ag).

따라서 본 발명은 고함량 Ni을 함유함에도 가공성 및 전기전도도가 우수한 친환경 AgNi-CNT 복합소재와 은(Ag) 소재, 및 브레이징재로 구성된 다층의 클래드 스트립을 제공할 수 있다. Therefore, the present invention can provide a multi-layer clad strip composed of an environmentally friendly AgNi-CNT composite material, a silver (Ag) material, and a brazing material, which are excellent in workability and electrical conductivity even though they contain high Ni content.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 클래드 스트립 전기접점(AgNi-CNT/Ag/브래이징재)의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 2는 실시예 1에서 다층 클래드 스트립 전기접점(AgNi-CNT/Ag)의 접합 클래드 결과를 나타낸 이미지이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1빌렛과 제2빌렛이 단일 형태로 조립된 조립빌렛의 형상을 나타내는 모식도이다.
1 is a schematic diagram showing a cross section of a multilayer clad strip electrical contact (AgNi-CNT / Ag / brazing material) according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an image showing the result of the bonding clad of the multi-layer clad strip electrical contact (AgNi-CNT / Ag) in Example 1.
Figure 3 is a schematic diagram showing the shape of the assembled billet assembled in a single form the first billet and the second billet according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에서는 친환경적이면서, 니켈의 함량이 증가하여도 가공성이 우수하고 경도 및 전기전도도가 우수한 다층 전기접점 재료를 제조하고자 한다. In the present invention, to produce a multi-layer electrical contact material that is environmentally friendly, excellent workability and excellent hardness and electrical conductivity even if the nickel content is increased.

이를 위해, 본 발명에서는 은-니켈-카본계(예 AgNi-CNT)로 구성되는 복합소재(제1층); 대재와 용접되는 브레이징 소재(제3층)와의 사이에 은(Ag) 소재(제2층)가 삽입된 3층 구조의 클래드 스트립 전기접점 재료[AgNi-CNT/Ag/브레이징재]의 제조방법을 제공한다.To this end, in the present invention, a composite material (first layer) composed of silver-nickel-carbon (eg AgNi-CNT); A method of manufacturing a clad strip electrical contact material [AgNi-CNT / Ag / Brazing material] having a three-layer structure in which silver (Ag) material (second layer) is inserted between a brazing material (third layer) welded with a substitute material. to provide.

보다 구체적으로, 본 발명에서는 은-니켈-카본계 제1빌렛과 은(Ag) 제2빌렛을 각각 구성한 후, 이들이 하나의 빌렛으로 조립 가능하도록 요철가공하여 조립빌렛을 형성하고, 형성된 조립빌렛을 가압소결하여 접합한 후 열처리하여 압축, 압출을 통해 AgNi-CNT;와 Ag가 층상 구조를 갖는 2층 클래드 스트립을 제조하고, 이후 제조된 클래드 스트립에 브레이징 소재를 접합시킴으로써 AgNi-CNT/Ag/Brazing으로 구성된 3층의 클래드 소재를 제조할 수 있다. More specifically, in the present invention, after constituting the silver-nickel-carbon-based first billet and the silver (Ag) second billet, respectively, they are processed by irregularities so that they can be assembled into one billet to form an assembly billet, and the formed assembly billet AgNi-CNT / Ag / Brazing was manufactured by bonding a brazing material to the prepared clad strip by manufacturing a two-layer clad strip having a layered structure of AgNi-CNT; Clad material of three layers can be produced.

특히, 본 발명에서는 상기 개폐기용 다층 전기접점 소재를 제조하기 위한 경도 및 전기전도도가 우수한 은-니켈-카본계 복합소재로서, 은(Ag), 니켈(Ni)과 카본계 분말을 채택하여 혼용(混用)하되, 이들의 함량(조성비)과 평균 입도를 조절하여 제조한다. Particularly, in the present invention, as a silver-nickel-carbon-based composite material having excellent hardness and electrical conductivity for manufacturing the multilayer electrical contact material for the switchgear, silver (Ag), nickel (Ni) and carbon-based powder may be used for mixing (混用), but by adjusting the content (composition ratio) and the average particle size of the prepared.

상기 전기접점 소재에 첨가되는 원소, 일례로 니켈과 카본의 함량을 적절히 조절함으로써, 소결하여 형성된 전기접점 소재의 표면 경도, 밀도 및 가공성을 높임과 동시에 전기전도도를 향상시킬 수 있다. 더불어, 전술한 분말들의 평균 입도를 조절함으로써, 혼합 분말에서의 균일도를 높여 최종 전기접점 재료의 내구성을 높일 수 있다. 또한, 첨가되는 원소의 사용량으로 인해 은(Ag)의 사용량을 저감시킬 수 있으므로, 원가 경쟁력을 높일 수 있다.By appropriately adjusting the content of the element, for example nickel and carbon, added to the electrical contact material, the electrical conductivity can be improved while increasing the surface hardness, density and workability of the electrical contact material formed by sintering. In addition, by controlling the average particle size of the above-described powders, it is possible to increase the uniformity in the mixed powder to increase the durability of the final electrical contact material. Moreover, since the usage-amount of silver (Ag) can be reduced by usage-amount of the element added, cost competitiveness can be improved.

아울러 본 발명에서는 은-니켈-카본계 제1빌렛과 은 제2빌렛을 각각 예비성형 및 열처리를 통해 고밀도의 소결체 형태로 제조한 후, 하나의 조립빌렛을 형성하고, 이후 고밀도를 확보하기 위해 열간에서 압축, 압출 등의 후가공을 거쳐 냉간압연을 순차적으로 실시한다. In addition, in the present invention, after the silver-nickel-carbon-based first billet and the second silver billet are manufactured in the form of a high-density sintered body through preforming and heat treatment, respectively, one assembly billet is formed and then hot to secure high density. Cold rolling is carried out sequentially through post-processing such as compression and extrusion.

이때 종래 Ni이 포함된 전기 접점의 경우, Ag에 비해 상대적으로 강하고 응력이 높아 압출 공정이 용이하지 않아 주로 소결접점으로 사용되는 것에 비해, 본 발명에서는 은-니켈-카본계 전기접점을 구성하기 위한 3성분의 조성비를 조절하여 압출을 통해 밀도를 향상시킬 뿐만 아니라, 전술한 성분이 균일하게 분포된 은-니켈-카본계 접점 소재를 제조할 수 있다. 이와 같이 제조방법과 공정조건, 접점 소재의 조성 등을 제어함으로써, 최종 제조되는 다층 전기접점 소재의 내용착성 및 내마모성, 전기전도도, 경도 등을 보다 향상시킬 수 있다(하기 표 1 참조).At this time, in the case of the electrical contact containing Ni, the extrusion process is not easy because the relatively strong and high stress compared to Ag is mainly used as a sintered contact, in the present invention for forming a silver-nickel-carbon-based electrical contact By adjusting the composition ratio of the three components to improve the density through extrusion, it is possible to produce a silver-nickel-carbon-based contact material in which the aforementioned components are uniformly distributed. By controlling the manufacturing method, the process conditions, the composition of the contact material and the like in this way, the welding resistance and wear resistance, electrical conductivity, hardness and the like of the multi-layered electrical contact material to be finally manufactured can be further improved (see Table 1 below).

<개폐기용 은-니켈-카본계 복합소재 클래드 스트립 전기접점><Silver-nickel-carbon composite clad strip electrical contact for switchgear>

이하, 본 발명에 따른 개폐기용 은-니켈-카본계 복합소재 클래드 스트립 전기접점의 제조방법에 대해 설명한다. 그러나 하기 제조방법에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 공정의 단계가 변형되거나 또는 선택적으로 혼용되어 수행될 수 있다. Hereinafter, a method of manufacturing a silver-nickel-carbon-based composite clad strip electrical contact for a switch according to the present invention will be described. However, it is not limited only by the following manufacturing method, and the steps of each process may be modified or optionally mixed as necessary.

상기 은-니켈-카본계 복합소재 클래드 스트립 전기접점(예, AgNi-CNT/Ag/BCuP-5)은, 은-니켈-카본계(AgNi-CNT) 제1층;과 은(Ag)계 제2층으로 이루어지는 2층의 클래드 스트립을 준비하는 단계; 및 상기 2층의 클래드 스트립의 표면에 브레이징재(예컨대, BCuP-5)을 접합시키는 단계를 포함하여 구성될 수 있다. The silver-nickel-carbon composite clad strip electrical contact (eg, AgNi-CNT / Ag / BCuP-5) is a silver-nickel-carbon (AgNi-CNT) first layer; and silver (Ag) -based Preparing a clad strip of two layers consisting of two layers; And bonding a brazing material (eg, BCuP-5) to the surface of the clad strip of the two layers.

상기 은-니켈-카본계 복합소재 클래드 스트립 전기접점을 제조하기 위한 바람직한 일 실시예를 들면, (i) 은-니켈-카본(Ag-Ni-C)계 제1빌렛과 은(Ag) 제2빌렛을 각각 준비하는 단계('S10' 단계); (ii) 상기 은-니켈-카본계 제1빌렛과 은(Ag) 제2빌렛이 하나의 빌렛으로 조립되도록 각각 요철가공한 후, 이들을 이용하여 조립빌렛을 형성하는 단계('S20' 단계); (iii) 상기 조립빌렛을 열간가공을 통해 판재를 형성하는 단계('S30' 단계); (iv) 상기 판재를 냉간압연하여 은-니켈-카본(Ag-Ni-C)층과 은(Ag)층을 포함하는 2층 이상의 다층 클래드 판재를 제조하는 단계('S40' 단계); 및 (v) 상기 제조된 2층 이상의 다층 클래드 판재의 일면 또는 양면에 브레이징재를 접합하는 단계('S50' 단계)를 포함하여 구성될 수 있다. For example, (i) a silver-nickel-carbon (Ag-Ni-C) based first billet and a silver (Ag) second, for manufacturing the silver-nickel-carbon based composite clad strip electrical contact Preparing each billet ('S10' step); (ii) after the uneven processing of the silver-nickel-carbon-based first billet and the silver (Ag) second billet to be assembled into one billet, respectively, to form an assembled billet using these ('S20' step); (iii) forming a plate by hot working the assembly billet ('S30' step); (iv) cold rolling the plate to produce a multi-layered clad plate including two layers of silver-nickel-carbon (Ag-Ni-C) and silver (Ag) ('S40'); And (v) bonding the brazing material to one or both surfaces of the prepared multi-layer cladding plate material ('S50').

이하, 상기 제조방법을 각 단계별로 나누어 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the manufacturing method will be described by dividing each step as follows.

(i) 은-니켈-카본(Ag-Ni-C)계 제1빌렛과 은(Ag) 제2빌렛을 각각 준비한다('S10' 단계).(i) preparing a silver-nickel-carbon (Ag-Ni-C) -based first billet and a silver (Ag) second billet, respectively ('S10' step).

상기 S10 단계에서, 은-니켈-카본(Ag-Ni-C)계 제1빌렛과 은(Ag) 제2빌렛은 당 분야에 알려진 통상의 방법에 따라 제조될 수 있다. In the step S10, the silver-nickel-carbon (Ag-Ni-C) based first billet and the silver (Ag) second billet may be manufactured according to a conventional method known in the art.

보다 구체적으로, 은-니켈-카본(Ag-Ni-C)계 제1빌렛을 제조하기 위한 바람직한 일례를 들면, (a) 은 분말, 니켈 분말, 및 카본계 분말을 혼합한 후, 혼합분말을 가압하여 예비 성형체를 제조하는 단계('S10-1 단계'); 및 (b) 상기 예비성형체를 소결하여 빌렛의 밀도를 확보하는 단계('S10-2 단계')를 포함하여 구성될 수 있다. More specifically, a preferred example for preparing a silver-nickel-carbon (Ag-Ni-C) -based first billet, (a) after mixing the silver powder, nickel powder, and carbon-based powder, the mixed powder Preparing a preform by pressing ('S10-1 step'); And (b) sintering the preform to ensure the density of the billet ('S10-2').

상기 은-니켈-카본(Ag-Ni-C)계 제1빌렛을 구성하는 주(主) 성분인, 은(Ag)은 전기 전도도가 높기 때문에 접촉 저항이 낮고, 큰 전류에서도 접촉부의 온도 상승이 작다는 장점이 있다. 상기 니켈(Ni) 및 카본(C)계 분말은 전기 전도도 및 경도가 높다는 장점이 있다. Silver, which is the main component constituting the silver-nickel-carbon (Ag-Ni-C) -based first billet, has a high electrical conductivity and thus has low contact resistance. It has the advantage of being small. The nickel (Ni) and carbon (C) -based powders have an advantage of high electrical conductivity and hardness.

상기 은, 니켈, 카본계 분말의 평균 입자 크기는 특별히 한정되지 않으나, 혼합 분말 제조시 균일하게 분산되어 전기접점 재료의 내구성을 높이기 위해서 10 내지 200 ㎛ 범위로 조절하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10 내지 100㎛ 범위이다.The average particle size of the silver, nickel and carbon-based powders is not particularly limited, but in order to increase the durability of the electrical contact material by being uniformly dispersed during the preparation of the mixed powder, the average particle size is preferably adjusted to 10 to 200 μm, more preferably. Range from 10 to 100 μm.

상기 S10-1 단계에서, 은과 니켈 분말은 당 분야에 알려진 통상적인 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 또한 카본계 분말은 당 분야에 알려진 통상적인 카본계 성분을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로 흑연, 탄소 나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), 활성탄(activated carbon) 또는 이들의 1종 이상의 혼합물 등이 있다. 바람직하게는 탄소 나노튜브(CNT)를 사용하는 것이다. 이러한 탄소 나노튜브(CNT)는 전기전도도 및 강도가 우수하고 탄성이 강하여, 이후 압출 및 압연 등의 후공정 실시가 용이하다. In the step S10-1, silver and nickel powder may be used without limitation conventional ones known in the art. In addition, the carbon-based powder can be used without limitation conventional carbon-based components known in the art, for example, graphite, carbon nanotubes (CNT), graphene (activated carbon) or a mixture of one or more thereof Etc. Preferably, carbon nanotubes (CNT) are used. The carbon nanotubes (CNT) are excellent in electrical conductivity and strength and strong in elasticity, and are thus easily carried out afterwards such as extrusion and rolling.

또한, 은(Ag) 분말은 본 발명의 전기접점 소재를 구성하는 주(主) 성분으로서, 이의 함량은 전체 혼합분말 100 중량%를 기준으로 60 내지 65 중량%인 것이 바람직하다. In addition, silver (Ag) powder is the main component constituting the electrical contact material of the present invention, the content thereof is preferably 60 to 65% by weight based on 100% by weight of the total mixed powder.

또한 상기 니켈(Ni) 분말의 함량은 전체 혼합분말 100 중량%를 기준으로 30 내지 35 중량%인 것이 바람직하다. 이때 니켈 분말의 함량이 전술한 범위를 만족할 경우 전기접점 재료의 내용착성을 향상시킬 수 있으며, 제조된 전기접점 재료의 우수한 접촉저항과 가공성을 나타낼 수 있다. In addition, the content of the nickel (Ni) powder is preferably 30 to 35% by weight based on 100% by weight of the total mixed powder. In this case, when the content of the nickel powder satisfies the above-described range, the welding resistance of the electrical contact material may be improved, and the excellent contact resistance and processability of the manufactured electrical contact material may be exhibited.

또한 상기 카본계 분말의 함량은 혼합 분말 100 중량%를 기준으로 0.2 내지 2 중량%인 것이 바람직하다. 상기 카본계 분말의 함량이 0.2 중량% 미만일 경우에는 제조된 전기접점 재료의 전기전도도 및 경도를 향상시키기 어려울 수 있고, 2 중량%를 초과할 경우에는 제조된 전기접점 재료의 접촉 저항이 높아져 가공성이 저하될 수 있다. In addition, the content of the carbon-based powder is preferably 0.2 to 2% by weight based on 100% by weight of the mixed powder. When the content of the carbon-based powder is less than 0.2% by weight, it may be difficult to improve the electrical conductivity and hardness of the prepared electrical contact material, and when the content of the carbon-based powder exceeds 2% by weight, the contact resistance of the manufactured electrical contact material may be increased, resulting in processability. Can be degraded.

한편 상기 S10-1 단계에서, 은 분말, 니켈 분말과 카본계 분말의 혼합은 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 실시될 수 있으며, 일례로 볼 밀(Ball Mill) 또는 유성볼 밀(Planetary Mill), 비드밀(bead Mill) 등을 이용하여 기계적으로 혼합할 수 있다. 이때 혼합공정시 조건은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 알려진 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다. Meanwhile, in the step S10-1, the mixing of the silver powder, the nickel powder and the carbon-based powder may be performed according to a conventional method known in the art, for example, a ball mill or planetary mill. It can be mechanically mixed using a bead mill or the like. The mixing process conditions are not particularly limited and may be appropriately adjusted within the range known in the art.

이후, 상기 혼합 분말을 이용하여 예비 성형체를 제조한다.Thereafter, a preform is produced using the mixed powder.

상기 예비성형체 제조단계(S10-1 단계)와 고밀도 성형체 제조단계(S10-2 단계)에서는 전술한 혼합분말을 이용하여 예비성형 및 소결을 실시하여 밀도를 확보하는 단계이다.The preform manufacturing step (S10-1 step) and the high density molded article manufacturing step (S10-2 step) is a step to secure the density by performing the preforming and sintering using the above-described mixed powder.

상기 S10-1 단계의 바람직한 일례를 들면, 제조된 혼합분말을 유압 프레스에 투입한 후 가압하여 예비 성형체를 제조한다. 이때, 유압 프레스에 투입된 혼합 분말에 가하는 조건은 특별히 한정되지 않으며, 일례로 압력은 80 내지 150 MPa 범위이고, 온도는 상온(RT)이고, 시간은 1 내지 10분 정도인 것이 바람직하다. 상기와 같이 예비 성형체를 먼저 제조함으로써, 추후 제조되는 성형체의 밀도를 높일 수 있다.As a preferred example of the step S10-1, the prepared mixed powder is put into a hydraulic press and then pressurized to produce a preform. At this time, the conditions to apply to the mixed powder put into the hydraulic press are not specifically limited, For example, a pressure is 80-150 MPa range, temperature is normal temperature (RT), and time is preferable about 1 to 10 minutes. By manufacturing the preform as described above first, it is possible to increase the density of the molded product to be produced later.

상기에서 제조된 예비 성형체를 소결하여 고밀도의 성형체를 제조한다(이하 'S10-2 단계'라 함).The preform manufactured above is sintered to produce a high density molded body (hereinafter referred to as 'S10-2 step').

상기 S10-2 단계에서, 예비 성형체를 소결하는 방법은 당 분야에 알려진 통상적인 방법을 제한 없이 실시할 수 있으며, 일례로 고온 열처리를 적용할 수 있다. In the step S10-2, the method of sintering the preform may be carried out without limitation to conventional methods known in the art, for example, high temperature heat treatment may be applied.

이때, 예비성형체를 소결하는 온도는 특별히 한정되지 않으나, 600~900℃ 범위가 바람직하다. 상기 소결 온도가 600℃ 미만일 경우에는 은 분말과 니켈, 카본계 분말 간의 소결이 원활하게 일어나지 않을 수 있으며, 상기 소결 온도가 900℃를 초과할 경우, 성형체가 용융되거나 모양이 변형되어 성형체의 균일성이 저하될 수 있다. 또한 소결시간은 특별히 제한되지 않으나, 일례로 2~9시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. At this time, the temperature for sintering the preform is not particularly limited, but is preferably in the range of 600 to 900 ° C. When the sintering temperature is less than 600 ℃ sintering between the silver powder and nickel, carbon-based powder may not occur smoothly, when the sintering temperature exceeds 900 ℃, the molded body is melted or deformed shape uniformity of the molded body This can be degraded. In addition, the sintering time is not particularly limited, but is preferably performed for 2 to 9 hours.

상기와 같이 소결된 은-니켈-카본계 제1빌렛 성형체는 고밀도를 확보할 수 있는데, 이때 은-니켓-카본계 제1빌렛 성형체의 상대밀도는 90% 이상인 것이 바람직하다.The silver-nickel-carbon-based first billet molded body sintered as described above can secure a high density, wherein the relative density of the silver-nickel-carbon-based first billet molded body is preferably 90% or more.

상기 S10 단계의 은(Ag) 제2빌렛은 전술한 은-니켈-카본계 제1빌렛을 제조하는 공정과 동일하게 수행하여 제조될 수 있다. 일례로, 은 분말을 소결하여 은 빌렛을 제조할 수 있다. 제조된 은(Ag) 제2빌렛 역시 고밀도를 확보할 수 있는데, 이때 은(Ag) 제2빌렛 성형체의 상대밀도는 90% 이상인 것이 바람직하다.The silver (Ag) second billet of step S10 may be prepared by performing the same process as the process for preparing the silver-nickel-carbon-based first billet described above. In one example, silver billets may be produced by sintering silver powder. The prepared silver (Ag) second billet can also ensure a high density, wherein the relative density of the silver (Ag) second billet molded body is preferably 90% or more.

(ii) 상기 은-니켈-카본계 제1빌렛과 은(Ag) 제2빌렛을 각각 형상가공하여 하나의 빌렛으로 조립하여 조립빌렛을 형성한다('S20' 단계).(ii) the silver-nickel-carbon-based first billet and the silver (Ag) second billet are respectively processed to form a billet to form an assembled billet ('S20' step).

상기와 같이 제조된 고밀도의 은-니켈-카본계 제1빌렛과 은(Ag) 제2빌렛을 각각 형상가공하여, 도 3에 나타낸 것과 같이 하나의 단일 형태의 조립빌렛 형태로 조립한다. The high-density silver-nickel-carbon-based first billet and the silver (Ag) second billet prepared as described above are respectively processed and assembled into one single form of assembled billet as shown in FIG. 3.

상기 S20 단계에서 사용 가능한 형상가공은 당 분야에 알려진 통상적인 요철가공을 제한 없이 실시할 수 있으며, 일례로 기계가공 및 방전가공으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는 은-니켈-카본 제1빌렛은 방전가공을 실시하고, 은(Ag)계 제2빌렛은 기계가공을 통해 두 소결체가 하나의 빌렛으로 조립 가능하도록 요철형상으로 가공한 후 이들을 조립한다. Shape processing that can be used in the step S20 can be carried out without limitation to the conventional uneven processing known in the art, for example may be selected from the group consisting of machining and electrical discharge machining. Preferably, the silver-nickel-carbon first billet is subjected to electric discharge machining, and the silver (Ag) -based second billet is machined into uneven shapes so that the two sintered bodies can be assembled into one billet through machining. .

(iii) 상기 조립 빌렛을 열간가공을 통해 고밀도의 판재를 제조한다('S30 단계).(iii) by hot working the assembly billet to produce a high density plate ('S30 step).

상기 S30 단계에서는 이전 S20 단계에서 형성된 은-니켈-카본계 제1빌렛과 은(Ag) 제2빌렛과의 조립빌렛(billet)을 열간가공을 통해 고밀도의 판재를 형성하게 된다. In step S30, a high-density sheet is formed through hot processing of the assembled billet of the silver-nickel-carbon-based first billet and the silver (Ag) second billet formed in the previous step S20.

상기 열간가공은 당 분야에 알려진 통상적인 후가공처리를 제한 없이 실시할 수 있으며, 일례로 열간압축, 열간압출, 또는 이들 모두를 실시할 수 있다. 이때 열간압축을 먼저 실시하여 밀도를 확보한 후 열간압출을 통해 고밀도의 판재를 제조하기 위해서, 열간압축과 열간압출을 순차적으로 실시하는 것이 바람직하다. The hot working can be carried out without limitation to conventional post-processing known in the art, for example, hot compression, hot extrusion, or both can be carried out. At this time, it is preferable to perform hot compression and hot extrusion sequentially in order to secure the density by performing hot compression first, and then to manufacture a high-density sheet through hot extrusion.

상기 조립 빌렛을 열간압축하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 일례로 600~900℃의 온도에서 열처리한 후 약 150~170 MPa 압력을 가하여 제조하고, 이후 2~4 시간 동안 열처리 하는 것이 바람직하다. 이러한 열간압축을 통해 제조된 조립 빌렛은 AgNi-CNT 재질과 Ag 재질이 접합되고 95% 이상의 고밀도를 나타낼 수 있다. The method of hot compressing the granulated billet is not particularly limited, and for example, after the heat treatment at a temperature of 600 to 900 ° C., a pressure of about 150 to 170 MPa is applied, and the heat treatment is preferably performed for 2 to 4 hours. The assembled billet manufactured through such hot compression may have a high density of more than 95% by bonding AgNi-CNT material and Ag material.

전술한 열처리를 통해, 조립 빌렛의 표면에 형성된 이물질을 제거할 수 있고, 소재를 풀어주어 이후 압출공정을 용이하게 수행할 수 있다. Through the heat treatment described above, it is possible to remove the foreign matter formed on the surface of the assembly billet, to release the material can be easily performed after the extrusion process.

또한 열간압출 조건 역시 특별히 한정되지 않으나, 일례로 약 170~220kg/cm2의 압력을 주며, 이때 조립빌렛(Billet)을 약 550~850℃ 범위에서 5분 내지 2시간, 바람직하게는 10~30 분간 유지하여 열간압출을 용이하게 실시한다.In addition, the hot extrusion conditions are also not particularly limited, for example, a pressure of about 170 ~ 220kg / cm 2 , wherein the assembly billet (Billet) in the range of about 550 ~ 850 5 minutes to 2 hours, preferably 10 ~ 30 Hold for a minute to facilitate hot extrusion.

전술한 과정을 통해 제조된 압출재는 AgNi-CNT와 Ag의 2개 층으로 구성되며, 상대밀도는 99% 이상인 것이 바람직하다. Extruded material produced through the above process is composed of two layers of AgNi-CNT and Ag, the relative density is preferably 99% or more.

한편 본 발명에서는, 필요에 따라 상기 S30 단계와 S40 단계 사이에, 또는 S40 단계 이후에, 열처리 단계를 더 포함할 수 있다. 이때 열처리 조건은 400~600℃의 온도에서 1~3시간 동안 열처리하는 것이 바람직하나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. Meanwhile, in the present invention, if necessary, between the step S30 and step S40, or after the step S40, may further include a heat treatment step. At this time, the heat treatment condition is preferably heat treatment for 1 to 3 hours at a temperature of 400 ~ 600 ℃, but is not particularly limited thereto.

(iv) 상기 제조된 압출재를 냉간압연한다(이하 'S40 단계'라 함).(iv) cold-rolled the produced extruded material (hereinafter referred to as 'S40 step').

상기 S50 단계에서 냉간 압연하는 방법은 당 업계에 공지된 통상적인 냉간 압연 공정을 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 냉간 압연을 통해, 경도 및 밀도를 확보할 수 있다.Cold rolling in the step S50 may be used without limitation the conventional cold rolling process known in the art. Through such cold rolling, hardness and density can be secured.

본 발명에서는 전술한 S40 단계를 통해 은-니켈-카본(Ag-Ni-C)층과 은(Ag)층을 포함하는 2층 이상의 다층 클래드 판재가 제조된다. In the present invention, a multi-layered clad plate material including two or more layers including a silver-nickel-carbon (Ag-Ni-C) layer and a silver (Ag) layer is manufactured through the above-described step S40.

(v) 상기 제조된 2층 이상의 다층 클래드 판재의 일면 또는 양면에 브레이징재를 접합한다(이하 'S50 단계'라 함).(v) Bonding the brazing material to one or both surfaces of the multi-layered clad plate material prepared above (hereinafter referred to as 'S50 step').

본 S50 단계에서는 이전 S40 단계에서 압연된 2층의 AgNi-CNT/Ag 클래드 판재에 Cu와 P를 포함하는 Ag계 브레이징재를 접합시키는 단계로서, 당 업계에 공지된 통상적인 분위기 브레이징 공법 또는 기계적 접합법을 제한 없이 사용할 수 있다. In the step S50 is a step of bonding the Ag-based brazing material containing Cu and P to the two-layer AgNi-CNT / Ag cladding plate rolled in the previous step S40, a conventional atmosphere brazing method or mechanical bonding method known in the art Can be used without limitation.

여기서, 상기 브레이징재는 당 업계에 알려진 통상적인 필러 메탈 소재를 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로, 구리(Cu), 은(Ag) 및 인(P)으로 구성된 군으로부터 선택되는 2종 이상을 포함하는 합금 형태의 조성일 수 있다. Here, the brazing material may be used without limitation conventional filler metal materials known in the art, for example, including two or more selected from the group consisting of copper (Cu), silver (Ag) and phosphorus (P). It may be a composition in the form of an alloy.

본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 브레이징재는 구리(Cu), 은(Ag) 및 인(P)의 합금이며, 은(Ag) 및 인(P)의 중량비로 은(Ag) : 인(P) = 14.5~15.5 : 4.8~5.3 범위로 용해되어 제조된 원형 빌렛(billet)을 열간 압출하여 제조된 판상 형태의 스트립재일 수 있다. 이때 전체 100 중량부를 기준으로 하여, 은(Ag)과 인(P)을 제외한 잔량은 구리의 함량으로, 79.2~80.7 중량부일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the brazing material is an alloy of copper (Cu), silver (Ag) and phosphorus (P), and silver (Ag): phosphorus (P) in the weight ratio of silver (Ag) and phosphorus (P). = 14.5 ~ 15.5: it may be a strip-shaped strip material produced by hot extrusion of a circular billet (melt) prepared by melting in the range of 4.8 ~ 5.3. In this case, the remaining amount excluding silver (Ag) and phosphorus (P) based on the total 100 parts by weight may be 79.2 to 80.7 parts by weight of copper.

상기 단계를 거치게 되면, 우수한 전기전도도, 높은 경도 및 접합강도를 가진 다층 전기접점을 얻을 수 있다. 필요한 경우, 동종 소재 또는 이종 소재로 이루어진 또 다른 금속판을 더 접합시켜 다층 구조의 전기접점 소재를 제조하는 것도 본 발명의 범주에 속한다. Through this step, it is possible to obtain a multi-layer electrical contact having excellent electrical conductivity, high hardness and bonding strength. If necessary, it is also within the scope of the present invention to manufacture a multi-layered electrical contact material by further bonding another metal plate made of the same material or different materials.

<은-니켈-카본계 복합소재 다층 전기접점 소재><Silicon-Nickel-Carbon Composite Composite Multi-layer Electrical Contact Material>

한편, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조되는 개폐기용 은-니켈-카본계 다층 클래드 전기접점 소재를 제공한다. On the other hand, the present invention provides a silver-nickel-carbon-based multilayer clad electrical contact material for the switchgear manufactured by the manufacturing method.

여기서, 상기 전기접점 소재는 (i) 은 매트릭스(Ag matrix) 내부에 니켈 및 카본 분말이 균일하게 분산되어 있는 은-니켈-카본(Ag-Ni-C)계 제1층(은 합금층), (ii) 은(Ag)으로 이루어진 제2층; 및 (iii) 은(Ag), 구리 및 인으로 이루어지는 제3층(브레이징 소재)을 포함하여 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전기접점 소재는 AgNi-CNT/Ag/Brazing재로 구성된 3층 클래드 전기접점 소재일 수 있다. Here, the electrical contact material is (i) a silver-nickel-carbon (Ag-Ni-C) based first layer (silver alloy layer), in which nickel and carbon powder are uniformly dispersed in an Ag matrix, (ii) a second layer made of silver (Ag); And (iii) a third layer (brazing material) made of silver (Ag), copper and phosphorus. More specifically, the electrical contact material may be a three-layer clad electrical contact material composed of AgNi-CNT / Ag / Brazing material.

이때, 상기 은-니켈-카본 합금층(제1층)에는 은 매트릭스(Ag matrix) 내부에 니켈과 카본 분말이 균일하게 분산되어 있는 구조이므로, 전기전도도와 경도가 우수하다. 일례로, 전기 전도도가 50~60% IACS 범위이며, 경도가 100~130Hv 범위인 것이 바람직하다.In this case, the silver-nickel-carbon alloy layer (first layer) has a structure in which nickel and carbon powder are uniformly dispersed in the silver matrix, and thus have excellent electrical conductivity and hardness. In one example, the electrical conductivity is in the range of 50 to 60% IACS, and the hardness is preferably in the range of 100 to 130 Hv.

상기 전기접점 소재는 3~5층의 다층 구조를 가질 수 있으며, 필요에 따라 다른 이종소재를 더 삽입하여 구성될 수도 있다. The electrical contact material may have a multi-layered structure of 3 to 5 layers, and may be configured by further inserting different dissimilar materials as necessary.

본 발명에 따른 다층 전기접점 소재는 우수한 경도 및 전기전도도를 나타내므로, 내마모성과 내용착성이 요구되는 기술분야, 일례로 배선용 차단기, 개폐기, 스위치, 릴례이 등의 전기기구나 전기설비 등의 접점 재료로 사용되는 것이 바람직하다. 그러나 이에 특별히 제한되지 않으며, 전술한 구성의 접점 소재가 적용될 수 있는 모든 다른 용도에 제한 없이 적용 가능하다. Since the multilayer electrical contact material according to the present invention exhibits excellent hardness and electrical conductivity, it is a technical field requiring wear resistance and welding resistance, for example, a contact material such as a circuit breaker, a switch, a switch, a relay, or an electrical appliance or an electrical installation. It is preferably used as. However, the present invention is not particularly limited thereto and may be applied without limitation to all other uses to which the contact material of the above-described configuration may be applied.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명하나, 하기 실시예는 본 발명의 한 형태를 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the following Examples are merely illustrative of one embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the following Examples.

실시예 1Example 1

은(Ag) 약 63 중량%, 니켈(Ni) 약 35 중량%, CNT(카본계) 약 2 중량%의 분말을 각각 혼합한 후 볼밀(Ball Mill)을 이용하여 혼합 분말을 얻었다. 이후 상기 혼합 분말을 압축 프레스를 이용하여 90MPa 압력으로 1분 간 유지하여 Ag-Ni-CNT 성형체를 제조하였으며, 별도의 Ag 분말을 사용하여 동일한 공정에 따라 은(Ag) 성형체를 제조하였다. 상기 각각 제조된 Ag-Ni-CNT 성형체와 Ag 성형체를 진공 분위기에서 약 850℃에서 6시간 정도 유지하여 소결을 진행하여 상대밀도가 약 90% 이상의 고밀도 소결체를 확보하였다. About 63% by weight of silver (Ag), about 35% by weight of nickel (Ni), and about 2% by weight of CNT (carbon based) were mixed, respectively, and a mixed powder was obtained by using a ball mill. Thereafter, the mixed powder was maintained at 90 MPa pressure for 1 minute using a compression press to prepare an Ag-Ni-CNT molded body, and a silver (Ag) molded body was prepared according to the same process using a separate Ag powder. The Ag-Ni-CNT molded bodies and Ag molded bodies prepared above were maintained for about 6 hours at about 850 ° C. in a vacuum atmosphere to obtain a high density sintered body having a relative density of about 90% or more.

얻어진 각 소결체에 대해, AgNi-CNT 소결체는 방전 가공으로, Ag 소결체는 기계가공을 수행하여 2개의 소결체가 하나의 빌렛으로 조립이 가능하도록 도 3과 같은 형상으로 가공한 후, 열간압축을 진행하였다. 이때 조립 빌렛(Billet)은 750℃에서 10분간 유지하였으며, 압축 압력은 약 150kg/cm2으로 하여 상대밀도가 약 95% 이상의 압축재를 얻을 수 있었다. 이후 상기 압축재에 열간 압출을 진행하였으며, 이때 열간압출은 압축재를 약 750℃에서 10분간 유지한 채 압출압력 200kg/cm2로 하여 테이프(Tape) 형상으로 압출을 진행하였다. 제조된 압출재를 약 500℃에서 2시간 동안 열처리를 실시한 후 냉간압연을 진행하여 AgNi-CNT/Ag 2층 클래드 소재를 제조하였다. For each of the obtained sintered bodies, the AgNi-CNT sintered body was subjected to electric discharge machining, and the Ag sintered body was machined to have a shape as shown in FIG. 3 so that two sintered bodies could be assembled into one billet, and then hot compression was performed. . At this time, the assembly billet (Billet) was maintained for 10 minutes at 750 ℃, the compression pressure was about 150kg / cm 2 with a relative density of about 95% or more can be obtained. Thereafter, hot extrusion was performed on the compressive material. At this time, the hot extrusion was performed in a tape shape with an extrusion pressure of 200 kg / cm 2 while maintaining the compressed material at about 750 ° C. for 10 minutes. AgNi-CNT / Ag two-layer cladding material was prepared by subjecting the prepared extruded material to heat treatment at about 500 ° C. for 2 hours, followed by cold rolling.

제조된 AgNi-CNT/Ag 클래드된 부분의 접합면을 FE-SEM으로 관찰한 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1에 나타난 바와 같이, 계면에 보이드나 크랙 등의 결함이 관찰되지 않으며, 서로 잘 접합되어 있음을 확인할 수 있었다.The bonding surface of the prepared AgNi-CNT / Ag cladding part was observed in FE-SEM. As shown in FIG. 1, no defects such as voids or cracks were observed at the interface, and it was confirmed that they were well bonded to each other.

이후, 상기 AgNi-CNT/Ag 2층 클래드 소재에 Ag-Cu-P의 조성으로 구성된 BCuP-5 소재를 680℃, 질소 분위기에서 브레이징하여 AgNi-CNT/Ag/BCuP-5의 3층 클래드 소재를 제조하였다. Subsequently, the AgNi-CNT / Ag two-layer clad material was brazed in a nitrogen atmosphere at 680 ° C. in a BCuP-5 material composed of Ag-Cu-P to a three-layer clad material of AgNi-CNT / Ag / BCuP-5. Prepared.

[실험예 1] 다층 전기접점 재료의 물성 평가Experimental Example 1 Evaluation of Physical Properties of Multilayer Electrical Contact Materials

실시예 1에서 제조된 전기접점 재료와 기존 개폐기에 사용되는 비교예 1의 전기접점 재료(Ag-23%CdO/Ag/BCuP-5)를 이용하여 이들의 물성을 각각 하기와 같이 평가하였다. Using the electrical contact material prepared in Example 1 and the electrical contact material of Comparative Example 1 (Ag-23% CdO / Ag / BCuP-5) used in the conventional switchgear, their physical properties were evaluated as follows.

이때 하기 물성평가의 방법 및 기준은 하기와 같다. At this time, the method and criteria of the following physical property evaluation are as follows.

1) 경도는 비커스 경도계를 사용하였으며, 하중 300g에서 10초 동안 유지한 후 측정하였다. 1) Hardness was measured using a Vickers hardness tester, and maintained for 10 seconds at a load of 300g.

2) 전기전도도는 비저항을 측정한 후 단위 환산을 통해 %IACS로 나타내었다. 2) The electrical conductivity is expressed as% IACS through unit conversion after measuring the specific resistance.

3) 접합강도는 전기접점소재를 동 또는 동-니켈 합금으로 구성된 대재에 용접한 후, 대재와 전기접점 소재의 접합부를 옆에서 밀어서 파단시켰을 때의 최대 강도를 나타내었다. 3) Bond strength shows the maximum strength when the electrical contact material is welded to the base made of copper or copper-nickel alloy and then fractured by pushing the joint between the base and the electrical contact.

4) 사용수명 평가는 전기접점을 가동자 및 고정자용 대재에 접합시켜 개폐기를 조립한 후, 한국산업표준 KSC 4504에서 규정된 AC4급 전기적 시험책무에 표시된 시험조건으로 사용수명 평가를 진행하였다. 4) The service life evaluation was performed by joining the electrical contacts to the moving and stator substitutes, assembling the switch, and using the test conditions indicated in the AC4 electrical test task specified in Korean Industrial Standard KSC 4504.

특성characteristic 비교예 1
(Ag-23%CdO/Ag/BCuP-5)
Comparative Example 1
(Ag-23% CdO / Ag / BCuP-5)
실시예1
(AgNi-CNT/Ag/BCuP-5)
Example 1
(AgNi-CNT / Ag / BCuP-5)
경도 (Hv)Hardness (Hv) 105105 110110 전기전도도 (%IACS)Electrical Conductivity (% IACS) 5050 5252 접합강도 (kgf/cm2)Bond strength (kgf / cm 2 ) 280280 285285 사용 수명 (회)Service life (times) 140,000140,000 160,000160,000

상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 실시예 1의 다층 전기접점 재료는 기존 개폐기에 사용되는 비교예 1의 전기접점 재료에 비해, 경도, 전기전도도, 접합강도 및 사용 수명 면에서 모두 우수한 물성을 보유한다는 것을 확인할 수 있었다. As shown in Table 1, the multilayer electrical contact material of Example 1 has excellent physical properties in terms of hardness, electrical conductivity, bonding strength and service life, compared to the electrical contact material of Comparative Example 1 used in the conventional switchgear. I could confirm that.

따라서 본 발명의 다층 전기접점 재료는 높은 경도와 우수한 전기전도도를 보유함에 따라 내용착성과 내소모성이 향상된 전기접점 재료로서 유용하게 사용될 수 있음을 확인할 수 있었다. Therefore, it can be seen that the multilayer electrical contact material of the present invention can be usefully used as an electrical contact material having improved weldability and wear resistance as it has high hardness and excellent electrical conductivity.

Claims (11)

은-니켈-카본(AgNi-C)계 다층 클래드 스트립 전기접점의 제조방법으로서,
(i) 은-니켈-카본(Ag-Ni-C)계 제1빌렛과 은(Ag) 제2빌렛을 각각 준비하는 단계;
(ii) 상기 은-니켈-카본계 제1빌렛과 은(Ag) 제2빌렛이 하나의 빌렛으로 조립되도록 각각 요철가공한 후, 이들을 이용하여 조립빌렛을 형성하는 단계;
(iii) 상기 조립빌렛을 열간가공을 통해 판재를 형성하는 단계;
(iv) 상기 판재를 냉간압연하여 은-니켈-카본(Ag-Ni-C)층과 은(Ag)층을 포함하는 2층 이상의 다층 클래드 판재를 제조하는 단계; 및
(v) 상기 제조된 2층 이상의 다층 클래드 판재의 일면 또는 양면에 브레이징재를 접합하는 단계를 포함하되,
상기 단계 (i)에서 은-니켈-카본계 제1빌렛은,
(a) 60-65 중량%의 은(Ag) 분말, 30-35 중량%의 니켈(Ni) 분말, 및 0.2-2 중량%의 카본계 분말을 혼합한 후, 혼합분말을 유압 프레스에 투입하고 상온 및 80-150 MPa의 압력 하에서 가압하여 예비 성형체를 제조하는 단계; 및
(b) 상기 예비성형체를 600~900℃에서 소결하여 밀도가 확보된 은-니켈-카본계 제1 빌렛을 제조하는 단계;
를 포함하는 개폐기용 은-니켈-카본계 복합소재 클래드 스트립 전기접점의 제조방법.
As a method for producing a silver-nickel-carbon (AgNi-C) multilayer clad strip electrical contact,
(i) preparing a silver-nickel-carbon (Ag-Ni-C) based first billet and a silver (Ag) second billet respectively;
(ii) roughening the silver-nickel-carbon-based first billet and the silver (Ag) second billet so as to be assembled into one billet, and then using them to form an assembled billet;
(iii) forming a plate by hot working the assembly billet;
(iv) cold rolling the plate to prepare a multi-layered clad plate of two or more layers including a silver-nickel-carbon (Ag-Ni-C) layer and a silver (Ag) layer; And
(v) bonding the brazing material to one or both surfaces of the prepared multi-layer cladding plate material, wherein
In the step (i), the silver-nickel-carbon based billet,
(a) 60-65 wt% silver (Ag) powder, 30-35 wt% nickel (Ni) powder, and 0.2-2 wt% carbon-based powder were mixed, and then the mixed powder was put into a hydraulic press. Preparing a preform by pressing under normal temperature and a pressure of 80-150 MPa; And
(b) sintering the preform at 600 ° C to 900 ° C to prepare a silver-nickel-carbon based first billet having a density;
Method for producing a silver-nickel-carbon-based composite clad strip electrical contact for switchgear comprising a.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 단계 (a)의 각 분말의 입자 사이즈는 10 내지 200㎛ 범위로 조절되는 것을 특징으로 하는 개폐기용 은-니켈-카본계 복합소재 클래드 스트립 전기접점의 제조방법.
The method of claim 1,
Particle size of each powder of the step (a) is a manufacturing method of the silver-nickel-carbon-based composite clad strip electrical contact for switchgear, characterized in that adjusted to the range of 10 to 200㎛.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 단계 (i)의 카본은 흑연, 탄소 나노튜브(CNT), 그래핀(graphene) 및 활성탄으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 개폐기용 은-니켈-카본계 복합소재 클래드 스트립 전기접점의 제조방법.
The method of claim 1,
The carbon of step (i) is prepared from the group consisting of graphite, carbon nanotubes (CNT), graphene (graphene) and activated carbon, the production of silver-nickel-carbon-based composite clad strip electrical contact for switch Way.
제1항에 있어서,
상기 단계 (ii)는 제1빌렛과 제2빌렛을 방전가공 및 기계가공으로 구성된 군으로부터 선택되는 형상가공을 실시한 후 하나의 단일 빌렛으로 조립하는 것을 특징으로 하는 개폐기용 은-니켈-카본계 복합소재 클래드 스트립 전기접점의 제조방법.
The method of claim 1,
Step (ii) is a silver-nickel-carbon composite for switchgear, characterized in that the first billet and the second billet is subjected to the shape processing selected from the group consisting of electric discharge machining and machining, and then assembled into a single billet Method of making clad strip electrical contacts.
제 1항에 있어서,
상기 단계 (iii)에서 열간가공은 열간압축 및 열간압출을 실시하는 것을 특징으로 하는 개폐기용 개폐기용 은-니켈-카본계 복합소재 클래드 스트립 전기접점의 제조방법.
The method of claim 1,
In the step (iii), the hot working is a manufacturing method of the silver-nickel-carbon composite composite clad strip electrical contact for the switchgear, characterized in that performing hot compression and hot extrusion.
제7항에 있어서,
상기 단계 (iii)의 열간압축은 조립빌렛을 600~900℃ 온도에서 10~30분 동안 유지한 후 150~170kg/cm2의 압력으로 실시하는 것을 특징으로 하는 개폐기용 은-니켈-카본계 복합소재 클래드 스트립 전기접점의 제조방법.
The method of claim 7, wherein
The hot compression of the step (iii) is a silver-nickel-carbon composite for switchgear, characterized in that the assembly billet is maintained at a temperature of 150 ~ 170kg / cm 2 after maintaining the assembly billet at 600 ~ 900 ℃ temperature for 10-30 minutes Method of making clad strip electrical contacts.
제7항에 있어서,
상기 단계 (iii)의 열간압출은 조립빌렛을 550~850℃의 온도에서 10~30분 동안 유지한 후 170~220kg/cm2의 압력으로 실시하는 것을 특징으로 하는 개폐기용 은-니켈-카본계 복합소재 클래드 스트립 전기접점의 제조방법.
The method of claim 7, wherein
The hot extrusion of the step (iii) is a silver-nickel-carbon system for a switchgear, characterized in that the assembly billet is maintained at a temperature of 550 ~ 850 ℃ for 10-30 minutes and carried out at a pressure of 170 ~ 220kg / cm 2 Method for manufacturing composite clad strip electrical contacts.
제1항에 있어서,
상기 단계 (v)의 브레이징재는 구리(Cu), 은(Ag) 및 인(P)으로 구성된 군으로부터 선택되는 2종 이상을 포함하는 합금 형태의 조성인 것을 특징으로 하는 개폐기용 은-니켈-카본계 복합소재 클래드 스트립 전기접점의 제조방법.
The method of claim 1,
The brazing material of step (v) is a silver-nickel-carbon for switchgear, characterized in that the composition of the alloy form containing two or more selected from the group consisting of copper (Cu), silver (Ag) and phosphorus (P). Method of manufacturing a composite clad strip electrical contact.
제1항에 있어서,
상기 단계 (v)의 브레이징재는 은(Ag), 인(P) 및 구리(Cu)가 14.5~15.5: 4.8~5.3 : 79.2~80.7 중량비로 구성되는 것을 특징으로 하는 개폐기용 은-니켈-카본계 복합소재 클래드 스트립 전기접점의 제조방법.
The method of claim 1,
The brazing material of the step (v) is silver (Ag), phosphorus (P) and copper (Cu) 14.5 ~ 15.5: 4.8 ~ 5.3: 79.2 ~ 80.7, the silver-nickel-carbon system for switchgear, characterized in that Method for manufacturing composite clad strip electrical contacts.
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