KR102475806B1 - 직류 고전압 릴레이 및 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료 - Google Patents

직류 고전압 릴레이 및 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료 Download PDF

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다나카 기킨조쿠 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 가동 접점과 고정 접점을 포함하는 접점 쌍을 적어도 한 쌍 구비하고, 상기 접점 쌍의 접촉력 및/또는 개리력이 100gf 이상인, 정격 전압 48V 이상의 직류 고전압 릴레이에 관한 것이다. 가동 접점 및/또는 고정 접점은, Ag-산화물계의 접점 재료를 포함한다. 이 접점 재료의 금속 성분은, Sn을 필수적으로 포함하는 적어도 1종의 금속 M과, 잔부 Ag 및 불가피적 불순물 금속을 포함한다. 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, 상기 금속 M의 함유량이 0.2질량％ 이상 8질량％ 이하이다. 그리고, 이 접점 재료는, Ag 또는 Ag 합금을 포함하는 매트릭스 중에, 금속 M의 산화물이 1종 이상 분산되는 재료 조직을 나타낸다. 또한, 접점 재료의 금속 M으로서는 Sn에 추가로, In, Bi, Ni, Te을 첨가할 수 있다.

Description

직류 고전압 릴레이 및 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료
본 발명은, 직류 고전압 회로의 ON/OFF 제어를 행하는 직류 고전압 릴레이(컨택터)에 관한 것이다. 상세하게는, 연속 통전 시의 저발열 특성 및 접점 개리 시의 확실한 회로 차단 성능을 실현한 직류 고전압 릴레이에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 이 직류 고전압 릴레이에 적용되는 접점 재료에 관한 것이다.
하이브리드카(HV), 플러그인 하이브리드카(PHV), 전기 자동차(EV) 등의 고전압 배터리를 탑재하는 자동차의 전원 회로나 충전 회로, 태양광 발전 설비 등의 전력 공급 시스템에 있어서의 축전 장치의 파워 컨디셔너 등과 같은 고전압 회로의 제어에 있어서, 직류 고전압 릴레이가 사용되고 있다. 예를 들어, 상기한 하이브리드카 등에서는, 시스템 메인 릴레이(SMR) 또는 메인 컨택터라고 칭해지는 직류 고전압 릴레이가 사용되고 있다. 직류 고전압 릴레이는, 일반적인 자동차 용도 등으로 종래부터 사용되는 직류 저전압 릴레이에 비해, 기본적인 구성이나 기능에 있어서는 유사하다. 단, 직류 고전압 릴레이는, 상기한 하이브리드카 등의 비교적 신규의 용도에 대응하는 기기이고, 당해 용도에 관련된 상위점도 있고 그것에 기인한 특유의 과제도 포함하고 있다.
여기서, 종래의 직류 저전압 회로에 대하여 설명하면, 직류 저전압 회로에 있어서는, 정격 전압과 정격 전류가 명확하게 규정되어 있다. 정격 전압에 관해서는, 예를 들어 자동차에 있어서는, 탑재되어 있는 배터리의 공칭 전압 DC12V가, 일반적인 차량 탑재용 범용 릴레이의 정격 전압이다. 또한, 일부의 트럭이나 버스에 있어서는 DC24V의 배터리가 탑재되어 있으므로, 정격 전압을 DC24V로 하는 릴레이도 있다. 이와 같이, 정격 전압과 정격 전류가 명확하게 규정되는 직류 저전압 릴레이에서는, 통전 전류나 부하의 상한의 예측이 비교적 용이해진다. 그 때문에, 직류 저전압 릴레이에 있어서는, 예측되는 전력량이나 부하에 대응한 내구성을 발휘할 수 있는 접점 재료의 개량이 과제로 된다. 또한, 종래의 직류 저전압 릴레이에 있어서는, 차량 탑재 용도 등을 위한 소형·경량화가 요구되는 경향이 있다. 직류 저전압 릴레이의 소형·경량화는, 구성 부품이 소형·경량화에 의해 달성할 수 있지만, 그것에 의해 접점 재료에 가해지는 부담이 증대된다. 그 때문에, 이 요구에 대해서도, 접점 재료의 내구성(내소모성, 내용착성)의 개선으로 대응하고 있다.
여기서, 종래의 직류 저전압 릴레이의 접점 재료로서, Ag-산화물계의 접점 재료가 널리 적용되어 왔다. Ag-산화물계 접점 재료는, Ag 매트릭스 또는 Ag 합금 매트릭스 중에, Sn, In 등의 금속 산화물(SnO2, In2O3 등)의 입자를 분산시킨 재료이다. Ag-산화물계 접점 재료는, 금속 산화물 입자의 분산 강화 작용에 의해 접점 재료의 성능을 향상시켜 내소모성, 내용착성 등의 요구 특성을 확보하고 있다. 예를 들어, 본 출원인은, 차량 탑재용의 직류 저전압 릴레이에 적용되는 접점 재료로서, 특허문헌 1에 기재된 Ag-산화물계 접점 재료를 개시하고 있다.
종래의 직류 저전압 릴레이의 개량 시에는, 적용하는 Ag-산화물계의 접점 재료의 산화물량을 증가시킴으로써 대응하고 있다. 일반적으로, 산화물의 분산 강화 작용을 이용하는 접점 재료에 있어서는, 산화물을 형성하는 금속 성분의 농도를 높여 산화물량을 증가시킴으로써, 내용착성 및 내소모성이 향상되기 때문이다. 구체적으로는, Sn, In 등의 Ag 이외의 금속 성분을 10질량％ 이상으로 한 Ag-산화물계의 접점 재료가 많이 사용되고 있다. 접점 재료의 Ag 이외의 금속 성분을 10질량％ 미만으로 하면, 산화물량이 적기 때문에, 용착, 전이, 소모 등의 문제에 의해 요구 특성을 만족시키지 못하는 케이스가 발생하기 때문이다. 그리고, 직류 저전압 릴레이에 있어서는, 상기와 같은 Ag-산화물계의 접점 재료의 개량에 의해, 규정된 정격 전압 범위 내에서의 내구성 향상이나 소형화·경량화를 위한 내구성 확보가 달성되고 있다.
일본 특허 공개 제2012-3885호 공보
이에 비해, 직류 고전압 릴레이는, 정격 전압 및 정격 전류에 명확한 규정은 현재 시점에서 마련되어 있지 않다. 직류 고전압 릴레이의 경우는, 앞으로의 배터리 성능의 향상에 따라 요구 스펙이 크게 좌우된다. 즉, 직류 고전압 릴레이는, 접점이 받는 부하의 상한의 예측은 곤란하고, 앞으로도 증대될 가능성이 높다. 이 점이 종래의 직류 저전압 릴레이와 상이하다.
그리고, 직류 고전압 릴레이에 있어서는, 앞으로 가일층의 고전압화·대전류화가 도모되는 것은 확실하다. 이것은, 근년의 배터리 성능의 향상 및 구동 모터의 고출력화의 경향으로부터 명확하다. 이러한 직류 고전압 릴레이에 있어서는, 통전 전류 증가에 의한 접점에 있어서의 발열과 용착의 문제가 더 강하게 지적되는 바이다.
발열의 문제에 관해서는, 접점의 발열량은, 전류의 2승과 접촉 저항값에 비례하기 때문에, 직류 고전압 릴레이의 앞으로의 대전류화에 있어서는 상당한 열이 발생할 것이 상정된다. 릴레이에 있어서의 이상 발열은, 최악의 경우, 발화나 소손 등의 치명적인 문제가 발생하는 사태로 된다.
그리고, 직류 고전압 릴레이에 있어서는, 발열의 과제와 동등 이상으로 접점의 용착이 중요한 과제로 된다. 용착은, 통전 시의 줄 열 및 개폐 시에 발생하는 아크 방전의 아크 열에 의해, 접점 쌍의 접촉면이 용융되어 고착되는 현상이다. 이러한 접점의 용착은, 접점 쌍을 개리시킬 때의 장애로 되어, 복귀 불량이나 회로 전체의 고장을 야기한다. 특히, 고전압 회로에 있어서는, 그 고장은 막대한 재해로 될 수 있기 때문에, 직류 고전압 릴레이는, 확실한 회로 차단을 실현할 필요가 있다. 예를 들어, 하이브리드카 등의 직류 고전압 회로에 시스템 이상이 발생한 경우에는, 릴레이를 OFF하여 회로의 차단을 할 필요가 있다. 이러한 경우의 차단 전류는 통상 개폐 시의 전류보다도 크다. 그 때문에, 직류 고전압 릴레이에는 접점에 이상 시의 차단 성능을 확보하기 위해, 용착의 문제를 클리어할 필요가 있다.
이상과 같은 직류 고전압 릴레이의 접점에 있어서의 발열과 용착의 과제에 대한 대응으로서는, 직류 고전압 릴레이의 구조·기구로부터의 대책이 강구되어 있다. 예를 들어, 접압 스프링을 강화하여 가동 접점과 고정 접점의 접촉력을 높여 접촉 면적을 확보하고, 양 접점 사이의 접촉 저항을 저감시켜 발열을 억제하는 대응이 채용되어 있다. 접촉력의 증대는, 직류 고전압 회로가 단락한 경우에 있어서의, 릴레이의 발화·파열의 방지에도 기여한다.
또한, 직류 고전압 릴레이에 있어서는, 접점 사이에서의 발생한 아크 방전을 소호하기 위한 구조가 채용되어 있는 경우가 많다. 구체적으로는, 충분한 접점간 갭을 확보하는 것이나, 아크 소호용 자석의 설치 및 그 자력의 강화 등의 대책이 검토된다. 또한, 릴레이를 밀봉 구조로 하여 수소 가스 또는 질소 가스 혹은 그것들의 혼합 가스 등을 봉입하여, 아크 냉각 효과에 의해 신속한 아크 소호를 도모하고 있다.
그러나, 상기와 같은 구조·기구면의 대책은, 요구 사양의 용량의 크기에 따라 릴레이 본체의 사이즈를 업시키는 요인으로 된다. 따라서, 이것들 만으로는 시장의 항상적인 요구인 소형·경량화에 따르지 못하는 상황으로 된다. 따라서, 직류 고전압 릴레이에 있어서는, 구조·기구면의 대책은 중요하지만, 이것에 추가하여 접점 그 자체에 대한 발열 및 용착의 대책을 행하는 것이 바람직하다.
지금까지, 직류 고전압 릴레이의 접점에는, 종래의 직류 저전압 릴레이와 마찬가지로, Ag-산화물계의 접점 재료가 적용되는 경우가 많았다. 단, 직류 고전압 릴레이를 앞으로의 고전압화·대전류화에 대응시키기 위해서는, Ag-산화물계의 접점 재료라도 종래와 동일한 조성 영역에서는 한계가 있을 것이 예상된다. 이 점, 종래의 직류 저전압 릴레이의 접점에서는, 상술한 바와 같이, 접점 재료 중의 Ag 이외의 금속 성분 농도를 높게 하여 산화물량을 증가시켜, 내구 수명 향상을 도모하고 있다.
그러나, 직류 고전압 릴레이에 있어서는, 접촉 저항의 관점에서, 접점 재료의 산화물량의 증대는 바람직한 것은 아니다. 고도전율 금속인 Ag에 대하여, 금속 산화물은 접점 재료 전체의 도전율을 저하시키는 저항체이다. 산화물량의 증대는, 접점 재료 전체의 저항값을 상승시키게 된다. 또한, 산화물량이 증대되면, 접점 개폐 시의 아크 방전이 발생한 때, 발생한 손상부 표면에 산화물의 응집층이 형성되기 쉬워진다. 이것도 접점 재료의 접촉 저항값의 상승을 일으킨다.
이미 설명한 바와 같이, 접점의 발열량은, 전류의 2승과 접촉 저항에 비례한다. 고전압화·대전류화가 도모되는 직류 고전압 릴레이의 접점 재료의 접촉 저항을 상승시키는 산화물량의 증가는, 발열 및 용착의 억제의 관점에서 회피해야 할 대응이다. 이 점에서, 지금까지의 직류 고전압 릴레이용의 각종 접점 재료에 관한 검토예를 보면, 그것들은 일반적인 개폐 접점용의 재료 검토의 연장선 위에 있는 것에 지나지 않는다고 할 수 있다. 그리고, 직류 고전압 릴레이에 대한 현실적인 적용을 위한 보고예는 적은 것이 현 상황이다.
본 발명은, 이상과 같은 배경 하에 이루어진 것이고, 시스템 메인 릴레이 등의 직류 고전압 릴레이에 대하여, 접점의 발열 및 용착의 과제에 대응하면서, 확실한 ON/OFF 제어가 가능한 직류 고전압 릴레이를 제공한다. 이 과제에 있어서, 직류 고전압 릴레이용의 접점에는, 안정적으로 저접촉 저항값을 나타내는 접점 재료의 적용이 필요해진다. 본 발명에서는, 직류 고전압 릴레이의 특색을 고려하여, 직류 고전압 릴레이에 적합한 접점 재료를 제공한다.
상기한 본 발명의 과제는, 직류 고전압 릴레이의 접점 부분에 기인한다는 점에서, 과제 해결에는 접점을 구성하는 Ag-산화물계의 접점 재료의 적정화가 다소나마 관여한다고 생각된다. 무엇보다, 직류 고전압 릴레이에 있어서는, 산화물 증가라고 하는 지금까지 적절하게 여겨 온 대책을 안이하게 채용할 수는 없다. 산화물량의 증가는, 접촉 저항 상승에 의한 발열 증대로 이어지기 때문이다.
이 점에서, 종래의 직류 저전압 릴레이에 있어서는, 산화물량의 증가에 수반하는 접촉 저항의 상승이 치명적인 문제로 되는 케이스는 적었다. 종래의 직류 저전압 회로에 있어서는, 정격 전압 및 정격 전류가 낮은 것과 그것들에 명확한 규정이 있었다. 그 때문에, 산화물량의 증가에 의한 발열의 단점보다도, 내구성 향상에 의한 용착 방지 효과의 장점이 많았다.
그래서, 본 발명자들은 접점 재료의 구성의 검토 전에, 직류 고전압 릴레이가 갖는 특색에 대하여 착안하는 것으로 했다. 이 직류 고전압 릴레이의 특색이란, 고정 접점과 가동 접점의 접촉력 및 개리력의 강도이다.
일반적으로, 릴레이(동등의 기능·구조를 갖는 컨택터도 포함함)에 있어서는, 전자석 또는 코일과 적당한 가압 수단의 협동에 의해, 고정 접점과 가동 접점의 접촉·이격을 제어하여 회로의 통전·차단(ON/OFF)을 행하고 있다. 적당한 가압 수단이란, 플런저형 릴레이에서는 접압 스프링·복귀 스프링 등이 있고, 힌지형 릴레이에서는 가동 스프링·복구 스프링 등을 들 수 있다. 이러한 고정 접점과 가동 접점의 제어 기구는, 정격 전압에 구애되지 않고 릴레이 전체에 공통되는 것이다.
단, 시스템 메인 릴레이 등의 직류 고전압 릴레이에서는, 고정 접점과 가동 접점의 접촉력 및 개리력이 높게 설정되는 경우가 많다. 구체적으로는, 일반적인 직류 저전압 릴레이에서는 접촉력 및 개리력이 10gf 내지 50gf 정도로 설정되는 경우가 많은 것에 비해, 직류 고전압 릴레이의 접촉력 또는 개리력은 100gf 이상으로 설정되는 경우가 많다. 직류 고전압 릴레이의 접촉력이 높은 것은, 접점의 접촉 저항을 저하시켜 발열을 억제하기 때문이다. 접촉력은, 접점 사이의 접촉 면적에 영향을 끼치고, 접촉력을 크게 설정할수록 접촉 저항이 작아져 줄 열의 발생을 억제할 수 있음과 함께 접촉면의 용융·용착의 저감 효과를 초래한다. 한편, 개리력은 접점을 이격 위치로 복귀시키기 위한 복귀력을 의미한다. 직류 고전압 릴레이에 있어서는, 접점의 개폐 동작을 원활하게 행하기 위해, 접촉력의 증대에 수반하여 개리력도 증대되는 경향이 있다.
개폐 접점에 있어서 접점의 용착에 의한 차단 불량이 발생하는 것은, 용착에 의해 고정 접점과 가동 접점이 고착되어, 설정된 개리력으로 분리할 수 없어지기 때문이다. 정격이나 사양이 명확하게 규정되어 있는 종래의 직류 저전압 릴레이에 있어서는, 접촉력 및 개리력의 설정에 상한이 있고, 그것들의 설정값도 그다지 크지 않다. 그 때문에, 종래의 직류 저전압 릴레이에서는, 소형·경량화 등을 우선하여, 낮은 접촉력 및 개리력을 설정하기 때문에 용착의 문제가 현재화되기 쉬웠다. 이 경우의 용착은, 릴레이의 특성에 의한 해결이 곤란하다. 그래서, 접점 재료의 특성으로 대응하는 것이 기대되고, 접점 재료에는 엄격한 내용착성이 요구되어 왔다.
이에 비해, 높은 접촉력 및 개리력이 설정되는 직류 고전압 릴레이에서는, 고정 접점과 가동 접점을 용착할 수 있는 상태에 있었다고 해도, 높여진 개리력으로 그것들을 떼어 낼 수 있을 가능성이 있다. 본 발명자들은, 본 발명의 대상인 직류 고전압 릴레이에 있어서는, 접점 재료의 내용착성에 대하여, 종래의 직류 저전압 릴레이보다도 유연하게 설정할 수 있다고 고찰했다. 이러한, 어느 정도의 용착을 허용하는 착상은, 직류 고전압 릴레이뿐만 아니라 개폐 접점의 분야에서는 특이한 것이다. 시스템 메인 릴레이 등의 직류 고전압 릴레이는, 근년의 고전압 전원의 발전에 의해 보급되기 시작한 기기이고, 미지의 설정 사항도 많을 것이 예측된다. 이러한 접점에 대한 내용착성의 허용도도 그의 하나라고 할 수 있다.
내용착성에 관하여 유연하게 대응할 수 있다고 고찰하면, 직류 고전압 릴레이의 접점 재료로서 우선되어야 할 특성은, 안정적인 저접촉 저항 특성이다. 그리고, Ag-산화물계 접점 재료의 접촉 저항의 저하에는, 산화물량의 저감이 유효하다. Ag-산화물계 접점 재료에 있어서 산화물량의 저감은 내용착성의 악화로 이어지지만, 상기와 같이, 내용착성에 관해서는 유연하게 대응할 수 있고, 높은 접촉력 또는 개리력을 설정할 수 있는 경우에는, 상당한 정도의 내용착성의 저하를 허용할 수 있다.
무엇보다, 직류 고전압 릴레이에 적용되는 접점 재료에 있어서, 내용착성이 전혀 불필요하다는 것은 아니다. 접촉력 및 개리력을 높게 설정할 수 있다고 해도, 그것을 위해서는 구성 부품 및 릴레이 본체의 대형화의 필요성이 수반되기 때문에, 무제한으로 접촉력 및 개리력을 크게 할 수는 없다. 요구 사양에 대하여, 과제를 해결하면서, 시장의 소형화 요구에 따를 필요가 있기 때문에, 적용되는 접점 재료에는 어느 정도의 내용착성이 요구된다.
본 발명자들은, 소정의 접촉력과 개리력을 갖는 직류 고전압 릴레이에 적용 가능한 Ag-산화물계 접점 재료를 발견하기 위해, 접촉 저항의 저감과 내용착성의 관련으로부터 적합한 산화물 함유량을 발견하기 위해 검토를 행하였다. 그리고, 종래의 일반적인 개폐 접점용의 Ag-산화물계 접점 재료에 대하여, 산화물 함유량을 저감시켜 소정 범위로 한 Ag-산화물계 접점 재료를 발견하고, 이것을 적용하는 본 발명에 상도했다.
상기 과제를 해결하는 본 발명은, 가동 접점과 고정 접점을 포함하는 접점 쌍을 적어도 한 쌍 구비하고, 상기 접점 쌍의 접촉력 및/또는 개리력이 100gf 이상인, 정격 전압 48V 이상의 직류 고전압 릴레이에 있어서, 상기 가동 접점 및/또는 상기 고정 접점은, Ag-산화물계의 접점 재료를 포함하고, 상기 접점 재료의 금속 성분은, Sn을 필수적으로 포함하는 적어도 1종의 금속 M과, 잔부 Ag 및 불가피적 불순물 금속을 포함하고, 상기 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, 상기 금속 M의 함유량이 0.2질량％ 이상 8질량％ 이하이고, 상기 접점 재료는, Ag 또는 Ag 합금을 포함하는 매트릭스 중에, 상기 금속 M의 산화물이 1종 이상 분산되는 재료 조직을 갖는 직류 고전압 릴레이이다.
이하, 본 발명에 관한 직류 고전압 릴레이 및 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명에서 적용하는 접점 재료에 있어서는, 산화물의 함유량을 Ag 이외의 금속 원소인 금속 M의 함유량에 기초하여 규정한다. 그리고, 금속 M의 함유량은, 접점 재료를 구성하는 모든 금속 성분의 합계 질량을 기준으로 하여 규정된다. 또한, 본 발명에서 적용하는 접점 재료는 Ag-산화물계 접점 재료이므로, 그 구성 원소는, Ag, 금속 M, 불가피 불순물 금속, 산소 및 비금속의 불가피 불순물 원소로 된다. 단, 금속 성분 및 불가피 불순물 금속의 해석에 있어서는, Te이나 Si 등의 반금속이라고 칭해지는 원소도 금속으로서 취급한다.
A. 본 발명에 관한 직류 고전압 릴레이
본 발명에 있어서의 직류 고전압 릴레이는, 정격 전압 48V 이상인 것과, 접촉력 또는 개리력이 100gf 이상인 것을 필수적인 조건으로 한다. 다른 구성이나 특성에 관해서는, 종래의 시스템 메인 릴레이 등의 직류 고전압 릴레이와 마찬가지이다. 이하의 설명에서는, 상기 두 필수 조건의 설명을 행함과 함께, 임의적으로 구비할 수 있는 직류 고전압 릴레이의 구성에 대하여 설명한다.
A-1. 정격 전압
정격 전압이 48V 미만인 릴레이, 예를 들어 12V 내지 24V의 저전압을 취급하는 종래의 직류 저전압 릴레이에서는, 시스템 메인 릴레이 등의 직류 고전압 릴레이에 요구되는 특성을 만족시킬 수 없다. 그리고, 그러한 종래의 직류 저전압 릴레이에 본 발명을 적용하는 의의는 적다. 따라서, 본 발명에 관한 직류 고전압 릴레이는, 정격 전압 48V 이상을 대상으로 했다. 또한, 본 발명에 관한 직류 고전압 릴레이의 정격 전압의 상한은 3000V 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 관한 직류 고전압 릴레이의 정격 전류는, 10A 이상 3000A 이하가 상정된다.
A-2. 본 발명에 관한 직류 고전압 릴레이의 접촉력 및 개리력
그리고, 본 발명은, 접촉력 또는 개리력이 100gf 이상인 직류 고전압 릴레이에 적용된다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 직류 고전압 릴레이 및 그것에 탑재되는 접점 재료는, 적용되는 직류 고전압 릴레이의 접촉력 또는 개리력과의 관계에 기초하여, 내용착성을 유연하게 설정하고 있다. 대상으로 되는 직류 고전압 릴레이는, 가동 접점과 고정 접점 사이에 있어서, 접촉력 또는 개리력이 100gf 이상으로 설정되어 있는 것이다. 여기서의 설정값 100gf는, 직류 고전압 릴레이에 대한 요구 특성에 대응하기 위한 하한값을 상정하고 있고, 이 경우, 적용되는 접점 재료에는 충분한 내용착성을 갖고 있을 것이 요구된다. 한편, 접촉력 또는 개리력의 상한값은 5000gf가 상정된다. 접촉력 또는 개리력은, 구성 부품 및 릴레이 본체의 사이즈 업에 수반하여, 강화되게 된다. 단, 릴레이의 소형화나 경량화의 관점에서는, 가능한 한 낮은 접촉력·개리력을 갖는 릴레이 설계가 요망된다. 본 발명에 따르면, 고정 접점 및 가동 접점에 적용하는 접점 재료의 적합화에 의해, 발열·용착을 억제하면서, 적합한 접촉력·개리력의 직류 고전압 릴레이를 설정할 수 있다. 또한, 접촉력 및 개리력은, 양쪽이 100gf 이상이어도 된다. 또한, 접촉력과 개리력은 동일값일 필요는 없다.
접촉력 또는 개리력은, 후술하는 릴레이의 구성 부재인, 전자석 또는 코일 및 적당한 가압 수단의 용량이나 치수 등에 의해 조정할 수 있다. 또한, 적절한 가압 수단이란, 플런저형 릴레이에서는 접압 스프링·복귀 스프링 등이 있고, 힌지형 릴레이에서는 가동 스프링·복구 스프링 등을 들 수 있다.
A-3. 본 발명에 관한 직류 고전압 릴레이의 구조
본 발명에 관한 직류 고전압 릴레이는, 상기한 정격 전압과 접촉력 및 개리력에 의해 특징지을 수 있다. 그리고, 정격 전압과 접촉력 및 개리력 이외의 기능이나 구성·기구는, 종래의 직류 고전압 릴레이와 마찬가지로 할 수 있다. 이하, 본 발명에 관한 직류 고전압 릴레이의 구조 등에 대하여 설명한다.
A-3-1. 직류 고전압 릴레이의 전체 구조와 구성 부재
직류 고전압 릴레이는, 크게 구별하면, 가동 접점을 이동시키기 위한 구동력을 발생 및 전달하는 구동 섹션과, 직류 고전압 회로의 개폐를 행하는 접점 섹션으로 구성된다. 구동 섹션은, 구동력을 발생시키는 전자석 또는 코일과, 구동력을 접점 섹션으로 전달하는 전달 수단(후술하는 플런저 또는 접극자)과, 접점 쌍을 접촉 또는 개리하기 위해 전달 수단을 가압하는 가압 수단(접압 스프링, 복귀 스프링, 가동 스프링, 복구 스프링 등의 스프링)을 구비한다. 접점 섹션은, 구동 섹션의 전달 수단에 의해 이동하는 가동 접점과 고정 접점을 포함하는 접점 쌍과, 가동 접점을 접합하는 가동 단자 및 고정 접점을 접합하는 고정 단자를 구비한다. 직류 고전압 릴레이는, 접점 쌍의 물리적인 구성의 상이에 기초하여, 플런저형과 힌지형으로 대략 구분된다.
도 1은, 플런저형의 직류 고전압 릴레이의 구조의 일례를 도시하는 도면이다. 플런저형 릴레이는, 접점 섹션을 플런저형 전자석에 의해 구동하여, 접점 쌍의 개폐를 행하는 릴레이이다. 플런저형 릴레이의 접점 섹션은, 가동 접점, 고정 접점, 가동 단자, 고정 단자의 각 부재에 의해 구성된다. 또한, 플런저형 릴레이의 구동 섹션은, 전자석, 가동 철심, 고정 철심, 전달 수단인 플런저, 가압 수단인 접압 스프링 및 복귀 스프링에 의해 구성된다. 접압 스프링, 복귀 스프링 등의 스프링류는, 릴레이 구조에 의해, 압축 스프링, 인장 스프링의 어느 것이 선택된다. 또한, 전달 수단인 플런저는, 가동 철심, 샤프트 등이라고 칭해지는 경우가 있다. 또한, 상기한 구성 부재에 추가하여, 전자 반발 억제 요크, 소호용 자석(영구 자석), 단자 커버, 전극, 완충 스프링(완충 고무) 등의 부대적 부재를 구비하고 있어도 된다. 또한, 직류 고전압 릴레이는, 회로에 접속되는 배선 및 전자석 제어를 위한 배선을 포함한다.
도 2는, 힌지형의 직류 고전압 릴레이의 구조의 일례를 도시하는 도면이다. 힌지형 릴레이는, 전자석의 접극자가 지지점을 중심으로 회전 운동을 행하고, 직접 또는 간접으로 가동 접점을 구동하여 접점 쌍의 개폐를 행하는 릴레이이다. 힌지형 릴레이의 접점 섹션은, 가동 접점, 고정 접점, 가동 스프링(가동 단자), 고정 단자(고정 스프링)의 각 부재에 의해 구성된다. 힌지형 릴레이의 구동 섹션은, 코일, 철심, 계철, 전달 수단인 접극자, 가압 수단인 복귀 스프링에 의해 구성되어 있다. 복귀 스프링 등의 스프링류는, 릴레이 구조에 의해, 억지 스프링, 인장 스프링의 어느 것이 선택된다. 또한, 도 2의 힌지형 릴레이와 같이, 전달 수단으로서 접점 구동 카드를 구비하고, 이에 의해 접점을 구동시키는 것도 있다. 또한, 상기한 구성 부재에 추가로, 소호용 자석(영구 자석), 단자 커버, 전극 등의 부대적 부재를 구비하고 있어도 된다. 또한, 직류 고전압 릴레이는, 회로에 접속되는 배선 및 전자석 제어를 위한 단자, 배선을 포함한다.
직류 고전압 릴레이에 있어서는, 접점 섹션의 접점 쌍의 근방에 소호용 자석이 필요에 따라 설치된다. 소호용 자석은, 가동 접점과 고정 접점이 개리될 때에 접점 사이에 발생하는 아크 방전을 로렌츠 힘으로 잡아늘여 빠르게 소호한다. 소호용 자석은, 접점 쌍의 개폐 동작에는 관여하지 않으므로, 필수적인 부품은 아니다. 단, 소호용 자석은, 직류 고전압 릴레이에 있어서는, 현저한 아크 소호 효과를 발휘할 수 있으므로, 많은 제품에서 사용되고 있다. 소호용 자석의 자속 밀도가 클수록, 아크 소호 완료까지의 시간은 단축된다. 소호용 자석의 종류는 제조 비용, 동작 설계 밸런스와의 균형으로 페라이트 자석 또는 희토류 자석의 어느 것이 선택된다.
이상 설명한 각종 구성 부재는, 기기 전체를 구성하기 위한 케이스, 바디 등에 수용된다. 케이스, 바디는, 릴레이 구조를 외력으로부터 보호하여 티끌·먼지 등의 침입을 방지함과 함께, 외기·가스의 침입 방지의 필요성에 따른 기밀 구조를 갖는다. 직류 고전압 릴레이의 기밀 구조에 대해서는, 케이스의 단자 부분이나 끼워 맞춤부 등의 간극에 대하여 미처리로 하는 대기 개방형이나, 간극을 수지 등의 시일재로 밀봉하는 수지 밀봉형이 알려져 있다. 또한, 간극이 밀봉된 밀봉 구조의 케이스에, 수소 가스나 질소 가스 등의 냉각 가스를 봉입하는 냉각 가스 봉입형도 알려져 있다. 본 발명에 관한 직류 고전압 릴레이는, 이들 기밀 구조 모두 채용할 수 있다.
A-3-2. 접점 쌍의 수
본 발명의 직류 고전압 릴레이는, 일반적인 릴레이와 마찬가지로, 가동 접점과 고정 접점을 포함하는 접점 쌍을 적어도 1쌍 구비한다. 접점 쌍의 수는 하나여도 된다. 단, 시스템 메인 릴레이 등의 직류 고전압 릴레이에 있어서는, 두 접점 쌍을 갖는 더블 브레이크 구조가 채용된 것이 많다. 도 1에서 예시한 직류 고전압 릴레이는, 더블 브레이크 구조의 직류 고전압 릴레이의 구조의 일례를 도시하는 것이다. 더블 브레이크 구조를 채용함으로써 2쌍의 접점 쌍으로 전압이 분압되어, 신속한 아크 소호가 달성된다. 따라서, 접점 쌍이 많아지면, 아크 소호의 효과가 커진다. 단, 접점 쌍이 너무 많으면, 제어가 곤란해진다. 또한, 접점 쌍을 다수 설정하면, 많은 스페이스가 필요해진다. 그 때문에, 소형화 등의 요청에 대응하는 것을 고려하면, 더블 브레이크 구조의 직류 고전압 릴레이가 바람직하다.
A-3-3. 접점의 구조
본 발명에 관한 직류 고전압 릴레이는, 그 가동 접점 및 고정 접점의 적어도 어느 것에 대하여, 후술하는 접점 재료를 적용한다. 가동 접점 및 고정 접점의 적어도 어느 것이, 가동 단자 및 고정 단자에 접합된다. 구체적인 양태로서는, 가동 접점 및 고정 접점의 양쪽을 후술하는 접점 재료로 구성하여, 각각의 단자에 접합하는 경우 외에, 가동 접점 또는 고정 접점의 어느 한쪽을 후술하는 접점 재료로 구성하고, 다른 쪽을 다른 접점 재료로 구성하고, 각각의 단자에 접합할 수도 있다. 또한, 가동 접점(또는 고정 접점)을 후술하는 접점 재료로 하는 한편, 다른 쪽의 고정 접점(또는 가동 접점)에는, 접점 재료를 접합하지 않고 고정 단자(또는 가동 단자)를 그대로 사용할 수도 있다. 이 한쪽 접점을 단자만으로 구성하는 양태에 있어서, 당해 접점이 가동 접점 또는 고정 접점으로서 작용하여, 접점 쌍을 구성한다.
가동 접점 및 고정 접점의 형상 및 치수에 대해서는 특별히 제한은 없다. 상정되는 가동 접점 또는 고정 접점의 형상은, 리벳 접점, 칩 접점, 버튼 접점, 디스크 접점 등을 들 수 있다. 또한, 가동 접점 및 고정 접점은, 후술하는 접점 재료를 포함하는 단일 재료여도 되지만, 다른 재료와 클래드되어 있어도 된다. 예를 들어, Cu 또는 Cu 합금이나 Fe계 합금 등을 포함하는 베이스재에 후술하는 접점 재료를 클래드하여 가동 접점 및 고정 접점으로 해도 된다. 클래드재의 형상도 제한은 없고, 테이프상 접점(클래드 테이프), 크로스바 접점, 리벳 접점, 칩 접점, 버튼 접점, 디스크 접점 등의 각종 형상을 적용할 수 있다.
또한, 가동 단자 및 고정 단자의 구성 재료로서는, Cu 또는 Cu 합금이나 Fe계 합금이 사용된다. 또한, 필요에 따라, 그것들에 Sn 도금, Ni 도금, Ag 도금, Cu 도금, Cr 도금, Zn 도금, Pt 도금, Au 도금, Pd 도금, Rh 도금, Ru 도금, Ir 도금 등의 표면 처리가 실시된다.
가동 접점 및 고정 접점을 각각의 단자로 접합하는 방법으로서는, 코오킹, 경납땜, 용접 등의 가공 수단으로 행할 수 있다. 또한, 가동 단자 및/또는 고정 단자의 표면의 일부 또는 전부를, 스퍼터링 등의 표면 처리에 의해, 후술하는 조성의 접점 재료를 피복하여 가동 접점·고정 접점으로 해도 된다.
B. 가동 접점과 고정 접점의 구성 재료(본 발명에 관한 접점 재료)
본 발명에 관한 직류 고전압 릴레이는, 높은 접촉력 및 개리력을 갖는 것을 고려하여, 가동 접점과 고정 접점의 적합한 구성 재료로서 소정의 접점 재료를 적용하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 접점 재료는, 정격 전압 48V 이상이고, 접점 쌍의 접촉력 및/또는 개리력이 100gf 이상인 직류 고전압 릴레이의 가동 접점 및/또는 고정 접점의 적어도 표면을 구성하기 위한 Ag-산화물계의 접점 재료이며, 상기 접점 재료의 금속 성분은, Sn을 필수적으로 포함하는 적어도 1종의 금속 M과, 잔부 Ag 및 불가피적 불순물 금속을 포함하고, 상기 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, 상기 금속 M의 함유량이 0.2질량％ 이상 8질량％ 이하이고, 상기 접점 재료는, Ag 또는 Ag 합금을 포함하는 매트릭스 중에, 상기 금속 M의 산화물이 1종 이상 분산되는 재료 조직을 갖는, 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료이다. 이하, 본 발명에서 적용하는 접점 재료의 조성과 재료 조직 및 제조 방법에 대하여 설명한다.
B-1. 본 발명에서 적용하는 접점 재료의 조성
본 발명의 직류 고전압 릴레이에 적용되는 접점 재료는, 금속 성분이 Ag, 금속 M, 불가피적 불순물 금속인 Ag-산화물계의 접점 재료이다. 금속 성분인 금속 M은, 매트릭스 중에 분산되는 산화물의 구성 원소로서 존재한다. 이 산화물은, 접점 재료의 기계적 강도의 향상이나 내용착성의 향상을 위해 분산되어 있다. 상기한 바와 같이, 본 발명의 대상인 직류 고전압 릴레이에 대해서는, 접점의 내용착성을 유연하게 해석하고 있다. 즉, 직류 고전압 릴레이의 접촉력 및/또는 개리력을 높게 설정할 수 있는 것이라면, 접점 재료 자체의 내용착성의 저하를 허용하고 있다. 단, 이것은 내용착성이 불필요하다는 것을 의미하는 것은 아니다. 본 발명에 있어서도, 내용착성은 어느 정도 필요하므로, 산화물을 형성·분산시키고 있다. 따라서, 본 발명에서 적용하는 접점 재료에 있어서, 금속 M은 필수적인 금속 원소이다.
본 발명에서는 금속 M의 함유량을, 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대하여 0.2질량％ 이상 8질량％ 이하로 한다. 금속 M이 0.2질량％ 미만이면, 산화물의 분산량이 과소로 되어, 기계적 강도 및 내용착성의 저하가 염려되고, 실질적으로 순Ag과 동등한 재료로 된다. 그 때문에, 접촉력 또는 개리력의 설정에 따라서는, 차단 불량이 발생할 우려가 있다. 또한, 산화물량이 과소로 되면, 접점 재료가 용융되어 접점 형상의 붕괴가 발생한다. 접점 형상이 현저하게 무너지면, 복귀 후의 가동 접점과 고정 접점의 정상적인 접촉이 행해지지 않아 접촉 불량이 발생한다. 한편, 8질량％를 초과하는 금속 M을 포함하는 접점 재료는, 접촉 저항이 높아, 직류 고전압 릴레이에서의 발열의 문제를 해소할 수 없다. 또한, 본 발명에서는, Ag, 금속 M, 불가피 불순물 금속의 함유량을, 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한 질량 농도로 규정한다. 전체 금속 성분의 합계 질량이란, 접점 재료 전체의 질량으로부터 산소나 기타의 가스 성분 등의 금속 성분 이외의 성분의 질량을 제외한 질량이다.
또한, 직류 고전압 릴레이에 충분히 높은 접촉력 또는 개리력을 설정한 경우, 상응하는 내용착성의 저하를 허용할 수 있다. 그러한 경우, 금속 M의 함유량은, 접촉 저항의 관점에서 0.2질량％ 이상 3질량％ 이하가 바람직하다. 한편, 소형·경량화의 관점에서, 직류 고전압 릴레이의 접촉력 또는 개리력의 설계에 제한이 있는 경우, 내용착성과 접촉 저항의 밸런스를 더 깊게 고려할 필요가 있다. 그러한 경우, 금속 M의 함유량은, 3질량％ 이상 6질량％ 이하가 바람직하다.
또한, 상기에서 설명한 본 발명의 직류 고전압 릴레이의 접점 재료의 첨가 금속(금속 M)의 함유량은, 종래의 일반적인 차량 탑재 릴레이 등의 접점 재료의 첨가 금속의 함유량보다도 의도적으로 저감되어 있다. 일반적인 차량 탑재 릴레이 등에서 실용되고 있는 접점 재료(Ag-산화물계 접점 재료)에서는, Ag 이외의 금속 성분(본 발명의 금속 M)의 함유량이 10질량％를 초과하는 것이 일반적이다.
본 발명에서 적용하는 Ag-산화물계 접점 재료는, 금속 M으로서 필수적으로 Sn을 포함한다. Sn은 Ag-산화물계 접점 재료의 구성 금속으로서 종래부터 첨가되고 있는 금속이고, 그의 산화물(SnO2)에 의한 재료 강화 작용이나 내용착성 향상 작용을 고려하는 것이다. 본 발명에 있어서는, Sn은 필수이고, 금속 M으로서 Sn만을 포함하고 있어도 된다. 후자에 있어서, 본 발명의 접점 재료는, Sn을 0.2질량％ 이상 8질량％ 이하 포함한다. 접촉력 또는 개리력의 설계에 제한이 있는 경우, 바람직하게는 Sn 함유량은, 3질량％ 이상 6질량％ 이하로 한다.
그리고, 본 발명에서 적용하는 Ag-산화물계 접점 재료는, Sn을 필수로 하면서, 금속 M으로서 다른 금속을 포함할 수 있다. 구체적으로는, In, Bi, Ni, Te을 포함할 수 있다. 이들 금속은, Sn을 포함하는 Ag-산화물계 접점 재료의 경도를 조정하여, 접촉 저항의 상승을 억제하는 작용을 발휘하는 경향이 있다. 이하, 이들 금속의 첨가량에 대하여 언급한다. 하기의 각 원소의 첨가량은, 하한값 미만이라면 상기한 효과가 없고, 상한값을 초과하면 가공성의 저하가 염려된다.
In은, 단독으로의 산화물(In2O3)로서 분산된다. 접점 재료가 금속 M으로서 In을 포함할 때, 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한 In의 함유량을 0.1질량％ 이상 5질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. Sn의 함유량은 0.1질량％ 이상 7.9질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 접촉력 또는 개리력의 설계에 제한이 있는 경우, In의 함유량을 0.1질량％ 이상 3.1질량％ 이하로 하고, Sn의 함유량을 2.8질량％ 이상 5.8질량％ 이하로 하면서, 금속 M의 함유량을 6질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
Bi는, 단독으로의 산화물(Bi2O3), 또는 Sn과의 복합 산화물(Bi2Sn2O7)의 적어도 어느 산화물로 되어 분산된다. Bi는, 금속 M이 Sn인 접점 재료, 또는 금속 M이 Sn 및 In인 접점 재료에 유용한 첨가 원소이다. 접점 재료가 Bi를 함유하는 경우, 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한 Bi의 함유량을 0.05질량％ 이상 2질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 그리고, Sn의 함유량을 0.1질량％ 이상 7.95질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 접촉력 또는 개리력의 설계에 제한이 있는 경우, Bi의 함유량을 0.05질량％ 이상 2질량％ 이하로 하고, Sn의 함유량을 2.9질량％ 이상 5.95질량％ 이하로 하면서, 금속 M의 함유량을 6질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 임의적으로 포함되는 In의 함유량은 0.1질량％ 이상 5질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
Te은, 단독으로의 산화물(TeO2)로서 분산된다. Te은, 금속 M이 Sn인 접점 재료, 또는 금속 M이 Sn 및 In인 접점 재료에 유용한 첨가 원소이다. 접점 재료가 금속 M으로서 Te을 포함할 때, 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한 Te의 함유량을 0.05질량％ 이상 2질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. Sn의 함유량은 0.1질량％ 이상 7.95질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 임의적으로 포함되는 In의 함유량은 0.1질량％ 이상 5질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 접촉력 또는 개리력의 설계에 제한이 있는 경우, Te의 함유량을 0.05질량％ 이상 2질량％ 이하로 하고, Sn의 함유량을 2.8질량％ 이상 5.8질량％ 이하로 하면서, 금속 M의 함유량을 6질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 임의적으로 포함되는 In의 함유량은 0.1질량％ 이상 3.1질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
Ni은, 단독으로의 산화물(NiO)로서 분산된다. Ni은, 금속 M이 Sn 및 In인 접점 재료, 또는 금속 M이 Sn 및 Te인 접점 재료에 유용한 첨가 원소이다. 접점 재료가 금속 M으로서 Ni을 포함할 때, Ni의 함유량을 0.05질량％ 이상 1질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. Sn의 함유량은 0.1질량％ 이상 7.85질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 선택적으로 첨가되는 In 또는 Te에 대해서는, In의 함유량은 0.1질량％ 이상 5질량％ 이하로 하고, Te의 함유량은 0.05질량％ 이상 2질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이들 3개의 금속 M(Sn＋In＋Ni 또는 Sn＋Te＋Ni)의 함유량을 8질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 접촉력 또는 개리력의 설계에 제한이 있는 경우에는, Ni의 함유량을 0.05질량％ 이상 1질량％ 이하로 하고, Sn의 함유량을 2.8질량％ 이상 5.7질량％ 이하로 하면서, 금속 M의 함유량을 6질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 선택적으로 첨가되는 In 또는 Te에 대해서는, In의 함유량은 0.1질량％ 이상 3.1질량％ 이하로 하고, Te의 함유량은 0.05질량％ 이상 2질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 접점 재료의 금속 성분은, 이상 설명한 금속 M과 잔부 Ag 및 불가피 불순물 금속을 포함한다. 불가피 불순물 금속으로서는, Ca, Cu, Fe, Pb, Pd, Zn, Al, Mo, Fe, Mg, La, Li, Ge, W, Na, Zr, Nb, Y, Ta, Mn, Ti, Co, Cr, Cd, K, Si 등을 들 수 있다. 이들 불가피 불순물 금속의 함유량은, 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대하여, 각각 0질량％ 이상 1질량％ 이하가 바람직하다.
또한, 상술한 바와 같이, 본 발명에서 적용되는 접점 재료는, Ag-산화물계 접점 재료이고, 상기 금속 성분에 추가하여, 산소와 비금속의 불가피 불순물 원소를 포함한다. 본 발명의 접점 재료에 있어서의 산소 함유량은, 접점 재료 전체의 질량 기준으로, 0.025질량％ 이상 2질량％ 이하이다. 또한, 비금속의 불가피 불순물 원소로서는, C, S, P 등을 들 수 있다. 이들 불가피 불순물 원소의 함유량은, 접점 재료 전체의 질량에 대하여, 각각 0질량％ 이상 0.1질량％ 이하가 바람직하다. 또한, 상기한 불가피 불순물 금속과 비금속의 불가피 불순물 원소가 금속간 화합물을 형성하는 경우가 있다. 예를 들어, WC, TiC 등이 상정된다. 이러한 금속간 화합물에 대해서는, 접점 재료 전체의 질량에 대하여, 각각 0질량％ 이상 1질량％ 이하인 것이 바람직하다.
B-2. 본 발명에서 적용하는 접점 재료의 재료 조직
본 발명의 직류 고전압 릴레이에서 적용되는 접점 재료는, Ag-산화물계 접점 재료이다. 그 재료 조직은, 기본적으로, 종래의 Ag-산화물계 접점 재료와 마찬가지이다. 즉, Ag 및/또는 Ag 합금을 포함하는 매트릭스 중에, 적어도 1종의 상기 금속 M의 산화물이 분산되는 재료 조직을 갖는다. 이 매트릭스는, Ag(순Ag) 또는 Ag 합금, 혹은 Ag과 Ag 합금을 포함한다. Ag 합금이란, Ag과 첨가 원소 M 또는 불가피 불순물 금속의 합금이지만, 일 조성의 단일상의 Ag 합금에 한정되지 않고, 금속 M 등의 고용량이 상이한 복수의 Ag 합금으로 구성되는 경우도 있다. 이것은, 그 접점 재료가 Ag과 금속 M의 합금의 내부 산화에 의해 제조되는 경우, 그 산화의 정도에 따라 Ag 합금의 조성과 구조는 변화될 수 있는 것을 나타낸다. 이상으로부터, 매트릭스는, 금속 M을 포함하는 경우가 있다. 매트릭스 중의 금속 M의 농도(평균 농도)는 4질량％ 이하가 바람직하지만, 상한 8질량％ 미만, 예를 들어 7질량％ 이하라도 접점 재료로서 사용 가능하다. 한편, 매트릭스 중에 분산되는 산화물 입자의 구성은, 금속 M에 기초하여, SnO2, Bi2O3, Bi2Sn2O7, In2O3, NiO, TeO2 등의 산화물의 적어도 1종이 분산된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 분산되는 산화물의 함유량(금속 M의 함유량)을 종래의 Ag-산화물계 접점 재료에 대하여 의도적으로 저감시켜, 안정된 저접촉 저항을 얻고 있다. 단, 본 발명에 있어서도, 내용착성이나 재료의 기계적 강도를 무시하는 것은 의도하고 있지 않다. 그래서, 본 발명에서는, 산화물량을 억제하면서도, 산화물 입자를 미세화함으로써, 산화물수를 증가시켜 입자간 거리를 단축하여 분산 효과를 높이고 있다. 이에 의해, 직류 고전압 릴레이에 대하여 요구되는 최저한의 재료 강도와 내용착성이나 재료 강도를 확보하고 있다.
본 발명에서 적용되는 접점 재료의 재료 강도는, 비커스 경도로 50Hv 이상 150Hv 이하인 것이 바람직하다. 50Hv 미만이면 강도가 너무 낮아 접점 쌍의 개폐에 의해 변형될 우려가 있다. 또한, 150Hv를 초과하는 딱딱한 재료는, 접촉 저항이 높아질 우려가 있다.
본 발명에서 적용되는 접점 재료는, 매트릭스 중에 분산되는 산화물의 평균 입경을 0.01㎛ 이상 0.3㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 산화물 함유량을 저감시키고 있다는 점에서, 산화물의 평균 입경이 0.3㎛를 초과하면, 입자간 거리가 확대되어, 분산 효과가 억제된다. 한편, 산화물의 평균 입경은 작은 편이 바람직하지만, 0.01㎛ 미만으로 하는 것은 곤란하다. 또한, 본 발명에 있어서, 산화물 입자의 입경이란, 원 상당 직경(면적 원 상당 직경)이며, 입자의 면적에 상당하는 면적을 갖는 진원의 직경이다.
또한, 본 발명에서 적용되는 접점 재료에 있어서는, 분산되는 산화물 입자의 입경이 정렬되어 있는 것이 바람직하다. 이 기준으로서는, 임의 단면을 관찰하여 전체 산화물 입자에 대하여 입경 분포를 측정한 때의 누적 개수가 90％로 될 때의 입경(D90)이 0.5㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 적용되는 접점 재료에서는, 산화물의 함유량을 저감시키고 있다는 점에서, 재료 조직을 관찰한 경우, 산화물의 면적이 비교적 낮은 것으로 된다. 구체적으로는, 임의 단면을 관찰한 때, 당해 단면에 있어서의 산화물의 면적률이 0.1％ 이상 15％ 이하로 되어 있다. 이 면적률은, 접점 재료를 임의의 방향으로 절단한 단면을, 현미경(바람직하게는 전자 현미경)으로 1000 내지 10000배로 관찰함으로써 측정할 수 있다. 이때의 관찰 시야 면적을 접점 재료의 전체 면적으로 보고, 시야 중의 산화물 입자의 합계 면적이 차지하는 비율을 산출하면 된다. 상기한 평균 입경도 이 관찰에 있어서 산출할 수 있다. 또한, 적절하게 화상 처리 소프트웨어를 사용할 수 있다.
B-3. 본 발명에서 적용하는 접점 재료의 제조 방법
이어서, 본 발명의 직류 고전압 릴레이에서 적용되는 Ag-산화물계 접점 재료의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 접점 재료는, 내부 산화법 또는 분말 야금법 혹은 내부 산화법과 분말 야금법의 조합에 의해 제조 가능하다.
내부 산화법에서는, Ag과 금속 M의 합금(Ag-M 합금)을 제조하여, 내부 산화 처리를 함으로써 접점 재료로 할 수 있다. 여기서 제조되는 합금은, 구체적으로는, Ag-Sn 합금(Sn: 0.2 내지 8질량％, 잔부 Ag), Ag-Sn-In 합금(Sn: 0.1 내지 7.9질량％, In: 0.1 내지 5질량％, 잔부 Ag), Ag-Sn-Bi 합금(Sn: 0.1 내지 7.95질량％, Bi: 0.05 내지 2질량％, 잔부 Ag), Ag-Sn-In-Bi 합금(Sn: 0.1 내지 7.85질량％, In: 0.1 내지 5질량％, Bi: 0.05 내지 2질량％, 잔부 Ag), Ag-Sn-Te 합금(Sn: 0.1 내지 7.95질량％, Te: 0.05 내지 2질량％, 잔부 Ag), Ag-Sn-In-Te 합금(Sn: 0.1 내지 7.85질량％, In: 0.1 내지 5질량％, Te: 0.05 내지 2질량％, 잔부 Ag), Ag-Sn-In-Ni 합금(Sn: 0.1 내지 7.85질량％, In: 0.1 내지 5질량％, Ni: 0.05 내지 1질량％, 잔부 Ag) Ag-Sn-In-Te-Ni 합금(Sn: 0.1 내지 7.8질량％, In: 0.1 내지 5질량％, Te: 0.05 내지 2질량％, Ni: 0.05 내지 1질량％, 잔부 Ag) 등이고, 이것들은 공지의 용해 주조법으로 제조 가능하다. 원하는 조성으로 조정한 합금 용탕을 제조하고, 주조함으로써 합금을 얻을 수 있다.
그리고, Ag과 금속 M의 합금을 내부 산화하고, 금속 M을 산화물로 하여 접점 재료로 한다. Ag-M 합금의 내부 산화의 조건으로서는, 산소 분압 0.9㎫ 이하(대기압 이상)로 하고, 온도는 300℃ 이상 900℃ 이하가 바람직하다. 대기압 미만 또는 온도가 300℃ 미만인 조건 하에서는, 내부 산화를 진행시킬 수 없어, 합금 내부에 산화물 입자를 분산시킬 수 없다. 한편, 산소 분압이 0.9㎫보다 크면 응집 산화물의 석출이 염려된다. 또한, 온도가 900℃보다 높으면, 합금의 일부·전부가 용융될 우려가 있다. 내부 산화 처리의 처리 시간은, 24시간 이상으로 하는 것이 바람직하다.
내부 산화법에 의한 접점 재료의 제조에서는, 합금 잉곳을 적절하게 성형 가공하고, 이것을 내부 산화 처리하여 적절하게 성형 가공하여 접점 재료로 할 수 있다. 또한, 합금 잉곳을 분쇄, 절단하거나 하여 개편(소편, 칩)으로 하고, 이 개편을 상기 조건에서 내부 산화 처리하여 수집하고, 압축 성형하여 가공용의 빌렛으로 해도 된다. 제조한 빌렛은, 압출 가공 및 신선 가공 등의 적절한 가공이 가능하고, 이에 의해 소정의 형상·치수의 접점 재료로 할 수 있다.
분말 야금법에서는, Ag 분말과 금속 M의 산화물의 분말(SnO2 분말, In2O3 분말 등)을 혼합하여 압축한 후, 소결함으로써 접점 재료가 제조된다. Ag 분말 및 산화물 분말은, 평균 입경이 0.5㎛ 이상 100㎛ 이하인 것이 바람직하다. 그리고, 분말을 소결할 때의 소결 온도는, 700℃ 이상 900℃ 이하가 바람직하다.
또한, 내부 산화법과 분말 야금법을 조합하여 접점 재료를 제조할 수도 있다. 이 경우에는, Ag과 금속 M의 합금을 포함하는 분말(Ag-M 합금 분말)을 제조하고, 이 합금 분말을 내부 산화 처리한 후에 압축 및 소결하여 접점 재료를 제조한다. 이 제조 방법에 있어서, Ag-M 합금 분말은, 상기와 동일한 조성의 Ag 합금(Ag-Sn 합금, Ag-Sn-In 합금, Ag-Sn-Bi 합금, Ag-Sn-In-Bi 합금, Ag-Sn-Te 합금, Ag-Sn-In-Te 합금, Ag-Sn-In-Ni 합금, Ag-Sn-In-Te-Ni 합금)을 포함하는 분말이다. 이 합금 분말은, 평균 입경이 100㎛ 이상 3.0㎜ 이하의 분말이 바람직하다. Ag 합금 분말의 내부 산화의 조건은, 상기와 동일한 조건이 바람직하다. 그리고, Ag 합금 분말을 소결할 때의 소결 온도는, 700℃ 이상 900℃ 이하가 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 직류 고전압 릴레이는, 접점 쌍에 있어서의 발열 및 용착의 과제에 대응하면서, 확실한 ON/OFF 제어를 행할 수 있다. 이 효과는, 직류 고전압 릴레이에 설정된 높은 접촉력 및 개리력과, 가동 접점 및 고정 접점을 구성하는 접점 재료의 특성의 협동에 의한다.
본 발명의 직류 고전압 릴레이에 적용되는 접점 재료는, 분산되는 산화물의 함유량을 굳이 저감시키고 있다. 이것에 의해 안정된 저접촉 저항 특성을 실현하여, 직류 고전압 릴레이의 발열의 문제를 해소하고 있다. 본 발명에서는, 직류 고전압 릴레이의 접촉력 및 개리력을 활용하면서, 최저한의 산화물량을 설정함으로써, 용착에 의한 차단 불량이 없는 접점 쌍을 형성하고 있다.
도 1은 플런저형의 직류 고전압 릴레이(더블 브레이크 구조)의 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 2는 힌지형의 직류 고전압 릴레이의 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 3은 제1 실시 형태의 실시예 4, 6, 8 및 비교예 2의 접점 재료의 단면의 SEM상.
도 4는 제1 실시 형태의 실시예 4의 접점 재료의 산화물의 입도 분포를 도시하는 도면.
도 5는 제2 실시 형태의 실시예 36의 접점 재료의 단면의 SEM상과 산화물 입자의 입도 분포를 도시하는 도면.
도 6은 제3 실시 형태의 콘덴서 부하 내구 시험에서 사용한 회로를 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 금속 M 및 조성을 조정하여 각종 Ag-산화물계 접점 재료를 제조하여, 조직 관찰과 경도 측정을 행하였다. 그리고, 제조한 Ag-산화물계 접점 재료를 직류 고전압 릴레이에 접점을 내장하고, 그 특성 평가를 행하였다.
제1 실시 형태: 본 실시 형태에서는, 각종 Ag-산화물계 접점 재료를, 내부 산화법과 분말 야금법으로 제조하여 재료 특성의 검토 후, 직류 고전압 릴레이(접촉력/개리력: 75gf/125gf)를 제조하여 성능 평가했다.
내부 산화법에 의한 접점 재료의 제조에서는, 고주파 용해로에서 각 조성의 Ag 합금을 용해하여 잉곳을 주조했다. 그리고, 잉곳을 3㎜ 이하의 개편으로 하고, 상술한 조건에서 내부 산화했다. 그리고, 내부 산화 후의 개편을 수집하고, 압축 성형하여 φ50㎜의 빌렛을 형성했다. 이 빌렛을 열간 압출 가공하고, 계속해서 신선 가공으로 직경 2.3㎜의 선재로 하고, 헤더 머신에 의해 리벳형의 접점 재료를 제조했다. 또한, 실시예 15, 27의 접점 재료는, 내부 산화 처리를 접점 재료 가공 후에 행하였다. 실시예 15, 27에서는, 합금 잉곳을 내부 산화하지 않고 각 가공 공정을 실시하고, 리벳 형상으로 가공한 후에 내부 산화 처리하고, 적절하게 성형 가공하여 리벳형의 접점 재료로 했다.
분말 야금법에 의한 접점 재료의 제조에서는, Ag 분말과 산화물 분말(모두 평균 입경 0.5 내지 100㎛)을 혼합하고, 압축 성형하여 φ50㎜의 빌렛을 형성했다. 그리고, 제조한 빌렛을 열간 압출 가공하고, 계속해서 신선 가공으로 직경 2.3㎜의 선재로 하고, 헤더 머신에 의해, 리벳형의 접점 재료를 제조했다.
본 실시 형태에서는, 가동 접점용 및 고정 접점용의 2종의 리벳형 접점 재료를 제조했다. 가동 접점의 헤드부의 치수는, 직경 3.15㎜×높이 0.75㎜로 하고, 고정 접점의 헤드부의 치수는, 직경 3.3㎜×높이 1.0㎜로 했다.
[경도 측정]
상기한 접점 재료의 제조 공정에 있어서, 신선 가공하여 어닐링(온도 700℃)한 선재로부터 와이어 샘플을 잘라내어 경도 측정을 행하였다. 경도 측정은, 샘플을 수지에 매립하고, 횡단면(짧은 변 방향 단면)이 노출되도록 표면 처리 연마를 행하고, 비커스 경도계로 측정했다. 측정 조건은, 하중 200gf로 하고, 5군데 측정하여 평균값을 경도값으로 했다.
본 실시 형태에서 제조한 실시예(실시예 1 내지 32)의 접점 재료의 조성과 경도값을 표 1에 나타낸다. 또한, 비교예(비교예 1 내지 10)의 접점 재료의 조성과 경도값을 표 2에 나타낸다. 또한, 본 실시 형태에서는 대비를 위해, 산화물 입자가 없는 순Ag을 포함하는 접점 재료도 제조하여 평가했다(비교예 10). 이 Ag 접점은, 용해·주조한 빌렛을 열간 압출 가공하거나 하여 제조했다. Ag 접점의 경도 측정에 관해서는, Ag 선재를 어닐링(온도 700℃)한 후, 가공률 4.2％의 신선 가공을 하고 나서 샘플을 잘라내어 측정했다.
Figure 112020081162262-pct00001
Figure 112020081162262-pct00002
[조직 관찰]
이어서, 각 접점 재료의 조직 관찰을 행하였다. 경도 측정 시와 마찬가지로 하여 수지 매립한 샘플의 횡단면을 전자 현미경(SEM)으로 관찰했다(배율 5000배). 그리고, 촬상한 SEM 화상에 대하여, 입자 해석 소프트웨어를 사용한 화상 처리를 행하였다. 화상 처리에서는, 접점 재료 중의 산화물은 분산 상태로 하고, 산화물의 합계 면적(시야 면적에 대한 면적률), 평균 입자경, 입경 분포를 측정·분석했다. 이 해석에는, 옥스포드·인스트루먼츠 가부시키가이샤제의 입자 해석 시스템 AZtecFeature를 사용했다. 또한, 입경은 원 상당 직경(면적 원 상당 직경)을 구했다. 개개의 산화물 입자의 면적 f에 기초하여, 원 상당 직경의 산출식((4f/π)1/2)에 의해 산화물 입자의 입경을 산출하고, 그 평균과 표준 편차 σ를 계산했다.
도 3은, 실시예 4, 6, 8과 비교예 2의 접점 재료의 SEM 화상이다. 또한, 표 3은, 실시예 1 내지 4, 6, 8, 9, 12 내지 14, 16, 18 내지 20, 23 내지 26, 28, 29, 32 및 비교예 2, 3, 8의 접점 재료에 관하여 측정한 산화물 입자의 상태를 도시하는 것이다. 도 3 및 표 3으로부터, 각 실시예의 접점 재료에 있어서는, Ag 매트릭스 중에서 미세한 산화물 입자가 분산되어 있는 것을 알 수 있다. 한편, 비교예의 접점 재료에서는, 비교적 조대한 산화물 입자가 분산되어 있다.
Figure 112020081162262-pct00003
또한, 도 4는, 실시예 4의 접점 재료에 있어서의 산화물 입자의 입도 분포이다. 도 4로부터, 이 실시예의 접점 재료에 있어서 분산되는 산화물 입자는, 미세함과 함께 입경이 정렬된 입자인 것을 알 수 있다. 이 실시예 4의 산화물 입자의 입경 분포로부터, 누적 개수가 90％로 되는 입경(D90)은, 0.2㎛ 이하이다. 또한, 다른 실시예에 있어서도 마찬가지로 입도 분포를 측정한 결과, 어느 실시예에 관해서도 D90이 0.5㎛ 이하였다.
[직류 고전압 릴레이에 있어서의 차단 내구 평가 시험]
이어서, 각 실시예, 비교예의 접점 재료를 내장한 직류 고전압 릴레이를 제조하여, 그 여러 특성의 평가 시험을 행하였다. 여기서는, 도 1과 동형의 더블 브레이크 구조의 릴레이를 준비하고, 그 가동 단자 및 고정 단자에, 각 접점 재료를 포함하는 리벳형 접점을 접합했다(합계 4군데의 접점에서 2조의 접점 쌍을 형성했음). 접점의 치수(리벳의 헤드부 치수)는, 가동 접점이 직경 3.15㎜×두께 0.75㎜(헤드부를 상면으로부터 관찰한 때의 접점 표면의 면적 7.79㎟), 고정 접점이 직경 3.3㎜×두께 1.0㎜(헤드부를 상면으로부터 관찰한 때의 접점 표면의 면적 8.55㎟)이다. 또한, 가동 접점 및 고정 접점의 주변에 소호용 자석(자속 밀도가 200mT인 네오디뮴 자석을 2개 사용)을 배치했다. 가우스 미터에 의한 측정으로부터 접점 접촉 시의 중심 위치에 있어서의 자속 밀도는 26mT였다.
본 실시 형태에 있어서의 직류 고전압 릴레이의 평가 시험에서는, 이상 발생 시의 차단 동작을 모의한 차단 동작을 반복해서 행하여, 접점의 용착에 의한 차단 불량이 발생할 때까지의 횟수(차단 횟수)를 측정했다. 이 차단 횟수는, 릴레이의 접촉력·개리력과 내용착성의 관련에 의해 특징지어지는, 접점 재료의 차단 내구성을 나타내는 기준으로 된다. 즉, 이 시험에서 측정되는 차단 횟수는, 단순한 내용착성의 평가가 아니라, 실제 기기인 릴레이의 사용 가능성의 지표로 된다. 본 실시 형태에 있어서의 차단 내구 시험의 시험 조건은, 전압·전류: DC360V·400A, 가동 접점의 접촉력/개리력: 75gf/125gf로 했다. 접촉력의 설정은 접압 스프링의 강도, 개리력의 설정은 복귀 스프링의 강도에 의해 조정했다. 평가 시험에 사용한 직류 고전압 릴레이는 더블 브레이크 구조이기 때문에, 각 접점 쌍에 가해지는 힘은 접압 스프링 및 복귀 스프링에 의해 부여되는 힘의 1/2로 된다. 그 각 접점 쌍에 가해지는 힘을 각각 접촉력 및 개리력으로 했다. 이 차단 내구 시험에서는, 차단 횟수 100을 상한으로 하고, 100회에 도달한 샘플은 그 시점에서 측정을 종료시켰다. 이 차단 내구 시험에서는, 차단 횟수가 50회 이상인 접점을 합격이라고 판정했다. 차단 횟수가 50회 미만인 접점은, 직류 고전압 릴레이에 요구되는 내용착성을 만족시키지 않는다고 판단했다. 또한, 실사용상은, 직류 고전압 릴레이의 본 차단은 이상 시에 1회만 발생한다. 따라서, 차단 내구 시험에 있어서의 50회라는 차단 횟수의 합격 기준은, 마진을 고려해도 상당히 고도의 기준이라고 할 수 있다.
또한, 상기한 차단 내구 시험 후의 접점 재료에 대하여, 용융 면적을 측정했다. 용융 면적의 측정은, 차단 내구 시험 후의 접점 표면을 디지털 마이크로스코프로 상방으로부터 관찰하고, 용융 부분을 에어리어 선택으로 둘러싸고, 그 부분의 면적을 디지털 마이크로스코프의 계측 기능을 사용하여 접점 표면의 면적으로서 측정했다. 그리고, 내구 시험 전의 면적과의 차를 구하고, 그 면적 차를 샘플의 차단 시험 횟수로 제산한 값을 용융 면적으로 했다. 용융 면적은, 차단 시의 부하에 의해 발생할 수 있는, 접점의 형상 무너지기 쉬움을 나타내는 지표로 된다. 본 실시 형태에서 사용한 더블 브레이크 구조의 직류 릴레이에서는, 2쌍의 접점 쌍이 있으므로, 총 4개의 접점 재료가 사용되고 있다. 용융 면적의 측정은, 4개의 접점 재료에 대하여 행하여 합계값을 평가 대상으로 했다.
[접촉 저항·발열 측정]
각 실시예, 비교예의 접점 재료에 대하여, 접촉 저항을 측정했다. 접촉 저항은, 각 접점 재료를 상기한 차단 내구 시험과 동일한 릴레이에 내장하고, 차단 내구 시험과 동일한 조건의 차단 조작을 5회 행한 후의 상태의 값을 측정했다. 접촉 저항의 측정은, 5회의 차단 조작 후, 차단 시험 회로와는 별도로 준비한 저항 측정용 회로(DC5V30A)에 릴레이의 접속을 전환하여 실시했다. 이 접촉 저항 측정에서는, 회로에 30분의 연속 통전(30A)을 행한 시점의 단자간의 전압 강하를 측정했다. 그리고, 측정한 전압 강하값(mV)을 통전 전류(30A)로 제산한 값을 접촉 저항(mΩ)으로 했다.
또한, 이 접촉 저항 측정 시, 접점의 발열에 의한 온도 상승의 측정도 행하였다. 발열은, 접점 재료가 내장된 릴레이와 저항 측정용 회로를 접속하기 위한 단자 부분의 온도 상승을 측정했다. 이 측정에서는, 상기한 접촉 저항 측정을 위한 연속 통전 개시로부터 30분 경과한 시점에서, 양극측 단자 및 음극측 단자의 2개의 단자의 온도를 측정하고, 실온과의 온도 차의 평균값을 온도 상승(℃)으로 평가했다. 또한, 이상 이 직류 고전압 릴레이에서의 여러 특성의 측정·평가는, 각 접점 재료에 대하여 n＝1 내지 3으로 하여 실시하고, 각 시험에서의 평균값을 측정값으로 했다.
[직류 저전압 릴레이 모의 시험기에 있어서의 내구성 평가]
또한, 각 실시예, 비교예의 접점 재료에 대하여, 종래의 차량 탑재용의 직류 저전압 릴레이에 있어서의 사용 조건을 적용한 경우의 내구성을 평가했다. 이 평가 시험에서는, 각 접점 재료를 직류 저전압 릴레이의 모의 시험기에 내장하고, 액추에이터로 접점 개폐를 행하게 하고, 접점 폐쇄 시에 돌입 전류를 0.1초간 발생시키고 접점을 용착시켜, 개리시킬 때 그 용착을 분리하는 힘을 변형 게이지로 판독했다. 이 조건은 하기와 같다.
· 시험 전압: DC14V
· 돌입 전류: 115A
· 부하: 할로겐 램프 4등(240W)
· 접촉력: 20gf
· 주위 온도: 20℃
· 개폐 횟수: 10000회
이 모의 시험기에 의한 개폐 동작에 있어서, 개리 시의 분리하는 힘이 50gf를 초과할 때, 종래의 릴레이에서의 개리력(50gf 이하)으로 용착에 의한 고장(차단 불량)이 발생했다고 판정했다. 본 실시 형태에서는, 이 분리하는 힘이 50gf를 초과한 횟수와 측정 횟수(10000회)로부터, 고장 확률을 산출하여 평가했다. 또한, 이 직류 저전압 릴레이 모의 시험기에서의 평가는 각 재질 n＝1로 실시했다.
이상의 차단 내구 시험, 용융 면적 측정, 접촉 저항·발열 측정, 종래 릴레이 사용 조건에 있어서의 고장 확률 평가의 결과에 대하여 표 4에 나타낸다.
Figure 112020081162262-pct00004
표 4에 나타낸 평가 결과로부터, 실시예 1 내지 32의 접점 재료는, 분산되는 산화물량은 비교예보다도 적지만, 직류 고전압 릴레이에 적용한 때의 내용착성은 양호하고, 또한 접촉 저항 및 발열의 문제가 발생하기 어려움을 확인할 수 있다.
즉, 본 실시 형태의 각 실시예의 접점 재료는, 모두, 고전압에서의 차단 내구성 시험에 있어서의 차단 횟수 50회 이상의 기준을 클리어하여, 차단 내구성이 양호했다. 또한, 이것과 동시에, 각 실시예의 접점 재료는, 접촉 저항이 비교예보다도 낮은 것이 확인되었다. 특히, 실시예 1 내지 실시예 27의 접점 재료는, 접촉 저항이, 2.5mΩ 이하로 특히 낮았다. 또한, 실시예 28 내지 실시예 32의 접점 재료는, 고전압 평가에 의한 차단 횟수는 모두 80회 이상이고, 특히 양호한 차단 내구성을 나타낸다. 실시예 28 내지 실시예 32의 접점 재료는, 접촉 저항이 조금 높지만, 비교예보다는 낮았다.
그리고, 발열의 문제에 관해서는, 실제로 릴레이에 내장한 때의 측정 결과로부터, 각 실시예의 접점 재료의 우위성을 파악할 수 있다. 각 실시예의 접점 재료에서는, 온도 상승값이 비교예보다도 낮게 되어 있다. 접점의 발열량은, 전류의 2승 및 접촉 저항값에 비례한다. 본 실시 형태에 있어서의 측정 시험에서의 통전 전류는 30A로 비교적 낮지만, 실제의 직류 고전압 릴레이에 대한 적용에 의해 통전 전류가 증대되면, 온도 상승은 더 커진다.
또한, 용융 면적의 평가 결과에 대해서 보면, 상기한 바와 같이, 표 4에 기재된 본 실시 형태에 있어서의 용융 면적이란, 차단 시험 후의 4개의 접점 표면의 면적 변화량 합계를, 당해 접점에서의 차단 횟수(최대 100회)로 나눈 수치이다. 즉, 여기서의 용융 면적이란, 1회의 차단당의 용융 면적을 의미한다. 실사용상, 릴레이의 본 차단은 이상 시에 1회만 발생하지만, 마진을 고려한 차단 횟수로서 5회는 필요하다고 가정한다. 그렇게 가정한 때, 예를 들어 실시예 1 내지 32에서, 용융 면적이 최대로 된 실시예 9는 용융 면적이 0.22㎟이므로, 5회의 차단에 의해 접점 표면의 면적이 1.10㎟(0.22㎟×5회) 변화된다고 추정된다. 그리고, 시험 전의 접점 표면의 면적은, 4군데 합계로 32.68㎟(7.79㎟×2＋8.55㎟×2)이므로, 5회의 차단에 의해 발생하는 접점 표면의 면적의 변화율은, 3.37％(1.10㎟/32.68㎟)로 된다. 이와 같이, 각 실시예의 접점 재료는, 실사용을 고려하면, 차단 시의 면적 변화를 10％ 이하로 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에서 적용하는 접점 재료의 금속 M은, Sn을 필수로 하면서, Sn 이외의 금속(Bi, In, Ni, Te)도 포함하는 것을 허용하고 있다. 표 4에 있어서, 금속 M으로서 Sn만을 포함하는 접점 재료(예를 들어, 실시예 24)를 기준으로 하면서, Sn과 함께 Bi 등을 포함하는 접점 재료(예를 들어, 실시예 9(Sn＋Bi), 실시예 19(Sn＋In), 실시예 23(Sn＋In＋Ni＋Te))를 대비하면, 차단 내구성 및 용융 면적에 대해서도 양호한 결과를 나타내면서, 접촉 저항이 낮아지는 경향이 보여진다. 따라서, Sn 이외의 금속 M(Bi, In, Ni, Te)에도 효과가 있는 것이 확인된다. 이러한 복수의 금속을 포함하는 접점 재료가 탑재된 직류 고전압 릴레이도, 요구되는 접점 성능을 유지할 수 있는 것을 알 수 있다. 단, Ni을 약간 많게 첨가한 비교예 9와 같이, Sn 이외의 금속 M의 첨가량이 많은 경우, 가공성이 저하되는 것이 확인되었다.
단, 종래의 직류 저전압 릴레이에 대한 적용을 고려하는 저전압 평가의 결과를 보면, 고장 확률에 있어서, 실시예 1 내지 실시예 26, 30, 31의 접점 재료는, 직류 저전압 릴레이에는 적합하지 않다고 할 수 있다. 비교예와 대비하면, 고장 확률이 높아지는 경향이 있기 때문이다. 즉, 실시예 1 내지 실시예 26, 30, 31의 접점 재료는, 직류 고전압 릴레이라는 적소에서의 사용에 있어서, 그 유용성을 발휘하는 것을 알 수 있다. 한편, 실시예 28, 29, 32의 접점 재료는, 저전압 평가에서의 고장 확률은 비교예와 동등 레벨이다. 단, 이들 실시예의 접점 재료는, 고전압 평가에 있어서의 접촉 저항값이 낮으므로, 직류 고전압 릴레이에도 적합하다고 할 수 있다.
이상 확인한 각 실시예의 접점 재료에 대하여, 비교예의 접점 재료는, 산화물량이 많다는 점에서, 고전압 평가에 있어서의 차단 내구성 및 용융 면적은 우수했다. 그러나, 접촉 저항과 발열의 값이 높았다. 따라서, 이들 산화물량이 많은 접점 재료를 구비하는 직류 고전압 릴레이에 있어서는, 접점에 있어서의 발열의 문제가 염려된다고 할 수 있다.
제2 실시 형태:
본 실시예에서도 내부 산화법과 분말 야금법으로 제조했다. 그리고, 각 재료의 조직 관찰 및 경도 측정 후, 직류 고전압 릴레이(접촉력/개리력: 500gf/250gf)를 제조하여 내구성 평가와 접촉 저항을 측정·평가했다. 본 실시 형태에서 제조한 접점 재료를 표 5에 나타낸다. 표 5에는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 하여 측정한 경도의 측정 결과도 나타내고 있다. 또한, 내부 산화법 및 분말 야금법으로 제조한 각 접점 재료는, 제1 실시 형태와 동일한 공정에서 제조했다.
Figure 112020081162262-pct00005
도 5는, 실시예 36의 접점 재료(분말 야금법으로 제조된 접점 재료)의 단면 조직의 SEM 화상과, 분산되는 산화물 입자의 입도 분포를 도시하는 도면이다. 이 실시예 36의 접점 재료에 있어서도, Ag 매트릭스 중에서 미세한 산화물 입자가 분산되는 재료 조직이 관찰되었다. 그리고, 입도 분포의 도면으로부터, 입경이 정렬된 산화물 입자가 분산되어 있는 것을 알 수 있다. 이 실시예 36은, 평균 입자경 0.113㎛(표준 편차 σ: 0.101㎛)이고, 입자가 차지하는 면적률 8.58％였다. 또한, 누적 개수가 90％로 되는 입경(D90)은, 0.2㎛ 이하였다. 표 6은, 실시예 36, 39, 40, 43, 44, 47, 49의 접점 재료에 관하여 측정한 산화물 입자의 상태를 나타내는 것이다. 이 표로부터, 다른 실시예의 접점 재료에서도 미세한 산화물 입자가 분산되어 있는 것을 알 수 있다.
Figure 112020081162262-pct00006
그리고, 각 실시예의 접점 재료에 대하여, 직류 고전압 릴레이에 있어서의 차단 내구 시험을 행하였다. 이 시험은, 기본적으로 제1 실시 형태와 동일한 내용이고, 동일한 더블 브레이크 구조의 직류 고전압 릴레이를 사용했다. 시험 조건도, 제1 실시 형태와 마찬가지로 했다. 단, 가동 접점의 접촉력/개리력을 500gf/250gf로 하여, 제1 실시 형태에 대하여 접촉력 및 개리력을 강하게 했다. 본 실시 형태에서는, 또한 충분한 접촉력 및 개리력을 설정한 직류 고전압 릴레이를 제조했다. 이 차단 내구 시험에서도, 차단 횟수 100을 상한으로 하면서, 차단 횟수를 측정했다.
또한, 차단 내구 시험 후의 접점 재료에 관한 용융 면적의 측정도 행하였다. 또한, 각 접점 재료의 접촉 저항값과 발열도 측정했다. 이들 측정 방법도 제1 실시 형태와 마찬가지로 했다. 또한, 본 실시 형태에서는, 대비를 위해 제1 실시 형태의 비교예 3, 10의 접점 재료에 대해서도 동일한 차단 내구 시험을 행하여 평가했다. 또한, 금속 M의 함유량이 본 발명에서 규정하는 하한값(0.2질량％) 미만의 접점 재료에 대해서도 차단 내구 시험을 행하였다. 이상의 측정·평가 결과를 표 7에 나타낸다.
Figure 112020081162262-pct00007
표 7로부터, 이 실시 형태에 있어서의 실시예 33 내지 실시예 50의 접점 재료를 구비하는 직류 고전압 릴레이도, 차단 내구성이 양호한 것을 알 수 있다. 그리고, 이 직류 고전압 릴레이의 접점도, 접촉 저항이 낮고, 발열의 문제도 없는 것을 확인할 수 있다. 이들 릴레이는, 차단 횟수 50회 이상의 기준을 클리어하고, 접촉 저항은 2.5mΩ 이하로 낮고, 또한 발열량도 낮았다. 또한, 용융 면적에 관한 평가에서도, 가장 용융 면적이 큰(0.63㎟) 실시예 46, 47의 접점을, 제1 실시 형태와 마찬가지로 하여 평가하면, 5회의 차단이 발생하는 것으로 가정한 때의 접점 표면의 면적의 변화율은, 9.6％이고 10％ 이하로 억제되어 있다.
이에 비해 비교예 3의 접점 재료는, 제1 실시 형태에서의 결과와 마찬가지로, 차단 내구성 및 용융 면적은 우수하다. 그러나, 접촉 저항의 값이 높고, 발열에 의한 온도 상승값도 명확하게 크기 때문에, 직류 고전압 릴레이에 탑재한 때에 그 적용의 지장이 된다고 고찰된다.
또한, 비교예 11의 접점 재료는, 금속 M의 함유량이 본 발명에서 규정하는 하한값(0.2질량％) 미만인 접점 재료이다. 이 접점 재료는, 접촉 저항이 낮고, 발열량도 낮다. 그러나, 접점의 용융 면적이 과대하게 되어 있다. 비교예 11의 용융 면적(1.48㎟)에 대하여, 제1 실시 형태의 평가 방법을 채용하는, 5회의 차단이 발생하는 것으로 가정한 때의 접점 표면의 면적의 변화율은, 22.6％이고 매우 크다. 이렇게 용융 면적이 커지면, 접점 형상의 무너짐이 현저해진다. 접점 형상이 무너지면, 릴레이를 복귀시킨 후의 접점 쌍에서 정상적인 접촉이 행해지지 않아 접촉 불량이 발생한다. 이 결과는, 비교예 10의 접점 재료(순Ag)도 마찬가지로 보여져, 비교예 11의 Ag-산화물형 접점 재료는, 실질적으로 순Ag과 동등하다고 할 수 있다.
비교예 11의 접점 재료는, 차단 내구 시험의 차단 횟수는 기준을 클리어하고 있지만, 이것은 제1 실시 형태보다도 큰 접촉력 및 개리력에 기인하고 있다고 생각된다. 접촉력 및 개리력을 제1 실시 형태 정도로 하면, 비교예 10과 마찬가지로 조기에 용착에 의한 차단 불량이 발생하는 것으로 생각된다. 즉, 직류 고전압 릴레이에 적용하는 접점 재료의 산화물량을 저감시키는 것을 허용할 수 있다고 해도, 한계가 있는 것을 알 수 있다.
이상의 각 실시예의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 충분한 접촉력 또는 개리력이 설정된 직류 고전압 릴레이이며, 접점 쌍의 접점 재료의 산화물의 함유량(금속 M의 함유량)을 적합하게 함으로써, 우수한 차단 내구성을 발휘하고, 또한, 접촉 저항 및 발열의 문제도 해결 가능한 것이 확인되었다.
제3 실시 형태: 제1, 제2 실시 형태에서는, 각종 접점 재료를 내장한 더블 브레이크 구조의 직류 고전압 릴레이(도 1)를 제조하여, 이상 발생 시의 차단 동작을 모의한 차단 내구 시험을 행하였다. 본 실시 형태에서는 이 직류 고전압 릴레이를 하이브리드카 등의 시스템 메인 릴레이로서 실장한 때의, 통상 사용 시에 있어서의 개폐 동작을 모의한 내구성을 평가했다. 통상의 사용 시란, 통상의 회로 전원 ON/OFF 동작에 의한 부하를 받는 사용 조건이다.
본 발명이 상정하는 직류 고전압 릴레이의 통상의 사용 조건에 대하여 구체적으로 설명한다. 하이브리드카 등의 직류 회로에 있어서는, 전원을 ON으로 한 때의 높은 돌입 전류에 의해 시스템 메인 릴레이의 접점이 손상되는 것을 방지하기 위해, 돌입 전류에 적합한 프리차지 릴레이를 설치한다. 그리고, 프리차지 릴레이가 높은 돌입 전류를 흡수한 후에 시스템 메인 릴레이의 전원이 온으로 되도록 되어 있다.
본 실시 형태에서는, 도 6과 같은 시험용 회로에 제1, 제2 실시 형태와 동일한 직류 고전압 릴레이를 내장하고, 상기와 같이 하여 완화된 돌입 전류에 의한 접점의 개폐 동작을 모의하는 콘덴서 부하 내구 시험을 행하였다. 본 실시 형태의 콘덴서 부하 내구 시험의 시험 조건은, 전압: DC20V로 하고, 부하 전류: 80A(돌입 시)·1A(차단 시)로 하고, 개폐 사이클: 1초(ON)/9초(OFF)로 했다. 그리고, 가동 접점의 접촉력/개리력: 75gf/125gf 또는 500gf/250gf로 했다. 이 콘덴서 부하 내구 시험에서는, 작동 횟수 10만회로 하고 이것을 내구 수명의 합격 기준으로 했다.
본 실시 형태에서도 제1, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 접촉 저항과 온도 상승(발열량)을 측정했다. 접촉 저항은, 콘덴서 부하 내구 시험 후, 콘덴서 부하 내구 시험의 회로와는 별도의 저항 측정용 회로(DC5V30A)로 릴레이의 접속을 전환하여 실시했다. 측정 방법은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 또한, 접촉 저항 측정 시, 접점의 발열에 의한 온도 상승의 측정도 행하였다. 본 실시 형태의 여러 특성의 측정·평가는, 각 접점 재료에 대하여 n＝1로 실시했다.
본 실시 형태의 콘덴서 부하 내구 시험에 있어서의 내구 수명 평가, 접촉 저항, 온도 상승의 측정 결과에 대하여 표 8에 나타낸다.
Figure 112020081162262-pct00008
표 8로부터, 각 실시예의 직류 고전압 릴레이는, 통상 사용 시의 부하에 있어서의 내구 수명(10만회 작동)도 합격이었다. 또한, 접촉 저항도 낮고, 발열량에도 문제는 없었다. 이에 비해, 접점 재료의 산화물량이 많은 비교예 3의 직류 고전압 릴레이는, 접촉 저항 및 발열량이 높았다.
이상의 제1 내지 제3 실시 형태의 결과로부터, 본 발명에 관한 직류 고전압 릴레이는, 가동 접점과 고정 접점의 접점 재료의 구성을 적합하게 한 것으로, 직류 고전압 릴레이로서 적합하게 가동하는 것이 확인되었다. 본 발명에 관한 직류 고전압 릴레이는, 회로의 이상 동작에 의한 차단에 대해서도 유효하게 가동할 수 있고, 통상 사용에서도 안정적으로 가동할 수 있다.
본 발명에 관한 직류 고전압 릴레이에서 적용되는 Ag-산화물계 접점 재료는, 우수한 차단 내구 특성을 발휘하고, 이것에 더하여 접촉 저항이 낮고 발열이 적은 접점 재료이다. 그리고, 본 발명에 관한 직류 고전압 릴레이는, 접점 쌍에 있어서의 발열 및 용착의 문제를 해결하여, 확실한 ON/OFF 제어를 행할 수 있다. 본 발명은, 하이브리드카 등의 고전압 배터리의 전원 회로에 있어서의 시스템 메인 릴레이나, 태양광 발전 설비 등의 전력 공급 시스템에 있어서의 파워 컨디셔너 등에 적합하게 적용된다.

Claims (23)

  1. 가동 접점과 고정 접점을 포함하는 접점 쌍을 적어도 한 쌍 구비하고, 상기 접점 쌍의 접촉력 및/또는 개리력이 100gf 이상인, 정격 전압 48V 이상의 직류 고전압 릴레이에 있어서,
    상기 가동 접점 및/또는 상기 고정 접점은, Ag-산화물계의 접점 재료를 포함하고,
    상기 접점 재료의 금속 성분은, Sn을 필수적으로 포함하는 적어도 1종의 금속 M과, 잔부 Ag 및 불가피적 불순물 금속을 포함하고,
    상기 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, 상기 금속 M의 함유량이 0.2질량％ 이상 8질량％ 이하이고,
    상기 접점 재료는, Ag 또는 Ag 합금을 포함하는 매트릭스 중에, 상기 금속 M의 산화물이 1종 이상 분산되고,
    상기 접점 재료의 상기 매트릭스 중에 분산되는 상기 산화물의 평균 입경이 0.01㎛ 이상 0.3㎛ 이하인 재료 조직을 갖는, 직류 고전압 릴레이.
  2. 제1항에 있어서, 접점 재료는, 금속 M으로서 In을 포함하고,
    상기 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, In의 함유량이 0.1질량％ 이상 5질량％ 이하이고,
    상기 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Sn의 함유량이 0.1질량％ 이상 7.9질량％ 이하인, 직류 고전압 릴레이.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 접점 재료는, 금속 M으로서 Bi를 포함하고,
    전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Bi의 함유량이 0.05질량％ 이상 2질량％ 이하이고,
    상기 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Sn의 함유량이 0.1질량％ 이상 7.95질량％ 이하인, 직류 고전압 릴레이.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 접점 재료는, 금속 M으로서 Te을 포함하고,
    상기 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Te의 함유량이 0.05질량％ 이상 2질량％ 이하이고,
    상기 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Sn의 함유량이 0.1질량％ 이상 7.95질량％ 이하인, 직류 고전압 릴레이.
  5. 제2항에 있어서, 접점 재료는, 금속 M으로서, Ni을 더 포함하고,
    상기 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Ni의 함유량이 0.05질량％ 이상 1질량％ 이하이고,
    상기 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Sn의 함유량이 0.1질량％ 이상 7.85질량％ 이하인, 직류 고전압 릴레이.
  6. 제4항에 있어서, 접점 재료는, 금속 M으로서, Ni을 더 포함하고,
    상기 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Ni의 함유량이 0.05질량％ 이상 1질량％ 이하이고,
    상기 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Sn의 함유량이 0.1질량％ 이상 7.85질량％ 이하인, 직류 고전압 릴레이.
  7. 제1항 또는 제2항에 기재된 직류 고전압 릴레이이며,
    가동 접점을 이동시키기 위한 구동력을 발생 및 전달하는 구동 섹션과, 직류 고전압 회로의 개폐를 행하는 접점 섹션을 포함하고,
    상기 구동 섹션은, 구동력을 발생시키는 전자석 또는 코일과, 상기 구동력을 접점 섹션에 전달하는 전달 수단과, 접점 쌍을 접촉 또는 개리하기 위해 전달 수단을 가압하는 가압 수단을 구비하고,
    상기 접점 섹션은, 상기 구동 섹션의 상기 전달 수단에 의해 이동하는 가동 접점과 고정 접점을 포함하는 접점 쌍을 적어도 하나와, 상기 가동 접점을 접합하는 적어도 하나의 가동 단자 및 상기 고정 접점을 접합하는 적어도 하나의 고정 단자를 구비하는, 직류 고전압 릴레이.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 접점 재료의 임의 단면에 있어서의 산화물의 면적률이 0.1％ 이상 15％ 이하인, 직류 고전압 릴레이.
  9. 제3항에 있어서, 접점 재료의 임의 단면에 있어서의 산화물의 면적률이 0.1％ 이상 15％ 이하인, 직류 고전압 릴레이.
  10. 제4항에 있어서, 접점 재료의 임의 단면에 있어서의 산화물의 면적률이 0.1％ 이상 15％ 이하인, 직류 고전압 릴레이.
  11. 제5항에 있어서, 접점 재료의 임의 단면에 있어서의 산화물의 면적률이 0.1％ 이상 15％ 이하인, 직류 고전압 릴레이.
  12. 제6항에 있어서, 접점 재료의 임의 단면에 있어서의 산화물의 면적률이 0.1％ 이상 15％ 이하인, 직류 고전압 릴레이.
  13. 정격 전압 48V 이상이고, 접점 쌍의 접촉력 및/또는 개리력이 100gf 이상인 직류 고전압 릴레이의 가동 접점 및/또는 고정 접점의 적어도 표면을 구성하기 위한 Ag-산화물계의 접점 재료이며,
    상기 접점 재료의 금속 성분은, Sn을 필수적으로 포함하는 적어도 1종의 금속 M과, 잔부 Ag 및 불가피적 불순물 금속을 포함하고,
    상기 접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, 상기 금속 M의 함유량이 0.2질량％ 이상 8질량％ 이하이고,
    상기 접점 재료는, Ag 또는 Ag 합금을 포함하는 매트릭스 중에, 상기 금속 M의 산화물이 1종 이상 분산되고,
    상기 접점 재료의 상기 매트릭스 중에 분산되는 상기 산화물의 평균 입경이 0.01㎛ 이상 0.3㎛ 이하인 재료 조직을 갖는, 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료.
  14. 제13항에 있어서, 금속 M으로서 In을 포함하고,
    접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, In의 함유량이 0.1질량％ 이상 5질량％ 이하이고,
    접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Sn의 함유량이 0.1질량％ 이상 7.9질량％ 이하인, 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 금속 M으로서 Bi를 포함하고,
    접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Bi의 함유량이 0.05질량％ 이상 2질량％ 이하이고,
    접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Sn의 함유량이 0.1질량％ 이상 7.95질량％ 이하인, 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서, 금속 M으로서 Te을 포함하고,
    접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Te의 함유량이 0.05질량％ 이상 2질량％ 이하이고,
    접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Sn의 함유량이 0.1질량％ 이상 7.95질량％ 이하인, 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료.
  17. 제14항에 있어서, 금속 M으로서, Ni을 더 포함하고,
    접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Ni의 함유량이 0.05질량％ 이상 1질량％ 이하이고,
    접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Sn의 함유량이 0.1질량％ 이상 7.85질량％ 이하인, 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료.
  18. 제16항에 있어서, 금속 M으로서, Ni을 더 포함하고,
    접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Ni의 함유량이 0.05질량％ 이상 1질량％ 이하이고,
    접점 재료의 전체 금속 성분의 합계 질량에 대한, Sn의 함유량이 0.1질량％ 이상 7.85질량％ 이하인, 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료.
  19. 제13항 또는 제14항에 있어서, 임의 단면에 있어서의 산화물의 면적률이 0.1％ 이상 15％ 이하인, 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료.
  20. 제15항에 있어서, 임의 단면에 있어서의 산화물의 면적률이 0.1％ 이상 15％ 이하인, 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료.
  21. 제16항에 있어서, 임의 단면에 있어서의 산화물의 면적률이 0.1％ 이상 15％ 이하인, 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료.
  22. 제17항에 있어서, 임의 단면에 있어서의 산화물의 면적률이 0.1％ 이상 15％ 이하인, 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료.
  23. 제18항에 있어서, 임의 단면에 있어서의 산화물의 면적률이 0.1％ 이상 15％ 이하인, 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료.
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