KR20160063014A

KR20160063014A - 전기 접점의 제조방법

Info

Publication number: KR20160063014A
Application number: KR1020140166462A
Authority: KR
Inventors: 김종배; 기호; 박재성; 양승호; 윤원규
Original assignee: 희성금속 주식회사
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2016-06-03
Also published as: KR101879477B1

Abstract

본 발명은 (a) 은(Ag)과 제1금속을 포함하는 접점 소재를 용융시켜 제1빌릿을 주조하는 단계; (b) 상기 제1빌릿을 압출하여 와이어를 성형하는 단계; (c) 상기 와이어를 절단하여 칩(chip)을 성형하는 단계; (d) 상기 칩을 산화시켜 제1금속산화물이 포함된 은 합금(Ag alloy) 칩을 형성하고, 형성된 은 합금(Ag alloy) 칩과 은(Ag) 칩을 이용하여 제2빌릿을 주조하는 단계; (e) 상기 제2빌릿을 압출 및 압연하여 제1합금판을 형성하는 단계; 및 (f) 상기 제1합금판과 제2금속판(A)을 접합시키는 단계를 포함하는 전기 접점의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서는 칩(Chip)의 내부 산화시, 내부산화 시간과 조건을 제어함으로써, 전기접점 내부의 산화물 분포를 제어할 수 있으며, 이와 동시에 가공성을 확보할 수 있다.

Description

전기 접점의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRIC CONTACT}

본 발명은 은/은 합금계 전기 접점을 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래의 전기접점 제조 방식은 용해공정 ⇒ 주조공정 ⇒ 압축공정 ⇒ 압출공정 ⇒ 절단공정 ⇒ 후산화공정을 거쳐 제조되는데, 이러한 후산화 공정을 통해 제조되는 전기 접점은 산화물의 균일성이 떨어져 제품의 신뢰도가 낮은 문제점이 있었다.

상기와 같이 후산화공정으로 산화물을 형성할 경우, 산화물이 전기접점 내부에 균일하게 형성되는 것이 아니라, 상부층과 하부층의 접합면에 밀집하여 형성되거나, 또는 결정립을 따라 불균일하게 형성된다. 이와 같이 불균일하게 형성된 산화물은 전기 접점 내 크랙(crack) 발생의 원인이 되어, 제조된 전기 접점의 신뢰도를 떨어뜨리게 된다. 이를 방지하기 위해 전(前)산화 방식으로 전기접점을 제조하기도 하는데, 이와 같이 전(前)산화방식으로 제조된 전기접점의 경우 산화물 함량 증대에 따른 가공성 저하가 발생된다.

본 발명은 전(前)산화 접점의 제조시 필연적으로 발생되는 가공성 저하를 해결하기 위해서, 칩(Chip) 상태의 내부산화 정도를 조절하여 가공성을 확보할 수 있는 전기접점의 신규 제조방법 및 이러한 제조방법으로 제조된 전기 접점을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 (a) 은(Ag)과 제1금속을 포함하는 접점 소재를 용융시켜 제1빌릿을 주조하는 단계; (b) 상기 제1빌릿을 압출하여 와이어를 성형하는 단계; (c) 상기 와이어를 절단하여 칩(chip)을 성형하는 단계; (d) 상기 칩을 산화시켜 제1금속산화물이 포함된 은 합금(Ag alloy) 칩을 형성하고, 형성된 은 합금(Ag alloy) 칩과 은(Ag) 칩을 이용하여 제2빌릿을 주조하는 단계; (e) 상기 제2빌릿을 압출 및 압연하여 제1합금판을 형성하는 단계; 및 (f) 상기 제1합금판과 제2금속판(A)을 접합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 접점의 제조방법을 제공한다.

여기서, 상기 단계 (a)의 제1금속은 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 인듐(In) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 이때 제1금속의 함량은 당해 제1빌릿 100 중량%를 기준으로 20 중량% 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 단계 (d)에서 산화단계는 산소 분위기 하에 650 내지 800℃에서 3 내지 24시간 동안 실시될 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 일례에 따르면, 상기 단계 (d)에서 제2빌릿 주조단계는 산화에 의해 제1금속산화물이 포함된 은 합금(Ag alloy) 칩과 은(Ag) 칩을 각각 금형에 투입한 후, 160 내지 180 kgf/cm²의 압력을 가해 제2빌릿을 주조하는 것일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일례에 따르면, 상기 단계 (d)는 (d-1) 상기 제2 빌릿을 풀림처리(annealing)하는 단계; 및 (d-2) 상기 풀림처리된 제2 빌릿을 냉간 압축, 열간압축, 또는 이들 모두를 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일례에 따르면, 상기 단계 (f)는 플라즈마 처리에 의해 제1합금판과 제2금속판을 표면활성화한 후, 이들을 가열 및 압연시켜 접합하는 것일 수 있다.

본 발명에서는 전기접점 제조시, 성형된 칩(chip)을 미리 산화시켜 제2 빌릿을 주조한 후 이를 이용하여 전기 접점을 제조하기 때문에, 산화물이 균일하게 분포된 전기 접점을 제조할 수 있다.

이와 같이 산화물이 균일하게 분포된 본 발명의 전기접점 소재는 내구성 및 신뢰도가 우수하기 때문에 다양한 분야의 접점 재료로 유용하게 사용할 수 있다. 또한, 내부산화 조건을 통해 산화물의 입자 분포를 제어, 가공성을 확보할 수 있다.

도 1은 실시예 1에서 제조된 전기 접점의 단면 FE-SEM 이미지이다.
도 2는 실시예 2에서 제조된 전기 접점의 단면 FE-SEM 이미지이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 전기 접점을 제조함에 있어서, 전산화 방식(pre-internal oxidation)을 적용하되, 전기 접점 내 산화물이 균일하게 형성 및 분포하도록 하는 신규 제조방법을 제공하고자 한다.

종래 전기 접점 제조시, 내부산화 시간이 증가하는 경우 연신율 하락 및 취성 증가로 인해 가공성 저하가 발생하게 된다.

이에, 본 발명에서는 칩(Chip)의 내부 산화시, 내부산화 시간과 내부산화 조건을 제어하여 전기접점 내부의 산화물 분포를 적절히 제어할 수 있으며, 이를 통해 전산화 전기접점의 우수한 가공성을 확보할 수 있다. 또한 본 발명에서는 내부산화 시간 조절을 통해 고산화물 접접소재의 산화물 함량 조절도 가능하다.

<전기접점의 제조방법>

이하, 본 발명에 따른 전기접점의 제조방법에 대해 설명한다. 그러나 하기 제조방법에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 공정의 단계가 변형되거나 또는 선택적으로 혼용되어 수행될 수 있다.

상기 전기접점을 제조하는 방법의 바람직한 일 실시예를 들면, (a) 은(Ag)과 제1금속을 포함하는 접점 소재를 용융시켜 제1빌릿을 주조하는 단계; (b) 상기 제1빌릿을 압출하여 와이어를 성형하는 단계; (c) 상기 와이어를 절단하여 칩(chip)을 성형하는 단계; (d) 상기 칩을 산화시켜 제1금속산화물이 포함된 은 합금(Ag alloy) 칩을 형성하고, 형성된 은 합금(Ag alloy) 칩과 은(Ag) 칩을 이용하여 제2빌릿을 주조하는 단계; (e) 상기 제2빌릿을 압출 및 압연하여 제1합금판을 형성하는 단계; 및 (f) 상기 제1합금판과 제2금속판(A)을 접합시키는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

이하, 상기 제조방법을 각 공정 단계별로 나누어 설명하면 다음과 같다.

(a) 제1 빌릿 주조 (이하, 'S1 단계'라 함)

먼저, 은(Ag)과 제1 금속을 포함하는 접점 소재를 이용하여 제1빌릿을 주조한다.

보다 구체적으로, 은(Ag)을 주성분으로 하고, 여기에 제1금속이 포함되는 접점소재의 조성을 설계한 후 이러한 금속을 용해로에 투입하여 용융시킨 다음 금형에 부어 제1 빌릿을 주조한다.

여기서, 주조는 용융된 소재를 이후 압출이 용이한 형태의 금속 덩어리인 빌릿(billet)으로 만드는 것을 의미한다. 이때 빌릿은 단면이 장방형으로 한 변이 160mm 이하, 단면적 25,600 이하의 각형 강편, 또는 소강편일 수 있다.

상기 제1 금속은 당 업계에서 은과 합금을 형성할 수 있는 접점소재라면 특별히 한정되지 않으며, 일례로 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 인듐(In) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다. 이러한 제1 금속의 함유량은 상기 제1 빌릿 100 중량%를 기준으로 20 중량% 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20 내지 40 중량% 범위일 수 있다.

(b) 와이어 성형 (이하, 'S2 단계'라 함)

본 S2 단계에서는 주조된 제1 빌릿을 압출하여 와이어(wire)를 성형한다.

여기서, 성형되는 와이어의 직경은 특별히 한정되지 않으며, 일례로 1 내지 3Φ인 것이 바람직하다.

또한 상기 S2 단계에서, 와이어를 성형하는 방법도 특별히 한정되지 않으며, 일례로 제1 빌릿과, 와이어 성형을 위한 금형을 각각 500 내지 600℃로 예열한 후 금형에 제1 빌릿을 주입하고 120 내지 170kgf/㎠의 압력을 가해 와이어를 성형할 수 있다.

(c) 칩 성형 (이하, 'S3 단계'라 함)

상기 S2 단계에서 성형된 와이어를 절단하여 칩(Chip)을 성형한다. 이와 같이 작게 절단하는 이유는 내부산화를 균일하게 하고 빠른 시간 내에 내부산화가 완료될 수 있도록 하기 위해서이다.

여기서 성형되는 칩의 길이는 당 분야에 알려진 통상적인 범위 내에서 적절히 조절할 수 있으며, 일례로 1 내지 3㎜인 것이 바람직하다.

상기와 같이 칩(chip)을 성형한 후 산화과정을 거쳐 후술되는 제2 빌릿(billet)을 주조할 경우 제1금속 산화물이 균일하게 분포된 제2 빌릿을 주조할 수 있게 된다.

(d) 산화 및 제2 빌릿 주조 (이하, 'S4 단계'라 함)

본 S4 단계에서는 성형된 칩을 내부산화 공정을 거쳐 산화물을 형성한 후, 상기 산화된 칩을 이용하여 제2 빌릿을 주조한다.

상기 산화단계는 고압의 산소 분위기 하에서 가열을 통해 산소가 금속 내부로 침입하여 고용되게 하는 목적이 있다. 이와 같이 내부산화된 금속소재는 산화물이 형성되어, 내부산화 전 금속 소재보다 전기접점소재로서 전기적, 기계적 수명이 향상된 소재가 된다.

즉, 은(Ag)은 산화가 어렵기 때문에, Ag 합금계 전기 접점소재의 경우, '내부산화'라는 공정을 거치게 된다. 이러한 내부산화는 특정한 조건(고온 고압)에서 산화 친밀한 분위기를 형성했을 때, Ag 내부에 산화친화력이 높은 원소, 일례로 Cd, Sn, In 등의 원소가 선택적으로 산화되는 것을 의미한다. 전기 접점의 경우 이러한 산화층이 휘발되면서 개폐시 발생하는 아크(Arc)열을 흡수하여 접점의 역할을 수행하는 중요한 핵심이 된다. 이때 내부산화는, 산화방식에 따라 제품의 형태로 가공을 한 후 내부산화를 시키는 것을 후(後)산화, 내부산화를 시킨 후 제품 형태로 가공하는 것을 전(前)산화라고 통칭한다. 본 발명에서는 전(前)산화 방식에 의해 전기접점을 제조한다.

이때, 상기 칩을 산화시키는 조건은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 산소 분위기 하에서 650 내지 800℃의 온도에서 3 내지 24시간 동안 산화시키는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 650 내지 750℃의 온도에서 3 내지 9시간 동안 산화시키는 것이다. 여기서 산소 분압은 4~10 kgf/cm² 조건일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이와 같이 성형된 칩(chip)을 산화시키면, 칩 내부 및/또는 칩 표면에 제1 금속이 산화되어 형성된 제1금속산화물을 포함하게 된다. 이러한 제1금속산화물을 포함하는 칩(chip)을 이용하여 제2 빌릿을 주조하게 되면, 주조되는 제2 빌릿에도 제1금속산화물이 균일하게 분포된다. 본 발명에서는 상기 제1금속산화물이 균일하게 분포된 제2빌릿을 이용함에 따라, 최종 제조되는 전기 접점에서 제1금속 산화물이 균일하게 분포되어 내구성 및 신뢰도가 높은 전기 접점을 제공할 수 있다. 실제로, 본 발명에서는 사이즈가 작은 칩을 산화시켜 제1금속 산화물을 미리 형성하고, 이를 이용함에 따라 제1금속 산화물이 균일하게 분포된 전기 접점을 제조할 수 있는 것이다. 이때 상기 칩의 크기는 당 분야에 알려진 통상적인 범위 내에서 적절히 조절할 수 있으며, 일례로 직경 1~2 mm, 길이 1~2 mm 범위일 수 있다.

한편 본 S4 단계에서 제2 빌릿을 주조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. 일례로, 상기에서 산화된 은 합금 칩과 순은 칩을 원형의 금형에 각각 투입한 후, 160 내지 180kgf/cm²의 압력을 가해 주조될 수 있다.

본 발명에서는 주조된 제2 빌릿의 응력을 제거하고 밀도를 조절하기 위해 풀림처리(annealing)와, 냉간 압축 또는 열간 압축하는 단계를 더 거칠 수 있다.

상기 풀림처리 단계는 압축응력을 제거해주고 잘게 절단되어 분리되었던 접점 소재 간 확산을 통해 접합시켜주어 내부의 결함을 제거하는 것을 목적으로 한다. 이러한 풀림처리 단계의 조건은 특별히 한정되지 않으며, 일례로 제2 빌릿을 대기열처리로에 투입한 후 400 내지 800℃에서 4 내지 8시간 동안 이루어질 수 있다. 이때 1회 또는 그 이상 실시될 수 있다.

또한 상기 압축단계는 제2빌릿을 압축하여 밀도를 높이는 공정으로서, 크게 상온에서 압축하는 냉간압축과 가열된 상태에서 압축하는 열간압축으로 구분될 수 있다. 성형 완료 후 밀도를 높이기 위해서, 본 발명에서는 냉간압축, 열간압축 또는 이들 모두를 실시할 수 있다.

상기 냉간압축 또는 열간압축 단계의 조건 역시 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 알려진 통상적인 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다. 일례로, 냉간압축은 상온에서 150 내지 170kgf/cm²의 압력을 가해 이루어질 수 있으며, 열간압축은 600 내지 650℃에서 170 내지 190kgf/cm²의 압력을 가해 이루어질 수 있다.

본 발명에서는 냉간압축 또는 열간압축을 선택적으로 실시하거나, 또는 냉간압축 및 열간압축을 모두 실시할 수 있다. 필요한 경우, 열처리를 실시한 후 다시 빌릿을 압축하는 공정을 원하는 압축밀도를 얻을 때까지 반복할 수 있다. 이때 제2빌릿을 충분한 온도(700 ~ 850℃)로 예열하게 되는데, 이때 예열은 특별히 제한되지 않으며, 분위기로 또는 고주파 예열 등의 다양한 방법이 수행될 수 있다.

(e) 제1합금판 형성 (이하, 'S5 단계'라 함)

본 S5 단계에서는 주조된 제2 빌릿을 압출 및 압연하여 제1합금판 (또는 strip)을 형성한다.

상기 제1합금판을 형성하는 방법의 바람직한 일례를 들면, 제2 빌릿을 700 내지 850℃ 범위로 예열한 후, 압출기 로더에 장착하여 150 내지 250kgf/cm²의 압력 범위로 압출하고, 브러쉬 또는 산처리로 표면을 세정한 후 원하는 두께로 압연하여 형성할 수 있다. 그러나 이에 특별히 한정되지 않는다.

본 S5 단계에서, 압출은 내부산화된 접점 소재를 압접하고자 하는 형태로 제조하는 단계이다. 이와 같이 압출시, 금형에 따라 표면이 거칠거나, 이물질, 산화물이 발생할 수 있으며, 필요시 브러쉬 또는 산처리 공정을 통해 표면을 면삭할 필요가 있다.

상기 압출공정시 조건은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 150 내지 250 kgf/cm² 범위의 압력을 가압할 수 있다. 이러한 압출공정에 의해 스트립 형태 또는 판 접점 형태의 접점 소재가 제조될 수 있다.

이와 같이 압출법을 실시하면, 결정립 및 접합면에 밀집되는 제1금속산화물 분포를 제어할 수 있다. 따라서 이러한 방식으로 제조된 스트립재는 모재 내 크랙 및 결함의 발생 가능성이 적어 제품의 내구성 향상 및 신뢰성 향상을 기대할 수 있다.

이후 접점 소재를 원하는 두께에 맞추기 위해, 요구되는 두께로 압연을 실시한다.

압연은 소재의 가공성과 설비에 따라 압하율의 차이를 두고 진행해야 하며, 일반적으로 1회당 0.1 ~ 1.0mm 수준으로 두께를 감소시킨다. 이때 압하율이 30% 이상이 되면 소재의 균열 발생이 쉬우므로, 풀림처리를 통해 내부응력을 제거한 후 추가 압연을 실시한다.

(f) 접합 (이하, 'S6 단계'라 함)

본 S6 단계에서는 이전 S5 단계에서 형성된 제1합금판과 이종 소재로 이루어진 제2 금속판을 접합시켜 본 발명의 전기 접점을 제조한다.

이때 다층 전기접점을 제조하는 방법은 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다.

종래 차단기, 개폐기, 릴레이, 스위치 등의 대재에 접착이 잘 되도록 하기 위해서, 전기 접점은 용가재(filler material)를 더 포함할 수 있다. 이러한 용가재와 상기 제1합금판과의 결합력을 높이기 위해서, 본 발명은 이종 소재의 제2 금속판을 제1합금판과 접합시키되, 이러한 제2 금속판으로 은(Ag)을 사용하는 것이다. 즉, 은(Ag) 합금은 내부산화를 통해서 산화물 입자가 많아 접합성이 좋지 않다. 이에 따라, 상기 은(Ag) 합금과 제3금속판과의 접합이 원활하지 않기 때문에, 접합성 향상을 위해 일반적으로 중간층으로 은(Ag)층이 존재하게 된다. 이에 따라, 상기 제2금속판은 제1합금판과 용가재의 결합력을 높이기 위한 것으로, 은(Ag) 또는 은 합금으로 이루어지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 은(Ag)이다.

본 발명에서, 상기 제1합금판과 제2금속판을 접합시키는 방법은 플라즈마 처리에 의한 접합법에 의해 접합되며, 바람직하게는 플라즈마 접합 방식을 통한 용가재(filler metal)와의 접합을 통해 다층의 스트립 형태 또는 판 접점 형태가 제조되는 것이다. 그러나 이에 특별히 제한되지 않는다.

상기 플라즈마 접합방식의 바람직한 일례를 들면, 제1합금판의 표면과 제2 금속판의 표면에 각각 플라즈마를 조사하여 표면 활성화처리한 후, 표면 활성화 처리된 제1합금판과 제2 금속판을 가열 및 압연하여 서로 접합시키는 것이다.

여기서, 제1합금판과 제2금속판의 플라즈마 처리 조건은 특별히 한정되지 않으며, DC 플라즈마를 사용하여 전력은 1.0 내지 1.5kw, 반응가스는 아르곤(Ar)과 수소(H₂)의 혼합가스를 적용할 수 있다. 또한 제1합금판과 제2 금속판의 가열 및 압연 조건도 특별히 한정되지 않으며, 일례로 100 내지 500℃로 가열한 후, 압연 롤 속도 100 내지 200m/min에서 압연 하중 1.0 내지 3.0 Ton 조건을 적용할 수 있다.

이와 같이 플라즈마 처리에 의해 제1합금판과 제2금속판을 접합시킬 경우, 제1합금판과 제2 금속판과의 접합강도를 높일 수 있다.

한편 상기 제조된 본 발명의 전기 접점은, 제2 금속판(A)과 용가재 역할을 하는 제3금속판(B)을 접합시키는 단계를 더 거칠 수 있다.

여기서, 용가재(filler material) 역할을 하는 제3금속판은 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.

본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 제3금속판은 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.

상기 단계를 거치게 되면, 진공 조건 하에서 플라즈마 표면 활성화 처리 후 제1합금판과 제2금속판과의 가열 및 저압압연을 통해 0.1 ~ 3.0mm 두께의 높은 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.

(g) 브러쉬 및 슬릿팅 (이하, 'S7 단계'라 함)

이후, 접합이 완료된 전기접점 소재 표면의 Burr나 이물질을 제거하고, 양호한 표면조도를 얻기 위해 당 업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 브러쉬 공정과 레벨링 공정을 실시한 후, 슬릿팅 공정을 수행한다.

이때, 사용자가 요구하는 표면상태에 따라 표면의 가공 정도를 조절하여 가공할 수 있다.

한편 본 발명은 전술한 방법에 의해 제조되는 전기 접점을 제공한다.

이러한 본 발명의 전기 접점은, 접점 소재층과 용접재를 포함하여 2층 이상의 다층 이종소재가 서로 접합되어 있는 형태이다. 이러한 전기 접점의 내부에 제1금속산화물이 균일하게 분포되어 있기 때문에, 도전재로 적용할 경우 내구성 및 신뢰도가 우수하다.

보다 구체적으로, 본 발명의 전기 접점은 은(Ag)과 제1금속이 혼합된 합금층, 은(Ag)으로 이루어진 제1층(중간층), 은(Ag), 구리(Cu) 및 인(P)으로 이루어진 제 2층(용접층)으로 이루어질 수 있는데, 이중 합금층에 제1금속 산화물이 균일하게 분포되어 있기 때문에 내구성 및 신뢰도가 우수하다. 상기 전기 접점 소재는 2~4층의 구조를 가질 수 있으며, 필요에 따라 다른 이종소재를 더 삽입하여 구성될 수도 있다.

본 발명의 전기 접점은 차단기, 개폐기, 릴레이, 스위치 등의 접점 재료로 사용될 수 있으며, 그 중에서도 개폐기에 유용하게 사용될 수 있다. 그 외 전기 접점 소재가 유용하게 적용될 수 있는 다른 기술분야에도 제한 없이 적용될 수 있다.

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.

[실시예 1]

은(Ag) 80.0wt%, 카드뮴(Cd) 18.8wt%, 주석(Sn) 1.0wt%, 니켈(Ni) 0.2wt%를 용해로에 투입하고 1200℃에서 용융한 후, 금형에 투입하여 원형의 제1 빌릿을 주조하였다. 주조된 제1 빌릿을 면삭처리하여 표면을 세정한 후 160kgf/mm²의 압력으로 가압하고, 이를 신선하여 2Φ의 와이어로 성형하였다. 순은(Pure Ag) 또한 동일한 방식으로 신선하여 2Φ의 와이어로 성형하였다.

성형된 각각의 와이어를 2㎜ 길이로 절단하여 칩(Chip)으로 제조한 후, 은 합금 칩을 산소 분위기 하에 750℃에서 3.5 ~ 7.5 시간 동안 산화시켜 은 합금 칩(Chip) 내에 제1금속산화물을 형성하였다. 이후 산화된 칩(Chip) 및 순은 칩(Pure Ag Chip)을 원형의 금형에 투입한 후, 170kgf/cm²의 압력으로 가압하여 원형의 제2 빌릿을 주조하였다. 주조된 제2 빌릿을 대기열처리로에 투입하고, 600℃에서 8시간 동안 풀림 처리를 하였다. 풀림처리 후 170kgf/cm²으로 냉간압축하고, 다시 풀림처리한 후 600℃에서 170kgf/cm²으로 열간압축하여 제2 빌릿의 밀도를 99% 이상으로 조절하였다.

밀도가 조절된 제2 빌릿을 800℃에서 가열한 후 190kgf/cm²으로 압출하고, 1.2㎜ 두께로 압연하여 합금판을 형성하였다. 이후 은 합금/은 판에 은(Ag), 구리(Cu) 및 인(P)로 이루어진 은납판을 접합하여 전기 접점을 제조하였다.

[실시예 2]

상기 칩(Chip)을 산소 분위기 하에서 750℃에서 24시간 동안 산화시키는 공정을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 과정으로 전기 접점을 제조하였다.

[실험예 1. 전기 접점의 단면 평가]

실시예 1과 실시예 2에서 제조된 전기 접점의 단면을 FE-SEM으로 확인하였으며, 이들의 결과를 각각 도 1 및 도 2에 나타내었다.

실제로, 실시예 1~2에서 제조된 전기 접점의 내부에 산화물이 고르게 형성되는 것을 확인할 수 있었으며, 특히 실시예 1에 의해 제조된 전기 접점의 내부는 도 2의 실시예 2와 비교하여, 산화물이 수 ㎛ 수준으로 고르게 형성된 것을 확인할 수 있었다(도 1 및 도 2 참조).

Claims

(a) 은(Ag)과 제1금속을 포함하는 접점 소재를 용융시켜 제1빌릿을 주조하는 단계;
(b) 상기 제1빌릿을 압출하여 와이어를 성형하는 단계;
(c) 상기 와이어를 절단하여 칩(chip)을 성형하는 단계;
(d) 상기 칩을 산화시켜 제1금속산화물이 포함된 은 합금(Ag alloy) 칩을 형성하고, 형성된 은 합금(Ag alloy) 칩과 은(Ag) 칩을 이용하여 제2빌릿을 주조하는 단계;
(e) 상기 제2빌릿을 압출 및 압연하여 제1합금판을 형성하는 단계; 및
(f) 상기 제1합금판과 제2금속판(A)을 접합시키는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 접점의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 (a)에서 제1금속은 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 인듐(In) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전기 접점의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 (a)에서 제1금속의 함량은 당해 제1빌릿 100 중량%를 기준으로 20 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 전기 접점의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 (d)에서 산화는 산소 분위기 하에서 650 내지 800℃에서 3 내지 24시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 전기 접점의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 (d)는 산화에 의해 제1금속산화물이 포함된 은 합금(Ag alloy) 칩과 은(Ag) 칩을 각각 금형에 투입한 후, 160 내지 180 kgf/cm²의 압력을 가해 제2빌릿을 주조하는 것을 특징으로 하는 전기 접점의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 (d)는,
(d-1) 상기 제2 빌릿을 풀림처리(annealing) 하는 단계; 및
(d-2) 상기 풀림처리된 제2 빌릿을 냉간압축, 열간압축, 또는 이들 모두를 실시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 접점의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 (f)에서 제2금속판은 은(Ag) 또는 은 합금인 것을 특징으로 하는 전기 접점의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 (f)는 플라즈마 처리에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 전기 접점의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 (f)에서 제1합금판과 제2금속판을 접합시, 이종 소재로 이루어진 제3금속판(B)을 이용하여 접합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 접점의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 제3금속판의 조성은 은(Ag) : 인(P) : 구리(Cu)가 14~5 : 4.8~5.3 : 79.2~80.7 중량 비율인 것을 특징으로 하는 전기 접점의 제조방법.