WO2010109777A1 - 電気接点材 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施例では、上述の実施形態に対応する実施例として、以下の実施例A1~A9による固定側の電気接点材31を作製した。また、本発明の実施例と同様の方法で、グラファイトの含有量、たわみ、ビッカース硬度および酸素含有量が本発明の範囲外である比較例A1~A8による固定側の電気接点材31を作製した。さらに、従来例に対応する比較例として、以下の比較例A11~A16、A21~A26、A31~A36、A41~A46による固定側の電気接点材31を作製した。これらの電気接点材31の各々を組み込んで構成された定格電流値が100Aの大電流用ブレーカの各々を用いて過負荷試験と短絡試験による遮断試験を行った。なお、可動側の電気接点材21は、銀を50質量%含み、残部が炭化タングステンからなる材料を用いた。
実施例A1~A9と比較例A1~A8では、表1に示す含有量でグラファイト(Gr)を含む銀-グラファイト(Ag-Gr)系材料の電気接点材31を次のようにして作製した。
比較例A11~A16では、仮焼結体をコイニング加工する工程を行わない点を除いては、上記の実施例A1~A9と同様の工程に従って、表1に示す含有量でグラファイト(Gr)を含む銀-グラファイト(Ag-Gr)系材料の電気接点材31を作製した。
比較例A21~A26では、銀粉末とグラファイト粉末を大気中で混合した点を除いては、上記の実施例A1~A9と同様の工程に従って、表1に示す含有量でグラファイト(Gr)を含む銀-グラファイト(Ag-Gr)系材料の電気接点材31を作製した。
比較例A31~A36では、圧縮成形体を保護ガス雰囲気である950℃の温度の窒素ガス中で1時間保持することにより仮焼結した点を除いては、上記の実施例A1~A9と同様の工程に従って、表1に示す含有量でグラファイト(Gr)を含む銀-グラファイト(Ag-Gr)系材料の電気接点材31を作製した。
比較例A41~A46では、表1に示す含有量でグラファイト(Gr)を含む銀-グラファイト(Ag-Gr)系材料の電気接点材31を次のようにして作製した。
作製された電気接点材のたわみ[mm]は、JIS H5501に準拠して測定した。
作製された電気接点材と同じ素材から5mm×2mm×30mmの大きさの抗折試験用の試料を作製した。この試料を用いて、支点間距離15mm、ヘッド速度1mm/minの条件で抗折力[MPa]を測定した。
ビッカース硬度計を用いて、JIS Z 2244に準拠して、作製された電気接点材のビッカース硬度[HV]を測定した。
作製された電気接点材に残留する酸素含有量の測定は、株式会社堀場製作所製の酸素分析機器(機種BMGA520)を用いて赤外線吸収法によって行った。
作製された電気接点材の密度(相対密度)は、電気接点材の重量を電気接点材の体積(縦寸法×横寸法×厚み寸法の積で得られる算出値)で除することによって算出された密度を、各材質の理論密度で除することによって算出した。
過負荷試験は、220Vの負荷電圧で600Aの遮断電流を設定した。試験方法としては、CO責務(負荷電圧220Vで600Aの遮断電流が流れる回路にブレーカをセットし、スイッチOFF状態で強制的にスイッチをON投入して瞬時に電流を遮断させる試験)を50回行った。そして、過負荷試験後の電気接点材31の消耗率を次の式によって算出した。表1には、消耗率の評価として、算出された消耗率が5%以下であるとき「◎」、10%以下であるとき「○」、10%を超えるとき「×」で示す。
短絡試験は、220Vの負荷電圧で5000Aの遮断電流を設定した。試験方法としては、O責務(ブレーカのスイッチON状態で遮断電流を流し、電流を遮断させる試験)とCO責務(負荷電圧220Vで5000Aの遮断電流が流れる回路にブレーカをセットし、スイッチOFF状態で強制的にスイッチをON投入して瞬時に電流を遮断させる試験)を次の手順で行った。すなわち、この短絡試験では、動作責務として1回のO責務と3回のCO責務をこの順で行った。そして、短絡試験後の電気接点材31の消耗率を上記の(式1)によって算出した。表1には、消耗率の評価として、算出された消耗率が10%以下であるとき「◎」、40%以下であるとき「○」、40%を超えるとき「×」で示す。
本実施例では、上述の実施形態に対応する実施例として、以下の実施例B1~B9による固定側の電気接点材31を作製した。また、本発明の実施例と同様の方法で、グラファイトの含有量、たわみ、ビッカース硬度および酸素含有量が本発明の範囲外である比較例B1~B8による固定側の電気接点材31を作製した。さらに、従来例に対応する比較例として、以下の比較例B11~B16、B21~B26、B31~B36、B41~B46による固定側の電気接点材31を作製した。これらの電気接点材31の各々を組み込んで構成された定格電流値が30Aの小電流用ブレーカの各々を用いて過負荷試験と短絡試験による遮断試験を行った。なお、可動側の電気接点材21は、銀を50質量%含み、残部が炭化タングステンからなる材料を用いた。
実施例B1~B9と比較例B1~B8では、表2に示す含有量でグラファイト(Gr)を含む銀-グラファイト(Ag-Gr)系材料の電気接点材31を次のようにして作製した。
比較例B11~B16では、仮焼結体をコイニング加工する工程を行わない点を除いては、上記の実施例B1~B9と同様の工程に従って、表2に示す含有量でグラファイト(Gr)を含む銀-グラファイト(Ag-Gr)系材料の電気接点材31を作製した。
比較例B21~B26では、銀粉末とグラファイト粉末を大気中で混合した点を除いては、上記の実施例B1~B9と同様の工程に従って、表2に示す含有量でグラファイト(Gr)を含む銀-グラファイト(Ag-Gr)系材料の電気接点材31を作製した。
比較例B31~B36では、圧縮成形体を保護ガス雰囲気である950℃の温度の窒素ガス中で1時間保持することにより仮焼結した点を除いては、上記の実施例B1~B9と同様の工程に従って、表2に示す含有量でグラファイト(Gr)を含む銀-グラファイト(Ag-Gr)系材料の電気接点材31を作製した。
比較例B41~B46では、表2に示す含有量でグラファイト(Gr)を含む銀-グラファイト(Ag-Gr)系材料の電気接点材31を次のようにして作製した。
耐久試験は、220Vの負荷電圧で180Aの遮断電流を設定した。試験方法としては、CO責務(負荷電圧220Vで180Aの遮断電流が流れる回路にブレーカをセットし、スイッチOFF状態で強制的にスイッチをON投入して瞬時に電流を遮断させる試験)を50回行った。そして、過負荷試験後の電気接点材31の消耗率を上記の(式1)によって算出した。表2には、消耗率の評価として、算出された消耗率が5%以下であるとき「◎」、10%以下であるとき「○」、10%を超えるとき「×」で示す。
短絡試験は、220Vの負荷電圧で300Aの遮断電流を設定した。試験方法としては、O責務(ブレーカのスイッチON状態で遮断電流を流し、電流を遮断させる試験)とCO責務(負荷電圧220Vで300Aの遮断電流が流れる回路にブレーカをセットし、スイッチOFF状態で強制的にスイッチをON投入して瞬時に電流を遮断させる試験)を次の手順で行った。すなわち、この短絡試験では、動作責務として1回のO責務と3回のCO責務をこの順で行った。そして、短絡試験後の電気接点材31の消耗率を上記の(式1)によって算出した。表2には、消耗率の評価として、算出された消耗率が10%以下であるとき「◎」、40%以下であるとき「○」、40%を超えるとき「×」で示す。
本実施例では、上述の実施形態に対応する実施例として、以下の実施例C1~C20による固定側の電気接点材31を作製した。また、従来例に対応する比較例として、以下の比較例C107、C207、C307、C407による固定側の電気接点材31を作製した。これらの電気接点材31の各々を組み込んで構成された定格電流値が100Aの大電流用ブレーカの各々を用いて過負荷試験と短絡試験による遮断試験を行った。なお、可動側の電気接点材21は、銀を50質量%含み、残部が炭化タングステンからなる材料を用いた。
実施例C1~C20では、表3に示す含有量でグラファイト(Gr)と炭化タングステン(WC)を含む銀-グラファイト-炭化タングステン(Ag-Gr-WC)系材料の電気接点材31を次のようにして作製した。
比較例C107では、仮焼結体をコイニング加工する工程を行わない点を除いては、上記の実施例C1~C20と同様の工程に従って、表3に示すように実施例C7と同じ平均粒径と含有量でグラファイト(Gr)と炭化タングステン(WC)を含む銀-グラファイト-炭化タングステン(Ag-Gr-WC)系材料の電気接点材31を作製した。
比較例C207では、銀粉末とグラファイト粉末と炭化タングステン粉末を大気中で混合した点を除いては、上記の実施例C1~C20と同様の工程に従って、表3に示すように実施例C7と同じ平均粒径と含有量でグラファイト(Gr)と炭化タングステン(WC)を含む銀-グラファイト-炭化タングステン(Ag-Gr-WC)系材料の電気接点材31を作製した。
比較例C307では、圧縮成形体を保護ガス雰囲気である950℃の温度の窒素ガス中で1時間保持することにより仮焼結した点を除いては、上記の実施例C1~C20と同様の工程に従って、表3に示すように実施例C7と同じ平均粒径と含有量でグラファイト(Gr)と炭化タングステン(WC)を含む銀-グラファイト-炭化タングステン(Ag-Gr-WC)系材料の電気接点材31を作製した。
比較例C407では、表3に示す含有量でグラファイト(Gr)と炭化タングステン(WC)を含む銀-グラファイト-炭化タングステン(Ag-Gr-WC)系材料の電気接点材31を次のようにして作製した。
本実施例では、上述の実施形態に対応する実施例として、以下の実施例D1~D9による固定側の電気接点材31を作製した。本発明の実施例と同様の方法で、炭化タングステン粉末の平均粒径と炭化タングステンの含有量が本発明の好ましい範囲外である比較例D1~D4による固定側の電気接点材31を作製した。これらの電気接点材31の各々を組み込んで構成された定格電流値が100Aの大電流用ブレーカの各々を用いて溶着試験を行った。なお、可動側の電気接点材21は、銀を50質量%含み、残部が炭化タングステンからなる材料を用いた。
実施例D1~D9と比較例D1~D4では、表4に示す含有量でグラファイト(Gr)と炭化タングステン(WC)を含む銀-グラファイト-炭化タングステン(Ag-Gr-WC)系材料の電気接点材31を次のようにして作製した。
溶着試験は、265Vの負荷電圧で5000Aの遮断電流を設定した。試験方法としては、O責務(ブレーカのスイッチON状態で遮断電流を流し、電流を遮断させる試験)とCO責務(負荷電圧265Vで5000Aの遮断電流が流れる回路にブレーカをセットし、スイッチOFF状態で強制的にスイッチをON投入して瞬時に電流を遮断させる試験)を次の手順で行った。すなわち、この溶着試験では、動作責務として1回のO責務と5回のCO責務をこの順で行った。そして、溶着試験中または溶着試験後の電気接点材31の溶着具合を評価した。表4には、溶着具合の評価として、接点が全く溶着しないとき「◎」、ブレーカのON/OFFで簡単に溶着が外れる場合(軽溶着)「○」、ブレーカのON/OFFで簡単に溶着が外れない場合(重溶着)「×」で示す。
Claims (9)
- グラファイトを4質量%以上7質量%以下含み、残部が銀と不可避的不純物を含み、たわみが0.5mm以上、ビッカース硬度が55以上、酸素含有量が100ppm以下である、電気接点材。
- 抗折力が210MPa以上である、請求項1に記載の電気接点材。
- グラファイトの平均粒径が40nm以上8μm以下である、請求項1に記載の電気接点材。
- 炭化タングステンをさらに含む、請求項1に記載の電気接点材。
- 炭化タングステンの平均粒径が40nm以上3μm以下、炭化タングステンの含有量が2質量%以上4質量%以下である、請求項4に記載の電気接点材。
- 炭化タングステンの平均粒径が40nm以上150nm以下である、請求項5に記載の電気接点材。
- グラファイトを0.5質量%以上2質量%以下含み、残部が銀と不可避的不純物を含み、たわみが0.8mm以上、ビッカース硬度が40以上、酸素含有量が100ppm以下である、電気接点材。
- 抗折力が120MPa以上である、請求項7に記載の電気接点材。
- グラファイトの平均粒径が40nm以上8μm以下である、請求項7に記載の電気接点材。
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Hu | Powder Metallurgy Electrical Contact Materials |
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