JPH01320712A

JPH01320712A - 銀−酸化物電気接点材料

Info

Publication number: JPH01320712A
Application number: JP63153753A
Authority: JP
Inventors: Akira Shibata; 昭柴田
Original assignee: Chugai Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Chugai Electric Industrial Co Ltd
Priority date: 1988-06-22
Filing date: 1988-06-22
Publication date: 1989-12-26
Also published as: KR900019088A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）技術分野本発明は、気中電流遮断器や大型電磁開閉器。

直流回路用大容量リレー等に今日多く使用されている銀
−酸化物系電気接点材料に関するものである。

かかる銀−酸化物系電気接点材料には、Ａｇ−Ｃｄ０系
、Ａｇ−３ｎ０２系、Ａｇ−ＺｎＯ系があり、これらは
Ｃｄ、Ｓｎ、Ｚｎ等の溶質金属を固溶したＡｇ合金を内
部酸化して作られるか、あるいは金属酸化物の粉末とＡ
ｇ粉末とを焼結して作られるものである。

本発明は、上述したうちの前者、即ち溶質金属特にＳｎ
がＭｇとの金属間化合物として存在するＳｎ、Ｍｇ等を
固溶したＡｇ合金を内部酸化した新規な銀−酸化物電気
接点材料に関するものである。

（ロ）背景技術上述した現在ｔｙ）　Ａ　ｇ　−Ｃｄ　Ｏ系、Ａｇ−３
ｎ０２系、Ａｇ−ＺｎＯ系の銀−酸化物系電気接点材料
では、接触抵抗の上昇と耐溶着性の劣化とが常に問題と
なる。

この問題には、相反する二つの性能に対する要求が含ま
れているので、単に酸化物の濃度を増減しても、この問
題の両者を同時に解決することにはならない難しさが伴
なっている。

例えば、従来の酸化物系材料の性能を銀−タング７テ７
系材料と比較してみると・耐久性竺接触抵抗においては
同等又はそれ以−ヒであるが、ノーヒユーズブレーカ−
の接点として使われた場合、高圧大電流の短絡時に発生
する溶着、異常消耗。

絶縁劣化等の諸現象では劣る点が多い。

（ハ）発明の開示そこで、本発明では耐熱性酸化物として銀の溶融坩堝に
も使用されるＭｇ０（融点３０００′Ｃ）をＳｎとの金
属間化合物とし、かかる金属間化合物の組織下でＭ　ｇ
　ｘ　Ｓ　ｎ　ｙ　Ｏｚの共軛酸化物として、また他の
追加の溶質金属との共軛酸化物として、鋼中で内部酸化
して銀マトリツクス中に分散させるものである。

従って、たとえ５ｎ０２がアーク熱により飛散またはＡ
ｇ−３ｎに還元されたとしても、ＭｇＯ微粒子はその場
に残存して耐溶着性を保ち、かつＭｇＯ微粒子は高温下
でも硬くて銀と濡れ性がないので、表面の５ｎ−Ｉｎ合
金等の低級酸化物の飛散をも助長し、接触抵抗を一定に
するものである。

このようにして接触抵抗は一定に保たれるので、大容量
遮断、過負荷耐久の条件は酸化物の濃度で調節でき、そ
の遮断能力はＡｇ−Ｗ及びＡｇ−Ｗ系の接点材料に近づ
くことができる。

本発明にあっては、Ｍ　ｇ　？　Ｓ　ｎの量の北限値は
鋼中への固溶限内でかつ完全に内部酸化が可能な範囲内
であって、それぞれ５重量％と１０重量％であり、それ
らの下限値はそれぞれ１重量％と３重量％である。

上記の下限値で特にＳｎの下限値は、得られる接点材料
が中電流用として用いられるときに、その耐溶着性が保
証され得る最低の量である。

また、上述したところから明らかな通り、ＭｇとＳｎが
銀との固溶体組成中でそれらの大部分がＭｇ２Ｓｎの金
属間化合物組織となるような比率で組合せることが肝要
である。

ちなみに、Ｓｎが３重量％でＭｇが上述した下限値であ
る１重量％のとき、Ｓｎのほとんど全量がＭｇとの金属
間化合物組織になる。

また、Ｍｇが上述した上限値である５重量％であるとき
、Ｓｎの添加量が増えてもその全量がＭｇとの金属間化
合物組織となるので、本発明のＭｇが１〜５重量％でＳ
ｎが３〜１０重量％の範囲内にある限り、Ｓｎの大部分
がＭ　ｇ””２　’　Ｓ　ｎの金属間化合物組織となる
ことになる。

勿論、量産時には溶質金属の中で特に酸化性の強いＭｇ
が溶解作業中の蒸発酸化等によって消耗して、所期の比
率の成分比に若干のぶれが生じることがあるが、本発明
の接点材の特性が大きく変化するものではない。

本発明では、−上述した通り銀の溶融液にも全く浸食さ
れないＭｇＯをＭｇ２Ｓｎの金属間化合物として鋼中に
固溶せしめるものであるが、内部酸化進行機能を持たせ
るために必要な元素としてＩｎを添加する。

Ａｇ−３ｎ系固溶合金にＩｎを添加して内部酸′化する
ことは知られているが、この場合ＩｎのＳｎ中への拡散
速度が余りにも早くて、合金の表面部に錫の酸化物が過
度に偏析して、いわゆる「かわけ」が生じる欠陥がしば
しばみられる。

ところが、このＳｎをＭｇとの金属間化合物として内部
酸化すると、通常の内部酸化温度（６００〜８５０℃）
下では、たとえＩｎの介在があっても、酸素の進入方向
に向ってそれほどには拡散せず、現にある場所において
内部酸化されることになる。

即ち、鋼中の全元素は化合物を含む合金として融点の高
い一定律の元素群として酸素の侵入に追従し、極めて小
範囲の拡散移動のみで内部酸化は進行する。

従って、一般の内部酸化複合銀合金に比較して、表層部
から中心部にわたって組織、１１１度変化が極めて少な
い材料が得られる。しかも、前述した如く化合物状態で
ある合金は一元素のみが先行して拡散するような現象は
少なく、全域にわたって等質の酸化物微粒子の分散組織
を呈し、形状も等軸な結晶となる。

また、電気接点材料の性能の面からみると、酸化物の各
結晶は三元系酸化物としての物理特性をもって銀基質中
で作用し、各元素の単独の性質は実態的には現われない
有利性もある。

ちなみに、Ｍｇ２５ｎ−Ｉｎの固溶合金の融点は５ｎ−
Ｉｎ系合金よりもはるかに高くて、高温下における硬度
も高く、従って溶着力は弱い。

なお、Ｍｇ、、Ｓｎの金属間化合物の融点は、Ｍｇ（約
２９重量％）・Ｓｎ（約７１重量％）のときが最高であ
り、これを中心としてＭｇ（約１０重量％）・Ｓｎ（約
９０重量％）とＭｇ（約５０重量％）・Ｓｎ（約５０重
量％）の範囲内ではこの発明の目的に合った高融点を有
するものである。

従って、大電流を短絡した時に発生するアーク熱に対し
ても、構造上の融点は銀のそれよりもはるかに高く、耐
熱性は大気中で銀の融点以」−で放置しても何等の変化
もないことが立証される。

前述した通り、Ｍｇ、、Ｓｎの金属間化合物は、Ａｇ合
金の液相より直接に固相析出するために、その分子拡散
が非常に少ないので、本発明においてはＩｎが’Ｓｎと
共晶をなすような量、即ち０．５〜６重量％の範囲でＩ
ｎを添加するものである。

また、本発明接点材料においては、ときにはＣｄ元素を
添加してもよい。これは、最近の電子回路保護用のブレ
ーカ−等に要求される如く、その接点材が微小電流負荷
と大電流負荷の双方に使用される場合、７２０°Ｃ近辺
で揮発性の高いＣｄＯが存在することによって、微小電
流負荷時の接触抵抗を安定させるためのものである。

しかし、この場合に大電流短絡時の発生ガス量は増加す
るので、用途別の要求に応じて添加する必要がある。こ
のような目的に合ったＣｄの添加級は、０．１〜５゜０
重量％の範囲内である。

また、鉄属元素は銀への固溶度が極めて少なく、かつ鍛
造効果を高めるのに効果があり、銀結晶の微細化を増す
ので、０．０１〜０．５重量％の範囲内で添加してもよ
い。

（ニ）実施例実施例ｌＭｇ２Ｓｎの金属間化合物（Ｍｇ約２９ｗｔ％。

Ｓｎ約７１ｗｔ％）を８０重量％とＩｎ２Ｏ重量％の配
合比になる母合金を９００°Ｃの温度下、アルゴンガス
雰囲気中で溶解、鋳造してインゴット状の母合金を作っ
た（この母合金を第１表中で符号（Ａ）で示している）
。

この母合金は脆弱合金であり、これを圧延粉砕して第１
表中に示す比率で銀と配合し、溶解して銀合金とした。

次に、これを鋳造、圧延して純銀板を　１／１０に匹敵
する厚みで裏張りした１、０■厚の板となし、これから
４．５ｍｍφＸ　１．Ｏｍｍ　ｔのディスク状接点をプ
レス抜きして作り、７００°Ｃで０□３０ａｔｍの圧力
下で約４８時間保持して完全内部酸化した。（試料Ｎｏ
、　　１）　　。

実施例２実施例１と同様の丁程中、鋼中に０．１重量％のＣｏ　
、　０．１重量％のＮｉ、１．５重量％のＣｄ、２重量
％のＣｄと０．１重量％のＣｏ、あるいは２．５重量％
のＣｄと０．１重量％のＦｅをそれぞれ添加して溶解し
、以後は同工程により同寸法の試料を得た。（試料Ｎｏ
、２．３，４，５．６）実施例３第１表中に示す比率の組成分を全配合・溶解して銀合金
とした。これを実施例１と同様に鋳造・圧延して純銀を
裏張りした板とし、これからディスク状接点を得、内部
酸化した。（試料Ｎｏ、７゜比較例また、比較例としてＡｇＡｇ−５ｎ（８％）−Ｉｎ（３
ｗｔ％）　−Ｎ　ｉ　　（０，１ｗｔ％）ならびにＡｇ
−Ｃｄ（１５ｗｔ％）　−３ｎ　（１，５ｗｔ％）　−
Ｎｉ（０，２ｗｔ％）の同寸法の試料を上記実施例３に
準じて作成した。（試料Ｎｏ、９．１０）以下に、これ
らの試料の物理特性と電気試験の結果を示す。

（以下余白）（１）物理特性第　　１　　表（ＩＩ　）電気試験ａ）三相交流電磁開閉器（市販品）に前記した本発明の
試料と比較例の接点材料を取付け、定格２５Ａ、２２０
Ｖに対する過負荷条件の２５ＡＸ６の電流（Ｐｆ、　０
．３　）の開閉テストを各３器（竺相）について３万回
実施した耐久テストの結果は第２表の通りであった。

ｂ）　また、三相５０Ａの定格電流ブレーカ−各々３台
について２２０Ｖ、２５００Ａにおける０１ｃｏ、ｃｏ
の３回の短絡テストの結果は第３表の通りであった。

（以下余白）第２表第　　３　　表（ホ）発明の効果本発明の接点材料は、上記の通り電流密度の大きい負荷
条件での性能が極めて良好であり、また従来品に比較し
て大幅な改善が認められることも上記テスト結果からし
て明らかである。

また、本発明の接点材料の初期抵抗は一般的に高いが、
耐久性や遮断性では非常に優れいている。なお、この初
期抵抗も接触圧力を増したりすることこと等によっ・て
改善できるものである。

さらに、短絡・耐久試験後の本発明の接点材の接触面は
、従来品に比して清浄であった。また、ＣｄＯを添加す
ることにより、耐久テストにおける機械的物性（展延性
）が良くなり、その結果接点割れが少なくなることも認
められた。

特　許　出　願　人　中外電気工業株式会社−手　続　
補　ＴＦ　　書（自発）１．事件の表示特願昭６３−１５３７５３号２、発明の名称銀−酸化物電気接点材料３、補正をする者事件との関係　　特許出願人名称　中外電気工業株式会社４代理人明細書の「特許請求の範囲」の欄６、補止の内容別紙の通り。

２、特許請求の範囲（１）金属成分でそれぞれ３〜１０重量％のＳｎと１〜
５重量％のＭｇと０．５〜６重量％のＩｎとを含み、こ
れらの元素を固溶しかつ該ＳｎのほとんどがＭｇとの金
属間化合物である銀合金を内部酸化した銀−金属酸化物
電気接点材料。

（２）前記銀合金が更にＣｄを０．１〜５．０重量％含
有する特許請求の範囲第１項記載の銀−金属酸化物電気
接点材料。

（３）前記銀合金が更に鉄属元素を０．０１〜０．５重
量％含有する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の銀
−金属酸化物電気接点材料。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属成分でそれぞれ３〜１０重量％のＳｎと０．
１〜５重量％のＭｇと０．５〜６重量％のＩｎとを含み
、これらの元素を固溶しかつ該ＳｎのほとどがＭｇとの
金属間化合物である銀合金を内部酸化した銀−金属酸化
物電気接点材料。
（２）前記銀合金が更にＣｄを０．１〜５．０重量％含
有する特許請求の範囲第１項記載の銀−金属酸化物電気
接点材料。
（３）前記銀合金が更に鉄属元素を０．０１〜０．５重
量％含有する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の銀
−金属酸化物電気接点材料。