JPH02270926A - 電気接点材料 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は中負荷用遮断器などに好適に使用しうる電気接
点材料に関する。

〔従来の技術・発明が解決しようとする課題〕従来、中
負荷用遮断器などの電気接点に用いられる材料としては
、Ａｇ−ＶＣ（銀−炭化タングステン）系の接点材料（
たとえば特公昭３９−２８８８６号公報に開示されてい
るもの）が主として使われている。

しかしながら、Ａｇ−ＷＣ系材料からなる接点は接触力
が小さいときは接触抵抗がかなり増加し、温度上昇も大
きくなるという問題がある。また、耐溶着性の面でも充
分満足できるものではない。

これらの欠点を、第３成分の添加により改良し　゛よう
とする研究が数多くなされている。たとえばグラファイ
トを配合することにより接触抵抗および耐溶着性を改善
したもの（たとえば特公昭４４−７８４０号公報に開示
されているもの）がその代表例としてあげられる。

従来の接点材料に用いられているＶＣは、融点が高く、
硬度も大きいため、電気接点の耐アーク性および耐溶着
性の向上に効果があり、さらにグラファイトを含む接点
材料からなる電気接点は、開閉時に発生したアーク熱で
グラファイトが還元性ガスになり、ＶＣの酸化を防止し
て温度上昇を抑えるとともにグラファイトの潤滑性によ
り耐溶着性の向上に効果があると考えられる。

しかし、グラファイトが添加された接点材料からなる電
気接点には、開閉を多数回繰返すと、開閉時にアークに
よる熱衝撃および機械的衝撃のためにグラファイト粉末
のへき開、剥離などが生じ、接触抵抗および消耗量の増
大、絶縁特性の低下などがおこりやすくなるという欠点
がある。

したがって、従来の接点材料からなる電気接点では、通
電容量および遮断容量を大きくとれないことや接触子の
接触圧力を小さくできないことなどのため、遮断器の小
型化や原価低減が困難である。

本発明は上記のような問題を解消するためになされたも
ので、耐溶着性、耐消耗性および耐絶縁性を併せもち、
かつ温度上昇が低くて実用性に優れた接点材料を提供す
るものである。さらに本発明の接点材料は、高価な銀の
量をかなり少なくすることにより電気接点を安価なもの
とし、銀の量が少なくても接点として使用可能な接点材
料を提供するものである。

本発明者らは、上記のような問題を解決するためにＡｇ
に種々の金属、合金、金属間化合物などを添加した材料
を作製し、接点試験機またはノーヒユーズブレーカに組
込み、種々の実験を行なった。

この結果、まず従来からよく用いられているＡｇ−ＶＣ
合金を作製する際にＰｅ５ＮＩ、Ｃｏなどの鉄族金属を
添加した合金を作製したばあい、これらの合金は耐アー
ク性はやや向上するものの接触抵抗が増大し、最終的に
消耗量も増大した。これらの合金では、アークによる昇
温の抑制による遮断性能の向上や消弧性能の向上に寄与
するものはＡｇだけであって、’ｄｃＳＰｅ、、Ｎｆ、
　Ｃｏなどは高温における機械的強度を向上させるが、
遮断性能や消弧性能の向上には効果がないことがわかっ
た。

また、−船釣に実施されているように前記の鉄属金属が
添加された合金の作製時に、さらにグラファイトを添加
すると、接触抵抗や温度上昇を抑制するという点で効果
があるものの消耗量が増加し、実用的でないことがわか
った。これらの結果もまた、Ａｇ以外に消弧性を発揮す
るものがないためである。

さらに、前記のグラファイトが添加された合金に、グラ
ファイトと反応して炭化物を生成するＴＩ。

Ｃｒｓ　Ｎｂ、　Ｔａなどを添加し、Ａｇの融点以上の
温度で焼結して合金を作製したが、Ａｇとグラファイト
の濡れ性が改善されたのみで、接点材料としての基本的
特性を向上させるには至らなかった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記のごとく種々の実験の結果、Ａｇ。

ＴｉＮ　、　Ｃｒ２ＴｊおよびＢＮを共存させた接点材
料が非常に優れた特性を示すことが見出されたことによ
りなされたものであり、八ｇを主成分とし、ＴｌＮ１３
〜３５％（重量％、以下同様）　、Ｃｒ２Ｔｉ　Ｏ，５
〜５％およびＢＮ　Ｏ，５〜５％を含有してなる電気接
点材料に関する。

〔作　用〕

本発明の接点材料は、Ａｇ中にＴｉＮ　、　Ｃｒｚ　Ｔ
ｉおよびＢＮが分散しているものであり、それらの相互
作用により高温強度に優れ、遮断性能、耐アーク性およ
び耐消耗性が向上する。

〔実施例〕

本発明に用いられるＡｇは導電性の基材であり、接触の
信頼性を高めるうえで必要な成分である。

また、アーク冷却などにも効果がある。たとえばＡｇの
平均粒径は１〜２０−が好ましい。純度は９９．５％以
上が好ましく　、９９．９％以上がより好ましい。

本発明に用いられるＴｉＮは、主に接点の骨格として高
温下での強度の向上に寄与し、さらに他の成分と相互に
作用して消弧能力を発揮する成分である。たとえばＴｉ
Ｎの平均粒径は１〜１００−が好ましく、２０〜４０ｕ
ｍがより好ましい。純度は９９，５％以上が好ましい。

本発明に用いられるＣｒ２Ｔｉは他の成分、とくにＴｉ
ＮやＢＮと相互に作用して消弧能力を発揮し、遮断性能
を向上させる成分である。たとえばＣｒ２Ｔｉの平均粒
径は０．５〜１０ρが好ましく、０．５〜１遍がより好
ましい。純度は９９％以上が好ましい。

また、本発明に用いられるＢＮはＡｇ中にごく微細に分
散し、Ａｇの強度を向上させると同時に他の成分と相互
に作用して消弧能力を発揮する成分である。たとえばＢ
Ｎの平均粒径は０．１〜１ａｍが好ましく、　０．５〜
０．７虜よりか好ましい。純度は９９％以上が好ましい
。

本発明の接点材料中に含有されるＴｉＮの量１５〜３５
％であり、２５〜３０％であるのがさらに好ましい。

該含有率が１５％未満ではＣｒｚ　ＴｉやＢＮの含有量
に関係なく接点の消耗量が多くなり、逆に３５％をこえ
ると接点の温度が上昇しやすくなる。

接点材料中に含有されるＣｒｚ　Ｔｉの量は０．５〜５
％であり、１〜２％であるのがさらに好ましい。

また、接点材料中に含有されるＢＮの量は０．５〜５％
であり、０．５〜１％であるのがさらに好ましい。

Ｃｒｚ　ＴｌおよびＢＮの割合がそれぞれ０．５％未満
では接点の消耗量が多く、逆に５％をこえると接点の温
度上昇、消耗量ともに大きくなる。

またＴｉＮの密度は５．４ｇ／ｃｊ”程度であり、従来
の接点材料に用いられているＶＣの密度ｔ５．８ｇ／−
に比べて非常に小さいため、同じ体積の接点材料を作製
したばあい、本発明の接点材料は従来のものよりも高価
なＡｇの量を少なくできる。すなわち、たとえばＡｇが
５０重量％のＡｇ−ＶＣ合金はＡｇの体積％が６０であ
り、ＴｉＮが２８Ｍ量％以上のＡｇ−ＴｉＮ合金はＡｇ
の体積％が６０以下である。

本発明の接点材料は、たとえばつぎのようにして製造す
ることができる。

Ａｇ、　ＴｉＮ　、　Ｃｒｚ　Ｔｉ５ＢＮの各粉末を配
合し、均一な組成となるように混合したのち成形体を作
製する。この成形体を真空中で９（１０〜９８０　”Ｃ
に加熱し、圧力１００〜２００　ｋｙｄ、圧力保持時間
５〜８０分でホットプレスを行なうことにより本発明の
接点材料を作製することができる。

このようにしてえられた本発明の接点材料の密度は、理
論密度の９５％以上である。

つぎに実施例によって本発明の接点材料についてさらに
具体的に説明する。

実施例１〜５および比較例１〜６ （接点材料の作製） 第１表に示す平均粒径を有する各粉末を第１表に示す割
合で配合し、均一な組成になるように混合したのち成形
体を作り、真空中で９４０’Ｃに加熱し、圧力ＺＯＯｋ
ｇη、圧力保持時間３ａ分でホットプレスを行ない、接
点材料を製造した。これらのホットプレス品の密度は理
論密度の９８％以上であった。

なお、第１図は実施例２で作製した接点材料の金属組織
の倍率１００倍の顕微鏡写真であり、第２図は比較例１
で作製した接点材料の金属組織の倍率１００倍の顕微鏡
写真である。第１図および第２図から、従来の接点材料
ではＶＣ部分とＡｇ部分とが分離して存在しており、そ
れぞれ骨格と電気特性を受は持つ構造になっているが、
本発明の接点材料ではＴｉＮが分散して骨格をなし、Ｃ
ｒ２ＴｉおよびＢＮがＡｇ中に分散し、各成分が相互に
作用して消弧性能を発揮しやすい構造になっていること
がわ（接点材料の特性評価） 上記の方法で作製された接点材料を接点の評価試験に適
した形状および寸法（φ９ＢＸ２ｍｍ）に加工し、ＡＳ
ＴＭ式の試験装置を用いて性能試験を行なった。試験条
件はＡＣ２２０Ｖ　５１００Ａ、接点の接触圧力１　ｋ
ｇイ、力率０．７５　、開閉頻度６０回／分で、１万回
の開閉を行なった。１万回開閉後の温度上昇と消耗量を
第２表に示す。なお°、温度上昇は接点台金裏面に熱雷
対をろう付けして測定し、消耗量はネジ式の合金を装置
から取り外して重量測定し、試験前の重量からの減少を
調べた。

第２表に示されるように、本発明の接点材料である実施
例１〜５の接点材料は、従来のＡｇ−ＶＣなどからなる
接点材料と比較して、温度上昇、消耗量とも小さく優れ
た材料であることがわかる。本発明の接点材料が優れた
ものである原因についての詳細は不明であるが、Ａｇと
他の添加物との相互作用やＢＮの高温で分解する際にア
ークによる昇温を制御する効果などによって、遮断性能
そのものが向上するとともに、接点に入る熱が少なくな
り、アークによる衝撃が減少して温度上昇や消耗などに
おける性能が向上するものと考えられる。このことは電
流遮断時のアーク時間が、従来の接点材料よりも短い（
平均８ｍ５ｅｃ以下）ことからもわかる。

一般に、ＡＳＴＭによる試験結果と実機での性能は完全
には対応しない。そこで、つぎに２００Ａフレームの実
機（ノーヒユーズ遮断器）にそれぞれの接点を組込んで
試験を行なった。試験条件を以下に記す。なお、接点寸
法は可動側をｔｌ、６ｍｍＸ　６ｍｍ　Ｘ８匝Ｉ、固定
側をｔｌ、８＋＋＋＋ｉＸ　　８ｍ５Ｘ　　８■Ｉとし
た。

過負荷試験：　ＡＣ４７０Ｖ　、　１３８０Ａ　、力率
０．４６．２５回（頻度：２回／分） ○：温度上昇が１００℃未満 Ｘ：温度上昇が１００℃以上 通電耐久試験：　ＡＣ４７０Ｖ　、　２３ＯＡ、力率０
，７８．４０００回（頻度：６回／分） Ｏ：温度上昇が１００℃未満 ×：温度上昇が１００℃以上 短絡試験：　４８０Ｖ、　　９．８ｋＡ、力率０，３５
０：接点が残存し、通電が可能 ×：接点が完全に消耗し、通電 が不可能 短絡後の耐圧二２ｋＶ　−１分 ０：放電なし ×：放電あり 試験結果を第３表に示す。

第３表に示されるように本発明の接点材料からなる接点
は温度上昇も低く、消耗量も少ない。また試験後の耐圧
にも問題はなく、優れた特性を何していることがわかる
。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の電気接点材料はＡｇ中に所定量
のＴｆＮ、　Ｃｒ２７ＮおよびＢＮが分散した材料であ
るので、高価なＡｇの含有率が少なく、とくに接点の遮
断性能が向」ニし、温度上昇が低く、かつ消耗量の少な
い電気接点材料であり、さらに接点を小形化することが
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例２で作製した接点材料の金属組織の倍率
１００倍の顕微鏡写真であり、第２図は比較例１で作製
した接点材料の金属組織の倍率１．００倍の顕微鏡写真
である。 代　　理　　人　　　　　　大　　　　岩　　　　増　
　　　雄第　　　１　　　図 第　　２　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａｇを主成分とし、ＴｉＮ１５〜３５重量％、Ｃ
   ｒ＿２Ｔｉ０．５〜５重量％およびＢＮ０．５〜５重量
   ％を含有してなる電気接点材料。