JPH03180436A - 小電流領域用摺動電気接点材料とその製造方法 - Google Patents

小電流領域用摺動電気接点材料とその製造方法

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JPH03180436A JP2189945A JP18994590A JPH03180436A JP H03180436 A JPH03180436 A JP H03180436A JP 2189945 A JP2189945 A JP 2189945A JP 18994590 A JP18994590 A JP 18994590A JP H03180436 A JPH03180436 A JP H03180436A
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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） 本発明は電気接点材料とその製造方性に関し、更に詳し
くは、耐アーク性、潤滑性、耐摩耗性が優れているとと
もに、接触抵抗は低くしかも使用時におけるそのばらつ
きが小さい電気接点材料であって、とくに、小型のスラ
イドスイッチやモータなど、小電流領域で駆動する電子
・電気機器に組付けられる摺動接点の材料として好適な
電気接点材料とその製造方ｌ去に関する。
（従来の技術） リベットやブレーカなどに組込まれる開閉接点。
スライドスイッチなどに組込まれる摺動接点、またはモ
ータなどに取り付けられる回転摺動接点などの電気接点
の材料としては、従来から、Ｃｕを１〜２０重量％含有
するＡｇ−Ｃｕ系合金や、Ｎｉを１〜２０重量％含有す
るＡｇ−Ｎｉ系合金等が広く使用されている。
しかしながら、これらの材料は、耐アーク性や耐摩耗性
が良好な材料とはいえず、耐溶着性に問題がある。とく
に、Ａｇ−Ｃｕ系合金は、使用時に発生するＣｕの酸化
物によって接触抵抗が高くなり、しかもその値は不安定
になるという問題がある。したがって、Ａｇ−Ｃｕ系合
金で摺動接点を製造し、これを例えば小型モータの整流
子の外周接点片として用いた場合、その接触抵抗が経時
的に変化することにより、整流子の回転速度が大きくば
らついて不安定となる。
一方、耐溶着性が良好な接点材料として、Ａｇ酸化物系
合金が知られている。
例えば、Ａｇ−酸化マンガン系合金（特開昭５１１３６
１７０号公報および特開昭５２−３０２１７号公報参照
）、Ａｇ−酸化インジウム系合金（特開昭５２９６２５
号公報参照）、Ａｇ−酸化亜鉛系合金（特開昭５４−１
４９３２２号公報参照）、酸化物が酸化リチウムを必須
とし、他は酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化マ
グネシウム、酸化ケイ素の１種または２種以上であるＡ
ｇ−酸化物系合金（特開昭５８１１０１３３号公報参照
）などが知られている。
これらのＡｇ−酸化物系合金は、いずれも、各金属元素
の所定組成から成る合金を、酸素ガス雰囲気中で所定の
時間加熱して、母材であるＡｇ以外の添加元素の内部酸
化を進め、Ａｇの粒界に添加元素の微細な酸化物を析出
させるという方法で製造される。
このような内部酸化法で製造されたＡｇ−酸化物系合金
は、Ａｇの粒界に析出している添加元素の酸化物微粒子
の働きにより、接点材料として使用したとき、その耐溶
着性が、すなわち、耐消耗性が向上した材料になる。
ところで、電気接点のうち、摺動接点は、各種プリンタ
、カメラ、ＶＴＲなどの小型化が進行するに伴ってその
用途が拡大し、例えば、小電流領域で使用される小型ス
ライドスイッチなどの摺動接点や、マイクロモータなど
の回転摺動接点として使用されている。
このような摺動接点用の材料としては、各種の材料が提
案されている。例えば、特開昭５８１０４１３９号公報
に記載のＡｇ−Ｃｕ系合金。
特開昭５８−１０４１４１号公報に記載のＡｇ５ｂ系合
金、特開昭５８−１０７４４１号公報に記載のＡｇ−Ｚ
ｎ系合金、特開昭５８−１０７０４８号公報に記載のＡ
ｇ−Ｉｎ系合金が知られている。
また、摺動接点用の材料として特定されたものではない
が、耐溶着性や耐消耗性が良好な接点材料として、特公
昭５８−６００８号公報では、Ｌｉと希土類元素を必須
成分とするＡｇ系合金およびそれを内部酸化した材料が
知られている。
この材料は、主として開閉接点用の材料として開発され
たものであり、１〜１００Ａ程度の中電流領域で使用し
て有効とされている。
ところで、前記した各種のエレクトロニクス機器の場合
、最近では、−層の小型化への要求とともに、高性能化
、高信頼性化も強く求められている。また、これら機器
の使用環境も多様化し、例えば、微量のアンモニアやホ
ルマリンなどの有機ガス雰囲気下、または高温多湿の雰
囲気下で使用されるケースもある。
このようなことは、これらの機器に組込まれる電気接点
に次のような特性を要求することになる。
まず第１に、機器の小型化は、それに組込む電気接点の
小型化を要求する。そして、それに伴い、使用電流が小
電流になるとともに、接触圧力も小さくなるという傾向
にある。例えば、電流：１ｍＡ〜ＩＡ、圧力１０ｇ以下
の条件で使用される場合が多い。このように、使用電流
が小で接触圧力も小になると、接点部分における導通不
良が起りやすくなるので、このことを防ぐために接点材
料の接触抵抗を低く抑えることが必要になる。
また、接触圧力が低くなると、摺動接点の場合、摺動中
にその表面では微小アークが発生し、そのことによる材
料の消耗が進むので、材料には一層の耐アーク性が要求
される。
更に、接点の小型化に伴いその導体断面積が小さくなる
。その結果、接点の全抵抗は大きくなり、使用時におけ
る抵抗発熱量が増加するので、それを防ぐために、接点
材料の比抵抗は小であることが必要になる。
また、接点にとって、その使用寿命の長いことは高信頼
性を確保する要件であるが、そのために、接点の材料と
しては、高硬度で耐摩耗性に優れていることが必要にな
る。
更に、例えばマイクロモータに組込まれる回転摺動接点
の場合、運転中における回転数のばらつきを抑制するた
めに、接点の接触抵抗の経時的な変化の少ないことが必
要になる。とくに、前記したアンモニアや有機ガス雰囲
気下、高温多湿の雰囲気下で長時間使用しても、接触抵
抗が経時的に劣化しないことが必要である。そのため、
接点材料には、耐酸化性、耐硫化性、耐アンモニア性。
耐有機ガス性などの耐食性が強く要求されている。
また、最近のマイクロモータでは例えばその回転数を５
０００〜２０００Ｏｒｐｍ程度で高速運転する傾向が増
しているが、この高速運転を安定して実現するために、
組込まれる回転摺動接点は摩擦係数の小さい材料から成
りその潤滑性に優れていることが必要となっている。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、電気接点材料に関する前記したような要求を
充足せしめるために威されたものであって、とりわけ、
小電流領域で使用する摺動接点の材料として有用な電気
接点材料とその製造方法の提供を目的とする。
（課題を解決するための手段） 上記した目的を達成するために、本発明においては、Ｌ
ｉ：０．０１〜２．０重量％、希土類元素二〇、０１〜
０．２重量％、および、残部がＡｇから成ることを特徴
とする電気接点材料、ならびに、Ｌｉ換算量で０．０１
〜２．０重量％に相当するリチウム酸化物、希土類元素
換算量で０．０１〜０．２重量％に相当する希土類元素
の酸化物、および、残部はＡｇまたはＡｇ合金から威る
ことを特徴とする電気接点材料が提供され、また、Ｌｉ
：０．０１〜２．０重量％、希土類元素：　０．０１〜
０，２重量％、残部がＡｇまたはＡｇ合金から成る合金
を、酸素雰囲気中で加熱して、前記Ｌｉおよび希土類元
素を内部酸化することを特徴とする電気接点材料の製造
方法が提供される。
本発明の電気接点材料は、Ａｇを母材とし、ここに、Ｌ
ｉと希土類元素が同時に含まれているＡｇ合金である。
用いる希土類元素としては、Ｌａ。
Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｓｃ、Ｙ、Ｅｕ、Ｇｄ。
Ｔｂ　＋　Ｄｙ　＋　Ｈｏ　、Ｅ　ｒ　＋　Ｔｍ　、Ｙ
ｂ　＋　　Ｌｕのいずれか１種または２種以上である。
これらのうち、Ｌａ、Ｃｅはとくに好ましい。
Ｌｉと希土類元素は、調製されたＡｇ合金の硬度を高め
て耐摩耗性を向上せしめ、また摩擦係数を減少せしめて
潤滑性を高めるとともに、耐アーク性の向上をもたらし
、もって接点としての使用時における消耗量を少たらし
めるという効果を発現する。
この場・合、Ｌｉが０．０１重量％未満または希土類元
素が同じ＜０．０１重量％未満の場合は、上記した効果
が不充分であり、また、Ｌｉが２．０重量％を超える場
合や、希土類元素が０．２重量％より多い場合は、得ら
れるＡｇ合金の比抵抗が増加したり、接触抵抗の経時変
化が大きくなってしまい、接点材料、とくに、小電流領
域で使用する小型の摺動接点の材料としての特性が低下
する。
Ｌｉの好ましい含有量は０．０１〜０．１重量％。
更に好ましくは、０．０２〜０．１重量％であり、また
、希土類元素の好ましい含有量は０．０２〜０．２重量
％である。
上記した組成のＡｇ合金に、更に、Ｉｎ、Ｓｎ。
Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｃｄ。
Ｃｒ、Ｂｉのいずれか１種または２種以上を添加すると
、合金の潤滑性や硬度が更に向上するので耐摩耗性を高
めることができる。
この場合、これら元素の添加量がＯ，１重量％未満の場
合は、上記した効果が不充分であり、また、１．０重量
％より多く添加すると、合金の比抵抗の増加や接触抵抗
の経時変化が大きくなってしまう。
好ましい添加量は、０．１〜０．５重量％、更に好まし
くは、０．１〜０．３重量％である。
上記した各元素のうち、Ｚｎ、Ｍｎを添加する場合は、
いずれも、その添加量は０．５重量％未満とする。０．
５重量％以上添加すると、上記したような比抵抗の増加
や接触抵抗の経時変化の増大が起こりはじめるからであ
る。
また、Ａｇ合金に、Ｆｅ、Ｎｉ　、Ｃｏの１種または２
種以上を添加すると、得られるＡｇ合金における結晶粒
が微細化し、その結果９合金の耐摩耗性を向上させるこ
とができる。
この添加量が０．０３重量％未満の場合は、上記した効
果が充分に発現せず、また、その添加量が０．６重量％
より多い場合は、合金の溶製時に偏析が起こり、得られ
たＡｇ合金の摺動消耗を増大させてしまうので好ましく
ない。好ましい添加量は０．０３〜０．２重量％、更に
好ましくは０．０３〜０．１重量％である。
前記したＩｎ等の群の元素、Ｆｅ等の群の元素は、それ
ぞれ、別々に添加してもよいが、同時に添加してもよい
。
本発明の電気接点材料は、上記した各金属元素の所定量
を混合して、それを、例えば高周波溶解炉で溶解鋳造す
ることによって調製することができる。
この材料で電気接点を製造する場合は、材料の鋳造品の
表面を機械的に面削したのち、例えば冷間圧延して所望
の接点形状に加工すればよい。
なお、このとき、ＣｕまたはＣｕ合金、ＦｅまたはＦｅ
合金のような材料から成る母材の全面、もしくは一部表
面に、上記接点材料をクラッドしたり、または、リベッ
ト状にかしめるなどの方法で一体化してもよい。
本発明の別の電気接点材料は、前記したＡｇ合金を、例
えば大気中のような酸素雰囲気中で加熱して、含有され
ているＬｉと希土類元素を内部酸化したものである。
この材料は、母材であるＡｇやＡｇとＩｎ等の群または
／およびＦｅ等の群との合金の中に、微細なリチウム酸
化物および希土類元素の酸化物が析出しかつこれらが均
一に分散しているので、硬度や耐摩耗性が向上し、結果
として、内部酸化しない前記のＡｇ合金に比べて、開閉
接点または摺動接点として使用したときに、その消耗量
を減することかできる。
この場合、リチウム酸化物の量はＬｉへの換算量にして
０．０１〜２．０重量％、希土類元素の酸化物の量は希
土類元素への換算量にして０．０１〜０．２重量％に、
それぞれ、相当する量に管理される。
この内部酸化の条件は、前記したＡｇ合金中のＬｉと希
土類元素が、母材であるＡｇや、更にｉｎ等の群やＦｅ
等の群の酸化を起さないような条件、すなわち、Ｌｉや
希土類元素が選択的に酸化されるような条件であること
が好ましい。
そのような条件は、Ｌｉや希土類元素の含有量。
適用される酸素雰囲気における酸素濃度、酸化処理時の
温度、処理時間等によって決められるが、例えば、酸素
雰囲気が大気であった場合、そして、Ｌｉや希土類元素
の含有量が上記範囲にある場合、処理温度は２００〜８
００°Ｃ１処理時間は、Ａｇ合金の板厚にもよるが、Ｉ
Ｏ秒〜２時間であることが好ましい。
（発明の実施例） 高周波溶解炉を用いて第１表に示した組成のＡｇ合金を
鋳造して試料とした。なお、表中の内部酸化処理の条件
は、雰囲気二大気、温度：４００℃。
処理時間：１時間である。
（以下余白） これらの各試料につき、下記の仕様で、微動摩耗接触抵
抗試験（Ｆｒｅｔ口ｎｇ試験）による接触抵抗と摩耗部
の面積、バウデン型摩耗試験機による動摩擦係数、およ
び、大気加熱と恒温恒湿試験による接触抵抗値をそれぞ
れ測定した。
微動摩耗接触抵抗試験： ヘッド　：頭部半径ＩＭのＡｇ−５０％Ｐｄ製の棒 荷重　　：５ｇ 通電電流：０．ｌＡ、１．ＯＡ 摺動距離：　Ｏ，１１ｍ 摺動回数＝２０２０ ｍ動速度：１００Ｈｚ ヘッドを２０万回摺動させた時点で、通電電流０．１Ａ
、１．ＯＡの場合と試料とヘッド間の接触抵抗（ｍΩ）
と通電電流ｌ、ＯＡにおける摩耗部の面積（印２）を測
定。
動摩擦係数： ヘッド　：頭部半径１ｎｍのＡｇ−５０％Ｐｄ製の棒 摺動距離・１０ｍｍ 摺動回数：１００回 摺動速度：　ｌ　００　ｍｍ／ｍｉｎ ｍ／ｍ型１００回摺動させた時点で動摩擦係数（μｋ）
を測定。
大気加熱、恒温恒湿試験： 大気加熱試験の場合は、試片を、１５０℃の大気中で１
００時間加熱し、試験前後において、荷重５ｇ、通電電
流０．１　Ａで接触抵抗（ｍΩ）を測定。
・恒温恒湿試験の場合は、試片を、温度５０℃、相対湿
度９５％の大気中に１００時間放置し、その前後におい
て、荷重５ｇ、通電電流０．１Ａで接触抵抗（ｍΩ）を
測定。
以上の結果を第２表に示した。
（以下余白） （発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明の電気接点材料は
、耐アーク性、潤滑性、耐摩耗性が優れていて、しかも
、接触抵抗が低く、かつその接触抵抗の環境による変化
も小さい。
したがって、本発明の電気接点材料は、小電流領域で使
用する摺動接点や回転摺動接点の材料としてその工業的
価値は大である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）リチウム：０．０１〜２．０重量％、希土類元素
    ：０．０１〜０．２重量％、および、残部が銀から成る
    ことを特徴とする電気接点材料。
  2. （２）更に、インジウム、すず、亜鉛、マンガン、パラ
    ジウム、アンチモン、銅、マグネシウム、鉛、カドミウ
    ム、クロム、ビスマスの群から選ばれる少なくとも１種
    の元素：０．１〜１．０重量％（ただし、亜鉛、マンガ
    ンはそれぞれ０．５重量％未満とする）または／および
    鉄、ニッケル、コバルトの群から選ばれる少なくとも１
    種の元素：０．０３〜０．６重量％を含有する請求項１
    に記載の電気接点材料。
  3. （３）リチウム換算量で０．０１〜２．０重量％に相当
    するリチウム酸化物、希土類元素換算量で０．０１〜０
    ．２重量％に相当する希土類元素の酸化物、および、残
    部は銀または銀合金から成ることを特徴とする電気接点
    材料。
  4. （４）前記銀合金が、インジウム、すず、亜鉛、マンガ
    ン、パラジウム、アンチモン、銅、マグネシウム、鉛、
    カドミウム、クロム、ビスマスの群から選ばれる少なく
    とも１種の元素：０．１〜１．０重量％（ただし、亜鉛
    、マンガンはそれぞれ０．５重量％未満とする）または
    ／および鉄、ニッケル、コバルトの群から選ばれる少な
    くとも１種の元素：０．０３〜０．６重量％、残部は銀
    から成る請求項３に記載の電気接点材料。
  5. （５）リチウム：０．０１〜２．０重量％、希土類元素
    ：０．０１〜０．２重量％、残部が銀または銀合金から
    成る合金を、酸素雰囲気中で加熱して、前記リチウムお
    よび希土類元素を内部酸化することを特徴とする電気接
    点材料の製造方法。
  6. （６）前記銀合金が、インジウム、すず、亜鉛、マンガ
    ン、パラジウム、アンチモン、銅、マグネシウム、鉛、
    カドミウム、クロム、ビスマスの群から選ばれる少なく
    とも１種の元素：０．１〜１．０重量％（ただし、亜鉛
    、マンガンはそれぞれ０．５重量％未満とする）または
    ／および鉄、ニッケル、コバルトの群から選ばれる少な
    くとも１種の元素：０．０３〜０．６重量％、残部は銀
    から成る請求項５に記載の電気接点材料の製造方法。
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