JPH03183736A - 銀―酸化物電気接点材料 - 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、気中で使用される、交流、直流回路用、電流
遮断器、大容量開閉器等に今日使用されている銀−酸化
物系電気接点材料に関するものである。

この様な接点材料は、Ａｇ−ｗ、Ａｇ−ｗｃ系の焼結合
金と、Ａｇ−ｓｎＯ２、Ａｇ−ｃｄｏ、Ａｇ−ＺｎＯ系
の焼結合金、及び同種の内部酸化合金とに大別される。

その中で銀−酸化物系合金は、Ａｇ粉末と酸化物粉末を
混合、焼結して作られるものと、溶融銀合金、又は焼結
合金を、酸化焙焼即ち内部酸化して作られるものがある
。

本発明は後者の内部酸化法により、耐熔着性、耐弧性に
優れた特性を有する新規な銀−酸化物電気接点材料に関
するものである。

［従来の技術］ 今日使用される内部酸化法による銀−酸化物接点材料は
、製法上で品質の安定性があり、広範囲な用途で使用さ
れる。その一方で、合金性条件、内部酸化の可否等で制
約を受け、耐熔着性、電気的アーク熱による耐消耗性で
、Ａｇ−ｗ，Ａｇ−ｗｃ系焼結材料に比較しておとる所
が欠点とされている。

Ａｇ−ｓｎｘＩｎｙＯｚ系、Ａｇ−ｃｄｏ−ｓｎＯ２系
に関しても、同じ欠点が擧げられる。故に電流遮断能力
が充分満足される評価は得られていない。

［発明が解決しようとする問題］ 今日使用されている内部酸化法で作られるＡｇ−ｓｎＯ
２系材料はＡｇの固溶態の限度でｓｎを添加し、内部酸
化促剤として、Ｉｎ，Ｂｉの何れかを添加され、双方の
酸化物は融点が低いためにＡｇ−ＳｎｘＩｎｙＯｚ、Ａ
ｇ−ＳｎｘＩｎ□Ｏｚの記号で表現するこれ等の電気接
点材料中に含まれる合金酸化物の融点は下り、分散強化
型材料の耐熱性必然的に劣る。詳しくは、高熱に反応し
て、銀と溶質金属の低級の共範酸化膜を接点表面に形成
し付着し、溶着し易くなる為であるとされる。

本発明に於いては、少い重量で、内部酸化の進行を阻害
する事もなく、前述の低級酸化物の形成を防止する為に
、耐熱性の高い酸化物となるＭｇをＡｇ−ｓｎ−Ｂｉ系
銀合金に添加し、内部酸化合金の作成と、その材料に於
いて、一段と大きい電流遮断を可能とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明で■■したＭｇ元素はＡｇ中に約８重量％の固溶
性を有するが、比重が軽く、Ａｇ，Ｓｎ，Ｃｄ、Ｂｉ、
Ｉｎ等の原子重量が１０７から２０９であるのに対し、
Ｍｇは２４３である。故に重量％で比較すると、等重量
のＳｎ，ＢｉがＡｇ中に固溶し、内部酸化后の折出する
酸化物に比しＭｇｏは４〜５倍の大きさをもって、大き
い容積を銀中に折出、分散する為に、体積の膨張は大で
然も、Ｍｇｏは２８００℃以上の融点を有し、熱的に安
定し、他の酸化物、或はＡｇ−合金に漬蝕されず溶融銀
に対して、いかなる反応を示さないため、耐溶着性は増
す。

以上の理由で、ＡｇとＭｇ−ｓｎ−Ｂｉの三元合金を内
部酸化可能な条件下で配合する。その効果が現はれる０
．６ｗ／ｏＭｇを含む熔融、焼結の冶金的方途で銀合金
としたものを、高圧酸素と適■温度で酸化焙焼し、超微
細粒子を銀基質中に均一に折出、分散する合金とす。Ｍ
ｇ，Ｓｎ，Ｂｉ，含有量は銀固溶範囲の重量であるが、
Ｍｇの比重は１．７ｇｒ／ｃｃとｃｄの８．６ｇｒ／ｃ
ｃに比し低いため、總溶金属は３０原子％とする。

故にＭｇの上限は５ｗ％，Ｓｎ．Ｂｉは当然Ａｇに対し
て固溶限内であり、Ｂｉは、Ｍｇ．Ｓｎの両元素に対し
、８〜１４重量％の固溶限を有する故、Ａｇ−Ｓｎ合金
の場合と同様に極少値の添加で酸化を促進し、良好な組
織は得られる。然し溶質合金が一元的凝固成分である方
が内部酸化組織及び、電気的性能上、常に同等の働きを
維続するに重大な事である。故に、Ｍｇ−Ｓｎ−Ｂｉの
三元共晶合金を目的に応じく、増減添加した銀合金を内
部酸化する事を本発明の解決課題とする。ＭｇＯの分散
する耐熱性能の安定した接点表面は、大電流アークに、
暴露されたとしても、表面熔着はなく、Ｍｇｏ粒子は、
安定して、残存し、消耗も少い、又別の効果作用として
、銀−合金の、内部酸化道程で折出したＭｇ．Ｓｎ．Ｂ
ｉの複合酸化物の結合力は大であり、銀基質中に、夛大
な折出歪と応力を■へ、硬質合金となり、粉末冶金的に
混合焼結する方法では不可能である。高密度な複合材料
が得られる。そして銀の融点以上の高温に耐へる構造組
織を有する銀複合体となる。合金の配合効果作用は実施
例をもって、示すものとする。Ｍｇ，Ｓｎ，Ｂｉの上限
値は共晶、及び固溶限界をもって定められていて、最少 限は使用目的に合致する最低値である。

例へばＢｉはＳｎ−Ｍｇ２Ｓｎの共晶合金でＭｇを０．
６ｗｔ％Ｓｎ０．４ｗｔ％を含む銀合金を内部酸化する
に最低必要量とする。Ｂｉ−Ｓｎの共晶合金がＭｇの約
１０％を内部酸化のための必要重量であり、上限値は金
属間化合物を含む三元共晶合金を銀中に３０原子重量％
を含有するための、Ｍｇ，Ｓｎ，Ｂｉ量とする。

特許請求の範囲２項で追加すね金属各素は低電流領域で
の使用をも、要求される時、低融点、又は高い蒸気圧の
酸化物が表面抵抗を安定する効果作用を活用する為であ
り、大容量専用はまれである。それ等の理由で、固溶し
、内部酸化を阻害しないで、効果の良い撰定元素である
。

［作用］ 本発明の作用としての要旨は、銀−固溶合金であり、内
部酸化可能な事であるが、■性加工が困難な合金と、個
々の接点形状に成型するに当り、前酸化合金よりの成型
。合金粉末を成型焼結后に内部酸化する。

又は個々に、或は連続的に所望の形状に錆造して内部酸
化をする等、現在の冶金的製造技術について、条件の良
い方法、工程を、活用して、始めて本発明の製品の製作
が可能である。然し、従来到達し得なかった銀−酸化物
系接点材料を得るためには、しかたのない事である。■
し、重量比で５％以下である銀合金の場合、熱間加工等
で成形が可能な場合が夛いい。その様な場合に於いても
、ＭｇＯの耐熱性微粒子が、接点の表面の黒色部はＡｇ
２Ｏを含む低級酸化層、白銀色部は低融点銀合金層の双
方に独立して存在し、耐熔着性、耐流動変形性を損する
事がない効果を、明らかに発揮する。

又特許請求の範囲第２項に示す金属添加元素は比較的に
、低融点酸化物で、蒸気圧も高く、低電流の負荷使用時
に於いて、接点着面の酸化物の蒸発による浄化効があり
、大少容量兼用の電気接点材料の用途に合致する性能を
有する事が出来る。以上記載したように、消耗量と接融
抵抗の不安定を機器の設計上で補充出来るなら、大容量
の短絡に於いても、従来品にない耐溶性を有する材料で
ある。その特性活かし他の酸化物系銀接点材料と対向、
組合せ使用しても、その効果は、すぐれて評価される。

ちなみにｃｄｏの揮発溶液は７２５℃近傍であり、Ｍｇ
ｏの２８００℃に比し、はるかに低く、Ａｇの融点以下
である。

実施例 試作資料（Ａｇに融合した成分と重量 ＮＯ．　Ｍｇｗｔ％　Ｓｎｗｔ％　Ｂｉｗｔ％　その他
ｗｔ％ １　４．０　０．３　０．２　− ２　１．０　０．８　０．８　− ３　２．０　１．５　１．５　− ４　３．０　２．５　２．５　− ５　３．０　２．５　０．２５　− ６　２．０　１．５　１．５　Ｚｎ０．５７　１．５　
１．５　１．５　ｃｄ３．０８　１．５　１．５　１．
５　Ｉｎ１．５９　−　８．０　−　Ｉｎ３．５ １０　−　１．５　−　ｃｄ１４ 以上の金属成分値は銀中に含まれる重量％であり、試料
１０種の内のＮＯ９，１０は従来より現実に使用されて
いる代表的材料である。ＮＯ．１〜８までは鋳造法によ
る、４．５ｍ／ｍφ×１．０ｍ／ｍｔのＤＩＳＣ接点で
ある。

ＮＯ．９，１０，はロール圧迫法で裏面に、０．１ｍ／
ｍｔの銀■を有する複合材より、プレス打抜きした４．
５ｍ／ｍφ×１．０ｍ／ｍもの同形接点試料を得た。

鋳造法は、塑性加工卒のとぼしい為と、粉末焼結法に比
し、成分値に安定であるために円いた方法であり、具体
的には、アルミチ系坩堝中で、酸水素バーナーで、溶融
し、炭素板に■部に３０ｍ／ｍＲの球面を有する４．５
ｍ／ｍφの１ｍ／ｍ深さの穴を夛数配列した鑄型板に鑄
造し、鉄板の冷却金型で、加圧し、急冷凝固させて、個
々の試料の形状を得た。

全試料は６８０℃の温度と、２０ＡＴＭの酸素中で約５
０時間保ち、内部酸化を完了した。

従来からＡｇ−Ｓｎ，Ａｇ−Ｓｎ−Ｍｇの合金で、Ｍｇ
とＳｎの和が５■重量％を超へる銀合金は、内部酸化が
不可能であり、今回もＮＯ−１はＭｇに対し、Ｓｎ−Ｂ
ｉ共晶合金をＡｇ−Ｍｇ固溶態内の限度で添加した。Ｎ
Ｏ２，３，４の試料は、ＡｇにＭｇ−Ｓｎ−Ｂｉの三元
共晶合金の濃度を変へて添加した銀合金。ＮＯ−５はＡ
ｇにＭｇ−Ｓｎの共晶と更に双方の固溶態■成でのＢｉ
量を添加した銀合金。ＮＯ−６，７，８はＮＯ．３に更
にＺｎ，ｃｄ，Ｉｎを添加し、低負荷時の接触の安定を
目的とするものである。

以上はＢｉの適度な添加により、Ａｇ，Ｓｎ，Ｂｉ合金
に類似した内部酸化組織が得られた。然も、組織は点在
する折出酸化物粒子が超微細な球形に近い結晶である事
から、全溶質成分が均一な酸化物濃度をもって、折出粒
子を形成する。此の事実は接点性能上、最も重要な物理
的特性である。

実施例に基き、各試料の物理的特性と電気試験の結果を
表にて示す。補足として、本発明の試料ＮＯ．１〜８は
、試験用台金に、接合するに当り接点裏面に銀張りがな
いので、Ａｇ−Ｉｎ１５ｗｔ％−Ｓｎ１０ｗｔ％の合金
を使用し、ロー付けした。ＮＯ．９，１０は一般の銀鑞
付けをした。

（１）特理特性 表−１　内部酸化後の硬度、及び電導度（２）電気的試
験 第２表 試験条件 ＡＳＴＭ試験による消耗量 電圧２１００交流電流５０Ａ、開閉６０回／毎分接点形
状４．５ｍ／ｎφ×１．０ｍ／ｎｔ、開閉回数３万回、
負荷リアクターＰｆ＝０．２８、接触圧力４００ｇｒ、
開離圧力６００ｇｒ（ｂ）溶着試験 接触圧力４００ｇｒ 充電式コンデンサー放電のピーク電流値（Ａ）接圧力に
加算した開離力８００ｇｒ以上を溶着限界とした。

〔発明の効果〕

実施例で記述した如く、中電流の開閉結果は特別にすぐ
れた点は、見出せないが、Ｍｇ−Ｓｎの共晶成分に少量
のＢｉを添加したＮＯ−５、及びＭｇ−Ｓｎ−Ｂｉの三
元共晶成分を銀に添加した試料全てについては、耐孤性
、耐溶着性能で優れた評価が得られ、又他の酸化物系接
点材との対向使用に於いて、両者の長所を活かす事が確
認された。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属成分でそれぞれ０．１〜３重量％のＳｎとＢ
   ｉの２元素と、０．６〜５重量％のＭｇとを含み、これ
   等を固溶する銀合金を内部酸化した銀−酸化物電気接点
   材料。
2. （２）前記銀合金が更にＣｄ、Ｉｎ、Ｚｎ、の内の１種
   又は複数を０．１〜６重量％含有する特許請求の範囲第
   １項記載の銀−酸化物電気接点材料。