JPH0514366B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔技術分野〕 この発明は、内部酸化法により生成された金属
酸化物がAg中に分散されている接点材料に関す
る。 〔背景技術〕 各種接点材料は電磁接触機、リレー、ブレーカ
ーなどに使用されている。これらの接点材料に
は、消耗が少なく、溶着しにくく、かつ、接触抵
抗が低いと言う特性が要求されるわけであるが、
しかし、現実には、これら３つの特性を同時に満
足する材料を求めることや困難なことである。現
在、リレーが回路や装置の入力・出力の制御に多
用される傾向にあり、そのため、接点に突入電流
が流れても溶着が起きない、すなわち、耐溶着性
に優れた接点材料が強く望まれている。 具体的な接点材料として、Ag−CdO、Ag−
SnO₂などが使用されている。このうちAg−CdO
系接点は、酸化物であるCdOが接点の開閉による
アーク熱のため昇華し、接点表面に酸化物が堆積
しないので、接触抵抗の低く安定した材料として
知られている。Ag−SnO₂系接点は、接触抵抗は
不安定であるが、耐溶着性に優れたものとして知
られている。 Ag−CdO、Ag−SnO₂の両者の長所を取り入
れた材料として、Ag−CdO−SnO₂系接点がある
が、耐溶着性については未だ充分でなく、さらな
る改良が求められている。 〔発明の目的〕 前記事情に鑑み、この発明は、耐溶着性に優れ
たAg−CdO−SnO₂系内部酸化型の接点材料を提
供することを目的とする。 〔発明の開示〕 上記の課題を解決すべく、発明者らは、耐溶着
性と接点材料の物性に遡つて、様々な角度からの
検討を加えた。その結果、耐溶着性と高温硬化特
性の間に相関関係のあることが明らかになつた。
たとえば、ピーク電流1kAの容量負荷に用いた接
点が溶着してしまうまでの回数と、高温硬度特性
を示すＡ／Ｂ値との間に、正の相関関係があるこ
とを見出したのである。ここで、Ａは0Kの硬度
であり、Ｂは温度による軟化係数をあらわし、
Ａ／Ｂ値を温強度係数とする。Ａ／Ｂ値が大きい
程、耐溶着性に優れる。そして、さらに深く検討
を行つた結果、接点材料中において、酸化物を微
細化することによりＡ／Ｂ値が向上することを見
出すとともに、そのためには、Ag−CdO−SnO₂
系内部酸化型の接点材料にさらに、MnおよびAl
を酸化物の形で含有させればよいことを見出し、
ここに、この発明を完成したのである。 ところで、高温硬度特性（Ａ／Ｂ値）が大きい
ほど耐溶着性が向上する理由は、つぎのとおりで
ある。すなわち、接点の溶着は、接点開閉時のア
ーク熱により接点の接触部分が溶融・軟化し、そ
の状態で接点が接合したため、接点の解離が不能
になることにより、起きる。したがつて、高温で
軟化しにくい材料、すなわち、高温での熱安定性
が高い材料は、耐溶着性に優れる、と言える。熱
安定性が大きく耐溶着性に優れた材料、すなわ
ち、Ａ値が大きくＢ値が小さい材料は、このＡを
Ｂで割つた値、すなわちＡ／Ｂ値が大きくなる。
このため、Ａ／Ｂ値は、温度要因を含む強度（温
強度係数）に相関して、材料の高温での熱安定性
を表す指標になるのである。他方、酸化物を微細
化するとＡ／Ｂ値が向上する理由は、以下のとお
りである。一般に、内部酸化法でマトリツクス中
に粒子を分散させたときの強度（硬度）は、下式
で示す分散プレストン・グラント・パラメータと
相関し、 １／γ｛（3f／4π）^1/3−3f／４｝ ここに、γ：分散粒子の平均径（μm） ｆ：体積率（％） そのため、体積率（ｆ）が一定のとき、強度
は、１／γに比例する。すなわち、分散粒子が小
さい程、０〓での強度（Ａ）が大きくなる。他
方、温度による軟化係数（Ｂ）は、粒子を微細化
すれば変形抵抗が増加するため、粒子微細化によ
り小さくなると考えられる。以上の結果、酸化物
を微細化すると、Ａ／Ｂ値が向上することになる
のである。 したがつて、この発明は、内部酸化法により生
成した金属酸化物がAg中に分散されている接点
材料において、前記金属酸化物の金属元素として
Cd、Sn、Mn、およびAlが用いられていること
を特徴とする接点材料を要旨とする。 以下に、この発明にかかる接点材料を詳しく説
明する。 まず、Ag中に含まれる金属酸化物の好ましい
含有量の範囲を示す。なお、含有量をあらわす場
合、金属酸化物は、金属元素に換算して示すよう
にしている。つまり、内部酸化処理がなされる前
の合金における割合で示されているのである。 Cdは１〜20wt％の範囲が望ましく、Snは0.5〜
5wt％が望ましい。Cdが1wt％未満であつたり、
Snが0.5wt％未満であつたりすると、耐溶着性や
耐消耗性が十分でなくなる傾向にある。Cdが
20wt％を越えたり、Snが5wt％を越えたりする
と、内部酸化処理ができにくくなつたり、加工性
が劣化する傾向になる。MnおよびAlは、0.001〜
0.5wt％の範囲が望ましく、効果をより確実なも
のとするには、0.005〜0.2wt％の範囲がより好ま
しい。0.001wt％未満であると金属酸化物の微細
化効果、すなわち、、温強度係数の向上効果が少
なくなり、0.5wt％を越えると、粒界における酸
化物の凝集が顕著となり、導電性や加工性が低下
する傾向にある。 MnおよびAlはそれぞれ単独の含有では、酸化
物微細化効果すなわち温強度係数の向上効果が十
分でなく、両者を同時に含有させることにより、
顕著な効果をもたらすことができる。 つぎに、CdOとSnO₂の形態であるが、これら
はAgマトリツクス中において、複合酸化物（た
とえば、Cd₂SnO₄）であつてもよく、単独酸化物
であつてもよい。 さらに、Agマトリツクスの結晶粒を微細化す
るため、Fe族元素、すなわち、Fe、Ni、Coの各
元素を0.05〜0.5wt％含有させると、一層すぐれ
た効果を得ることができる。 つぎに、実施例と比較例を示す。 実施例 １〜11 Ag、Sn、Cd、Al、Mn、Fe、Ni、およびCo
の各元素を適宜選択秤量した。これらの金属を、
アルゴンガス雰囲気中で高周波炉を用いて溶解
し、金型に鋳込み、第１表に示すように、異なる
所望の組成のインゴツトを得た。つぎに、このイ
ンゴツトをアルゴンガス雰囲気中で加熱し焼鈍し
た。ついで、熱間圧延を施した後、酸素雰囲気中
で600℃の温度下、約100時間加熱することにより
内部酸化処理して板状の接点材料を得た。 この接点材料から高温硬度測定用試料を得て、
マイクロビツカース高温硬度計によつて、各試料
の高温硬度を測定し、この測定結果からＡ／Ｂ値
を算出した。結果を第１表に示す。 比較例 １〜３ Ag、Sn、Cd、MnおよびAlの各元素を適宜選
択秤量した。これらの金属を、アルゴンガス雰囲
気中で高周波炉を用いて溶解し、金型に鋳込み、
第１表に示すように、所望の異なる組成のインゴ
ツトを得た。つぎに、このインゴツトをアルゴン
ガス雰囲気中で加熱し焼鈍した。ついで、熱間圧
延を施した後、酸素雰囲気中で、600℃の温度下、
約100時間加熱することにより内部酸化処理して
板状の接点材料を得た。 この接点材料から高温硬度測定用試料を得て、
マイクロビツカース高温硬度計によつて、各試料
の高温硬度を測定し、この測定結果からＡ／Ｂ値
を算出した。結果を第１表に示す。 以上の実施例および比較例の一部の材料につ
き、酸化物粒子の大きさを電子顕微鏡を用いて測
定するとともに、酸化物の形態をＸ線回折法によ
り測定した。結果を同じく第１表に示す。

〔発明の効果〕

この発明にかかる接点材料は、以上のような構
成になつているので、高温硬度が高くなり、金属
酸化物粒子の微細化が進行するので、接点材料の
耐溶着性が著しく良くなるのである。しかも、
Agマトリツクス中にCdOが分散しているため、
接触抵抗は低く安定している。このように耐溶着
性が優れ、かつ、接触抵抗の低いAg−CdO−
SnO₂系接点材料を得ることができた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部酸化法により生成した金属酸化物がAg
   中に分散されている接点材料において、前記金属
   酸化物の金属元素としてCd、Sn、Mn、および
   Alが用いられていることを特徴とする接点材料。 ２ 金属酸化物は、金属元素に換算して、Cdが
   １〜20wt％、Snが0.5〜5wt％、Mnが0.001〜
   0.5wt％、Alが0.001〜0.5wt％である特許請求の
   範囲第１項記載の接点材料。