JPH06103847A - フープ状複合電気接点材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 台金に接合する際に個々の接点によってろう
材のばらつきが少なく、接点の接合面全体にわたって安
定したろう付け接合が可能な電気接点材料を提供する。 【構成】 接合面側に銀張り層を有する銀−酸化物系接
点材料又は非酸化物系接点材料の連続して薄く且つ細長
く形成されたフープ状接点材と、フープ状接点材の台金
への接合面を均一な厚さと幅で被覆したろう材層と、必
要に応じて両者間に介在させた銅又は銅合金のフープ状
金属材とからなり、台金への接合時に切断して用いるフ
ープ状複合電気接点材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気機器用遮断器又は
開閉器に使用される電気接点材料であり、特に台金への
接合時に切断して接合されるフープ状の電気接点材料に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電気接点は、遮断器又は開閉器の台金に
溶接あるいはろう付け接合して使用される。接点を台金
に接合する際には、接点の接合面全体を台金と金属結合
させることが望ましく、両者の接合面積が小さいと接点
での電気抵抗の増加や温度上昇を招き、従って生産する
電気機器毎にあるいは接点毎に接合面積にばらつきがあ
ると電気機器の性能も不安定なものとなってしまう。

【０００３】周知のように、接点材料にはＡｇやＡｇ−
Ｎｉ等の非酸化物系と、Ａｇ−ＣｄＯやＡｇ−ＳｎＯ₂
等の銀−酸化物系の２種類がある。従来より、非酸化物
系の接点材料は台金に直接溶接して使用されているが、
銀−酸化物系の接点材料は台金に直接溶接することが困
難なため、接合面にＡｇやＡｇ−Ｎｉ等の金属を裏張り
し、この銀張り層を台金に溶接する方法がとられてい
た。

【０００４】ところが、非酸化物系接点材料又は銀張り
した銀−酸化物系接点材料のいずれも、銅又は銅合金で
ある台金と溶接すると、銀や銅の高熱伝導性・低接触抵
抗及び台金の銅表面が酸化しやすい等といった材料特性
から、接合面全面を安定して溶接することが難しかっ
た。このため、接合面積が機器特性に大きく影響する高
付加の接点あるいは機器には、信頼性の面から上記溶接
による接合方法を適用することができなかった。

【０００５】一方、ろう材を用いて電気接点を台金に接
合するろう付け法は、溶接と比較して接合時の加熱許容
幅が広いため、より安定した接合面積の確保が可能であ
る。ろう付け法には、非酸化物系接点材料又は銀張り層
を有する銀−酸化物系接点材料を予めチップ状の使用形
状に加工しておき、このチップ状接点材料の接合面にろ
う材を被覆して、これを台金にろう付け接合する方法
と、上記チップ状接点材料と台金との間にろう材を置い
て、ろう付け接合する方法とがある。

【０００６】しかし、いずれの方法によっても、接合毎
に適用する個々のろう材の量や位置にばらつきが生じる
ため、それぞれの接合時に加えるべき適正な付加熱量の
値もそれぞれ異なる。ところが、現実に加えられる熱量
は常に一定であるから、接合面積の不足や溶融したろう
材が接点表面に立ち上がる等の不都合が発生し、安定し
た接合面積を得ることが困難であった。

【０００７】更に、接点材料は使用形状に加工されたチ
ップ状になっているので、個々のチップ状接点材料にろ
う材を被覆又は置きろうする面倒な作業が必要となり、
コスト高となる欠点があった。又、万一ろう材の被覆又
は置きろうがされていない接点材料が混入したり、接点
材料の表裏を逆に供給してろう材のない面を接合しよう
とした場合には、接点の脱落や溶着といった事故が発生
する危険があった。

【０００８】近年、特開昭６３−１６４１２１号公報に
記載されているように、銀−酸化物系の長尺のフープ状
接点材料に長尺の酸化物系金属の接合材を接合し、これ
を切断しながら台金に接合する方法が提案されている。
しかし、この方法は作業の能率化を主目的としたもので
あるうえ、接合材がＡｇやＡｇ−Ｎｉ等の場合には溶接
により接合することになるが、前記した溶接法の欠点は
何ら解決されていないので、接合面全体を安定して接合
することは困難である。又、ろう材は銀−酸化物系接点
材料との濡れ性が悪いので、上記方法の接合材としてろ
う材を用いることは不可能である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
の事情に鑑み、台金に接合する際に個々の接点によって
ろう材のバラツキがなく、接点の接合面全体にわたって
安定したろう付け接合が可能な、フープ状の電気接点材
料を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する電気接点材料の一つは、台金への
接合面側に銀張り層を有する銀−酸化物系接点材料又は
非酸化物系接点材料からなり、連続して薄く且つ細長く
形成されたフープ状接点材と、フープ状接点材の台金へ
の接合面を均一な厚さと幅で被覆したろう材層とからな
るフープ状複合電気接点材料である。

【００１１】又、本発明が提供する電気接点材料の他の
一つは、台金への接合面側に銀張り層を有する銀−酸化
物系接点材料又は非酸化物系接点材料からなり、連続し
て薄く且つ細長く形成されたフープ状接点材と、フープ
状接点材の台金への接合面側に接合して設けられた銅又
は銅合金からなるフープ状金属材と、フープ状金属材の
台金への接合面を均一な厚さと幅で被覆したろう材層と
からなるフープ状複合電気接点材料である。

【００１２】

【作用】従来のごとく予め使用形状に加工されたチップ
状の接点材料にろう材を適用するのでは、個々の接点毎
にろう材の量並びに位置についてばらつきの発生が避け
られないが、本発明のフープ状複合電気接点材料を使用
すれば、これから一定寸法のチップ状に切断された個々
の接点材料には常に一定量のろう材が一定位置に配置さ
れる。即ち、接点材料を薄く且つ細長く連続したフープ
状に形成し、このフープ状接点材の接合面全体に均一な
厚さと幅でろう材を被覆してあるので、台金に接合する
際に切断された個々の接点毎に一定量のろう材が接合面
全体に既に存在し、一定の付加熱量で安定したろう付け
接合ができる。

【００１３】又、切断しながらろう材側を台金に接合す
ることで、ろう材の付け忘れ及び接合の表裏や方向の判
別の必要がなくなり、接点の脱落や表裏を逆に接合する
ことが無くなるばかりか、接合工程の自動化も容易とな
る。尚、フープ状複合電気接点材料をそのまま台金の素
材フープに予めろう付け接合した後、台金の形状に打ち
抜き加工して、電気接点としても良い。

【００１４】フープ状接点材はＡｇ−Ｎｉ等の非酸化物
系の接点材料でも、Ａｇ−ＣｄＯ、Ａｇ−ＳｎＯ₂、Ａ
ｇ−ＺｎＯ等の銀−酸化物系の接点材料でも良い。ろう
材との濡れ性が悪い銀−酸化物系の接点材料の場合に
は、その接合面にＡｇやＡｇ−Ｎｉ等の銀張り層を設け
る。尚、銀−酸化物系のフープ状接点材の製造は、銀−
カドミウム等の合金をフープ状に形成した後内部酸化を
行って製造するか、若しくは銀と酸化物の粉末を焼結又
は押出等によりフープ状に形成することにより製造す
る。

【００１５】又、本発明のフープ状複合電気接点材料
は、接合面の全面接合並びに接合面積の安定化を達成す
るものであるから、接合面積の多少が機器性能に大きく
影響する定格電流２０Ａ以上の中負荷ないし高負荷の機
器に対して特に有効である。従って、銀−酸化物系接点
材料で酸化物量が１０〜３５重量％の材料が好ましい。
酸化物量が１０重量％未満では、接点の接触抵抗が小さ
く電気伝導度が高いために、接合面積の不足による温度
上昇や電気的特性の低下が機器特性におよぼす影響が少
なく、酸化物量が３５重量％を越えると接点材料が脆く
なり、フープ状に形成することが困難となるからであ
る。

【００１６】一方、ろう材は、銀ろう、リン銅ろう等の
電気機器に一般に使用されるろう材であれば良い。ろう
材によるフープ状接点材の接合面の被覆方法としては、
ろう材の塗布及び溶射等の方法があるが、ろう材の量及
び位置を適切に制御するためには、ろう材を予め一定の
厚さ及び一定の幅のフープ状に加工しておき、これをフ
ープ状接点材に溶着、熱拡散圧着、炉中加熱等により接
合して、ろう材層とする方法が好ましい。

【００１７】又、フープ状接点材とろう材層の間に、銅
又は銅合金のフープ状金属材を介在させたフープ状複合
電気接点材料においては、高価な銀を主成分とする接点
材料の使用量を減らし、より低コスト化を図ることがで
きる。銀−酸化物系のフープ状接点材と銅又は銅合金の
フープ状金属材の接合は、熱拡散圧着やろう付け等によ
り行うことができる。

【００１８】

【実施例】実施例１ Ａｇ−１５重量％ＣｄＯ−１重量％ＳｎＯ₂からなる内
部酸化法により製作した、長尺で幅６ｍｍ及び厚さ１ｍ
ｍ（厚さ０.１ｍｍの銀張り層付き）のフープ状接点材
に、Ｃｕ−１５重量％Ａｇ−５重量％Ｐ（ＢＣｕＰ−
５：リン銅ろう）からなる長尺で幅６ｍｍ及び厚さ０.
１ｍｍのフープ状ろう材を、フープ状接点材の接合面
（銀張り層側）に重ねて７００℃で溶着した。

【００１９】得られたフープ状複合接点材料を、プレス
を用いて長さ６ｍｍのチップ状に切断し、台金にスポッ
トろう付けにより接合した。かくして得られた実施例１
の接点試料５個を、それぞれ１００ＡＦブレーカーに組
み込み、ＪＩＳ規格に基づく試験条件にて接点の温度上
昇及び短絡後の消耗量（消耗厚さ）を測定し、結果を表
１に示した。

【００２０】

【表１】 （注）表中のＸは各試料の平均値及びＲは各試料の最大
値と最小値の差を意味する（以下同じ）。

【００２１】比較例１−ａ 実施例１と同一組成であって幅６ｍｍで長さ６ｍｍ、厚
さ１ｍｍ（０.１ｍｍの銀張り層付き）のチップ状接点
と、やはり上記実施例１と同一組成であって幅６ｍｍで
長さ６ｍｍ、厚さ０.１ｍｍのチップ状のろう材とを重
ね、７００℃でろう材を溶着して接合面（銀張り層側）
にろう材層を有するチップ状複合接点とした。このチッ
プ状複合接点を台金にスポットろう付けにより接合し
た。得られた比較例１−ａの接点試料についても、５個
をそれぞれ１００ＡＦブレーカーに組み込み、接点の温
度上昇及び短絡後の消耗量を同様に測定した結果を表２
に示した。

【００２２】

【表２】

【００２３】比較例１−ｂ 実施例１と同一組成であって幅６ｍｍで長さ６ｍｍ、厚
さ１ｍｍ（０.１ｍｍの銀張り層付き）に切断したチッ
プ状接点を、ろう材を用いず、銀張り層を接合面として
台金にスポット溶接により接合した。得られた各接点試
料について、それぞれ５個を各々１００ＡＦブレーカー
に組み込み、実施例１と同様の測定を行った結果を表３
に示した。

【００２４】

【表３】

【００２５】比較例１−ｃ 実施例１と同一組成であって長尺で幅６ｍｍ及び厚さ
０.１ｍｍ（銀張り層無し）のフープ状接点に、実施例
１と同じろう材を７００℃で溶着してフープ状複合接点
とした。これを長さ６ｍｍに切断し、台金にスポットろ
う付けした。得られたの各接点試料についても、それぞ
れ５個を各々１００ＡＦブレーカーに組み込み、実施例
１と同様の測定を行った結果を表４に示した。

【００２６】

【表４】

【００２７】又、それぞれ上記と同様に台金に接合した
実施例１と各比較例の接点試料各々３０個について、超
音波探傷装置を用いて接合面積を測定し、加えて剪断強
度を測定した。得られた各結果について、平均値Ｘ、最
大値と最小値の差Ｒ、及びばらつきσを表５に示した。

【００２８】

【表５】 接合面積/接点面積(％) 接合部剪断強度(Kgf) 試 料 Ｘ Ｒ σ Ｘ Ｒ σ 実 施 例 １ 96 4 1.2 472 65 13.1 比較例１−ａ 72 32 9.5 363 120 27.2 比較例１−ｂ 66 40 11.3 328 135 32.5 比較例１−ｃ 60 38 10.8 305 123 28.4

【００２９】以上の結果から、通常のチップ状接点の比
較例１−ａ、ろう材を用いない比較例１−ｂ、銀張り層
のない銀−酸化物系接点ろう付けした比較例１−ｃに比
べ、本発明のフープ状複合接点材料によれば接点の接合
面積及び接合部の剪断強度が共に増大し且つばらつきが
減少し、これにより機器の温度特性や消耗特性が改善向
上されることが判る。

【００３０】実施例２ Ａｇ−５重量％ＳｎＯ₂−５重量％Ｉｎ₂Ｏ₃からなる内
部酸化法により製作した、長尺で幅５ｍｍ及び厚さ０.
６ｍｍ（厚さ０.０６ｍｍの銀張り層付き）のフープ状
接点材に、電気銅からなる幅５ｍｍで厚さ１ｍｍのフー
プ状金属材を、銀張り層側に重ねて９００℃で熱拡散圧
着した。

【００３１】更に、フープ状金属材を接合したフープ状
接点材のフープ状金属材側に、Ａｇ−１５重量％Ｃｕ−
１７重量％Ｚｎ−１８重量％Ｃｄ（ＢＡｇ−１：銀ろ
う）からなる幅５ｍｍで厚さ０.１ｍｍのフープ状に形
成したろう材を、シーム溶接により接合した。

【００３２】得られたフープ状複合接点材料を、プレス
を用いて長さ５ｍｍのチップ状に切断し、台金に抵抗ろ
う付けにより接合した。かくして得られた接点試料５個
を、それぞれ３０ＡＦブレーカーに組み込み、ＪＩＳ規
格に基づく試験条件にて接点の温度上昇及び短絡後の消
耗量（消耗厚さ）を測定し、結果を表６に示した。

【００３３】

【表６】

【００３４】比較例２ 上記実施例２と同一組成であって幅５ｍｍで長さ５ｍ
ｍ、厚さ０.６ｍｍ（厚さ０.０６ｍｍの銀張り層付き）
のチップ状接点に、幅５ｍｍ長さ５ｍｍで厚さ１ｍｍの
チップ状電気銅を９００℃で熱拡散圧着した。このチッ
プ状接点の電気銅側を、上記実施例２と同一組成であっ
て幅５ｍｍ長さ５ｍｍで厚さ０.１ｍｍのチップ状のろ
う材を使用して、置きろうにより台金に抵抗ろう付け接
合した。この比較例２の接点試料についても、５個をそ
れぞれ３０ＡＦブレーカーに組み込み、接点の温度上昇
及び短絡後の消耗量を測定した結果を表７に示した。

【００３５】

【表７】

【００３６】又、それぞれ上記と同様に台金に接合した
実施例２と比較例２の接点試料各々３０個について超音
波探傷装置を用いて接合面積を測定し、加えて剪断強度
を測定した。得られた各結果について、平均値Ｘ、最大
値と最小値の差Ｒ、及びバラツキσを表８に示した。

【００３７】

【表８】 接合面積/接点面積(％) 接合部剪断強度(Kgf) 試 料 Ｘ Ｒ σ Ｘ Ｒ σ 実施例２ 95 5 1.6 376 48 12.0 比較例２ 68 49 14.9 228 107 28.5

【００３８】実施例３ Ａｇ−１０重量％Ｎｉからなる長尺で幅３ｍｍ及び厚さ
０.１ｍｍ（厚さ０.１ｍｍの銀張り層付き）のフープ状
接点材に、Ｃｕ−１５重量％Ａｇ−５重量％Ｐ（ＢＣｕ
Ｐ−５：リン銅ろう）からなる長尺で幅３ｍｍ及び厚さ
０.１ｍｍのフープ状ろう材を、フープ状接点材の接合
面（銀張り層側）に重ねて７００℃で溶着して、フープ
状複合接点材料とした。得られたフープ状複合接点材料
を、プレスを用いて長さ３ｍｍのチップ状に切断し、台
金にスポットろう付けにより接合した。

【００３９】比較例３ 実施例３と同じフープ状接点材を、プレスを用いて長さ
３ｍｍのチップ状に切断し、このチップ状接点をろう材
を用いることなく、銀張り層を接合面として台金にスポ
ット溶接により接合した。

【００４０】かくして得られた実施例３及び比較例３の
接点試料各々３０個について、超音波探傷装置を用いて
接合面積を測定し、加えて剪断強度を測定した。得られ
た各結果について、平均値Ｘ、最大値と最小値の差Ｒ、
及びバラツキσを表９に示した。

【００４１】

【表９】 接合面積/接点面積(％) 接合部剪断強度(Kgf) 試 料 Ｘ Ｒ σ Ｘ Ｒ σ 実施例３ 93 8 1.9 125 23 6.1 比較例３ 68 52 16.3 95 59 13.2

【００４２】上記の結果から、非酸化物系の接点材料で
あっても、従来のごとくＡｇを接合層として溶接した場
合よりも、本発明のフープ状複合接点材料の方が接合面
積が大きくなり、しかも接合部の剪断強度も大きいこと
が判る。

【００４３】

【発明の効果】本発明のフープ状複合電気接点材料を使
用することにより、非酸化物系又は銀−酸化物系に拘ら
ずろう付け接合によって、台金に大きな接合面積で且つ
個々のばらつきの少ない安定した接合を得ることができ
る。従って、接合部の剪断強度が大きく且つ温度上昇も
少なくなり、温度特性及び消耗特性が従来に比べて大幅
に改善向上される。

【００４４】又、台金への接合の際に、ろう材の付け忘
れや接点の表裏を逆にする等の誤りが無くなり、コスト
の低減をもたらすばかりか、接合工程の自動化が容易に
なる等の利点もある。更に、フープ状接点材とろう材層
の間に銅又は銅合金のフープ状金属材を介在させれば、
省銀化により一層低コスト化を図ることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 台金への接合面側に銀張り層を有する銀
   −酸化物系接点材料又は非酸化物系接点材料からなり、
   連続して薄く且つ細長く形成されたフープ状接点材と、
   フープ状接点材の台金への接合面を均一な厚さと幅で被
   覆したろう材層とからなるフープ状複合電気接点材料。
2. 【請求項２】 台金への接合面側に銀張り層を有する銀
   −酸化物系接点材料又は非酸化物系接点材料からなり、
   連続して薄く且つ細長く形成されたフープ状接点材と、
   フープ状接点材の台金への接合面側に接合して設けられ
   た銅又は銅合金からなるフープ状金属材と、フープ状金
   属材の台金への接合面を均一な厚さと幅で被覆したろう
   材層とからなるフープ状複合電気接点材料。