JPH07192565A - 接点材料およびその製造方法 - Google Patents
接点材料およびその製造方法Info
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- JPH07192565A JPH07192565A JP5327887A JP32788793A JPH07192565A JP H07192565 A JPH07192565 A JP H07192565A JP 5327887 A JP5327887 A JP 5327887A JP 32788793 A JP32788793 A JP 32788793A JP H07192565 A JPH07192565 A JP H07192565A
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Abstract
料として好適な高い導電率および硬度を有する接点材料
およびその製造方法の提供を目的とする。 【構成】本発明の接点材料は、Cuおよび/またはAg
からなる第1の成分を10〜90重量%、残部Cr,
W,Mo,Ti,Ta,Nb,Zr,Co,Niの単体
および/または炭化物からなる群から選ばれた少なくと
も1種以上からなる第2の成分よりなり、かつ含有する
不純物の総量が150ppm以下であることを特徴とす
る。
Description
方法に関し、さらに詳しくは導電性および硬度が良好で
特に真空接点材料に好適な接点材料およびその製造方法
に関する。
は、まずCrやWの単体または炭化物からなる耐弧成分
で焼結体を作製し、これにCuまたはAgからなる高導
電成分を接触させた状態(以下、ワークと称する)のま
まで高導電成分の融点以上の温度まで加熱することによ
り、高導電成分を焼結体となっている耐弧成分に溶浸さ
せて接点材料とする、いわゆる溶浸法が用いられてい
る。
く含まれているため、これを除去することが必要である
が、従来これらの不純物を除去するためにはワークの昇
温速度をできるだけ遅くし、かつ昇温時間を長くするこ
とが有効とされていた。
後冷却する際には、凝固する際に不均一を生じないよう
にゆっくり常温まで冷却するほうが良いとされていた。
しかしながらワークを炉中に投入し、加熱によりワーク
を昇温させる場合、せいぜい昇温速度は5℃/min程
度である。この時ワーク中に存在する吸着ガス、水分な
どの不純物がほぼ400℃までに発生してワーク外へ放
出されるが、400℃以上の温度でもせいぜい5℃/m
in程度の昇温速度でしか昇温させられないので、Wや
Cuなどの成分が溶浸させる前に酸化されてしまい、溶
浸処理に不具合を起こしたり、またワークの特性の劣化
をも引き起こしていた。そしてこのような形態となった
酸素や水はワークからの除去が極めて困難となる。この
ようなワークに残存する不純物の総量は200〜300
ppmにも達していた。
成分が凝固する際に不均一な組織を形成してしまうが、
常温まで徐冷することは製造に時間がかかるのみなら
ず、冷却時にも上記した昇温時と同様に、WやCuなど
の成分が酸化されてしまい、ワークの特性の劣化を引き
起こすこともあった。
な従来の問題点を鑑み、WやCuなどの成分が昇温や冷
却の工程でほとんど酸化されることがなく、導電率およ
び硬度が良好で遮断特性に優れるので、特に真空バルブ
や気中バルブの電気接点材料として好適な接点材料およ
びその製造方法の提供を目的とする。
料は、Cuおよび/またはAgからなる第1の成分を1
0〜90重量%、残部Cr,W,Mo,Ti,Ta,N
b,Zr,Co,Niの単体および/または炭化物から
なる群から選ばれた少なくとも1種以上からなる第2の
成分よりなり、かつ含有する不純物の総量が150pp
m以下であることを特徴とする。
点材料の電気導電性に寄与する成分である。またCr,
W,Mo,Ti,Ta,Nb,Zr,Co,Niは耐弧
成分であり、接点材料の強度および消耗性に寄与する成
分である。
重量%未満であれば接点の導電性を低下させるため好ま
しくない。また90重量%を超える量であれば接点の耐
消耗性および耐溶着性を低下させるため好ましくない。
なお成分は、適用する回路に応じて最適な含有量のもの
を使用する。
i,Ta,Nb,Zr,Co,Niは単体または炭化物
を用いる。これは高融点元素であり、かつ耐消耗が良好
であるからである。耐弧成分は10重量%未満であれば
接点の強度が低下してしまうため好ましくない。また9
0重量%を超える量であれば接触抵抗が高くなるため好
ましくない。
ることが好ましい。この範囲であれば接点の導電性、耐
消耗性および耐溶着性が十分であり、特に真空バルブの
電気接点材料として好適である。
素、水などがある。これらの総量が150ppmを超え
る量であれば特に真空バルブにおいては耐圧を下げてし
まうので好ましくない。なお好ましい範囲としては10
0ppm以下である。
/またはAgからなる第1の成分を10〜90重量%、
残部Cr,W,Mo,Ti,Ta,Nb,Zr,Co,
Niの単体および/または炭化物からなる群から選ばれ
た少なくとも1種以上からなる第2の成分よりなり、か
つ不純物として酸素100ppm以下、水素20ppm
以下および窒素30ppm以下含有することを特徴とす
る。
Ti,Ta,Nb,Zr,Co,Niについては、上記
した本願第1の発明の接点材料と同様である。また含有
する不純物としては酸素100ppm以下、水素20p
pm以下および窒素30ppm以下である。これらのガ
ス成分は、真空バルブ内で接点の開閉を行った際、高温
になった接点材から発生し、再点弧現象の発生につなが
る。酸素,水素および窒素がそれぞれこの数値以下であ
れば、この影響は少ない。なお酸素70ppm以下、水
素10ppm以下および窒素20ppm以下であれば再
点弧現象の発生はほとんど発生せず、より好ましい。
Cuおよび/またはAgからなる第1の成分をCr,
W,Mo,Ti,Ta,Nb,Zr,Co,Niの単体
および/または炭化物からなる群から選ばれた少なくと
も1種以上からなる第2の成分よりなる焼結体と接触さ
せ、これを400℃以上,前記第1の成分の融点未満の
所定の温度まで急加熱する第1の工程と、前記所定の温
度で所定時間保持した後、前記第1の成分の融点以上の
温度に昇温する第2の工程と、前記第1の成分が前記第
2の成分よりなる焼結体に溶浸するまで前記第1の成分
の融点以上の温度を保持し、その後前記第1の成分の融
点よりも100℃以上低い温度まで徐冷する第3の工程
とからなることを特徴とする。
Ti,Ta,Nb,Zr,Co,Niについては、上記
した本願第1および第2の発明の接点材料と同様であ
る。なお第2の成分として炭化物を用いる場合には、C
oおよび/またはNiを同時に用いるのが好ましい。
分である第2の成分よりなる焼結体に接触させるには、
例えば第1の成分を板状にする、第1の成分を粉末状と
するなどの方法がある。
分の融点未満の所定の温度まで急加熱するとしたのは、
400℃未満ではワーク中に存在する吸着ガス、水分な
どの不純物が発生し、この不純物が存在する環境下で加
熱することによりゆっくり昇温することとなり、従来の
問題点を解決できない。また第1の成分の融点以上の温
度とした場合、焼結体である第2の成分が均一な温度分
布となっていないうちに第1の成分が溶融してしまうた
め、組織に不均一が生じ好ましくない。なお第1の成分
である銅の融点は1083.4℃、銀の融点は961.
93℃である。また好ましい所定温度の範囲としては5
00〜600℃である。
のは、ワークを均一な温度分布とするためである。また
第1の成分の融点以上の温度に昇温するとしたのは、第
1の成分を溶融させ、第2の成分の焼結体に溶浸させる
ためである。なおここで好ましい範囲としては第1の成
分の融点から5℃以上上の温度であり、特に好ましい範
囲は第1の成分の融点から10℃以上上の温度である。
またこの時の昇温速度は3〜7℃/min程度が好まし
い。
体に溶浸するまで第1の成分の融点以上の温度を保持す
るとしたのは、第1の成分と第2の成分による化合物を
十分に形成させるためである。
℃以上低い温度まで徐冷するとしたのは、第1の成分の
融点まで冷却しても、第1の成分および第2の成分の反
応で液相が生成しており、これらは第1の成分の融点よ
りも低い融点を有しているためである。しかし第1の成
分の融点よりも100℃低い温度であればこれらの相も
凝固するので、この温度まで徐冷すればほぼ均一な耐弧
成分の組織が得られ、十分である。またこの時の冷却速
度は、3℃/min以下が好ましい。
の短縮および第1の成分および第2の成分が不純物によ
り酸化されることをできるだけ防止するために速く冷却
した方が良いが、従来のようにそのまま徐冷しても昇温
時ほどには特性に悪影響を招かない。具体的には5℃/
min以上が好ましく、ワークを炉外へ取り出して放冷
するのはその一例である。
記した本願第3の発明の接点材料の製造方法のうち、特
に第1の工程の急加熱として炉中に投入することにより
行うことを特徴とするものである。
ている炉中にワークを投入することにより、微小時間で
ワークを所定の温度に昇温させることができ、しかもワ
ークに含有されている不純物である吸着ガスや水などに
より第1の成分または第2の成分が酸化されてしまう恐
れが少なくできる。したがって接点材料中に残存する不
純物、特に酸素、水素および窒素の含有量が飛躍的に低
減できる。
が高く、またほぼ均一な耐弧成分の組織を有する接点材
料が得られる。また再点弧現象の発生の原因となるガス
成分の量が効果的に低減される。
整したφ45×10tmmのCrの焼結体を載置しワー
クを形成した(Cu55.4wt%)。
に上記したワークを投入し、ワークを急加熱した。炉の
温度は一旦は550℃に低下したが、すぐに600℃に
回復し、この温度で1時間保持した。
0℃まで昇温し0.5時間保持して、CuをCr焼結体
に溶浸させた。その後2℃/minの冷却速度で900
℃まで徐冷し、その後常温まで放熱した。
を図1に示す。 ・実施例2 50×50×6mmのCu板上に空孔率を約50%に調
整したφ45×10tmmのCrの焼結体を載置しワー
クを形成した(Cu55.4wt%)。
に上記したワークを投入し、ワークを急加熱した。炉の
温度は一旦は350℃に低下したが、すぐに400℃に
回復し、この温度で1時間保持した。
0℃まで昇温し0.5時間保持して、CuをCr焼結体
に溶浸させた。その後2℃/minの冷却速度で900
℃まで徐冷し、その後常温まで放熱した。 ・実施例3 50×50×6mmのCu板上に空孔率を約50%に調
整したφ45×10tmmのCrの焼結体を載置しワー
クを形成した(Cu55.4wt%)。
に上記したワークを投入し、ワークを急加熱した。炉の
温度は一旦は800℃に低下したが、すぐに900℃に
回復し、この温度で1時間保持した。
0℃まで昇温し0.5時間保持して、CuをCr焼結体
に溶浸させた。その後2℃/minの冷却速度で900
℃まで徐冷し、その後常温まで放熱した。 ・実施例4 50×50×5mmのCu板上に空孔率を約50%に調
整したφ50×5t mmのWの焼結体を載置しワークを
形成した(Cu31.8wt%)。
に上記したワークを投入し、ワークを急加熱した。炉の
温度は一旦は500℃に低下したが、すぐに600℃に
回復し、この温度で1時間保持した。
0℃まで昇温し0.5時間保持して、CuをW焼結体に
溶浸させた。その後2℃/minの冷却速度で900℃
まで徐冷し、その後常温まで放熱した。 ・実施例5 50×50×3mmのAg板上に空孔率を約55%に調
整したφ50×10tmmのWの焼結体を載置しワーク
を形成した(Ag40.0wt%)。
に上記したワークを投入し、ワークを急加熱した。炉の
温度は一旦は500℃に低下したが、すぐに600℃に
回復し、この温度で1時間保持した。
0℃まで昇温し0.5時間保持して、AgをW焼結体に
溶浸させた。その後2℃/minの冷却速度で800℃
まで徐冷し、その後常温まで放熱した。 ・比較例1 50×50×6mmのCu板上に空孔率を約50%に調
整したφ45×10tmmのCrの焼結体を載置しワー
クを形成した(Cu55.4wt%)。
昇温速度で加熱した。炉の温度を1000℃まで加熱し
て、この温度で1時間保持した。その後、4℃/min
の昇温速度で1100℃まで昇温し0.5時間保持し
て、CuをCr焼結体に溶浸させた。
冷却した。この時の製造時間とワークの温度との関係を
図2に示す。 ・比較例2 50×50×5mmのCu板上に空孔率を約50%に調
整したφ50×5t mmのWの焼結体を載置しワークを
形成した(Cu31.8wt%)。
昇温速度で加熱した。炉の温度を1000℃まで加熱し
て、この温度で1時間保持した。その後、5℃/min
の昇温速度で1100℃まで昇温し0.5時間保持し
て、CuをW焼結体に溶浸させた。
冷却した。 ・比較例3 50×50×3mmのAg板上に空孔率を約50%に調
整したφ50×5t mmのWの焼結体を載置しワークを
形成した(Ag40.0wt%)。
昇温速度で加熱した。炉の温度を1000℃まで加熱し
て、この温度で1時間保持した。その後、5℃/min
の昇温速度で1100℃まで昇温し0.5時間保持し
て、AgをW焼結体に溶浸させた。
冷却した。これらの製造方法により得られた接点材料に
つき、不純物含有量(ppm)、導電性(%IACS)
および硬度(HRB)につき評価を行った。その結果を
表1に示す。
は不純物、とくに酸素、水素、窒素の含有量が従来と比
べて1/2以下となり純度が高く、高導電率、高硬度を
有していることがわかる。 ・実施例6 50×50×4mmのAg板上に空孔率を約40%に調
整したφ50×5t mmのCoを0.7%含有するWC
の焼結体を載置しワークを形成した(Ag31.0wt
%)。
に上記したワークを投入し、ワークを急加熱した。炉の
温度は一旦は500℃に低下したが、すぐに600℃に
回復し、この温度で1時間保持した。
0℃まで昇温し0.5時間保持して、AgをWC焼結体
に溶浸させた。その後2℃/minの冷却速度で800
℃まで徐冷し、その後常温まで放熱した。 ・比較例4 50×50×5mmのAg板上に空孔率を約40%に調
整したφ50×5t mmのCoを0.7%含有するWC
の焼結体を載置しワークを形成した(Ag31.0wt
%)。
昇温速度で加熱した。炉の温度を800℃まで加熱し
て、この温度で1時間保持した。その後、5℃/min
の昇温速度で1000℃まで昇温し0.5時間保持し
て、AgをWC焼結体に溶浸させた。
冷却した。これらの製造方法により得られた接点材料に
つき、不純物含有量(ppm)、導電性(%IACS)
および硬度(HRC)につき評価を行った。その結果を
表2に示す。
を用いた場合でも、表1と同様に本願発明の接点材料は
不純物、とくに酸素,水素,窒素の含有量が従来と比べ
て1/2以下となり純度が高く、高導電率,高硬度を有
していることがわかる。
電率および硬度が高く、またほぼ均一な耐弧成分の組織
を有する接点材料が得られた。また再点弧現象の発生し
にくい接点材料が得られた。したがってこの接点材料を
真空バルブ、気中バルブなどの電気接点材料として用い
ることにより、高い遮断特性を発揮する。
温度との関係を示す図である。
温度との関係を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 Cuおよび/またはAgからなる第1の
成分を10〜90重量%、残部Cr,W,Mo,Ti,
Ta,Nb,Zr,Co,Niの単体および/または炭
化物からなる群から選ばれた少なくとも1種以上からな
る第2の成分よりなり、かつ含有する酸素,水素および
窒素の総量が150ppm以下であることを特徴とする
接点材料。 - 【請求項2】 Cuおよび/またはAgからなる第1の
成分を10〜90重量%、残部Cr,W,Mo,Ti,
Ta,Nb,Zr,Co,Niの単体および/または炭
化物からなる群から選ばれた少なくとも1種以上からな
る第2の成分よりなり、かつ不純物として酸素100p
pm以下、水素20ppm以下および窒素30ppm以
下含有することを特徴とする接点材料。 - 【請求項3】 Cuおよび/またはAgからなる第1の
成分をCr,W,Mo,Ti,Ta,Nb,Zr,C
o,Niの単体および/または炭化物からなる群から選
ばれた少なくとも1種以上からなる第2の成分よりなる
焼結体と接触させ、これを400℃以上,前記第1の成
分の融点未満の所定の温度まで急加熱する第1の工程
と、前記所定の温度で所定時間保持した後、前記第1の
成分の融点以上の温度に昇温する第2の工程と、前記第
1の成分が前記第2の成分よりなる焼結体に溶浸するま
で前記第1の成分の融点以上の温度を保持し、その後前
記第1の成分の融点よりも100℃以上低い温度まで徐
冷する第3の工程とからなることを特徴とする接点材料
の製造方法。 - 【請求項4】 第1の工程の急加熱は炉中に投入するこ
とにより行う請求項3記載の接点材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5327887A JPH07192565A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 接点材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5327887A JPH07192565A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 接点材料およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07192565A true JPH07192565A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=18204096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5327887A Pending JPH07192565A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 接点材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07192565A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100400354B1 (ko) * | 2000-12-07 | 2003-10-04 | 한국과학기술연구원 | 진공개폐기용 구리-크롬계 접점 소재 제조 방법 |
| WO2011162107A1 (ja) * | 2010-06-22 | 2011-12-29 | 株式会社アライドマテリアル | 電気接点材 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP5327887A patent/JPH07192565A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100400354B1 (ko) * | 2000-12-07 | 2003-10-04 | 한국과학기술연구원 | 진공개폐기용 구리-크롬계 접점 소재 제조 방법 |
| WO2011162107A1 (ja) * | 2010-06-22 | 2011-12-29 | 株式会社アライドマテリアル | 電気接点材 |
| JP4898978B2 (ja) * | 2010-06-22 | 2012-03-21 | 株式会社アライドマテリアル | 電気接点材 |
| CN102947475A (zh) * | 2010-06-22 | 2013-02-27 | 联合材料公司 | 电触点材料 |
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| A521 | Written amendment |
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