JPH08504292A - 銀−錫酸化物または銀−亜鉛酸化物を基剤とする電気接点のための部材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本願接点部材は既知の技術で可能だった大きさよりも、小さな選択した混合物の部分が与えられた条件の下で確実に接触温度の低下を達成できる。本発明の接点部材は始めて、今までの既知の技術と同じ温度の低下を達成するのに必要な添加物量のわずか１／２から１／１０の添加物量で、接触温度の確実な低下を達成できることを示す。このことは酸化モリブデンの実施例においても確かである。酸化モリブデンの割合をモリブデン酸銀に置き換えた場合、特に酸化錫粒子と結合した場合徹底的に低減することができる。この結果、延性が高い等、壊れにくい接点部材となる。さらに、非伝導性の添加物の割合が低いため、接点部材の電気抵抗は更に低くなり、接触温度の更なる低下に寄与している。更に、本発明は、添加物の割合が低いため接点部材の接触片の寿命が長くなることである。本発明の粉末の利用は酸化タングステン、酸化モリブデンまたは酸化ビスマス等の純粋な金属酸化物の添加物を使用する一般的な銀−錫酸化物の接点部材と比較して燃焼しにくい。

Description

【発明の詳細な説明】 銀−錫酸化物または銀−亜鉛酸化物を基剤とする電気接点のための部材及びその 製造方法 本発明は請求項１の記述に示される特徴を有する銀−錫酸化物を基剤とする電気 接点のための部材から成る。このような部材はＷＯ８９／０９４７８にり知られ ている。 銀−錫酸化物を基材とする接点部材は、環境に好適であり一般的に寿命が長いた め、今のところ銀−カドミウム酸化物の部材に取って代わり始めてきた。それら の熱的反応は、しかしながら、不十分であり、酸化錫は連続的な電流を受けたと き、電気アークの影響により接点表面上の熱伝導性のスラッグ層の生成が不十分 となる傾向にある。 この障害を解決するため、金属的に部材を生成した粉末に粉末の形状で添加した 、添加物が接触時の温度を低減することが知られている。この意味での適当な添 加物は特に酸化タングステン及び酸化モリブデンそして炭化モリブデンについて 特許文献にて述べられてきた（ＤＥ−Ａ−２９ ３３ ３３８、ＤＥ−Ａ−３１ ０２ ０６７、ＤＥ−Ａ−３２３２ ６２７）。更に酸化ビスマス及び酸化ゲ ルマニウム等の適当な添加物が述べられてきた（ＤＥ−Ａ−３１ ０２ ０６７ 及びＤＥ−Ａ−３２ ３２ ６２７）。これらの添加物は酸化錫を湿潤するのに 役立つため、接触面が電気アークの作用で局部的に融けたとき、酸化錫を良好な 粒子のままにとどめる。連続的な電流でのこの好ましい熱的反応とは別に、これ らの添加物は好ましくない影響も与える。既に幾分不満足な銀−錫酸化物の接点 用物質の塑性−変形反応、すなわち脆さ、これは例えば錫酸化物（ＤＥ−Ａ−２ ９ ５２ １２８）をアニールすることで改善することができるが−を、これら の添加物が脆弱化を助長するので、悪化させる。このことはビスマス及びモリブ デンにおいて特に顕著である。更なる不利益は、特にタングステン及びモリブデ ン化合物は移動部材、特にＡＣＬ−荷重（ＤＩＮ５７６６０、１０２巻）下の開 閉操作の間、燃え尽きるのを促進し、それ故に寿命を減じる結果となる。 ＷＯ８９／０９４７８によれば、連続的電流の下、溶接の傾向が低く及び接触温 度が最小の接点部材は、金属酸化物が少ししかまたは全く存在しない領域と金属 酸化物の大多数を含む領域を含む構造の創製により説明され得る。この目的のた めに、粉砕された化合物は他の意味で銀の部分と同様に酸化錫及び他の酸化物及 び／または炭化物の主要な領域を含有し、とりわけ商業上有用である。この化合 物粉末は残った銀、及び金属酸化物の少量残った部分と合わされ、混合され、圧 縮され、焼結され、そして変形させた。この方法に於いて有用な物質については 述べたが、比較的高価な方法である。前述した金属酸化物はタングステン、モリ ブデン、ビスマス。バナジウム及び銅である。 １９９２年９月１２日ローグボーローに於いて開催された第１６電気接点７に関 する国際会議で発表されたクリスティーン・ボーダらの’ＡｇＳＮＯ２接点部材 のドーピング材の知識及び影響’という文献より、酸化物からなる多数の添加物 は酸化銀または酸化錫と反応することがわかる；例えば銀粉末、酸化錫粉末、酸 化モリブデン粉末または酸化アンチモン粉末より生成される接点物質において、 電気アークの間に到った温度で、銀及び酸化モリブデンは銀モリブデイトＡｇ₂ ＭｏＯ₄に、銀及び酸化アンチモンは銀アンチモネイトＡｇＳｂＯ₃に結合するこ とができる。これらの添加物に関しては、参考文献は、テストの結果によれば、 これらは酸化錫及び銀の湿潤能力に影響を与えないことを指摘している。そのた め連続的な電流の下での接触温度の挙動の改善は期待できない。 更に公開された独国特許出願第Ｐ４２ １９ ３３３．８号において、すでに銀 −錫酸化物を基剤とした電気接点部材が提案されてきた。該電気接点部材は銀ま たは合金を含む主として銀の粉末と酸化錫の粉末を混合し、粉末粒子を５重量％ 以上のモリブデン、タングステン、ビスマス、アンチモン、ゲルマニウム、バナ ジウム、銅またはインジウムの酸化物または炭化物とドーピングし、混合物を濃 縮し、焼結し、そして転化したものである。ドープした酸化錫粉末は；酸化錫粉 末を粉砕したドーピング剤と混合し、混合物を焼きなまし、そのためドーピング 剤が酸化錫粉末の粒子中に拡散し、錫酸化物から過剰のドーピング剤が色分かれ した混合物の粉末である。酸化または炭化するとドーピング剤となる錫塩または 金属塩の個体は分解すべく熱い酸化雰囲気中に噴霧され、そのため細かい混合物 の粉末は酸化錫及びドーピング剤を含む粒子を沈積する。 本発明は始めに述べたような部材を創製することを目的とするものであり、既に 知られている物質と同様に良好な熱的反応を示し、本部材は添加剤の使用により 従来のものよりも高い延性を示し、ＡＣＬスイッチが荷電をかける場合は寿命が 長い。前記の課題は請求項１に記載の特徴を有する物質により解明される。請求 項９にこのような部材の特に好ましい製造方法を示す。本発明の好ましい更なる 実施例は従属した請求項の主題である。 銀−錫酸化物を基材とする接点部材の、粉末の金属的生成物において、本発明は 更に銀、酸素及び金属、例えば、ＩＩ−ＶＩ族及び／またはアンチモン、ビスマ ス、ゲルマニウム、ガリウム及びインジウム、の化合物、特に銀−タングステン −酸素化合物、銀−モリブデン−酸素化合物、銀−アンチモン−酸素化合物及び 銀−ゲルマニウム−酸素化合物の金属、を１種類以上含有する粉末を使用するこ とができる。アンチモン酸銀及びモリブデン酸銀もまたこの部類に属し、銀−錫 酸化物−モリブデン酸化物及び銀−錫酸化物−アンチモン酸化物を形成すること で知られている（上述のクリスティーン。ボーダの文献参照）化合物である。こ れらは本発明の接点部材と共に開発され、重要なことに重量組成を比較し得る既 知の接点部材と比較して、連続的電流の下での接触時の温度の上昇が低い。この 理由は接点部材に見いだせるはずである。該接点部材は、混合及び銀粉末、酸化 錫粉末及び添加する金属酸化物粉末の焼結による通常の方法で製造されるのでは なく、ＭｏＯ₃等の純粋な金属酸化物の粉末の代わりに、Ａｇ₂ＭｏＯ₄のような 銀−金属−酸素を含有する粉末から製造を始めるものである。特に本発明の化合 物が完全にまたは部分的に酸化錫の粉末粒子に結合するとき、化合物を形成する 粉末の酸化錫と銀−金属−酸素の粒子間で結合する。粉末中の本発明の接点部材 の金属的製造は、銀粉末を主に酸化錫から成る粉末及び１種以上の銀−酸素−金 属型の化合物と混合することにより重要な利点を得るに到った。驚くことに、 本発明の接点部材において、興味深いことに今まで既知の技術で可能だった大き さよりも、小さな選択した混合物の部分が与えられた条件の下で確実に接触温度 の低下を達成できることが判明した。本発明の接点部材は始めて、今までの既知 の技術と同じ温度の低下を達成するのに必要な添加物量のわずか１／２から１／ １０の添加物量で、接触温度の確実な低下を達成できることを示す。このことは 酸化モリブデンの実施例においても確かである。酸化モリブデンの割合をモリブ デン酸銀に置き換えた場合、特に酸化錫粒子と結合した場合徹底的に低減するこ とができる。 この結果、延性が高い等、壊れにくい接点部材となる。さらに、非伝導性の添加 物の割合が低いため、接点部材の電気抵抗は更に低くなり、接触温度の更なる低 下に寄与している点で有利である。 更に、本発明の利点は、添加物の割合が低いため接点部材の接触片の寿命が長く なることである。本発明の粉末の利用は酸化タングステン、酸化モリブデンまた は酸化ビスマス等の純粋な金属酸化物の添加物を使用する一般的な銀−錫酸化物 の接点部材と比較して燃焼しにくい。 酸化錫粒子は好ましくは銀−金属−酸素化合物の層で被覆する。これらはアーク により発生した液相で酸化錫粒子が湿潤するのを効果的に促進する。この方法に より改良された酸化錫粉末は、酸化錫の粉末と粉砕した添加物を混合及び混合物 の焼なましにより有利にし得る。そのため酸化錫の粉末は添加材の一部を酸化錫 粒子の表面に拡散させるために添加剤により湿潤され、これらと混合された酸化 物を形成し得る。 接触片が溶融しないよう充分に保護するには、銀−錫酸化物物質が必要となり、 該物質は５〜２０重量％、好ましくは８〜１４重量％の酸化錫を含有し、電気ア ークの影響で酸化錫が融解したときに懸濁液中に酸化錫をとどめるために、望ま しくは、酸化錫は最少で０．１重量％、しかし２．５重量％を越えない範囲、好 ましくは１重量％を越えない範囲で添加物を含有する。 特に好ましい添加剤は、熱的反応に非常に好ましい効果を示すため、モリブデン 酸銀である。 酸化錫と選択した添加剤の混合物の焼なましは好ましくは空気を含む酸素雰囲気 下で、添加剤が液化し酸化錫の表面を湿潤し得るように５００℃〜８００℃の温 度範囲、好ましくは添加剤の融点と同じ温度で行う。添加剤はこのように好まし い湿潤効果が望まれるときにのみ沈積し、無駄なく利用し得る。この利用が少量 であることを考慮すると、酸化錫粒子は共にくっ付いてはならない；しかし希に 起こることがあり、その場合は粉にひくことができる。 酸化錫及び添加物は焼結だけでなく化学的及び物理学的分離方法により酸化錫粉 末上へ添加物を沈積することによって結合することもできる。 本出願における研究は銀−錫酸化物を基材とする接点部材を提供することができ る。これらの部材中の添加物はこれまで実際には全く使用されたことが無い。該 部材は提供する手段により開閉装置の接触温度をかなり低減する。酸化亜鉛粉末 へ本発明の添加物を提供することにより、このタイプの部材でも接触温度を下げ ることができる 実施例１ ＦＳＳＳ（ＦＳＳＳ＝Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｕｂ−Ｓｉｅｖｅ Ｓｉｚｅｒ）による 粒子の大きさ＜７ｍｍの酸化錫１００重量部及び酸化錫に近いまたは同じ粒子の 大きさのモリブデン酸銀Ａｇ₂ＭｏＯ₄ ０．５重量部の粉末混合物を乾式混合に より製造する。この粉末混合物を浅いセラミック製の皿に入れ、空気中、６００ ℃で１時間焼なます、それにより酸化錫粉末はＡｇ₂ＭｏＯ₄で湿潤する。焼きな ました混合物１２重量部は粒子の大きさがおよそ２０ｍｍ（ＦＳＳＳ値）の銀粉 末８８重量部と混合する。この混合物は均一に冷やし２００ＭＰａの圧力で押し かため、続いて空気中、７００℃で焼結する。焼結したかたまりは５ｍｍの棒紐 に延ばす。この紐は熱時圧延して平にし、それによりはんだ付けし得る銀の裏 打ちを製造し、冷時圧延することにより最終的な厚さにする。これから細長い１ 片の接触板を、必要であれば、裁断、刻印または鋸で切って形成することができ る。 実施例２ 混合物は乾式混合により粒子の大きさ＜７ｍｍ（ＦＳＳＳ値）の酸化錫１００重 量部及び酸化錫に近いまたは同じ大きさの粒子のタングクテン酸銀Ａｇ₈Ｗ₄Ｏ₁₆ １重量部を用いて製造する。この粉末混合物を平らなセラミック製の皿に入れ 、空気中、およそ１時間、７００℃で焼なます、それにより酸化錫粉末はＡｇ₈ Ｗ４Ｏ₁₆で湿潤する。焼きなました混合物１０重量部は粒子の大きさがおよそ２ ０ｍｍ（ＦＳＳＳ値）の銀粉末９０重量部と混合する。この混合物は均一に冷や し２００ＭＰａの圧力で円筒状に押しかため、空気中、２時間の間、７００℃で 焼結する。焼結したかたまりは銀で包み、熱を後方の押し出しプレスに入れる（ ＤＥ−ＯＳ ３４ ２６ ２４０）。この方法により接合する事ができ、溶接す ることのできる銀面を一方に有する平らな接触片が得られる。冷時圧延すること により最終的な厚さにする。この帯型接触板は、必要であれば、裁断、刻印また は鋸で切って形成することができる。 実施例３ 実施例１を７ｍｍ以下の大きさの粒子の酸化錫１１９．５重量部及び４０ｍｍの 中位の粒子の大きさのＡｇ₂ＭｏＯ₄ ０．５重量部を混合し、６００℃で１時間 焼なます方法に換え、この方法においてＡｇ₂ＭｏＯ₄は酸化錫粒子に広がる。残 りの手順は実施例１と同じである。 この方法で製造された接触片は試験部類ＡＣＩ荷より３７ｋＷの出力を有する開 閉装置における寿命の試験を行う。２００、０００回の開閉操作の後の寿命試験 は連続的カレントの下接触片の温度の上昇を検査する為中断した。平均して７０ から９０°Ｋの温度上昇は一般的に製造されたおよそ１０倍以上の酸化モリブデ ンを含む組成Ａｇ８８／ＳｎＯ₂１１．６／ＭｏＯ₃ ０．４の部材よりも低い。 前記の３つの実施例はかく実施例中の酸化錫を酸化亜鉛に置き換えることができ る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホーニグ，トーマス ドイツ連邦共和国 ディー―75172 ティ ーフェンブロン ウーランドストラーセ 12

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．銀の粉末または主として銀を含有する合金の粉末を酸化錫粉末と混合し、 該混合物を濃縮し、 焼結する、 ことにより得られる銀−錫酸化物を基質とする電気接点のための部材の製造にお いて０．０１〜１０重量％（酸化錫の量）の１つまたはそれ以上の化合物で銀、 酸素及び周期表のＩＩ〜ＶＩ族の金属及び／またはアンチモン、ビスマス、ゲル マニウム、インジウム及びガリウムの金属を含有する添加粉末を用いることを特 徴とする銀−錫酸化物を基質とする電気接点のための部材。 ２．前記化合物が前記酸化錫とともに化合物粉末の化合物粒子と結合されること を特徴とする請求項１に記載の部材。 ３．酸化錫を５〜２０重量％含有することを特徴とする請求項１及び２に記載の 部材。 ４．酸化錫を８〜１４重量％含有することを特徴とする請求項３に記載の部材。 ５．添加剤を少なくとも０．１重量％含有することを特徴とする請求項１〜４の いずれか１つに記載の部材。 ６．添加剤の含有量が２．５重量％をこえないことを特徴とする請求項１〜５の いずれか１つに記載の部材。 ７．添加剤の含有量が１重量％をこえないことを特徴とする請求項６に記載の部 材。 ８．添加剤に含まれる化合物がタングステン、モリブデン、バナジウム、アンチ モン、ビスマスおよびゲルマニウム、特に好ましくはモリブデンから成る群より 選ばれる金属を含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の部材 。 ９．銀の粉末または主として銀を含有する合金の粉末を酸化錫粉末及び添加剤と 混合し、該混合物を濃縮し、焼結することにより得られる銀−錫酸化物を基質と する電気接点のための請求項１乃至８記載の部材の製造方法において、主として 酸化錫及び混合物から成る粉末が、 酸化錫の粉末と混合物を粉末の状態で混合し、 該混合物を焼結することにより得られることを特徴とする製造方法。 １０．混合物を空気中で焼きなますことを特徴とする請求項９に記載の方法。