JPS58104147A - 電気接点材料 - Google Patents

電気接点材料

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JPS58104147A
JPS58104147A JP56204424A JP20442481A JPS58104147A JP S58104147 A JPS58104147 A JP S58104147A JP 56204424 A JP56204424 A JP 56204424A JP 20442481 A JP20442481 A JP 20442481A JP S58104147 A JPS58104147 A JP S58104147A
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JP
Japan
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electrical contact
alloy
matrix
alloy matrix
weight
Prior art date
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Pending
Application number
JP56204424A
Other languages
English (en)
Inventor
Sankichi Shinoda
信太 三「あ」
Yasuhiro Ogawa
泰弘 小川
Akiyoshi Takeshima
竹島 明美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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】 本発明はAq合金マトリクスに金属酸化物を分11りし
た複合電気接点材料に関するもので、突入型が「が〜3
0A、定常電流が〜3A程度までの交流(AC)負荷を
開閉するスライドスイッチ用として最適の電気接点材料
を提供しようとするものである。
金属酸化物を利用した複合電気接点材料としては、Aq
 −CdO接点材料が広く利用され、近時においては、
Ag −SnO2系材料なども利用きれるようになって
来た。
しかるに、近年、電子機器用の各種スイッチにおいては
、安全上の規制に伴なう接触信頼性の改善、あるいは使
い易さの面から、軽操作性、小型化などが要求され、ス
ライドスイッチ形式により、数A程度までの負荷を開閉
する傾向が見られるようになって来、た。その結果、ス
ライドスイッチ用接点材料として多用されてきたばね材
、例えばりん青銅(Sn7〜9重量% Po、03〜o
、35重量%残部Cu)にAqを2〜10μの厚さで張
り合わせた材料においては、アークによる消耗により十
分な寿命特性が得られない状況を呈している。一方アー
ク消耗に対しては、前述のAq −Cdo、 Aq−8
n02系の材料が望ましいのであるが、機械的な摺動特
性に問題があり、かつまた、スライドスイッチ用材料と
して、ばね材に張り合わせ、これを圧延加工等により所
望の厚さに加工する点に難点が認められた。
本発明は上記した点に鑑みて、基本的には、Aq−In
合金もし、<はAg −Cu合金より成るマトリクスに
、Bi2O3を主要成分とする酸化物を分散した材料を
提案し、スライドスイッチの特性を改良しようとするも
のである。
すでに、本発明者らは、〜マトリクス中に、Bi2O3
の他にIn2O3などの酸化物を分散した材料を提案し
て来た。これらの材料は、Ag −CdQなどと同様に
耐溶着性、アーク消耗に対しては優れた特性を示すが、
摺動特性には必ずしも満足の得られる傾向を示すもので
はない。さらにまた、ばね材に容易に張り合わせること
が可能な材料でもな、′。
い0しかし他面においてld、CdOに比較して蒸気圧
の低い酸化物から構成されていることから、張り合わせ
時の接合層の欠陥発生が少ないこと、あるいは、酸化物
としては硬度が低いB12o3を含むものであるところ
から、比較的加工性が得られ、延展がある程度可能であ
る等の長所がある。
本発明者らは、かかる特質を有する材料について、摺動
特性の改良方策、ばね材に対する張り合わせ方策、およ
びスライドスイッチ用材料として必要十分なアーク特性
の保持について検討した結果、AqマトリクスにInあ
るいはCuを添加してA9−In合金、Ag −Cu合
金のマトリクスとし、これにBi2O3およびIn2O
3を均質に分散した材料が、所期の目的を達成し得るこ
とを見い出した。
次に、本発明の電気接点材料について詳述する。
本発明の電気接点材料は、少なくともAq−Inあるい
はAq−α合金マトリクスにBiとInの酸化物を含有
する。これらの酸化物は、複合化する傾向は少なくはl
蓋単独で存在しているが、Bi2O3の融点が通常8・
20°C近傍に有すのにもかからず1、。203よ。オ
g!、□9□やヵ8.。。、。ヮよ、□昇する傾向が認
められ、何等かの相互反応があるものと推定される。
本発明の電気接点材料は上述の如き構成のものであるが
、これら構成素材の含有量は、材料の金属元素全体の重
量比で、金属酸化物が金属換算値にて、Biを0.5〜
6重量%含み、合金マトリクス部分は、Ag−In合金
の場合Inが3〜20重量%、Ag−Cu合金の場合C
uが1〜10重量%で残部が勾によって構成される。
本発明の電気接点材料において、幻合金マトリクスを構
成するAg−In合金あるいはAg −Cu合金は先に
も記したように、スライドスイッチ用として摺動特性を
向上させ、機械的摩耗の減少。
凝着の防止、摩擦力の低減などに効果を示す。加えて、
ばね材に張り合わせる場合、通常熱圧着法が取られるが
、酸化物含有材料は圧着力が弱く、その後の圧延工程な
どにおいて接着層が剥離することが見られる。ここでは
、接合金属層としてCu層あるいは、CuとInの層を
本発明の材料とばね材の間に挿入し、これを雰囲気制御
下で加熱することにより、本発明におけるマトリクス合
金との間に生ずるAg−Cu−Inの共晶溶融によって
、接合金属層を液相拡散させ、欠陥の少ない接着層を得
ている。Aq合金マトリクス中のInあるいはCuにお
ける添加量の下限は一上述の効果を引き出すための最少
量によって決められる。他方、その上限は機械的加工能
によって、あるいは接触抵抗特性によって制限を受ける
次に、本発明の電気接点材料に含まれる酸化物について
説明する。含有される酸化物は、前述したBiとInの
酸化物である。これらの酸化物は殆んど単独の形におい
て存在していると見られる。
B12O3は、微量の他の酸化物を含むことによってγ
−Bi2O3となり、融点が上昇し10oo″C内外に
昇華点を持つ材料となり接点の溶着に対し改善効果を示
す。
本発明の電気接点材料におけるBi2O3の融点の変化
より考えて、In2O3が何らかの作用を与えてかかる
B12O3の振舞いを表わせしめているとも考えられる
。他方、Bi2O3単独においては、十分なアク消耗に
対する耐力が得られないため、熱的に安定なI n20
sの添加は、接触抵抗の上昇9機械加工性の悪化など逆
効果もあるので、添加量KVi配慮する必要がある。
Ag −In 、 Aq −Cu合金マトリクスに、B
i 、 Inの酸化物を分散させる手法としては、Aq
にBiさらにはInを添加した合金粉を作り、これを酸
化雰囲気中にて加熱して、Bi、Inを選択的に酸化き
せる、いわゆる内部酸化法を取り、内部酸化合金粉とし
、これに別途作製したA(J −In粉または〜−Cu
粉を加えて均質に混合、成形、焼結し、マトリクス中に
InあるいはCuを拡散させてAq合金マトリクスを得
て、これに酸化物を分散させた構成とする。
このような手法、構成によって作製する材料において、
酸化物に転化させる金属元素の組成比は上述の如き条件
下で求められたものであり、Bi。
Inの各最少量は、本発明にかかる材Vの目的とした用
途に対して、添加効果の認められる下限であり、各最多
量は、ばね材・に対する張り合わせの。  ゛ 可能性、あるいは、圧延やスライドスイッチ接点として
の曲げ打抜きなどの加工性の面より制限を受ける量であ
る。
以上説明した本発明の電気接点材料について、より具体
的に実施例にもとづいて説明する。
本発明の組成に従って、Ag 、 In 、Cu 、 
Biを合量5ooy秤量する。Aqは酸化物として転化
され、BiとInのいずれもが固溶し得る量と残部マト
リクス用としてIn 、 Cuとの合金用に分けられる
。マトリクスがAg−In合金の場合は、Inについて
も酸化物用とマトリクス用に分けられる。例えば次表に
示す試料L6の可動接点用材料の場合、マトリクスは1
0重量%のInを含むAg −In合金で、この中に金
属換算として、3重量%のBi。
2重量%のIn f含むものであるから、夫々の秤量値
は、Biを1sy、Inは酸化物用として10y。
マトリクス用として609 、Aq426yの計so。
yとする。ここで、Ag 425 yのうち275yを
分離して、これにB115pと酸化物用In10yを加
え溶解し、内部ニー化合金用粉体を作製するために加圧
窒素ガスによ□る溶湯噴霧装置にて粉化し、60〜32
5メツシ一程度の合金粉体とする。この粉体はToo″
C,so待時間大気中にて加熱処理きれて、Aqママト
リクス中BiおよびInが選択的に酸化された内部酸化
合金粉となる。他方、Aq (D残部160yとマトリ
クス用In50Fは、同様に溶解後、溶湯噴霧装置によ
ってAg−In合金粉とされる。以上は羨6試料を例と
して述べたが、他の試料についても大略同様に行われる
。これらの粉体は均質に混合されたのち、30m/m径
の円筒型に装填され、4トン/ ctrlの加圧力で成
型される。成型されたビレットは、窒素ガス雰囲気にて
600 ’C−800°Cで焼結される。なお、この場
合マトリクス部分の流出が生ずるので、温度上昇勾配に
配属し、内部酸化粉マトリクス中にIn8トン/cdの
条件にて再度成型されたのち、前回同様の条件にて焼結
熱処理される。そしてこの焼結体は、560〜600 
”Cの温間押出しによって、3 Q m/m径から巾2
0m7Δ厚さ3 m、Δの板状に加工される。さらに、
冷間圧延によって1m沖の厚さ捷で圧延したのち、表面
をスコッチプライトにより研摩清浄にする。他方、ばね
材の素材として厚す9 mim l巾a o mimの
8重量% Sn りん青銅板を準備し、その表面を同じ
くスコッチブライトで研摩し、電解脱脂洗浄したのち片
面にCuめっきを10〜20μの厚さで施し、さらにC
uめっき上にInめっきを10〜20μ施す。なお、C
uめっきはマトリクスのCu組成が8%以上の場合省略
できる。そして、先に加工した1m/In厚の酸化物−
Aq合金板をInめっき面に重ね合わせ、耐熱治具によ
り密着させたのち、窒素ガス雰囲気中660°C〜75
0″Cにて1時間熱処理し、圧着する。この時Cu、I
nの各めっき層は液相拡散するが、〜−Inあるいは#
 −CuマトリクメのIn。
Cuと相乗作用を示し欠陥の少ない接合状態が得られる
。最後に、この接合材を焼鈍と圧延を繰返すことにより
、厚さ70μまで加工する。
上述の如くにして得られた素材は、スライドスイッチの
可動側接点として成形加工きれ、特性評価に供された0
なお、試験用スライドスイッチの固定側接点としては、
厚さ0.6fF+途の黄銅板に2μ厚さの邸めっきを施
した材料を用い、また、通常スライドスイッチに使用さ
れる合成油による接点潤滑剤を邸めっき面に塗布した。
特性の比較試料として、可動接点に厚さ7μの邸を張り
合わせた総厚70μによるりん背銅接点、固定側接点に
上述と同一の材料、潤滑剤を用いたスライドスイッチを
準備した。
スイッチの評価は、コンデンサ負荷とし、AC30v、
定常3A、インラッシュ30Aの負荷回路を2万回開閉
し、その後の接触抵抗、接点の消耗状態を観察すること
により行った。その結果を次表に示す。
(以 下 余 白) 、)゛。
表の結果から明らかなように、本発明にかかる電気接点
材料は、動作試験後においても実用上十分な特性を示し
ている。また材料の消耗、摩耗が少ないことは、スイッ
チ接点間の絶縁性の向上に結びつき、安全上においても
好ましい傾向を示す。
他方、現在広く利用されているAj!単独材の場合は、
アーク消耗により、ばね材であるりん青銅面が露出し、
一部のものについてはりん青銅面に孔が発生したものも
ある。
以上説明したように、本発明の電気接点材料は、スライ
ドスイッチの開閉負荷をアーク発生領域まで拡大するこ
とを可能とするものであり、その実用的価値は極めて高
いものである0

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 fl)  Aq合金マトリクスに金属酸化物を分散する
    とともに、金属酸化物として金属換算値にして、Biを
    0.5〜3重量%、Inを0.5〜5重量%含み、さら
    に上記Aq合金マトリクス成分として、Inを3〜20
    重量%含み、残部をAqとすることを特徴とする電気接
    点材料0 (2)  Aq合金マトリクスに金属酸化物を分散する
    とともに、金属酸化物として金属換算値にして、Bif
    :0.5〜3重量%、Inを0.5〜5重量%含み、さ
    らに上記助合金マトリクス成分として、Cuを1〜10
    重量%含み、残部を勾とすることを特徴とする電気接点
    材料0
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