JPS5867838A - 電気接点材料 - Google Patents
電気接点材料Info
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- JPS5867838A JPS5867838A JP56166855A JP16685581A JPS5867838A JP S5867838 A JPS5867838 A JP S5867838A JP 56166855 A JP56166855 A JP 56166855A JP 16685581 A JP16685581 A JP 16685581A JP S5867838 A JPS5867838 A JP S5867838A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はムダマトリクスに金属酸化物を分散させた電気
接点材料に関するもので、突入電流が0〜30ム、定常
電流が0〜3ム程度までの交流(ムC)負荷を開閉する
スライドスイッチに用いて好適な電気接点材料を提供す
るものである。
接点材料に関するもので、突入電流が0〜30ム、定常
電流が0〜3ム程度までの交流(ムC)負荷を開閉する
スライドスイッチに用いて好適な電気接点材料を提供す
るものである。
金属酸化物を利用した複合接点材料としては、ムg−C
(50接点材料が広く利用され、近時においては五g−
8nO2系材料なども利用されるようになって来た。
(50接点材料が広く利用され、近時においては五g−
8nO2系材料なども利用さ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ム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来たばね材1例
えばりん青銅(Sn7〜9重量%、 P 0.03〜0
.35重量%、残部On )にムgを2〜1oμ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、前述のムy−3 。
、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ム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来たばね材1例
えばりん青銅(Sn7〜9重量%、 P 0.03〜0
.35重量%、残部On )にムgを2〜1oμ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、前述のムy−3 。
CdO,ム(1−8n02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用いる場合、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が
、この点に難点が認められた。
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用いる場合、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が
、この点に難点が認められた。
本発明は上記した点に鑑みて成されたものであり、基本
的には、ムfl −I n 合金より成るマトリクスに
BizO3を主要成分とする酸化物を分散した材料を提
供し、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。
的には、ムfl −I n 合金より成るマトリクスに
BizO3を主要成分とする酸化物を分散した材料を提
供し、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、本願出願人は、ムIマl−IJクス中にBi2
O3の池に5n02 、In2O3などの酸化物を分散
した材料を提案して米だ。これらの材料は、ムg−cd
。
O3の池に5n02 、In2O3などの酸化物を分散
した材料を提案して米だ。これらの材料は、ムg−cd
。
などと同様に耐溶着性および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。さらにまだ、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。しかし他面に
おいては、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B
12O3を含むものであるところから、比較的良好な加
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。
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。さらにまだ、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。しかし他面に
おいては、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B
12O3を含むものであるところから、比較的良好な加
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、ムgマトリクスにInを
添加してム9−In合金マトリクスとし、これにBi2
O3およびSnO□を分散するか、あるいはさらにIn
2O3を加えて分赦しだ材料によって所期の目的を達成
し得ることを見い出した。
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、ムgマトリクスにInを
添加してム9−In合金マトリクスとし、これにBi2
O3およびSnO□を分散するか、あるいはさらにIn
2O3を加えて分赦しだ材料によって所期の目的を達成
し得ることを見い出した。
次に、本発明に係る上記材料について詳述する。
本発明の電気接点材料は、ムg−In合金マトリクス中
に81とanの酸化物を含有する。これらの酸化物は複
合化しBi28n20.、0形となっている。そして、
BiとSnの組成比率によってsnの酸化物SnO2あ
るいはBiの酸化物Bi2O3を含有する。そして、特
にアークによる消耗を少なくするだめには、上記酸化物
の他にInの酸化物が添加される。
に81とanの酸化物を含有する。これらの酸化物は複
合化しBi28n20.、0形となっている。そして、
BiとSnの組成比率によってsnの酸化物SnO2あ
るいはBiの酸化物Bi2O3を含有する。そして、特
にアークによる消耗を少なくするだめには、上記酸化物
の他にInの酸化物が添加される。
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、ムfl −In合金マトリクスのInが3〜2
0重量%、各酸化物が、金属換算値でBio、5〜3重
量%、 sn O,5〜4重量%。
、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、ムfl −In合金マトリクスのInが3〜2
0重量%、各酸化物が、金属換算値でBio、5〜3重
量%、 sn O,5〜4重量%。
そしてムgが残部である。Inの酸化物を加える場合は
、上記に金属換算値で0.6〜2重量%の量が添加され
る。
、上記に金属換算値で0.6〜2重量%の量が添加され
る。
本発明の電気接点材料において、ムI合金マトリクスを
構成するムg−In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。
構成するムg−In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が、
Inを添加した場合、ばね材がCu系合金である時には
、ム9−cu−Inの共晶溶融による液相接合が見られ
、接合層の接着欠陥が少なくなる。Ag合金マトリクス
中のIn添加量の下限は、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。
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が、
Inを添加した場合、ばね材がCu系合金である時には
、ム9−cu−Inの共晶溶融による液相接合が見られ
、接合層の接着欠陥が少なくなる。Ag合金マトリクス
中のIn添加量の下限は、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、あるい汀接触
抵抗特性によって制限を受ける。
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。主たる酸化物として含まれるB1とSnの酸
化物(Bi2Sn207)は、Biミノ化物(Bi20
3 )とaHの酸化物(SnOz)をモル比で1:2の
割合にてγoo’c〜900°Cの範囲で加熱すること
により、黄縁石構造を持つ酸化物として生成する。その
融点は12oo0C以上にあり、昇華性を示しム、9I
n合金マトリクス中に分散させることにより、アークに
よる消耗の改善効果が大きい。ム9−In合金マトリク
ス中に、上記B1−5nの酸化物、あるいけさらに加え
てInの酸化物を分散させる手法としては、ムgにBi
。
説明する。主たる酸化物として含まれるB1とSnの酸
化物(Bi2Sn207)は、Biミノ化物(Bi20
3 )とaHの酸化物(SnOz)をモル比で1:2の
割合にてγoo’c〜900°Cの範囲で加熱すること
により、黄縁石構造を持つ酸化物として生成する。その
融点は12oo0C以上にあり、昇華性を示しム、9I
n合金マトリクス中に分散させることにより、アークに
よる消耗の改善効果が大きい。ム9−In合金マトリク
ス中に、上記B1−5nの酸化物、あるいけさらに加え
てInの酸化物を分散させる手法としては、ムgにBi
。
Sn 、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 、 Sn、Inを
選択的に酸化させる。いわゆる内部酸化法を取リ、内部
酸化合金粉とし、これに別途作製したム9−In粉を加
えて均質に混合し、さらに焼結し、五g−in合金マト
リクス中に、酸化物を分散する方法を取る。この方法に
おいて前記B1−5nの酸化物は、最初にムyをマトリ
クスとした合金粉中に生成させるが、B1−8nの酸化
物を複合酸化物Bi25n207の状態で生成させるだ
めには、前記モル比より換算し、Sn重量をx 、 S
n重量をyとしだ時、’7’z −0,67の関係にあ
る必要がある。
を酸化雰囲気中にて加熱して、Bi 、 Sn、Inを
選択的に酸化させる。いわゆる内部酸化法を取リ、内部
酸化合金粉とし、これに別途作製したム9−In粉を加
えて均質に混合し、さらに焼結し、五g−in合金マト
リクス中に、酸化物を分散する方法を取る。この方法に
おいて前記B1−5nの酸化物は、最初にムyをマトリ
クスとした合金粉中に生成させるが、B1−8nの酸化
物を複合酸化物Bi25n207の状態で生成させるだ
めには、前記モル比より換算し、Sn重量をx 、 S
n重量をyとしだ時、’7’z −0,67の関係にあ
る必要がある。
しかしながら、Bllj合金中において偏析しやすいた
めに、内部酸化処理において確実にBi25n2Q7の
状態に転化させることは困難であり、Biの酸化物(B
1203) 、 S nの酸化物(SnOz)が若干
量単独で存在することもある。また、当然のことながら
上記y//xの値が0.67より大きくなれば、Bi酸
化物が単独で存在する機会が少なくなり、Snの酸(ヒ
物含有量が増加して来る。y4の値が0.67より小さ
くなれば、この逆の傾向になることは明らかである。し
かして、本発明の電気接点−材料の用途である負荷電流
のやや大きいスライドスイッチ接点の場合は、上記への
値がo、67よより大きく、Snの酸化物がB1−5n
酸化物と共存している状態で消耗量が少ない。しかし、
Sn酸化物が増加すると加工性が悪化しやすく、特によ
り消耗量を少なくするために、Inの酸化物を加えた場
合は、その傾向が著しい。したがって、Sn量は弘=2
程度までに抑えることが総合的にメリットをもたらすと
言える。先に記した酸化物に転化させる金属成分の組成
比は、上述の如き条件下で求められたもので、Bi 、
Sn 、Inの各最少量は、本発明に係る電気接点材
料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、各最多量に、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などの面より制限を受ける量であ
る。
めに、内部酸化処理において確実にBi25n2Q7の
状態に転化させることは困難であり、Biの酸化物(B
1203) 、 S nの酸化物(SnOz)が若干
量単独で存在することもある。また、当然のことながら
上記y//xの値が0.67より大きくなれば、Bi酸
化物が単独で存在する機会が少なくなり、Snの酸(ヒ
物含有量が増加して来る。y4の値が0.67より小さ
くなれば、この逆の傾向になることは明らかである。し
かして、本発明の電気接点−材料の用途である負荷電流
のやや大きいスライドスイッチ接点の場合は、上記への
値がo、67よより大きく、Snの酸化物がB1−5n
酸化物と共存している状態で消耗量が少ない。しかし、
Sn酸化物が増加すると加工性が悪化しやすく、特によ
り消耗量を少なくするために、Inの酸化物を加えた場
合は、その傾向が著しい。したがって、Sn量は弘=2
程度までに抑えることが総合的にメリットをもたらすと
言える。先に記した酸化物に転化させる金属成分の組成
比は、上述の如き条件下で求められたもので、Bi 、
Sn 、Inの各最少量は、本発明に係る電気接点材
料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、各最多量に、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など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。
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、ムg、 Bi、 Sn、 In
を含量600g秤量する。Inは、酸化物として含有さ
せる場合、マトリクスに含有させる分と別に秤量する。
を含量600g秤量する。Inは、酸化物として含有さ
せる場合、マトリクスに含有させる分と別に秤量する。
ムgはBi、Snおよび酸化物として含有させるだめの
Inのいずれもが固溶し得る量と、残部マトリクス用I
nとの合金用に分ける。例えば、次表に示す試料No、
7の可動接点用材料の場合。
Inのいずれもが固溶し得る量と、残部マトリクス用I
nとの合金用に分ける。例えば、次表に示す試料No、
7の可動接点用材料の場合。
マトリクスは10重量%のInを含むムg−In合金で
、この中に金属換算として、3重量%のBl。
、この中に金属換算として、3重量%のBl。
2重量%のSn 、1重量%のInを含むものであルカ
ラ、夫々)秤量値1dBi 15g、 sn 10g。
ラ、夫々)秤量値1dBi 15g、 sn 10g。
酸化物用として工nsy、マトリクス用としてIn50
,9.五g420gの計500gとする。ここで、ムg
420gのうち3oogを分離して。
,9.五g420gの計500gとする。ここで、ムg
420gのうち3oogを分離して。
これにBiltsg、Sn 1og、In 5gを加え
溶解し、内部酸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60〜326メソ
シ一程度の合金粉体とする。この粉体は、700°Cの
温度で50時間大気中にて加熱処理されて、ムgマトリ
クス中にBi、SH,Inなどが選択的に酸化された内
部酸化合金粉となる。
溶解し、内部酸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60〜326メソ
シ一程度の合金粉体とする。この粉体は、700°Cの
温度で50時間大気中にて加熱処理されて、ムgマトリ
クス中にBi、SH,Inなどが選択的に酸化された内
部酸化合金粉となる。
他方、ムgの残部120gとマトリクス用rneogは
、同様に溶解後、溶湯噴霧装置によってム(1−In
合金粉とされる。以上はNo、7の試料を例として述
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/ctfrの加圧力で成型される。
、同様に溶解後、溶湯噴霧装置によってム(1−In
合金粉とされる。以上はNo、7の試料を例として述
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/ctfr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700’C
〜860°Cで焼結される。
〜860°Cで焼結される。
なおこの場合、マl−1クス部分の流出が生ずるので温
度上昇勾配に配慮し、内部酸化処理) IJクス中にI
nの拡散が行なわれるようにする。このように焼結され
たビレットは、次に、460°G8トン/Caの条件に
て再度成型されたのち、前回と同様の条件にて焼結熱処
理される。そしてこの焼結体H,550〜e o oo
cの湿間押出しによって、3om7m径から、巾20
m7m厚さ3 m7m ノ板状に加工される。さらに、
冷間圧延によって1m7゜の厚さまで圧延したのち、表
面をスコッチプライトにより研磨清浄にする。他方、ば
ね材の素材として厚さ9′m/rrL、巾30−の8重
量%Sn りん青銅板を準備し、その表面を同じくスコ
ソチブラめっきを10〜20μの厚さで施す。そして、
先に加工した1TL/rrL厚の酸化物−人9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650C〜760Gにて1時間
熱処理し圧着する。この時、Inめっきは液相拡散する
がムt/−In マトリクス中のInお相乗作用を示
し、欠陥の少ない接合状態が得られる。最後に、この接
合材を焼鈍さ圧延を繰返すことにより厚さ70μまで加
工ける。
度上昇勾配に配慮し、内部酸化処理) IJクス中にI
nの拡散が行なわれるようにする。このように焼結され
たビレットは、次に、460°G8トン/Caの条件に
て再度成型されたのち、前回と同様の条件にて焼結熱処
理される。そしてこの焼結体H,550〜e o oo
cの湿間押出しによって、3om7m径から、巾20
m7m厚さ3 m7m ノ板状に加工される。さらに、
冷間圧延によって1m7゜の厚さまで圧延したのち、表
面をスコッチプライトにより研磨清浄にする。他方、ば
ね材の素材として厚さ9′m/rrL、巾30−の8重
量%Sn りん青銅板を準備し、その表面を同じくスコ
ソチブラめっきを10〜20μの厚さで施す。そして、
先に加工した1TL/rrL厚の酸化物−人9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650C〜760Gにて1時間
熱処理し圧着する。この時、Inめっきは液相拡散する
がムt/−In マトリクス中のInお相乗作用を示
し、欠陥の少ない接合状態が得られる。最後に、この接
合材を焼鈍さ圧延を繰返すことにより厚さ70μまで加
工ける。
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され、特性評価に供された。
可動側接点として成形加工され、特性評価に供された。
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0.6%の黄銅板に2μ厚さのムyめっきを施した
材料を用い、捷た、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ム9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のム夕を張り
合わせた総厚7oμによるりん青銅接点、固定側接点に
上述と同一の材料、潤滑剤を用いたスライスイッチの評
価はコンデンサ負荷とし、ムC3oV 、定常3ム、イ
ンランシー30ムの負荷回路を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。
厚さ0.6%の黄銅板に2μ厚さのムyめっきを施した
材料を用い、捷た、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ム9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のム夕を張り
合わせた総厚7oμによるりん青銅接点、固定側接点に
上述と同一の材料、潤滑剤を用いたスライスイッチの評
価はコンデンサ負荷とし、ムC3oV 、定常3ム、イ
ンランシー30ムの負荷回路を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)
3
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トに結びつき、安全上にお
いても好ましい傾向を示す。
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トに結びつき、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by単独材の場合に、試
料NO68に示すように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。
料NO68に示すように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t/
′i極めて高いものである。
することを可能とするものであり、その実用的価値t/
′i極めて高いものである。
Claims (2)
- (1) Ag合金マl−IJクスに金属酸化物を分散
させた電気接点材料であって、前記金属酸化物か金属換
算値にして、Biを0.6〜3重量%、Snを0.5〜
4重量%含み、さらに前記ムg合金マトリクス成分が、
Inを3〜20重量%含み、残部がムgより成ることを
特徴とする電気接点材料。 - (2) ムI合金マ) I+クスに金属酸化物を分散
させた電気接点材料であって、前記金属酸化物か金属換
算値にして、B1を0.5〜3重量%、Snを0.6〜
4重量%、工nf:0.6〜2重量%含み、さらに前記
ムy合金マトリクス成分が% Inを3〜20重量%含
み、残部が五gより成ることを特徴とする電気接点材料
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56166855A JPS5867838A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 電気接点材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56166855A JPS5867838A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 電気接点材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5867838A true JPS5867838A (ja) | 1983-04-22 |
Family
ID=15838891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56166855A Pending JPS5867838A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 電気接点材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5867838A (ja) |
-
1981
- 1981-10-19 JP JP56166855A patent/JPS5867838A/ja active Pending
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