JPS5871348A - 銀−酸化物系接点材料 - Google Patents

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、銀を１成分とした銀−酸化物系接点材料に関
するものである。

従来から電気接点材料としては種々なものが用いられて
いるが、特に銀−酸化カドミウム系接点材料は、電気接
点として要求される耐溶着性、耐アーク消耗性接触抵抗
の安定性などの開時性が優れているため、比較的小電流
域まで応汎に用いられている。

然し、この銀−酸化カドミウム系接点材料は既知のよう
にそ′σ）製造上、溶解、熱間加工、高温内部酸化、分
析および回収などカドミウムを系外に排出し易い多数の
工程を含んでいるため、当然その排出防止に努めなけれ
ばならない。

この結果、殊に生産設備の拡大に伴ってか人なエネルギ
ーが消費され、生産価格にまで影響を与えることになる
。

中程度の電流を開閉する接点の寿命は、通常の動作によ
って生じる正常な消耗の積み市ねだけでなく、むしろ他
の要因による異常消耗によって決定されることが多い。

例えば、銀−酸化物系接点材料において、酸化物が非常
に粗い分散を示す場合にはアークの影響を受は易いため
、溶融した表相かもとの接点形状から、太い角状に溶は
出して実質的接点体積が減少するとともに、発生した熱
の拡散が不充分なため蓄熱される傾向となり解離時の飛
散消耗が著しく増大する。

また、開閉を頻繁に繰り返している接点は、アーク熱や
ジュール熱によって高温に熱せられ、その温度分布は激
しいアークの発生する表−接触部付近が最も高く、内部
に向うに従い低くｌる０ この様子を第１図が示しており、接点ｔ１１にトける表
層部の温度分布曲線Ａは図示の如く表層接触部（１）′
　にあって最高湯度Ａ′を示し、これから遠ざかるに従
って表肋非接部ｉｌ＋”の温度は降下し、さらに接点（
１）の内部（１）＃における湿度は、内部温度分布曲線
Ｂが示す通り表層部に比し可成り低温となる。

そして接点の接触面は機器の動作頻度に応じて常に溶融
と固化の繰り返し、これ４こ工り加熱Ｊ冷却の熱サイク
ルが起こっており、接点は各部分の湿度に応じた膨張と
収縮を繰り退すことになる。

この結果第２図のモデル図にあって、接点ｔｌ＋が加熱
されると（イ）の矢印Ｆのように当該接点（１）に膨張
力が作用し、冷却時には（鴫の矢印Ｆ′の如く収縮力が
働き、−５激しいアークが発生する表面接触部（１）′
には溶解部（２）が生じたり、これが固化することの繰
り返しとなって、当該溶解部（２）の近篩には酸化物の
希薄な層が形成され、その下部組織は接点本来の組織と
は全く異なる柱状晶で形成されること＼なる。

この結果接点本来の内部酸化組織と上記柱状晶との境界
にあって大きな歪みが発生すること＼なり、これに前記
のＦ、Ｆ’が作用すること　　゛によって、同図ｆノ）
に示す如く溶解部（２）の外縁附近にあって、接点表面
から深さ方向への大きな縦割れ１３１　＋３１　’が発
生する。

そして遂には接点＋１１が反曲して、に）の如く銀層（
４）を合材（５）に固着している銀ろう（６）から剥離
し、■）の破線で示す部分（７）に欠落異常消耗を起す
に至るのである。

本発明は、以上のような溶は出し或いは欠落等に起因す
る接点の著しい存命の低下を防止しようとするもので、
第１発明の特徴とするところは、Ａｇ中に０．１〜６．
２１Ｔｉ：量％Ｓｂ、０．０５〜５０重量％Ｓ　ｎ、　
０．０５〜０．５重量％Ｉｎ。

０．０１−１．０・′＠量％Ｎｉで、かつその総和が０
３〜ｌ　５．　Ｏｉｉ量チの範囲である元素成分を酸化
物として分散していることであり、第２の発明ではＡｇ
中に０１〜６２４ｊｉ′％ｓｂ、ｏ’、ｏｓ〜５０市量
％Ｓｎ、０．０５〜０５ＩｉＥｔ％Ｉｎ。

００１〜１．０市ｔ％Ｎｉたけでなく、さらに０００１
〜２．０市ｉｔ％の鉛を含み、これらの総和が同じく０
３〜１５．（ｌＪｆｌｔ％の範囲にるる元素成分を酸化
物として分散している銀−酸化物系接点材料の提供にあ
る。

一般に銀−酸化物系接点材料１にあって、その特徴の一
つに、接点表面における適度な酸化物の揮発による清浄
作用の効果が知られているのであるが、本発明にあって
ｓｂ酸化物１ま比較的低い湿度領域にあって高い蒸気圧
を有するのに対し、Ｓｎ酸化物は低い湿度領域で低い蒸
気圧を示し、かつ高温領域で高い蒸気圧を示し、さらに
Ｉｎ酸化物の場合には逆に高温領域で低い蒸気圧を有す
るのである。

従って接点の構成元素が高温領域で高い蒸気圧をもつ酸
化物だけの場合には、アークによる揮発損耗が激しくな
り、また逆に高温領域で低い蒸気圧の酸化物だけであれ
ば、接点表面の清浄作用が期待できなくなってし筐うの
に対し、本発明ではこれら各湿度領域における蒸気圧に
つき配慮した各元素の構成となっているから、アーク発
生からその消滅までの経時において、常に配合構成元素
の何れかが適度に揮発すること＼なり、接点表面の清浄
が保たれるとともに、不本意な溶は出し等による異常消
耗が防止されること＼なる。

さらに、本発明に係る材料の結晶粒は、通常Ａｇ」Ｃｄ
０（７）結晶粒が１０ｏｏ〜５ｏｏｏμ程度であるのに
対し、５０．−１５０μ、すなゎち１　／′２０以丁の
大きさとなっている。

何故ならば本発明合金にあっては、溶質原子たるｓｂさ
らにはｐｂ等が内部酸化てれる際、速やかに結晶粒界に
進出し、強固な粒界を形成して結晶の成長を抑制するた
めでろ９、酸素の進入と同時に結晶粒界は固定してし筐
うからであり、この傾向は表面に近い程顕著である。

また銀−酸化物接点料亭）にあっては、内部酸化が進行
するに伴って酸素が侵入した分たけ体積が増加し、内部
酸化が終了すると、当該接ノ、′、Ｉにはこの体積の増
加による正が生することになり、さらに接点が高温、高
圧状態から常＋ＩＩＡ　、常圧に復したときの、ｆ！が
残留す８ることになるのであるが、本発明による材料に
ろつ又は−Ｌ：記の傾く結晶粒が微細で、これに酸゛素
侵入による爪が存在しているから、前記の如く高温、渇
圧状他が解除されたときに、結晶粒界に存在していた上
記歪を、微細なりランクにまで発展させることになり、
この結果第２図の（／］に示す通り上呂己高温、高圧状
態の解除時にろって接点（１）に作用する応力Ｆ　Ｌｌ
が、無数に存在する上記＃細なりラック＋８＋　＋８＋
・・・・・に分散吸収されてしまい前記従来接点におけ
るよう大きな欠落にまで発展しないのである。

こ＼で本発明の実施例を示せば、９９５％以上の純度を
有する成分材料を原料として、これを大気中で溶解する
ことにより、 （（）　Ａｇ−３，Ｏ５ｂ−４，０８ｎ−２，０Ｉ　ｎ
−’０．３Ｎ　ｉ（ロ）　　　Ａｇ−１，５Ｓｂ−４，
０８ｎ−１，５Ｉｎ−１，０Ｐｂ−０，ｌＮ１ ＨＡｇ−３，０８ｂ−３，０８ｎ−２，０Ｉｎ−０，５
１’ｂ−０，３Ｎｉ の鋳塊を製造し、この鋳塊の表層を開削後、その−面に
薄い純銀板を熱圧着してろう何州の銀層を形成する。

次に当該素材を冷間圧廷して厚さ２酵の板にした後、プ
レス機により直径８胡φの円盤状に打抜き、これを内部
酸化炉に入れ、酸素を炉内に導入しながら７５０℃で１
８０時間加熱し、アンチモン、インジウム、錫、鉛、ニ
ッケルを酸化させて本発明合金を作成した。

そして上記Ｕ）（ロ）につき接点試験用として当該合金
の裏側に形成された銀層と接点保持用の合材と銀ろう付
けして試料とし、接点試験にはＡ、ＳＴＭ接点試験機を
用い、電圧ＡＣ２００Ｖ、電流１００Ａ、力率０．３８
、接触力３００ｇ。

解離力５００ｇの条件で、従来使用されている代表的な
接点材料と比較しながら第１表にあレブた各項につ、い
て試験をｔテつた〇 第１表 すなわち、アンチモン、錫、インジウム、ニッケル、そ
して鉛の酸化物を所定範囲内の添加量だけ眼中に分散さ
せることにより、同表の如く銀−酸化カドミウム系接点
と比較すると、その消耗量ではこれを可成り低減でき、
しかも溶着回数を大巾に低下させることができたもので
あり、また前記した熱サイクルによる剥離消ｔｔの点で
も改善効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気接点とその使用時における各部の温度分布
曲線を示す説明図、第２図は同電気接点の使用時におけ
る形態変化状態を示すモデル図で、（イ）は−接点加熱
時、（ロ）は接点冷却時、（／ｊは当該冷却直後、←）
は加熱、冷却の繰返し後、（旬はさらに当該繰返しを続
行した後における夫々の状態を表わしている。 特許出願人 代理人　弁理士　　井　藤　　　誠 １７Ｃ（１ １ １ １ 一１１幡長 第２図 イ 「 （ニ） （ホ） ［ ５

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　眼中に０１〜６．２市ｔ％アンチモン、００
   ５〜５０道量チ錫、００５〜５０龜量チインジウム、０
   ０−１〜１．ｏｆｆｌ量％ニッケルで、かつその総和が
   ０３〜１５．０ｊａｆｉ；％の範囲である元素成分を酸
   化物として分散していることを特徴とする銀−酸化物系
   接点材料。
2. （２）　　眼中に０．１〜６．２玉量チアンチモン、０
   ０５〜５０道量チ錫、０．０５〜５．０　ｆｆｌｌｌ％
   インジウム、０．００１〜２０重量％鉛、００１〜１．
   ０霜量％ニッケルで、かつその総和が０３〜１５０重量
   ％の範囲である元素成分を酸化物として分散しているこ
   とを！￥ｆａ’ｔとする銀−酸化物系接点材料。