JPS5884939A - 電気接点材料 - 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】 本発明は電流を通電開閉する機器に使用する電気接点材
料に関するものである。

また特にＡｇ　−Ｗｅ系合金の特性向上を目的としたも
のである。Ａｇ　”　ＷＯ系合金は従来そのすぐｉｌれ
耐アーク性、耐溶着性のため気中しゃ断器、開閉器等の
機器の接点として広く使用されている。

しかるに最近、ノーヒユーズブレーカを始めとする気中
しゃ断器や開閉器等の機器は小型、高性能化のすう勢に
あり、これに伴って接点材料への負荷が厳しくなり、接
点性能の向上が強く要請されている。又、機器の小型化
により接点寸法の小型化、接触圧力の低下の傾向にあり
、これによって電流しゃ断時に生ずる消耗、飛散が増大
し接点の溶着や機器の絶縁劣化、さらに定格電流開閉時
に温度上昇が起り易いといった問題が生じている。

このような特性改善の要望に答えるものの一つとしてＡ
ｇ　−ＷＯ合金にグラファイト（Ｇｒ）　鷺添加した接
点が開発された。この接点は開閉時発生したアー）熱で
Ｇｒが還元′ガスとなりＷＣの酸化を防止して温度上昇
を抑え、且つＧｒの潤滑性により耐溶着性を高める効果
がある。しかしながら、Ｇｒの添加によって逆に消耗、
絶縁特性が低下する欠点があった。このため小型高性能
のしゃ断器や開閉器では可動接点にはＡｇ　−ＷＯ接点
、固定接点にはＡｇ　−ＷＯ−Ｇｒ接点という組合せで
使用せざるを得なかった。しかし、可動部と固定部で材
質を変えて組合せることは部品管理が極めて面倒なこと
である。更にこのような組合せによる使用法でも最近の
小型高性能の機器では接触圧力が小さく、開閉時に発生
するアーク熱によって異常な温度上昇、消耗、絶縁劣化
、溶着が多発し更に接点性叩の改善が要望されている。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり耐溶着性
、耐消耗性、耐絶縁性を併せて具備し、且つ温度上昇が
低い実用性に優れた接点合金−を提供するものである。

更に本発明合金は高価な銀量をかなり少なくしても接点
として使用可能な安価な接点合金を提供するものである
。

本発明による合金は、鉄族金属と銀に、■ａ１Ｖａ１■
ａ族金属の炭化物、ＩＶａ％Ｖａ％ＶＩａ％■ａ１■ａ
族金属の窒化物、ＩＶａ　％　Ｖ’　％　Ｖｌａ％■ａ
族の金属及びグラファイトを分散含有せしめ、且つ鉄族
金属中に一部もしくは全ての炭化物、窒化物、金属を分
散せしめたことを特徴とする電気接点材料である。

発明者等は先に銀に鉄族金属と各種炭化物を添加した合
金の検討を種々行なった結果、該鉄族金属中に炭化物の
一部または全部が固溶した合金が電流の開閉時に発生す
るアーク熱での消耗、飛散が極端に少なく、機器の絶縁
劣化や溶着が少なくなる効果を示すことを見出した０ 鉄族金属や炭化物は耐酸化性が悪く開閉時に発生するア
ーク熱によって酸化し、接触抵抗を増大させ機器の温度
上昇が高くなる欠点がある。このため鉄族金属や炭化物
の酸化防止として還元性に優れたＱｒを上記接点合金に
添加せしめると、Ｇｒは電気開閉時の熱で分解して還元
ガスを発生し鉄族金属や炭化物を酸化から防止し接触抵
抗を小さく抑え、機器の温度上昇を低下せしめると共に
（）ｒの潤滑性により耐溶着性を高めることがわかった
０又、この系に更に窒化物を加えると、銀の融点以上の
温度で焼結中にこれら窒化物が’Ｆｅ族金属を介して炭
化物と反応し、炭化物が微細化され、さらに耐アーク消
耗性が向上することがわかった。

即ち、鎖中に、高温度での機械強度や結合強度の優れた
鉄族金属に炭化物、窒化物を分散せしめて耐消耗性や耐
溶着性を向上し、更に還元性と潤滑性の優れたＧｒを添
加することにより、従来のＡｇ　−ＷＣ系やＡｇ　−Ｗ
Ｏ−Ｇｒ系接点では期待できなかった高性能の耐溶着性
、耐消耗性、耐絶縁性、温度上昇特性を共に具備した合
金を得ることができた。

本発明者等は、その後さらに研究を進めた結果この系に
・さらに■ａ％Ｖ＆　％　■ａ　％■ａ族の金属を加え
ると、銀の融点以上の温度で焼結中にこれら金属がＧｒ
粉粒子反Ｍ　ａｒ粒子の表面に炭化物を形成し、このた
めＡｇとＧｒ界面の濡れ性が大幅に向上し、焼結性が改
善されると共に、接点性能、中でも耐消耗、・耐絶縁特
性がさらに向上することが判明し、本発明に到った。

鉄族金属はＦｅ、Ｃｏ５Ｎ１等であり、５−４０重量％
であり、好ましくはｉｏ　−ｓｏ重量％が適当である。

５重量％以下では鉄族金属が鎖中に分散し。

炭化物の固溶が起きず耐消耗性が向上しない。また６０
重量％以上ではＧｒを添加しても接触抵抗が低下せず温
度上昇特性の向上効果がない。

量としては３〜７０重量％が好ましく、特に２０〜５０
重量％が特性が良い。炭化物がＳ重量％以下ではＡｇ中
の炭化物量が少なすぎて耐溶着性が不充分であり、りＯ
重量％以上ではＧｒを添加しても接触抵抗が低下せず温
度上昇特性の向上が認められない。

窒化物としてはＴｉ、Ｚｒ、　Ｎｂ５Ｏｒ、　ＭＯ％Ｍ
ＺＩ。

？ｅ等のＩＶａ　％　Ｖａ　ｓ　ＶＩａ　％■ａＳ■ａ
族金属の窒化物が効果があり、その量としては０．１〜
３０重量％が好ましく、特に０．５〜２０重ｔ％が特性
が良い。

これら窒化物は、開閉時のアーク熱によって分散された
Ｇｒと反・応し炭化物を形成し、この反応が吸熱反応で
あること、及びＮ　ガスを放出し、消弧作用がある。図
はこの反応の自由エネルギー変化を示すものである。０
．１重量％以下では、耐消耗性の効果が少なく、３０重
量％以上ではＧｒを添加しても接触抵抗が上って、温度
上昇特性が逆に低下するためである。

金属としてはＷＳＭｏ、Ｔａ、　Ｎｂ、　Ｔｉ、ＯｒＳ
Ｍｎ、　Ｖ等のＩ％’＆％ＶａＳＶＩａＮ■ａ族の金属
が効果があり、その量としては０．　／　−、を重量％
が好ましく、特に００Ｓ−２重量％が特性が良い。０．
１重量％以下ではＧｒとの反応量が少なく耐消耗性の改
善効果が少なく、３重量％以上ではＧｒとの未反応金属
が残留し、この金属が開閉中に酸化し、接触抵抗が上っ
て、温度上昇特性が逆に低下するためである。

次にＧｒの有効範囲は１〜／１重量％であり好ましくは
３〜７重量％である。１重量％以下では鉄族金属や炭化
物、窒化物、金属が上記範囲内であっても温度上昇特性
の向上が認められず、またｌ／重量％以上では合金製造
が困難であり実用性がない。

尚、本発明の目的を害しない０．７重量％程度のＡ４５
Ｓｉ、Ｓｅ、Ｔｏ、Ｂｉ、ＺｎＸＣｄ、Ｉｎ、Ｓｎ。

Ｏａ、Ｎａ等の金属元素が入っても差しつかえない。

次に実施例によって本発明による接点合金の特−徴を具
体的に説明する。

実施例１ 第１表、第２表、第３表及び第９表に示した割合で各粉
末を配合し、混合後筬型体を作り、該成型体を水素雰囲
気中Ｌｃ／１０ＯＣの温度で焼結した。

この焼結体を再加圧して気孔率が殆んど零の合金を作製
した。合金中筒ｑ表のものは比較材とし−て実施１９作
成した合金、ム／、Ｂ／、０／及び比較材！ｌ／％Ｄコ
、Ｄ３、ＤＩＩの合金から可動接点。

ＩＩｘ７×コ■の寸法に、固定接点ｇＸｔＸａ■の寸法
に切削加工したのち台金に抵抗鑞付けで接合せしめこれ
をＳＯＡ定格の配線用しゃ断器に組込み下記に示す試験
条件にて接点性能評価をした結果、第６表を得た。

試験条件： 過負荷試験暑ム０ココＯＶ、λ００ｋＰｆ　３０回耐久
試験ｓ　ＡＯ−１２０ｖｓ　　ｊｌ：）ＡＰｆ　、３’
１回温度上昇試験：ム０ココＱＶ％　ｓｏＡ　　コＨ短
絡試験　寡ＡＯココＯＶ　、　　７．５ＫＡ　　Ｐｆ　
Ｑ、３／ＰＯ−００、コｐｏ　　−ｏ。

第　　６　　表 第６表で示すように本発明合金は消耗量が少なく温度上
昇が低く、絶縁耐圧も高く高性能の接点特性を有してい
、ることかわかった。

本発明合金は上１の通り接点性能が優れているのみでな
く、鉄族゛金属、炭化物、窒化物、金属を多量に含有し
ており高価な銀量を大幅に節減できるので工業的価値の
高いものである。

【図面の簡単な説明】

図ハ窒化物とグラファイトから炭化物を生成する際の自
由エネルギー変化を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　元素周期律表のＩＶａ　、　Ｖａ　、　ｖＩ
   ａ族金属の炭化物が５〜７０重量％、グラファイト７〜
   ７７重量％、鉄族金属５〜乙Ｏ重量％、ＩＶａ　、　ｖ
   ａ　、　Ｖｉａ　。 ■ａ１■ａ族金属の窒化物がｏ、ｉ〜３０重量％、■ａ
   ＼■ａ＼Ｖｌａ　％■ａ族の金属がθ、／−５重量％残
   部銀からなり、炭化物、窒化物及Ｃ■ａ、ｖａ。 ■ａ１■ａ族金属が鉄族金属中及び鎖中に分散したこと
   を特徴とする電気接点材料。 （コ）炭化物がタングステン、モリブデン、タンタル、
   ニオブ、チタン、クロムのうち少なくとも１種の炭化物
   であることを特徴とする特許請求の範囲（１）項記載の
   電気接点材料。 （艶　鉄族金属がニッケル、鉄、コバルトのうち少なく
   とも１種であることを特徴とする特許請求の範囲（１）
   項記載の電気接点材料。 ←）窒化物がチタン、ジルコニウム、ニオブ、クロム、
   モリブデン、マンガン、鉄、バナジウム、タンタルのう
   ち少なくとも１種の窒化物であることを特徴とする特許
   請求の範囲（１）項記載の電気接点材料。 （！６ｒＶａ　Ｘｖａ　、　■ａ　、■ａ族の金属カタ
   ンクステン、モリブデン、タンタル、ニオブ、チタン、
   クロム、マンガン、バナジウムのうち少なくとも７種の
   金属であることを特徴とする特許請求の範囲（１）項記
   載の電気接点材料。