JPS5884947A - 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［、Ａｇ−炭化物、Ａｇ−窒化物、ムｇ−硼化物
、ムｇ−珪化物系合金の特性向上を目的としたものであ
る。中でもムｇ−炭化物系合金の中のムｇ−ＷＣ系合金
は従来そのすぐれた耐アーク性、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。

シカるＫｌ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１つとしてＡ
ｇ−ＷＯ合金にグラファイト（Ｇｒ）を添加した接点が
ある。この接点は開閉時に発生したアーク熱で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、
かつＧｒ、の潤滑性により耐溶、１ 層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ムｇ−ＷＯ接点、固定接
点にはＡｇ−Ｗｅ−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代えて
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
発し更に接点性能の改善が要望されている。

他の１つとしてＡｇ−Ｎｉ−窒化物の接点がある。

この接点は耐消耗性はすぐれているものの接触抵抗が高
く、また耐溶着性でも十分満足するものでなく、その使
用範囲が限定されている。

他の１つとしてムｇ−Ｎｉ−硼化物の接点がある。

この接点は温度上昇面で難点があり、使用範囲が限定さ
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、かつ温度上昇
が低い実用性に優れた接点合金を提供するものである０
更に本発明合金は高価な銀量を可成り少くしても接点と
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■ａ、　Ｖ　’＋％
ｉａ族の金属、該金属の炭化物、窒化物、硼化物、珪化
物のうち少くとも１種以上及びグラファイトを分散含有
せしめ、かつ鉄族金属中に１部もしくは全ての前記金属
、炭化物、窒化物、硼化物、珪化物を分散せしめたこと
を特徴とする電気接点材料である。

以下、本発明による合金の特徴を説明する。

発明者等は銀に鉄族金属と高融点の■ａ、■ａ。

％ｉａ族の金属、該金属の炭化物、窒化物、硼化物、珪
化物を添加した合金の検討を種々行った結果、該鉄族金
属中に、これら高融点物質の１部または全部が分散した
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い効果を委
すことを見出した。

鉄族金属中にこれら高融点物質が分散したものは高温で
の強度や結合度に優れていることは超硬合金、耐熱合金
等の分野では知られているが、発明者らは、ムｇとＧｒ
との組合せた合金にすると接点としての性能が著しく向
上することを見出したものである。

また、鉄族金属と高融点物質（！Ｖａ、　ＶＩＬ、　■
ａ族の金属、該金属の炭化物、窒化物、硼化物、珪化物
）の相互反応は一般に高温そしか起らないが、ムｇが存
在すると焼結時Ａｇが液相となり、この液相を介して反
応が促進されることが判明した。

しかしながら、鉄族金属や高融点物質は耐酸化性が悪く
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高融点物質の酸化防止として還元性
に優れたＧｒ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
や高融点物質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［Ｇｒの潤滑性によ
り耐溶着性を高めることがわかった。　　　　　　　・
即ち、鍋中に高温度での機械的強度や結合強度の優れた
鉄族金属に高融点物質を分散せしめた骨格を作り、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、分散させるこけ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。

鉄族金属はＦｅ　、　Ｃｏ　、　Ｎｉ等であり、！−≦
Ｏ重量−であり好ましくはＩ〜ｇｏ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、骨格が出来
ないと共に１高融点物質の鉄族金属への分散が少なく耐
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。

高融点物質としてはＷ　、　Ｍｏ　、　Ｔａ　、　Ｎｂ
　、　Ｔｉ　、　Ｏｒ。

Ｖ、　Ｚｒ等の■ａ、ＶＩＬ、Ｗａ　族の金属、該金属
の炭化物、窒化物、硼化物、珪化物が効果があり、その
量としてはｊ〜７０重量％が好ましく、特にＸ）−１重
量−が特性が良い。高融点物質がＳ重量％以下では、Ａ
ｇ　及び鉄族金緘中の高融点物質量が少な過ぎて耐溶着
性が不十分であり、７０重量−以上でＶｉＧｒ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。

次１（Ｇｒ　の有効範囲は／〜／／重量−であり好まし
くけ３〜７重量％である。１重量−以下では鉄族金属や
高融点物質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１１重量％以上では合金製造が困難
であり、かつ合金が脆くなって耐消耗性が増し実用性が
ない。

尚、本発明の目的を害しないａｔ重量％程度のムｌ、、
　８１　、８ｅ　、　Ｔｅ　、　Ｂｉ　、　Ｚｎ　、　
Ｃｄ　、　Ｉｎ　、　Ｓｎ　、　Ｏａ。

１１＆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１−７表、第１−２表、第ｉ−ｓ表及び第１−参表に
示した割合で各粉末を配合し、混合後成型体を作り、該
成型体を水素雰囲気中で１１００°Ｃの温度で焼結した
０この焼結体な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１−１表のものは比較材としての従来
の合金である。

第１−１表　　　　　　　　単位：重量％第１−２表　
　　　　　　　　　単位：重量％第１−３表　　　　　
　　　　単位：重量％第１−ダ表　　　単位：重量％ 第１図は本発明による合金のｌ実施例（Ａ１−４）のｔ
ｏｏｏ倍拡大の顕微鏡組織写真である。第１＼嶌図で白
色の部分が調相、薄灰色部がＮ１相、そのｌｉｉ相の中
に濃い灰色の粒子がＷＣ相、不規則字状で黒色部がグラ
ファイト相である。図でわかるように本発明合金は焼結
過程中に鉄族金属と炭化物が反応し、鉄族金属中に炭化
物が固溶し、析出した合金組織構造になっている。上記
硬質相が骨格形成するために耐熱性に富んだ耐アーク消
耗の少い特性を示すものと考えられる。

上述のよ５Ｋして作成した合金についてＡＥＩＴＭ試験
機により通電特性と消耗特性の評価を行った。

条件としては、１０１００１　、　ｊ）Ａ　、　ｐｆ／
、０．接触圧カコ００ｇｒ　、開離カコ００ｇｒ　、接
点形状ｊ　Ｘ　ｊ　Ｘ　／、　３ｔＵとし、２万回の開
閉を行った。２万回開閉での電圧のバラツキ幅と消耗量
の結果を第１−３表に示す。

さらに１ム１−６、Ｂ１−２、Ｃ１−２及び比較材Ｄ１
−１、Ｄｌ−２、Ｉ）ｌ−３、ＤＩ−４の合金から可動
接点ダＸ７ＸＪｌ！ｌの寸法に、固定接点ｔｘｒｘｘｗ
ｓの寸法に切削加工したのち合金に抵抗鑞付けで接合せ
しめこれをｓｏｂ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１−、ｇ
表を得た。

試験条件： 過負荷試験：　ＡＯＪＪＯＶ　、　２００ｋｐｆ　！Ｉ
Ｏ回耐久試験：ム０ＪＪＯＶ　、　！０ｋｐｆ　ｊ１回
温度上昇試験：　ｈｃｘｘｏｖ、　　ｓｏｂ　　　２Ｈ
短絡試験：　ＡＣＪＪＯＶ　、　７ｊＫＡ　ｐｆ　Ｑｊ
／ＰＯ−Ｃｏ　、　　ＪＰＯ−Ｃ０ 第１−６表 第１−４表で示すように本発明合金は消耗量が少く温度
上昇が低く、絶縁耐圧も高く高性能の接点特性を有して
いることがわかる。

実施例２ 第ｘ−ｉ表、第２−２表、第２−３表、及び第コー参表
に糸した割合で各粉末を配合し、混合後成型体を作り、
該成型体を水素雰囲気中で／／１００Ｃ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０合金中第コ−参表のものは比較材としての従
来の合金で・ある。

第コー１表 単位：重量％ 第２−２表　　　　　　　単位：重量％第コ図は本発明
による合金のｌ実施例（Ａ２−２）の接点材料のｔｏｏ
ｏ倍拡大の顕微鏡組織写真である。第２図で白色の部分
が銅相、薄灰色部がニッケル相、そのニッケル相周辺の
濃い灰色の粒子がＴｉＮ相、不規則形状で黒色部がグラ
ファイト相である。図でわかるように本発明合金は焼結
過程中に鉄族金属と窒化物が反応し、鉄族金属中に窒化
物が固溶し、析出した合金組織構造になっている。上記
硬質相が骨格形成するために耐熱性に富んだ耐アーク消
耗の少い特性を示すものと考えられる。

上述のよ５Ｋして作成した合金について実施例１と同一
条件にてＡＳＴＭ試験機により通電特性と消耗特性の評
価を行った０結果を第２−５表に示す０ 第２−５表 ム８？Ｍテスト前后の接点につき、Ｘ線回折により表面
に形成されている相につき分析をした結果、第２−を表
の結果を得た。

これより、Ａｇ　−Ｎｉ　−ＴｉＮ　ＫＧｒ　　が入る
ことＫよりＮｉＯ、ＴｉＯ２の形成がほとんどなくなり
、このため電圧降下が低くなったものと考えられる。

さらに、ム２−６、Ｂ２２２“ン０２′−“２、及び比
較材Ｄ２−１、Ｄ　２−２’に対し実施例１と同一条件
にて接点性能を評価した結果第２−７表を得たＯ ゛第２〜７表 第２−７表で示すように本発明合金は消耗量が少く温度
上昇が低く、絶縁耐圧も高く高性能の接点特性を有して
いることがわかる。

実施例３ 第３−１表、第３−２表、第３−３表、及び第３−参表
に示した割合で各粉末を配合し、混合後成型体を作り、
皺成型体を水素雰囲気中で／　１００気孔率が殆んど零
の合金を作製したＯ合金中第３−参表のものは比較材と
しての従来の合金である。

第Ｊ−／表　　　　　　単位二重量％ 上述のように作成した合金について実施例１ど同一条件
にてＡ８ＴＭ試験機により通電特性と消耗特性の評価を
行った。結果を第Ｊ　−１表に示す。

第７−１表 さらに、ム３−６、Ｂ５−２．０３−２及び比較材Ｄ３
−ＩＫ対し実施例１と同一条件にて接点性能を評価した
結果第Ｊ−４表を得た。

第３−６表で示すように本発明合金は消耗量が少く温度
上昇が低く、絶縁耐圧も高く高性能の接点特性を有して
いることがわかる。

実施例４ 第参−１表、第ダーλ表、第ダー３表に示した割合で′
各粉末を配合し、混合後成型体を作り、鉄成聾体を水素
雰囲気中でｔｉｏｏ　０ｃ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。

第参−１表　　　　　　単位：重量チ 第ダーλ表　　　　　　　　　　　　　単位二重量％第
ダー７１！　　　　　　　　　単位二重量％上述のよう
にして作成した合金について実施例１と同一条件にてＡ
ＳＴＭ試験機により通電特性と消耗特性の評価を行った
。結果を第＜＜−ｐ表に示す。

第ダーダ表 さらに１人４−６、Ｂ４−２、Ｃ４−２藺し実施例１と
同一条件にて接点性能を評価した結果第ダーｊ表を得た
。

第ダーｊ表で示すように本発明合金は消耗量が少く温度
上昇が低く、絶縁耐圧も高く高性能の接点特性を有して
いることがわかる。

実施例６ 第１−１表、第３−２表、第ｓ−ｉ表に示した割合で各
粉末を配合し、混合後成型体を作り、該成型体を水素雰
囲気中で／／１０００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〇 第ｓ−を表　　　　　単位二重量％ 第ｊ−Ｊ表　　　　　　単位：重量％ 上述のようにして作成した合金について実施例１と同一
条件にてＡＥＩＴＭ試験機により通電特性と消耗特性の
評価を行った。結果を第５−亭表に示す。

第！−ダ表 さらに、Ａ３−６、Ｂ５−２、ｃ５−ｓＢｃ対し実施例
１と同一条件にて接点性能を評価した結果、第ｊ−ｊ表
を得た。

第Ｓ−Ｓ表 実施例６ 第４−１表、第ぶ−２表、第ぶ一３表に示した一合で各
粉末を配合し、混合後成型体を作り、腋成型体を水素雰
囲気中で１ｌＯＯｏＯ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。

飽−１表　　　　　　　　　　単位二重量％第ｔ　−２
表　　　　　　　　　　　単位：重量％第ぶ一３表　　
　　　　　単位：重量％上述のようにして作成した合金
について実施例１と同一条件にてＡ８ＴＭ試験機により
通電特性と消耗特性の評価を行った。結果をｇ−ｔａｘ
示す。

第ｔ−Ｓ表 さらに１ムロ−４、Ｂ６−３．０６−３に対し実施例１
と同一条件にて接点性能を評価した結果第６−６表を得
た。

第乙−を表 第４−４表で示すように本発明合金は消耗量が少く温度
上昇が低く、絶縁耐圧も高４高性能の接点特性を有して
いることがわかる。

実施例〒 第７−７表、第７−２表、第７−３表に示した割合で各
粉末を配合し、混合後成型体を作り、該成型体を水素雰
囲気中で１１００％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。

第ツーｌｌ！　　　　　　　　　　　　　単位：重量％
第７−３表　　　　　　　　単位二重量％上述のように
して作成した合金について実施例１と同一条件にてＡ　
ＳＴＭ試験機により通電特性と消耗特性の評価を行った
。結果を第’７−１７表に示す。

第７−参表 さらにムフー１．Ｂ７−２、Ｃ７−２に対し実施例１と
同一条件にて接点性能を評価した結果第７−１表を得た
０ 実施例８ 第１−１表、第１−２表、第１−３表に示した割合で各
粉末を配合し、混合後、成型体を作り、該成型体を水素
雰囲気中で／　１００　ｏＣの温度で焼紬した。この焼
結体を再加圧して気孔率が殆んど零の合金な作製した。

第１−１表　　　　　　　　　　単位：重量％第ｒ−Ｊ
Ｒ単位：重量− 上述のようＫして作成した合金について実施例１と同一
条件にてＡ８ＴＭ試験機により通電特性と消耗特性の評
価を行った。結果を第ｒ−ａ表に示す。

第１−参表 さらに、Ａ３−１、Ｂ８−１　、Ｃｕ２−ＩＫ対し、実
施例１と同一条件にで接点性能を評価した結果第を−ｊ
表を得た。

第ｒ−ｚ表 実施例９ 第９−１表、第９−２表、第９−３表に示した割合で各
粉末を配合し、混合後成型体を作り、核酸型体を水素雰
囲気中で／１００ｏＯ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。

第９−１表　　　　　　　単位：重量％第９−２表 第９−３表 上述のよ５Ｋｔ、て作成した合金について実施例１と同
一条件にてム８ＴＭ試験機により通電特性と消耗特性の
評価を行った。結果を第９−１表に示す。

第デーダ表 さらに、ムＩ−１％Ｂ９−３、ｃ９−３、Ａ９一番、ム
９−５、Ａ９−６．０９−７、ｃ９−８、Ａ９−１８、
Ａ９−１９、Ａ９−２０．Ａ９−２１、ム９−２２、Ｂ
９−２５に対し実施例１と同一条件にて接点性能を評価
した結果第９−３表を得た。

第９−１表

【図面の簡単な説明】

、、、＠、／図は本実叩によ、る電、駕接ａ材靜Φ合金
の実施何円：のルｌ　−４、＋９ｉ　０．Ｑ、０倚稙徴
鏡組織写真、第一図は同じ〈実施例２のＡ２−２の接点
材料の１０００倍原黴鏡写真である。 特許出願人　　住友電気工業株式会社 代　理　人　　中　　村　勝　　成１・にモ；＊ｌｌ必 第１頁の続き ０発　明　者　黒石農士 伊丹市昆陽北１丁目１番１号住 友電気工業株式会社伊丹製作所 内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　元素周期律表の１１１１ａ、　　ｖａ、　　
   ％ｊａ族の金属、該金属の炭化物、窒化物、硼化物、珪
   化物のうち少くとも１種を５〜７０％、グラファイト１
   〜７１重量％、鉄族金属！−６０重量、残部銀からなり
   、前記の金属、炭化物、窒化物、硼化物、珪化物が鉄族
   金属及び鎖中に分散したことな特徴とする電気接点材料
   。
2. （２）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。
3. （３）窒化物が夕゛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０
4. （４）硼化物がタングステン、モリブデン、り／タル、
   ニオブ、チタン、クロムのうち少くとも１種の硼化物で
   あることな特徴とする特許請求の範囲（１）項記載の電
   気接点材料。
5. （５）　　！化物がタングステン、モリブデン、タンタ
   ル、ニオブ、チタン、クロムのうち少くとも１種の珪化
   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。
6. （６）　　Ｉ／ａ、　Ｖａ、　Ｖａ族の金属がタングス
   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。 （マ）　鉄族金属がニッケル、鉄、コバルトのうち少く
   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。