JPS59580B2 - 銀−酸化物系の電気接点材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な電気接点材料に関するもので特に従来よ
り比較的小電流のリレーからマグネットスイッチやブレ
ーカ−などの大電流域まで広汎に用いられてきた銀−酸
化カドミウム電気接点材料に代って、ＣｄＯを排し代替
酸化物を含有させるようにした銀合金接点材料に係るも
のである。

従来より電気接点材料としては種々のものが用いられて
いるが、特に銀−酸化カドミウム系接点は電気接点とし
て要求される耐溶着性、耐消耗性、低接触抵抗などの諸
電気特性にすぐれているため、その需要も年々上昇して
いるだけでなく、材料面の改良も重ねられており、また
これに関する学術的研究も多く、いわばこの系の材料、
製造技術の進歩は極限にまで達したといえよう。

しかしながらこの銀−カドミウム系電気接点材料は既知
のようにその製造上、溶解、熱間加工、高温酸化、分析
及び回収などカドミウムを系外に排出し易い多数の工程
が含まれるので、当然その排出防止に努めなければなら
ず、このため殊に生産設備の拡大に伴って美大な公害防
止設備が必要となり、当該防止に多大なエネルギーが消
費されエネルギー資源問題にまで発展しようとしている
。

このため銀−酸化カドミウムによる当該製品を製造する
業者はこれに対し勿論充分な対策を構しているが、その
対策が十分であるからというだけでは、最早公害に対す
る社会情勢に対応していけず、このような接点だけを考
えていたのでは美大な設備投資により生産価格にまで重
大な影響を与えることになる。

更に又鎖中に酸化カドミウムを分散させることは、接点
表面の清浄作用、溶着力の低減などの電気的緒特性を改
善するものとして確かに効果的であるが、このような効
果を充分に果してきたのは特に交流回路においてであり
、極性の変化しない直流回路において当該接点材料を使
用したときは、比較的耐溶着性に乏しく接点の開閉によ
る接触抵抗の増加にも著しい難点があるのであって、そ
の原因は当該接点のアノード側からカソード側に向って
アノード成分が転移し、カソードの接続部に接点母材と
異なる一種の変質層を形成するためと提唱されており、
この欠点はＣｄＯを用いる限り解消できぬ宿命ともいえ
よう。

そこで上記の如きカドミウムによる公害問題を解消し、
しかもＡｇ−Ｃｄ０系の電気接点材料に匹敵する新しい
材質の開発が注目されるに至り、近時にわかに各種の研
究がなされはじめ、鎖中にＬａの酸化物を分散させた電
気接点材料（日本金属学会誌第３６巻８号７６５頁（１
９７２））なども発表されているわけである。

しかしこのような開発の理論的根拠の一端はＡｇに分散
すべき酸化物の揮発し易さを尺度として、一般にはＣｄ
Ｏよりも蒸気圧の低い酸化物の方が効果的であり、しか
も蒸気圧の低い酸化物を用いる方が電気接点としての開
閉時に生ずるアークにより接点表層から逸散した成分を
、拡散により接点内部から補う割合が少くなるので、八
ｇに対する酸化物の添加量が少くても効果的であるとも
提唱され、実際にそのような酸化物をＣｄＯの代りに用
いることが提案されているのである。

本発明は斜上の諸点に鑑み、Ｃｄ成分を含まない酸化物
の接点特性に寄与する役割について再検討を行い、この
結果上記の如き既成観念を排し考想を新たにして研究を
重ねたもので、その思考基盤は電気接点の表面の清浄化
作用やアークに対する諸現象、例えば消弧作用などが、
添加する酸化物の特性、特にその蒸気圧の温度特性に最
も関係が深いとする考え方に基づいている。

そこで本発明の目的は当該蒸気圧に関し、約５００〜１
５００℃の温度範囲でＣｄＯの蒸気圧より高い酸化物に
着目し、この中で毒性の少ないｓｂ酸化物をＡｇ中に含
有させることにより、Ａｇ−Ｃｄ０系のものと同等以上
の接点表向清浄化作用を発揮させるようにするだけでな
く、さらにｓｂの酸化物だけでなく、Ａｇに固溶し難い
Ｂｅ、Ｃａ、ＣｏＸＦｅＸＮｉ、５ｉＸＴｈ、ＴｉＸＺ
ｒの酸化物一種を分散することにより、合金製造工程中
における中乃至高温処理によって、当該合金の結晶粒が
粗大化する欠点を防止し、以て結晶粒を一層微細化しよ
うとするにある。

上記目的を有する本発明の特徴は銀を主成分とし、これ
に金属成分が０．１〜６．２重量％となるｓｂの酸化物
と、金属成分が０，０１〜１．５重量％となるＢ ｅ
ＸＣａ 、ＣＯＸＦ ｅ ＸＮ ｉＸＳ Ｉ ＸＴ ｈ
％Ｔｉ、Ｚｒの酸化物一種とが分散されていることに
ある。

このような電気接点材料を製造するには既知のように焼
結法（粉末冶金法）によっても内部酸化法（溶製法）に
よってもよいが、生産コスト上から後者が多用されるこ
と５なる。

そして溶製法の場合には、ｓｂと上記ＢｅＸＣａ。

Ｃｏ等を固溶させた銀合金につき、これを酸化雰囲気中
で高温に保持させることにより、その表面より酸素を侵
入させながら、長時間当該酸化を続けることにより素材
中に、全面的にＳｂｃ！：Ｂｅ、Ｃａ、Ｃｏ等の酸化物
を分散させること＼なり、一方焼結の場合にはＡｇ微粉
とＳｂ１そしてＢｅ。

Ｃａ、 Ｃｏ等の粉末を混合し、加圧成形後に焼結した
ものを酸化してから焼結したり、あるいはよく混合させ
た酸化アンチモン粉と酸化べｊＪ ＩＪウム粉、酸化カ
ルシウム粉、酸化コバルト粉等を加圧焼成することによ
って当該酸化物が鎖中に分散せる銀−酸化物系の電気接
点材料を製することもできるのである。

しかしこの際どのような製法によるにせよ、ｓｂの酸化
物はその金属成分であるｓｂが０．１〜６．２重量％で
なくてはならず、こ５でＡｇへのｓｂ添加量の上限を６
．２重量％に限定しなければならない理由は、Ａｇ−Ｓ
ｂ合金のα個溶体におけるｓｂの最大固溶限が、３００
°Ｃで６，２重量％であり、この添加量を超過するｓｂ
を添加した場合には著しく加工性が阻害されること＼な
り電気接点材料の量産が不能となるからである。

また前記焼結法により製造した場合にあっても、粒子間
の結合力が弱いためアーク消耗量が多く接点材料として
望ましい特性が得られなくなる。

一方０．１重量％未満の添加量であると、後述するよう
な添加効果が得られず、その目的を達成し得ないこと５
なる。

さらに本発明では前記の如＜Ｂｅ、ＣａＸＣｏ、Ｆｅ、
ＮｉＸ５ｉＸＴｈＸＴｉ、Ｚｒの酸化物を金属成分が０
．０５〜５５〜５重量％範囲で分散させる必要がある。

こ＼で上記の如き添加元素は、何れもｓｂがＡｇに対し
て可溶性であり、再結晶組織における結晶粒の微細化に
寄与するものでないのに反し、Ａｇに対して難溶性であ
るため、当該添加により結晶粒の成長を積極的に抑制し
、内部酸化などの高温処理においても、微細な結晶を維
持でき、また酸化物の粒子を極く微細なものとして、耐
アーク消耗性や耐溶性などの接点特性を向上させる効果
がある。

しかしこれら添加元奏の添加量は、その添加方法につき
工夫をこらしても２重量係以上は技術的に困難であると
いうだけでなく、１．５重量係を越えた添加は粒界、粒
内に偏在して材料の均質化が得られず、接点特性に悪影
響を及ぼすこと＼なり、また０、０１重量係満たない添
加では、結晶粒や酸化物粒子の抑制効果が期待できない
。

こ５で本発明の一実施例を示せば９９．５重量係以上の
純度を有するＡｇＸＳｂそしてＢｅＸＣａ、Ｃｏ等の原
料を用い、これを大気中にてガス溶解することにより、
ＡｇにＳｂ３重量重量Ｔｉ０．３重量係が含有された鋳
塊を製造し、この鋳塊の表層を面側後、その一面に薄い
純銀板を熱圧着して、ろう付は用の銀層を形成する。

次に当該素材を冷間圧延して厚さ２關の板にした後、プ
レス機により直径５ｍｍの円盤状に打抜き、これを内部
酸化炉に入れ、大気を炉内に導入しな＊＊から６５０℃
で１８０時間加熱し、５ｂＸＴｉを酸化して本発明合金
を製造した。

さらに上記方法と全く同一の工程により、（イ）Ａｇ
−３％Ｓｂ ０．３ ％Ｆｅ（ロ）Ａ、ｇ−３％５
ｂ−０，３％Ｎ’ｉ（ハ）Ａｇ −３％Ｓｂ −０，３
％Ｃ。

に）Ａｇ −３％Ｓｂ −０，３％Ｂｅ （ホ）Ａｇ −３％Ｓｂ ０．３ ％Ｃａ（へ）Ａ
ｇ −３係５ｂ−０，３係Ｓ１ （ト） Ａｇ −３％Ｓｂ Ｏ，
３つｂＴｈ（ｆｆｉ Ａｇ −３％Ｓｂ −０，３％
Ｚｒの本発明合金を得た。

そして接点試験用として上記各種合金の裏側に形成され
た銀層と接点保持用の台座とを銀ろう付けして試料とし
、接点試験にはＡＳＴＭ接点試験機（ＡＣ１００Ｖ、３
０Ａ）、アーク消耗試験機（ＡＣ２００Ｖ、１０Ａ）を
用い、従来多く利用されている代表的な電気接点材料と
比較しながら下表にあげた各項ごとに試験条件を選定し
、各接点材とも同一条件下で試験を行った。

以上のように本発明によれば、上表の如＜Ａｇ−Ｃａ２
系合金と略同程度の特性をもち、その消費量ではむしろ
稍低減でき、しかも溶着回数も可成り低下させることが
できたのであり、勿論Ｃｄの不使用により公害の心配を
も解消することができた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 銀を主成分とし、これに金属成分が０．１〜６．２
   重量％となるｓｂの酸化物と、金属成分が０．０１〜１
   ．５重量％となるＢｅ、ＣａｌＣｏＸＦｅｌＮｉＸＳｌ
   ％ Ｔｈ、ＴｉＸＺｒの酸化物一種とが分散されている
   ことを特徴とする銀−酸化物系の電気接点材料。