JPS6018737B2 - 電気接点材料 - Google Patents

電気接点材料

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JPS6018737B2
JPS6018737B2 JP54042239A JP4223979A JPS6018737B2 JP S6018737 B2 JPS6018737 B2 JP S6018737B2 JP 54042239 A JP54042239 A JP 54042239A JP 4223979 A JP4223979 A JP 4223979A JP S6018737 B2 JPS6018737 B2 JP S6018737B2
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JP54042239A
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三吉 信太
信二 大隈
立郎 菊池
晴日 中川
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気接点材料、特にAg−金属酸化物複合接
点材料に関するものである。
Ag−酸化物系接点材料として、Ag−Cdq接点材料
が広く利用されている。
Ag−Cd○接点材料は、接点材料に要求される接触抵
抗、耐落着、耐消耗などの性能に対して、平均的に優れ
た特性を示すだけでなく、機械加工性も実用上十分であ
るためにリレーノーヒューズブレーカや、家庭用電子機
器の電源スイッチなど、数アンペア以上の負荷電流域に
多く利用されている。しかしながら、近時、各種の電源
開閉器に対して安全上の規制が厳しくなるのにつれて、
接点材料に対してこれまで以上の特性が求められるよう
になって来ている。特に、家庭用電気機器においては、
スイッチの軽燥作性、小型化が要求され、他方では安全
面から見たときの関雛不能に結びつく溶着と、絶縁耐圧
劣化を招く消耗の両性能の向上が強く望まれている。さ
らに、図に示すように、商用電源1から交流電力を直接
整流して作動用直流電源を得ている機器においては、ダ
イオード2の耐サージ電流特性の向上に伴って、ダイオ
ード保護用の抵抗器3の抵抗値rをきわめて小さくし、
機器の作動電力を少しでも低減しようとする傾向にある
。これは、スイッチ4に対して、突入電流を過大にする
ものとなり、また、図のように片波整流をする場合には
、スイッチ4の負荷電流に樋性が生ずるため、直流負荷
開閉時と同様に、一方の極側のスイッチ接点のみ移転に
より極端に消耗するなどにより、スイッチの動作不能故
障が発生している。この面からも、耐落着、耐消耗性の
改良が望まれている。なお図の5は負荷、6は静電容量
である。本発明は、以上のような点に鑑みて、Ag−C
d○接点材料に代り得る接点材料を提供するものであっ
て、基本的には、Ag−Bi203接点材料の特性改良
に関して提案するものである。
Agマトリクス中に、Bi2Qを分散させた接点材料は
、特関昭52−1紙56叫号公報に明らかにされている
ように接触抵抗が低く、耐溶着性の優れた接点材料であ
るが、欠点として消耗量が多いということが見受けられ
る。
発明者らは、この点の改良のため種々検討を重ね、Ag
マトリクス中にBi203の他に、ln203を分散さ
せた材料を開発した。しかしながら、この材料において
も、図に示すような、負荷電流に極性がある用途に使用
されると、移転によりスイッチ接点の一方の極が異常に
消耗し、必ずしも満足すべき結果を得られるまでに至ら
なかった。発明者らは、上詰めgマトリクス中にBi2
03とln203を分散した材料に関して引き続いて改
良検討し、Snの酸化物を添加しBi203をBi−S
nの酸化物Bi2Sn207とすることにより、顕著な
接点開閉性能の向上を見ることができたものである。す
なわち、本発明の材料は、Agマトリクス中に、lnの
酸化物(ln203)と、Bi一Snの酸化物(Bi2
Sn207)を主たる酸化物として分散し、さらに、B
iとSnの組成比率によってはBiの酸化物(Bi20
3)またはSnの酸化物(Sn02)を若干童含有して
いるAg−酸化物複合接点材料であって、その含有され
ている成分組成がBil.5〜5重量%、ln3〜8重
量%(ただし3重量%を含まず)、Sno.5〜4重量
%および残部Agよりなる関係において、所望の性能を
見し、出し得るものである。
そして、特に、図示したような突入電流の大きな軽燥作
力スイッチにおいて、著しい開閉性能の向上を期待する
ことができる。次に、本発明の材料をより具体的に説明
する。
本発明にかかる接点材料は、Agマトリクス中にlnの
酸化物(ln203)とBi−Snの酸化物(Bi2S
n207)が分散し、その相乗作用により接点特性を引
き出しているものである。後者の酸化物(Bi2S〜0
7)は、Biの酸化物(Bi203)とSnの酸化物(
Sn02)をモル比で1:2の割合で700〜900q
oの範囲内の温度で加熱することにより、黄緑石構造を
もつ酸化物として生成する。その融点は1200℃以上
で、昇華性を示し、Agマトリクス中に分散することに
より、耐落着、移転消耗の改善効果が著しい。しかして
、Agマトリクス中に、上記lnの酸化物、Bi−Sn
の酸化物を分散させる手法として、Ag一1n−Bi−
Snの四元合金を、酸化雰囲気中にて加熱し、ln,B
i,Snを選択的に酸化させるいわゆる内部酸化法が取
られるが、BiとSnについて言えば前記モル比より換
算し、四元合金中のBi重量xとSnの重量yがy/x
ニ0.57 の関係にてBi−Snの酸化物(Bi2S山07)を生
成されることができる。
しかしながら、Biは合金中において偏析しやすいため
に、内部酸化処理により確実にBi−Snの酸化物に転
化させることは困難であり、Biの酸化物、Snの酸化
物が単独で若干重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0.57より大きくなれば
、Biの酸化物の単独で存在する機会が少なくなり、S
nの酸化物含有量が増加して来る。上記y/xの値が0
.57より小さくなればこの逆の煩向になることは明白
である。しかるに、Snの酸化物が単独で増加すると、
先に述べた消耗量は減少するものの、接触抵抗が上昇し
、加工性も悪化して来るので、y/xの値は2以下とす
る方が好ましい。他方、Biが単独で増加し、本発明の
目的にはそぐわなくなる。このような現象はlnの酸化
物が共存している状態において生ずるものである。一方
でln酸化物が多い場合にはSnの酸化物と反応して、
接触抵抗を著しく上昇させ、また、スイッチ接点の開閉
速度の遅に援点においては、耐落着性が悪化する傾向を
示すことがあり、おのずと、Agマトリクス中に分散し
得る酸化物量には制限がある。優れた接点特性をひき出
すための本発明のAg−酸化物接点材料の金属組成は、
少なくともBil.5〜5重量%、ln3〜8重量%(
ただし3重量%を除く)、Sno.5〜4重量%および
残部Agよりなるものである。Bi,ln,Snの各最
少量は、本発明にかかる材料の目的とした用途に対し添
加効果の認められる下限の値である。また各最多量は、
Biについては後述の実施例にて示すような合金ィンゴ
ットを作製する際に固溶限を越えると偏祈しやすくなる
。その結果Agマトリクス中にBiの酸化物が単独で偏
在し、消耗量の増加を招く。この現象を避けるために制
限される値である。lnについては、上述したように接
触抵抗及びスイッチ接点の開閉速度が遅い場合に耐港着
性の面より制限を受ける値である。SnはBi酸化物を
Bi−Snの酸化物として転化し移転消耗を消滅するた
めに添加されるが、ln酸化物存在下にあったは添加量
が増大すると、接触抵抗が上昇しやすく加工館も降下す
るために、上記した量に制限される。なお、本発明にか
かる材料においては、さらに添加酸化物として、徴量の
NiあるいはCoの酸化物を添加することが接点特性の
向上につながる。特に、添加によりアーク放電の消狐作
用、あるいは材料硬度の上昇により、消耗量、変形を少
なくすることが認められる。添加し得る量は、金属合成
組成にて、0.5重量%以下で、一方その添加効果が認
められる量は0.05重量%である。上誌の量を越えて
添加すると、後述の実施例に示すようなィンゴット作製
時に偏析し、その結果Agマトリクス中に均質に分散し
ないために加工能を悪化させる。また過量に加えること
は耐溶性に対し逆効果に働き望ましいものではない。以
上説明した本発明の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。
本発明の組成に従って、Ag,Bi,ln,Snおよび
Ni,Coを合量200タ溶解し、Ag−Bi−ln−
Snを主成分とするィンゴットを作った。
溶解はアルミナるつぼを使用し、アルゴン雰囲気にて高
周波炉を用いて行なった。溶湯は、15×30×7仇舷
3 の金型に鋳込まれた。このようにして作製したィン
ゴットを、ただちに圧延機を用いて、厚さ1柳以下の鱗
片状のチップに粉砕した。通常、Bjを1重量%以上含
むAg合金は、冷間加工性がほとんどないため、厚さ1
5脚のィンゴツトを圧延すると、おのずをクラックが入
り、鱗片状のチップに粉砕される。これを、700oo
の空気中にて60時間加熱し、Bi,ln,Snなどを
選択的に酸化した。次にこれを再度圧延機によって厚さ
0.2側以下のチップとした。このときに、上記酸化処
理によってAgマトリクス中に分散した酸化物粒子は、
粉砕微細化され、最終線材としたときの機械加工性付与
に大きな影響を及ぼす。上記0.2肋以下の厚さのチッ
プは、洗浄されたのち2仇剛径の円筒型に装填され、8
トン/地の圧力で成型された。次いで、この成型体を7
80qoの温度で空気中にて2時間加熱糠結した。さら
にこの焼結体を径20.5脚の温間加熱型に装填し、4
0000,8トン/地の圧力を1分間印加してから、再
度780q0の温度で空気中にて4時間焼結した。この
嫌結体は、次いで、550qoの温間押出しにより3肋
径の線材に加工された。最後に700℃で1時間焼鈍し
た後、径5肋、曲率半径7物の球面頭部を有する接点鋲
に加工され、接点開閉試験用の試料とされた。接点特性
は、図に示した回路によって行なった試験により評価さ
れた。
すなわち、スイッチSとしてASTM型試験機を用い接
触力30夕、開離力40夕「開閉速度10肌/秒にて開
閉条件を構成し、試験負荷として、商用電源電圧l0w
、60HZ、ダイオード保護抵抗器r=0.50、負荷
R=200、容量C=1140ムF(充放電用の350
W.V、380〃Fのコンデンサを3ケ並列接続して使
用)とした。したがって、突入電流の最大ピークは28
2A、定常弘である。接点特性の評価は、上記条件にて
2×nぴ回開閉中の溶着回数すなわち接点を開離するた
めに40夕を越える力を要した回数、および2×nぴ回
開閉後の接点の消耗量、特に正極側の消耗量により行な
った。試験試料数は各6対であり、表に、各特性の最小
値を示した。参考までに、比較試料としてAg−Cd○
(内部酸化法による)の試験結果もあわせて示す。表の
結果から明らかなように、本発明による接点材料は従来
のAg−CdO接点に対し、港着、消耗のいずれの特性
においても、きわめて優れた値を示すものである。
図面の簡単な説明図は本発明にかかる電気接点材料の典
型的な使用形態の一例を説明するためのものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Agマトリクスに分散している主たる酸化物がIn
    の酸化物と、Bi−Snの酸化物であつて、の金属合成
    成分が金属換算値でBi1.5〜5重量%、In3〜8
    重量%(ただし3重量%は含まない)、Biの2倍を越
    えない範囲内においてSn0.5〜4重量%、残部Ag
    の割合であることを特徴とする電気接点材料。 2 Agマトリクスに分散している主たる酸化物がIn
    の酸化物と、Bi−Snの酸化物であつて、の金属合成
    成分が金属換算値でBi1.5〜5重量%、In3〜8
    重量%(ただし3重量%は含まない)、Biの2倍を越
    えない範囲内においてSn0.5〜4重量%、Niもし
    くはCoのうちの少なくともいずれか一方0.05〜0
    .5重量%、残部Agの割合であることを特徴とする電
    気接点材料。
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