JPS6023192B2 - 酸化物分散型銀合金線の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は酸化物分散型銀合金線の製造方法に関する。

銀に酸化カドミウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化ア
ンチモン、酸化亜鉛、酸化マンガンなどの酸化物粒子を
分散させた酸化物分散型銀合金は通電性がよくアーク熱
やジュール熱下での耐落着性、耐消耗性がすぐれている
ため、気中接点として電磁開閉器、リレー、サーモスタ
ット、ノーフューズプレーカ−など多方面に応用されて
いる。これらの合金は酸化物形成元素を銀に固溶させ、
酸素を含む雰囲気中で加熱して溶質元素を選択的に酸化
させ、酸化物を分散させるいわゆる内部酸化法により製
造される場合が多い。この製造方法の利点は第１に酸化
物の分散状態を制御しやすく、上記性能を十分発輝させ
るのに好都合であること。

第２に銀は酸素中でも酸化せず内部酸化雰囲気の形成が
容易で製造性がすぐれていることである。

しかしながら、次の如き問題があり、応用できる形状、
寸法に制限があった。即ち、第１に合金組議、特に酸化
物の分散状態の均一性に関する問題である。酸素を含む
雰囲気での加熱により表面層から徐々に酸化物を分散し
ていくが中心部と表面層の酸化物の粒子径及び分散状態
が異なりその結果中心部における接点性能を低下させる
場合があり安定した特性を得るため表面部分を接点の接
触面として使用する場合が多かった。第２の問題は寸法
上の問題である。

即ち、表面層から内部酸化を進めていく場合、大型の素
材を中心まで酸化するには非常に長い時間を要し、生産
上の問題を生じる。のみならず前記中心部と表面部の酸
化物の分散の不均一さも酸化時間が長い程顕著になる。
これらの問題が除去できれば該合金の断面を接点面とす
ることができるので該合金線を製造しへッダー加工によ
り支持体の一部に該合金を接合した接点を連続的に製造
したり、従来打抜きなどにより製造していた該合金片は
榛材を鱒断で切り出したりすることにより歩蟹りよく製
造することが可能になり、談合金の使用範囲が拡大する
だけでなく、生産性の向上をも期待できる。

ところで、銀合金線を内部酸化して生じる線材の断面に
おける酸化物分散状態の不均一性は、種々の合金につい
て研究した結果次の如き理由によって生じることが明ら
かになった。

即ち、溶質濃度ＮＭ（ｏ）を持つ半径Ｒの銀固溶体合金
線を酸素圧Ｐｏの雰囲気中で加熱する場合、ｔ時間後の
内部酸化層の厚さは第１図に示す如くＲ−ｒは‘１１式
で与えられる。ここでＮ。

Ｓは線材表面における酸素濃度でノＰｏに比例し、Ｄｏ
は合金中の酸素の拡散係数、ｎは生成する酸化物の種類
によって決まる定数である。従って、線村の径万向の位
置ｒにおける酸化速度は‘２ー式で表わされ一定ではな
い。内部酸化によって生成する酸化物粒子は酸化速度が
大きい程微細になり、酸化速度が遅くなると粗大化する
ことが知られている。

この結果、ｒ三１／駅において最も粗大化した酸化物が
分散し、中心部では極めて微細な酸化物を分散している
。

第２図ａは２柳◇のＡｇ−１５％Ｃｄ合金線を７５０℃
空気中で加熱し、内部酸化せしめたＡｇ合金線の断面に
おける硬度分布であるが、ｒ三Ｒ／３において最も硬度
が低下している。

中心部の微細な酸化物は材質の硬化には役立つが接点性
能に対してはのぞましくない場合が多い。

本発明は、上記の如き問題を次に述べる方法により解決
した。

第３図に示すように銀および酸化物形成元素の固溶体粉
末と、酸化物粉末を混合、成形又は更に鱗結し、円柱状
金属体１を形成し、これを溶解鋳造又は更に切削加工し
て作られた銀および酸化物形成元素の固溶体でできた円
筒状金属体２に挿入し複合体３とする。

本発明の方法の目的は、芯部および外殻部における酸化
物含有量を一定にし、粒子径を制御して、実質的に均質
な線材を製造することにあるから固熔体粉末の組成は、
酸化物を混合した後に、酸化物構成元素の平均濃度が外
殻部を構成する固溶体中の酸化物構成元素濃度と等しく
なるようにする。

この範囲において、酸化物の混合率は任意に選んで良い
が、１０Ｖｏｌ％以下であることがのぞましい。１０Ｖ
ｏｌ％を越えると、以下に述べる伸線において、芯部の
強度が不足して、所定の寸法にすることが困難になるか
らである。

しかしながら仲線を行なわずに、たとえばスェージを行
なう場合は芯部の強度不足はあまり問題にならない。

一方酸化物粉末の混合率の下限は、最終的に分散される
量によって制限されるものであるが、十分な効果を発輝
するために０．５％以上であることがのぞましい。該複
合体を押出又は鍛造又はスェージ又は伸線などの塑性加
工を行ない線材第３図ｂとする。

該線村を内部酸化するのであるから５側ふ以下の寸法と
することがこのましいが、この制限は厳しいものではな
く、更に太いものにも応用できる。複合体の半径Ｒｃに
対する芯部の円柱状金属体の半径ｒｃは０くｒｃくＲｃ
／２である。ｒｃがＲｃ／２を越えると、実質的に円筒
状金属体を内部酸化して得られる材質の特性を大幅に変
えてしまうからである。

ｒｃが大きくなるにつれて塑性加工性は低下するので、
できればｒｃ＜Ｒｃ／３がのぞましい。該線材を目的の
酸化物粒径を得るに適した温度および酸素圧で酸化し、
酸化物を分散した銀合金線とする。

酸化温度は６００ｑ０以上８５び０以下であることがの
ぞましい。

それ以下の温度では外殻部金属体の結晶粒に沿って凝集
酸化物が生成し、内部酸化中に亀裂を生じる場合もある
。８５０ｏｏを越えると生成酸化物は箸るしく粗大化し
て接点材料として、適さない場合がある。

酸素圧は０．２１気圧以上であることがのぞましい。０
．２気圧以下であると、酸化温度が著るしく低い場合と
同様の問題が生じる。

酸化条件は、酸化のはじめから終りまで一定であっても
良く、途中で、たとえば外殻部金属体の酸化が完了した
時に変えても良い。酸化物形成元素としては、たとえば
カドミウムが用し、らる。

内部酸化によって生じる中心部と外殻部の材質的不均一
は酸化物形成元素濃度が高い程顕著になるが、カドミウ
ムは銀中に１５％以上含有され得、材質的不均一が生じ
やすい。酸化物形成元素に、その１０％以下の量の酸化
物の形態、粒度、分散状態を制御する他の添加物を含ん
でいてもよい。

本発明の方法は、本質的には酸化物の形態、粒度分散状
態を制御することにあるから‐乙ある。

添加物の代表として銀、アンチモン、インジウムをあげ
ることができる。添加物の量が１０％以下と制限される
のは、１０％を越えると、酸化物の形態、粒度、分散状
態を制御するだけでなく、酸化物の質を変えてしまうか
らである。

酸化物粉末の径は０．５ム以上５一以下である。

本発明の方法は内部酸化によって中心部に生成する酸化
物が異常に微細化するのを改善するのであるから、０．
５ム以下では、その目的を達成することができない一方
５仏を越えると、十分な接点性能を与えることが困難に
なる。得られた銀合金線は第４図に示すように芯部２に
酸化物粉末として混合された酸化物３および内部酸化に
より生成された酸化物４が分散し、外殻部５には、内部
酸化により生成された酸化物４のみが分散している。本
発明の方法によって製造された合金線はへッダー加工に
より、第５図のようなリベット型複合接点ａや円板状接
点ｂを連続的に、しかも歩隣よく製造することが可能に
なり、該合金の使用範囲が拡大するだけでなく、生産性
の向上が期待できる。

以下に実施例を示す。

実施例 １ 銀一１５Ｍ％カドミウム合金からなる肉厚２５胸の外径
７Ｗ奴ぐ長さ１０仇吻の円筒状金属体を作り頃霧法によ
って作製された２５仇ｈｅｓｈ以下の銀一１触れ％カド
ミウム合金粉末に、平均粒径２．５仏の酸化カドミウム
粉末を４．５ｗｔ％混合して４のｎ／めで成形した後７
００ｑｏで窒素中で燐結した円柱の競結体を前記円筒状
金属体に挿入し、８００℃で窒素中で加熱した後、押出
比１：２０で熱間押出した。

該押出材を中間暁鈍しながら冷間で伸線し２側ぐの線材
とした。線材断面における酸化カドミウムを分散した芯
部は約０．６柳ぐであった。該線材を７５ぴ０で空気中
で加熱し内部酸化した。得られた合金線の硬度分布を第
２図ｂに示す。上記に詳述した本発明の方法によれば、
酸化物粉末の粒度、混合率内部酸化条件を適当に選ぶこ
とにより、たとえば硬度のような見掛け上の特性だけで
なく、断面における接点性能が安定な銀合金線を得るこ
とができる。

のみならず、芯部においては、酸化される溶質の濃度が
低減されているので、｛１｝式からも明らかなように酸
化時間を短縮できる。実施例 ２ 銀一１５Ｍ％カドミウム−ＩＭ％錫からなる肉厚２５側
の外径７仇帆？長さ１００腕の円筒状金属体を作り、噂
霧法によって作製された２５肌ｅｓｈ以下の銀一１印Ｋ
％−／％錫合金粉末に平均粒径２．５Ａの酸化カドミウ
ム粉末を４．５肌％混合して４ｔｏｎ／めで成形した後
７００ｑｏで窒素中で焼結した。

円柱の晩結体を前記円筒状金属体に挿入し、８００℃で
窒素中で加熱した後、押出比１：２０で熱間押出した。
該押出材を中間焼鈍しながら冷間で伸線２肋◇の線材と
した。線材断面における酸化カドミウムを分散した芯部
は０．６側ぐであった。該線材を７５０℃で空気中で加
熱し内部酸化した。得られた合金線の硬度分布を第２図
ｃに示す。実験例 １ Ａｇ−１５ｗｔ％カドミウム合金の２肋ぐの線材を作成
し、７５０００において空気中および１気圧、酸素中で
加熱し、中心部まで内部酸化した。

得られた線材の硬度分布を第１図ａに示す。中心部はい
ずれも微細な酸化物を分散し、外殻部と異なる紙議を有
していた。

実施例 ３ 実施例１によって得られた合金線を用いて、ヘッダー加
工により第５図ａに示す如き４側少の複合接点を製作し
た。

複合接点の断面組議は第４図のように外殻部１と中心部
２では箸るしく異っていたが、ＡＳＴＭ試験（１００Ｖ
．３０Ａ）結果第６図の如き、開閉回数と消耗量を示し
、試験後の接点表面部は平滑であった。実施例 ４ 実施例３により製作た複合援点を２２０Ｖ．１２５船で
遮断試験（０試験）した。

３回の作動による消耗量は１５側夕／１対以下で表面は
平滑であった。

実験例 ２実験例１によって製作された合金線を用いて
、実施例３と同様の複合接点を製作し、２２０Ｖ．１２
５０Ａで遮断試験した。

３回の作動による消耗量は平均４仇奴夕／１対であった
。

試験後の接点の中心部は凹状になっていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は内部酸化中の線材の横断面を示す。 第２図は線材の怪方向の硬度分布でありａは従釆の製法
によるものｂ，ｃは、本発明の方法により製造された線
材の硬度分布である第３図は、本発明の方法によるａ複
合体およびｂ線材である。 １は円柱状金属体、２は円筒状金属体、３は複合体であ
る。 第４図は本発明の方法によって得られた合金線の断面の
模式図で２は芯部、５は外殻部、３および４は酸化物で
ある。第５図は本発明の方法によって得られた合金線を
用いて製造されたりペット型複合接点および円板状接点
ｂの断面である。１は外殻部、２は中心部である。 第６図はＡＳＴＭ試験による開閉回数と消耗量の関係で
ある。 才！図 才２図 才３図 才４図 才５図 才６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化物を分散した銀合金線の製造において酸化物形
   成元素を固溶体として含有する円筒状外殻部と、外殻部
   より酸化物構成元素の少ない銀合金粉末と酸化物粉末を
   混合、成形、又は更に焼結して成る円柱状芯部により円
   柱状複合体を構成し熱間加工又は冷間加工により銀合金
   で被覆された銀−酸化物合金線とした後、空気中又は酸
   素中又はその組合せにより加熱酸化し銀−酸化物合金線
   とすることを特徴とする酸化物分散型銀合金線の製造方
   法。 ２ 円柱状芯部が複合体の直径の７／１００以上１／３
   以下である特許請求の範囲第１項記載の酸化物分散型銀
   合金線の製造方法。 ３ 酸化物の混合率が０．５％以上１０Ｖｏｌ％以下で
   ある特許請求の範囲第１項又は第２項記載の酸化物分散
   型銀合金線の製造方法。 ４ 酸化物の径が０．５μ以上５μ以下である特許請求
   の範囲第１項又は第２項又は第３項記載の酸化物分散型
   銀合金線の製造方法。 ５ 酸化物粉末が酸化カドミウムである特許請求の範囲
   第１項、第２項、第３項又は第４項記載の酸化物分散型
   銀合金線の製造方法。 ６ 銀合金粉末が噴霧粉末である特許請求の範囲第１項
   、第２項、第３項、第４項又は第５項記載の酸化物分散
   型銀合金線の製造方法。 ７ 酸化物形成元素がカドミウムである特許請求の範囲
   第１項、第２項、第３項又は第６項記載の酸化物分散型
   銀合金線の製造方法。 ８ 酸化物形成元素にその１０％以下の錫、アンチモン
   、インジウムを含有する特許請求の範囲第１項、第２項
   、第３項又は第６項記載の酸化物分散型銀合金線の製造
   方法。