JPS6047341B2 - 電気接点材料 - Google Patents

電気接点材料

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JPS6047341B2
JPS6047341B2 JP54042238A JP4223879A JPS6047341B2 JP S6047341 B2 JPS6047341 B2 JP S6047341B2 JP 54042238 A JP54042238 A JP 54042238A JP 4223879 A JP4223879 A JP 4223879A JP S6047341 B2 JPS6047341 B2 JP S6047341B2
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JP54042238A
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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接点が
広く利用されている。
Ag−CdO接点は、接点材料に要求される接触抵抗、
耐溶着、耐消耗などの性能に対して、平均的に優れた特
性を示すとともに、機械加工性も実用上十分であるため
に、継電器、ノーヒユーズブレー力や、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
閉機器に対して安全上の規制が厳し くなるにつれて、
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
になつて来ている。特に、家庭用電子機器においては、
スイッチの軽操作性、小型化が要求され、安全面から見
たときの開離不能に結ひつく溶着と、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からの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のサージ耐電流の向上に伴つて、ダイオード保護用
の抵抗器3を抵抗値にをきわめて小さくし、機器の作動
電力を少なく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、スイッチの負荷電流
に方向性が生ずるため、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極端に消耗しやすいなどによ
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、耐溶着、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一CdO接点に代り得る新
規な接点材料を提供するものであつて、基本的には、A
g−B1。
03酸化物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、Bi。03を分散させた接点材
料は、特開昭52−13356時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、その問題点として消耗量が多いということ
が見受けられた。
発明者らは、この点の改良のために種々検討を重ね、A
gマトリクス中にBl2O3のほかにZnO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
、図に示すように、負荷電流に極性がある用途に使用す
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が得られなかつた。発明者
らは、この材料についてさらに改良、検討を加えた結果
、それにさらにSnの酸化物を添加し、Bl2O3をB
1とSnの酸化物とすることにより、接点開閉性能を大
巾に向上させることができた。すなわち、本発明にかか
る接点材料は、Agマトリクス中に、Zn酸化物(Zn
O)とBj−Sn酸化物(Bl2Sn2O7)を主たる
酸化物として分散させ、さらにB1とSnの組成比率に
よつては、Bi酸化物(Bl2O3)またはSn酸化物
(SnO2)、Bj−Zn酸化物(Bl48ZnO73
)、Zn−Sn酸化物(SnZn2O4)などを若干量
含有しているAg一酸化物複合接点材料であつて、その
含有されている成分組成がBll.5〜5重量%、Zn
2〜10重量%、SnO.5〜4重量%、残部銀よりな
る関係において、所望の性能を見い出し得るものてある
そして、特に、図に示したような極性のある突入電流の
大きな軽操作力スイッチにおいて、著しい開閉性能を期
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Zn
の酸化物(ZnO)とB】−Snの酸化物(BI2Sn
2O7)が分散し、その相乗作用により接点特性をひき
出しているものである。後者の酸化物(Bl2STl2
O7)は、B1の酸化物(Bl2O3)とSnの酸化物
(SnO2)を、モル比で1:2の割合で、700〜!
900゜Cの範囲内の温度て加熱することにより、パイ
ロクロール構造をもつ酸化物として生成する。その融点
は1200℃以上て、昇華性を示し、Agマトリクス中
に分散することにより、耐溶着、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hの酸化
物、Bi−Snの酸化物を分散させる手法として、M−
Zn−Bi−Snの四元合金を、酸化雰囲気中にて加熱
し、Zn,.BjNSn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.(5s
nの重量yが y/x共0.57の関係にてB1−Sn
の酸化物(Bi2Srl2O7)を生成させることがで
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Bl−Snの配化物に転
化させることは困難てあり、B1の酸化物、Snの酸化
物が単独て若干量存在することもある。また、当然のこ
とながノら、上記y/xの値が0.57より大きくなれ
ば、Biの酸化物が単独で存在する機会は少なくなり、
Sn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、この逆の傾向になることは
明白である。しかるに、Snの酸化物が・単独て増加す
ると、先に述べたZnの酸化物との複合酸化物であるス
ピネル構造のSnzn2O4が生成し、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。こ
れは、Snの酸化物とZnの酸化物の複合酸化物が、熱
的に安定な酸化゛物で硬さもきわめて高いためであると
推定される。他方BIの酸化物が単独で増加するとZn
の酸化物との複合酸化物であるBj48znO73など
が生成し、逆に消耗量が多少増加し、加工性では多少改
良される傾向がある。これは、B1の酸化物とZnの酸
化物との複合酸化物の融点が低く、焼鈍において容易に
再結晶化し、酸化物粒子が粒大化しやすいためと推定さ
れる。したがつて、Bi重量とSn重量の組成比が0.
57より大巾にかけ離れることは本発明の材料の用途に
対して望ましいことではない。本発明の材料においては
、Agマトリクスに分散されている酸化物として、上記
Bl−Snの酸化物のほかにZnの酸化物が含有されて
いる。Znの酸化物を含有したAg−ZnO接点材料は
、古くより知られている材料であるが、耐溶着性、消耗
量の点で、Ag−CdO接点材料より劣るため、実用に
供されている例は少ない。しかしながら、本発明の材料
においては、前述の他の酸化物との共存状態において、
優れた接点特性を示すものである。この特性をひき出す
ための本発明のAg一酸化物接点材料の金属成分組成は
、少なくともBll.5〜5重量%、Zn2〜1睡量%
、SnO.5〜4重量%、および残部Agよりなるもの
である。BilZn..Snの各最少量は、これらの酸
化物がその相乗作用によつて耐溶着、移転消耗の低減に
効果を示し本発明の目的に対し有効性が認められる下限
てある。一方、各成分金属の最多量は、Biについては
、その含有量が増加するに従つて耐溶着性は改良される
ものの消耗量が増大し、Znについては、Biと同様の
傾向が認められる上に、Snの量が先に記したBiとの
割合より多い場合に硬く脆い酸化物を生成し加工性を阻
害し、Snについては、その量が増加するにつれて移転
消耗は少なくなるがZnとの係わり合いから接触抵抗、
加工性に難点が生ずるために、それぞれ制限を受ける上
限てある。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、微量のNl、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、その添加によりアーク放電の消弧作用、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
ができる。添加し得る量は、金属成分組成比にて、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。NiやCOの添加量が上記の量より
多くなるとAg..Bi..Zn..Snとの合金時に
固溶限が小さいために偏析し、この状態て酸化処理され
ると難加工性が増すことや、耐溶着性の面でも特性降下
を来し逆効果を招きやすい。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。
本発明の組成に従つて、Ag,.Bi,.Zn..Sn
、およびNi.COを合量200y溶解し、Ag−Bi
−やZn−Snを主成分とするインゴットを作つた。
溶解は、アルミナるつぼを使用し、アルゴン雰囲気中で
高周波炉を用いて行なつた。溶湯は、15×30×70
T$L3の金型に鋳込まれた。このようにして作製した
インゴットを、ただちに圧延機を用いて、厚さ1770
7!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15T011のインゴットを圧延すると、お
のずとクラックが入り鱗片状のチップに粉砕される。こ
れを6500Cの空気中にて、60時間加熱し、Bi.
.Zn..Snなどを選択的に酸化した。次に、これを
再度圧延機によつて、厚さ0.2?以下のチップとした
。このときに、上記酸化処理によつてAgマトリクス中
に分散した酸化物粒子は、粉砕され微細化されて、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
。0.2?以下の厚さのチップは、洗浄されたのち、加
顛径の円筒型に装填され、8トン/CTIの圧力で成型
された。次いで、この成型体を800゜Cの温度で、空
気中にて2時間加熱焼結した。さらにこの焼結体を径2
0.5wLの温間加熱型に装填して400℃で8トン/
dの圧力を1分間印加して成型し、再度800′Cの温
度で空気中にて4時間焼結した。それから、この焼結体
は、550゜Cの温間押出しにより、3?径の線材に加
工された。最後に650℃で1時間焼鈍した後、径5朗
、曲率半径7醜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
た回路によつて行なつ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30y、開離力40y1開閉速度10cm/秒に
て開閉条件を構成し、試験負荷として、商用電源電圧1
00■、60HZ1ダイオード保護抵抗器r=0.5Ω
、負荷R=20Ω、容量C=1140μF(充放電用の
350WN1380pFのコンデンサを3ケ並列接続し
て使用)とした。したがつて、突入電流の最大ピークは
282A1定常込である。接点特性の評価は、上記条件
にて2刈σ回開閉中の溶着回数すなわち接点を開離する
ために40yを越える力を要した回”数、および2刈σ
回開閉後の接点の消耗量、特に正極側の消耗量により行
なつた。試験試料数は各6対てあり、表に、各特性の最
小値と最大値を示した。参考までに、比較試料としてA
g−CdO(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、溶着、消耗の
いずれの特性においても、かなり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。 1 ・・・・・・商用電源、2・・・・・・ダイオード
、3・・・・・・保護抵抗器、4・・・・・・スイッチ
、5・・・・・・負荷、6・・・・・・静電容量。

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Zn
    の酸化物と、Bi−Snの酸化物であつて、その金属合
    成成分が、金属換算値でBi1.5〜5重量%、Zn2
    〜10重量%、Sn0.5〜4重量%、および残部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Zn
    の酸化物と、Bi−Snの酸化物であつて、その金属合
    成成分が、金属換算値で、Bi1.5〜5重量%、Zn
    2〜10重量%、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%、および残部Agの割合であることを特徴とする
    電気接点材料。
JP54042238A 1979-04-06 1979-04-06 電気接点材料 Expired JPS6047341B2 (ja)

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JPS57134532A (en) * 1981-02-12 1982-08-19 Chugai Electric Ind Co Ltd Electrical contact material of silver-tin-bismuth alloy
US4412971A (en) * 1982-02-11 1983-11-01 Chugai Denki Kogyo K.K. Electrical contact materials of internally oxidized Ag-Sn-Bi alloy

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