JPS6056408B2

JPS6056408B2 - 電気接点材料

Info

Publication number: JPS6056408B2
Application number: JP56197172A
Authority: JP
Inventors: 浩造松本; 和代三橋; 繁小田
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd; Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1981-12-07
Filing date: 1981-12-07
Publication date: 1985-12-10
Also published as: JPS5896836A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電気接点材料、特にＡｇ−ＳｎＯ。

一Ｉｎ。Ｏ。接点の特性上の改良に関する。電磁接触
器を初めとする低圧開閉器具類の電気接点にはＡｇ−金
属酸化物系材料が主として使用されている。

特に、Ａｇ−ＣｄＯ接点材料は、耐消耗性、耐溶着性及
び低接触特性などをバランスよく具備しているために幅
広く使用されているが、人体に有害なりドミウムを含む
ためあまり望ましいものではない。このため、これに代
る接点材料の開発が急務となつている。Ｃｄを含まない
Ａｇ一金属酸化物系接点材料としては、Ａｇ−ＳｎＯ２
、Ａｇ−Ｉｎ２ｏ３、顛−ＺｎＯ、、Ａｇ−ＭｎＯ及び
これらを複合したものが検討されてきている。これらの
中で、Ａｇ−ＳｎＯ。−１ル０３系接点は、Ａｇ−Ｃｄ
０系接点とほぼ同等か又はそれ以上の接点特性を持つと
され、実際に適用されつつある。Ａｇ−ＳｎＯ。

−Ｉｎ。Ｏ。系接点のＳｎ含有量は３〜１１重量％、Ｉ
ｎ含有量は１〜６重量％のものが一般的である。その製
造法としては、通常Ａｇ−Ｓｎ−Ｉｎ合金を溶解鋳造し
た後、圧延加工によつて板となし、これを酸素分圧１に
９／ＣＴＩ以上の酸化性雰囲気で３０００Ｃ〜７５０’
Ｃの温度範囲において数十から数百時間の内部酸化処理
することが行われる。この接点材料においてＳｎ及ひＩ
ｎの含有量が増加するにつれて接点の耐消耗性、耐溶着
性などは向上するが、接触抵抗が高くなり、温度特性に
悪影響をもたらす。また、これら合金元素が多くなると
、内部酸化処理工程において接点表面にＳｎＯ。被膜が
形成されやすくなり、均一な内部酸化物組織を得ること
が困難となる。さらに、合金の加工性が悪くなるととも
に、内部酸化処理中にクラックの発生やその他の障害が
多くなる。また、上記の製造法では、大気中での内部酸
化が極めて困難てあつて、高圧処理容器を必要とするこ
と、内部酸化処”理時間が非常に長くなるという欠点を
有する。したがつて、本発明は、上述のような従来技
術の問題点を克服し、下記の特徴を有する電気接点材料
を提供することを目的とする。（１）内部酸化処理工程
を簡略化てきる。

（２）耐消耗性、耐溶着性を維持しながら、接触抵抗を
下げることが可能である。

（３）目的に応じて接点特性を任意に変化させることが
できる。

（４）接点形状を幅広く選択することが可能で、材料損
失がほとんどないために非常に経済的である。

上述したように、Ａｇ一金属酸化物系接点材料において
は、Ａｇ中に分散された金属酸化物量が増加するにつれ
て消耗一溶着特性などは向上してくるが、その反面接点
の接触抵抗は大きくなり、温度特性に悪影響を及ぼす。

このため、Ａｇ中に分散する金属酸化物の総和は、特性
のバランスを取りつつ、電磁接触器の設計仕様に応じて
決定することが肝要である。また、Ａｇ−Ｓｎ−１ｎ系
接点の製造法としては、大気中て内部酸化処理が可能で
且つ工程が簡素化できることが好ましい。以上の観点に
たつて、Ａｇ−Ｓｎ−１ｎ接点材料について種々の試験
研究を行つた結果、Ｓｎ含有量が１０〜１５重量％、Ｉ
ｎ含有量が２〜６重量％、そして残部がＡｇよりなるＡ
ｇ−Ｓｎ−１ｎ系合金を約１５０μｍ以下の粒度の合金
粉末となし、それを原材料として採用すれは大気中て内
部酸化が可能てあるとともに電磁接触器用接点として実
用化できることを見出した。しかし、この組成の接点材
料は、Ａｇに対する金属酸化物の割合が高いため耐消耗
性、耐溶着性及び寿命特性は優れているが、Ａｇ一Ｃｄ
Ｏ系接点材料と比較して接触抵抗が大きくなるという難
点を有しており、そのために電磁接触器用接点としては
その使用範囲は限定せざるを得なかつた。かくして、本
発明者は、従来の電気接点材料の製造法、考え方とは異
なつて、その合金構造的な．観点から検討を行つた結果
、Ａｇ−Ｓｎ−１ｎの酸化物粒子どＫｇ粒子の分散状態
を変化させることにより、Ａｇ−Ｓｎ−１ｎ系接点の優
れた耐消耗性、耐溶着性を維持させつつ、温度特性の改
善を図ることのできる電気接点材料を提供できることを
見出・した。

しかして、本発明によれば、Ａｇ中にＳｎＯ２を１２重
量％以上１踵量％以下、Ｉｎ２Ｏ３を２．５重量％以上
７重量％以下含有するＡｇ−Ｓｎ−１ｎ系合金粒子に対
し、Ａｇのみからなる粒子が体積比で３０乃比７０％の
割合で混在する電気接点材料が提供される。

ＳｎＯ２が１２％以下では、これをＡ粛子と混合して接
点となした場合、耐消耗性、耐溶着性が劣り、接点用合
金粒子としての効果を発揮できない。また、ＳｎＯ２が
１８％以上ては、合金粒子の内部酸化処理が困難となる
。また、Ｉｎ２Ｏ３は２．５乃至７．０％範囲がＡｇ−
Ｓｎ−１ｎ系合金粒子の内部酸化に寄与するとともに、
接点の耐消耗性、耐溶着性のノ向上に対しても最適であ
る。本発明による接点材料は、Ａｇ−Ｓｎ−１ｎ系合金
の酸化物粒子とＡｇのみの粒子の部分とからなり、Ａｇ
のみの粒子の部分が三次元に連続した構造を有している
。

この接点材料においては、Ａｇに富む部分がアーク発生
時の熱を容易に伝導、拡散させる通路の役割を果し、接
点面の温度上昇を緩和するとともに、耐溶着、消耗に対
しては酸化物粒子がその役割を果す。酸化物粒子とＡｇ
のみの粒子との割合は、要求される接点の責務によつて
異なつてくる。Ａｇに富む部分が多いと温度上昇は極め
て少なくなるが、消耗が大きくなり、耐溶着性も低下す
る。また、酸化物粒子の中に占めるＳｎとＩｎの割合も
重要な因子である。Ｓｎ（５１ｎの含有量の多い粒子を
用いた方が、種々の合金構造組織を得ることが可能であ
り、これによつて接点特性を任意に制御することができ
る。種々の検討を行つた結果、Ａｇ−Ｓｎ−１ｎ系合金
粒子におけるＳｎＯ２含有量はｌ鍾量％以上１踵量％以
下、Ｉｎ２Ｏ３含有量は２．５重量％以上７重量％以下
のものが最適てあり、かかる組成範囲のＡｇ一Ｓｎ−１
ｎ系合金粒子に、Ａｇのみからなる粒子が体積比て３０
乃至７０％の範囲のものが良好な接点特性をもつことを
見出した。

Ａｇ−Ｓｎ−１ｎ系合金の酸化物粒子中のＳｎＯ２とＩ
ｎ２Ｏ３の総和を１４．５重量％以上としたのは、それ
未満てはＡｇに富む部分の体積を任意に制御することが
困難になるとともに、Ａｇ−Ｓｎ−１ｎ系合金酸化物粒
子自体の耐消耗性、耐溶着性が低下するためである。

また、Ａｇ−Ｓｎ−１ｎ系合金酸化物粒子に対するＡｇ
のみの粒子の割合が体積比で３０％以下の場合は接触抵
抗が大きくなり、逆にＡｇのみの粒子の割合が７０％以
上になると耐溶着性が極端に低下するために３０〜７０
％（容量）の範囲が適当てある。さらに、本発明の接点
材料では、Ａｇのみの粒子の大きさ又はＡｇ−Ｓｎ−１
ｎ系合金の酸化物粒子とＡｇのみの粒子の混合割合を変
化させることによつても、組織形態を任意に制御するこ
とが可能であり、したがつて接点特性を任意に制御する
ことができる。

また、本発明の接点材料の接点性能は、従来のＡｇ−Ｃ
ｄＯ系接点とほぼ同等であるとともに、Ａｇ−Ｓｎ−１
ｎ系接点材料の欠点であつた温度特性が大いに改善され
る。また、公害性もなく、人体に無害であるという利点
を持つている。さらに、本発明は、粉末治金的方法によ
つて製造される電気接点材料の性能向上に応用すること
ができる。以下の実施例では、本発明に従う接点材料の
製造とその性能試験の結果を例示する。

実施例まず、アトマイズ法によつてＡｇ−１１Ｓｎ−４．５１
ｎ合金の粉末（直径１５０μｍ以下）を製造し、大気中
で７００℃で川時間内部酸化処理を行つた。

内部酸化によつてこの合金の組成は、ＳｎＯ２が１３％
、ＩｎＯ３が５％になる。次に、このＡｇを含んだ酸化
物粒子に対するＡｇのみの粒子（直径４４μｍ以下）の
割合が体積比で３６％と５４％になるように秤量し、ボ
ールミルで托時間混合した後、次の工程で２種類の接点
材料を製造した。成形（３ｔ／ｃイ）→焼結（８００゜
ＣＸ２時間、大気中）→熱間ブレス（７ｔ／ＣＴｌｌ５
５Ｏ℃×９秒）得られた接点材料（イ）及び（口）の組
成は次の通りであつた。

次に、製造された接点材料の接点試験を行つた。

接点試験は、定格電流２６Ａと５０Ａの電磁接触器に接
点を組込んで以下の条件で行つた。得られた結果を下記
の表に示す。

なお、比較のために次の３種の接点材料（ハ），（（ニ
），（ホ）も試験した。

（ハ）Ａｇ−１３Ｓｎ０２−５１ｎ２０３：当該合金粉
末にＡｇ粉末を添加しないで、前記の処理工程を経て製
造した比較品である。

（ニ）Ａｇ−１４Ｃｄ０：従来品で溶解加工法で製造し
た。

（ホ）Ａｇ−３．５Ｓｎ０２−１０１ｎ２０３：従来品
で溶解加工法で製造した。

以上の結果から、定格使用電流によつて異なつた傾向を
呈しているが、本発明の接点材料の性能は従来品とほぼ
同等か又はそれ以上になつていることがわかる。

特に、温度上昇値が低下し、その有用性が認められる。
上記の実施例で得た本発明の接点材料は、Ａｇ・粉末が
直径４４μｍ以下のものを使用し、ボールミルで混合し
たものであるが、これよりも粗いＡｇ粉末を使用し、Ｖ
型ミキサーて混合したものでもほぼ同等の特性を得るこ
とができる。

Claims

【特許請求の範囲】

１Ａｇ中にＳｎＯ＿２を１２重量％以上１８重量％以
下、Ｉｎ＿２Ｏ＿３を２．５重量％以上７重量％以下含
有するＡｇ−Ｓｎ−Ｉｎ系合金粒子に対し、Ａｇのみか
らなる粒子が体積比で３０乃至７０％の割合で混在する
ことを特徴とする電気接点材料。