JPS6383242A

JPS6383242A - 耐ア−ク性導電材料

Info

Publication number: JPS6383242A
Application number: JP61224999A
Authority: JP
Inventors: Takao Sasaki; 佐々木　卓男
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1986-09-25
Filing date: 1986-09-25
Publication date: 1988-04-13
Anticipated expiration: 2011-07-03
Also published as: JP2511660B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電気接点あるいは放電加工電極等に使用され
る耐アーク性導電材料に関する。

〈従来の技術）従来、電気接点あるいは放電加工用電極に使用される耐
アーク性導電材料として、各種Ｗ基又はＷＣ基合金が知
られており、特にｋｇ−ＷＣ，Ａｇ−Ｗ、Ｃｕ−Ｗ系焼
結合金は好ましいものである。

これら合金において、Ａｇ；Ｃｕは導電性、熱伝導性に
富み、Ｗ、ＷＣは高硬度、高融点のものであって、これ
らを組み合わせることにより、耐熱性、導電性が良好で
、消耗が少なく、接触抵抗が低くかつ耐溶着性が良い材
料となるのである。

また、これら合金において、ＡＨとＣｕとを比較すると
、ＡＨは酸素に対する親和力が小さいことと、Ａｇ酸化
物は非常に不安定で分解し易いことのため、Ａｇ含有Ｗ
基焼結合金は気中で使用される電気接点、放電加工用電
極として好適である。

Ａｇに比較して、Ｃｕは酸素に対する親和力が大きいた
め気中での使用には好ましくはないが、融点が高く、安
価であるため、Ｃｕ含有Ｗ基焼結合金は酸化の問題が無
いＳ　Ｆ　ｓガス開閉器用接点として現在多用されてい
る。

ＷとＷＣとの比較では、ＷＣは耐食性に富む安定なもの
で酸化速度が小さく、したがってアークが生じても接触
抵抗の増加が少ない。さらにＷＣは融点が高く、蒸気圧
が低く、消耗が少ない。

これらの理由から、ＷＣ使用のものの方が接点材料とし
て優れているが、高硬度であることがらその機械加工性
が悪く、放電加工用電極としては好ましくない。

（発明が解決しようとする問題点）上記のごとく、Ｗ基又はＷＣ基合金は耐アーク性導電材
料としては好ましいものであるが、従来のものは未だ充
分に満足し得るものでない。

すなわち、耐アーク性の点についていえば、本来この種
の材料はアーク放電によって消耗変形することはやむを
得ないところであるが、導電性がより優れ、消耗がより
少なく、使用寿命がより長い優良な材料の提供が要望さ
れている。

放電加工用電極では、加工時間を短縮し、電極の長寿命
化を図るため、加工速度が大きく電極消耗比の小さい材
料の開発が要望されていた。

（問題点を解決するための手段）本発明は上記に鑑みなされたもので、耐アーク消耗性を
向上させた接触抵抗の少ない導電性に優れた、電気接点
あるいは放電加工用電極に好適に′使用される合金材料
を提供するものである。

すなわち本発明は、Ｗ基又はＷＣ基合金からなる耐アー
ク性導電材料において、希土類元素及び／又は希土類元
素酸化物を０．１〜１０重量％含有していることを特徴
とする耐アーク性導電材料である。

ここで希土類元素は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅのうちから選ばれ
た１種又は２種以上であることが好ましく、また希土類
元素酸化物は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅの酸化物のうちから選ば
れた１種又は２種以上であることが好ましい。

この場合、添加含有量が０．１重量％よりも少ないと、
添加効果が現れず、１０重量％を越えると焼結性を阻害
し、製品材料中に巣が発生し、機械的性質、耐アーク消
耗性が共に劣化する。

Ｗ基合金はこの種導電材料として常用のものが使用され
、その−例はＡｇ−Ｗで、Ａｇ含量が２０〜６０重量％
であり、他側はＣｕ−Ｗで、Ｃｕ含量が２０〜６０重量
％のものである。

またＷＣ基合金の例は、Ａｇ−Ｗ（：で、Ａｇ含量が３
０〜７０重量％である。

この場合、ＡｇあるいはＣｕ含量は、本発明耐アーク性
導電材料が使用される機器（電気容量）にしたがって決
定される。すなわち、中電流用には含量の多い範囲を、
また大電流用には含量の少ない範囲の量を採用する。

ＡｇあるいはＣｕ含量の数値範囲については、その上限
値を越えると、合金の耐熱性が充分でなく、硬度が低下
し耐溶着性、耐アーク消耗性が劣るようになる。また、
下限値より少ないと、合金の導電性が低下し、好ましく
ない。

さらに、本発明のＷ基又はＷＣ基合金からなる耐アーク
性導電材料は、鉄族元素及び／又はＣｕを２重量％以下
含有していることが好ましい。

（実施例）以下に本発明を、いくつかの実施例によって具体的に説
明する。

実施例１：本例は、Ａ　ｇ−Ｗ　Ｃ系のものについての実施例であ
る。

Ａｇ−ＷＣ合金中に、少なくとも１種以上の希土類元素
又は希土類元素酸化物を０．１〜１０重量％含有せしめ
ることによって、特に耐アーク性を効果的に改善できた
。

添加により含有せしめることが可能な希土類元素として
は、Ｙ　、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、ＩＦ
、ｕ。

Ｇ　ｄ　、　Ｔ　ｂ　、　Ｄ　ｙ　、　Ｈｏ　、　Ｅ　
ｒ　、　Ｔ　ｍ　、　Ｙ　ｂ　、　Ｌ　ｕ等があり、本
発明の目的に合致するものであるが、これらの中には入
手の困難性、経済性等による制限を有するものがある。

したがって、取り扱いが容易で、一定品位のものが比較
的安価に入手できるという点から、Ｙ。

Ｌａ及びＣｅが有利に選択使用できる。

希土類元素酸化物としては、前記理由と同じくしてＹ、
Ｌａ、Ｃｅの酸化物（Ｙ２Ｏ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｃｅ２０
３）が有利に選択使用される。

Ａ　ｇ　−Ｗ　Ｃ合金は、粉末冶金的手法によって製造
されるが、一般にＡｇ３０〜７０重量％、ＷＣ７０〜３
０重量％からなる組成のものが使用されている。

本発明実施例では、この中に更に希土類元素又は希土類
元素酸化物を０．１〜１０重量％含有せしめるものであ
るが、希土類元素又はその酸化物は１種でもあるいは２
〜３種同時に添加含有させてもよい。

ところで、ＷＣ及び希土類元素酸化物はＡｇと濡れが悪
く、そのため巣を形成し易いものである。

この濡れ性を向上させるためには、これに鉄族元素（Ｆ
　ｅ、Ｎ　ｉ、Ｃｏ）及び／又は銅を添加すると良く、
その結果、巣の無い良質なＷＣ基合金からなる耐アーク
性が得られるのである。

この場合、鉄族元素又は銅の添加含有量は、２重量％以
下が好ましく、２重量％を越えると、製品材料の導電性
を許容できない程に低下せしめる弊害が生じる。

次ぎに具体的な試験結果について説明をする。

最終組成が、第１表となるように各原料を配合し、湿式
振動ボールミルにて充分混合した。

各原料粉末は、平均粒径数ミクロンの微粉末を用いた。

　　　□ この混合物を型枠に入れ、成形圧３　ｔｏｎ／　ｃｍ２
で加圧して成形体を得た後、その成形体を水素雰囲気中
で１２５０℃で２時間加熱して、焼結体を作成した。

この焼結体から、１６Ｘ１６Ｘ４ｍｍの試験片を切り出
し、これをタフピッチ銅の台金上に銀ろう付けして、電
気接点開閉試験を行った。

試験条件は下記のとおりであり、その結果は第２表に示
すとおりであった。

＝上記試験片を電磁開閉器を用い、下記条件で試験した。

（条件）　電　圧、　　ＡＣ２２０Ｖ電　　流：　　　４８０Ａ力　　率：Ｏ，，３５接触圧力＋３ｋｇ開閉頻度＋１２００回／時開閉回数：５０　、ＯＯＯ同第　　　２　　　表＊消耗量：試験前後の白金を含めた接点の重量を測定し
、その差を接点の消耗量とした。

固定側接点３個、可動側接点３個のトータル消耗量で示
す。

＊接触抵抗：固定側、可動側両接点を接触圧力３ｋｇで
閉じた後、３０Ａの電流を通電させ、両接点間の電圧降
下を測定し、求めた。

接触抵抗は３相の平均値で示す。

第２表の結果から明らかなように、従来の比較材に比べ
て、希土類元素又はその酸化物を含有させた本発明実施
例材は、いずれの場合でも消耗量がかなり少ない。特に
希土類酸化物を含有せしめたものは消耗量が大巾に低下
している。

また、接触抵抗についても、本発明実施例材は比較材に
比べて、低い、数値を示し、多数回開閉時の導電性に優
れていることが判る。

実施例２：本例は、Ａｇ−Ｗ系のものについての実施例である。

Ａｇ−Ｗ合金中に、少なくとも１種以上の希土類元素又
は希土類元素酸化物を０．１〜１０重量％含有せしめる
ことによって、電気接点又は放電加工用電極として好適
な耐アーク性導電材料を製造した。

添加により含有せしめることが可能な、あるいは有利に
選択使用できる希土類元素及び希土類元素酸化物は、実
施例１のものと同様である。

Ａｇ−Ｗ合金は、粉末冶金的手法によって製造されるが
、一般にＡｇ２Ｏ〜６０重量％、ＷＣ８０〜４０重量％
からなる組成のものが使用されている。

本発明実施例では、この中に更に希土類元素又は希土類
元素酸化物を０．４〜１０重量％、好ましくは０．３〜
５重量％含有せしめるものであるが、希土類元素又はそ
の酸化物は１種でもあるいは２〜３種同時に添加含有さ
せてもよい。

ところで、Ｗ及び希土類元素酸化物はＡｇと濡れが悪く
、そのため巣を形成し易いものである。

この濡れ性を向上させるなめには、これに鉄族元素（Ｆ
　ｅ、Ｎ　ｉ、Ｃｏ）及び／又は銅を添加すると良く、
その結果、巣の無い良質なＷ基合金からなる耐アーク性
が得られるのである。

この場合、鉄族元素及び／又は銅の添加含有量は、２重
量％以下が好ましく、２重量％を越えると、製品材料の
導電性を許容できない程に低下せしめる弊害が生じる。

次ぎに具体的な試験結果について説明をする。

実施例２の１＝Ａｇ、Ｗ、希土類元素あるいはその酸化物、及び鉄族元
素、銅を所定量配合し、湿式振動ボールミルにて充分混
合した。なお各原料粉末は、平均粒径数ミクロンの微粉
末を用いた。

それに更にバインダーを添加混合した後、この混合物を
型枠に入れ、成形圧３　ｔｏｎ／　ｃｍ２で加圧して成
形体を得た。次いで、その成形体を７００℃でバインダ
ー抜きした後、目的とする第３表の各組成となるように
、銀溶浸材を上置して水素ガス雰囲気中、１２５０℃で
２時間溶浸を行って合金体を得た。　この合金体から、
１６Ｘ１６Ｘ４ｍｍの試験片を切り出し、これをタフピ
ッチ銅の白金上に銀ろう付けして、電気接点開閉試験を
行った。

試験条件は下記のとおりであり、その結果は第４表に示
すとおりであった。

上記試験片を５Ｆ６（６弗化硫黄）ガス封入型電磁開閉
器を用い、下記条件で試験した。

（条件）　電　圧：　　ＡＣ２２０Ｖ電　　流：　　　４８０Ａ力　　率：０．３５接触圧カニ３ｋｇ開閉頻度：１２００回／時開閉回数＋５０，０００回雰囲気ガス＝６弗化硫黄（Ｓ　Ｆ　ｓ）ガスガス封入圧
カニ　１　、５　ｋｇ／　ｃｎ＋２（ゲージ圧）第　　
　４　　　表＊消耗量：試験前後の台金を含めた接点の重量を測定し
、その差を接点の消耗量とした。

＊接触抵抗：固定側、可動側両接点をＳＦ、ガス封入中
、接触圧力３ｋｇで閉じた後、３０Ａの電流を通電させ
、両接点間の電圧降下を測定し、求めた。接触抵抗は３
相の平均値で示す。

第４表の結果から明らかなように、従来の比較材に比べ
て、希土類元素又はその酸化物を含有させた本発明実施
例材は、いずれの場合でも消耗量がかなり少ない。特に
希土類酸化物を含有せしめたものは消耗量が大巾に低下
している。

また、接触抵抗についても、本発明実施例材は比較材に
比べて、低い数値を示し、多数回開閉時の導電性に優れ
ていることが判る。

実施例２の２：Ａｇ、Ｗ、イツトリウムの酸化物（Ｙ２Ｏ２）、及びニ
ッケル粉末を用い、実施例２の１と同様にして、第５表
の組成となる合金体を作成した。

この合金体のほぼ中央部から、直径１１ｍｍ、高さ９１
の円柱状の試験片を切り出し、これを直径８ＩＩ１ｍ、
高さ６０ｍｎ＋の円柱状黄銅製シャンクの上面に銀ろう
付けして放電加工用電極とした。そして、被加工物（工
作物）に超硬合金Ｇ２枚く厚さ１０ｍｍ、下孔径２　ｍ
ｍ）を用いて、放電加工試験を行った。

用いた放電加工機及び放電加工条件を下記に示し、その
結果は第６表に示す。

、ＬＬ乳二１本体：ジャバックスＤＨ−１５０Ａ電源：ＵＦ１０５Ｃ放」Ｌ孤ユＪ」伴− 加工セット：ＣｕＷ−ＷＣ（ＭＷＳ）、ＲＩ　（ＭＣ３
）ＭＡ切換器＝３．ジャンプなし加工電圧：５〜２８■（中心値）液圧：噴流０　、２〜０　、２５ｋｇ／ｃ＋ｓ２（ゲー
ジ圧）セレクター：未使用極性：電極（−）、工作物（十）加圧液；ダフニーＨ１３５放電加工時間＝３０分００秒ただし、（１）加工速度は、加　　工　　時　　間（２）重量消耗比は、（３）端面消耗比は、第６表の結果から明らかなように、従来の比較材に比べ
て、希土類元素又はその酸化物を含有させた本発明実施
例の放電加工用電極材は、電極の消耗量が大巾に減少し
、加工速度がかなり向上している。特に耐消耗性が向上
したことは、放電加工用電極の長寿命化を達成すること
となり、工業的価値が高い。

実施例３；本例は、Ｃｕ　−Ｗ系のものについての実施例である。

Ｃｕ−Ｗ合金中に、少なくとも１種以上の粘土類元素又
は希土類元素酸化物を０．１〜１０重量％含有せしめる
ことによって、特に耐アーク性を効果的に改善できた。

添加により含有せしめることが可能な、あるいは有利に
選択使用できる希土類元素及び希土類元素酸化物は、実
施例１．のちのと同様である。

Ｃｕ−Ｗ合金は、粉末冶金的手法によって製造されるが
、一般にＣｕ２Ｏ〜６０重量％、Ｗ８０〜４０重量％か
らなる組成のものが使用されている。

本発明実施例では、この中に更に希土類元素又は希土類
元素酸化物を０．１〜１０重量％、好ましくは０．３〜
５重量電食有せしめるものであるが、希土類元素又はそ
の酸化物は１種でもあるいは２〜３種同時に添加含有さ
せてもよい。

ところで、Ｗ及び希土類元素酸化物はＣｕと濡れが悪く
、そのため巣を形成し易いものである。

この濡れ性を向上させるなめには、これに鉄族元素（Ｆ
　ｅ、Ｎ　ｉ、Ｃｏ）を添加すると良く、その結果、巣
の無い良質なＷ基合金からなる耐アーク性が得られるの
である。

この場合、鉄族元素の添加含有量は、２重量％以下が好
ましく、２重量％を越えると、製品材料の導電性を許容
できない程に低下せしめる弊害が生じる。

次ぎに具体的な試験結果について説明をする。

実施例３の１＝Ａｇ、Ｗ、希土類元素あるいはその酸化物、及び鉄族元
素を所定量配合し、湿式振動ボールミルにて充分継合し
た。なお各原料粉末は、平均粒径数ミクロンの微粉末を
用いた。

それに更にバインダーを添加混合した後、この混合物を
型枠に入れ、成形圧３　ｔｏｎ／　０ｍ２で加圧して成
形体を得た。次いで、その成形体を７００℃でバインダ
ー抜きした後、目的とする第７表の各組成となるように
、銀溶浸材を上置して水素ガス雰囲気中、１２５０℃で
約２時間溶浸を行って合金体を得た。この合金体から、
１６Ｘ１６Ｘ４ｍｍの試験片を切り出し、これをタフピ
ッチ銅の台金上に銀ろう付けして、電気接点開閉試験を
行った。

試験条件は下記のとおりであり、その結果は第８表に示
すとおりであった。

−−験上記試験片を５Ｆ６（６弗化硫黄）ガス封入型電磁開閉
器を用い、下記条件で試験した。

（条件）　電　圧：　　ＡＣ２２０Ｖ電　　流：　　　４８ＯＡ力　　率：０．３５接触圧カニ３ｋｇ開閉頻度：１２００回／時開閉回数：５０．０００回雰囲気ガス：六弗化硫黄（Ｓ　Ｆ　ｓ）ガスガス封入圧
カニ　１　、５　ｋｇ／　ｃｍ２（ゲージ圧）策−一一
影−−」１＊消耗量：試験前後の台金を含めた接点の重量を測定し
、その差を接点の消耗量とした。

＊接触抵抗：固定側、可動側両接点をＳ　Ｆ　ｓガス封
入中、接触圧力３ｋｇで閉じた後、３０Ａの電流を通電
させ、両接点間の電圧降下を測定し、求めた。接触抵抗
は３相の平均値で示す。

第８表の結果から明らかなように、従来の比較材１こ比
べて、希土類元素又はその酸化物を含有させた本発明実
施例材は、いずれの場合でも消耗量がかなり少ない。特
に希土類酸化物を含有せしめたものは消耗量が大巾に低
下している。

実施例３の２：Ｃｕ、Ｗ、イツトリウムの酸化物（Ｙ２Ｏ２）、及びニ
ッケル粉末を用いて実施例３の１の場合と同様にして、
最終組成が第９表組成となる、合金体を得た。　この合
金体のほぼ中央部から、直径１１■、高さ９１の円柱状
の試験片を切り出し、これを直径８ｍｌ１ｌ、高さ６０
Ｉの円柱状黄銅製シャンクの上面に銀ろう付けして放電
加工用電極とした。

そして被加工物（工作物）に超硬合金０２枚（厚さ１０
ｍｍ、下孔径２　ｍｍ）を用いて、放電加工試験を行っ
た。用いた放電加工機及び放電加工条件は次のとおりで
あり、その結果は第１０表に示すとおりであった。

本体：ジャバックスＤＨ−１５０Ａ電源：ＵＦ１０５Ｃ放」Ｌ孤ユ〕１許− 加工セット：ＣｕＷ−ＷＣ（ＭＷＳ）、ＲＩ　（ＭＣ８
）ＭＡ切換器二３．ジャンプなし加工電圧：５〜２８■（中心値）液圧：噴流０．２〜０　、２５　ｋｇ／　Ｃｍ２（ゲー
ジ圧）セレクター二未使用極性：電極（−）、工作物（→−）加圧液：ダフニーＨＬ３５放電加工時間：３０分ＯＯ秒ただし、（１）加工速度は、（２）重量消耗比は、（３）端面消耗比は、第１０表の結果から明らかなように、従来材料であるＣ
ｕ−Ｗ合金中にイツトリウム酸化物（Ｙ２Ｏ２）を含有
せしめることにより、放電加工性能が大巾に向上した。

特に電極消耗比は、従来のＣｕ−２７＝ −Ｗ合金に比較すると１／３以下となった。

以上のごとく、Ｃｕ−Ｗ合金に希土類元素あるいはその
酸化物を含有せしめた本発明材料は、従来材に比較し、
電気接点では多数回開閉時の消耗量を大巾に減じ、かつ
接触抵抗も低く導電性に優れており、また放電加工用電
極においては、電極の消耗を大巾に減じ、加工速度を向
上させることができた。特に、耐消耗性を向上させるこ
とは、電気接点、放電加工用電極の長寿命化を図ること
になり、工業的価値は高い。

〈発明の効果）以上詳細に説明したとおり、本発明はＷ基又はＷＣ基合
金からなる耐アーク性導電材料において、希土類元素及
び／又は希土類元素酸化物を０．１〜１０重量％含有し
ているものであって、従来材に比較し、電気接点では多
数回開閉時の消耗量を大１１に減じ、かつ接触抵抗も低
く導電性に優れており、また放電加工用電極においては
、電極の消耗を大巾に減じ、加工速度を向上させること
ができる。　特に、耐消耗性の向上により、電気接点、
−２８＝放電加工用電極の長寿命化を達成できることとなり、工
業的な価値の高いものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｗ基又はＷＣ基合金からなる耐アーク性導電材料
において、希土類元素及び／又は希土類元素酸化物を０
．１〜１０重量％含有していることを特徴とする耐アー
ク性導電材料。
（２）希土類元素が、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅのうちから選ばれ
た１種又は２種以上であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の耐アーク性導電材料。
（３）希土類元素酸化物が、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅの酸化物の
うちから選ばれた１種又は２種以上であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の耐アーク性導電材料。
（４）ＷＣ基合金が、Ａｇ−ＷＣであり、Ａｇ含量が３
０〜７０重量％であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項ないし第３項のいずれかに記載の耐アーク性導電
材料。
（５）Ｗ基合金が、Ａｇ−Ｗであり、Ａｇ含量が２０〜
６０重量％であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項ないし第３項のいずれかに記載の耐アーク性導電材料
。
（６）Ｗ基又はＷＣ基合金からなる耐アーク性導電材料
が、鉄族元素及び／又はＣｕを２重量％以下含有してい
ることを特徴とする特許請求の範囲第４項又は第５項記
載の耐アーク性導電材料。
（７）Ｗ基合金が、Ｃｕ−Ｗであり、Ｃｕ含量が２０〜
６０重量％であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項ないし第３項のいずれかに記載の耐アーク性導電材料
。
（８）Ｗ基合金からなる耐アーク性導電材料が、鉄族元
素を２重量％以下含有していることを特徴とする特許請
求の範囲第７項記載の耐アーク性導電材料。