JP2005187832A - Material for electric contact having excellent arc resistance - Google Patents
Material for electric contact having excellent arc resistance Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005187832A JP2005187832A JP2003426793A JP2003426793A JP2005187832A JP 2005187832 A JP2005187832 A JP 2005187832A JP 2003426793 A JP2003426793 A JP 2003426793A JP 2003426793 A JP2003426793 A JP 2003426793A JP 2005187832 A JP2005187832 A JP 2005187832A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arc
- contact
- alloy
- generated
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Contacts (AREA)
Abstract
Description
本発明は、負荷電圧が１５Ｖを超える直流電気接点の開閉において、電気アークの発生を極力抑制することのできる電気接点用材料に関するものである。 The present invention relates to a material for an electrical contact that can suppress the generation of an electric arc as much as possible when opening and closing a DC electrical contact with a load voltage exceeding 15V.
銅合金（Ｃｕ合金）は安価で高い電導率を有する材料として、電気接点用材料として広く利用されており、特に、負荷電圧が５Ｖ若しくは１５Ｖの低電圧用の接点、コネクタ等の素材として使用されている。ところで、接点への負荷電圧が１５Ｖを超えた場合には、金属接点を開閉する際に激しい電気アークが発生するのが一般的である。そして、Ｃｕ接点を用いた場合にアークが発生したときには、接点表面に酸化物が大量に形成されて接点抵抗が大きく上昇してしまう。こうした事態を避けるために、高電圧用途では、接点材料として酸化物が形成され難いＡｇ合金やＷ合金等が採用されている。 Copper alloy (Cu alloy) is widely used as a material for electrical contacts as an inexpensive material with high electrical conductivity, and is especially used as a material for low voltage contacts and connectors with a load voltage of 5V or 15V. ing. By the way, when the load voltage to the contact exceeds 15V, it is general that a severe electric arc is generated when the metal contact is opened and closed. When an arc is generated when a Cu contact is used, a large amount of oxide is formed on the contact surface, resulting in a significant increase in contact resistance. In order to avoid such a situation, an Ag alloy, a W alloy, or the like, in which an oxide is difficult to be formed, is used as a contact material in high voltage applications.
しかしながら、接点用材料としてＡｇ合金やＷ合金等を使用すると、接点部品が高価なものとなってしまうという欠点がある。 However, when Ag alloy, W alloy, or the like is used as the contact material, there is a drawback that the contact parts become expensive.
これに対してＣｕ合金では、曲げ性やばね性などの接点材料として要求される特性が良好であることから、こうした特徴を活かしつつ耐アーク性を向上させるために、Ｃｕ合金表面にＡｇ合金等の異種金属を貼り付けたり、めっきを施すことも行われている。しかしながら、こうした構成を採用するにしても、コストが嵩む要因となることは避けられない。また、表面処理した表面が消耗した場合には、Ｃｕ合金の地肌が露出してしまい、その効果が半減してしまうことになる。 In contrast, Cu alloys have good characteristics required for contact materials such as bendability and springiness. Therefore, in order to improve arc resistance while taking advantage of these characteristics, an Ag alloy or the like is formed on the surface of the Cu alloy. The dissimilar metal is affixed or plated. However, even if such a configuration is adopted, it is inevitable that the cost will increase. Further, when the surface treated surface is consumed, the background of the Cu alloy is exposed, and the effect is halved.
尚、高電圧用途でＣｕ合金を使用する場合には、接点表面が酸化しないようにするために、非酸化性ガスで雰囲気を封入することも行われることもあるが、こうした方法においてもその構成が複雑になって、依然として高価であるという問題は回避できない。 In addition, when using Cu alloy for high voltage applications, in order to prevent the contact surface from being oxidized, the atmosphere may be sealed with a non-oxidizing gas. The problem that is complicated and still expensive cannot be avoided.
アークによる接点損傷を抑制するＣｕ合金についても、これまで様々提案されている。例えば、特許文献１には、Ｗ含有量が体積比で３０〜８０％を占めるＣｕ合金を電気接点用材料について開示されている。この技術では、基本的にアークの発生を抑制するものではなく、融点が極めて高いタングステン（Ｗ）を合金元素としてＣｕ中に含有させることによって、接点の損傷を抑制するものである。しかしながら、この技術では、Ｗを大量に使用することによるコストアップは避けられず、またＷを多量に含むことによるＣｕ合金の加工性の劣化を招くという問題がある。従って、こうしたＣｕ合金は、１００Ｖ〜数十万Ｖ用の大電力用遮断器等の用途に限って適用されているのが実情である。
Various Cu alloys that suppress contact damage due to arc have been proposed. For example,
一方、近年では、自動車電源の高電圧化の検討が進められており、現行の１２〜４２Ｖから３６〜４２Ｖへの変更が検討されている。自動車電圧が高電圧化されると、これまで油圧駆動であった部材が電気駆動できると共に、同じ電力を得るための電流が１／３程度になるため、電線や端子の小型化が図れ、自動車自体の重量低減にも貢献できることになる。 On the other hand, in recent years, studies on increasing the voltage of an automobile power source have been promoted, and a change from the current 12 to 42 V to 36 to 42 V has been studied. When the vehicle voltage is increased, members that have been hydraulically driven can be electrically driven, and the current to obtain the same power is reduced to about 1/3. It can also contribute to the weight reduction of itself.
しかしながら、高電圧化すると却ってアークが発生し易くなるという新たな問題が生じ易くなる。また、電気自動車やハイブリット自動車の普及に伴って、電源電圧は１００Ｖ、２００Ｖという高電圧が必要となっているが、こうした場合でも同様にアークの発生が問題となる。 However, when the voltage is increased, a new problem that an arc is likely to occur tends to occur. In addition, with the widespread use of electric vehicles and hybrid vehicles, the power supply voltage is required to be as high as 100 V and 200 V. Even in such a case, the generation of arcs is also a problem.
自動車用電源を高電圧化した場合には、メンテナンス時に通電中の端子間が外れたときには、端子間にアークが発生することになる。また、自動車の走行中に振動によって端子間が瞬間的に「開」の状態になったときにも、アークが発生することがある。こうしたアークが発生すると、端子が溶損することもある。このようなアーク発生は、自動車電源のような、直流１５Ｖを超える端子に共通する大きな問題となっている。 When the power supply for automobiles is increased in voltage, an arc is generated between the terminals when the energized terminals are disconnected during maintenance. An arc may also be generated when the terminals are instantaneously “open” due to vibration while the automobile is running. When such an arc occurs, the terminal may melt. Such arc generation is a major problem common to terminals exceeding 15 V DC, such as automobile power supplies.
こうした問題に対して、直流で電圧負荷が１５Ｖを超える場合には、その端子材料として最適なＣｕ合金は開発されていないのが実情である。こうしたことから、耐アーク性を解決する手段として、従来技術を応用した各種方法も考案されている。例えば、非特許文献１には、（１）リレーやスイッチへのＨ2ガスやＳＦ6ガスの封入、（２）磁石によるアーク低減、（３）二重接点（接触箇所を複数にする）、（４）スイッチ速度向上（スイッチ早切り）等の他、半導体スイッチの適用等がアークの低減に有効であることが示されている。
With respect to such problems, when the voltage load exceeds 15 V with a direct current, an optimum Cu alloy as a terminal material has not been developed. For these reasons, various methods applying the prior art have been devised as means for solving the arc resistance. For example, Non-Patent
しかしながら、この文献に示された各種手段は、いずれも構成が複雑なものとなって、コストが高くなることは回避できない。 However, it is unavoidable that the various means shown in this document are complicated in configuration and the cost is increased.
自動車用等に使用される耐アーク性接点としては、従来の大電力用とは異なって比較的安価な方法による実現が強く求められている。こうしたことから、アークが発生し難い安価なＣｕ合金が実現できれば、ＡｇやＷ等の高価な材料を使用することなく、まためっきや異種金属接合を行うことなく、良好な接点を構成してアークによる損傷を抑制することが可能となることが期待できる。 As arc-proof contacts used for automobiles and the like, there is a strong demand for realization by a relatively inexpensive method unlike conventional high-power contacts. For this reason, if an inexpensive Cu alloy that does not easily generate an arc can be realized, a good contact can be formed without using an expensive material such as Ag or W, and without performing plating or dissimilar metal bonding. It can be expected that damage due to the above can be suppressed.
これまでにも、Ｃｕ合金の開発による耐アーク性付与の試みも行われており、こうした技術として、例えば特許文献２にはＦｅを１〜２．５％含有させたＣｕ合金によって耐アーク性が向上できることが報告されている。しかしながらこの技術では、接点解離速度が比較的低い厳しい実験条件であるあるとはいえ、直流４２Ｖ、３Ａ（ＤＣ４２Ｖ−３Ａ）での耐アーク性が３サイクルに留まっており、端子用Ｃｕ合金の耐アーク性としてはより高い性能が求められている。
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、めっきや金属貼り付け等の特別な処理を行うことなく、耐アーク性に優れた電気接点用材料を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such circumstances, and its purpose is to provide an electrical contact material having excellent arc resistance without performing special treatment such as plating or metal bonding. There is.
上記課題を解決することのできた本発明の電気接点用材料とは、負荷電圧が１５Ｖを超える直流電気接点に用いられる接点用材料であって、Ｚｎ：１．５〜９．８質量％を含有する銅合金からなるものである点に要旨を有するものである。この電気接点用材料においては、Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｔｉ，ＰおよびＯよりなる群から選択される１種以上を合計で２．５質量％以下含むものとすることができる。また、表面粗さが算術平均粗さＲａで１μｍ以下であることが好ましい。 The electrical contact material of the present invention that has solved the above problems is a contact material used for a DC electrical contact with a load voltage exceeding 15 V, and contains Zn: 1.5 to 9.8% by mass. It has a gist in that it is made of a copper alloy. In this electrical contact material, a total of one or more selected from the group consisting of Sn, Fe, Cr, Mg, Ag, Ti, Ni, Si, Zr, Ti, P and O is 2.5% by mass or less. Can be included. Moreover, it is preferable that surface roughness is 1 micrometer or less by arithmetic mean roughness Ra.
本発明は以上のように構成されており、めっきや金属貼り付け等の特別な処理を行うことなく、耐アーク性に優れた電気接点用材料が実現できた。 The present invention is configured as described above, and an electric contact material excellent in arc resistance can be realized without performing special treatment such as plating or metal bonding.
本発明者らは、Ｃｕ合金を接点用材料として用いたときにアークが発生する条件について、負荷電圧や電流を変えながら検討した。その結果、Ｃｕ合金におけるアークの発生は、接点表面に生成する微小な酸化物突起が起点となっていることを突き止めた。 The present inventors examined the conditions under which an arc is generated when a Cu alloy is used as a contact material, while changing the load voltage and current. As a result, it was found out that the occurrence of arc in the Cu alloy originated from minute oxide protrusions generated on the contact surface.
例えば、ＤＣ４２Ｖ−３Ａの電流電圧条件下で純Ｃｕ接点を解離速度：５０ｍｍ／ｓｅｃで引き離したときには、接点表面が正常（平滑な状態）であれば開閉初期にはアークは発生せず、通電点に溶融痕が発生する。このとき、接点のプラス側の溶融痕は比較的大きく、マイナス側の溶融痕は小さいことが特徴である。これは電流の集中が生じて、通電点付近でのみジュール熱が発生し、接点表面がＣｕ合金の融点にまで達してしまい、微少に溶融してしまうことになると考えられる。通電は、プラス接点とマイナス接点を繋ぐ極めて細い溶融金属の橋（ブリッジ）を通して行われた後、ブリッジが破壊されて接点が切断されることになる。この際、表面に微小な溶融痕が形成されることになる。 For example, when a pure Cu contact is separated at a dissociation rate of 50 mm / sec under a current voltage condition of DC42V-3A, if the contact surface is normal (smooth state), no arc is generated at the initial opening and closing, and the energization point Melt marks are generated in At this time, the melting mark on the plus side of the contact is relatively large and the melting mark on the minus side is small. This is because current concentration occurs, Joule heat is generated only in the vicinity of the energization point, the contact surface reaches the melting point of the Cu alloy, and it is considered that it melts slightly. The energization is performed through a very thin molten metal bridge connecting the plus contact and the minus contact, and then the bridge is broken and the contact is cut. At this time, minute melting marks are formed on the surface.
接点の開閉を繰り返すと、プラス極は溶融痕が大きくなると共に、表面が薄く酸化し始めるが、マイナス極は酸化している様子は認められない。そして、この段階ではアークの発生は認められない。更に、５００回程度の開閉を繰り返すと、プラス極の酸化が進むと共に、マイナス極も酸化し始めることになる。そして、マイナス極に生成する酸化物は熱電子放出が起こり易くなっているので、接点開離時に電子放出を起こして、それが起点となって大気成分のガスをイオン化させ、その結果として接点間に青白いアークが激しく発生することになる。 When the opening and closing of the contact is repeated, the plus electrode has a large melt mark and the surface begins to oxidize thinly, but the minus electrode is not oxidized. At this stage, no arc is observed. Furthermore, when opening and closing is repeated about 500 times, oxidation of the positive electrode proceeds and the negative electrode also begins to oxidize. The oxide generated at the negative electrode is prone to thermionic emission, which causes the emission of electrons when the contacts are opened, which causes ionization of atmospheric constituent gases, and as a result, between the contacts. A pale arc will occur violently.
このように、Ｃｕを接点用材料と用いたときに接点間で発生するアークは、金属Ｃｕが起点となるのではなく、表面に形成される酸化物、特にマイナス極側の酸化物に原因していることが明らかになったのである。即ち、マイナス極の酸化物の生成を抑制することによって、アークが抑制されるとの着想が得られた。 Thus, the arc generated between the contacts when Cu is used as the contact material is not caused by the metal Cu, but is caused by the oxide formed on the surface, particularly the oxide on the negative electrode side. It became clear. In other words, the idea that the arc is suppressed by suppressing the formation of negative oxide is obtained.
本発明者らは、上記のような知見に基づき、マイナス極の酸化物生成を抑制し、Ｃｕ合金においてアークが発生しにくくなる（即ち、酸化物が形成され難い）添加元素について更に検討を重ねた。その結果、所定量のＺｎを含有させたＣｕ合金では、優れた耐アーク性が発揮されることを見出し、本発明を完成した。 Based on the above findings, the present inventors have further studied additional elements that suppress the formation of negative-polar oxides and are less likely to generate arcs in Cu alloys (that is, oxides are difficult to form). It was. As a result, a Cu alloy containing a predetermined amount of Zn was found to exhibit excellent arc resistance, and the present invention was completed.
本発明の接点用材料は、所定量のＺｎをＣｕに含有させたものであるが、このＺｎは融点が低く蒸気圧が高いものであり、こうした接点用材料を用いて通電させながら接点間の開閉を行うと、通電点付近でＺｎが大量に蒸発することになる。またＺｎのイオン化エネルギーはＣｕのイオン化エネルギーよりも高いので容易にはイオン化し難くなり、Ｚｎ蒸気が大量に発生するにも拘らずアークの着火は起こらない状態が実現することになる。そして、一部イオン化したＺｎがマイナス極表面に衝突し、表面に付着していた微量の酸化物や凹凸を除去する効果（いわゆる「クリーニング効果」）を発揮することになる。こうしたＺｎのクリーニング効果によって、Ｚｎ含有Ｃｕ合金では、マイナス極での酸化物生成が抑制され、その結果として、開閉試験においてアークが発生するまでの開閉回数を大幅に伸ばすことが可能になる。また、Ｚｎ蒸気が酸化して発生したＺｎＯも蒸発し易い酸化物であるので、接点に残留し難くアークの起点とはならない。 The contact material of the present invention contains a predetermined amount of Zn in Cu, but this Zn has a low melting point and a high vapor pressure. When opening and closing, a large amount of Zn evaporates near the energization point. Moreover, since the ionization energy of Zn is higher than the ionization energy of Cu, it becomes difficult to ionize easily, and a state in which no ignition of an arc occurs even though a large amount of Zn vapor is generated is realized. Then, the partially ionized Zn collides with the negative electrode surface and exhibits an effect of removing a small amount of oxides and irregularities adhering to the surface (so-called “cleaning effect”). Due to such a cleaning effect of Zn, in the Zn-containing Cu alloy, oxide generation at the negative electrode is suppressed, and as a result, the number of switching operations until an arc is generated in the switching test can be greatly increased. Further, since ZnO generated by oxidation of Zn vapor is also an oxide that easily evaporates, it hardly remains at the contact point and does not become the starting point of the arc.
こうした効果を発揮させるためには、Ｚｎ含有量は少なくとも１．５％以上とする必要があるが、９．８％を超えて含有させると却ってアークが発生し易くなる。Ｚｎ含有量の好ましい下限は２％であり、好ましい上限は６％である。 In order to exert such effects, the Zn content needs to be at least 1.5%. However, if it exceeds 9.8%, an arc is likely to be generated. The minimum with preferable Zn content is 2%, and a preferable upper limit is 6%.
Ｚｎを適量含有させることによるアーク発生抑制効果は、上記の機構からして他の添加元素では出現しない。本発明者らが確認したところによれば、Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ａｇ，Ｔｉ等を添加した実験では、アークを抑制する効果が無いことが判明している（後記実施例５参照）。 Due to the above mechanism, the effect of suppressing arc generation by containing an appropriate amount of Zn does not appear with other additive elements. According to what the present inventors have confirmed, in an experiment in which Sn, Fe, Cr, Mg, Ag, Ti or the like is added, it has been found that there is no effect of suppressing the arc (see Example 5 described later). .
尚、Ｃｕ合金機械的特性を改善するために各種の元素を含有させることは知られているが（例えば、上記元素の他、Ｎｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｔｉ，ＰおよびＯ等）、これらの元素においては、Ｚｎの耐アーク性抑制効果に直接影響を与えることはない。即ち、これらの添加元素によってＺｎのアーク抑制効果が無くなることはない。 It is known that various elements are included to improve the mechanical properties of the Cu alloy (for example, Ni, Si, Zr, Ti, P and O in addition to the above elements), but these elements Does not directly affect the arc resistance suppression effect of Zn. That is, these additive elements do not lose the effect of Zn arc suppression.
しかしながら、これらの元素はＣｕ合金の導電率を低下させることが一般的であり、Ｃｕ合金の導電率が下がった場合には、通電点付近のジュール熱発生が増加することによって、Ｚｎの蒸発が促進されることになる。従って、これらの元素を含有させた場合には、これらの元素を含有させない場合と比べてアーク抑制に対するＣｕ合金の最適Ｚｎ含有量が少なくなる傾向を示す。換言すれば、Ｚｎ含有量が少なくても耐アーク性向上効果を発揮することになる。 However, these elements generally decrease the conductivity of the Cu alloy. When the conductivity of the Cu alloy decreases, the generation of Joule heat near the energization point increases, which causes the evaporation of Zn. Will be promoted. Therefore, when these elements are contained, the optimum Zn content of the Cu alloy with respect to arc suppression tends to be reduced as compared with the case where these elements are not contained. In other words, even if the Zn content is small, the effect of improving arc resistance is exhibited.
本発明の接点用材料は、ＣｕおよびＺｎの他は不可避不純物元素（例えば、Ｏ，Ａｓ，Ｎａ等）であるが、上記の観点からＳｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｔｉ，ＰおよびＯよりなる群から選ばれる１種以上を含有させることも有効である。但し、これらの含有量が過剰になると、導電性が接点を構成するのに十分な値以下に低下することになるので、２．５％以下に抑制することが好ましい。 In addition to Cu and Zn, the contact material of the present invention is an inevitable impurity element (for example, O, As, Na, etc.). From the above viewpoint, Sn, Fe, Cr, Mg, Ag, Ti, Ni, Si It is also effective to contain one or more selected from the group consisting of Zr, Ti, P, and O. However, if these contents are excessive, the conductivity is lowered to a value that is sufficient to constitute a contact, so that it is preferably suppressed to 2.5% or less.
尚、Ｚｎ以外に他の元素が含有されていない場合は、Ｚｎの最適含有量は上記の如く２〜６％程度であり、そのときの導電率（ＩＡＣＳ％）は８０〜４５％程度であるが、上記各種元素を含有した場合には導電率（ＩＡＣＳ％）は１０〜６０％程度となり、この場合にはＺｎの最適含有量は１．８〜５％程度となる。 In addition, when no other elements are contained other than Zn, the optimum content of Zn is about 2 to 6% as described above, and the electrical conductivity (IACS%) at that time is about 80 to 45%. However, when the above various elements are contained, the conductivity (IACS%) is about 10 to 60%, and in this case, the optimum Zn content is about 1.8 to 5%.
本発明者らが、ＤＣ４２Ｖ−３Ａの条件下で実験を行ったところ、純Ｃｕを用いたときには５００回程度の開閉でアークが発生したのであるが、Ｚｎを５％程度含有させたＣｕ合金を用いたときには１２９０回の開閉までアークが発生しないことが確認できた。一方、Ｚｎ含有量が多過ぎると、Ｚｎ蒸気の量が多くなり過ぎ、その結果としてＺｎイオンの数も増加し過ぎてしまうために却ってアークが発生しやすくなる。例えば、Ｚｎを３０〜４０％含有させたＣｕ合金（真鍮）では、アークは極めて発生し易くなっている（後記実施例の表１のＮｏ．１参照）。 When the inventors conducted an experiment under the condition of DC42V-3A, when pure Cu was used, an arc was generated by opening and closing about 500 times. However, a Cu alloy containing about 5% of Zn was used. When used, it was confirmed that no arc occurred until 1290 opening / closing operations. On the other hand, if the Zn content is too high, the amount of Zn vapor increases too much, and as a result, the number of Zn ions increases too much, so that an arc is likely to be generated. For example, in a Cu alloy (brass) containing 30 to 40% of Zn, an arc is very likely to occur (see No. 1 in Table 1 of Examples described later).
本発明の接点用材料において、Ｚｎによるアーク抑制効果は主にマイナス極によるクリーニング効果によるものであるので、交流回路の接点ではその効果は発揮し難くなる。即ち、交流では極性の入れ替わりが起こるため、接点開閉時の接点の極性がプラスになったりマイナスになったりする。接点開離時に接点がマイナス極となった場合には、直流と同様にＺｎはマイナス極の酸化物のクリーニング効果を発揮することになるが、接点開離時にプラス極になった場合には、酸化物が大量に生成するため、次回の開離時にマイナス極となった場合にはアークの起点となり易いという事態が生じる。 In the contact material of the present invention, the arc suppression effect due to Zn is mainly due to the cleaning effect due to the negative pole, so that it is difficult to exert the effect at the contact of the AC circuit. In other words, since the polarity is changed in the alternating current, the polarity of the contact at the time of opening and closing the contact becomes positive or negative. If the contact becomes a negative pole when the contact is opened, Zn will exert the cleaning effect of the negative pole oxide like DC, but if the contact becomes a positive pole when the contact is opened, Since a large amount of oxide is generated, when it becomes a negative pole at the next opening, there is a situation that an arc is likely to be generated.
また、負荷電圧が１５Ｖ以下ではアークが発生し難くなるので、Ｚｎ含有によるアーク抑制効果が有効に発揮されないことになる。これに対し負荷電圧が１５Ｖを超えると、アークが発生し易くなるため、Ｚｎを含有した本発明のＣｕ合金によるアーク抑制効果が顕著になる。 Moreover, since it becomes difficult to generate | occur | produce an arc if load voltage is 15V or less, the arc suppression effect by Zn content will not be exhibited effectively. On the other hand, when the load voltage exceeds 15 V, an arc is likely to be generated, so that the arc suppression effect by the Cu alloy of the present invention containing Zn becomes remarkable.
こうしたことから、本発明の接点用材料では、電圧負荷が１５Ｖを超えて用いられる直流の接点用材料を基本的に対象としたのである。 For these reasons, the contact material of the present invention is basically intended for a DC contact material used with a voltage load exceeding 15V.
アークが発生するまでの回数は、電流、負荷電圧、接点開閉速度等によっても異なる。例えば、ＤＣ４２Ｖ−３Ａの電流電圧条件下で解離速度５０ｍｍ／ｓｅｃで接点を引き離した場合、純Ｃｕ接点では５００〜６００回の開閉でアークが発生することになる。またＤＣ１００Ｖ−１Ａの電流電圧下では、約１００００回開閉後にアークが発生し、２Ａでは１００回、３Ａでは２５回、４Ａでは２０回、５Ａでは数回、６Ａ以上では初回からアークが発生することになる。また、接点開離速度を遅くすると、アークが発生し易くなり、解離速度を１ｍｍ／ｓｅｃまで遅くするとアークが発生するまでの回数は、上記の数分の１程度になる。 The number of times until the arc is generated also varies depending on the current, load voltage, contact opening / closing speed, and the like. For example, when the contacts are separated at a dissociation rate of 50 mm / sec under the current voltage condition of DC42V-3A, an arc is generated by opening and closing 500 to 600 times for a pure Cu contact. Also, under the current voltage of DC100V-1A, an arc occurs after opening and closing about 10,000 times, 100 times for 2A, 25 times for 3A, 20 times for 4A, several times for 5A, and from the first time for 6A or more. become. Further, when the contact opening speed is slowed down, an arc is likely to be generated, and when the dissociation speed is slowed down to 1 mm / sec, the number of times until the arc is generated becomes about a fraction of the above.
上記の如く、電流、負荷電圧または開放速度を変えた場合には、アークが発生するまでの回数は条件に応じて変化することになるが、いずれの条件においても接点が切断される瞬間の通電点の温度はＣｕの融点近傍である。従って、温度で決まるＺｎの蒸発現象もほとんど同じ様に起こっていると考えることができる。こうしたことから、どの様な条件で開閉を行っても、Ｚｎの蒸発、イオン化、マイナス極のクリーニング現象のメカニズムには変化がなく、Ｚｎの含有によってＣｕ合金接点のアーク発生抑制効果を発揮させることができる。 As described above, when the current, load voltage, or opening speed is changed, the number of times until the arc is generated varies depending on the conditions. The temperature at the point is near the melting point of Cu. Therefore, it can be considered that the Zn evaporation phenomenon determined by temperature occurs almost in the same manner. For this reason, there is no change in the mechanism of Zn evaporation, ionization, and the negative electrode cleaning phenomenon regardless of the conditions of opening and closing, and the effect of suppressing the arc generation of Cu alloy contacts is exhibited by the inclusion of Zn. Can do.
ところで、アークが発生するまでの接点開閉回数は、初期の接点表面状態にも依存することになる。即ち、表面に大きな突起が存在すると、突起先端に電解集中が生じることになるので、少ない開閉回数でアークが発生することになる。表面粗さ（表面凹凸の性状）として（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）に基づく算術平均粗さＲａを測定し、ＤＣ４２Ｖ−３Ａの条件で、純Ｃｕ接点を解離速度５０ｍｍ／ｓｅｃの解離条件で引き離したときのアークが発生するまでの回数との関係について調査したところ、上記粗さＲａが１μｍ以下のときには、アークが発生するまでの回数は５００〜６００回だったが、粗さＲａが１．５μｍのときには、アークが発生するまでの回数は２５０回となり、粗さＲａが２μｍとなると５０回まで低下することが確認できた。 By the way, the number of contact opening / closing times before the arc is generated also depends on the initial contact surface state. That is, if there is a large protrusion on the surface, electrolytic concentration occurs at the tip of the protrusion, so that an arc is generated with a small number of opening and closing times. When the arithmetic average roughness Ra based on (JIS B0601-1994) is measured as the surface roughness (surface unevenness property), and the pure Cu contact is separated under the dissociation condition of 50 mm / sec under the condition of DC42V-3A As a result of investigating the relationship with the number of times until the arc is generated, when the roughness Ra is 1 μm or less, the number of times until the arc is generated is 500 to 600 times, but the roughness Ra is 1.5 μm. In some cases, the number of times until the arc was generated was 250, and when the roughness Ra was 2 μm, it was confirmed that the number of arcs decreased to 50 times.
接点表面が粗い場合には、表面突起状態がアーク発生に大きく影響を及ぼすことがある。従って、Ｃｕ合金による耐アーク性を有効に引き出すためには、表面粗さを前記算術平均粗さＲａで少なくとも１．５μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは１．０μｍ以下とするのがよい。こうした傾向は、純Ｃｕに限らずＣｕ−Ｚｎ合金或は他のＣｕ合金においても全く同様であり、本発明の接点用材料によるアーク抑制効果を十分に引き出すためには、表面粗さを算術平均粗さＲａで１μｍ以下とすることが有効である。 When the contact surface is rough, the surface protrusion state may greatly affect the arc generation. Accordingly, in order to effectively draw out arc resistance due to the Cu alloy, the surface roughness is preferably at least 1.5 μm or less, more preferably 1.0 μm or less, in terms of the arithmetic average roughness Ra. . This tendency is not limited to pure Cu, but is also the same in Cu-Zn alloys or other Cu alloys. In order to sufficiently bring out the arc suppression effect of the contact material of the present invention, the surface roughness is an arithmetic average. It is effective to set the roughness Ra to 1 μm or less.
上記の如くアークの発生状況は様々な条件によって変化するものであるので、本発明の接点用材料は電流電圧条件に応じて使い分けされる。即ち、アークが数千回程度以上発生しない条件であれば、繰り返し接点開閉を行う開閉接点やリレー接点として利用できる。また、端子、コネクタとして利用することができる。一方、開閉回数が１０回程度でアークが発生する条件では、リレー接点として適用するには不十分であるが、接点開閉が主目的でない部品、例えば端子やコネクタとして適用できる。端子やコネクタにおいても、交換や点検などのために接点の開閉が行われることがあるため、これら部品にもアークに対する破損防止や信頼性向上が必要である。また、摺動型接点は基本的に開閉を伴わない接点であるので、本発明の接点用材料を摺動型接点に適用することは可能である。 As described above, since the arc generation state changes depending on various conditions, the contact material according to the present invention is selectively used according to the current-voltage conditions. That is, as long as the arc does not occur several thousand times or more, it can be used as an open / close contact or a relay contact that repeatedly opens and closes the contact. Moreover, it can utilize as a terminal and a connector. On the other hand, the condition that an arc is generated when the number of times of opening and closing is about 10 is insufficient for application as a relay contact, but it can be applied as a component whose main purpose is not opening and closing, for example, a terminal or a connector. In terminals and connectors, contacts may be opened and closed for replacement or inspection. Therefore, it is necessary to prevent damage to arcs and improve reliability of these components. Further, since the sliding contact is basically a contact that does not open and close, the contact material of the present invention can be applied to the sliding contact.
上記のように電流電圧条件や用途によってＣｕ合金接点材料に必要な特性が異なってくるが、いずれの用途においても本発明のＣｕ合金でアークが発生し難くなるということは、安価なＣｕ合金を高い信頼性のもとに使用できるため工業上に非常に重要である。本発明の接点用材料は、純Ｃｕを用いた場合と比べて少なくとも数倍程度の耐アーク性が発揮できるものとなるので、これまで使用されているＡｇ合金やめっき合金と置き換えて適用することが可能となる。 As described above, the characteristics required for the Cu alloy contact material differ depending on the current voltage condition and application, but in any application, it is difficult to generate an arc with the Cu alloy of the present invention. Since it can be used with high reliability, it is very important industrially. Since the contact material of the present invention can exhibit arc resistance at least several times that of pure Cu, it should be applied in place of Ag alloys and plating alloys used so far. Is possible.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に包含される。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, but may be appropriately modified within a range that can meet the purpose described above and below. It is also possible to implement, and they are all included in the technical scope of the present invention.
実施例１
Ｚｎ含有量を変えた各種銅合金をクリプトン炉にて溶解、鋳造した後、鋳塊を８００℃で熱間圧延し、厚さ１５ｍｍの熱延板とした。得られた熱延板から、直径：３．５ｍｍφ、長さ：５ｍｍの円柱試料を切り出した後、端面に切削加工にてＲ２０（ｍｍ）の丸みを付け、更に表面を１μｍのダイヤモンド砥粒をつけてバフ研磨して実験試料とした。
Example 1
After various copper alloys having different Zn contents were melted and cast in a krypton furnace, the ingot was hot-rolled at 800 ° C. to obtain a hot-rolled sheet having a thickness of 15 mm. After cutting a cylindrical sample having a diameter of 3.5 mmφ and a length of 5 mm from the obtained hot-rolled sheet, the end face was rounded with R20 (mm) by cutting, and the surface was further provided with 1 μm diamond abrasive grains. Then, it was buffed and used as an experimental sample.
これらの試料について、加工済み端面を突き合わせて、電気閉回路を構成し、直流電圧：４２Ｖ、電流：５Ａの電流電圧（ＤＣ４２Ｖ−５Ａ）を印加しながら、速度：５０ｍｍ／ｓｅｃで接点を開離する実験を繰り返した。このとき、接点間の電圧および電流をモニターすることによってアーク発生の有無を確認した。 For these samples, the processed end faces were abutted to form an electric closed circuit, and the contact was opened at a speed of 50 mm / sec while applying a current voltage (DC42V-5A) of DC voltage: 42 V and current: 5 A. The experiment was repeated. At this time, the presence or absence of arcing was confirmed by monitoring the voltage and current between the contacts.
図１は、タフピッチ銅で得られたアークが発生していないときの接点切断時の接点間における電流電圧変化（接点切断パターン）を一例として示したグラフであり、図２はアークが発生したときの接点切断パターンを示したグラフである。また、図３は、開閉回数と接点切断時間の関係（接点切断時間の開閉回数依存性）を示すグラフである。 FIG. 1 is a graph showing, as an example, a current-voltage change (contact cutting pattern) between contacts at the time of contact cutting when an arc obtained with tough pitch copper is not generated, and FIG. 2 is a graph when the arc is generated. It is the graph which showed the contact cutting pattern. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the number of times of opening and closing and the contact cutting time (the dependency of the contact cutting time on the number of times of opening and closing).
上記の電流電圧条件下では、アークが発生しない場合には、接点切断時間は２ｍｓ以下であるが、接点間にアークが発生すると接点切断時間は急激の増大して１０ｍｓ以上となり、目視によっても接点間に青白いアークを観察することができる。アークが発生すると接点切断時間に急激な変化が現れるので、アークが開閉何回目に発生したかを容易に確認できる。 Under the above current-voltage conditions, when no arc is generated, the contact cutting time is 2 ms or less. However, when an arc is generated between the contacts, the contact cutting time increases rapidly to 10 ms or more. A pale arc can be observed in between. Since an abrupt change appears in the contact cutting time when an arc is generated, it is possible to easily confirm how many times the arc has been generated.
ＤＣ４２Ｖ−５Ａ、解離速度５０ｍｍ／ｓｅｃの条件下では、開閉接点切断時間が１０ｍｓ以上となったときをアークが発生した時点を判定することにして、アークが始めて発生するまでの接点開閉回数（アーク移行回数）を測定した。 Under the conditions of DC42V-5A and dissociation speed of 50 mm / sec, when the switching contact cutting time becomes 10 ms or more, the time when the arc is generated is determined, and the number of contact switching operations (arc The number of transitions) was measured.
上記で得られた各試料について、アーク移行回数を測定すると共に、接点表面凹凸を測定した。このとき接点表面凹凸については、表面粗さ計「ＳＥ３５００」（商品名：小阪研究所製）を用い、線分長さ０．８ｍｍの表面凹凸を測定し、算術平均粗さＲａを算出した。これらの結果を、各合金の化学成分組成と共に、下記表１に示す。 About each sample obtained above, while measuring the frequency | count of arc transfer, the contact surface unevenness | corrugation was measured. At this time, regarding the contact surface unevenness, a surface roughness meter “SE3500” (trade name: manufactured by Kosaka Laboratory) was used to measure the surface unevenness with a line segment length of 0.8 mm, and the arithmetic average roughness Ra was calculated. These results are shown in Table 1 below together with the chemical composition of each alloy.
この結果から、次のように考察できる。Ｚｎ含有量が１．５質量％未満のもの（Ｎｏ．１〜３）ではアーク移行回数が７５回以下であり、またＺｎ含有量が過剰のものでは（Ｎｏ．９〜１１）、アーク移行回数は極端に低い値となっている。これに対しＺｎ含有量が適切な範囲内のものでは（Ｎｏ．４〜８）、アーク移行回数が７５回以上となっていることが分かる。特に、Ｚｎ含有量が５％のもの（Ｎｏ．６）では、アーク移行回数は２００回を超えており、純Ｃｕ（Ｎｏ．１）の場合の２２回、真鍮（Ｎｏ．１１）の場合の１回と比べて耐アーク性が格段に向上していることが分かる。実施例１の結果に基づいたＺｎ含有量とアーク移行回数の関係を図４に示す。 From this result, it can be considered as follows. When the Zn content is less than 1.5% by mass (No. 1 to 3), the number of arc transitions is 75 times or less, and when the Zn content is excessive (No. 9 to 11), the number of arc transitions. Is extremely low. On the other hand, when the Zn content is within an appropriate range (Nos. 4 to 8), it can be seen that the number of arc transitions is 75 or more. In particular, in the case of Zn content of 5% (No. 6), the number of arc transitions exceeds 200 times, 22 times in the case of pure Cu (No. 1), and in the case of brass (No. 11). It can be seen that the arc resistance is remarkably improved compared to the first time. FIG. 4 shows the relationship between the Zn content based on the results of Example 1 and the number of arc transitions.
実施例２
Ｚｎ含有量を変えた各種銅合金をクリプトン炉にて溶解、鋳造した後、鋳塊を８００℃で熱間圧延し、厚さ１５ｍｍの熱延板とした。得られた熱延板から、直径：３．５ｍｍφ、長さ：５ｍｍの円柱試料を切り出した後、端面に切削加工にてＲ２０（ｍｍ）の丸みを付け、更にその一部のものについては表面を１μｍのダイヤモンド砥粒をつけてバフ研磨して実験試料とした。
Example 2
After various copper alloys having different Zn contents were melted and cast in a krypton furnace, the ingot was hot-rolled at 800 ° C. to obtain a hot-rolled sheet having a thickness of 15 mm. After cutting a cylindrical sample having a diameter of 3.5 mmφ and a length of 5 mm from the obtained hot-rolled sheet, the end face is rounded with R20 (mm) by cutting, and a part of the sample is surface. The sample was buffed with 1 μm diamond abrasive grains to prepare an experimental sample.
これらの試料について、加工済み端面を突き合わせて、電気閉回路を構成し、直流電圧：４２Ｖ、電流：３Ａの電流電圧（ＤＣ４２Ｖ−３Ａ）を印加しながら、速度：５０ｍｍ／ｓｅｃで接点を開離する実験を繰り返した。このとき、接点間の電圧および電流をモニターし、ＤＣ４２Ｖ−３Ａ、解離速度５０ｍｍ／ｓｅｃの条件では、開閉切断時間が５ｍｓ以上となったときをアークが発生した時点と判断することにして、アークが始めて発生するまでの接点開閉回数（アーク移行回数）を測定した。 With respect to these samples, the processed end faces are butted to form an electric closed circuit, and the contact is opened at a speed of 50 mm / sec while applying a current voltage (DC42V-3A) of DC voltage: 42V and current: 3A. The experiment was repeated. At this time, the voltage and current between the contacts are monitored. Under the conditions of DC42V-3A and the dissociation speed of 50 mm / sec, it is determined that the arc is generated when the open / close cutting time is 5 ms or more. The number of contact opening / closing times (number of arc transitions) until the first occurrence occurred was measured.
また、接点表面凹凸については、表面粗さ計「ＳＥ３５００」（商品名：小阪研究所製）を用い、線分長さ０．８ｍｍの表面凹凸を測定し、算術平均粗さＲａを算出した。これらの結果を、各合金の化学成分組成と共に、下記表２に示す。 Further, regarding the contact surface unevenness, a surface roughness meter “SE3500” (trade name: manufactured by Kosaka Laboratory) was used to measure the surface unevenness of a line segment length of 0.8 mm, and the arithmetic average roughness Ra was calculated. These results are shown in Table 2 below together with the chemical composition of each alloy.
この結果から、次のように考察できる。Ｚｎが含有されていない純Ｃｕで表面研磨してあるもの（Ｎｏ．１２）ではアーク移行回数が５０１回であるのに対して、Ｚｎ含有量が１．５％未満で表面を研磨していないもの（Ｎｏ．１３，１４）やＺｎ含有量が９．８％を超えるもの（Ｎｏ．２１，２２）では、アーク移行回数は極端に低い値となっている。これに対しＺｎ含有量が適切な範囲内のもの（Ｎｏ．１５〜１９）では、アーク移行回数が７５１回以上となっていることが分かる。特に、Ｚｎ含有量が５％のもの（Ｎｏ．１７）では、アーク移行回数は１２００回を超えており、純Ｃｕ（Ｎｏ．１２）の場合の５０１回、真鍮（Ｎｏ．２２）の場合の１回と比べて格段に耐アーク性が向上していることが分かる。実施例２の結果に基づいたＺｎ含有量および表面加工の有無とアーク移行回数の関係を図５に示す。 From this result, it can be considered as follows. In the case where the surface is polished with pure Cu not containing Zn (No. 12), the number of arc transitions is 501 times, whereas the Zn content is less than 1.5% and the surface is not polished. In the case (No. 13, 14) or the case where the Zn content exceeds 9.8% (No. 21, 22), the number of arc transitions is extremely low. On the other hand, in the case where the Zn content is within an appropriate range (Nos. 15 to 19), it can be seen that the number of arc transitions is 751 times or more. In particular, in the case of Zn content of 5% (No. 17), the number of arc transitions exceeds 1200 times, 501 times in the case of pure Cu (No. 12), and in the case of brass (No. 22). It can be seen that the arc resistance is remarkably improved compared to the first time. FIG. 5 shows the relationship between the Zn content based on the results of Example 2, the presence or absence of surface processing, and the number of arc transitions.
実施例３
実施例１と同じ試料を用い、直流電圧：１００Ｖ、電流：３Ａの条件（ＤＣ１００Ｖ−３Ａ）でアーク移行回数を実施例１と同様にして測定した。このときアークの発生は目視にて確認した。また、接点表面凹凸については、表面粗さ計「ＳＥ３５００」（商品名：小阪研究所製）を用い、線分長さ０．８ｍｍの表面凹凸を測定し、算術平均粗さＲａを算出した。これらの結果を、各合金の化学成分組成と共に、下記表３に示す。
Example 3
Using the same sample as in Example 1, the number of arc transitions was measured in the same manner as in Example 1 under the conditions of DC voltage: 100 V and current: 3 A (DC 100 V-3 A). At this time, the occurrence of arc was visually confirmed. Further, regarding the contact surface unevenness, a surface roughness meter “SE3500” (trade name: manufactured by Kosaka Laboratory) was used to measure the surface unevenness of a line segment length of 0.8 mm, and the arithmetic average roughness Ra was calculated. These results are shown in Table 3 below together with the chemical composition of each alloy.
この結果から、次のように考察できる。Ｚｎ含有量が１．５質量％未満のもの（Ｎｏ．２３〜２５）ではアーク移行回数が１００回以下であり、またＺｎ含有量が過剰のもの（Ｎｏ．３１〜３３）では、アーク移行回数は極端に低い値となっている。これに対しＺｎ含有量が適切な範囲内のもの（Ｎｏ．２６〜３０）では、アーク移行回数がいずれも１００回以上となっていることが分かる。特に、Ｚｎ含有量が５％のもの（Ｎｏ．２８）では、アーク移行回数は３００回を超えており、純Ｃｕ（Ｎｏ．２３）の場合の６回、真鍮（Ｎｏ．３３）の場合の１回と比べて格段に耐アーク性が向上していることが分かる。即ち、直流１００Ｖの負荷電圧であっても、４２Ｖの場合と同様にＺｎ含有による耐アーク性向上効果が発揮されていることが分かる。実施例３の結果に基づいたＺｎ含有量とアーク移行回数の関係を図６に示す。 From this result, it can be considered as follows. When the Zn content is less than 1.5% by mass (No. 23 to 25), the number of arc transitions is 100 times or less, and when the Zn content is excessive (No. 31 to 33), the number of arc transitions Is extremely low. On the other hand, in the case where the Zn content is within an appropriate range (Nos. 26 to 30), it is understood that the number of arc transitions is 100 times or more. In particular, in the case where the Zn content is 5% (No. 28), the number of arc transitions exceeds 300 times, 6 times in the case of pure Cu (No. 23), and in the case of brass (No. 33). It can be seen that the arc resistance is remarkably improved compared to the first time. That is, it can be seen that even with a load voltage of 100 V DC, the effect of improving arc resistance due to the inclusion of Zn is exhibited as in the case of 42 V. FIG. 6 shows the relationship between the Zn content based on the results of Example 3 and the number of arc transitions.
実施例４
実施例１と同じ試料を用い、印加する電圧電流条件［直流（ＤＣ）４２Ｖ，１００Ｖ，１２Ｖ：交流（ＡＣ）１００Ｖ］を変えてアーク移行回数を実施例１と同様にして測定した。また、接点表面凹凸についても実施例１と同様にして測定した。その結果を、各合金の化学成分組成および電圧電流条件と共に、下記表４に示す。
Example 4
Using the same sample as in Example 1, the number of arc transitions was measured in the same manner as in Example 1 while changing the applied voltage / current conditions [direct current (DC) 42 V, 100 V, 12 V: alternating current (AC) 100 V]. The contact surface irregularities were also measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4 below together with the chemical composition of each alloy and the voltage / current conditions.
この結果から、次のように考察できる。ＤＣ４２Ｖ−７Ａの条件下では、Ｚｎが含有されていない純Ｃｕを用いたとき（Ｎｏ．３４）には、アーク移行回数が１回であるのに対して、Ｚｎ含有量が５質量％のＣｕ合金を用いたとき（Ｎｏ．３５）には、アーク移行回数は３４回となっている。 From this result, it can be considered as follows. Under the condition of DC42V-7A, when pure Cu containing no Zn is used (No. 34), the number of times of arc transfer is 1, whereas the Cu content is 5% by mass. When the alloy is used (No. 35), the arc transfer frequency is 34 times.
ＤＣ１００Ｖ−１Ａの条件下では、Ｚｎが含有されていない純Ｃｕを用いたとき（Ｎｏ．３６）にはアーク移行回数が９３００回であるのに対して、Ｚｎ含有量が５質量％のＣｕ合金を用いたとき（Ｎｏ．３７）には、アーク移行回数は４００００回の試験中にはアークは発生しなかった。 Under the condition of DC100V-1A, when pure Cu containing no Zn is used (No. 36), the number of arc transitions is 9300 times, whereas the Cu alloy having a Zn content of 5% by mass When No. 37 was used (No. 37), no arc was generated during the test where the number of arc transitions was 40000 times.
また交流電圧を負荷した場合には、Ｚｎ含有による効果は確認できなかった。例えばＡＣ１００Ｖ−１Ａの条件下では、Ｚｎが含有されていない純銅を用いたとき（Ｎｏ．３８）にはアーク移行回数が８５０回であり、Ｚｎ含有量が５質量％のＣｕ合金を用いたとき（Ｎｏ．３９）には、アーク移行回数は８００回であった。また、ＤＣ１２Ｖ−１０Ａの条件下では純Ｃｕを用いた場合であってもアークの発生は認められず（Ｎｏ．４０）、直流１２Ｖ以下ではアークは発生しにくいことが分かる。 Moreover, when an alternating voltage was loaded, the effect by Zn content was not able to be confirmed. For example, under the condition of AC100V-1A, when pure copper not containing Zn is used (No. 38), the number of arc transitions is 850, and when a Cu alloy having a Zn content of 5 mass% is used. (No. 39), the number of arc transitions was 800 times. Moreover, even when pure Cu is used under the condition of DC12V-10A, the generation of an arc is not recognized (No. 40), and it can be seen that the arc is hardly generated at a DC of 12V or less.
実施例５
所定量の各種元素（Ｚｎ，Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ａｇ，ＴｉまたはＰ）を含んだ各種銅合金をクリプトン炉にて溶解、鋳造した後、鋳塊を８００℃で熱間圧延し、厚さ１５ｍｍの熱延板とした。得られた熱延板から、直径：３．５ｍｍφ、長さ：５ｍｍの円柱試料を切り出した後、端面に切削加工にてＲ２０（ｍｍ）の丸みを付けて試料を準備した。
Example 5
After melting and casting various copper alloys containing a predetermined amount of various elements (Zn, Sn, Fe, Cr, Mg, Ag, Ti or P) in a krypton furnace, the ingot is hot-rolled at 800 ° C., A hot-rolled sheet having a thickness of 15 mm was used. A cylindrical sample having a diameter of 3.5 mmφ and a length of 5 mm was cut out from the obtained hot-rolled sheet, and then the end surface was rounded with R20 (mm) by cutting to prepare a sample.
これらの試料について、加工済み端面を突き合わせて、電気閉回路を構成し、直流電圧：４２Ｖ、電流：３Ａの電流電圧（ＤＣ４２Ｖ−３Ａ）を印加しながら、速度：５０ｍｍ／ｓｅｃで接点を開離する実験を繰り返した。このとき、接点間の電圧および電流をモニターし、ＤＣ４２Ｖ−３Ａ、解離速度５０ｍｍ／ｓｅｃの条件では、開閉接点切断時間が５ｍｓ以上となったときをアークが発生した時点と判断することにして、アークが始めて発生するまでの接点開閉回数（アーク移行回数）を測定した。 With respect to these samples, the processed end faces are butted to form an electric closed circuit, and the contact is opened at a speed of 50 mm / sec while applying a current voltage (DC42V-3A) of DC voltage: 42V and current: 3A. The experiment was repeated. At this time, the voltage and current between the contacts are monitored. Under the conditions of DC42V-3A and the dissociation speed of 50 mm / sec, it is determined that the arc is generated when the switching contact cutting time is 5 ms or more. The number of contact opening / closing times (arc transition times) until the first occurrence of an arc was measured.
また、接点表面凹凸については、表面粗さ計「ＳＥ３５００」（商品名：小阪研究所製）を用い、線分長さ０．８ｍｍの表面凹凸を測定し、算術平均粗さＲａを算出した。これらの結果を、各合金の化学成分組成と共に、下記表５に示す。 Further, regarding the contact surface unevenness, a surface roughness meter “SE3500” (trade name: manufactured by Kosaka Laboratory) was used to measure the surface unevenness of a line segment length of 0.8 mm, and the arithmetic average roughness Ra was calculated. These results are shown in Table 5 below together with the chemical composition of each alloy.
この結果から、次のように考察できる。ＤＣ４２Ｖ−３Ａの条件下では、Ｚｎが含有されていない純Ｃｕを用いたとき（Ｎｏ．４２）にはアーク移行回数が５３回であるのに対して、Ｚｎ含有量が５質量％のＣｕ合金を用いたとき（Ｎｏ．４１）には、アーク移行回数は５３５回となっている。また、Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｇ，ＡｇまたはＴｉ等を含有させたもの（Ｎｏ．４３〜４８）では、アーク移行回数は最高でも７９回であり、Ｚｎを含有させたほど耐アーク性改善効果が発揮されていないことが分かる。更に、ＦｅとＺｎが共存した状態では、Ｚｎ含有量が１．９質量％程度で耐アーク向上効果を発揮することが分かる（Ｎｏ．４９）。 From this result, it can be considered as follows. Under the condition of DC42V-3A, when pure Cu not containing Zn is used (No. 42), the number of arc transitions is 53, whereas the Cu alloy having a Zn content of 5% by mass (No. 41), the arc transfer frequency is 535 times. In addition, in the case of containing Sn, Fe, Cr, Mg, Ag, Ti, or the like (No. 43 to 48), the maximum number of arc transitions is 79 times, and the effect of improving arc resistance as Zn is contained. It can be seen that is not demonstrated. Furthermore, in the state where Fe and Zn coexist, it can be seen that the effect of improving arc resistance is exhibited when the Zn content is about 1.9% by mass (No. 49).
Claims (3)
The material for an electrical contact excellent in arc resistance according to claim 1, wherein the surface roughness is 1 μm or less in terms of arithmetic average roughness Ra.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003426793A JP4084298B2 (en) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | Electrical contact material with excellent arc resistance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003426793A JP4084298B2 (en) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | Electrical contact material with excellent arc resistance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005187832A true JP2005187832A (en) | 2005-07-14 |
| JP4084298B2 JP4084298B2 (en) | 2008-04-30 |
Family
ID=34786227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003426793A Expired - Fee Related JP4084298B2 (en) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | Electrical contact material with excellent arc resistance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4084298B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009153243A1 (en) * | 2008-06-16 | 2009-12-23 | Robert Bosch Gmbh | Relay contact piece, electromagnetic switch for an electric machine and manufacturing method |
| JP2013196984A (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | Electrode material having clad structure |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02163331A (en) * | 1988-12-15 | 1990-06-22 | Nippon Mining Co Ltd | High strength and high conductivity copper alloy having excellent adhesion for oxidized film |
| JPH11199954A (en) * | 1998-01-20 | 1999-07-27 | Kobe Steel Ltd | Copper alloy for electrical and electronic part |
| JPH11256256A (en) * | 1998-03-06 | 1999-09-21 | Kobe Steel Ltd | Copper alloy for electric and electronic parts |
| JP2003064432A (en) * | 2001-08-27 | 2003-03-05 | Kobe Steel Ltd | Contact structure of connecting parts |
| JP2003105463A (en) * | 2001-10-02 | 2003-04-09 | Kobe Steel Ltd | Electrical connection parts |
| JP2003171725A (en) * | 2001-12-04 | 2003-06-20 | Kobe Steel Ltd | Electrical connection parts |
| JP2003221632A (en) * | 2002-01-28 | 2003-08-08 | Kobe Steel Ltd | Copper alloy plate and strip for electrical connection member having excellent arc resistance and its manufacturing process |
-
2003
- 2003-12-24 JP JP2003426793A patent/JP4084298B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02163331A (en) * | 1988-12-15 | 1990-06-22 | Nippon Mining Co Ltd | High strength and high conductivity copper alloy having excellent adhesion for oxidized film |
| JPH11199954A (en) * | 1998-01-20 | 1999-07-27 | Kobe Steel Ltd | Copper alloy for electrical and electronic part |
| JPH11256256A (en) * | 1998-03-06 | 1999-09-21 | Kobe Steel Ltd | Copper alloy for electric and electronic parts |
| JP2003064432A (en) * | 2001-08-27 | 2003-03-05 | Kobe Steel Ltd | Contact structure of connecting parts |
| JP2003105463A (en) * | 2001-10-02 | 2003-04-09 | Kobe Steel Ltd | Electrical connection parts |
| JP2003171725A (en) * | 2001-12-04 | 2003-06-20 | Kobe Steel Ltd | Electrical connection parts |
| JP2003221632A (en) * | 2002-01-28 | 2003-08-08 | Kobe Steel Ltd | Copper alloy plate and strip for electrical connection member having excellent arc resistance and its manufacturing process |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009153243A1 (en) * | 2008-06-16 | 2009-12-23 | Robert Bosch Gmbh | Relay contact piece, electromagnetic switch for an electric machine and manufacturing method |
| JP2013196984A (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | Electrode material having clad structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4084298B2 (en) | 2008-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4699252B2 (en) | Titanium copper | |
| JP4084298B2 (en) | Electrical contact material with excellent arc resistance | |
| CN102304640B (en) | Silver-base rare-earth alloy material and preparation method and application thereof | |
| KR0121724B1 (en) | Silver-oxide based electric contact material | |
| JP2007012570A (en) | Ag-OXIDE ELECTRIC CONTACT MATERIAL, AND RELAY, AC GENERAL-USE RELAY AND AUTOMOBILE RELAY USING THE SAME | |
| US6791045B1 (en) | Shielded-type automotive relay controlling a magnet clutch load of a vehicle air-conditioner | |
| JP4455871B2 (en) | Electrical relay contact material and electrical relay contact | |
| JPH04231430A (en) | Electrifying material | |
| JP2001064740A (en) | Copper alloy for electrical and electronic parts | |
| JP2003321720A (en) | Copper alloy for connection of wiring | |
| US2988630A (en) | Method of inert-gas metal arc-welding | |
| JP2007169702A (en) | Sheet-shaped contact material for fuse | |
| JP4566082B2 (en) | Copper alloy plate for pre-plated electrical wiring connection | |
| MURPHY et al. | Electrical Industry | |
| JP2000309834A (en) | On-vehicle electrical contact material, and on-vehicle relay or switch using the same | |
| JPH0313691B2 (en) | ||
| JPH0499838A (en) | Conductive material | |
| JP2004063190A (en) | Electric contact material for automobile and relay using the material | |
| WO2020012705A1 (en) | Enclosed relay | |
| JP2003263932A (en) | Contact construction and switch having the contact construction | |
| JPH0456020A (en) | Dc contact for engine starter | |
| KR100531217B1 (en) | Compound metal for electric contact | |
| JPH04314837A (en) | Electrical contact material of silver oxide series | |
| JPH0623418B2 (en) | Silver-oxide contact material | |
| JP2002309325A (en) | Attrition-resistant copper alloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051121 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070831 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070918 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071114 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080212 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080214 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110222 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120222 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130222 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140222 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |