JP5101504B2 - 銀−炭素をベースとする材料及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(i)炭素粒子の懸濁液を準備する工程;及び
(ii)銀を含有する沈殿が炭素粒子上へ堆積されるように、銀化合物の溶液と還元剤とを供給する工程
を含み、その際に炭素粒子は200nm又はそれ以上の平均直径を有する、銀−炭素をベースとする材料の製造方法に関する。
ES 単独焼結
NCF 湿式化学的沈殿
SP 押出し
例1
材料Aを、比較として押出しにより製造する。
本発明による材料B、C、D、E及びIを、化学還元的沈殿及び押出しにより製造した。
炭素含分5質量%を有する複合粉末のバッチ1.5kgを製造するために、硝酸銀2244g、グラファイト粒子75g(d50=4.4μm)及びアスコルビン酸1186.6gを使用した。グラファイト粒子を、分散剤を用いて蒸留水中に懸濁させ、その後、反応容器中へ移した。硝酸銀を、3.5モル濃度溶液として及びアスコルビン酸を、1.7モル濃度溶液として調合した。図1に略示的に示されている通りの2つの別個の供給により、かつ高エネルギー撹拌系を用いる同時の強力混合下で化学量論量を同時に及び一様に添加することによって、金属銀を、約130g/minの一定速度でグラファイト粒子上へ沈殿させた。こうして製造されたコーティングされたグラファイト粒子を、ヌッチェを用いて液体から分離し、洗浄し、乾燥し、かつ250μmに予備ふるい分けした。さらなる加工を、例1のように押出しにより行った。
材料C、D及びEを、材料Bのように製造したが、その他の炭素含量もしくは炭素タイプが使用されたという差異を有していた。材料Cは、グラファイト粒子6質量%を含有し、材料Dは、グラファイト粒子4質量%及び炭素繊維2質量%を含有し、かつ材料Eはグラファイト粒子7質量%を含有していた。
材料Iを、材料Bのように製造したが、スイッチ試料の試料採取の際にスイッチ表面が押出し方向に対して平行に配向されていたという差異を有していた。
材料Fを、比較として単独焼結により製造した。
本発明による材料G及びHを、化学還元的沈殿及び単独焼結により製造した。
炭素含分5質量%を有する複合粉末のバッチ1.5kgを製造するために、硝酸銀2244g、グラファイト粒子75g(d50=4.4μm)及びアスコルビン酸1186.6gを使用した。グラファイト粒子を、分散剤を用いて蒸留水中に懸濁させ、その後、反応容器中へ移した。硝酸銀を、3.5モル濃度溶液として及びアスコルビン酸を、1.7モル濃度溶液として調合した。図1に略示的に示されている通りの2つの別個の供給により、かつ高エネルギー撹拌系を用いる同時の強力混合下で化学量論量を同時に及び一様に添加することによって、金属銀を、約130g/minの一定速度でグラファイト粒子上へ沈殿させた。こうして製造されたコーティングされたグラファイト粒子を、ヌッチェを用いて液体から分離し、洗浄し、乾燥し、かつ250μmに予備ふるい分けした。さらなる加工を、例3のように単独焼結技術により行った。
材料Hを、材料Gのように製造したが、グラファイト粒子6質量%が使用されたという差異を有していた。
平均粒子直径の決定
球の直径は、本質的に球状の粒子の場合に、粒子直径として定義される。非球状の粒子の場合に、最短直径が粒子直径として定義される。例えば、繊維状の粒子の場合に、繊維の直径は粒子直径として定義される。平均粒子直径の決定のために、少なくとも25個の粒子の粒子直径を、例えば顕微鏡により決定する。引き続き、平均値を計算する。
材料の開閉挙動を、スイッチオンモデルスイッチ並びにスイッチオフモデルスイッチにおいて調べた。
スイッチオン過程の場合の溶接加圧力を測定するために、前記装置には圧力測定セルが設けられており、このセルは、溶接の無電流分離の際に施与されるべき力を測定する(溶接加圧力と呼ばれる)ことを可能にした。
比浸食は、その都度秤量することにより、特定の数の開閉後の接触片の質量損失が測定され、かつ同様に特定のアークエネルギーにより除されることによって決定される。
スイッチオン試験:試験電流=700A、230V、交流
300開閉
圧力測定セルを用いる溶接加圧力の測定、95%値の記載、すなわち測定された溶接加圧力の95%が、記載された値を下回る
長く引き出された炭素粒子の配向 押出し方向に対して、ひいてはスイッチ表面に対して常に垂直;材料Iのみが平行に配向されていた。
150開閉
長く引き出された炭素粒子の配向 押出し方向に対して、ひいてはスイッチ表面に対して常に垂直;材料Iのみが平行に配向されていた。
この例において、スイッチオンモデルスイッチにおいて、押出しもしくは単独焼結により製造された材料の溶接挙動を調べた。
この例において、押出しもしくは単独焼結により製造された材料の浸食挙動を、スイッチオンモデルスイッチにおいて調べた。
しかしこの耐浸食性は、より高い炭素含量の場合にも変わらないままであるのに対し、技術水準においては、これがさもなければ一般的に炭素含量が上昇する場合に低下することが報告されている(Vinaricky参照)。すなわち、より高い炭素含量を有する材料のより良好な溶接安定性を利用することが可能であり、それにより浸食挙動は明らかにより劣悪にはならない。銀節約による経済的な利点が付け加わる。積極的な別の側面として、平行の配向を有する材料Iの場合にも依然として良好な加工性を挙げることができる。
この例において、スイッチオフモデルスイッチにおける浸食挙動を調べる。
Claims (16)
- 次の工程:
(i)炭素粒子の懸濁液を準備する工程;及び
(ii)銀を含有する沈殿が前記炭素粒子上へ堆積されるように、銀化合物の溶液と還元剤とを供給する工程
を含む銀−炭素をベースとする材料の製造方法であって、前記炭素粒子は200nm又はそれ以上の平均直径を有し、前記工程(ii)において得られたコーティングされた炭素粒子をコールドアイソスタティックプレスし、焼結し、かつ押し出す、銀−炭素をベースとする材料の製造方法。 - 銀化合物の溶液と還元剤とを、混合しながら、同時にしかし別個に供給しながら、かつ化学量論的に等価な量で反応過程にわたって連続的に添加する、請求項1記載の方法。
- 銀化合物が、硝酸銀、酢酸銀、炭酸銀、クエン酸銀及びシュウ酸銀の群から選択されている銀塩である、請求項1又は2記載の方法。
- 還元剤が、アスコルビン酸、クエン酸、シュウ酸、ギ酸及びヒドロキシルアミンの群から選択されている、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- 炭素粒子が、グラファイト粉末、炭素繊維及びカーボンブラック並びにこれらの組合せから選択されている、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
- 炭素粒子が、20:1〜1:20の比でグラファイト粉末及び/又はカーボンブラック:炭素繊維からなる混合物である、請求項5記載の方法。
- 炭素粒子が、炭素繊維との組合せでグラファイト粉末100質量%〜98質量%及びカーボンブラック0質量%〜2質量%(グラファイト粉末及びカーボンブラックの全質量を基準として)である、請求項5又は6記載の方法。
- 炭素粒子が炭素繊維である、請求項5記載の方法。
- 炭素繊維が0.5μm〜30μmの直径を有し、かつ長さが直径よりも少なくとも2倍大きい、請求項8記載の方法。
- 炭素粒子の平均粒子直径が0.2μm〜15μmである、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
- 銀化合物、炭素粒子及び別の成分の割合が、材料中に炭素0.5〜10質量%、別の成分0〜1質量%、残余の銀が存在するように選択されている、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
- 請求項1から11までのいずれか1項記載の方法により得ることができる材料。
- 材料が接点材料である、請求項12記載の材料。
- 材料が、炭素0.5〜10質量%、別の成分0〜1質量%、残余の銀からなる、請求項12又は13記載の材料。
- 材料が炭素2〜8質量%を含有する、請求項14記載の材料。
- 低圧動力工学用の回路遮断器における、請求項12から15までのいずれか1項記載の材料の使用。
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