JPH10195556A - 電気接点材料の製造方法 - Google Patents

電気接点材料の製造方法

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JPH10195556A
JPH10195556A JP8357179A JP35717996A JPH10195556A JP H10195556 A JPH10195556 A JP H10195556A JP 8357179 A JP8357179 A JP 8357179A JP 35717996 A JP35717996 A JP 35717996A JP H10195556 A JPH10195556 A JP H10195556A
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JP
Japan
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powder
silver
alloy
contact material
electrical contact
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JP8357179A
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English (en)
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Masahiko Ota
雅彦 太田
Satoru Takahashi
悟 高橋
Kazuhito Ichinose
一仁 一之瀬
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021Composite material
    • H01H1/027Composite material containing carbon particles or fibres

Abstract

(57)【要約】 【課題】 他の電気接点材料と同様に塑性加工が可能
で、軽負荷中電流領域での消耗量が少なく、しかも中負
荷中電流領域での用途にも適用可能な銀−炭素系電気接
点材料の製造方法を提供する。 【解決手段】 銀粉末又は銀合金粉末と、平均粒径0.
1μm以下である0.01〜0.5重量%の炭素微粉末
とを乾式で混合し、得られた炭素微粉末を均一に分散し
た混合粉末を圧縮成形後、この成形物を真空中又は還元
雰囲気中で焼結して焼結合金とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、銀−炭素系電気接
点材料の製造方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】銀−炭素系電気接点材料は一般に銀粉末
と粒径が数μm以上の炭素粉末とを湿式で混合し、これ
を圧縮成形し、得られた成形物を焼結することにより、
焼結合金として製造される。この製造方法では、混合時
に場合によりニッケルを0.1〜5重量%又は銅を0.
1〜15重量%添加して、得られる銀−炭素系電気接点
材料にニッケル又は銅を含有させることもあるが,何れ
の電気接点材料も耐溶着性に優れ、軽負荷(接点間の接
触力で10〜70g程度)中電流領域(20〜50アン
ペア程度)に広く用いられている。この銀−炭素系電気
接点材料の製造方法に関しては、銀粉末中に平均粒径1
μm以下の炭素微粉末0.01〜0.5重量%を湿式混
合により均一に分散せしめて、得られる焼結合金の塑性
加工性を改良し、これにより合金線材をヘッダー加工機
に供給しながらリベット状に加工できるような電気接点
材料を製造する方法が提案されている。
【0003】この提案方法により得られる銀−炭素系焼
結合金は、前記一般的な従来の製造方法により得られる
銀−炭素系焼結合金と比べて中電流領域での耐消耗性が
大きく改善されたが、他の電気接点材料、例えば銀−ニ
ッケル合金系、銀−酸化物合金系等の電気接点材料に比
べると消耗量が多く、長寿命が要求されるリレーやスイ
ッチの用途には不十分であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、他の
電気接点材料と同様に塑性加工が可能で、軽負荷中電流
領域での消耗量が少なく、しかも中負荷(接触力で70
〜200g程度)中電流領域での用途にも適用可能な銀
−炭素系電気接点材料の製造方法を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題は、銀粉末又は
銀合金粉末と、平均粒径0.1μm以下である0.01
〜0.5重量%の炭素微粉末とを含む、炭素微粉末を均
一に分散した乾式混合粉末を圧縮成形後、この成形物を
真空中又は還元雰囲気中で焼結して焼結合金とすること
を特徴とする電気接点材料の製造方法によって解決され
る。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明方法では、まず銀粉末又は
銀合金粉末と炭素微粉末とを乾式で混合して、炭素微粉
末を均一に分散した乾式混合粉末を調製する。この炭素
微粉末は平均粒径0.1μm以下のもので、前記乾式混
合粉末全体に対し、0.01〜0.5重量%、好ましく
は0.1〜0.3重量%使用される。炭素微粉末の平均
粒径が0.1μmを越えると、接点として使用した際に
消耗し易くなる。また、炭素微粉末の量が0.01重量
%未満では耐溶着性が低下し、一方、0.5重量%を越
えると、塑性加工が困難となる。
【0007】銀粉末又は銀合金粉末と炭素微粉末との混
合は乾式で行われる。混合機としては、公知の種々の混
合機を用いることができる。なお、混合を湿式で行うと
炭素微粉末の凝集が起こり、均一な分散状態が得られな
い。
【0008】本発明では銀粉末又は銀合金粉末の平均粒
径は小さいほど好ましく、特に10μm以下であること
が好ましい。これは、前記混合系においては炭素微粉末
が銀粉末又は銀合金粉末の表面に付着することによって
炭素微粉末の分散が起きているが、前記平均粒径の微細
化により銀粉末又は銀合金粉末の表面積が増大し、その
結果、炭素微粉末のより均一な分散状態が得られるから
である。
【0009】銀粉末を用いる場合、炭素微粉末を分散さ
せる銀素地を強化する目的で、銀粉末にCu、Ni、P
d、In及びSnよりなる群から選ばれた少なくとも1
種の金属粉末を混合使用することが好ましい。該金属粉
末の使用量は、乾式混合粉末全体(この場合、銀粉末と
炭素微粉末と該金属粉末との合計量)に対し0.01〜
10重量%が好ましく、これにより、得られる電気接点
材料の耐消耗性を更に向上させることができる。この使
用量が0.01重量%未満では十分な強化効果が得られ
ず、一方10重量%を越えると、電気接点材料の導電率
が低下したり加工性が悪くなる傾向がある。該金属粉末
の種類及びより好ましい含有量は、得られる電気接点材
料の用途に応じて選択すればよい。これら強化用金属粉
末の平均粒径も、銀粉末又は銀合金粉末の場合と同様な
理由から小さいほど好ましく、特に10μm以下である
ことが好ましい。
【0010】一方、銀合金粉末を用いる場合は、銀合金
素地(銀)を強化する目的で、合金成分としてCu、P
d、In及びSnよりなる群から選ばれた少なくとも1
種の金属を該合金中に0.05〜10重量%含有するこ
とが好ましい。該金属元素のさらに好ましい含有量は、
乾式混合粉末全体、即ちこの場合、該金属元素を含有す
る銀合金粉末と炭素微粉末との合計量に対し0.05〜
10重量%である。この含有量が0.05重量%未満で
は十分な強化効果が得られず、一方10重量%を越える
と、電気接点材料の導電率が低下したり、加工性が悪く
なる傾向がある。該金属成分の種類及びより好ましい含
有量は、得られる電気接点材料の用途に応じて選択すれ
ばよい。
【0011】原料として銀粉末を使用すると、焼結によ
り合金化が進むことになるが、炭素が拡散を妨げるよう
に作用するため、銀合金粉末を用いた場合よりも焼結に
長時間要する。この点、原料として銀合金粉末を使用す
ると、予め合金化しているので、合金化に要する時間が
節約され、銀粉末を用いた場合よりも焼結が短時間で済
むという利点がある。
【0012】また銀合金粉末については、銀合金素地の
常温軟化を防止すると共に、合金の結晶粒を微細化する
目的で、合金成分としてNi、Co及びFeよりなる群
から選ばれた少なくとも1種の金属を0.01〜0.5
重量%、特に0.1〜0.3重量%含有することが好ま
しい。該金属元素のさらに好ましい含有量は、乾式混合
粉末全体、即ちこの場合、該金属元素を含有する銀合金
粉末と炭素微粉末との合計量に対し0.01〜0.5重
量%、特に0.1〜0.3重量%である。この含有量が
0.01重量%未満では常温軟化防止等の効果が得られ
ず、一方0.5重量%を越えると、銀合金素地へのこれ
ら合金成分の固溶量が少なく、得られる電気接点材料中
で粗大な粒子として存在して耐溶着性を低下させる傾向
がある。なお、これら防止用金属を粉末状で添加含有さ
せた場合は、得られる電気接点材料に所望の効果が期待
できない。
【0013】従って銀合金粉末の場合は、各々合金成分
として、Cu、Pd、In及びSnよりなる群から選ば
れた少なくとも1種の金属0.05〜10重量%と、N
i、Co及びFeよりなる群から選ばれた少なくとも1
種の金属0.01〜0.5重量%とを含有することが特
に好ましい。次に以上のようにして得られた銀粉末又は
銀合金粉末と炭素微粉末との混合粉末を所望の形状に圧
縮成形する。圧縮成形条件は圧力500〜2000kg/c
m2でよい。圧縮成形機としては、例えば水圧ラバープレ
ス等、公知のものが使用できる。
【0014】最後に以上のようにして得られた成形物を
真空中又は還元雰囲気中で焼結すれば、本発明の銀−炭
素系電気接点材料が焼結合金として得られる。この場
合、焼結温度は合金系により異なるが、通常、合金の固
相線温度よりも50〜100℃低い温度が適当である。
焼結時間は合金系の種類に応じて適宜選択すればよい。
【0015】
【実施例】以下に本発明を実施例及び比較例によって更
に詳しく説明する。実施例1 各々平均粒径5μmの銀粉、Cu粉、Ni粉、Pd粉、
In粉、Sn粉及び平均粒径0.015 μmの炭素微粉末を
用いて、表1の試料No. 1〜6に示す6種類の銀−炭素
焼結合金系電気接点材料を製造し、その特性を調べ、こ
れをAg−10Ni焼結合金系(数値は重量%、以下同
様)(比較試料1)、Ag−13CdO焼結合金系(比
較試料2)及びAg−15CdO焼結合金系(比較試料
3)電気接点材料と比較した。前記6種の焼結合金は、
銀粉、Cu粉、Ni粉、Pd粉、In粉、Sn粉及び炭
素微粉末を各試料について記載された量用いて合計でほ
ぼ10kgとなるよう秤量し、回転式の混合機で乾式混
合した後、これを直径70mmの円柱成形型に入れ、500
kg/cm2の水圧ラバープレスで圧縮成形し、得られた成形
体を850 ℃で12時間真空焼結することにより、焼結合
金ビレットとして得た。
【0016】比較用のAg−10Ni焼結合金は、平均
粒径20 μmの銀粉と平均粒径5 μmのNi粉とをボー
ルミルで湿式混合した後、乾燥し、これを上記と同様
に、直径70mmの円柱成形型に入れ、500 kg/cm2の水圧
ラバープレスで圧縮成形し、得られた成形体を850 ℃で
12時間真空焼結することにより製造し、Ag−13C
dO焼結合金は、平均粒径5 μmのCdO粉末を用い、
且つ真空焼結温度を700℃とした他は上記Ag−10N
i焼結合金の製造方法と同様にして製造し、またAg−
15CdO焼結合金は、上記Ag−13CdO焼結合金
の製造方法と同様にして製造した。次に各焼結合金ビレ
ットを水素雰囲気中750 ℃で再加熱して押し出し成形に
供して直径7mmの棒状体を得、これをスェージ加工及び
ダイス伸線により直径2mmのワイヤーとした。このワイ
ヤーの機械的・電気的特性を表1に示す。このワイヤー
からヘッダー加工して可動接点R10[(φ4×1)
(φ2×2.0)(mm)]と固定接点F[(φ4×1)
(φ2×2.2)(mm)]を得、接点50個について性
能評価テストを行った。
【0017】接点性能評価テストは次の2通りの試験条
件で行った。 1)AC:100V、誘導負荷:30A、接点間の接触
力:50g、接点の開離力:50g、接点の開閉:0.
5秒ON/0.5秒OFF。 2)AC:200V、誘導負荷:30A、接点間の接触
力100g、接点の開離力100g、接点の開閉:0.
5秒ON/0.5秒OFF。 表2及び表3の結果から、本発明の製造方法による電気
接点材料は軽接触力下の耐溶着性及び耐消耗性に優れて
いるのみならず、中接触力下でも従来の他の銀−ニッケ
ル焼結合金系及び銀−酸化物焼結合金系金属接点材料に
比べて耐溶着性に優れ、且つ耐消耗性も殆ど同程度と言
い得る性能を有することが判る。
【0018】実施例2 高周波溶解及びアトマイズ法により作製した平均粒径5
μmの各銀合金粉末(Ag−0.5Cu、Ag−0.5
Pd、Ag−0.5In、Ag−0.5Sn)及び平均
粒径0.015 μmの炭素微粉末0.2重量%を用いて表1
の試料No. 7〜10に示す4種の銀−炭素焼結合金系電気
接点材料を製造し、その特性を調べ、これを実施例1で
製造したAg−10Ni焼結合金系、Ag−13CdO
焼結合金系及びAg−15CdO焼結合金系電気接点材
料と比較した。前記4種の焼結合金粉末は、銀合金粉末
及び炭素微粉末を上記各所定量用いて合計でほぼ10k
gとなるよう秤量した以外は、実施例1の製造方法と同
様にして製造し、これを試料として実施例1と同様にワ
イヤー及び接点の性能評価テストを行った。表2及び表
3の結果から、本発明の電気接点材料は軽接触力下の耐
溶着性、耐消耗性に優れているのみならず、中接触力下
でも従来の他の銀−ニッケル焼結合金系及び銀−酸化物
焼結合金系電気接点材料に比べて耐溶着性に優れ、且つ
耐消耗性も殆ど同程度と言い得る性能を有することが分
かる。
【0019】実施例3 高周波溶解及びアトマイズ法により作製した平均粒径5
μmの各銀合金粉末(Ag−0.2C−0.1Ni、A
g−0.2C−0.1Co、Ag−0.2C−0.1F
e)及び平均粒径0.015 μmの炭素微粉末0.2重量%
を用いて表1の試料No. 11〜13に示す3種の銀−炭素焼
結合金系電気接点材料を製造し、その特性を調べ、これ
をAg−10Ni焼結合金系、Ag−13CdO焼結合
金系及びAg−15CdO焼結合金系電気接点材料と比
較した。前記3種の焼結合金は、銀合金粉末及び炭素微
粉末を上記所定量用いて合計でほぼ10kgとなるよう
秤量した以外は、実施例1の製造方法と同様にして製造
し、これを試料として実施例1と同様にワイヤー及び接
点の性能評価テストを行った。表2及び表3の結果か
ら、本発明の電気接点材料は軽接触力下の耐溶着性、耐
消耗性に優れているのみならず、中接触力下でも銀−ニ
ッケル焼結合金系、銀−酸化物焼結合金系電気接点材料
に比べて耐溶着性に優れ、且つ耐消耗性も殆ど同程度と
言い得る性能を有することが判る。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、焼結体とし
て塑性加工可能な銀−炭素系電気接点材料が得られる。
例えばこの電気接点材料は、加熱により押し出し成形で
き、スェージング加工又はダイス伸線によりワイヤー状
に加工でき、またヘッダーマシンによりリベット加工か
ら台金取り付けまで行うことができる。しかもこの電気
接点材料は他の電気接点材料に匹敵する耐消耗性を有
し、開閉回数の多い中負荷中電流領域での用途にも適用
可能である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銀粉末又は銀合金粉末と、平均粒径
    0.1μm以下である0.01〜0.5重量%の炭素微
    粉末とを含む、炭素微粉末を均一に分散した乾式混合粉
    末を圧縮成形後、この成形物を真空中又は還元雰囲気中
    で焼結して焼結合金とすることを特徴とする電気接点材
    料の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記銀粉末又は銀合金粉末の平均粒径
    が10μm以下である請求項1記載の電気接点材料の製
    造方法。
  3. 【請求項3】 前記乾式混合粉末が銀粉末を含み、更
    にCu、Ni、Pd、In及びSnよりなる群から選ば
    れた少なくとも1種の金属粉末を含み、該金属粉末の前
    記乾式混合粉末における含有量が0.01〜10重量%
    である請求項1記載の電気接点材料の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記乾式混合粉末が銀合金粉末を含
    み、且つ該銀合金粉末がCu、Pd、In及びSnより
    なる群から選ばれた少なくとも1種の金属を合金成分と
    して0.05〜10重量%含有する請求項1記載の電気
    接点材料の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記乾式混合粉末が銀合金粉末を含
    み、且つ該銀合金粉末がNi、Co及びFeよりなる群
    から選ばれた少なくとも1種の金属を合金成分として
    0.01〜0.5重量%含有する請求項1記載の電気接
    点材料の製造方法。
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