銀−酸化物系電気接点材料
【課題】 銀−酸化物系電気接点材料において、Ｉｎフリーであって、優れた耐溶着性、耐消耗性等を得ること。
【解決手段】 重量％で、Ｓｎ：４．０〜９．０％、Ｃｕ：１．５〜４．５％、Ｚｎ：０．１〜３．０％、Ｔｅ：０．１〜０．８％を含有し、残りがＡｇと不可避不純物とからなる組成を有するＡｇ合金を内部酸化してなる。これにより、ＺｎによってＣｕ酸化物の凝集が抑制されて高い分散性をもってＣｕ酸化物が析出される。また、Ｔｅによって耐溶着性が向上すると共に内部酸化促進効果が得られ、Ｃｕの含有量が少なくても十分な内部酸化が得られる。
【解決手段】 重量％で、Ｓｎ：４．０〜９．０％、Ｃｕ：１．５〜４．５％、Ｚｎ：０．１〜３．０％、Ｔｅ：０．１〜０．８％を含有し、残りがＡｇと不可避不純物とからなる組成を有するＡｇ合金を内部酸化してなる。これにより、ＺｎによってＣｕ酸化物の凝集が抑制されて高い分散性をもってＣｕ酸化物が析出される。また、Ｔｅによって耐溶着性が向上すると共に内部酸化促進効果が得られ、Ｃｕの含有量が少なくても十分な内部酸化が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車載及び交流リレー等に好適な銀−酸化物系電気接点材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
リレー、スイッチ、電磁開閉器及びブレーカ等に用いられる電気接点材料としては、耐溶着性や耐消耗性等の電気接点性能が要求され、種々の材料が提案されて広く実用に供されている。例えば、特許文献１には、重量％で、Ｓｎ（錫）：５〜１０％、Ｉｎ（インジウム）：１〜６％を含有し、さらに必要に応じて、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）及びＣｏ（コバルト）のうち一種又は二種以上：０．０１〜０．５％を含有し、残りがＡｇ（銀）と不可避不純物からなる組成を有するＡｇ合金に、内部酸化処理を施してなる銀−酸化物系電気接点材料が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特公昭５５−４８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、従来の電気接点材料では、内部酸化を促進し均質な内部酸化組織を形成する効果が高いためにＩｎを含有させているものが多いが、近年、Ｉｎが液晶パネルの透明電極等として使用されるために工業的な需要が高まっており、安定的な供給に不安があることから、Ｉｎを含まない電気接点材料の開発が要望されている。ただし、このようなＩｎフリーの電気接点材料でも、従来と同様に優れた耐溶着性、耐消耗性及び接触抵抗の安定性が要望される。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、Ｉｎフリーであって、優れた耐溶着性、耐消耗性等を得ることができる銀−酸化物系電気接点材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の銀−酸化物系電気接点材料は、重量％で、Ｓｎ：４．０〜９．０％、Ｃｕ：１．５〜４．５％、Ｚｎ：０．１〜３．０％、Ｔｅ：０．１〜０．８％を含有し、残りがＡｇと不可避不純物とからなる組成を有するＡｇ合金を内部酸化してなることを特徴とする。
【０００７】
この銀−酸化物系電気接点材料では、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｔｅ及びＡｇと不可避不純物とが上記組成成分でＡｇ合金とされて内部酸化されてなるので、ＺｎによってＣｕ酸化物の凝集が抑制されて高い分散性をもってＣｕ酸化物が析出される。また、Ｔｅによって耐溶着性が向上すると共に内部酸化促進効果が得られ、Ｃｕの含有量が少なくても十分な内部酸化が得られる。これにより、優れた耐溶着性、耐消耗性及び接触抵抗安定性を得ることができる。
【０００８】
以下に、本発明に係る銀−酸化物系電気接点材料の内部酸化処理前のＡｇ合金における成分組成を、上記の通りに限定した理由について説明する。
Ｓｎは、内部酸化処理によって熱的に安定な酸化物（例えばＳｎＯ２）分散相を形成し、耐溶着性及び耐消耗性を向上させる作用がある。なお、このＳｎの含有量が４.０％未満では、所望の接点耐久性能を得ることができず、一方、９.０％を超えると接触抵抗増大の問題が生じると共に加工性が著しく低下し、伸線加工やヘッダ加工等の形状付加が困難になる。
【０００９】
Ｃｕは、内部酸化処理においてＳｎ酸化物の析出を促進する作用を有し、自身も酸化物（例えば、ＣｕＯ）を形成する作用がある。さらに、内部酸化後の材料硬度の上昇及び電気伝導度の低下を抑える作用も有するため、接触抵抗を低減して接点の温度上昇を抑えると共に、加工性を改善する効果がある。なお、このＣｕの含有量が１．５％未満では、有効な上記作用が得られず、一方、４．５％を超えると耐溶着性及び耐摩耗性に低下傾向が現れる。
【００１０】
Ｚｎは、内部酸化処理時にＣｕＯ等の凝集を抑制する効果を有する。また、自身が熱的に安定な酸化物（ＺｎＯ）を形成し、耐溶着性及び耐消耗性を向上させる作用を有する。なお、このＺｎの含有量が、０．１％未満では所望のＣｕ酸化物の凝集を抑制する作用が得られず、一方、３．０％を超えると加工性が低下する。
【００１１】
Ｔｅは、内部酸化処理においてＳｎ酸化物の析出を促進する作用を有し、自身もＣｕと複合酸化物（例えば、Ｃｕ３ＴｅＯ６）を形成し、微弱溶着部を脆化し破断を容易にする作用を有するため、接点開離力低下に伴って問題となり得る微弱溶着による開離不能を抑制することができる。この作用は、その含有量が０．１％未満では明確に現れず、一方、０．８％を超えると加工性が著しく低下する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る銀−酸化物系電気接点材料によれば、上記成分組成で、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｔｅを含有し、残りがＡｇと不可避不純物とからなる組成を有するＡｇ合金を内部酸化してなるので、Ｃｕ酸化物が良好に分散し、優れた耐溶着性、耐消耗性及び接触抵抗の安定性を示すことができる。したがって、Ｉｎフリーでも、車載及び交流リレー等に好適な電気接点材料を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る銀−酸化物系電気接点材料の一実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１４】
本実施形態の銀−酸化物系電気接点材料は、重量％で、Ｓｎ：４．０〜９．０％、Ｃｕ：１．５〜４．５％、Ｚｎ：０．１〜３．０％、Ｔｅ：０．１〜０．８％を含有し、残りがＡｇと不可避不純物とからなる組成を有するＡｇ合金を内部酸化処理することにより、図１の拡大写真に示すように、Ａｇマトリックス中にＣｕ酸化物を良好に析出、分散させたものである。
【００１５】
なお、比較として、Ｚｎを添加しない組成によるＡｇ合金を内部酸化処理した接点材料についても、図２に拡大写真を示す。これら拡大写真からわかるように、Ｚｎを添加しない場合では、Ｃｕ酸化物が凝集して写真上で複数の黒点として現れているのに対し、Ｚｎを添加した本実施形態の接点材料では、凝集したＣｕ酸化物が見当たらず、良好に分散していることがわかる。
【００１６】
このように本実施形態の銀−酸化物系電気接点材料では、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｔｅ及びＡｇと不可避不純物とが上記組成成分でＡｇ合金とされて内部酸化されてなるので、ＺｎによってＣｕ酸化物の凝集が抑制されて高い分散性をもってＣｕ酸化物が析出される。また、Ｔｅによって耐溶着性が向上すると共に内部酸化促進効果が得られ、Ｃｕの含有量が少なくても十分な内部酸化が得られる。これにより、優れた耐溶着性、耐消耗性及び接触抵抗安定性を得ることができる。
【実施例】
【００１７】
次に、本発明に係る銀−酸化物系電気接点材料を実際に作製して評価した結果について、説明する。
【００１８】
本発明に係る銀−酸化物系電気接点材料の実施例を、以下の工程で作製した。
まず、高周波溶解炉により、以下の表１に示される成分組成をもったＡｇ合金を溶製し、インゴットに鋳造した。この後、インゴットを熱間押出しにて厚さ５ｍｍの板状に加工し、この板を熱間及び冷間圧延にて幅３０ｍｍ×厚さ０.６ｍｍの薄板とした。さらに、この薄板を長さ方向に沿って幅２ｍｍにスライス切断し、この切断片を酸素雰囲気中、７００℃、２４時間保持にて内部酸化処理を施した。
【００１９】
次に、この内部酸化処理後の切断片をまとめて圧縮成形を施して直径７０ｍｍのビレット形状とし、このビレットを直径７ｍｍに押出し加工し、引き続いて伸線加工にて直径２ｍｍの線材とした。最終的に、この線材からヘッダーマシンにて、頭径３ｍｍ×頭厚０．６ｍｍ×足径２ｍｍ×足長２ｍｍの寸法を持ったリベットを成形することにより、本発明に係る銀−酸化物系電気接点材料の実施例を作製した。
なお、比較のために、Ｉｎを含有した従来組成成分の銀−酸化物系電気接点材料についても、以下の表２に示される成分組成をもったＡｇ合金で、従来例として同様に製造した。
【００２０】
これらの実施例（以下、本発明接点材料という）及び従来例（以下、従来接点材料という）について、ＡＳＴＭ（American Society for Testing and Materials：米国材料試験協会)試験機を用い、以下の条件で電気的開閉試験を行った。電気的開閉試験として、耐久開閉回数（開閉不能に至るまでの開閉回数）と消耗量とを測定し、耐久寿命（溶着発生時の回数）および耐消耗性（消耗重量／開閉回数）を評価した。なお、マイクロビッカース硬さ（Ｈｖ）も測定した。これらの評価結果も表１及び表２に示す。
【００２１】
＜電気的開閉試験の条件＞
・モーターロック負荷方式
・負荷回路電圧ＤＣ１４Ｖ
・定格電流２０Ａ
・接点接触力２０ｇｆ
・接点開離力２０ｇｆ
【００２２】
【表１】
【表２】
【００２３】
上記試験結果からわかるように、本発明接点材料は、Ｉｎを含有した従来接点材料に比べて一段と優れた耐久寿命及び耐消耗性を示している。
【００２４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態及び上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る銀−酸化物系電気接点材料の一実施形態において、内部酸化組織を示す断面拡大写真である。
【図２】比較のためＺｎを添加しない接点材料の内部酸化組織を示す断面拡大写真である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車載及び交流リレー等に好適な銀−酸化物系電気接点材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
リレー、スイッチ、電磁開閉器及びブレーカ等に用いられる電気接点材料としては、耐溶着性や耐消耗性等の電気接点性能が要求され、種々の材料が提案されて広く実用に供されている。例えば、特許文献１には、重量％で、Ｓｎ（錫）：５〜１０％、Ｉｎ（インジウム）：１〜６％を含有し、さらに必要に応じて、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）及びＣｏ（コバルト）のうち一種又は二種以上：０．０１〜０．５％を含有し、残りがＡｇ（銀）と不可避不純物からなる組成を有するＡｇ合金に、内部酸化処理を施してなる銀−酸化物系電気接点材料が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特公昭５５−４８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、従来の電気接点材料では、内部酸化を促進し均質な内部酸化組織を形成する効果が高いためにＩｎを含有させているものが多いが、近年、Ｉｎが液晶パネルの透明電極等として使用されるために工業的な需要が高まっており、安定的な供給に不安があることから、Ｉｎを含まない電気接点材料の開発が要望されている。ただし、このようなＩｎフリーの電気接点材料でも、従来と同様に優れた耐溶着性、耐消耗性及び接触抵抗の安定性が要望される。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、Ｉｎフリーであって、優れた耐溶着性、耐消耗性等を得ることができる銀−酸化物系電気接点材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の銀−酸化物系電気接点材料は、重量％で、Ｓｎ：４．０〜９．０％、Ｃｕ：１．５〜４．５％、Ｚｎ：０．１〜３．０％、Ｔｅ：０．１〜０．８％を含有し、残りがＡｇと不可避不純物とからなる組成を有するＡｇ合金を内部酸化してなることを特徴とする。
【０００７】
この銀−酸化物系電気接点材料では、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｔｅ及びＡｇと不可避不純物とが上記組成成分でＡｇ合金とされて内部酸化されてなるので、ＺｎによってＣｕ酸化物の凝集が抑制されて高い分散性をもってＣｕ酸化物が析出される。また、Ｔｅによって耐溶着性が向上すると共に内部酸化促進効果が得られ、Ｃｕの含有量が少なくても十分な内部酸化が得られる。これにより、優れた耐溶着性、耐消耗性及び接触抵抗安定性を得ることができる。
【０００８】
以下に、本発明に係る銀−酸化物系電気接点材料の内部酸化処理前のＡｇ合金における成分組成を、上記の通りに限定した理由について説明する。
Ｓｎは、内部酸化処理によって熱的に安定な酸化物（例えばＳｎＯ２）分散相を形成し、耐溶着性及び耐消耗性を向上させる作用がある。なお、このＳｎの含有量が４.０％未満では、所望の接点耐久性能を得ることができず、一方、９.０％を超えると接触抵抗増大の問題が生じると共に加工性が著しく低下し、伸線加工やヘッダ加工等の形状付加が困難になる。
【０００９】
Ｃｕは、内部酸化処理においてＳｎ酸化物の析出を促進する作用を有し、自身も酸化物（例えば、ＣｕＯ）を形成する作用がある。さらに、内部酸化後の材料硬度の上昇及び電気伝導度の低下を抑える作用も有するため、接触抵抗を低減して接点の温度上昇を抑えると共に、加工性を改善する効果がある。なお、このＣｕの含有量が１．５％未満では、有効な上記作用が得られず、一方、４．５％を超えると耐溶着性及び耐摩耗性に低下傾向が現れる。
【００１０】
Ｚｎは、内部酸化処理時にＣｕＯ等の凝集を抑制する効果を有する。また、自身が熱的に安定な酸化物（ＺｎＯ）を形成し、耐溶着性及び耐消耗性を向上させる作用を有する。なお、このＺｎの含有量が、０．１％未満では所望のＣｕ酸化物の凝集を抑制する作用が得られず、一方、３．０％を超えると加工性が低下する。
【００１１】
Ｔｅは、内部酸化処理においてＳｎ酸化物の析出を促進する作用を有し、自身もＣｕと複合酸化物（例えば、Ｃｕ３ＴｅＯ６）を形成し、微弱溶着部を脆化し破断を容易にする作用を有するため、接点開離力低下に伴って問題となり得る微弱溶着による開離不能を抑制することができる。この作用は、その含有量が０．１％未満では明確に現れず、一方、０．８％を超えると加工性が著しく低下する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る銀−酸化物系電気接点材料によれば、上記成分組成で、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｔｅを含有し、残りがＡｇと不可避不純物とからなる組成を有するＡｇ合金を内部酸化してなるので、Ｃｕ酸化物が良好に分散し、優れた耐溶着性、耐消耗性及び接触抵抗の安定性を示すことができる。したがって、Ｉｎフリーでも、車載及び交流リレー等に好適な電気接点材料を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る銀−酸化物系電気接点材料の一実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１４】
本実施形態の銀−酸化物系電気接点材料は、重量％で、Ｓｎ：４．０〜９．０％、Ｃｕ：１．５〜４．５％、Ｚｎ：０．１〜３．０％、Ｔｅ：０．１〜０．８％を含有し、残りがＡｇと不可避不純物とからなる組成を有するＡｇ合金を内部酸化処理することにより、図１の拡大写真に示すように、Ａｇマトリックス中にＣｕ酸化物を良好に析出、分散させたものである。
【００１５】
なお、比較として、Ｚｎを添加しない組成によるＡｇ合金を内部酸化処理した接点材料についても、図２に拡大写真を示す。これら拡大写真からわかるように、Ｚｎを添加しない場合では、Ｃｕ酸化物が凝集して写真上で複数の黒点として現れているのに対し、Ｚｎを添加した本実施形態の接点材料では、凝集したＣｕ酸化物が見当たらず、良好に分散していることがわかる。
【００１６】
このように本実施形態の銀−酸化物系電気接点材料では、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｔｅ及びＡｇと不可避不純物とが上記組成成分でＡｇ合金とされて内部酸化されてなるので、ＺｎによってＣｕ酸化物の凝集が抑制されて高い分散性をもってＣｕ酸化物が析出される。また、Ｔｅによって耐溶着性が向上すると共に内部酸化促進効果が得られ、Ｃｕの含有量が少なくても十分な内部酸化が得られる。これにより、優れた耐溶着性、耐消耗性及び接触抵抗安定性を得ることができる。
【実施例】
【００１７】
次に、本発明に係る銀−酸化物系電気接点材料を実際に作製して評価した結果について、説明する。
【００１８】
本発明に係る銀−酸化物系電気接点材料の実施例を、以下の工程で作製した。
まず、高周波溶解炉により、以下の表１に示される成分組成をもったＡｇ合金を溶製し、インゴットに鋳造した。この後、インゴットを熱間押出しにて厚さ５ｍｍの板状に加工し、この板を熱間及び冷間圧延にて幅３０ｍｍ×厚さ０.６ｍｍの薄板とした。さらに、この薄板を長さ方向に沿って幅２ｍｍにスライス切断し、この切断片を酸素雰囲気中、７００℃、２４時間保持にて内部酸化処理を施した。
【００１９】
次に、この内部酸化処理後の切断片をまとめて圧縮成形を施して直径７０ｍｍのビレット形状とし、このビレットを直径７ｍｍに押出し加工し、引き続いて伸線加工にて直径２ｍｍの線材とした。最終的に、この線材からヘッダーマシンにて、頭径３ｍｍ×頭厚０．６ｍｍ×足径２ｍｍ×足長２ｍｍの寸法を持ったリベットを成形することにより、本発明に係る銀−酸化物系電気接点材料の実施例を作製した。
なお、比較のために、Ｉｎを含有した従来組成成分の銀−酸化物系電気接点材料についても、以下の表２に示される成分組成をもったＡｇ合金で、従来例として同様に製造した。
【００２０】
これらの実施例（以下、本発明接点材料という）及び従来例（以下、従来接点材料という）について、ＡＳＴＭ（American Society for Testing and Materials：米国材料試験協会)試験機を用い、以下の条件で電気的開閉試験を行った。電気的開閉試験として、耐久開閉回数（開閉不能に至るまでの開閉回数）と消耗量とを測定し、耐久寿命（溶着発生時の回数）および耐消耗性（消耗重量／開閉回数）を評価した。なお、マイクロビッカース硬さ（Ｈｖ）も測定した。これらの評価結果も表１及び表２に示す。
【００２１】
＜電気的開閉試験の条件＞
・モーターロック負荷方式
・負荷回路電圧ＤＣ１４Ｖ
・定格電流２０Ａ
・接点接触力２０ｇｆ
・接点開離力２０ｇｆ
【００２２】
【表１】
【表２】
【００２３】
上記試験結果からわかるように、本発明接点材料は、Ｉｎを含有した従来接点材料に比べて一段と優れた耐久寿命及び耐消耗性を示している。
【００２４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態及び上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る銀−酸化物系電気接点材料の一実施形態において、内部酸化組織を示す断面拡大写真である。
【図２】比較のためＺｎを添加しない接点材料の内部酸化組織を示す断面拡大写真である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
Ｓｎ：４．０〜９．０％、
Ｃｕ：１．５〜４．５％、
Ｚｎ：０．１〜３．０％、
Ｔｅ：０．１〜０．８％
を含有し、残りがＡｇと不可避不純物とからなる組成を有するＡｇ合金を内部酸化してなることを特徴とする銀−酸化物系電気接点材料。
【請求項１】
重量％で、
Ｓｎ：４．０〜９．０％、
Ｃｕ：１．５〜４．５％、
Ｚｎ：０．１〜３．０％、
Ｔｅ：０．１〜０．８％
を含有し、残りがＡｇと不可避不純物とからなる組成を有するＡｇ合金を内部酸化してなることを特徴とする銀−酸化物系電気接点材料。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−３００９９（Ｐ２００９−３００９９Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９４４４５（Ｐ２００７−１９４４４５）
【出願日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【出願人】（５９４１１１２９２）三菱マテリアルシ−エムアイ株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【出願人】（５９４１１１２９２）三菱マテリアルシ−エムアイ株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
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