電気接点材料およびその製造方法
【課題】従来の電気接点材料の片面酸化を行う技術は、非常に高度な技術が要求され、熟練が必要となるため作業者が限られてしまい、実用に供しにくくなるいという問題がある。
【解決手段】無水アルコール中に無水酸化ホウ素を溶かした飽和溶液を一側面に塗布、乾燥させ、加熱、冷却して形成した初期段階の酸化防止被膜上に、さらに、酸化ホウ素系酸化防止液を塗布、乾燥させて内部酸化処理により、当該接点合金材の一側面に酸化防止被膜を生成してその被膜の直下に未酸化層を形成し、その後、その被膜を除去して未酸化層を露出させ、その未酸化層を台材との接合面としたことを特徴とする。
【解決手段】無水アルコール中に無水酸化ホウ素を溶かした飽和溶液を一側面に塗布、乾燥させ、加熱、冷却して形成した初期段階の酸化防止被膜上に、さらに、酸化ホウ素系酸化防止液を塗布、乾燥させて内部酸化処理により、当該接点合金材の一側面に酸化防止被膜を生成してその被膜の直下に未酸化層を形成し、その後、その被膜を除去して未酸化層を露出させ、その未酸化層を台材との接合面としたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネットスイッチ、ブレーカ、リレー等の開閉機等に使用される電気接点材料およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の開閉機等に使用される電気接点材料は、一般に、内部酸化法による銀ー酸化物系電気接点材料が用いられている。
【０００３】
この銀ー酸化物系電気接点材料は、図２に示す如く、銀板５を片面に複合させた接点母体４を所定の内部酸化条件下で内部酸化処理を施し、銀板５を複合した面を、台材との接合面として利用するものである。
【０００４】
このように、複合させた銀板の面を用いて台材に接合させる接点材料においては、銀板を複合させた接点母体の中心部には、溶質元素の希薄な層が形成されるために、その希薄層の近傍まで接点の消耗が至った場合には、耐消耗特性が著しく落ちてしまう問題がある。
【０００５】
また、接点開閉時のアーク熱による膨張、収縮により、比較的剛性の低い複合された銀部に応力が集中し、その銀端部もしくは銀板と接点母体との複合境界部より破壊が生じ、延いては、剥離現象が発生して消耗が助長されるという欠点がある。
【０００６】
そこで、これらを解決する技術として、内部酸化性銀合金による２金属素材を重合状態にし、その重合時の接合面と外界とを排気口によって連通するようにし、この排出口にはフラックスなどの酸化防止剤を装填した後加熱処理を行って、接合面に残留する気体を当該排気口より排出するようにし、所定時間経過した後に２金属素材の重合を解くようにする方法で片面のみを内部酸化させ、酸化面を接点面として使用し、未酸化面を台材との接合面として使用する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭４５−３９９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の技術は、非常に高度な技術が要求され、熟練が必要となるため実用に供しにくくなるいという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで本発明は、接点合金（銀合金）材の一側面（台材への接合面）に、無水アルコール中に無水酸化ホウ素を溶かした飽和溶液を塗布し、乾燥後、非酸化性および非還元性雰囲気中で、４５０°Ｃ〜５００°Ｃの温度で所定時間加熱、冷却して初期段階の酸化を防止する皮膜を形成する。
【００１１】
さらに、その上から、酸化ホウ素系酸化防止液を塗布し、乾燥後、通常の内部酸化処理による加熱により、当該接点合金材の一側面に酸化を防止する皮膜を二重に生成することによって二重に形成した酸化防止皮膜（酸素遮蔽皮膜）の直下に未酸化層を形成する。
その後、その皮膜を研磨や切削等の機械的手段で除去して未酸化層を露出し、その未酸化層を台材との接合面とするものである。
なお、研磨工法としては、バレル研磨、スコッチ研磨、フラップホイル研磨等があり、これらを適宜に選択して行うことができる。切削工法としては、フライス加工、面削加工等がある。
上記の処理において、非還元性雰囲気中で、４５０〜５００°Ｃの温度で加熱した理由は、４５０°Ｃ未満では、酸素を遮蔽するに充分な皮膜が形成できず、また、５００°Ｃ以上では、酸素防止膜が十分に形成される前に内部酸化が開始されてしまい、未酸化層が形成されないためである。
【発明の効果】
【００１２】
このようにした本発明は、台材への接合面に２段階に分けて形成した酸化を防止する酸素遮蔽皮膜は、高温かつ高圧の酸素雰囲気下においても、銀合金への酸素の進入を完全に防ぐことができ、緻密でしかも化学的にも安定した酸素遮蔽皮膜となる。
【００１３】
したがって、十分な内部酸化処理を行った後、当該酸素遮蔽皮膜を除去して未酸化層を露出させることにより、溶質元素の希薄ないわゆる希薄層が形成されることがないために、接点の耐消耗性に優れたものとなる。
また、銀板等の複合層がないために剥離現象が生じることによる耐久性の問題がないという効果が得られる。
【００１４】
このように耐消耗性能に優れることにより、接点自体の体積を減少させることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例の説明図
【図２】従来例の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明による実施例を図１の説明図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１７】
９０ｗｔ％Ａｇ−７ｗｔ％Ｓｎ−３ｗｔ％Ｉｎの銀合金で、厚さ１．５ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの板１の少なくとも片面を脱脂清浄後、その片面に、無水アルコール中に無水酸化ホウ素を溶かした飽和溶液を塗布し、乾燥後、Ｎ２雰囲気中で、４５０°Ｃの温度で１時間加熱し、冷却して初期段階の酸化を防止する皮膜を形成する。
【００１８】
さらに、その上から、酸化ホウ素系酸化防止液を塗布し、乾燥後、内部酸化温度７２０°Ｃ、酸素分圧５ａｔｍの条件で内部酸化処理することにより、酸素遮蔽の皮膜を二重に生成すると同時にもう一方の面から酸素が吸収されることによって内部酸化が進行する。その後、９６ｈｒで内部酸化処理による加熱を終了することによって、二重に形成した酸化防止皮膜（酸素遮蔽皮膜）２の直下に厚さ０．２ｍｍの未酸化層３を形成した。
【００１９】
その後、酸化防止皮膜２を切削除去して未酸化層３を露出させた後、プレス加工により、５ｍｍ角の接点形状とした。この接点を３個（Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３）それぞれ電磁開閉器に未酸化層を接合面として実装した後、接点試験を行い、消耗量を測定した。その結果を表１に示す。表中のＲ、Ｓ、Ｔは三相交流を示し、１相目がＲ、２相目がＳ、３相目がＴである。
【実施例２】
【００２０】
９０ｗｔ％Ａｇ−７ｗｔ％Ｓｎ−３ｗｔ％Ｉｎの銀合金で、厚さ１．５ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの板１の少なくとも片面を脱脂清浄後、その片面に、無水アルコール中に無水酸化ホウ素を溶かした飽和溶液を塗布し、乾燥後、Ｎ２雰囲気中で、４８０°Ｃの温度で１時間加熱し、冷却して初期段階の酸化を防止する皮膜を形成する。
【００２１】
さらに、その上から、酸化ホウ素系酸化防止液を塗布し、乾燥後、内部酸化温度７２０°Ｃ、酸素分圧５ａｔｍの条件で内部酸化処理することにより、酸素遮蔽の皮膜を二重に生成すると同時にもう一方の面から酸素が吸収されることによって内部酸化が進行する。その後、９６ｈｒで内部酸化処理による加熱を終了することによって、二重に形成した酸化防止皮膜（酸素遮蔽皮膜）２の直下に厚さ０．２ｍｍの未酸化層３を形成した。
【００２２】
その後、酸化防止皮膜２を切削除去して未酸化層３を露出させた後、プレス加工により、５ｍｍ角の接点形状とした。この接点を３個（Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３）それぞれ電磁開閉器に未酸化層を接合面として実装した後、接点試験を行い、消耗量を測定した。その結果を表１に示す。表中のＲ、Ｓ、Ｔは三相交流を示し、１相目がＲ、２相目がＳ、３相目がＴである。
【実施例３】
【００２３】
９０ｗｔ％Ａｇ−７ｗｔ％Ｓｎ−３ｗｔ％Ｉｎの銀合金で、厚さ１．５ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの板１の少なくとも片面を脱脂清浄後、その片面に、無水アルコール中に無水酸化ホウ素を溶かした飽和溶液を塗布し、乾燥後、Ｎ２雰囲気中で、５００°Ｃの温度で１時間加熱し、冷却して初期段階の酸化を防止する皮膜を形成する。
【００２４】
さらに、その上から、酸化ホウ素系酸化防止液を塗布し、乾燥後、内部酸化温度７２０°Ｃ、酸素分圧５ａｔｍの条件で内部酸化処理することにより、酸素遮蔽の皮膜を二重に生成すると同時にもう一方の面から酸素が吸収されることによって内部酸化が進行する。その後、９６ｈｒで内部酸化処理による加熱を終了することによって、二重に形成した酸化防止皮膜（酸素遮蔽皮膜）２の直下に厚さ０．２ｍｍの未酸化層３を形成した。
【００２５】
その後、酸化防止皮膜を切削除去して未酸化層３を露出させた後、プレス加工により、５ｍｍ角の接点形状とした。この接点を３個（Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３）それぞれ電磁開閉器に未酸化層を接合面として実装した後、接点試験を行い、消耗量を測定した。その結果を表１に示す。
【比較例】
【００２６】
従来技術による比較例として、図２に示す如く、厚さ１．３ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの９０ｗｔ％Ａｇ−７ｗｔ％Ｓｎ−３ｗｔ％Ｉｎの接点母体４の片面に厚さ０．２ｍｍの銀板５を複合させ、上記実施例と同様の内部酸化条件下で内部酸化処理し、同様にプレス加工により、５ｍｍ角の接点形状とした。この接点を３個（Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３）それぞれ電磁開閉器に実装した後、接点試験を行い、消耗量を測定した。その結果を表１に示す。
【００２７】
実施例および比較例の接点試験は、ＪＩＳに定めるマグネットスイッチの電気的寿命試験であるＡＣ３級試験とＡＣ４級試験を各々実施してその評価結果を用いた。
【００２８】
【表１】
【符号の説明】
【００２９】
１ 銀合金板
２ 酸化防止皮膜
３ 未酸化層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネットスイッチ、ブレーカ、リレー等の開閉機等に使用される電気接点材料およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の開閉機等に使用される電気接点材料は、一般に、内部酸化法による銀ー酸化物系電気接点材料が用いられている。
【０００３】
この銀ー酸化物系電気接点材料は、図２に示す如く、銀板５を片面に複合させた接点母体４を所定の内部酸化条件下で内部酸化処理を施し、銀板５を複合した面を、台材との接合面として利用するものである。
【０００４】
このように、複合させた銀板の面を用いて台材に接合させる接点材料においては、銀板を複合させた接点母体の中心部には、溶質元素の希薄な層が形成されるために、その希薄層の近傍まで接点の消耗が至った場合には、耐消耗特性が著しく落ちてしまう問題がある。
【０００５】
また、接点開閉時のアーク熱による膨張、収縮により、比較的剛性の低い複合された銀部に応力が集中し、その銀端部もしくは銀板と接点母体との複合境界部より破壊が生じ、延いては、剥離現象が発生して消耗が助長されるという欠点がある。
【０００６】
そこで、これらを解決する技術として、内部酸化性銀合金による２金属素材を重合状態にし、その重合時の接合面と外界とを排気口によって連通するようにし、この排出口にはフラックスなどの酸化防止剤を装填した後加熱処理を行って、接合面に残留する気体を当該排気口より排出するようにし、所定時間経過した後に２金属素材の重合を解くようにする方法で片面のみを内部酸化させ、酸化面を接点面として使用し、未酸化面を台材との接合面として使用する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭４５−３９９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の技術は、非常に高度な技術が要求され、熟練が必要となるため実用に供しにくくなるいという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで本発明は、接点合金（銀合金）材の一側面（台材への接合面）に、無水アルコール中に無水酸化ホウ素を溶かした飽和溶液を塗布し、乾燥後、非酸化性および非還元性雰囲気中で、４５０°Ｃ〜５００°Ｃの温度で所定時間加熱、冷却して初期段階の酸化を防止する皮膜を形成する。
【００１１】
さらに、その上から、酸化ホウ素系酸化防止液を塗布し、乾燥後、通常の内部酸化処理による加熱により、当該接点合金材の一側面に酸化を防止する皮膜を二重に生成することによって二重に形成した酸化防止皮膜（酸素遮蔽皮膜）の直下に未酸化層を形成する。
その後、その皮膜を研磨や切削等の機械的手段で除去して未酸化層を露出し、その未酸化層を台材との接合面とするものである。
なお、研磨工法としては、バレル研磨、スコッチ研磨、フラップホイル研磨等があり、これらを適宜に選択して行うことができる。切削工法としては、フライス加工、面削加工等がある。
上記の処理において、非還元性雰囲気中で、４５０〜５００°Ｃの温度で加熱した理由は、４５０°Ｃ未満では、酸素を遮蔽するに充分な皮膜が形成できず、また、５００°Ｃ以上では、酸素防止膜が十分に形成される前に内部酸化が開始されてしまい、未酸化層が形成されないためである。
【発明の効果】
【００１２】
このようにした本発明は、台材への接合面に２段階に分けて形成した酸化を防止する酸素遮蔽皮膜は、高温かつ高圧の酸素雰囲気下においても、銀合金への酸素の進入を完全に防ぐことができ、緻密でしかも化学的にも安定した酸素遮蔽皮膜となる。
【００１３】
したがって、十分な内部酸化処理を行った後、当該酸素遮蔽皮膜を除去して未酸化層を露出させることにより、溶質元素の希薄ないわゆる希薄層が形成されることがないために、接点の耐消耗性に優れたものとなる。
また、銀板等の複合層がないために剥離現象が生じることによる耐久性の問題がないという効果が得られる。
【００１４】
このように耐消耗性能に優れることにより、接点自体の体積を減少させることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例の説明図
【図２】従来例の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明による実施例を図１の説明図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１７】
９０ｗｔ％Ａｇ−７ｗｔ％Ｓｎ−３ｗｔ％Ｉｎの銀合金で、厚さ１．５ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの板１の少なくとも片面を脱脂清浄後、その片面に、無水アルコール中に無水酸化ホウ素を溶かした飽和溶液を塗布し、乾燥後、Ｎ２雰囲気中で、４５０°Ｃの温度で１時間加熱し、冷却して初期段階の酸化を防止する皮膜を形成する。
【００１８】
さらに、その上から、酸化ホウ素系酸化防止液を塗布し、乾燥後、内部酸化温度７２０°Ｃ、酸素分圧５ａｔｍの条件で内部酸化処理することにより、酸素遮蔽の皮膜を二重に生成すると同時にもう一方の面から酸素が吸収されることによって内部酸化が進行する。その後、９６ｈｒで内部酸化処理による加熱を終了することによって、二重に形成した酸化防止皮膜（酸素遮蔽皮膜）２の直下に厚さ０．２ｍｍの未酸化層３を形成した。
【００１９】
その後、酸化防止皮膜２を切削除去して未酸化層３を露出させた後、プレス加工により、５ｍｍ角の接点形状とした。この接点を３個（Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３）それぞれ電磁開閉器に未酸化層を接合面として実装した後、接点試験を行い、消耗量を測定した。その結果を表１に示す。表中のＲ、Ｓ、Ｔは三相交流を示し、１相目がＲ、２相目がＳ、３相目がＴである。
【実施例２】
【００２０】
９０ｗｔ％Ａｇ−７ｗｔ％Ｓｎ−３ｗｔ％Ｉｎの銀合金で、厚さ１．５ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの板１の少なくとも片面を脱脂清浄後、その片面に、無水アルコール中に無水酸化ホウ素を溶かした飽和溶液を塗布し、乾燥後、Ｎ２雰囲気中で、４８０°Ｃの温度で１時間加熱し、冷却して初期段階の酸化を防止する皮膜を形成する。
【００２１】
さらに、その上から、酸化ホウ素系酸化防止液を塗布し、乾燥後、内部酸化温度７２０°Ｃ、酸素分圧５ａｔｍの条件で内部酸化処理することにより、酸素遮蔽の皮膜を二重に生成すると同時にもう一方の面から酸素が吸収されることによって内部酸化が進行する。その後、９６ｈｒで内部酸化処理による加熱を終了することによって、二重に形成した酸化防止皮膜（酸素遮蔽皮膜）２の直下に厚さ０．２ｍｍの未酸化層３を形成した。
【００２２】
その後、酸化防止皮膜２を切削除去して未酸化層３を露出させた後、プレス加工により、５ｍｍ角の接点形状とした。この接点を３個（Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３）それぞれ電磁開閉器に未酸化層を接合面として実装した後、接点試験を行い、消耗量を測定した。その結果を表１に示す。表中のＲ、Ｓ、Ｔは三相交流を示し、１相目がＲ、２相目がＳ、３相目がＴである。
【実施例３】
【００２３】
９０ｗｔ％Ａｇ−７ｗｔ％Ｓｎ−３ｗｔ％Ｉｎの銀合金で、厚さ１．５ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの板１の少なくとも片面を脱脂清浄後、その片面に、無水アルコール中に無水酸化ホウ素を溶かした飽和溶液を塗布し、乾燥後、Ｎ２雰囲気中で、５００°Ｃの温度で１時間加熱し、冷却して初期段階の酸化を防止する皮膜を形成する。
【００２４】
さらに、その上から、酸化ホウ素系酸化防止液を塗布し、乾燥後、内部酸化温度７２０°Ｃ、酸素分圧５ａｔｍの条件で内部酸化処理することにより、酸素遮蔽の皮膜を二重に生成すると同時にもう一方の面から酸素が吸収されることによって内部酸化が進行する。その後、９６ｈｒで内部酸化処理による加熱を終了することによって、二重に形成した酸化防止皮膜（酸素遮蔽皮膜）２の直下に厚さ０．２ｍｍの未酸化層３を形成した。
【００２５】
その後、酸化防止皮膜を切削除去して未酸化層３を露出させた後、プレス加工により、５ｍｍ角の接点形状とした。この接点を３個（Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３）それぞれ電磁開閉器に未酸化層を接合面として実装した後、接点試験を行い、消耗量を測定した。その結果を表１に示す。
【比較例】
【００２６】
従来技術による比較例として、図２に示す如く、厚さ１．３ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの９０ｗｔ％Ａｇ−７ｗｔ％Ｓｎ−３ｗｔ％Ｉｎの接点母体４の片面に厚さ０．２ｍｍの銀板５を複合させ、上記実施例と同様の内部酸化条件下で内部酸化処理し、同様にプレス加工により、５ｍｍ角の接点形状とした。この接点を３個（Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３）それぞれ電磁開閉器に実装した後、接点試験を行い、消耗量を測定した。その結果を表１に示す。
【００２７】
実施例および比較例の接点試験は、ＪＩＳに定めるマグネットスイッチの電気的寿命試験であるＡＣ３級試験とＡＣ４級試験を各々実施してその評価結果を用いた。
【００２８】
【表１】
【符号の説明】
【００２９】
１ 銀合金板
２ 酸化防止皮膜
３ 未酸化層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無水アルコール中に無水酸化ホウ素を溶かした飽和溶液を一側面に塗布、乾燥させ、加熱、冷却して形成した初期段階の酸化防止皮膜上に、さらに、酸化ホウ素系酸化防止液を塗布、乾燥させて内部酸化処理により、当該接点合金材の一側面に酸化防止皮膜を生成してその皮膜の直下に未酸化層を形成し、その後、その皮膜を除去して未酸化層を露出させ、その未酸化層を台材との接合面としたことを特徴とする電気接点材料。
【請求項２】
接点合金材料の一側面に、予め無水アルコール中に無水酸化ホウ素を溶かした飽和溶液を塗布し、乾燥後、非酸化性および非還元性雰囲気中で、４５０〜５００°Ｃの温度で所定時間加熱、冷却して初期段階の酸化を防止する皮膜を形成し、さらに、その上から、酸化ホウ素系酸化防止液を塗布し、乾燥後、内部酸化処理による加熱により、当該接点合金材料の一側面に酸化を防止する皮膜を生成することによって酸素を遮蔽させ、その皮膜の直下に未酸化層を形成し、その後、その被膜を研磨や切削等によって除去して未酸化層を露出させ、その未酸化層を台材との接合面を形成することを特徴とする電気接点材料の製造方法。
【請求項１】
無水アルコール中に無水酸化ホウ素を溶かした飽和溶液を一側面に塗布、乾燥させ、加熱、冷却して形成した初期段階の酸化防止皮膜上に、さらに、酸化ホウ素系酸化防止液を塗布、乾燥させて内部酸化処理により、当該接点合金材の一側面に酸化防止皮膜を生成してその皮膜の直下に未酸化層を形成し、その後、その皮膜を除去して未酸化層を露出させ、その未酸化層を台材との接合面としたことを特徴とする電気接点材料。
【請求項２】
接点合金材料の一側面に、予め無水アルコール中に無水酸化ホウ素を溶かした飽和溶液を塗布し、乾燥後、非酸化性および非還元性雰囲気中で、４５０〜５００°Ｃの温度で所定時間加熱、冷却して初期段階の酸化を防止する皮膜を形成し、さらに、その上から、酸化ホウ素系酸化防止液を塗布し、乾燥後、内部酸化処理による加熱により、当該接点合金材料の一側面に酸化を防止する皮膜を生成することによって酸素を遮蔽させ、その皮膜の直下に未酸化層を形成し、その後、その被膜を研磨や切削等によって除去して未酸化層を露出させ、その未酸化層を台材との接合面を形成することを特徴とする電気接点材料の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−２５７８００（Ｐ２０１０−２５７８００Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０７１４７（Ｐ２００９−１０７１４７）
【出願日】平成２１年４月２４日（２００９．４．２４）
【出願人】（０００１５２１５８）株式会社徳力本店 (29)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２４日（２００９．４．２４）
【出願人】（０００１５２１５８）株式会社徳力本店 (29)
【Ｆターム（参考）】
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