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JP3441074B2 - 銀−錫酸化物または銀−亜鉛酸化物を基剤とする電気接点のための部材及びその製造方法 - Google Patents

銀−錫酸化物または銀−亜鉛酸化物を基剤とする電気接点のための部材及びその製造方法

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JP3441074B2
JP3441074B2 JP50779894A JP50779894A JP3441074B2 JP 3441074 B2 JP3441074 B2 JP 3441074B2 JP 50779894 A JP50779894 A JP 50779894A JP 50779894 A JP50779894 A JP 50779894A JP 3441074 B2 JP3441074 B2 JP 3441074B2
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ドドウコ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・ドクトル・オイゲン・デュルベヒテル
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は請求項１の記述に示される特徴を有する銀−
錫酸化物を基剤とする電気接点のための部材から成る。
このような部材はWO89/09478にり知られている。
銀−錫酸化物を基材とする接点部材は、環境に好適であ
り一般的に寿命が長いため、今のところ銀−カドミウム
酸化物の部材に取って代わり始めてきた。それらの熱的
反応は、しかしながら、不十分であり、酸化錫は連続的
な電流を受けたとき、電気アークの影響により接点表面
上の熱伝導性のスラッグ層の生成が不十分となる傾向に
ある。
この障害を解決するため、金属的に部材を生成した粉末
に粉末の形状で添加した、添加物が接触時の温度を低減
することが知られている。この意味での適当な添加物は
溶くに酸化タングステン及び酸化モリブデンそして炭化
モリブデンについて特許文献にて述べられてきた（DE−
Ａ−29 33 338、DE−Ａ−31 02 067、DE−Ａ−3232
627）。更に酸化ビスマス及び酸化ゲルマニウム等の
適当な添加物が述べられてきた（DE−Ａ−31 02 067
及びDE−Ａ−32 32 627）。これらの添加物は酸化錫
を湿潤するのに役立つため、接触面が電気アークの作用
で局部的に融けたとき、酸化錫を良好な粒子のままにと
どめる。連続的な電流でのこの好ましい熱的反応とは別
に、これらの添加物は好ましくない影響も与える。既に
幾分不満足な銀−錫酸化物の接点用物質の塑性 −変形
反応、すなわち脆さ、これは例えば錫酸化物（DE−Ａ−
29 52 128）をアニールすることで改善することがで
きるが− を、これらの添加物が脆弱化を助長するの
で、悪化させる。このことはビスマス及びモリブデンに
おいて特に顕著である。更なる不利益は、特にタングス
テン及びモリブデン化合物は移動部材、特にACL−荷重
（DIN57660、102巻）下の開閉操作の間、燃え尽きるの
を促進し、それ故に寿命を減じる結果となる。WO89/094
78によれば、連続的電流の下、溶接の傾向が低く及び接
触温度が最小の接点部材は、金属酸化物が少ししかまた
は全く存在しない領域と金属酸化物の大多数を含む領域
を含む構造の創製により説明され得る。この目的のため
に、粉砕された化合物は他の意味で銀の部分と同様に酸
化錫及び他の酸化物及び／または炭化物の主要な領域を
含有し、とりわけ商業上有用である。この化合物粉末は
残った銀、及び金属酸化物の少量残った部分と合わさ
れ、混合され、圧縮され、焼結され、そして変形させ
た。この方法に於いて有用な物質については述べたが、
比較的高価な方法である。前述した金属酸化物はタング
ステン、モリブデン、ビスマス。バナジウム及び銅であ
る。
1992年９月12日ローグボーローに於いて開催された第16
電気接点７に関する国際会議で発表されたクリスティー
ン・ボーダらの‘AgSNO2接点部材のドーピング剤の知識
及び影響’という文献より、酸化物からなる多数の添加
物は酸化銀または酸化錫と反応することがわかる；例え
ば銀粉末、酸化錫粉末、酸化モリブデン粉末または酸化
アンチモン粉末より生成される接点物質において、電気
アークの間に到った温度で、銀及びモリブデンは銀モリ
ブデイトAg2MoO4に、銀及び酸化アンチモンは銀アンチ
モネイトAgSbO3に結合することができる。これらの添加
物に関しては、参考文献は、テストの結果によれば、こ
れらは酸化錫及び銀の湿潤能力に影響を与えないことを
指摘している。そのため連続的な電流の下での接触温度
の挙動の改善は期待できない。
更に公開された独国特許出願第P42 19 333.8号におい
て、すでに銀−錫酸化物を基剤とした電気接点部材が提
案されてきた。該電気接点部材は銀または合金を含む主
として銀の粉末と酸化錫の粉末を混合し、粉末粒子を５
重量％以上のモリブデン、タングステン、ビスマス、ア
ンチモン、ゲルマニウム、バナジウム、銅またはインジ
ウムの酸化物または炭化物とドーピングし、混合物を濃
縮し、焼結し、そして転化したものである。ドープした
酸化錫粉末は；酸化錫粉末を粉砕したドーピング剤と混
合し、混合物を焼きなまし、そのためドーピング剤が酸
化錫粉末の粒子中に拡散し、錫酸化物から過剰のドーピ
ング剤が色分かれした混合物の粉末である。酸化または
炭化するとドーピング剤となる錫塩または金属塩の固体
は分解すべく熱い酸化雰囲気中に噴霧され、そのため細
かい混合物の粉末は酸化錫及びドーピング剤を含む粒子
を沈積する。
本発明は始めに述べたような部材を創製することを目的
とするものであり、既に知られている物質と同様に良好
な熱的反応を示し、本部材は添加剤の使用により従来の
ものよりも高い延性を示し、ACLスイッチが荷電をかけ
る場合は寿命が長い。前記の課題は請求項１に記載の特
徴を有する物質により解明される。請求項９にこのよう
な部材の特に好ましい製造方法を示す。本発明の好まし
い更なる実施例は従属した請求項の主題である。
銀−錫酸化物を基材とする接点部材の、粉末冶金的製造
において、本発明は更に銀、酸素及びサブグループII−
VI、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム、ガリウム及
びインジウムから選ばれた金属との化合物、特に銀−タ
ングステン−酸素化合物、銀−モリブデン−酸素化合
物、銀−アンチモン−酸素化合物及び銀−ゲルマニウム
−酸素化合物、を１種類以上含有する粉末を使用するこ
とができる。アンチモン酸銀及びモリブデン酸銀は、銀
−錫酸化物−モリブデン酸化物及び銀−錫酸化物−アン
チモン酸化物を形成することおよび酸化錫の湿潤性に対
して有利な影響を及ぼさないことが知られている化合物
（上述のクリスティーン。ボーダの文献参照）の種類に
属するにもかかわらず、本発明の接点部材と共に開発さ
れ、重要なことに重量組成を比較し得る既知の接点部材
と比較して、連続的電流の下での接触時の温度の上昇が
低い。この理由は、銀粉末、酸化錫粉末及び添加する金
属酸化物粉末の混合及び焼結による通常の方法で製造さ
れた接点部材ではなく、MoO3等の純粋な金属酸化物の粉
末の代わりに、Ag2MoO4のような銀−金属−酸素型の化
合物を含有する粉末から製造を始めた接点部材に見出し
得るだろう。特にこの化合物が完全にまたは部分的に酸
化錫の粉末粒子に結合するとき、複合粉末を形成し、そ
の粒子中では酸素錫と銀−金属−酸素化合物が結合して
いる。この複合粉末は次に銀粉末と混合し次いで焼結し
て接点部分とする。本発明の接点部材の粉末冶金的製造
は、銀粉末を、主酸化錫から成り銀−酸素−金属型の化
合物を含有する粉末と混合することにより重要な利点を
得るに到った。驚くことに、本発明の接点部材におい
て、興味深いことに今まで既知の技術で可能だった大き
さよりも、小さな選択した混合物の部分が与えられた条
件の下で確実に接触温度の低下を達成できることが判明
した。本発明の接点部材は始めて、今までの既知の技術
と同じ温度の低下を達成するのに必要な添加物量のわず
か1/2から1/10の添加物量で、接触温度の確実な低下を
達成できることを示す。このことは酸化モリブデンの実
施例においても確かである。酸化モリブデンの割合をモ
リブデン酸銀に置き換えた場合、特に酸化錫粒子と結合
した場合徹底的に低減することができる。
この結果、延性が高い等、壊れにくい接点部材となる。
さらに、非伝導性の添加物の割合が低いため、接点部材
の電気抵抗は更に低くなり、接触温度の更なる低下に寄
与している点で有利である。
更に、本発明の利点は、添加物の割合が低いため接点部
材の接触片の寿命が長くなることである。本発明の粉末
の利用は酸化タングステン、酸化モリブデンまたは酸化
ビスマス等の純粋な金属酸化物の添加物を使用する一般
的な銀−錫酸化物の接点部材と比較して燃焼しにくい。
酸化錫粒子は好ましくは銀−金属−酸素化合物の層で被
覆する。これらはアークにより発生した液相で酸化錫粒
子が湿潤するのを効果的に促進する。この方法により改
良された酸化錫粉末は、酸化錫の粉末と粉砕した添加物
を混合及び混合物の焼なましにより有利にし得る。その
ため酸化錫の粉末は添加材の一部を酸化錫粒子の表面に
拡散させるために添加剤により湿潤され、これらと混合
された酸化物を形成し得る。
接触片が溶融しないよう充分に保護するには、銀−錫酸
化物物質が必要となり、該物質は５〜20重量％、好まし
くは８〜14重量％の酸化錫を含有し、電気アークの影響
で酸化錫が溶解したときに懸濁液中に酸化錫をとどめる
ために、望ましくは、酸化錫で最少で0.1重量％、しか
し2.5重量％を越えない範囲、好ましくは１重量％を越
えない範囲で添加物を含有する。
特に好ましい添加材は、熱的反応に非常に好ましい効果
を示すため、モリブデン酸銀である。
酸化錫と選択した添加剤の混合物の焼なましは好ましく
は空気を含む酸素雰囲気下で、添加剤が液化し酸化錫の
表面を湿潤し得るように500℃〜800℃の温度範囲、好ま
しくは添加剤の融点と同じ温度で行う。添加剤はこのよ
うに好ましい湿潤効果が望まれるときにのみ沈積し、無
駄なく利用し得る。この利用が少量であることを考慮す
ると、酸化錫粒子は共にくっ付いてはならない；しかし
希に起こることがあり、その場合は粉にひくことができ
る。
酸化錫及び添加物は焼結だけでなく化学的及び物理学的
分離方法により酸化錫粉末上へ添加物を沈積することに
よって結合することもできる。
本出願における研究は銀−錫酸化物を基材とする接点部
材を提供することができる。これらの部材中の添加物は
これまで実際には全く使用されたことが無い。該部材は
提供する手段により開閉装置の接触温度をかなり低減す
る。酸化亜鉛粉末へ本発明の添加物を提供することによ
り、このタイプの部材でも接触温度を下げることができ
る。
実施例 １ FSSS（FSSS＝Fisher Sub−Sieve Sizer）による粒子
の大きさ＜7mmの酸化錫100重量部及び酸化錫に近いまた
は同じ粒子の大きさのモリブデン酸銀Ag2MoO40.5重量部
の粉末混合物を乾式混合により製造する。この粉末混合
物を浅いセラミック製の皿に入れ、空気中、600℃で１
時間焼なます、それにより酸化錫粉末はAg2MoO4で湿潤
する。焼きなました混合物12重量部は粒子の大きさがお
よそ20mm（FSSS値）の銀粉末88重量部と混合する。この
混合物は均一に冷やし200MPaの圧力で押しかため、続い
て空気中、700℃で焼結する。焼結したかたまりは5mmの
棒紐に延ばす。この紐は熱時圧延して平にし、それによ
りはんだ付けし得る銀の裏打ちを製造し、冷時圧延する
ことにより最終的な厚さにする。これから細長い１片の
接触板を、必要であれば、裁断、刻印または鋸で切って
形成することができる。
実施例 ２ 混合物は乾式混合により粒子の大きさ＜7mm（FSSS値）
の酸化錫100重量部及び酸化錫に近いまたは同じ大きさ
の粒子のタングテン酸銀Ag8W4O161重量部を用いて製造
する。この粉末混合物を平らなセラミック製の皿に入
れ、空気中、およそ１時間、700℃で焼きなます、それ
により酸化錫粉末はAg8W4O16で湿潤する。焼きなました
混合物10重量部は粒子の大きさがおよそ20mm（FSSS値）
の銀粉末90重量部と混合する。この混合物は均一に冷や
し200MPaの圧力で円筒状に押しかため、空気中、２時間
の間、700℃で焼結する。焼結したかたまりは銀で包
み、熱を後方の押し出しプレスに入れる（DE−OS 34
26 240）。この方法により接合する事ができ、溶接す
ることができる銀面を一方に有する平らな接触片が得ら
れる。冷時圧延することにより最終的な厚さにする。こ
の帯型接触板は、必要であれば、裁断、刻印または鋸で
切って形成することができる。
実施例 ３ 実施例１を7mm以下の大きさの粒子の酸化錫119.5重量部
及び40mmの中位の粒子の大きさのAg2MoO4 0.5重量部を
混合し、600℃で１時間焼なます方法に換え、この方法
においてAg2MoO4は酸化錫粒子に広がる。残りの手順は
実施例１と同じである。
この方法で製造された接触片は試験部類ACl荷より37kW
の出力を有する開閉装置における寿命の試験を行う。20
0、000回の開閉操作の後の寿命試験は連続的カレントの
下接触片の温度上昇を検査する為中断した。平均して70
から90゜Kの温度上昇は一般的に製造されたおよそ10倍
以上の酸化モリブデンを含む組成Ag88/SnO2 11.6/MoO3
0.4の部材よりも低い。
前記の３つの実施例はかく実施例中の酸化錫を酸化亜鉛
に置き換えることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホーニグ，トーマス ドイツ連邦共和国 ディー―75172 テ ィーフェンブロン ウーランドストラー セ 12 (56)参考文献 特開 平２−57650（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−56019（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−53036（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−46521（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−236413（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01H 1/02

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】銀の粉末または主として銀を含有する合金
    の粉末を酸化錫粉末と混合し、該混合物を濃縮し、焼結
    する、ことにより得られる銀−錫酸化物を基質とする電
    気接点のための部材であって、該混合物の製造におい
    て、銀、酸素及び周期表のサブグループII〜VI、アンチ
    モン、ビスマス、ゲルマニウム、インジウム及びガリウ
    ムから選ばれた金属からなる１つまたはそれ以上の化合
    物を0.01〜10重量％（酸化錫の量を基準とする）含有す
    る添加剤粉末を用いること及び前記化合物が前記酸化錫
    と結合されて複合粉末の粒子を形成することを特徴とす
    る銀−錫酸化物を基質としる電気接点のための部材。
  2. 【請求項２】酸化錫を５〜20重量％含有することを特徴
    とする請求項１に記載の部材。
  3. 【請求項３】酸化錫を８〜14重量％含有することを特徴
    とする請求項２に記載の部材。
  4. 【請求項４】添加剤を少なくとも0.1重量％含有するこ
    とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の部
    材。
  5. 【請求項５】添加剤の含有量が2.5重量％をこえないこ
    とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の部
    材。
  6. 【請求項６】添加剤の含有量が１重量％をこえないこと
    を特徴とする請求項５に記載の部材。
  7. 【請求項７】添加剤に含まれる化合物がタングステン、
    モリブデン、バナジウム、アンチモン、ビスマスおよび
    ゲルマニウム、特に好ましくはモリブデンから成る群よ
    り選ばれる金属を含有することを特徴とする請求項１〜
    ６のいずれかに記載の部材。
  8. 【請求項８】銀の粉末または主として銀を含有する合金
    の粉末を酸化錫粉末及び銀、酸素及び周期表のサブグル
    ープII〜VI、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム、イ
    ンジウム及びガリウムから選ばれた金属からなる１つま
    たはそれ以上の化合物を0.01〜10重量％（酸化錫の量を
    基準とする）含有する添加剤と混合し、該混合物を濃縮
    し、焼結することにより得られる銀−錫酸化物を基質と
    する電気接点のための請求項１乃至７記載の部材の製造
    方法において、主として酸化錫及び添加剤から成る粉末
    が、酸化錫の粉末と添加剤を粉末の状態で混合し、該混
    合物を焼きなますことにより得られることを特徴とする
    製造方法。
  9. 【請求項９】混合物を空気鋳で焼きなますことを特徴と
    する請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】混合物を500℃〜800℃の範囲で焼きなま
    すことを特徴とする請求項８〜９のいずれか１つに記載
    の方法。
  11. 【請求項１１】混合物を混合物の溶解温度以上の温度で
    焼きなますことを特徴とする請求項８〜10のいずれか１
    つに記載の方法。
  12. 【請求項１２】焼きなまし後、前記部材は再び圧縮され
    または成形されることを特徴とする請求項８〜11のいず
    れか１つに記載の方法。
  13. 【請求項１３】請求項１〜７項のいずれか１つによる、
    または請求項８〜12項のいずれか１つにより製造される
    部材であって、錫酸化物を亜鉛酸化物に置き換えること
    を特徴とするもの。
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