JPH07503097A - 電力工業分野の開閉器の電気接点用焼結複合材料及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電カニ業分野の開閉器の電気接点用焼結複合材料及びその製造方法本発明は電カ ニ業分野の開閉器、特に低電圧開閉器用のＡｇ５ｎＯ＝　Ｂ　ｉｘ　０１ＣｕＯ ｌｌ造及び場合によっては別の金属酸化物からなる電気接点用焼結複合材料に間 する。更に本発明はこの種の焼結複合材料の製造方法に関する。

特に低電圧開閉器には銀、酸化スズ、酸化ビスマス及び酸化銅からなる材料が遺 していることが実証されている。これらは有効寿命に関しても過温度挙動に関し ても十分にその要求に応える得るものである。特に有効寿命は接触焼損及び開閉 動作中の溶着挙動によって、またそれに対して過温度挙動は特に接触抵抗によっ て決定される６例えば欧州特許出願公開第０１６４６６４号及び同第０１７０８ １２号明細書から公知のＡｇ５ｎＯｘ　Ｂｉｔ　Ｏｘ　ＣｕＯ構造の材料は特に 過温度挙動を最適化した組成に関するものである。この公知材料は通常合金粉末 を内部酸化することにより製造される。その際刈の金属酸化物も内部酸化された 合金粉末に添加することができる。

これらの公知材料は短１１Ｊ流負荷下でもこれらに課せられる要求を満たす必要 がある。特に短絡電流下に、即ち個々にＶＤＥ又はＩＥＣ規格が存在する回路網 の欅準１を流負荷を著しく超える電流でのテストにおいて、接点が接触器におけ る特殊なヒユーズにより溶着しないようにするか又は場合によっては起こり得る 溶着を容易に破ることができなければならない。

従って本発明の課題は、短絡電流挙動に対して改良されたＡｇ５ｎＯ□Ｂｉ！０ ｓＣｕＯＩ造の焼結複合材料を見出すことにある。

この諜頭は本発明により、冒頭に記載した形式の材料において別の金属酸化物が 別個に混和される酸化スズ及び／又は鉄でありまた周期表の第６副族の元素を少 なくとも１つ含んでいることにより解決される。本発明の焼結複合材料において 別の金ｒｉＡ酸化物とは特にフェルベライト（鉄重石）のことである、混和され る酸化スズとフェルヘライトとを組合わせると有利である。

既に欧州特許第０１１８７１７号明細書から銀、酸化スズ、酸化ビスマス及び酸 化銅からなり、更に酸化タングステン及び／又は酸化モリブデンを昇華性金属酸 化物の添加材として含んでいる電気接点用焼結複合材料及びその製造方法が公知 である。その際酸化スズ、酸化ビスマス及び酸化銅は最大粒径２００μｍまでの ＆［ｌ　ｍ　ｅＪＩ域の銀中に球状析出物として析出されるのに対して、酸化タ ングステン及び／又は酸化モリブデンからなる昇華性金属酸化物の添加材はこの 銀領域の界面′１ｉＪｉ域の表面に分散される。この材料は、所定の組成のＡｇ ５ｎＢｉＣｕからなる合金粉末をＡｇ５ｎＯｘ　Ｂ　ｉｔ　Ｏｘ　ＣｕＯに内部 酸化し、この複合粉末を所定量のＷＱ、及び／又はＭＯＯ！粉末と撹拌器内でア セトンのもとに混合することにより製造されるが、その際ＷＯ＋及び／又はＭｏ ｏｔ粉末粒子はＡｇｅｎｔ。

ＢｉｒＯＩＣｕＯからなる複合粉末粒子の表面上に分散される。

上記の公知材料はもちろんまだ十分には前記の要求を満たすものではない、それ に対して別個にＳ　ｎ　Ｏ’を及び／又はＦｅＷＣＬを添加することによってこ の公知のＡｇ５ｎＯ＋　Ｂｉｇ　Ｏｘ　ＣｕＯからなる焼結複合材料の短絡挙動 は驚異的に改善され、これは特に比較的高い電流強度のヒユーズを使用した場合 にも短絡時に熔＠挙動を示さないことで表される。

別個に混和される酸化スズの添加量が６質量％まで及びフェルベライトの添加量 が３質量％までであることは本発明の枠内にある。この材料は別個に混和される 酸化スズが３買置％以下、特に１．５　ｔ１％以下であり、またフェルベライト が＋、５１１％以下、特に０．５質量％以下であるとを利である。別の金属酸化 物としては例えばＳ　ｎ　Ｏｒ　１１ｔＷｋ％とＦｅＷＯ，０，４質量％の組合 わせが考えられる。

このような添加材により酸化スズ含有！３〜１２．５　ｍ％、酸化ビスマス含を 量０゜５−４ｍ％、酸化調合［１０，３−１ｍ％を含むＡｇ５ｎＯｚ　Ｂ　ｉｔ 　Ｏｉ　ＣｕＯ構造の材料はその短絡強度を他の材料特性を劣化することなく改 善することができる。

所定の濃度のＡｇ５ｎＢｉＣｕ合金から内部酸化された合金粉末を作り、所定の 粉末量の１つの又は複数の別の金属酸化物と混合し、この粉末混合物を焼結技術 製造処理により１．５％以下の残気孔率の成形体に加工するようにして本発明材 料を製造することは本発明の枠内にある。ＳｎＯ，及び／又はＦｅＷＯａ粉末と Ａｇ５ｎＯｔＢｉ□Ｏ：＋ＣｕＯ粉末の混合はボールミル撹拌機内で有機物質の 添加下に実施される。

本発明の他の利点及び特徴を実施例←基づき以下に詳述するが、その際２つの表 を路間する。８ち 表１は種々の材料の予備テストの結果を表２はＩＥＣ審査規定にｔｔ！拠した測 定結果を、また図１〜３はそれぞれ種々の材料を１００倍に拡大した有効接触部 組織のＭｉ織写真（１ｃｍが１００μｍに相当する）を示すものである。

Ａｇ５ｎＯｘＢｉ□０ｓＣｕＯ構造の焼結複合材料は合金粉末の内部酸化法、い わゆるｌ０ＬＰ法により製造することができる。それには前記組成のＡｇ５ｎＢ ｉＣｕからなる合金を溶融し、こうして製造された融解物を加圧噴射により合金 粉末に粉砕する。この合金粉末を完全に内部酸化下にか処理することにより複合 粉末に変えることができる。

こうして作られた複合粉末に別個に作られたフェルベライト粉末の適量を混和す る。混和は例えばボールミル撹拌機中で有機物質の付加下に実施することができ る。

粉末混合物を乾燥後プレス、焼結及び後圧縮により残気孔率１．５％以下の成形 体を形成する。アーク時の焼損、溶着性及び接触抵抗のような接点の特性はテス ト用開閉器で測定される。更に開閉器の疲れ試験でスイッチング回数の有効寿命 及び過温度挙動を調べる。

上記の公知のテストの他に、上述の接点材料の短絡を流下の溶着挙動をテストし 、公知のＡｇ５ｎＯ，接点材料の７８着挙動と比較する。それにはまず予備試験 として定格電流２５０Ａのテスト用接触器を使用し、１０ｋＡ振幅の短絡電流を １０半波の間与える。

表１には３つの材料群が記載されている。第１の群Ｉは濃度の異なるＡｇ５ｎＯ ！　Ｂ　ｉｌ　Ｏｘ　ＣｕＯ構造の材料に関するものである。第２の群Ｉ＋には これらの材料にＷＯｘ添加材かＭ　ｏ　Ｏｘ添加材のいずれかを混和しており、 一方策３群ＩＩＩは特にフェルヘライトを添加材として包含している。

表１は第１群及び第１＋群の場合全ての材料が短絡電流下に既に最初のスイッチ ングで溶着することを示している。これに対して第３群、＋１１の材料の場合短 絡電流下での３回のスイッチングでもなお溶着は観察されない、これらの材料は 過温ｌ亥挙動下での有効寿命に対する要求も満たずことから低電圧開閉器の使用 に通しているものと思われる。

更に種々の材料について５５ｋＷのテスト用接触器で短絡挙動をテストした。

その際ヒユーズとしていわゆるＮＨヒｊ、−ズを使用した。材料の短絡強度に関 する基準としては開閉器接点、が溶着を起こさない程度の最大電流強度のヒユー ズを利用する。

表２には表１の第１群の他に表１の第１Ｉ＋群に相応する本発明による３つの異 なる材料が記載されている。試験は、第１ＩＩ群に基づく本発明による材料がそ れぞれ比較材料よりも高いＮａ強度に対して溶着せずに耐性を有することを示し た。その際１つには別個に混和された酸化スズの添加が、また１つにはフェルヘ ライトの添カＵが短絡電流挙動に対してほぼ同し影響を与えることが判明した。

別個に混和される酸化スズとフェルヘライトとの組合わせが溶着挙動を最も改善 している。

上記の改善は開閉部組織により解明できる。表１及び表２の第１群による公知の Ａｇ５ｎＯ＋　Ｂ　ｉｔ　Ｏｘ　Ｃｕｂ複合相合材料１によれば銀粒子とＳ　ｎ 　Ｏｒ　、Ｂ１．０及びＣｕＯ粒子からなる組織を示すものである。開閉部組織 の幅の狭Ｌ）領域には実質的にいかなる気孔も認められない。

図２はＡｇ５ｎＯｚ　Ｂｉｔ○、ＣｕＯ４−３ｎ　Ｏｚ構造を有する表２の第１ Ｉ＋群による祠崎を示し、図３はＡｇ５ｎＯ，Ｂ　ｉｔ　Ｏ，ＣｕＯ＋５ｎＯｚ 　＋ＦｅＷＯ１構造を有する表２の第１ＩＩ群による材料を示す、この両者の場 合内部酸化された合金粉末中の酸化スズ（ＳｎＯｚ）の濃度は６．５％である。

第１例では１％のＳ　ｎ　Ｏｓを、第２例では１％のＳｎＯ□と０．４％のＦｅ ＷＯｌとを混和した。

両材料に同し短絡電流を負荷した。

図２には図１よりも幅の広い開閉部ＩＪＩ織の領域があり、多数の気孔が存在す る。

このＭｉ織は、高い短絡電流にも拘らず接−ｉを溶着することはないか又はこれ らの溶着を少なくとも容易に破ることができるように作用する。

図３には図２よりも多数の粗い気孔が認められる。そのことからこの材料は特に 短絡挙動に関して有利である。

表１＝短絡電流下のＡｇ５ｎＯｚ接点材料の溶着予備試験（２５０Ａ定格電流の テスト用接触器、１０ｋＡの振幅を存する短絡電流、１０半波の電流期間）材料 　結果 Ｉ　Ａｇ　Ｓ　ｎｏ！６．５　Ｂ　ｉ　ｚ　Ｏｘ　Ｏ，７ＣｕＯ０，７第１回目 のスイッチングでン容着 Ａｇ５ｎＯｚ　８Ｂｉｔ　Ｏｓ　１ｃｕｏ１　第１回目のスイッチングで溶着 Ａｇ　Ｓｎｏｗ　９．５　Ｂ　ｉｔ　Ｏｘ　Ｉ　ＣｕＯＩ　第１回目のスイッチ ングで溶着 ＩＩ　Ａｇ５ｎＯｚ　６．５　Ｂ　Ｉｘ　Ｏｓ　Ｏ，７Ｃｕ０Ｏ，７第１回目の ＋０．４％ＷＯ，スイッチングで溶着 Ａｇ５ｎＯｚ　８Ｂｉｚ　Ｏｘ　１ｃｕｏ］　第１回目の→−０４％Ｍ００．　 スイッチングで溶着ＩＩＩ　Ａｇ５ｎＯｙ　６．５　Ｂ　ｉｔ　０．０．７　Ｃ ｕＯ０，７３回のスイ・７チングで＋０．４％Ｆ　ｅ　Ｗ　Ｏｉ　Ｊ８着せずＡ ｇ５ｎＯｚ　８Ｂ　ｉｔ　Ｏｓ　ｌＣｕ０１　３回のスイッチングで＋０．４％ ＦｅＷＯ４ｙ８着せず 表２・短絡電流挙動試験（ｌ　ＩＯＡ定格電流の５５ｋＷテスト用接触器、５ｋ Ａの振幅を有する短絡電流、５半波の電流期間）材料　ヒユーズの　ヒユーズ　 結果 電流強度　の溶融 Ｉ　Ａｇ５ｎＯｘ　６．５８　ｌ！　Ｏｓ　０．７　２００　Ａ　あり　ン容着 せずＣｕ　００．７　２２４　Ａ　あり　溶着あり、但し容易に中断可能 ＩＩＩ　Ａｇ　５ｎｏ＝　６．５８　＋　ｘ　０，０．７　２２４　Ａ　あり　 ン容着せずＣｕ　００．７　→−０，４％Ｆ　ｅ　Ｗｏ、　２５ＯＡ　あり　溶 着あり、但し容易に中断可能 Ａｇ５ｎ０．６．５　Ｂ　ｌｔ　Ｏｓ　２　２２４　Ａ　あり　溶着せずＣｕＯ ０，７＋１％Ｓ　ｎ　Ｏｘ　２５０　Ａ　あり　４着せず３１５Ａ　なし　ン容 着せず Ａｇ５ｎＯ，６，５Ｂ　ｉ＋　Ｏｓ　Ｏ，７２２４Ａ　あり　溶着せずＣｕ０Ｏ ，７＋１％Ｓ　ｎ　Ｏｘ　２５０　Ａ　あり　溶着せず＋０．４％ＦｅＷ０．　 ４０ＯＡ　なし　溶着せず国際調査報告 ｐ・−ｎ１ｂｌ＃？１ＰｅＴ／ＩＩ＾Ｊフ’１６１Ｚｕｍ・・Ｉｎ１１１−内り ＊＋Ｉ静−８１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電力工業分野の開閉器、特に低電圧開閉器の電気接点用のＡｇＳｎＯ２Ｂｉ ２Ｏ３ＣｕＯ構造を有し場合によっては金属酸化物を添加した焼結複合材料にお いて、この金属酸化物が別個に混和された酸化スズ（ＳｎＯ２）及び／又は鉄（ Ｆｅ）であり、また少なくとも周期表の第６副族の元素の１つを含んでいること を特徴とする電気接点用焼結複合材料。 ２．別個に混和される酸化スズ（ＳｎＯ２）が６質量％以下であることを特徴と する請求の範囲１記載の焼結複合材料。 ３．別個に混和される酸化スズ（ＳｎＯ２）が３質量％以下であることを特徴と する請求の範囲２記載の焼結複合材料。 ４．別個に混和される酸化スズ（ＳｎＯ２）が１．５質量％以下であることを特 徴とする請求の範囲３記載の焼結複合材料。 ５．金属酸化物がフェルベライト（ＦｅＷＯ４）であることを特徴とする請求の 範囲１記載の焼結複合材料。 ６．フェルベライト（ＦｅＷＯ４）が３質量％以下であることを特徴とする請求 の範囲５記載の焼結複合材料。 ７．フェルベライト（ＦｅＷＯ４）が１．５質量％以下であることを特徴とする 請求の範囲６記載の焼結複合材料。 ８．フェルベライト（ＦｅＷ０４）が０．５質量％以下であることを特徴とする 請求の範囲７記載の焼結複合材料。 ９．３〜１２．５ｍ％の酸化スズ（ＳｎＯ２）、Ｏ．５〜４ｍ％の酸化ビスマス （Ｂｉ２Ｏ３）、Ｏ．３〜２ｍ％の酸化銅（ＣｕＯ）及び３ｍ％までのフェルベ ライト（ＦｅＷ０４）、残り銀（Ａｇ）からなることを特徴とする請求の範囲１ ないし８の１つに記載の焼結複合材料。 １０．組成がＡｇＳｎＯ２６．５Ｂｉ２Ｏ３０．７ＣｕＯ０．７＋ＳｎＯ２１で あることを特徴とする請求の範囲９記載の焼結複合材料。 １１．組成がＡｇＳｎＯ２６．５Ｂｉ２Ｏ３０．７ＣｕＯ０．７＋ＦｃＷＯ４０ ．４であることを特徴とする請求の範囲９記載の焼結複合材料。 １２．組成がＡｇＳｎＯ２８Ｂｉ２Ｏ３１ＣｕＯｌ＋ＦｅＷＯ４０．４であるこ とを特徴とする請求の範囲９記載の焼結複合材料。 １３．組成がＡｇＳｎＯ２６．５Ｂｉ２Ｏ３２ＣｕＯ０．７＋ＦｅＷＯ４０．４ であることを特徴とする請求の範囲９記載の焼結複合材料。 １４．組成がＡｇＳｎＯ２６．５Ｂｉ２Ｏ３０．７ＣｕＯ０．７＋ＳｎＯ２、１ ＋ＦｅＷＯ４０．４であることを特徴とする請求の範囲９記載の焼結複合材料。 １５．所定の濃度のＡｇＳｎＢｉＣｕ合金から内部酸化された合金粉末を形成し 、所定粉末量の１つ又は複数の金属酸化物と混和し、この粉末混合物を焼結技術 製造工程により残気孔率１．５％以下の成形体に加工することを特徴とする請求 の範囲１又は２ないし１４の１つに記載のＡｇＳｎＯ２Ｂｉ２Ｏ３ＣｕＯ構造及 び別の金属酸化物からなる焼結複合材料の製造方法。 １６．別の金属酸化物が酸化スズ（ＳｎＯ２）及び／又はフェルベライト（Ｆｅ ＷＯ４）であり、ＡｇＳｎＯ２Ｂｉ２Ｏ３ＣｕＯ粉末とＳｎＯ３及び／又はＦｅ ＷＯ４粉末との混合をボールミル撹拌機で有機物質の付加下に行うことを特徴と する請求の範囲１５記載の方法。 １７．粉末混合物を乾燥した後プレス、焼結及び後圧縮することにより残気孔率 １．５％以下のＳｎＯ２及び／又はＦｅＷ〇４を添加されたＡｇＳｎＯ２Ｂｉ２ Ｏ３ＣｕＯ構造の放形体を製造することを特徴とする請求の範囲１６記載の方法 。