Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料及其制造方法、断路器及电磁接触器与流程

文档序号:11214133
Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料及其制造方法、断路器及电磁接触器与流程
本发明涉及Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料及其制造方法。详细地说,本发明涉及在空气断路器、开闭器、继电器等中被使用的Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料及其制造方法。
背景技术
:作为在空气断路器、开闭器、继电器等中被使用的电触点材料,通常使用Ag-Ni类触点材料或Ag-氧化物类电触点材料。由于Ag-Ni类电触点材料的导电性和导热性优异,因此在用于电触点的情况下具有如下优点,即,接触电阻低且稳定、加工性良好、机械耐久性也良好。另一方面,由于耐熔接性及耐电弧消耗性差,因此不适合于额定电流值大于或等于50A的产品的电触点,大多被使用于额定电流值小、开闭次数多的电触点。在额定电流值大的产品中,大多使用Ag-氧化物类电触点材料。Ag-氧化物类电触点材料在电触点的耐熔接性及耐电弧消耗性方面优异,但其加工性及向铜电极的接合性伴随着氧化物含有量的增加而恶化。在专利文献1~3中,提出了含有添加剂的Ag-Ni类电触点材料。专利文献1主要利用电镀法而得到含有稀土类氧化物和碳在内的Ag-Ni类电触点用合金。但是,专利文献1在电镀液的制造中使用有害物氰化钾而生成氰化银,在其制造过程中容易引起显著的环境污染,并且还对使用者的健康造成损害。专利文献2以一定的比例将含有微量的添加元素的盐类化合物的溶液和Ag粉/Ni粉混合,在得到复合粉末膏材料后进行干燥、粉碎处理。然后以一定的比例将处理后的复合粉末和Ag粉/Ni粉混合,进而经过静水压冲压成型、烧结及挤出加工的处理,得到Ag-Ni类电触点用合金。专利文献2对现有 的粉末冶金技术的一部分进行了改良,但在其制造中也依然存在生产工序长、混合粉末的不均匀性、盐类化合物未分解的问题。专利文献3主要利用通过声化学而形成的涂层的表面处理,通过在Ni粉的表面涂抹一层在Ag和Ni之间引起交联反应的过渡元素,从而得到改良了Ag和Ni之间的结合边界的Ag-Ni类电触点用合金。但是,专利文献3在进行其制造过程中的通过声化学而形成的涂层的表面处理时,依然存在盐类化合物的未分解部分残留的问题。另外,在专利文献1~3中提出的Ag-Ni类触点材料,由于氧化物的含有量均不超过5质量%,因此针对耐熔接性及耐电弧消耗性的改良存在限度。专利文献1:中国专利第100477044号说明书专利文献2:中国专利申请公开第103710564号说明书专利文献3:中国专利申请公开第102800513号说明书现有的Ag-Ni类电触点材料的制造方法,由于工序复杂,Ag量也较多,因此存在成本高的问题。并且,现有的Ag-Ni类电触点材料由于耐熔接性差,因此存在下述问题,即,难以在额定电流值大于或等于50A的产品中使用。技术实现要素:本发明就是为了解决上述问题而提出的,其目的在于提供将在耐熔接性及耐电弧消耗性方面优异的Ag-Ni作为基材的电触点材料、以及以低成本制造上述电触点材料的方法。本发明是一种Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料,该Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料的特征在于,含有60~80质量%的Ag、13~30质量%的Ni、以及作为金属氧化物的0.1~1质量%的La2O3和5~10质量%的SnO2或ZnO,具有金属氧化物被分散于Ag中的组织。另外,本发明是上述Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料的制造方法,该Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料的制造方法的特征在于,具有下述工序:(1)将Ag粉末、Ni粉末、La2O3粉末、以及SnO2或ZnO粉末混合;(2)将工序(1)中得到的混合粉末在非氧化性气氛中进行加热处理;(3)对工序(2)中得到的混合粉末进行冷等静压冲压成型而得到生坯;(4)使工序(3)中得到的生坯在与工序(2)相同的非氧化性气氛中烧结;(5)对工序(4)中得到的烧结体进行热挤出而得到板材;以及(6)对工序(5)中得到的板材进行冷轧轧制。发明的效果根据本发明,能够提供在耐熔接性及耐电弧消耗性方面优异的Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料。另外,根据本发明,能够提供以低成本制造在耐熔接性及耐电弧消耗性方面优异的Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料的方法。附图说明图1是说明实施方式1所涉及的Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料的制造方法的流程图。图2是说明实施方式2所涉及的Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料的制造方法的流程图。图3是针对La2O3浓度,对每1次开闭的触点的减少量进行绘制而得到的图形。图4是表示电气试验前的实施例2的触点的剖面的扫描型电子显微镜(SEM)照片(200倍)。图5是表示电气试验后的实施例2的触点的剖面的扫描型电子显微镜(SEM)照片(200倍)。图6是表示电气试验前的实施例6的触点的剖面的扫描型电子 显微镜(SEM)照片(200倍)。图7是表示电气试验前的实施例6的触点的剖面的扫描型电子显微镜(SEM)照片(1000倍)。具体实施方式下面,参照附图,对本发明的实施方式进行详细说明。实施方式1本发明的Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料的特征在于,含有60~80质量%的Ag、13~30质量%的Ni、以及作为金属氧化物的0.1~1质量%的La2O3和5~10质量%的SnO2或ZnO,具有金属氧化物被分散于Ag中的组织。本发明的Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料兼具Ag-Ni类材料的优点和Ag-金属氧化物类材料的优点,能够保证具有较高的导电性及导热性、加工成型的易实现性、以及高耐熔接性及耐电弧消耗性,并且节约Ag量。由本发明的Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料构成的触点,由于在耐熔接性及耐电弧消耗性方面优异,因此作为断路器、电磁接触器等的触点是有效的。如果Ag的含有量小于60质量%,则导电性下降,由发热导致的触点的消耗变大。另一方面,如果Ag的含有量超过80质量%,则由于防止熔接的金属氧化物的浓度变低,因此耐熔接性下降。Ag的含有量优选为65~80质量%。如果Ni的含有量小于13质量%,则触点的硬度未充分地增大,触点的消耗变大。另一方面,如果Ni的含有量超过30质量%,则导电性下降,由发热导致的触点的消耗变大。Ni的含有量优选为15~20质量%。如果作为金属氧化物的La2O3的含有量小于0.1质量%,则SnO2或ZnO的分散变得不充分,不能得到充分的耐电弧消耗性。另一方面,如果La2O3的含有量超过1质量%,则在触点间发生电弧时,由于SnO2或ZnO变得难以进行升华,因此触点表面处的SnO2或ZnO的堆积变得显著,导致接触电阻的增加。另外,触点的机械强度下降,变得容易产生裂纹。La2O3的含有量优选为0.5~1质量%。如果作为金属氧化物的SnO2或ZnO的含有量小于5质量%,则由于防止熔接的金属氧化物的浓度变低,因此耐熔接性下降。另一方面,如果SnO2或ZnO的含有量超过10质量%,则触点的机械强度下降,变得容易产生裂纹。SnO2或ZnO的含有量优选为6~9质量%。另外,从使SnO2或ZnO容易进行升华、抑制触点表面处的SnO2或ZnO的堆积的角度出发,在Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料中,作为金属氧化物而能够含有0.1~1质量%的CuO。其结果,La2O3作为抑制触点消耗的成分,CuO作为加速触点消耗的成分,通过取得二者的平衡,从而能够制造出即使触点材料的消耗继续,接触电阻也不会上升的触点。下面,说明本发明的Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料的制造方法。图1是说明实施方式1所涉及的Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料的制造方法的流程图。如图1所示,本发明的实施方式1所涉及的Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料的制造方法具有:工序1A,在该工序1A中,将原料粉末,即Ag粉末、Ni粉末、La2O3粉末、SnO2或ZnO粉末、以及任意的CuO粉末混合;工序2A,在该工序2A中,将工序1A中得到的混合粉末在非氧化性气氛中进行加热处理;工序3A,在该工序3A中,对工序2A中得到的混合粉末进行冷等静压冲压(coldisostaticpressing)成型而得到生坯;工序4A,在该工序4A中,使工序3A中得到的生坯在与工序2相同的非氧化性气氛中烧结;工序5A,在该工序5A中,对工序4A中得到的烧结体进行热挤出而得到板材;以及工序6A,在该工序6A中,对工序5A中得到的板材进行冷轧,根据需要,也可以在工序6A后具有工序7A,在该工序7A中,对冷轧材料进行切断。在本发明中,采用现有的Ag类电触点材料的制造方法之一即“粉末混合-烧结-挤出”工艺,利用粉末混合方式而导入金属氧化物。本发明的制造方法具有工艺简单、加工周期短的优点。另外,本发明的制造方法能够避免在利用化学镀敷、化学涂敷等化学方法对粉末进行处理的情况下的缺点,具体地说,能够避免下 述等问题,即,容易发生对环境的污染,或者不能充分地去除所导入的杂质,或者工艺繁杂且成本高。在本发明的制造方法中,从减少导致触点性能的波动的大于或等于100μm的粗颗粒的角度出发,作为Ag粉末、La2O3粉末、SnO2或ZnO粉末、以及CuO粉末,优选使用将上述粉末分别置于200目(网眼开口宽度为75μm)的筛网并回收筛下物所得到的粉末。另外,由于Ni与Ag相比硬度高且难以变形,因此优选使用更微细的颗粒而提高分散性。因此,作为Ni粉末,优选使用将Ni粉末置于300目(网眼开口宽度为45μm)的筛网并回收筛下物所得到的粉末。优选工序1A具有工序1A’和工序1A”,在该工序1A’中,将La2O3粉末、SnO2或ZnO粉末、以及任意的CuO粉末粉碎、混合,得到平均粒径为5~8μm的混合金属氧化物粉末,在该工序1A”中,将所得到的混合金属氧化物粉末与Ag粉末、以及Ni粉末进一步混合。此外,在本发明中,所谓混合金属氧化物粉末的平均粒径,是由激光散射/衍射式的粒度分布计所测定出的值。工序1A’由球体的材质为碳化钨的高速球磨机进行,该球磨机的条件优选为,球体和粉末的质量比为10~12∶1、转速为1000~2000rpm、处理时间为6~10小时。工序1A”由球体的材质为不锈钢的行星式球磨机进行,该球磨机的条件优选为,球体和粉末的质量比为10~15∶1、自转转速为200~500rpm、公转转速为100~250rpm、处理时间为6~10小时。如上所述,通过采用高速球磨机以进行金属氧化物粉末的混合,从而能够一边将金属氧化物粉碎得微细,一边均匀地混合,通过将该粉碎得微细的金属氧化物粉末与金属粉(Ag粉末及Ni粉末)混合,从而能够将原料粉末的混合工艺优化。其结果,能够提高Ag-Ni-金属氧化物的成分的分布均匀性。在现有的粉末混合中,由于材料的比重不同,因此粉末混合中的各材料容易偏析,但如果采用上述工序1A’及工序1A”,则能够避免上述问题。在工序2A中,使工序1A中得到的混合粉末中所含有的水分蒸发。具体地说,将工序1A中得到的混合粉末在从由N2气氛、Ar气 氛、He气氛及N2+H2气氛构成的组中选择出的非氧化性气氛中以400~500℃加热2~3小时即可。在工序3A中,通过冷等静压冲压机,以100~150MPa的压力将工序2A中得到的混合粉末保持60~120秒而得到生坯。通过以上述方式对混合粉末进行冷等静压冲压,从而能够形成密度均匀的生坯。在工序4A中,将工序3A中得到的生坯在与工序2A相同的非氧化性气氛的炉内阶段性地进行加热而烧结。具体地说,将工序3A中得到的生坯从室温加热至300~500℃为止并保持1~2小时,然后继续加热至760~900℃为止并保持5~7小时即可。在工序5A中,通过挤出机,以750~850℃的温度及10~20∶1的挤出比,对工序4A中得到的烧结体进行挤出而得到板材。此外,在本发明中,所谓挤出比,是挤出机的模具内的材料的截面积和挤出后的材料的截面积之比。在工序6A中,对工序5A中得到的板材进行冷轧轧制。从提高后面工序中的向电极基座的熔接性的角度出发,优选一边将Ag层贴合于板材,一边进行冷轧轧制。作为贴合的Ag层,使用具有在工序5A中得到的板材的1/12~1/10厚度的Ag层,优选使轧制后的Ag层的厚度为50~200μm。根据需要,在工序7A中,根据用途而对工序6A中得到的冷轧轧制材料适当地进行切断。实施方式2说明本发明的Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料的其他制造方法。图2是说明实施方式2所涉及的Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料的制造方法的流程图。如图2所示,本发明的实施方式2所涉及的Ag-Ni-金属氧化物类电触点材料的制造方法具有:工序1B,在该工序1B中,将Ag粉末、Ni粉末、La2O3粉末、SnO2或ZnO粉末、以及任意的CuO粉末混合;工序2B,在该工序2B中,将工序1B中得到的混合粉末在非氧化性气氛中进行加热处理;工序3B,在该工序3B中,对工序 2B中得到的混合粉末进行冲压成型而得到生坯;工序4B,在该工序4B中,使工序3B中得到的生坯在与工序2B相同的非氧化性气氛中烧结;工序5B,在该工序5B中,在对工序4B中得到的烧结体再次进行冲压后,在与工序2B相同的非氧化性气氛中再次烧结;以及工序6B,在该工序6B中,对工序5B中得到的烧结体进行冷轧轧制,根据需要,也可以在工序6B后具有工序7B,在该工序7B中,对冷轧轧制材料进行切断。与实施方式1同样地,从减少导致触点性能的波动的大于或等于100μm的粗颗粒的角度出发,作为Ag粉末、La2O3粉末、SnO2或ZnO粉末、以及CuO粉末,优选使用将上述粉末分别置于200目(网眼开口宽度为75μm)的筛网并回收筛下物所得到的粉末。另外,由于Ni与Ag相比硬度高且难以变形,因此优选使用更微细的颗粒而提高分散性。因此,作为Ni粉末,优选使用将Ni粉末置于300目(网眼开口宽度为45μm)的筛网并回收筛下物所得到的粉末。优选工序1B具有工序1B’和工序1B”,在该工序1B’中,将La2O3粉末、SnO2或ZnO粉末、以及任意的CuO粉末粉碎、混合,得到平均粒径为5~8μm的混合金属氧化物粉末,在该工序1B”中,将所得到的混合金属氧化物粉末与Ag粉末、以及Ni粉末进一步混合。工序1B’由球体的材质为碳化钨的高速球磨机进行,该球磨机的条件优选为,球体和粉末的质量比为10~12∶1、转速为1000~2000rpm、处理时间为6~10小时。工序1B”由球体的材质为不锈钢的行星式球磨机进行,该球磨机的条件优选为,球体和粉末的质量比为10~15∶1、自转转速为200~500rpm、公转转速为100~250rpm、处理时间为6~10小时。如上所述,通过采用高速球磨机以进行金属氧化物粉末的混合,从而能够一边将金属氧化物粉碎得微细,一边均匀地混合,通过将该粉碎得微细的金属氧化物粉末与金属粉(Ag粉末及Ni粉末)混合,从而能够将原料粉末的混合工艺优化。其结果,能够提高Ag-Ni-金属氧化物的成分的分布均匀性。在现有的粉末混合中,由于材料的 比重不同,因此粉末混合中的各材料容易偏析,但如果采用上述工序1B’及工序1B”,则也能够避免上述问题。在工序2B中,使工序1B中得到的混合粉末中所含有的水分蒸发。具体地说,将工序1B中得到的混合粉末在从由N2气氛、Ar气氛、He气氛及N2+H2气氛构成的组中选择出的非氧化性气氛中以400~500℃加热2~3小时即可。在工序3B中,通过冲压机(油压式),以300~400MPa的压力将工序2B中得到的混合粉末保持5~15分钟而得到生坯。在工序4B中,将工序3B中得到的生坯在与工序2B相同的非氧化性气氛的炉内阶段性地进行加热而烧结。具体地说,将工序3B中得到的生坯从室温加热至300~500℃为止并保持1~2小时,然后继续加热至760~900℃为止并保持2~4小时即可。在工序5B中,在对工序4B中得到的烧结体再次进行冲压后,在与工序2B相同的非氧化性气氛的炉内阶段性地进行加热而使烧结进行。具体地说,在通过冲压机(油压式)将工序4B中得到的烧结体以600~800MPa的压力保持5~15分钟后,将其在与工序2B相同的非氧化性气氛的炉内从室温加热至300~500℃为止并保持1~2小时,然后继续加热至760~900℃为止并保持2~4小时即可。在工序6B中,对工序5B中得到的板材进行冷轧轧制。从提高后面工序中的向电极基座的熔接性的角度出发,优选一边将Ag层贴合于板材,一边进行冷轧轧制。作为贴合的Ag层,使用具有在工序5B中得到的板材的1/12~1/10的厚度的Ag层,优选使轧制后的Ag层的厚度为50~200μm。也可以在工序6B中不将Ag层贴合于板材,而在工序3B中,在将Ag粉末铺满模具后,在其之上铺满工序2B中得到的混合粉末,然后进行冲压成型,得到由Ag层和混合粉末层构成的生坯。优选将这里的混合粉末层的厚度设为Ag层的厚度的10~12倍。根据需要,在工序7B中,根据用途而对工序6B中得到的冷轧轧制材料适当地进行切断。根据实施方式2,由于能够以通过冷等静压冲压所难以实现的大 于或等于400MPa的高压形成生坯,因此能够得到高密度的生坯。【实施例】<实施例1~3>作为原料粉末,使用置于200目(网眼开口宽度为75μm)的筛网并回收筛下物所得到的Ag粉末、置于300目(网眼开口宽度为45μm)的筛网并回收筛下物所得到的Ni粉末、置于200目的筛网并回收筛下物所得到的SnO2粉末、置于200目的筛网并回收筛下物所得到的CuO粉末、以及置于200目的筛网并回收筛下物所得到的La2O3粉末。利用下面的方法制作出表1所示的Ag、Ni、SnO2、CuO及La2O3的质量比例的触点材料。首先,将作为金属氧化物粉末的SnO2粉末、CuO粉末及La2O3粉末放入高速球磨机内而将金属氧化物粉末混合。在这里,作为高速球磨机,使用以使直径为12mm、8mm及4mm的碳化钨制球体的个数比为1∶1∶1的方式进行组装而得到的高速球磨机。球磨机的条件为,将球体和金属氧化物粉末的质量比设为12∶1,将球磨机的转速设为1200rpm,将球磨机处理时间设为在大气中6小时。在球磨机处理后,取出混合金属氧化物粉末,在利用激光散射/衍射式的粒度分布计对平均粒径进行测定后,平均粒径为6.5~7.3μm,是微细的。然后,将混合金属氧化物粉末、Ag粉末及Ni粉末放入行星式球磨机内而将粉末在大气中混合。在这里,作为行星式球磨机,使用以使直径为15mm、10mm及6mm的不锈钢制球体的个数比为1∶2∶1的方式进行组装而得到的行星式球磨机。球磨机的条件为,将球体和粉末的质量比设为10∶1,将行星式球磨机的转速设为公转200rpm、自转400rpm,将球磨机处理时间设为在大气中8小时。在球磨机处理后,为了使所得到的Ag-Ni-SnO2-CuO-La2O3混合粉末中所含有的水分蒸发,在N2气体气氛中以400℃加热2小时。使用冷等静压冲压(ColdIsostaticPress)机,对Ag-Ni-SnO2 -CuO-La2O3混合粉末进行冷等静压冲压成型而得到圆柱状的生坯。在这里,成型压力设为120MPa,压力保持时间设为100秒。通过将生坯放入N2气体气氛的炉内,从室温升温至300℃为止并保持2小时,然后继续升温至800℃为止并保持5小时,从而得到Ag-Ni-金属氧化物的烧结体。利用挤出机,对烧结体进行热挤出而得到板材。在这里,挤出压力设为600MPa,热挤出温度设为800℃,挤出比设为15∶1。一边将板材的厚度的大约1/10厚度的Ag层贴合于热挤出后的板材,一边以使整体的厚度为1.5mm的方式进行冷轧轧制。在表2中示出对冷轧轧制后的板材表面(无Ag层的表面)的维氏硬度进行测定的结果。另外,在表2中示出对导电率进行测定的结果。利用切断机进行切断,以使冷轧轧制后的板材成为评价用断路器触点的形状(5mm×5mm)。<对比例1及2>除对表1所示的Ag、Ni、SnO2、CuO及La2O3的质量比例进行变更以外,与实施例1~3同样地制作出触点材料。在表2中示出维氏硬度及导电率的测定结果。<对比例3>利用内部氧化法制作出由86质量%的Ag及14质量%的CdO(氧化镉)构成的触点材料。在表2中示出维氏硬度及导电率的测定结果。【表1】表1.实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3Ag[质量%]737373737386Ni[质量%]2020202020-SnO2[质量%]6.465.56.54.5-CuO[质量%]0.50.50.50.50.5-La2O3[质量%]0.10.51-2-CdO[质量%]-----14将钎料(50Ag-34Cu-16Zn)的片材夹在实施例1~3及对比例1~3中制作出的各个触点的背面(存在Ag层的面)、和评价用 断路器的电极之间,利用电阻熔接机进行焊接。将完成焊接后的电极组装至断路器,不通电而机械地重复4000次接通/断开,对触点的机械耐久性进行了试验。在表2中示出结果。从表2可知,在La2O3浓度最高(2质量%)的对比例2的触点处产生了裂纹。然后,针对实施例1~3、对比例1及3的触点进行了下述试验,即,一边以电压AC200V、电流60A使通电,一边重复4000次开闭。将1个周期设为7秒,通电时间比率将接通时间设为1秒、将断开时间设为6秒。将试验后的电极从断路器卸下,利用电子天平,进行包含触点在内的质量的测定,根据试验前后的触点的质量的变化,计算出每1次开闭的触点的减少量。在表2中示出其结果。另外,在图3中示出针对La2O3浓度,对每1次开闭的触点的减少量进行绘制而得到的图形。从表2及图3可知,与未添加La2O3的对比例1相比,在仅添加了0.1质量%的La2O3的实施例1中,触点的消耗量也减少,在添加了0.5质量%的La2O3的实施例2中,触点的消耗量减少了一半。在添加了0.5质量%的La2O3的实施例2、和添加了1质量%的La2O3的实施例3中,触点的消耗量相等,推测为La2O3的添加效果饱和。另外,在添加了0.5质量%的La2O3的实施例2及添加了1质量%的La2O3的实施例3中,与对比例3的Ag-CdO类触点相比,触点的消耗量较少。另外,在表2中示出在电气试验前后对将断路器接通(通电)的状态下的触点的接触电阻进行测定而得到的结果。从表2可知,在添加了0.5质量%的La2O3的实施例2中,试验前的接触电阻为1.8mΩ,与此相对,4000次开闭后的接触电阻为1.9mΩ,接触电阻稍微增大。另外,与对比例3的Ag-CdO类触点相比,实施例1~3的触点的接触电阻的增大量均较少。【表2】表2.然后,将电极从断路器卸下,利用扫描型电子显微镜(SEM)实施了剖面观察。图4是表示电气试验前的实施例2的触点的表面附近的剖面的SEM照片。在图4中,白色可见的部位为Ag,深灰色的部位为金属氧化物。可知金属氧化物均匀地分散。触点内部也是同样的分布状态。图5是表示电气试验后的实施例2的触点的表面附近的剖面的SEM照片。由于开闭时在触点间发生的电弧,使得发生触点材料的熔融、再结晶,最表面成为Ag的浓度高的部分。另外,在Ag浓度高的部分和其之下的触点部分的边界面存在裂纹。并且,裂纹还朝向触点内部伸展。<实施例4>使用与实施例1~3相同的原料粉末,利用以下的方法制作出80质量%的Ag、10质量%的Ni、9质量%的SnO2、0.5质量%的CuO及0.5质量%的La2O3的触点材料。首先,将作为金属氧化物粉末的SnO2粉末、CuO粉末及La2O3粉末放入高速球磨机内而将金属氧化物粉末混合。在这里,作为高速球磨机,使用以使直径为12mm、8mm及4mm的碳化钨制球体的个数比为1∶1∶1的方式进行组装而得到的高速球磨机。球磨机的条件为,将球体和金属氧化物粉末的质量比设为12∶1,将球磨机的转速设为1200rpm,将球磨机处理时间设为在大气中10小时。在球磨机处理后,取出混合金属氧化物粉末,在利用激光散射/衍射式的粒度分布计而对平均粒径进行测定后,平均粒径为7.1μ m,是微细的。然后,将混合金属氧化物粉末、Ag粉末及Ni粉末放入行星式球磨机内而将粉末在大气中混合。在这里,作为行星式球磨机,使用以使直径为15mm、10mm及6mm的不锈钢制球体的个数比为1∶2∶1的方式进行组装而得到的行星式球磨机。球磨机的条件为,将球体和粉末的质量比设为12∶1,将行星式球磨机的转速设为公转200rpm、自转400rpm,将球磨机处理时间设为在大气中6小时。在球磨机处理后,为了使所得到的Ag-Ni-SnO2-CuO-La2O3混合粉末中所含有的水分蒸发,在Ar气体气氛中以400℃加热2小时。使用冷等静压冲压(ColdIsostaticPress)机,对Ag-Ni-SnO2-CuO-La2O3混合粉末进行冷等静压冲压成型而得到圆柱状的生坯。在这里,成型压力设为100MPa,压力保持时间设为60秒。通过将生坯放入Ar气体气氛的炉内,从室温升温至300℃为止并保持2小时,然后继续升温至800℃为止并保持5小时,从而得到Ag-Ni-金属氧化物的烧结体。利用挤出机,对烧结体进行热挤出而得到板材。在这里,挤出压力设为600MPa,热挤出温度设为750℃,挤出比设为15∶1。一边将板材的厚度的大约1/10厚度的Ag层贴合于热挤出后的板材,一边以使整体的厚度为1.5mm的方式进行冷轧轧制。利用切断机进行切断,以使冷轧轧制后的板材成为评价用断路器触点的形状(5mm×5mm)。与实施例1~3同样地进行了触点的评价。在表3中示出结果。从表3可知,在实施例4中,试验前的接触电阻为1.5mΩ,与此相对,4000次开闭后的接触电阻为1.8mΩ,接触电阻仅稍微增大。【表3】表3.实施例4Ag[质量%]80Ni[质量%]10SnO2[质量%]9CuO[质量%]0.5La2O3[质量%]0.5硬度[Hv]104.7导电率[%IACS]60.3耐久性试验无裂纹触点消耗量[μg]0.26通电试验前接触电阻[mΩ]1.5通电试验后接触电阻[mΩ]1.8<实施例5>作为原料粉末,使用置于200目(网眼开口宽度为75μm)的筛网并回收筛下物所得到的Ag粉末、置于300目(网眼开口宽度为45μm)的筛网并回收筛下物所得到的Ni粉末、置于200目的筛网并回收筛下物所得到的ZnO粉末、以及置于200目的筛网并回收筛下物所得到的La2O3粉末,利用以下方法制作出64质量%的Ag、29质量%的Ni、6.5质量%的ZnO及0.5质量%的La2O3的触点材料。首先,将作为金属氧化物粉末的ZnO粉末及La2O3粉末放入高速球磨机内而将金属氧化物粉末混合。在这里,作为高速球磨机,使用以使直径为12mm、8mm及4mm的碳化钨制球体的个数比为1∶1∶1的方式进行组装而得到的高速球磨机。球磨机的条件为,将球体和金属氧化物粉末的质量比设为12∶1,将球磨机的转速设为1200rpm,将球磨机处理时间设为在大气中8小时。在球磨机处理后,取出混合金属氧化物粉末,在利用激光散射/衍射式的粒度分布计而对平均粒径进行测定后,平均粒径为5.3μm,是微细的。然后,将混合金属氧化物粉末、Ag粉末及Ni粉末放入行星式球磨机内而将粉末在大气中混合。在这里,作为行星式球磨机,使用以使直径为15mm、10mm及6mm的不锈钢制球体的个数比为1∶2∶1的方式进行组装而得到的行星式球磨机。球磨机的条件为,将球体 和粉末的质量比设为10∶1,将行星式球磨机的转速设为公转200rpm、自转400rpm,将球磨机处理时间设为在大气中8小时。在球磨机处理后,为了使所得到的Ag-Ni-ZnO-La2O3混合粉末中所含有的水分蒸发,在N2气体的气氛中以450℃加热2小时。使用冷等静压冲压(ColdIsostaticPress)机,对Ag-Ni-ZnO-La2O3混合粉末进行冷等静压冲压成型而得到圆柱状的生坯。在这里,成型压力设为150MPa,压力保持时间设为120秒。通过将生坯放入N2气体气氛的炉内,从室温升温至400℃为止并保持2小时,然后继续升温至800℃为止并保持5小时,从而得到Ag-Ni-金属氧化物的烧结体。利用挤出机,对烧结体进行热挤出而得到板材。在这里,挤出压力设为600MPa,热挤出温度设为800℃,挤出比设为10∶1。一边将板材的厚度的大约1/10厚度的Ag层贴合于热挤出后的板材,一边以使整体的厚度为1.5mm的方式进行冷轧轧制。利用切断机进行切断,以使冷轧后的板材成为评价用断路器触点的形状(5mm×5mm)。与实施例1~3同样地进行了触点的评价。在表4中示出结果。从表4可知,在实施例5中,试验前的接触电阻为1.9mΩ,与此相对,4000次开闭后的接触电阻为2.0mΩ,接触电阻仅稍微增大。【表4】表4.实施例5Ag[质量%]64Ni[质量%]29ZnO[质量%]6.5La2O3[质量%]0.5硬度[Hv]118.8导电率[%IACS]40.8耐久性试验无裂纹触点消耗量[μg]0.7通电试验前接触电阻[mΩ]1.9通电试验后接触电阻[mΩ]2.0<实施例6>使用与实施例1~3相同的原料粉末,利用以下方法制作出80质量%的Ag、13质量%的Ni、6质量%的SnO2、0.5质量%CuO及0.5质量%的La2O3的触点材料。首先,将作为金属氧化物粉末的SnO2粉末、CuO粉末及La2O3粉末放入高速球磨机内而将金属氧化物粉末混合。在这里,作为高速球磨机,使用以使直径为12mm、8mm及4mm的碳化钨制球体的个数比为1∶1∶1的方式进行组装而得到的高速球磨机。球磨机的条件为,将球体和金属氧化物粉末的质量比设为10∶1,将球磨机的转速设为1200rpm,将球磨机处理时间设为在大气中4小时。在球磨机处理后,取出混合金属氧化物粉末,在利用激光散射/衍射式的粒度分布计而对平均粒径进行测定后,平均粒径为7.2μm,是微细的。然后,将混合金属氧化物粉末、Ag粉末及Ni粉末放入行星式球磨机内而将粉末在大气中混合。在这里,作为行星式球磨机,使用以使直径为15mm、10mm及6mm的不锈钢制球体的个数比为1∶2∶1的方式进行组装而得到的行星式球磨机。关于球磨机的条件,将球体和粉末的质量比设为10∶1,将行星式球磨机的转速设为公转200rpm、自转400rpm,将球磨机处理时间设为在大气中2小时。在球磨机处理后,为了使所得到的Ag-Ni-SnO2-CuO-La2O3混合粉末中所含有的水分蒸发,在N2气体气氛中以450℃加热2小时。然后,在仅将Ag粉末铺满冲压机的模具后,在其之上以成为Ag粉末厚度的大约10倍厚度的方式铺满Ag-Ni-SnO2-CuO-La2O3混合粉末。然后,在盖上模具后,以压力为400MPa、压力保持时间为5分钟的条件进行冲压成型而得到生坯。通过将生坯放入N2气体气氛的炉内,从室温升温至400℃为止并保持2小时,然后继续升温至820℃为止并保持4小时,从而得到Ag-Ni-金属氧化物的烧结体。将烧结体再次放入模具,在盖上模具后,以压力为650MPa、压 力保持时间为15分钟的条件再次进行冲压。将烧结体放入N2气体气氛的炉内,从室温升温至400℃为止并保持2小时,然后继续升温至800℃为止并保持4小时。然后,以使厚度为1.5mm的方式对烧结体进行冷轧轧制而得到板材。利用切断机进行切断,以使进行冷轧轧制而得到的板材成为评价用断路器触点的形状(5mm×5mm)。与实施例1~3同样地进行了触点的评价。在表5中示出结果。从表5可知,在实施例6中,试验前的接触电阻为1.5mΩ,与此相对,4000次开闭后的接触电阻为1.6mΩ,接触电阻仅稍微增大。【表5】表5.实施例6Ag[质量%]80Ni[质量%]13SnO2[质量%]6CuO[质量%]0.5La2O3[质量%]0.5硬度[Hv]107.3导电率[%IACS]65.1耐久性试验无裂纹触点消耗量[μg]0.4通电试验前接触电阻[mΩ]1.5通电试验后接触电阻[mΩ]1.6图6是表示电气试验前的实施例6的触点的剖面的SEM照片,图7是表示将触点进一步放大而得到的剖面的SEM照片。在图6及7中,白色可见的部位为Ag,深灰色的部位为金属氧化物。当前第1页1 2 3 
再多了解一些
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