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...
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