Ag－氧化物类电触点材料、其制造方法及制造装置、以及断路器及电磁接触器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种Ag-氧化物类电触点材料、其制造方法及制造装置、以及断路器 及电磁接触器。详细地说，本发明涉及一种在断路器（特别是空气断路器）、电磁接触器、继 电器等中使用的Ag-氧化物类电触点材料、其制造方法及制造装置，以及具有该Ag-氧化 物类电触点材料的断路器及电磁接触器。
【背景技术】
[0002] 作为在断路器、电磁接触器、继电器等中使用的电触点材料，通常使用Ag-氧化 物类电触点材料。Ag-氧化物类电触点材料是下述材料，S卩，将耐腐蚀性、导电性、导热性、 加工性等优异的Ag作为主成分，为了附加电触点材料所需的特性即耐熔接性、耐消耗性 等，使易氧化性金属（以下，简称为"Me"）的氧化物（以下，简称为"MeO"）在Ag中分散而 成的材料。作为MeO的例子，可以举出ZnO、CdO、ln203、Sn02、CuO等。
[0003] 作为Ag-氧化物类电触点材料的制造方法，举出内部氧化法、粉末冶金法等方 法，但从耐熔接性以及耐消耗性的观点出发，优选使用内部氧化法。内部氧化法为下述方 法，即，在对Ag以及Me进行加热以及熔融，进行合金化而得到Ag-Me合金后，选择性地使 Me氧化。在该方法中，一般分为前氧化法和后氧化法，其中，前氧化法在将Ag-Me合金加 工成触点形状前进行氧化，后氧化法在将Ag-Me合金加工成触点形状后进行氧化。另一 方面，粉末冶金法是下述方法，即，将Ag粉末和MeO粉末混合，进行成型以及烧结。
[0004]在内部氧化法中，前氧化法为了使Ag-Me合金中的Me充分地氧化至内部，在预 先加工成几mm~Icm左右大小的合金片后，对合金片进行内部氧化。之后，通过一次加工 (例如，热加工、冷加工等）加工成线形状、薄板形状，通过二次加工（例如，冷加工、冲制 等）加工成触点形状。通过钎焊、压接等方法，将通过上述方式得到的触点材料与基座接 合。
[0005] 如果利用电子显微镜观察在该方法中使用的合金片，则观察到在Ag中的Me的分 散状态中存在波动，观察到存在有Iym~十几ym大小的Me的状态。因此，如果对具有 如上所述的分散状态的合金片进行内部氧化而制造触点材料，则存在下述问题，即，由于Me 的分散状态的波动而在触点材料的消耗程度方面产生差异，触点材料的寿命变短。
[0006] 因此，作为在Ag中使Me微小且均匀地分散的方法，提出了如下方法，S卩，取代合 金片，使用通过气体雾化法而制成的Ag-Me合金粉末。气体雾化法通过使含有Ag以及 Me的熔融合金从设置在钢包中的小孔中流出而形成细流，并向该细流喷射非活性气体（例 如，氮气、氩气等）、水等冷却介质而使其急冷凝固，从而得到Ag-Me合金粉末。通过气体 雾化法得到的Ag-Me合金粉末为几ym~几十ym的球状，能够在Ag的晶界中使Me微 小且均匀地分散。Ag-Me合金粉末在进行内部氧化后，能够通过进行一次加工以及二次加 工而成为触点材料。
[0007] 另一方面，后氧化法将熔融合金作为铸锭而取出，通过一次加工而加工成线形状、 薄板形状，通过二次加工而加工成触点形状。之后，对加工后的Ag-Me合金进行内部氧化 而使其成为触点材料，通过钎焊、压接等方法将得到的触点材料与基座接合。后氧化法由于 在加工成触点形状后进行内部氧化，因此与前氧化法相比，无法使Ag-Me合金中的Me均 匀地氧化至内部，有时在中心部形成氧化不充分的层。
[0008] 另外，现有的内部氧化法通常是通过将合金放入氧化炉，在常压~IOatm左右的 氧气气氛下以500~700°C进行加热处理而进行的（例如，参照专利文献1以及2)。
[0009] 然而，在现有的内部氧化法中，即使使用通过气体雾化法而制成的Ag-Me合金粉 末，由于有时MeO以条纹状析出，因此，也存在下述问题，S卩，难以使MeO在Ag中微小且均匀 地分散，消耗性不足。
[0010] 因此，专利文献3提出了如下方法，S卩，通过向Ag-ZnO合金粉末中调配Y2O3 (氧 化钇）并以机械方式进行混合，从而使ZnO在Ag中微小且均匀地分散。
[0011]专利文献1:日本特开昭51-144966号公报
[0012]专利文献2:日本特开昭52-128555号公报
[0013]专利文献3:日本特开昭61-272338号公报
[0014] 然而，在专利文献3中，虽然通过Y2O3的调配使Ag中的ZnO的分散性提高，但由于 Y2O3价格高，因此，存在下述问题，即，Ag-氧化物类电触点材料的制造成本上升。另外，专 利文献3涉及如下技术，S卩，通过机械的方法使Ag中的ZnO的分散性提高，但未公开有任何 关于通过内部氧化使Ag中的ZnO等MeO的分散性提高的技术。
【发明内容】
[0015] 本发明就是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于提供一种通过内部氧 化使Ag中的MeO的分散性提高的Ag-氧化物类电触点材料、其制造方法以及制造装置。
[0016]另外，本发明的目的在于提供断路器以及电磁接触器，它们具有通过使Ag中的MeO的分散性提高而实现长寿命化的Ag-氧化物类电触点材料。
[0017] 本发明人为了解决如上所述的问题而进行了专心研究，其结果发现，在Ag中MeO 以条纹状析出的原因是由于内部氧化时的加热温度较高而引起的，并发现通过使Ag-Me 合金颗粒在氧气气氛下在超临界水或亚临界水中进行内部氧化，从而能够在低温下进行内 部氧化，由此完成本发明。
[0018]S卩，本发明的Ag-氧化物类电触点材料的制造方法，其特征在于，使由含有Ag以 及易氧化性金属在内的合金构成的颗粒，在氧气气氛下在超临界水或亚临界水中进行内部 氧化。
[0019]另外，本发明的Ag-氧化物类电触点材料，其特征在于，是通过上述的Ag-氧化 物类电触点材料的制造方法进行制造的。
[0020] 另外，本发明的遮断器以及电磁接触器，其特征在于，具有上述的Ag-氧化物类 电触点材料。
[0021] 并且，本发明的Ag-氧化物类电触点材料的制造装置，其特征在于，具有：水供给 源，其向反应炉供给水；氧气供给源，其向反应炉供给氧气；以及反应炉，其收容由包含Ag 以及易氧化性金属在内的合金构成的颗粒，且从所述水供给源以及所述氧气供给源接受水 以及氧气，形成超临界状态或亚临界状态，进行由所述合金构成的颗粒的内部氧化。
[0022] 发明的效果
[0023] 根据本发明，能够提供一种通过内部氧化使Ag中的MeO的分散性提高的Ag-氧 化物类电触点材料、其制造方法以及制造装置。
[0024] 另外，根据本发明，能够提供断路器以及电磁接触器，它们具有通过使Ag中的MeO 的分散性提高而实现长寿命化的Ag-氧化物类电触点材料。
【附图说明】
[0025] 图1是在气体雾化法中使用的装置的概略图。
[0026] 图2是图1的装置的喷嘴前端部附近的放大图。
[0027] 图3是Ag-Zn合金的相图。
[0028] 图4是Ag-In合金的相图。
[0029] 图5是Ag-Sn合金的相图。
[0030] 图6是通过气体雾化法制造的Ag-Me合金颗粒的剖面示意图。
[0031] 图7是通过实施方式1的Ag-氧化物类电触点材料的制造方法进行内部氧化后 的Ag-MeO合金颗粒的剖面示意图。
[0032] 图8是通过一般的内部氧化形成的Ag-MeO合金颗粒的剖面示意图。
[0033] 图9是利用钎焊而形成在接触件处的Ag-氧化物类电触点材料的剖面示意图。
[0034] 图10是利用铆钉铆接而形成在接触件处的Ag-氧化物类电触点材料的剖面示意 图。
[0035] 图11是实施方式2的Ag-氧化物类电触点材料的制造装置的概略图。
[0036] 图12是实施方式3的Ag-氧化物类电触点材料的制造装置的概略图。
[0037] 图13是实施方式4的Ag-氧化物类电触点材料的制造装置的概略图。
[0038] 图14是实施方式5的Ag-氧化物类电触点材料的制造装置的概略图。
[0039] 图15是实施方式6的Ag-氧化物类电触点材料的制造装置的概略图。
[0040] 标号的说明
[0041] IAg-Me熔融合金，2钢包，3喷嘴，4冷却介质，5真空膛，6Ag-Me合金颗粒，7 托盘，8Ag，9Me，IOAg-MeO合金颗粒，llMeO, 12空隙，20反应炉，21水供给源，22氧气供给 源，23加热器，24收容容器，25高压栗，26阀，27高压压缩机，28热交换器，29汽水分离器， 30原料供给源，31搅拌螺旋桨，32预加热配管，33托盘，34排出用膛，40Ag-氧化物类电触 点材料，41钎料，42接触件，43铆钉，44铆钉触点材料，45孔。
【具体实施方式】
[0042] 实施方式1.
[0043] 本实施方式的Ag-氧化物类电触点材料的制造方法，是通过使由含有Ag以及易 氧化性金属在内的合金构成的颗粒（以下，称为"Ag-Me合金颗粒"），在氧气气氛下在超 临界水或亚临界水中进行内部氧化而进行的。
[0044] 在此，在本说明书中，所谓"超临界水"，表示在物质的状态图中超过温度、压力、熵 线图的临界点，不处于气体、液体以及固体这三态中的任何一种的超临界状态下的水。在 此，通常，水的临界温度为374°C，水的临界压力为22. 12MPa。另外，在本说明书中，所谓"亚 临界水"，表示没有超过超临界状态，但在接近超临界状态的高温高压状态下，处于从气体、 液体以及固体这三态至超临界状态为止的过渡的转换状态（亚临界状态）下的水。
[0045] 超临界水或亚临界水的氧的饱和溶解度与常温（25°C)常压（Iatm)状态下的水所 对应的氧的饱和溶解度（大约8mg/L)相比，增加至大于或等于100倍。因此，通过在氧气 气氛下利用超临界水或亚临界水进行内部氧化，从而能够高效地进行Ag-Me合金颗粒的 内部氧化。特别地，溶解有氧的超临界水或亚临界水，由于不会使Ag氧化，因此能够选择性 地仅使Me氧化。
[0046] 作为在本实施方式的Ag-氧化物类电触点材料的制造方法中使用的易氧化性金 属（Me)，并没有特别地限定，能够使用在该技术领域中公知的易氧化性金属。作为易氧化性 金属的例子，举出Zn、In、Sn、Cu、Cr、Ni、Sb、Mg、Mo、Fe、La等。它们能够单独使用，或将大 于或等于2种组合进行使用。
[0047] 下面，使用附图对本实施方式的Ag-氧化物类电触点材料的制造方法进行详细 的说明。
[0048] 作为在本实施方式的Ag-氧化物类电触点材料的制造方法中使用的Ag-Me合 金颗粒，并没有特别地限定，能够使用在该技术领域中公知的Ag-Me合金颗粒。其中，Ag- Me合金颗粒，从使Me在Ag中均匀地分散的观点出发，优选通过气体雾化法进行制造。
[0049] 图1表示在气体雾化法中使用的装置的概略图。另外，图2表示图1的装置的喷 嘴前端部附近的放大图。如图1所示，使将Ag以及Mg熔融而成的合金（以下，称为"Ag- Me熔融合金1"）从设置在钢包2的底部的小孔中流出而形成细流，从喷嘴3向该细流喷射 非活性气体（例如，氮气、氩气等）、水等冷却介质4。被冷却介质4喷射后的细流在真空腔 5内急冷凝固，形成Ag-Me合金颗粒6。Ag-Me合金颗粒6从真空腔5的底部排出，并收 集于托盘7中。对所收集的Ag-Me合金颗粒6根据需要进行分级（筛选），统一大小。
[0050]Ag-Me熔融合金1中的Ag以及Me的含量，只要是处在适于Ag-氧化物类电触 点材料的范围内即可，并没有特别地限定。
[0051] 在此，分别在图3中表示含有Ag以及Zn的合金（以下，称为"Ag - Zn合金"） 的相图，在图4中表不含有Ag以及In的合金（以下，称为"Ag-In合金"）的相图，在图 5中表示含有Ag以及Sn的合金（以下，称为"Ag-Sn合金"）的相图（出典：Thaddues B.Massalski著