铆钉型触点及其制造方法_2

文档序号:8947564阅读:来源:国知局
质量%的Sn和0. 5~10质量%的In而成的Ag合金(Ag-Sn-In合金)是 适合的。而且,也可以应用在Ag-Sn-In合金中添加有合计为0.01~1.0质量%的附、Te 中的至少任意一种的Ag合金、以及在Ag-Sn-In合金中添加有合计为0. 01~I. 0质量%的 Fe、Co、Zn、Cu、Bi、Cd中的至少任意一种的Ag合金。
[0028] 此外,除上述以外,认为在Ag中添加有合计为0. 03~20质量%的Ni、Fe、Co、W、 Mo中的至少任意一种的Ag合金也是有用的。这些添加元素对Ag的固溶限较低,因此,成为 一部分的添加元素单独析出的复合型Ag合金。此时,在将Ni作为添加元素的情况下,优选 将Ni添加量的下限设定为0.03质量%。另外,在将Fe、Co、W、Mo作为添加元素的情况下, 优选将这些元素的合计添加量的下限设定为0. 05质量%。
[0029] 而且,阻挡层的厚度优选设定为0. 03mm~0. 3mm。小于0. 03mm时,阻挡层的捕捉 氧的作用不足,不能充分抑制接合界面的氧化物形成。对于阻挡层的厚度的上限,没有特别 限制,但考虑到触点的尺寸,优选设定为约〇. 3mm。
[0030] 以上说明的具备阻挡层的本发明的铆钉型触点在其他构成方面与以往的双层结 构的铆钉型触点基本相同。
[0031] 形成头部的上表面的触点材料层包含Ag系触点材料,具体而言为纯Ag、Ag合金 (Ag-Ni合金、Ag-Cu合金等)。作为Ag合金,也可以应用氧化物分散型的Ag氧化物合金 (Ag-SnO2*合金、Ag-SnO2-In203系合金、Ag-ZnO系合金等)。需要说明的是,本发明在应用 Ag氧化物合金作为触点材料的情况下特别有用。如上所述,这是由于有可能氧从触点材料 中的氧化物中扩散。另外,接合于触点材料、主要形成脚部的基体材料可以应用Cu、Cu合金 (Cu-Ni合金、Cu-Sn合金)。
[0032] 需要说明的是,触点材料只要接合于头部的上表面即可。触点材料的优选厚度可 以根据触点的负荷(额定电流等)进行调整,对于低负荷的触点,为〇.Imm以上即可,但对 于断路器等高负荷(额定电流为50A以上)的触点,需要为约Imm~约2mm。作为本发明的 具体方式,除了仅使头部的上表面部分为触点材料的方式(图I(a))以外,也可以使头部整 体为触点材料且使脚部由基体材料形成(图1(b))。
[0033] 另外,如图2所示,可以形成如下形状:使脚部由基体材料形成并且以脚部形状 形成直径比脚部大的凸缘部,另一方面,使头部由触点材料形成,以使凸缘部的下端面相对 于头部的下端面大致平坦的方式将脚部埋接于头部。此时,优选凸缘部的最端部与脚部 起点之间的长度(1)相对于头部的最端部与脚部起点之间的长度(L)为I<L(优选为 0? 4L彡 1 彡 0? 6L) 〇
[0034] 此外,阻挡层的厚度优选是均匀的,但不需要使形状是完全的平面。即,可以如图 I(a)那样沿着大致平坦的接合界面形成有阻挡层,也可以如图3那样使接合界面成为圆弧 形状并沿着该接合界面形成有阻挡层。此外,接合界面也可以为波状的状态。
[0035] 为了制造本发明的铆钉型触点,为了确保耐久性,需要在触点材料、形成阻挡层的 Ag合金、基体材料各自被牢固接合的状态下成形加工为具有头部和脚部的铆钉型触点。此 处,作为本发明的铆钉型触点的制造方法,将包含触点材料的第一坯段、包含Ag合金的第 二坯段和包含基体材料的第三坯段对接并进行压接而制作复合材料,将具有凹状空间的接 合凸模与具有筒状空间的接合凹模组合而形成铆钉形状的空间,将上述复合材料从上述接 合凹模的下部压入到上述接合凸模的空间内,在上述接合凸模内的空间中填充第一坯段而 形成头部的至少构成表层的触点材料层,并且在接合凸模内的剩余空间中填充第二坯段及 第三坯段而形成头部的剩余部分、阻挡层和脚部。
[0036] 本发明的铆钉型触点的制造方法中,首先,将包含触点材料的第一坯段、包含Ag 合金的第二坯段和包含基体材料的第三坯段压接而制成复合材料。该复合材料的制造工序 是用于制造本发明的铆钉型触点所必需的工序。通过将第一坯段与第二坯段牢固接合,可 以在头部的形成工序时使接合面跟随第一坯段的变形而使第二坯段和第三坯段也变形。关 于该压接时的载荷,优选以〇? 8~3.Oton?f的强力的加工力进行加工。
[0037] 通过将所制造的复合材料压入到由接合凸模与接合凹模的组合形成的模具,可以 制成铆钉型触点。在该成形工序中,被压入到接合凸模的空间中的第一坯段在由于接合凸 模的壁面而发生变形的同时形成头部形状,复合材料的各接合面跟随该变形而形成头部的 剩余部分和阻挡层以及脚部。此时,铆钉型触点的形态可以利用第一坯段的体积与接合 凸模内的空间容积的关系进行调整,在第一坯段的体积比接合凸模内的空间容积小的情况 下,形成如图1(a)那样的包含触点材料的层、阻挡层和基体材料这三层的头部。另外,如果 第一坯段的体积为接合凸模内的空间容积以上,则接合凸模内没有剩余空间,因此,头部整 体由触点材料形成(图1(b))。该复合材料的压入中的载荷只要是能够对第一坯段进行变 形、加工的载荷即可,可以根据第一坯段的触点材料的种类进行调整。
[0038] 以上的复合材料的制造和利用压入的成形加工可以在常温下进行。而且,对于形 成有头部和凸缘部的铆钉型触点,可以适当对头部进行成型而赋予加压加工性。该成型工 序在需要对头部的形状、尺寸进行严格限制时是有用的。
[0039]发明效果
[0040] 如以上所说明的那样,本发明的铆钉型触点是对将Ag系的触点材料与Cu等基体 材料组合而得到的双层结构的改良,通过阻挡层的设定而使触点材料的剥离、脱落得到抑 制,耐久寿命优良。
【附图说明】
[0041]图1是对本发明的铆钉型触点的构成的一例进行说明的图。
[0042]图2是对本发明的铆钉型触点的另一构成例进行说明的图。
[0043]图3是对本发明的铆钉型触点的接合界面的状态进行说明的图。
[0044] 图4是对本实施方式的铆钉型触点的制造工序进行说明的图。
[0045] 图5是实施例2、比较例1、现有例的加热试验后的接合界面的照片。
[0046]图6是实施例2、比较例1、现有例的耐久试验的结果。
[0047] 图7是对以往的具有双层结构的铆钉型触点的构成进行说明的图。
【具体实施方式】
[0048] 以下,对本发明的优选实施例进行说明。
[0049][第一实施方式]
[0050]实施例1~实施例5:应用Ag氧化物合金作为触点材料,应用Cu作为基体材料,应 用添加有3. 0~20质量%的Cu和0. 5重量%的Ni的Ag-Cu合金作为阻挡层,制造铆钉型 触点。图4是对本实施方式的铆钉型触点的制造工序进行说明的图。首先,从Ag氧化物合 金(Ag-SnO2-In2O3合金:商品名SIE-29B)的丝上切下第一还段(尺寸:巾2. 2mm、0. 79mm), 从Ag-Cu合金的丝上切下第二坯段(尺寸:巾2. 2mm、0. 14mm),从Cu的丝上切下第三坯段 (尺寸:2. 2mm、2. 1mm)。
[0051] 然后,如图4(A)所示,将第一坯段、第二坯段、第三坯段重叠后插入到接合凹模 中,将两者压接而制成复合材料。接合凹模具有超硬制的(62. 45mm的孔径。而且,用于该 接合的载荷设定为2. 2ton?f。需要说明的是,本实施方式中,将第一至第三坯段插入到接 合凹模中进行了接合,但这是因为,除了能够直接进行成型加工这样的便利性以外,还为了 在横向上给予适度的约束而使得复合材料不会过度变形。需要说明的是,关于插入各坯段 的凹模的孔径,优选应用比坯段的直径大〇. 05~0. 25mm的孔径。
[0052] 接着,如图4(B)所示,在接合凹模上设置接合凸模,将复合材料加工成铆钉形 状。接合凸模为超硬制,具有侧面弯曲的圆盘形状的空间(尺寸:上表面(62. 4_、下表面 (62. 8mm、高度I.Imm)。该工序中,将复合材料从接合凹模下方一次性压入到接合凸模的空 间内,使其发生变形,以使第一坯段部分作为头部的上表面且使第三坯段成为头部下部和 脚部,并使第二坯段形成阻挡层。
[0053] 在利用模具的铆钉型触点制作后,如图4(C)所示,使接合凸模移动,利用臼型成 形模具对头部的上表面进行加压来成型。
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