(57)【要約】【課題】  Ａｇ−ＣｕＯ合金による温度ヒューズ用電極材料おいては、ＣｕＯの含有量の増加に伴い圧延加工性が著しく劣ってしまい、内部酸化後の圧延加工において薄板に加工することが困難であった。【解決手段】  温度ヒューズ用電極材料の構造を、Ａｇを５０〜９９質量％、Ｃｕを１〜５０質量％からなり、表裏両面に内部酸化層を形成し、かつ中央部に未酸化層を有する構造とした。【選択図】      図３
2013005801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｇを５０〜９９質量％、Ｃｕを１〜５０質量％を含み、表裏両面に内部酸化層を形成し、かつ中央部に未酸化層を有する構造としたことを特徴とする温度ヒューズ用電極材料。
【請求項２】
請求項１において、上記電極材料が、さらに、ＳｎおよびＩｎの少なくとも１種を０．１〜５質量％含むことを特徴とする温度ヒューズ用電極材料。
【請求項３】
請求項１において、上記電極材料が、さらに、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏの少なくとも１種を０．０１〜１質量％含むことを特徴とする温度ヒューズ用電極材料。
【請求項４】
請求項１において、上記電極材料が、さらに、ＳｎおよびＩｎの少なくとも１種を０．１〜５質量％含み、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏの少なくとも１種を０．０１〜１質量％含むことを特徴とする温度ヒューズ用電極材料。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、前記温度ヒューズ用電極材料は、所定の材料を溶解し、圧延加工により所定の板厚の材料とし、この材料を内部酸化炉中で６００℃〜７５０℃、１〜５時間、酸素圧１〜５気圧の条件で前記電極材料の表裏の表層だけに内部酸化層を形成すると共に前記材料の中程に未酸化層を残存させた後、この材料に圧延加工および焼鈍を繰り返して、最終加工率を断面減少率で７０％以上になるように圧延加工し、薄板化後も内部酸化層と未酸化層とを有することを特徴とする温度ヒューズ用電極材料の製造方法。
【請求項６】
Ａｇを５０〜９９質量％、Ｃｕを１〜５０質量％を含み、表裏両面に内部酸化層を形成し、かつ中央部に未酸化層を有する構造とした電極材料を用いたことを特徴とする温度ヒューズ。
【請求項７】
請求項６において、上記電極材料が、さらに、ＳｎおよびＩｎの少なくとも１種を０．１〜５質量％含むことを特徴とする温度ヒューズ。
【請求項８】
請求項６において、上記電極材料が、さらに、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏの少なくとも１種を０．０１〜１質量％含むことを特徴とする温度ヒューズ。
【請求項９】
請求項６において、上記電極材料が、さらに、ＳｎおよびＩｎの少なくとも１種を０．１〜５質量％含み、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏの少なくとも１種を０．０１〜１質量％含むことを特徴とする温度ヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器や家庭用電気製品において、それら機器が異常高温となるのを防止するために取り付ける温度ヒューズ用の電極材料およびその製造方法とその電極材料を用いた温度ヒューズに関する。
【背景技術】
【０００２】
機器が異常高温となるのを防止するために取り付ける温度ヒューズは、感温ペレットが動作温度で溶融して強圧縮ばねを徐荷し、強圧縮ばねが伸長することにより、その強圧縮ばねにより圧接されていた電極材料とリード線とが離隔して電流を遮断するもので、その電極材料としてはＡｇ−ＣｄＯ合金が主流である。しかしながら、Ａｇ−ＣｄＯ合金は、Ｃｄが有害物質であることから、環境問題上その使用は制限されてきている。【０００３】
また、電極材料は薄板状で用いられ、しかもリード線との接触面が長時間にわたって通電状態のまま保持されるために、Ａｇ−ＣｄＯ合金では金属ケースとの溶着現象を引き起こしてしまい、温度ヒューズとしての機能を果たせなくなるという問題がある。この問題に対し、Ａｇ−ＣｄＯ合金において、ＣｄＯの含有量を増やすことによって耐溶着性を改善することが可能であるが、ＣｄＯの含有量の増加に応じて接触抵抗が増加し、これにより接触部の温度上昇を招くので、温度ヒューズの機能に悪い影響をおよぼすことになる。【０００４】
そこで、近時においては、温度ヒューズ用電極材料にＡｇ−ＣｕＯ合金が用いられることになった（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１６２７０４号公報
【特許文献２】特許第４３８３８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなＡｇ−ＣｕＯ合金が、温度ヒューズ用電極材料として主流になって用いられるようになってきたが、価格を下げるためにＣｕＯの含有量を増加させ、また薄板化が求められている。【０００７】
しかしながら、Ａｇ−ＣｕＯ合金においては、ＣｕＯの含有量の増加に伴い圧延加工性が著しく劣ってしまい、内部酸化後の圧延加工において薄板に加工することが困難となる。特に、Ｃｕの含有量が２０質量％を超えた材料は、断面減少率で５０％以上に加工することは不可能であった。【０００８】
本発明は、このような問題を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで本発明は、Ａｇを５０〜９９質量％、Ｃｕを１〜５０質量％からなる内部酸化性合金の表裏両面に内部酸化層３を形成し、かつ中央部に未酸化層を有する構造の電極材料とした。【００１０】
内部酸化処理は、Ａｇ中にあらかじめ溶解によって含有されたＣｕが、材料表層からＡｇ中に吸蔵される酸素と結び付くことにより、Ａｇマトリックス中に酸化物として析出するという過程をとる。このとき、溶質元素であるＣｕは、材料中心部から表層に向かって拡散する現象が生じる。【００１１】
この拡散する現象は、材料表面から内部に向かって析出した酸化物で形成される内部酸化層と、時間の経過により析出が起きていない未酸化層の間ではＣｕの濃度に差が生じ、その濃度勾配を埋めるために、未酸化層から表層に向かいＣｕが拡散する現象である。【００１２】
本発明は、この内部酸化処理において、材料表層部だけが内部酸化組織となるようにすることを特徴とし、そのための内部酸化条件を、内部酸化炉中で６００℃〜７５０℃、１〜５時間、酸素圧１〜５気圧の条件で調整している。これによって材料中心部に酸化されない層、すなわち未酸化層を形成することができる（図１〜図３）。【００１３】
温度ヒューズ用の電極材料は、温度ヒューズの機構上、０．１ｍｍ以下の薄板材が用いられるため、内部酸化後の材料は０．１ｍｍ以下まで圧延加工される必要がある。【００１４】
さらに、コストダウンを目的とした酸化物含有量の増加および薄板化が求められているが、従来の製造方法では、上記の如く、Ｃｕの含有量が２０質量％を超えた材料は、断面減少率で５０％以上に圧延加工することは不可能であった。これは、酸化物の増加に伴って圧延加工性が著しく劣るためである。【００１５】
そこで、本発明は、内部酸化層の間に未酸化層を形成することにより、５０質量％のＣｕを含有しても接触抵抗の上昇を抑制でき、断面減少率で７０％以上に圧延加工することに成功した。【００１６】
ここで、Ｃｕの添加量を１〜５０質量％とした理由は、Ｃｕの含有量が１質量％未満では温度ヒューズ用電極材料として使用するのに十分な内部酸化合金とならないためであり、５０質量％を超えると、接触抵抗が上昇することにより温度上昇を招き、温度ヒューズ用電極材料とその電極材料を用いた温度ヒューズに適さなくなるためである。【００１７】
また、Ａｇを５０〜９９質量％、Ｃｕを１〜５０質量％、ＳｎおよびＩｎの少なくとも１種を０．１〜５質量％からなる内部酸化性合金の表裏両面に内部酸化層を形成し、かつ中央部に未酸化層を有する構造とした。【００１８】
Ｓｎおよび／もしくはＩｎを添加することにより、Ｃｕとの複合酸化物、例えば（Ｃｕ−Ｓｎ）Ｏｘとなり、耐溶着性を向上させる効果がある。【００１９】
ここで、ＳｎおよびＩｎの少なくとも１種を０．１〜５質量％とした理由は、０．１質量％未満では耐溶着性の向上の効果がなく、５質量％を超えると接触抵抗が大きくなるためである。【００２０】
また、Ａｇを５０〜９９質量％、Ｃｕを１〜５０質量％、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏの少なくとも１種を０．０１〜１質量％とからなる内部酸化性合金の表裏両面に内部酸化層を形成し、かつ中央部に未酸化層を有する構造とした。【００２１】
上記拡散の過程において、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏの少なくとも１種を加えることにより、濃度勾配による拡散現象を抑制し、その結果、析出する酸化物の移動による凝集を抑制することで酸化組織を微細にし、均質な分散を得ることができる。【００２２】
ここで、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏの少なくとも１種を０．０１〜１質量％とした理由は、０．０１質量％より少ないと内部酸化処理時の溶質元素の移動を十分に抑制できず、酸化物の均質な分散が得られないためであり、１質量％を超えると結晶粒界などに粗い酸化物を形成し、接触抵抗の上昇を招くためである。【００２３】
また、Ａｇを５０〜９９質量％、Ｃｕを１〜５０質量％、ＳｎおよびＩｎの少なくとも１種を０．１〜５質量％、さらに、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏの少なくとも１種を０．０１〜１質量％とからなる内部酸化性合金の表裏両面に内部酸化層を形成し、かつ中央部に未酸化層を有する構造とした。【００２４】
さらに、感温ペレット型温度ヒューズにおいて、これらの電極材料を用いたことを特徴とする温度ヒューズが提供される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の電極材料によると、Ｃｕの含有量が５０質量％まで含有することが可能となり、内部酸化後の加工において、断面減少率で７０％以上の圧延加工が可能となると共に圧延加工を施して薄板化しても、内部酸化層と未酸化層とを有しており、温度ヒューズ用電極材料として使用した際に異常消耗や溶着等の危険性がなく、安価な温度ヒューズ用電極材料とその電極材料を用いた温度ヒューズの提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】内部酸化工程前の材料を示す説明図
【図２】内部酸化工程後の材料を示す説明図
【図３】内部酸化後の接点の圧延後を示す説明図
【図４】感温ペレット型温度ヒューズを示した断面図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施例を表１および表２に示し、これらの温度ヒューズ用電極材料の加工工程を説明する。
【００２８】
まず、所定の材料を溶解し、圧延加工により板厚０．５ｍｍの板厚の内部酸化性合金１１を得た（図１）。
【００２９】
この内部酸化性合金１１を内部酸化炉中で６００℃〜７５０℃、１〜５時間、酸素圧１〜５気圧の条件で内部酸化を行なう（図２）。この際、内部酸化性合金の組成により上記各範囲内で条件を選択し、表裏の表層だけに酸化物２１を有する内部酸化層２２が得られ、中程には未酸化層２３を有するようにする。さらに、上記材料の組成によっては、必要に応じて圧延加工および完全焼鈍を繰り返して、最終加工前の合金とする。この最終加工前の合金の厚さは、中間板厚として、表２に示される。その後、中間板厚から最終板厚まで圧延加工した時の最終加工率が、中間板厚からの断面減少率で７０％以上になるまで加工する（図３）。
【００３０】
上述した電極材料は、市販の典型的な感温ペレット型温度ヒューズに好適に利用できる。例えば、図４に示すような、リード４１および４７、絶縁材４２、強弱２つの圧縮バネ４３および４４、温度ヒューズ用電極４８、感温材４５、金属ケース４６などを主要な構成要素とする感温ペレット型温度ヒューズ４０に適用でき、該温度ヒューズを接続した電子機器等が過熱し所定の作動温度に達すると、感温材４５が変形し、圧縮バネ４３および４４を除荷し、強圧縮バネ４４の伸張に応動して弱圧縮バネ４３の圧縮状態が解放され、弱圧縮バネ４３が伸張することにより温度ヒューズ用電極４８が金属ケース４６の内面に接触しながら移動して、接点溶着が無く通電が遮断される。
【００３１】
上述した電極材料を温度ヒューズ用電極材料として温度ヒューズ（図４）に組み込み、通電試験および電流遮断試験を行い、その結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
2013005801.tif 000003
実施例１〜１５は、それぞれ本発明の実施例を示すもので、内部酸化合金の表裏両面に内部酸化層が形成されると共に、該合金の中央部には未酸化層を有する構造の電極材料である。
比較例１〜８は、それぞれ従来の製造方法による比較例を示すもので、内部酸化合金の中心部に未酸化層を残さずに内部酸化処理が行われた電極材料である。
表１において、加工性は、最終加工率が断面減少率で７０％以上に圧延加工することができたものを○とし、できなかったものを×とした。加工性×は、圧延加工時に電極材料の割れおよび破断、又は内部酸化層の割れ等が生じたことを示す。
【００３３】
通電試験：ＤＣ３０Ｖ、１０Ａの条件にて１０分間通電して、温度上昇が１０℃を超えなかったものを○とし、超えたものを×とした。
【００３４】
遮断試験：ＤＣ３０Ｖ、１０Ａの条件にて１０分間通電後、通電を続けながら動作温度よりも１０℃高い温度に測定環境の温度を上昇させ遮断試験を行い、溶着しなかったものを○とし、溶着したものを×とした。
【００３５】
【表２】
2013005801.tif 000004
表２は、表１に対応するもので、それぞれ本発明の実施例１〜１５および比較例１〜８における内部酸化処理の条件、中間板厚から最終板厚までの最終加工率を示すものである。
【符号の説明】
【００３６】
１１  内部酸化性合金
２１  酸化物
２２  内部酸化層
２３  未酸化層
４０  温度ヒューズ
４１、４７  リード線
４２  絶縁材
４３  弱圧縮ばね
４４  強圧縮ばね
４５  感温材
４６  金属ケース
４８  温度ヒューズ用電極
【図１】
2013005801.tif 000005
【図２】
2013005801.tif 000006
【図３】
2013005801.tif 000007
【図４】
2013005801.tif 000008
【国際調査報告】
2013005801.tif 000009
2013005801.tif 000010
2013005801.tif 000011
2013005801.tif 000012