(57)【要約】【課題】アルカリ土類金属を含む、高密度な電気接点材を提供する。【解決手段】電気接点材２１，３１は、銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種を１０質量％以上９９．８５質量％以下含み、グラファイトを０．１質量％以上６質量％以下含み、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．０５質量％以上５質量％以下含み、相対密度が９７％以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種を１０質量％以上９９．８５質量％以下含み、
グラファイトを０．１質量％以上６質量％以下含み、
カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．０５質量％以上５質量％以下含み、
相対密度が９７％以上である、電気接点材。
【請求項２】
タングステンおよび炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種を０質量％を超え７９質量％以下含む、請求項１に記載の電気接点材。
【請求項３】
前記タングステンおよび前記炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種を０質量％を超え６２質量％以下含む、請求項２に記載の電気接点材。
【請求項４】
前記タングステンおよび前記炭化タングステンの平均粒径が０．２μｍ以上８μｍ以下である、請求項２または請求項３に記載の電気接点材。
【請求項５】
前記銀および前記銅からなる群より選ばれた少なくとも一種を４０質量％以上９６質量％以下含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電気接点材。
【請求項６】
亜鉛およびバナジウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．１質量％以上２．０質量％以下含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電気接点材。
【請求項７】
グラファイトを１質量％以上５質量％以下含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電気接点材。
【請求項８】
前記電気接点材の表面にメッキが施されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電気接点材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には電気接点材に関し、特定的には銀−グラファイト（Ａｇ−Ｇｒ）系または銅−グラファイト（Ｃｕ−Ｇｒ）系の材料からなる遮断器（ブレーカ）等に用いられる電気接点材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
銀−グラファイト系の材料からなる電気接点材は、従来からよく知られている。たとえば、国際公開第２０１０／１０９７７７号（特許文献１）には、グラファイトを４質量％以上７質量％以下含み、残部が銀と不可避的不純物を含み、たわみが０．５ｍｍ以上、ビッカース硬度が５５以上、酸素含有量が１００ｐｐｍ以下である、電気接点材が開示されている。
【０００３】
国際公開第２０１１／１６２１０６号（特許文献２）には、炭化タングステンを１０質量％以上３０質量％以下、グラファイトを２質量％以上５質量％以下含み、残部が銀と不可避的不純物を含み、相対密度が９８．０％以上、酸素含有量が３５０ｐｐｍ以下、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上、抗折力が３３０ＭＰａ以上である、電気接点材が開示されている。
【０００４】
特公平１−１４９７３号公報（特許文献３）には、Ｂａの酸化物を含むＮｉ−Ａｇ系の材料からなる電気接点材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１０９７７７号
【特許文献２】国際公開第２０１１／１６２１０６号
【特許文献３】特公平１−１４９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
銀−グラファイト系材料からなる電気接点材を用いてブレーカを構成すると、その電気接点材の導電性が高いので発熱し難く、発熱による弊害はほとんどない。また、グラファイトを添加することにより、電気接点材の硬度と抗折力を高めることができる。さらに、耐熱性非酸化物の酸化を防止することで、電気接点材の耐消耗性および耐溶着性を向上させることができる。
【０００７】
一方、Ｂａの酸化物を含むＮｉ−Ａｇ系材料からなる電気接点材は、放電しやすい化合物から構成される。しかし、得られた電気接点材は、相対密度が低く、緻密化されていないので、導電率が低くなる。これにより、この電気接点材を用いて構成されたブレーカでは、遮断時に接点で発生する熱が多くなる。したがって、得られた電気接点材が耐消耗性および温度性能に劣るという問題がある。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、グラファイトとアルカリ土類金属を含む、高密度な電気接点材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に従った電気接点材は、銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種を１０質量％以上９９．８５質量％以下含み、グラファイトを０．１質量％以上６質量％以下含み、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．０５質量％以上５質量％以下含み、相対密度が９７％以上である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アルカリ土類金属を含む、高密度の電気接点材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一つの実施の形態としての電気接点材が組み込まれたブレーカを構成する固定側接点部材と可動側接点部材の閉状態における配置関係を示す側面図である。
【図２】一つの実施の形態としての電気接点材が組み込まれたブレーカを構成する固定側接点部材と可動側接点部材の開状態における配置関係を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１３】
電気接点材は、銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種を１０質量％以上９９．８５質量％以下含み、グラファイトを０．１質量％以上６質量％以下含み、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．０５質量％以上５質量％以下含み、相対密度が９７％以上である。
【００１４】
電気接点材は、タングステンおよび炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種を０質量％を超え７９質量％以下含むことが好ましい。
【００１５】
電気接点材は、タングステンおよび炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種を０質量％を超え６２質量％以下含むことがより好ましい。
【００１６】
タングステンおよび炭化タングステンの平均粒径が０．２μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
電気接点材は、銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種を４０質量％以上９６質量％以下含むことが好ましい。
【００１８】
電気接点材は、亜鉛およびバナジウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．１質量％以上２．０質量％以下含むことが好ましい。
【００１９】
電気接点材はグラファイトを１質量％以上５質量％以下含むことが好ましい。
電気接点材は、電気接点材の表面にメッキが施されていてもよい。メッキとしては、電解Ａｇメッキ、電解Ｎｉメッキ、無電解Ａｇメッキおよび無電解Ｎｉメッキおよびこれらの組み合わせのメッキであることが好ましい。
【００２０】
電気接点材の製造方法は、銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種を１０質量％以上９９．８５質量％以下含み、グラファイトを０．１質量％以上６質量％以下含み、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．０５質量％以上５質量％以下含み、相対密度が９７％以上である電気接点材の製造方法であって、銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種と、グラファイトとを混合して第一混合物を形成する工程と、第一混合物と、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種とを混合して第二混合物を形成する工程と、第二混合物を加工して電気接点材を製造する工程とを備える。
【００２１】
電気接点材の製造方法は、電気接点材の表面にメッキを施す工程を含んでいてもよい。メッキとしては、電解Ａｇメッキ、電解Ｎｉメッキ、無電解Ａｇメッキおよび無電解Ｎｉメッキおよびこれらの組み合わせのメッキであることが好ましい。
【００２２】
出発材料の銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種の平均粒径が０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
出発材料のグラファイトの平均粒径が１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
出発材料のカルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種の平均粒径が０．２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
平均粒径は、以下の工程（１）および（２）に従って算出する。
（１）レーザ回折・散乱法によって粒子の粒度分布を求める。
【００２５】
（２）粒度分布（積算分布）における積算値５０％の粒径を平均粒径とする。
タングステンおよび炭化タングステンは高硬度を有するため、製造工程で変形しない。その結果、出発材料中のタングステンおよび炭化タングステンの平均粒径は、電気接点材中のタングステンおよび炭化タングステンの平均粒径と等しい。これに対して、銀、銅、グラファイト、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムは、製造工程において変形する。その結果、出発材料での平均粒径は、電気接点材での平均粒径と異なる。
【００２６】
［本願発明の実施形態の詳細］
実施の形態としての電気接点材が組み込まれたブレーカの構成について説明する。
【００２７】
図１と図２に示すように、ブレーカ１０は、固定側接点部材３０と、固定側接点部材３０に接触することができるように、または、固定側接点部材３０から離隔することができるように、繰り返して移動可能に配置された可動側接点部材２０とを備えている。固定側接点部材３０は電気接点材３１と台金３２との接合体からなる。可動側接点部材２０は電気接点材２１と台金２２との接合体からなる。実施形態による電気接点材３１はブレーカ１０の固定側接点部材３０の一部分に使用される。なお、図１と図２に示される電気接点材２１，３１は、本発明に従った「電気接点材」の一例である。
【００２８】
固定側接点部材３０においては、電気接点材３１と台金３２とが、台金３２側に一体的に形成された接合部３２ａの上面を接合面として、ろう材４を介して互いに接合されている。可動側接点部材２０においては、電気接点材２１と台金２２とが、台金２２側に一体的に形成された接合部の上面を接合面として、ろう材４を介して互いに接合されている。
【００２９】
このようにして、可動側接点部材２０と固定側接点部材３０が構成されているので、図１に示すように固定側接点部材３０の電気接点材３１に対して可動側接点部材２０の電気接点材２１が接触した状態（閉状態）から、ブレーカ１０の許容電流値を超える電流が所定時間流れた場合に、内蔵された接点引き外し装置（図示せず）が作動することによって、図２に示すように可動側接点部材２０の電気接点材２１が固定側接点部材３０の電気接点材３１から矢印Ｑ方向に瞬時に引き離された状態に移行して、電流を遮断するように構成されている。なお、図１と図２に示すように、固定側接点部材３０のうち、電気接点材３１が設けられていない台金３２の端部側が、ブレーカ１０の１次側（電源側）端子に接続されているとともに、可動側接点部材２０のうち、電気接点材２１が設けられていない台金２２の端部は、ブレーカ１０の２次側（負荷側）端子に接続されている。
【００３０】
電気接点材２１，３１の少なくとも一方は、銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種を１０質量％以上９９．８５質量％以下含み、グラファイトを０．１質量％以上６質量％以下含み、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．０５質量％以上５質量％以下含み、相対密度が９７％以上である。
【００３１】
開閉器の一例としてのブレーカ１０について示したが、電磁開閉器などのブレーカ以外の開閉器（スイッチ機器）に電気接点材２１，３１を用いてもよい。
【００３２】
ブレーカ１０は、たとえば５０−１００Ａ、または１００Ａ以上の定格電流値を有する。
【００３３】
（銀および銅）
接点の電気伝導性を確保するためには、銀（Ａｇ）および銅（Ｃｕ）からなる群より選ばれた少なくとも一種は１０質量％以上９９．８５質量％以下含まれる。銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種の含有量が１０質量％未満では、電気導電性が低下し、当該材料がブレーカ用、電磁開閉器用等の電気接点材に適さない。銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種の含有量が９９．８５質量％を超えると、接点表面に露出する、銀または銅からなる部分の面積が大きくなるので、耐溶着性を一定以上向上させることができない。銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種の含有量は４０質量％以上９６質量％以下であることが好ましい。
【００３４】
出発材料としての銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種の平均粒径が０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
【００３５】
（グラファイト）
電気接点材において、グラファイト（Ｇｒ）が０．１質量％以上６質量％以下含まれることにより、遮断時の高熱下において電気接点材の酸化を防止し、また耐溶着性を向上させるという利点を得ることができる。グラファイトの含有量が０．１質量％未満では、上記の利点を得ることができない。すなわち、遮断時のアーク熱により接点表面が酸化する。その結果、温度性能が悪化する。なお、グラファイトは、酸素と反応してＣＯを生成するため電気接点材表面の酸化を抑制させることができる。グラファイトの含有量が６質量％を超えると、グラファイトとアルカリ土類金属とが接触する確率が高くなり、十分な密度が得られないおそれがある。
【００３６】
グラファイトの含有量は１質量％以上５質量％以下であることが好ましい。
（カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウム）
これらのアルカリ土類金属の酸化物（ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ）は、熱電子放出に関して小さい仕事関数を有する。その結果非常に放電しやすい化合物であるため、これらが電気接点材に分散すれば電気接点の開閉時にアークが分散する。そのため、耐消耗性に優れた電気接点材を提供することができる。
【００３７】
特に直流では電流がゼロ点を通らないため、アークが切れにくく遮断時間が長くなる性質があるため、アルカリ土類金属の添加による遮断時間短縮の効果が大きい。つまり、直流用電気接点材として用いることが好ましい。
【００３８】
（タングステンおよび炭化タングステン）
電気接点材は、タングステンおよび炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種を０質量％を超え７９質量％以下含むことが好ましい。
【００３９】
銀−グラファイト（Ａｇ−Ｇｒ）系の材料および銅−グラファイト（Ｃｕ−Ｇｒ）系の材料において、グラファイト粒子は、たとえば、繊維状の形態で分散している。極めて大きな電流の短絡試験において接点同士が接触すると、数千度の高熱が発生するので、銀および銅が溶出しやすくなる。これにより、接点同士が溶着してしまう。そこで、タングステンおよび炭化タングステンの少なくとも一方をさらに含む銀−グラファイト−（タングステン，炭化タングステン）（Ａｇ−Ｇｒ−（Ｗ，ＷＣ））系の材料または銅−グラファイト−（タングステン，炭化タングステン）（Ｃｕ−Ｇｒ−（Ｗ，ＷＣ））系の材料からなる電気接点材を用いると、銀および銅が電気接点材の表面に浮き出るのを防止することができる。そのため、大電流の短絡試験において接点同士が接触して高熱が発生しても、銀および銅が溶出し難くなる。その結果、短絡試験による遮断試験後における溶着を防止することができる。
【００４０】
タングステンおよび炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種の含有量は０質量％を超え７９質量％以下であることが好ましい。タングステンの含有量が７９質量％以下であるため、電気接点材の導電率が高く保たれる。タングステンおよび炭化タングステンは含まれていなくてもよい。タングステンおよび炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種の含有量は０質量％を超え６２質量％以下であることがより好ましい。
【００４１】
電気接点材の耐消耗性能をより高く保つためには、電気接点材は、タングステンおよび炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種を１０質量％以上含むことが好ましい。
【００４２】
（亜鉛、バナジウム）
電気接点材は、亜鉛およびバナジウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．１質量％以上２．０質量％以下含むことが好ましい。この場合、電気接点材の強度が高く保たれる。
【００４３】
（メッキ）
電気接点材の表面にはメッキが施されていることが好ましい。メッキは、たとえば電解Ａｇメッキ、電解Ｎｉメッキ、無電解Ａｇメッキおよび無電解Ｎｉメッキおよびこれらの組み合わせのメッキであることが好ましい。これらのメッキを施すことで、電気接点材の表面の耐摩耗性を向上させることができる。
【００４４】
（製造方法）
銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種を１０質量％以上９９．８５質量％以下含み、グラファイトを０．１質量％以上６質量％以下含み、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．０５質量％以上５質量％以下含み、相対密度が９７％以上である、電気接点材の製造方法は、以下の工程（Ａ）から（Ｃ）を備える。
【００４５】
（Ａ）銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種と、グラファイトとを混合して第一混合物を形成する工程。
【００４６】
（Ｂ）第一混合物と、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種とを混合して第二混合物を形成する工程。
【００４７】
（Ｃ）第二混合物を加工して、電気接点材を製造する工程。ここでの加工とは、焼成、焼結、および押出など、第２混合物を変質させる加工をいう。
【００４８】
（製造方法の効果）
カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種は、大気中の水分と反応して水酸化物を形成する。
【００４９】
ＭＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｍ（ＯＨ）2  Ｍ：Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ
水酸化物は焼結工程で脱水され、Ｈ2Ｏを発生させる。なお、水酸化バリウムは約５５０°で脱水する。
【００５０】
Ｍ（ＯＨ）2→ＭＯ＋Ｈ2Ｏ
焼結工程でＨ2ＯとＣが反応してＣＯとＨ2を発生させる。
【００５１】
Ｈ2Ｏ＋Ｃ→ＣＯ＋Ｈ2
これらのガス（一酸化炭素と水素）の合計の体積は、水蒸気の体積よりも大きい。これらのガスが電気接点材中にボイドを発生させる。その結果、電気接点材の密度が減少する。
【００５２】
グラファイトと、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種との接触時間が長いと、グラファイトを構成する炭素が酸化されて一酸化炭素が生成される。
【００５３】
たとえば、銀とグラファイトだけをＭＡ（メカニカルアロイング）混合し、銀中にグラファイトを入れ込むことによって酸化バリウムとグラファイトとの接触の確率を低くする。次にＭＡ（銀＋グラファイト）粉末、タングステンカーバイド粉末、酸化バリウム粉末を混合する。その後、混合粉末を焼成処理した後、成形する。これにより焼結時にグラファイトが一酸化炭素となることを抑制することができる。
【００５４】
かさ密度の高いグラファイト粉末をメカニカルアロイング処理によって銀粉末中に入れ込むことにより、ＭＡ粉末のかさ密度が下がるため、単に原料粉末をＭＡ以外のＶ型ミキサー等の混合方法で混合するよりも粉末成形後の型押し密度を高くすることができる。その結果成形体の密度が９２％以上となる。その結果大気中から成形体中への水分の侵入を低減することができる。これにより水酸化バリウムの生成を抑制することができる。
【００５５】
上記の電気接点材を製造する方法では、グラファイトと、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種との接触時間を減少させることができる。その結果、一酸化炭素の発生が抑制されて高密度の電気接点材を提供することができる。
【００５６】
（出発材料の好ましい粒径）
出発材料としての銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種の粉末の平均粒径が０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。出発材料としてのカルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種の粉末の平均粒径が０．２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。出発材料としてのグラファイトの平均粒径は１μｍ以上５０μ以下であることが好ましい。このような範囲とすることで、極めて均一にカルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種の粉末が電気接点材中に分散される。
【００５７】
出発材料としてのタングステンおよびタングステン炭化物からなる群より選ばれた少なくとも一種の粉末の平均粒径は０．２μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。
【００５８】
（第一混合工程）
銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種の粉末とグラファイト粉末とを、たとえば、乾式ボールミル内にて、圧力８０Ｐａ以上１５０Ｐａ以下の真空中で、たとえば、３０分間以上６０分間以下、混合する。これにより、第一混合物を形成する。このように原料粉末を真空中で混合することにより、微細な原料粉末を均一に混合して、各粒子を均一に分散させることができる。これにより、電気接点材の抗折力等の機械的強度を高めて、接点負荷の大きな短絡試験に対する耐性を向上させることができる。
【００５９】
真空中で混合することにより、銀粉末と、銀粉末に対して比重差のあるグラファイト粉末とを均一に混合して銀粉末中にグラファイト粉末を分散させることができる。
【００６０】
混合雰囲気の圧力が８０Ｐａ以上であり、高真空にする必要がなくコストを低く保つことができる。混合雰囲気の圧力が１５０Ｐａ以下であるため、真空度が十分であり、比重差の大きい原料粉末の各粒子を均一に分散させることができる。混合時間が３０分間以上６０分以下であるため、原料粉末の各粒子を均一に分散させることができ、かつ、生産性を高めることができる。
【００６１】
この乾式混合により、グラファイト粉末の表面のほぼ全部を銀または銅で覆うことができる。これにより、Ｍ（ＯＨ）2とグラファイトとの接触確率を低減できる。その結果、後工程の焼結時にＣＯガスとＨ2ガスの発生を抑制できる。さらに成形体の密度を高めることができるため、外部からのＨ2Ｏ侵入を抑制できる。その結果、Ｍ（ＯＨ）2の発生を抑制できる。
【００６２】
（第二混合工程）
この工程では、第一混合物と、第一混合物と、タングステンおよび炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種の粉末と、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種とを混合して第二混合物を形成する。タングステンおよび炭化タングステンからなる群より選ばれた少なくとも一種の粉末は第二混合物に含まれていなくてもよい。
【００６３】
（粉末焼成工程）
第二混合物を、たとえば、８００℃以上９５０℃以下の温度の、たとえば、水素ガスの還元性ガス雰囲気中で、たとえば、１時間以上２時間以下、保持することにより、焼成する。このように第二混合物を還元性ガス雰囲気中で焼結することにより、第二混合物の表面に吸着している不純物としての酸素の量、およびアルカリ土類金属を含む粉末内部の水分を低減することができる。焼成温度が８００℃以上であるため確実に水分を除去することができる。焼成温度が９５０℃以下であるため、銀の融点以下の温度で焼成が行われ、銀の合金化を抑制することができる。焼成時間が１時間以上２時間以下であるため、粉末内部の水分を低減して、かつ、生産性を高めることができる。
【００６４】
（型押し工程）
焼成体をプレスすることにより成形体を形成する。プレス圧力は２５０ＭＰａ以上３５０ＭＰａ以下であることが好ましい。プレス圧力が２５０ＭＰａ以上であるため、成形体の相対密度が９２％以上となる。その結果、大気中から成形体への水分の侵入を一層抑制できる。その結果、Ｍ（ＯＨ）2の発生およびＣＯガスとＨ2ガスの発生が防止される。プレス圧力が３５０ＭＰａ以下であるため、プレス後の成形体のスプリングバックが防止される。その結果、成形体に亀裂が発生することがない。
【００６５】
成形体の相対密度は９３％以上９９％以下であることが好ましい。成形体の相対密度を９９％超とすることは困難である。成形体の相対密度が９３％以上であれば、大気中から成形体への水分の侵入を一層抑制できる。その結果、Ｍ（ＯＨ）2の発生が防止される。
【００６６】
（焼結工程）
型押し工程で得られた成形体を焼結する。成形体を、たとえば、９００℃以上９６０℃以下の温度で、たとえば、１時間以上３時間以下、保持することが好ましい。焼結温度が９００℃以上９６０℃以下であるため、確実に焼結を実行し、かつ、銀を含む電気接点材の銀の溶出を抑制することができる。焼結時間が１時間以上３時間以下であるため、焼成を確実に実行し、かつ、生産性を高めることができる。
【００６７】
（コイニング工程）
コイニング工程は、コイニング工程の後に実施される押出工程により電気接点材の相対密度を高くするために行われる。押出前の予備加熱時に電気接点材に侵入する不純物としての酸素を減少させるために行われる。コイニング加圧は１０００ＭＰａ以上１２００ＭＰａ以下であることが好ましい。コイニング加圧が１０００ＭＰａ以上であるため、成型体の密度が９２％以上となり、不純物としての酸素が押出前の予備加熱時に成形体に侵入することを防ぐことができる。コイニング加圧が１２００ＭＰａ以下であるため、金型の耐久性が向上する。
【００６８】
コイニング後の電気接点材の相対密度は９４％以上９９％以下が好ましい。コイニング後の相対密度が９４％以上であるため、不純物としての酸素が押出前の予備加熱時に成形体に侵入することを防ぐことができる。相対密度が９９％以下であるため、スプリングバックを防止することにより、生産性を高めることができる。
【００６９】
（押出工程）
この押出工程により、高い相対密度の電気接点材が得られる。
【００７０】
押出予備加熱温度は７５０℃以上８５０℃以下が好ましい。温度が７５０℃以上であるため、押出材の変形抵抗を小さくすることができる。温度が８５０℃以下であるため、銀を含む押出材は、銀の融点以下で保たれる。その結果、押出材表面の発泡を抑制できる。
【００７１】
押出予備加熱時間は１時間以上２時間以下が好ましい。予備加熱時間が１時間以上であるため、電気接点材内部を十分に加熱することができる。予備加熱時間が３時間以下であるため、生産性を高めることができる。
【００７２】
予備加熱雰囲気として、水素ガス還元雰囲気の他に、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気を採用することができる。
【００７３】
押出し圧力は１５０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下であることが好ましい。押出圧力が１５０ＧＰａ以上であるため、押出材の密度を向上させることができる。押出圧力が２５０ＧＰａ以下であるため、押出ダイスの破損を抑制することができる。
【００７４】
（相対密度の評価結果と評価方法）
作製された電気接点材の密度（相対密度）は、電気接点材の重量を電気接点材の体積（縦寸法×横寸法×厚み寸法の積で得られる算出値）で除することによって算出された密度を、各材質の理論密度で除することによって算出した。
【００７５】
電気接点材の相対密度は９７％以上、好ましくは９８％以上、論理的には１００％以下である。相対密度が９７％以下であれば、導電率および機械的強度が低下するため、接点性能が悪化する。電気接点材を台金に接合するとき、および、メッキのときに電気接点材を水中へ入れる。その時に電気接点材中に多くの水が浸入する。水とＭとが反応してＭ（ＯＨ）2が生じ、電流遮断時の発熱により電気接点材に割れが生じる可能性がある。
【００７６】
（実施例１）
実施例１では、銀を８５質量％含み、炭化タングステンを１１質量％含み、グラファイトを３質量％含み、酸化バリウムを１質量％含む電気接点材を作製した。
【００７７】
（出発材料）
出発材料として、平均粒径３μｍの銀粉末、平均粒径１．０μｍの炭化タングステン粉末、平均粒径が３μｍの酸化バリウム粉末、平均粒径が６μｍのグラファイト粉末を準備した。
【００７８】
（第一混合工程）
混合される原料の量：銀粉末：グラファイト粉末＝９６．５９：３．４１（８５：３）（質量比）
混合方法：乾式ボールミル（振動ミルでもよい）
混合雰囲気：真空（圧力：１００Ｐａ）
混合時間：４５分
この工程により第一混合物を作製した。
【００７９】
（第二混合工程）
混合される原料の量：第一混合物の粉末：炭化タングステン粉末：ＢａＯ粉末＝８８：１１：１（質量比）
混合方法：乾式ボールミル
混合雰囲気：真空（圧力１００Ｐａ）
混合時間：４５分
この工程により第二混合物を作製した。
【００８０】
第二混合物の粉末が＃１００メッシュの篩にて３回篩分された。篩を通過した粉末が粉末焼成工程で用いられる。
【００８１】
（粉末焼成工程）
この工程により、第二混合物中の水分および酸素を減少させた。
【００８２】
焼成温度：８７０℃
焼成時間：１．５時間
雰囲気：水素雰囲気
（型押し工程）
以下の型押し条件で、焼成体からなる成形体が作製された。
【００８３】
型の形状：φ８０ｍｍ  長さ３００ｍｍ
プレス圧力：３００ＭＰａ
プレスで得られた成形体の相対密度：９４％
（焼結工程）
型押し工程で得られた成形体を、以下の条件で焼結して焼結体を作製した。
【００８４】
焼結温度：９５０℃
焼結時間：２．０時間
雰囲気：水素雰囲気
（コイニング工程）
コイニング加圧：１１００ＭＰａ
コイニング後の焼結体の相対密度：９６％
（押出工程）
押出予備加熱温度：８００℃
予備加熱時間：１．５時間
予備加熱雰囲気：水素ガス還元性雰囲気
押出圧力：２００ＧＰａ
押出断面形状：寸法が８ｍｍ×８ｍｍの正方形
（相対密度の測定）
実施例１に従って製造した電気接点材の相対密度は９９．１％であった。
【００８５】
（実施例２−１９）
実施例１と異なる出発材料、同じ製法で、実施例２−１９の電気接点材を作製した。実施例１６−１９では、第一混合工程においてＣａ，ＣａＯ，Ｓｒ，ＳｒＯを混合せず、第二混合工程においてＣａ，ＣａＯ，Ｓｒ，ＳｒＯを混合した。その相対密度を表１で示す。なお、表１中の各組成は出発材料および電気接点材の組成である。平均粒径は、ＷＣでは出発物質および電気接点材での平均粒径であり、Ａｇ，Ｇｒ，ＢａＯ，Ｃａ，ＣａＯ，Ｓｒ，ＳｒＯでは出発材料での平均粒径である。
【００８６】
【表１】
2015165041.tif 000003
【００８７】
（比較例１）
実施例１との相違点は、混合工程である。実施例１では、第一および第二混合工程が採用された。これに対して、比較例１では、すべての粉末を一度にＶミキサーで混合した。
【００８８】
（出発材料）
出発材料として、表１に記載の粉末を用いた。
【００８９】
（混合工程）
混合される原料：銀粉末：炭化タングステン粉末：グラファイト粉末：酸化バリウム粉末
混合方法：Ｖミキサー
混合雰囲気：真空（圧力：１００Ｐａ）
混合時間：４５分
（粉末焼成工程）
焼成温度：８７０℃
焼成時間：１．５時間
雰囲気：水素雰囲気
（型押し工程）
型の形状：φ８０ｍｍ  長さ３００ｍｍ
プレス圧力：３００ＭＰａ
プレスで得られた成形体の相対密度：８８％
（焼結工程）
焼結温度：９５０℃
焼結時間：２．０時間
雰囲気：水素雰囲気
得られた焼結体では、内部から外部までクラックが延びていた。
【００９０】
（比較例２）
実施例１との相違点は、混合工程である。実施例１では、第一および第二混合工程が採用された。これに対して、比較例２では、すべての粉末を一度に乾式ボールミルで混合した。
【００９１】
（出発材料）
出発材料として、表１に記載の粉末を用いた。
【００９２】
（混合工程）
混合される原料：銀粉末：炭化タングステン粉末：グラファイト粉末：酸化バリウム粉末
混合方法：乾式ボールミル
混合雰囲気：真空（圧力：１００Ｐａ）
混合時間：４５分
（粉末焼成工程）
焼成温度：８７０℃
焼成時間：１．５時間
雰囲気：水素雰囲気
（型押し工程）
型の形状：φ８０ｍｍ  長さ３００ｍｍ
プレス圧力：３００ＭＰａ
プレスで得られた成形体の相対密度：９４％
（焼結工程）
焼結温度：９５０℃
焼結時間：２．０時間
雰囲気：水素雰囲気
（コイニング工程）
コイニング加圧：１１００ＭＰａ
（押出工程）
押出予備加熱温度：８００℃
予備加熱時間：１．５時間
予備加熱雰囲気：水素ガス還元性雰囲気
押出圧力：２００ＧＰａ
押出断面形状：寸法が８ｍｍ×８ｍｍの正方形
（相対密度の測定）
比較例２に従って製造した電気接点材の相対密度は９０％であった。
【００９３】
（比較例３）
実施例１との相違点は、出発材料組成および混合工程である。実施例１では、第一および第二混合工程が採用された。これに対して、比較例３では、すべての粉末を一度に乾式ボールミルで混合した。
【００９４】
（出発材料）
出発材料として、表１に記載の粉末を用いた。
【００９５】
（混合工程）
混合される原料：銀粉末：炭化タングステン粉末：グラファイト粉末：酸化バリウム粉末
混合方法：乾式ボールミル
混合雰囲気：真空（圧力：１００Ｐａ）
混合時間：４５分
その後、実施例１と同様の粉末焼成工程、型押し工程、焼結工程、コイニング工程、押出工程を実施した。
【００９６】
（比較例４，５）
比較例４および５では表１の出発材料を用い、実施例１と同じ製造方法で電気接点材を製造した。
【００９７】
表１から、銀および銅からなる群より選ばれた少なくとも一種を１０質量％以上９９．８５質量％以下含み、グラファイトを０．１質量％以上６質量％以下含み、カルシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、酸化ストロンチウム、バリウムおよび酸化バリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種を０．０５質量％以上５質量％以下含み、相対密度が９７％以上である電気接点材が得られたことが分かる。
【００９８】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
この発明は、銀−グラファイト（Ａｇ−Ｇｒ）系または銅−グラファイト（Ｃｕ−Ｇｒ）系の材料からなる遮断器（ブレーカ）等に用いられる電気接点材の分野で用いることができる。
【符号の説明】
【０１００】
１０  ブレーカ、２１，３１  電気接点材。
【図１】
2015165041.tif 000004
【図２】
2015165041.tif 000005