(57)【要約】      （修正有）【課題】酸化物粒子が細かく、分布が均一で、環境に優しく、コストが比較的安く、導電性及び耐摩耗性が良好なＡｇ／ＳｎＯ２電気接点材料を製造する。【解決手段】酸化スズ、酸化ランタン、酸化銅及び酸化カドミウムを質量比１：０．０８〜０．５：０．０５〜０．７：０．０８〜０．５の割合で混合した混合粉体に対し、８００〜１５００回／分の回転速度のボールミリングを行うことによりナノ複合粉体を得る工程１と、工程１で得られたナノ複合粉体１１〜２２質量％及び銀粉７８〜８９質量％の割合で配合した粉末に対し、１３０〜２５０回／分の回転速度のボールミリングを行うことにより均一に混合し、ナノ複合粉体を銀粉の粒子にはめ込む工程２と、工程２で得られた粉末を造粒する工程３と、工程３で造粒した粉末に対し、成形、焼結を行なう工程４と、工程４で得られた材料に対し焼きなましを行なう工程５とを有するＡｇ／ＳｎＯ２電気接点材料の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化スズ、酸化ランタン、酸化銅及び酸化カドミウムを質量比１：（０．０８〜０．５）：（０．０５〜０．７）：（０．０８〜０．５）の割合で混合して混合粉体を調製し、混合粉体に対し８００〜１５００回／分の回転速度のボールミリングを行うことによりナノ複合粉体を得る工程１と、
工程１で得られたナノ複合粉体、及び銀粉を、ナノ複合粉体１１〜２２質量％及び銀粉７８〜８９質量％の割合で配合し、１３０〜２５０回／分の回転速度のボールミリングを行うことにより均一に混合し、ナノ複合粉体を銀粉の粒子にはめ込む工程２と
を有することを特徴とするＡｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末の製造方法。
【請求項２】
前記工程２で得られた粉末を造粒する工程３を更に有することを特徴とする請求項１に記載のＡｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末の製造方法。
【請求項３】
前記工程３は、前記工程２で得られた粉末を５００〜６５０℃の温度の炉内に入れ、０．５〜２．０時間保温後、別の室温炉内に入れて冷却し、冷却したものを粉砕し、４０〜６０メッシュの篩にかけ、篩下を回収することを特徴とする請求項２に記載のＡｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末の製造方法。
【請求項４】
前記工程１において、ボール及び粉末の質量比を（１０〜３０）：１にし、アルコールを媒体とし、３０分につき１０分間停止するように合計１〜３時間ボールミリングを行い（ただし、停止時間はボールミリング合計時間に含まれない）、篩にかけて室温で乾燥させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＡｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末の製造方法。
【請求項５】
前記工程１において、ステンレス鋼球を採用することを特徴とする請求項４に記載のＡｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末の製造方法。
【請求項６】
前記工程１において、前記ステンレス鋼球の密度は７．８ｇ／ｃｍ３であり、前記ステンレス鋼球の体積はボールミル缶容積の０．０４０％〜０．３５５％であり、前記ステンレス鋼球と前記混合粉体との合計体積はボールミル缶容積の３０〜４０％を占めることを特徴とする請求項５に記載のＡｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末の製造方法。
【請求項７】
前記工程２において、６０〜８０μｍの平均粒径の銀粉及び４０〜５３μｍの平均粒径の銀粉を質量比（１〜１０）：（０〜２）の割合で混合した銀粉を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＡｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末の製造方法。
【請求項８】
前記工程１において、前記酸化スズ、前記酸化ランタン、前記酸化銅及び前記酸化カドミウムの平均粒径はいずれも４０〜２７０μｍであり、前記ナノ複合粉体の平均粒径が１００〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＡｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末の製造方法。
【請求項９】
前記工程２において、ボール及び粉末の質量比を（６〜２０）：１にし、４〜１０時間ボールミリングを行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＡｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末の製造方法。
【請求項１０】
前記工程２において、ステンレス鋼球を採用することを特徴とする請求項９に記載のＡｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末の製造方法。
【請求項１１】
請求項２に記載の工程３で造粒した粉末に対し、成形、焼結を行なう工程４と、
工程４で得られた材料に対し焼きなましを行なう工程５と
を有することを特徴とするＡｇ／ＳｎＯ２電気接点材料の製造方法。
【請求項１２】
前記工程４は、成形する際、前記工程３で造粒した粉末を１００〜１９０ＭＰａの圧力で柱体となるように等静圧成形し、０．３〜１分間保圧することを特徴とする請求項１１に記載のＡｇ／ＳｎＯ２電気接点材料の製造方法。
【請求項１３】
前記工程４は、焼結する際、成形した材料を３００〜５５０℃の温度の炉内に入れて１時間保温後、７００〜８６０℃の温度の炉内に入れて５〜７時間保温後に取り出し、押出し比（１０〜２０）：１で熱間プレス加工を行うことを特徴とする請求項１２に記載のＡｇ／ＳｎＯ２電気接点材料の製造方法。
【請求項１４】
前記工程５は、前記工程４の前記熱間プレス加工で得られた材料を圧延し、５００〜７００℃の温度で２〜３時間焼きなましを行うことを特徴とする請求項１３に記載のＡｇ／ＳｎＯ２電気接点材料の製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法で製造されたことを特徴とするＡｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末。
【請求項１６】
請求項１１〜１４のいずれかに記載の方法で製造されたことを特徴とするＡｇ／ＳｎＯ２電気接点材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銀ベース合金複合材料の新型・改善型の製造法に関し、具体的にはＡｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末、ナノドープＡｇ／ＳｎＯ２電気接点材料及びそれらの製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、公知のＡｇ／ＳｎＯ２電気接点材料の技術としては、非特許文献１〜４及び特許文献１〜４が挙げられる。
以上の公開された技術では、銀ベース接点材料を作製するとき、異なる添加物及び製造法が採用され、高純度金属の微粒化、酸化技術を採用して酸化物粉末を製造する場合があり、各種金属の溶融などの方法を採用する場合もあり、上記方法には、銀の含有量が高く、コストが大きく、プロセス要求が厳しい等の欠点が存在し、且つ高温で酸化物粒子の凝集を引き起こしやすく、接点材料の使用寿命に影響を及ぼすので、工業化応用は困難であった。また、業務用接点材料の多くは、人体及び環境に有害なカドミウム元素を含有していたため、カドミウム元素含有量の少ない、性能のより優れた代替材料の開発が急務となっている。そして、以上の技術は、酸化物を細かに一様分布させるという鍵となる問題を解決することができず、且つ銀粉に同時に酸化スズ、酸化カドミウム、酸化ランタン、酸化銅等の酸化物を添加した電気接点材料の製造に関するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】中国特許出願公開第１４２５７９０号明細書
【特許文献２】中国特許出願公開第１０５８２８９号明細書
【特許文献３】中国特許出願公開第１０１１３６２８７号明細書
【特許文献４】特開昭５１−２６１９号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「新型銀酸化スズ電気接点材料」、希少金属材料と工学、（中国）、２００５年、第３巻、ｐ．４８３〜４８５
【非特許文献２】「Ａｇ／ＳｎＯ２接点材料及びその添加物の研究と発展」、材料導報、（中国）、２００５年、第１９巻、第５号、ｐ．３４〜３７
【非特許文献３】「Ａｇ／ＳｎＯ２電気接点材料の製造法研究の現状」、鋳造技術、（中国）、２００９年、第３０巻、第９号、ｐ．１１７３〜１１７６
【非特許文献４】「銀−希土酸化物接点材料の性能」、希少金属材料と工学、（中国）、２００１年、第３巻、ｐ．２０５〜２０７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、添加物を含む酸化物を細かに一様分布させたＡｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末、Ａｇ／ＳｎＯ２電気接点材料及びその製造法を提供することを目的とし、酸化ランタンが添加されたナノ酸化スズ、及び酸化カドミウム、酸化銅を高エネルギーボールミルで添加し、カドミウム元素の含有量を減らすことにより、電気接点材料を製造し、酸化物が銀母材に細かに一様分布するようにし、上記の背景技術において接点材料の酸化物が凝集しやすく、電気接点の温度上昇が高く、耐アーク摩耗性が比較的悪く、電気接点の寿命が低い等の欠点を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、酸化スズ、酸化ランタン、酸化銅及び酸化カドミウムを質量比１：（０．０８〜０．５）：（０．０５〜０．７）：（０．０８〜０．５）の割合で混合して混合粉体を調製し、混合粉体に対し８００〜１５００回／分の回転速度のボールミリングを行うことによりナノ複合粉体を得る工程１と、工程１で得られたナノ複合粉体、及び銀粉を、ナノ複合粉体１１〜２２質量％及び銀粉７８〜８９質量％の割合で配合し、１３０〜２５０回／分の回転速度のボールミリングを行うことにより均一に混合し、ナノ複合粉体を銀粉の粒子にはめ込む工程２とを有することを特徴とするＡｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末を製造する方法である。
本発明は、上記工程２で得られた粉末を造粒する工程３を更に有してもよい。
また、本発明は、上記工程３で造粒した粉末に対し、成形、焼結を行なう工程４と、工程４で得られた材料に対し焼きなましを行なう工程５とを有することを特徴とするＡｇ／ＳｎＯ２電気接点材料を製造する方法である。
また、本発明は、上記の方法によって製造されたことを特徴とするＡｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末及びＡｇ／ＳｎＯ２電気接点材料である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によるＡｇ／ＳｎＯ２電気接点材料は、酸化物粒子が細かく、分布が均一で、環境に優しく、コストが比較的安く、導電性及び耐摩耗性が良好であるというメリットがあり、応用の先行きがより広い。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明において、アルコールを助磨剤として利用し、１〜３時間の高エネルギーボールミリングを行うことによりナノＳｎＯ２複合粉体を調製し、得られたナノ複合粉体と銀粉とを所定の割合で混合し、１３０〜２５０回／分の回転速度のボールミリングを４〜１０時間行って得られた銀−酸化物複合粉体の顕微鏡形態であり、ナノ酸化物複合粉体が銀粉の粒子にはめ込まれ、酸化物が母材に分散分布している。
【図２】図１に示したボールミリング・混合された銀−酸化物複合粉体を５００〜６５０℃の温度の炉内に入れ、１〜３時保温して、焼きなましを行った後、１００〜１９０ＭＰａの圧力で等静圧成形し、成形した試料を３００〜５５０℃の温度の炉内に入れて０．５〜１．５時間保温後、７００〜８６０℃の温度の炉内に入れて５〜７時間保温後に取り出し、１００〜１８０ＭＰａの圧力で熱間プレス加工して得られた成形品の顕微鏡組織形態である。
【図３】高エネルギーボールミリングを行うことによりナノＳｎＯ２複合粉体を調製し、得られたナノ複合粉体と銀粉とを所定の割合で混合し、ボールミリングを２時間行って得られた銀−酸化物複合粉体の顕微鏡形態であり、ボールミリング時間が短すぎるため、ナノ酸化物複合粉体は銀粉の粒子にはめ込まれていない。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳しく説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
［製造法概要］
＜Ａｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末＞
以下、本発明のＡｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末を製造する方法について説明する。
まず、工程１において、酸化スズ、酸化ランタン、酸化銅及び酸化カドミウムを質量比１：（０．０８〜０．５）：（０．０５〜０．７）：（０．０８〜０．５）の割合で混合し、高エネルギーボールミリング（即ち、回転速度８００〜１５００回／分）を行うことによりナノ複合粉体を調製する。好ましくは、高エネルギーボールミリングを行なう際、ボール及び粉末の質量比を（１０〜３０）：１にし、アルコールを媒体とし、合計１〜３時間ボールミリングを行い（ただし、３０分につき１０分間停止し、停止時間はボールミリング合計時間に含まれない）、試料を篩にかけ、室温で乾燥させる。好ましくは、酸化スズ、酸化ランタン、酸化銅及び酸化カドミウムの平均粒径がいずれも４０〜２７０μｍである。好ましくは、ボールとしてステンレス鋼球を採用する。例えば、ステンレス鋼球を採用し、且つボール及び粉末の質量比を（１０〜３０）：１にしてボールミリングを行うことにより、添加物を含むナノ酸化スズ粉体が得られる。比表面積テスター及び比重瓶を用いて、得られたナノ酸化スズ粉体の比表面積及び密度をそれぞれ得て、その平均粒径が１００〜５００ｎｍであることを算出する。その他、ステンレス鋼球の密度は７．８ｇ／ｃｍ３であり、ステンレス鋼球の体積はボールミル缶容積の０．０４０％〜０．３５５％であり、ステンレス鋼球と粉体との合計体積はボールミル缶容積の３０〜４０％を占めることが好ましい。
【００１０】
その後、工程２において、上記得られたナノ複合粉体と銀粉を、ナノ複合粉体１１〜２２質量％及び銀粉７８〜８９質量％の割合で量り、１３０〜２５０回／分の回転速度のボールミリングを行うことにより均一に混合し、ナノ複合粉体を銀粉の粒子へはめ込む（図１を参照）。好ましくは、上記銀粉として、６０〜８０μｍの平均粒径の銀粉及び４０〜５３μｍの平均粒径の銀粉を質量比（１〜１０）：（０〜２）の割合で混合したものを用いる。その他、好ましくは、ボールミリングを行う際、ボール及び粉末の質量比を（６〜２０）：１にし、４〜１０時間ボールミリングを行うことにより、ボールミリングによる合金化が実現し、ナノ複合粉体が銀粉の粒子にはめ込まれる。その他、好ましくは、ボールとしてステンレス鋼球を採用する。
【００１１】
上記製造法によれば、以下の有益な効果を得ることができる。
１．酸化カドミウムの一部を酸化スズに替えることにより、環境及び人体に対するカドミウム元素の汚染を削減した。
２．酸化銅の添加により、電気アーク作用下での銀の湿潤性が改善され、材料の抵抗率が低減し、材料の導電率を６０％ＩＡＣＳ以上に上げることができた。
３．酸化ランタンを分散剤として添加することにより、ナノ酸化スズ粒子の高温での凝集を防止し、ナノ酸化物粒子と銀の湿潤性を高め、電気アークでの熔融銀の粘度を増加し、電気アーク摩耗耐性を上げた。また、ナノ酸化スズ粒子の分散性が改善され、酸化物が母材に分散分布し、且つ母材との金属結合が比較的強く、「分散強化」効果が著しいため、当該粉末で製造されたＡｇ／ＳｎＯ２電気接点材料の硬度は比較的高い。加工条件を適宜選択することにより、Ａｇ／ＳｎＯ２電気接点材料の硬度（ＨＶ０．２）は１２０〜１５０に達することができた。
４．銀粉と各種金属酸化物粉末を高エネルギーボールミリングにより混合したため、その粉末を成形し、焼結してプレス加工した接点材料において、銀の使用量が低減され、コストも削減された。
５．粒度の異なる銀粉を混合し、混合物の空隙率が効果的に低減され、かつ高エネルギーボールミリングを利用して粉末を混合することにより結晶粒を微細化した。また、ボールミリング過程においてナノ複合粉体が銀粉の粒子にはめ込まれ、酸化物が母材に分散分布することにより、試料の成形性と電気的特性は改善された。
【００１２】
その他、工程２の後、工程３において、工程２で得られた粉末を造粒してもよい。好ましくは、工程２で得られた粉末を５００〜６５０℃の温度の炉内に入れ、０．５〜２．０時間保温後、別の室温炉内に入れて冷却し、冷却したものを粉砕し、４０〜６０メッシュの篩にかけ、篩下を回収する。
【００１３】
＜Ａｇ／ＳｎＯ２電気接点材料＞
以下、上記Ａｇ／ＳｎＯ２電気接点用粉末を基にしてＡｇ／ＳｎＯ２電気接点材料を製造する方法について説明する。
まず、工程４において、上記工程３で造粒された粉末を成形、焼結する。好ましくは、成形する際、工程３で造粒した粉末を１００〜１９０ＭＰａの圧力で柱体となるように等静圧成形し、０．３〜１分間保圧する。好ましくは、焼結する際、成形した柱体を３００〜５５０℃の温度の炉内に入れて０．５〜１．５時間保温後、７００〜８６０℃の炉内に入れて５〜７時間保温後に取り出し、押出し比を（１０〜２０）：１にして熱間プレス加工を行う。なお、本明細書において、押出し比（extrusion ratio）とは、金型の材料を押し付ける側の断面積を最終的に材料が出て行く側の穴の断面積で割った値である。これにより得られた試料の形態は、図２に示されるように、試料中の酸化物はすべて粒子状をし、Ａｇ母材上に一様分布している。それは、焼結過程において、ナノ酸化物がＡｇ母材中に分散分布し、母材に隔てられ被覆され、相互分離し、生長に必須の成分条件を欠くことが原因であり、それ故、酸化物が著しく凝集せず、大きくならず、最終的に、ナノ酸化物粒子がＡｇ結晶粒内に分散分布している従来と異なる組織が得られる。また、熱間プレス加工を採用することにより、材料の密度を９．５０ｇ／ｃｍ３以上に高めることができる。
【００１４】
その後、工程５において、工程４で得られた材料に対し焼きなましを行なう。好ましくは、工程４で得られたものを、実際の工業生産上の必要に応じて圧延し、圧延して得られた材料を５００〜７００℃の温度で２〜３時間焼きなまし、製品の硬度を調整し、最終的な接点材料が得られる。
【実施例】
【００１５】
以下、いくつか具体例を挙げて説明を行なう。ただし、本発明者らの実験によれば、上記［製造法概要］に記載した条件を満たしさえすれば、ナノ複合粉体を銀粉の粒子へはめ込むことができ、さらにナノ酸化物粒子がＡｇ結晶粒内に分散分布された組織を得ることができ、下記の実施例でしか上記効果を実現できないと理解すべきではない。
【００１６】
＜実施例１＞
工程１において、酸化スズ、酸化ランタン、酸化銅及び酸化カドミウムを質量比１：０．５：０．７：０．５の割合で混合し、ボール及び粉末の質量比を１０：１にしてボールミル缶内に入れ、ステンレス鋼球を採用し、アルコールを媒体とし、ボールミルの回転速度を８００回／分にして１時間ボールミリングを行い（ただし、３０分につき１０分間停止）、試料を篩にかけ、室温で乾燥させた。粉体の比表面積及び密度を測定することで、粉体の平均粒径が４３０ｎｍであることを算出した。これにより、ナノ複合粉体が得られた。
工程２において、平均粒径が６５μｍである銀粉と平均粒径が５０μｍである銀粉とを質量比１０：１の割合で混合した。この銀粉７８質量％及び上記得られたナノ複合粉体２２質量％の配合割合にした粉末試料を、ボール及び粉末の質量比を７：１にしてボールミルに入れ、ボールミルの回転速度を１３０回／分にして４時間ボールミリングを行った後、取り出した。得られた粉体は均一に混合されていた。
工程３において、ボールミリングした試料を５００℃の温度の炉内に入れて２時間保温した後、取り出し、別の室温炉内に入れて冷却し、冷却した試料を粉砕し、５５メッシュの篩にかけ、篩下を回収した。
工程４において、冷却した粉末を等静圧成形金型内に入れ、１１０ＭＰａの圧力をかけ、０．７分間保圧し、成形した。成形した試料を４００℃の温度の炉内に入れて１時間保温後、７１０℃の温度の炉内に入れて５時間保温後、取り出した。その後、試料をプレス加工機に入れ、金型の温度を４００℃にし、１７０ＭＰａの圧力をかけ、開口の寸法を４０×４ｍｍにし、押出し比を１０：１にし、成形品を得た。
工程５において、熱間プレス加工により得られた成形品を実際の工業生産上の必要に応じて圧延し、圧延して得られた材料を５５０℃の温度で２時間焼きなまして製品の硬度を調節し、最終的に接点材料を得た。得られた接点材料の密度は９．６０ｇ／ｃｍ３、硬度ＨＶ０．２は１３５、導電率（％ＩＡＣＳ）は６８であった。
【００１７】
＜実施例２＞
工程１において、酸化スズ、酸化ランタン、酸化銅及び酸化カドミウムを質量比１：０．０９：０．１：０．５の割合で混合し、ボール及び粉末の質量比を１０：１にしてボールミル缶内に入れ、ステンレス鋼球を採用し、アルコールを媒体とし、ボールミルの回転速度を９００回／分にして１時間ボールミリングを行い（ただし、３０分につき１０分間停止）、室温で乾燥させた。粉体の比表面積及び密度を測定することで、粉体の平均粒径が３８０ｎｍであることを算出した。これにより、ナノ複合粉体が得られた。
工程２において、平均粒径が７１μｍである銀粉と平均粒径が４５μｍである銀粉とを質量比８：１の割合で混合した。混合した銀粉８０質量％及び上記得られたナノ複合粉体２０質量％の配合割合にした粉末試料を、ボール及び粉末の質量比を８：１にしてボールミルに入れ、回転速度を１５０回／分にして５時間ボールミリングを行った後、取り出した。得られた粉体は均一に混合されていた。
工程３において、ボールミリングした試料を５５０℃の温度の炉内に入れて１時間保温した後、取り出し、別の室温炉内に入れて冷却し、冷却した試料を粉砕し、４０メッシュの篩にかけ、篩下を回収した。
工程４において、冷却した粉末を等静圧成形金型内に入れ、１００ＭＰａの圧力をかけ、０．６分間保圧し、成形した。成形した試料を４５０℃の温度の炉内に入れて１時間保温後、７３０℃の温度の炉内に入れて５時間保温後、取り出した。その後、試料をプレス加工機に入れ、金型の温度を４００℃にし、１６０ＭＰａの圧力をかけ、開口の寸法を５６×６ｍｍにし、押出し比を１８：１にし、成形品を得た。
工程５において、熱間プレス加工により得られた成形品を実際の工業生産上の必要に応じて圧延し、圧延して得られた材料を５００℃の温度で２時間焼きなまして製品の硬度を調節し、最終的に接点材料を得た。得られた接点材料の密度は９．５５ｇ／ｃｍ３、硬度ＨＶ０．２は１３２、導電率（％ＩＡＣＳ）は６５であった。
【００１８】
＜実施例３＞
工程１において、酸化スズ、酸化ランタン、酸化銅及び酸化カドミウムを質量比１：０．２：０．３：０．１の割合で混合し、ボール及び粉末の質量比を１０：１にしてボールミル缶内に入れ、ステンレス鋼球を採用し、アルコールを媒体とし、ボールミルの回転速度を１１００回／分にして１時間ボールミリングを行い（ただし、３０分につき１０分間停止）、試料を篩にかけ、室温で乾燥させた。粉体の比表面積及び密度を測定することで、粉体の平均粒径が３８０ｎｍであることを算出した。これにより、ナノ複合粉体が得られた。
工程２において、平均粒径が７５μｍである銀粉と平均粒径が４５μｍである銀粉とを質量比９：１の割合で混合した。混合した銀粉８３質量％及び上記得られたナノ複合粉体１７質量％の配合割合にした粉末試料を、ボール及び粉末の質量比を８：１にしてボールミルに入れ、ボールミルの回転速度を１５０回／分にして４時間ボールミリングを行った後、取り出した。得られた粉体は均一に混合されていた。
工程３において、ボールミリングした試料を４５０℃の温度の炉内に入れて１．５時間保温した後、取り出し、別の室温炉内に入れて冷却し、冷却した試料を粉砕し、５８メッシュの篩にかけ、篩下を回収した。
工程４において、冷却した粉末を等静圧成形金型内に入れ、１３０ＭＰａの圧力をかけ、１分間保圧し、成形した。成形した試料を５００℃の温度の炉内に入れて１時間保温後、８６０℃の温度の炉内に入れて５時間保温後、取り出した。その後、試料をプレス加工機に入れ、金型の温度を４３０℃にし、１６５ＭＰａの圧力をかけ、開口の寸法を５６×６ｍｍにし、押出し比を１８：１にし、成形品を得た。
工程５において、熱間プレス加工により得られた成形品を実際の工業生産上の必要に応じて圧延し、圧延して得られた材料を５８０℃の温度で２時間焼きなまして製品の硬度を調節し、最終的に接点材料を得た。得られた接点材料の密度は９．５３ｇ／ｃｍ３、硬度ＨＶ０．２は１２８、導電率（％ＩＡＣＳ）は６４であった。
【００１９】
＜実施例４＞
工程１において、酸化スズ、酸化ランタン、酸化銅及び酸化カドミウムを質量比１：０．２：０．３：０．１の割合で混合し、ボール及び粉末の質量比１０：１にしてボールミル缶内に入れ、ステンレス鋼球を採用し、アルコールを媒体とし、ボールミルの回転速度を１１００回／分にして１時間ボールミリングを行い（ただし、３０分につき１０分間停止）、試料を篩にかけ、室温で乾燥させた。粉体の比表面積及び密度を測定することで、粉体の平均粒径が３８０ｎｍであることを算出した。これにより、ナノ複合粉体が得られた。
工程２において、平均粒径が７５μｍである銀粉８３質量％及び上記得られたナノ複合粉体１７質量％の配合割合にした粉末試料を、ボール及び粉末の質量比を８：１にしてボールミルに入れ、ボールミルの回転速度を１５０回／分にして４時間ボールミリングを行った後、取り出した。得られた粉体は均一に混合されていた。
工程３において、ボールミリングした試料を４５０℃の温度の炉内に入れて１．５時間保温した後、取り出し、別の室温炉内に入れて冷却し、冷却した試料を粉砕し、５８メッシュの篩にかけ、篩下を回収した。
工程４において、冷却した粉末を等静圧成形金型内に入れ、１３０ＭＰａの圧力をかけ、１分間保圧し、成形した。成形した試料を５００℃の温度の炉内に入れて１時間保温後、８６０℃の温度の炉内に入れて５時間保温後、取り出した。その後、試料をプレス加工機に入れ、金型の温度を４３０℃にし、１６５ＭＰａの圧力をかけ、開口の寸法を５６×６ｍｍにし、押出し比を２０：１にし、成形品を得た。
工程５において、熱間プレス加工により得られた成形品を実際の工業生産上の必要に応じて圧延し、圧延して得られた材料を５８０℃の温度で２時間焼きなまして製品の硬度を調節し、最終的に接点材料を得た。得られた接点材料の密度は９．５１ｇ／ｃｍ３、硬度ＨＶ０．２は１２２、導電率（％ＩＡＣＳ）は６１であった。
【００２０】
＜参考例＞
工程１において、酸化スズ、酸化ランタン、酸化銅及び酸化カドミウムを質量比１：０．１：０．３：０．２の割合で混合し、ボール及び粉末の質量比を１０：１にしてボールミル缶内に入れ、ステンレス鋼球を採用し、アルコールを媒体とし、ボールミルの回転速度を１１００回／分にして１時間ボールミリングを行い（ただし、３０分につき１０分間停止）、試料を篩にかけ、室温で乾燥させた。粉体の比表面積及び密度を測定することで、粉体の平均粒径が３８０ｎｍであることを算出した。これにより、ナノ複合粉体が得られた。
工程２において、平均粒径が７５μｍである銀粉と平均粒径が４５ｍｍである銀粉とを質量比９：１の割合で混合した。混合した銀粉８３質量％及び上記得られたナノ複合粉体１７質量％の配合割合にした粉末試料を、ボール及び粉末の質量比を８：１にしてボールミルに入れ、ボールミルの回転速度を１５０回／分にして２時間ボールミリングを行った後、取り出した。混合後の粉体形態は、図３に示されるように、酸化物粉体が銀母材中に明らかに凝集しているのが見られた。
工程３において、ボールミリングした試料を４５０℃の温度の炉内に入れて１．５時間保温した後、取り出し、別の室温炉内に入れて冷却し、冷却した試料を粉砕し、５８メッシュの篩にかけ、篩下を回収した。
工程４において、冷却した粉末を等静圧成形金型内に入れ、１３０ＭＰａの圧力をかけ、１分間保圧し、成形した。成形した試料を５００℃の温度の炉内に入れて１時間保温後、８６０℃の炉内に入れて５時間保温後、取り出した。その後、試料をプレス加工機に入れ、金型の温度を４３０℃にし、１６５ＭＰａの圧力をかけ、開口の寸法を５６×６ｍｍにし、押出し比を１７：１にし、成形品を得た。しかし、得られた成形品の縁に比較的大きな亀裂が見られるため、後続の圧延及び焼きなまし加工が行えなかった。
参考例の結果から分るように、ボールミリングによってナノ複合粉体と銀粉とを混合する際に、ボールミリング時間が短すぎると、ナノ酸化物の凝集が起こり、プレス加工の過程で大きな亀裂が発生しやすくになって、後続の加工を行うことができない。
【００２１】
原理上、本発明のいくつかの効果について説明する。
１．酸化スズ、酸化ランタン及び酸化銅を添加することにより、酸化カドミウムの添加量が低減され、環境に対するカドミウム元素の汚染が減少し、銀粉の使用量が低減され、コストが節約された。また、高温電気アーク作用下での銀粉粒子の凝集が改善され、接点材料の使用寿命の延長に寄与する。
２．平均粒径が６０〜８０μｍである銀粉と平均粒径が４０〜５３μｍである銀粉とを十分混合することにより、効果的に混合物の空隙を充填し、製品の密度をより高めることができた。
３．粉末の混合→造粒→成形→焼結→熱間プレス加工の順で操作し、工程が簡単で、投入設備が少ないため、最大限に投入コストを削減した。ボールミリング過程中、ボールミリングによる合金化が実現し、後続のボールミリング過程中、酸化物ナノ粉体が銀粉の粒子にはめ込まれ、ナノ銀粉が酸化物の表面に包まれているため、混合物の空隙率が低減されると同時に、各種成分の混合が比較的均一なため、材料の密度及び電気的特性が効果的に高まった。
【００２２】
本発明に従って製造された添加物を含むナノＡｇ／ＳｎＯ２電気接点材料は、既存の接点材料に比べると、環境に対するカドミウム元素の汚染が減少したとともに、銀の含有量が低減され、コストが節約された。電気アーク高温作用下で、接点材料表面におけるナノ粒子の凝集が低減され、導電性が強まった。また、酸化物含有量の増加により、接点材料の硬度及び耐摩耗性が向上した。その上、添加する酸化物はすべて高温安定性を持っているため、接点材料の使用寿命を大幅に延長することができる。また、各種新たなプロセスの採用により、材料の密度が効果的に向上し、材料の各種性能を効果的に改善することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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