(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｇ及び易酸化性金属を含む合金からなる粒子を、酸素ガス雰囲気下において、超臨界水又は亜臨界水で内部酸化させることを特徴とするＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法。
【請求項２】
前記内部酸化時の加熱温度が、前記易酸化性金属の融点以下であることを特徴とする請求項１に記載のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法。
【請求項３】
前記合金からなる粒子が、ガスアトマイズ法によって製造されることを特徴とする請求項１又は２に記載のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法。
【請求項４】
前記内部酸化の前に、前記合金からなる粒子を界面活性剤と混合することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法。
【請求項５】
前記合金が、水の臨界温度よりも高い融点を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法。
【請求項６】
前記易酸化性金属がＺｎであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法。
【請求項７】
前記合金中の前記Ｚｎの含有量が１〜４０質量％であることを特徴とする請求項６に記載のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法。
【請求項８】
前記易酸化性金属が、Ｉｎ、Ｓｎ又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法。
【請求項９】
前記合金中の前記Ｉｎの含有量が１〜２１質量％、前記合金中の前記Ｓｎの含有量が１〜２４．５８質量％であることを特徴とする請求項８に記載のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法。
【請求項１０】
反応炉に水を供給する水供給源と、
反応炉に酸素ガスを供給する酸素ガス供給源と、
Ａｇ及び易酸化性金属を含む合金からなる粒子を収容し、且つ前記水供給源及び前記酸素ガス供給源から水及び酸素ガスを受け入れて超臨界状態又は亜臨界状態とし、前記合金からなる粒子の内部酸化を行う反応炉と
を備えることを特徴とするＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置。
【請求項１１】
前記合金からなる粒子を連続的に供給する原料供給源をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置。
【請求項１２】
内部酸化された合金からなる粒子を排出する排出用チャンバーを前記反応炉の底部にさらに備えることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置。
【請求項１３】
前記反応炉が傾斜していることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｇ−酸化物系電気接点材料、その製造方法及び製造装置、並びに遮断器及び電磁接触器に関する。詳細には、本発明は、遮断器（特に、気中用遮断器）、電磁接触器、リレーなどに用いられるＡｇ−酸化物系電気接点材料、その製造方法及び製造装置、並びに当該Ａｇ−酸化物系電気接点材料を備える遮断器及び電磁接触器に関する。
【背景技術】
【０００２】
遮断器、電磁接触器、リレーなどに用いられる電気接点材料として、Ａｇ−酸化物系電気接点材料が一般に用いられている。Ａｇ−酸化物系電気接点材料は、耐食性、導電性、熱伝導性、加工性などに優れたＡｇを主成分とし、電気接点材料に必要な特性である耐溶着性、耐消耗性などを付加するために、易酸化性金属（以下、「Ｍｅ」と略す。）の酸化物（以下、「ＭｅＯ」と略す。）をＡｇ中に分散させた材料である。ＭｅＯの例としては、ＺｎＯ、ＣｄＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＣｕＯなどが挙げられる。
【０００３】
Ａｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法としては、内部酸化法、粉末冶金法などの方法が挙げられるが、耐溶着性及び耐消耗性の観点から、内部酸化法を用いることが好ましい。内部酸化法は、Ａｇ及びＭｅを加熱及び溶融して合金化してＡｇ−Ｍｅ合金を得た後、Ｍｅを選択的に酸化させる方法である。この方法では、Ａｇ−Ｍｅ合金を接点形状に加工する前に酸化する前酸化法と、Ａｇ−Ｍｅ合金を接点形状に加工した後に酸化する後酸化法とに一般に分けられる。一方、粉末冶金法は、Ａｇ粉末とＭｅＯ粉末とを混合し、成形及び焼結する方法である。
【０００４】
内部酸化法の中でも前酸化法は、Ａｇ−Ｍｅ合金中のＭｅを内部まで十分に酸化させるため、数ｍｍ〜１ｃｍ程度の小さな合金チップに予め加工した後、合金チップを内部酸化する。その後、一次加工（例えば、熱間加工、冷間加工など）によってワイヤー形状、薄板形状に加工し、二次加工（例えば、冷間加工、パンチングなど）によって接点形状に加工する。このようにして得られた接点材料を、ロウ付け、圧接などの方法によって台座に接合する。
この方法に用いられる合金チップを電子顕微鏡で観察すると、Ａｇ中のＭｅの分散状態にバラつきがあり、１μｍ〜十数μｍの大きさのＭｅが存在した状態が見られる。そのため、このような分散状態を有する合金チップを内部酸化して接点材料を製造すると、Ｍｅの分散状態によって接点材料の消耗度合に差異が生じ、接点材料の寿命が短くなるという問題がある。
【０００５】
そこで、Ａｇ中にＭｅを微細且つ均一に分散させる方法として、合金チップの代わりに、ガスアトマイズ法によって作製されたＡｇ−Ｍｅ合金粉末を用いる方法が提案されている。ガスアトマイズ法は、Ａｇ及びＭｅを含む溶融合金を、取鍋に設けられた小孔から流出させて細流とし、この細流に不活性気体（例えば、窒素、アルゴンなど）、水などの冷却媒体を吹き付けて急冷凝固させることでＡｇ−Ｍｅ合金粉末を得ることができる。ガスアトマイズ法によって得られるＡｇ−Ｍｅ合金粉末は、数μｍ〜数十μｍの球状であり、Ａｇの粒界にＭｅを微細且つ均一に分散させることができる。Ａｇ−Ｍｅ合金粉末は、内部酸化した後、一次加工及び二次加工を行うことによって接点材料とすることができる。
【０００６】
一方、後酸化法は、溶融合金をインゴットとして取り出し、一次加工によってワイヤー形状、薄板形状に加工し、二次加工によって接点形状に加工する。その後、加工されたＡｇ−Ｍｅ合金を内部酸化して接点材料とし、得られた接点材料をロウ付け、圧接などの方法によって台座に接合する。後酸化法は、接点形状に加工した後に内部酸化を行うため、前酸化法に比べて、Ａｇ−Ｍｅ合金中のＭｅを内部まで均一に酸化させることができず、酸化が不十分な層が中心部に形成される場合がある。
【０００７】
また、従来の内部酸化法は、一般に、酸化炉に合金を入れ、常圧〜１０ａｔｍ程度の酸素雰囲気下で５００〜７００℃に加熱処理することによって行われている（例えば、特許文献１及び２参照）。
しかしながら、従来の内部酸化法では、ガスアトマイズ法によって作製されたＡｇ−Ｍｅ合金粉末を用いたとしても、縞状にＭｅＯが析出することがあるため、ＭｅＯをＡｇ中に微細且つ均一に分散させることが難しく、消耗性が十分でないという問題がある。
そこで、特許文献３は、Ａｇ−ＺｎＯ合金粉末にＹ２Ｏ３（酸化イットリウム）を配合して機械的に混合することで、ＺｎＯをＡｇ中に微細且つ均一に分散させる方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５１−１４４９６６号公報
【特許文献２】特開昭５２−１２８５５５号公報
【特許文献３】特開昭６１−２７２３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３は、Ｙ２Ｏ３の配合によってＡｇ中のＺｎＯの分散性を向上させているものの、Ｙ２Ｏ３は高価であるため、Ａｇ−酸化物系電気接点材料の製造コストが上昇するという問題がある。また、特許文献３は、機械的な方法によってＡｇ中のＺｎＯの分散性を向上させる技術に関するものであり、内部酸化によってＡｇ中のＺｎＯなどのＭｅＯの分散性を向上させる技術については何ら提案していない。
【００１０】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、内部酸化によってＡｇ中のＭｅＯの分散性を向上させたＡｇ−酸化物系電気接点材料、その製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、Ａｇ中のＭｅＯの分散性を向上させることによって長寿命化させたＡｇ−酸化物系電気接点材料を備える遮断器及び電磁接触器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは上記のような問題を解決すべく鋭意研究した結果、Ａｇ中にＭｅＯが縞状に析出する原因が、内部酸化時の加熱温度が高いことに起因しており、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子を、酸素ガス雰囲気下において、超臨界水又は亜臨界水で内部酸化させることにより、低温で内部酸化を行うことができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、Ａｇ及び易酸化性金属を含む合金からなる粒子を、酸素ガス雰囲気下において、超臨界水又は亜臨界水で内部酸化させることを特徴とするＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法である。
また、本発明は、上記のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法によって製造されることを特徴とするＡｇ−酸化物系電気接点材料である。
【００１３】
また、本発明は、上記のＡｇ−酸化物系電気接点材料を備えることを特徴とする遮断器及び電磁接触器である。
さらに、本発明は、反応炉に水を供給する水供給源と、反応炉に酸素ガスを供給する酸素ガス供給源と、Ａｇ及び易酸化性金属を含む合金からなる粒子を収容し、且つ前記水供給源及び前記酸素ガス供給源から水及び酸素ガスを受け入れて超臨界状態又は亜臨界状態とし、前記合金からなる粒子の内部酸化を行う反応炉とを備えることを特徴とするＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、内部酸化によってＡｇ中のＭｅＯの分散性を向上させたＡｇ−酸化物系電気接点材料、その製造方法及び製造装置を提供することができる。
また、本発明によれば、Ａｇ中のＭｅＯの分散性を向上させることによって長寿命化させたＡｇ−酸化物系電気接点材料を備える遮断器及び電磁接触器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ガスアトマイズ法に用いられる装置の概略図である。
【図２】図１の装置のノズル先端部近傍の拡大図である。
【図３】Ａｇ−Ｚｎ合金の相図である。
【図４】Ａｇ−Ｉｎ合金の相図である。
【図５】Ａｇ−Ｓｎ合金の相図である。
【図６】ガスアトマイズ法によって製造されたＡｇ−Ｍｅ合金粒子の断面模式図である。
【図７】実施の形態１のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法によって内部酸化されたＡｇ−ＭｅＯ合金粒子の断面模式図である。
【図８】一般的な内部酸化によって形成されるＡｇ−ＭｅＯ合金粒子の断面模式図である。
【図９】接触子にロウ付けで形成されたＡｇ−酸化物系電気接点材料の断面模式図である。
【図１０】接触子にリベットかしめで形成されたＡｇ−酸化物系電気接点材料の断面模式図である。
【図１１】実施の形態２のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置の概略図である。
【図１２】実施の形態３のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置の概略図である。
【図１３】実施の形態４のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置の概略図である。
【図１４】実施の形態５のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置の概略図である。
【図１５】実施の形態６のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法は、Ａｇ及び易酸化性金属を含む合金からなる粒子（以下、「Ａｇ−Ｍｅ合金粒子」という。）を、酸素ガス雰囲気下、超臨界水又は亜臨界水で内部酸化させることによって行われる。
ここで、本明細書において「超臨界水」とは、物質の状態図で温度、圧力、エントロピー線図の臨界点を超え、気体、液体及び固体の三態のいずれでもない超臨界状態の水のことを意味する。ここで、一般に、水の臨界温度は３７４℃、水の臨界圧力は２２．１２ＭＰａである。また、本明細書において「亜臨界水」とは、超臨界状態を超えてはいないが、それに近い高温高圧状態であって、気体、液体及び固体の三態から超臨界状態までの過渡的な遷移状態（亜臨界状態）にある水のことを意味する。
【００１７】
超臨界水又は亜臨界水の酸素の飽和溶解量は、常温（２５℃）常圧（１ａｔｍ）状態の水に対する酸素の飽和溶解量（約８ｍｇ／Ｌ）に比べて１００倍以上に増加する。そのため、酸素ガス雰囲気下で超臨界水又は亜臨界水を用いて内部酸化を行うことにより、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子の内部酸化を効率的に行うことができる。特に、酸素が溶解した超臨界水又は亜臨界水は、Ａｇを酸化させないため、Ｍｅのみを選択的に酸化させることができる。
【００１８】
本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法に使用される易酸化性金属（Ｍｅ）としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のもの用いることができる。易酸化性金属の例としては、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｌａなどが挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１９】
以下、本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。
本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法において使用されるＡｇ−Ｍｅ合金粒子としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いて製造することができる。その中でも、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子は、Ａｇ中にＭｅを均一に分散させる観点から、ガスアトマイズ法によって製造することが好ましい。
図１は、ガスアトマイズ法に用いられる装置の概略図を示す。また、図２は、図１の装置のノズル先端部近傍の拡大図を示す。図１に示すように、Ａｇ及びＭｅを溶融した合金（以下、「Ａｇ−Ｍｅ溶融合金１」という。）を取鍋２の底部に設けられた小孔から流出させて細流とし、この細流にノズル３から不活性気体（例えば、窒素、アルゴンなど）、水などの冷却媒体４を吹き付ける。冷却媒体４が吹き付けられた細流は、真空チャンバー５内で急冷凝固し、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６が形成される。Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６は、真空チャンバー５の底部から排出され、受け皿７に集められる。集められたＡｇ−Ｍｅ合金粒子６は、必要に応じて分級（篩分け）して大きさが揃えられる。
【００２０】
Ａｇ−Ｍｅ溶融合金１におけるＡｇ及びＭｅの含有量は、Ａｇ−酸化物系電気接点材料に適した範囲であれば特に限定されない。
ここで、Ａｇ及びＺｎを含む合金（以下、「Ａｇ−Ｚｎ合金」という。）の相図を図３、Ａｇ及びＩｎを含む合金（以下、「Ａｇ−Ｉｎ合金」という。）の相図を図４、Ａｇ及びＳｎを含む合金（以下、「Ａｇ−Ｓｎ合金」という。）の相図を図５にそれぞれ示す（出典：Thaddeus B. Massalski著, Binary Alloy Phase Diagrams, Second Edition Vol.1, 1990）。
図３に示すように、Ａｇ−Ｚｎ合金の融点は、Ｚｎの含有量に関わらず、Ｚｎの融点（４１９．５８℃）よりも高く、且つ水の臨界温度（３７４℃）よりも高い。そのため、ＭｅがＺｎである場合、Ａｇ−Ｚｎ溶融合金におけるＺｎの含有量は、特に限定されないが、一般に１〜４０質量％、好ましくは５〜３０質量％、より好ましくは８〜２５質量％、最も好ましくは１０質量％超過２０質量％以下である。一般的な内部酸化を用いる場合、Ｚｎの含有量が高くなると、内部酸化時にＡｇ−Ｚｎ合金粒子の表面に厚いＺｎＯ層が形成されて内部酸化の進行が阻害されるものの、本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法に用いられる内部酸化によれば、酸化力が大きいため、Ｚｎの含有量が高くなってもＺｎを効率的に酸化させることができる。また、Ｚｎの含有量が多い合金チップの場合、酸化時のＺｎＯの体積膨張によってクラックが入り、合金チップが砕け易くなるが、ガスアトマイズ法によって得られるＡｇ−Ｚｎ合金粒子は小さいため、クラックが入り難く、Ｚｎの含有量を高めることが可能になる。なお、図示していないが、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｆｅ又はＬａを含むＡｇ合金の融点もまた、これらの元素の融点よりも高く、且つ水の臨界温度よりも高いため、各元素の含有量はＺｎの場合と同様にすることができる。
【００２１】
他方、図４に示すように、Ａｇ−Ｉｎ合金においては、Ｉｎの融点が１５６．６３４℃と低いため、Ｉｎの含有量が多いと、水の臨界温度よりも融点が低くなる。また、図５に示すように、Ａｇ−Ｓｎ合金においても、Ｓｎの融点が２３１．９６８１℃と低いため、Ｓｎの含有量が多いと、水の臨界温度よりも融点が低くなる。そのため、Ｉｎ又はＳｎの含有量が多いＡｇ合金からなる粒子では、超臨界水を用いて内部酸化させる際に、水の臨界温度に達する前に合金が溶解してしまうため、合金粒子の形状を保持することができない場合がある。
したがって、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子としてＡｇ−Ｉｎ合金粒子を用いる場合、Ａｇ−Ｉｎ溶融合金におけるＩｎの含有量は、一般に２１質量％以下、好ましくは１〜２１質量％、より好ましくは５〜２１質量％、さらに好ましくは１０〜２１質量％、最も好ましくは１５質量％超過２１質量％以下に制御すべきである。また、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子としてＡｇ−Ｓｎ合金粒子を用いる場合、Ａｇ−Ｓｎ溶融合金におけるＳｎの含有量は、一般に２４．５８質量％以下、好ましくは１〜２４．５８質量％、より好ましくは５〜１９質量％、さらに好ましくは１０〜１９質量％、最も好ましくは１５質量％超過１９質量％以下に制御すべきである。Ｉｎ又はＳｎの含有量を上記の範囲に制御することにより、合金粒子の形状を保持しつつＩｎ又はＳｎを効率的に酸化させることができる。
【００２２】
ガスアトマイズ法によって製造されたＡｇ−Ｍｅ合金粒子６の断面模式図を図６に示す。この断面模式図は、ＡｇとＭｅとの質量割合を８０：２０とした場合に得られたＡｇ−Ｍｅ合金粒子６のＳＥＭ画像を模式化した図である。図６に示すように、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６は、Ａｇ８の粒界にＭｅ９が微細且つ均一に分散した構造を有する。具体的には、１μｍ程度の粒径を有するＡｇ８の結晶の周りにＭｅ９が存在しており、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６におけるＭｅ９の分布も均一である。また、図示していないが、Ｍｅ９がＩｎである場合、Ａｇ８の結晶中にもＩｎが拡散している。
Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６は、各種製造条件によって異なるが、一般に数μｍ〜数十μｍの粒径を有する。
【００２３】
内部酸化は、上記のようにして製造されたＡｇ−Ｍｅ合金粒子６を、酸素ガス雰囲気下、超臨界水又は亜臨界水と接触させることによって行う。超臨界水又は亜臨界水は、水が超臨界状態又は亜臨界状態となる温度及び圧力に設定することによって得ることができる。
ここで、本明細書において「水が超臨界状態となる温度及び圧力」とは、水の臨界温度以上の温度及び水の臨界圧力以上の圧力のことを意味する。また、本明細書において「水が亜臨界状態となる温度及び圧力」とは、水の臨界温度よりも１０％低い温度以上水の臨界温度未満の温度、及び水の臨界圧力よりも１０％低い圧力以上水の臨界圧力未満の温度のことを意味する。
【００２４】
本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法に使用するのに最適な超臨界水は、使用する易酸化性金属（Ｍｅ）の種類に応じて、温度及び圧力の範囲を制御することによって得ることができる。例えば、易酸化性金属がＺｎである場合、温度を、好ましくは水の臨界温度以上Ｚｎの融点（４１９．４６℃）以下、より好ましくは３７５℃〜４１５℃、さらに好ましくは３８０〜４１０℃、最も好ましくは３８０〜４００℃、且つ圧力を、好ましくは臨界圧力以上５０ＭＰａ以下、より好ましくは２３〜４５ＭＰａ、さらに好ましくは２４〜４０ＭＰａに設定することによって内部酸化に最適な超臨界水を得ることができる。温度がＺｎの融点よりも高いと、内部酸化時に溶融したＺｎが移動し、酸化されたＺｎ（すなわち、ＺｎＯ）が凝集してＡｇ８中にＺｎＯが不均一に生成することがあるが、温度をＺｎの融点以下に設定することにより、この問題を防止することができる。
【００２５】
易酸化性金属がＩｎである場合、温度を、好ましくは水の臨界温度以上６７０℃以下、より好ましくは３７５℃〜６００℃、さらに好ましくは３８０〜５００℃、最も好ましくは３８０〜４５０℃、且つ圧力を、好ましくは臨界圧力以上５０ＭＰａ以下、より好ましくは２３〜４５ＭＰａ、さらに好ましくは２４〜４０ＭＰａに設定することによって内部酸化に最適な超臨界水を得ることができる。また、易酸化性金属がＳｎである場合、温度を、好ましくは水の臨界温度以上７２４℃以下、より好ましくは３７５℃〜６００℃、さらに好ましくは３８０〜５００℃、最も好ましくは３８０〜４５０℃、且つ圧力を、好ましくは臨界圧力以上５０ＭＰａ以下、より好ましくは２３〜４５ＭＰａ、さらに好ましくは２４〜４０ＭＰａに設定することによって内部酸化に最適な超臨界水を得ることができる。温度及び圧力を上記の範囲に制御することにより、合金粒子の溶解を防止することができる。
【００２６】
本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法に使用するのに最適な亜臨界水は、温度を、好ましくは３３５℃以上３７４℃未満、より好ましくは３４０℃以上３７４℃未満、さらに好ましくは３４５℃以上３７４℃未満、且つ圧力を、好ましくは２０ＭＰａ以上２２．１２ＭＰａ未満、より好ましくは２０．５ＭＰａ以上２２．１２ＭＰａ未満、さらに好ましくは２１ＭＰａ以上２２．１２ＭＰａ未満に設定することによって得ることができる。
【００２７】
超臨界水は、亜臨界水に比べて、酸素の飽和溶解量が大きいため、酸化力も高い。したがって、内部酸化を迅速且つ効率的に行う観点から、超臨界水を用いることが好ましい。
また、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６を超臨界水又は亜臨界水と接触させる時間は、特に限定されず、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６の組成、温度、圧力などの条件に応じて適宜調整すればよい。
また、酸素ガス雰囲気とする方法についても、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法に従って行うことができる。例えば、内部酸化用の反応容器内に酸素ガスを導入することによって酸素ガス雰囲気にすることができる。
【００２８】
なお、超臨界水の酸化力を向上させる方法として、塩酸、硫酸などの無機酸を添加する方法が知られているが、酸性領域下では、Ｍｅ９などの金属が溶解してしまうことがある。また、無機酸に起因するイオンが、合金中に取り込まれてしまう結果、接点材料の寿命が短くなることがある。そのため、本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法では、無機酸を使用しないことが好ましい。
【００２９】
上記のようにして内部酸化されたＡｇ−ＭｅＯ合金粒子の断面模式図を図７に示す。この断面模式図は、Ａｇ８とＭｅ９との質量割合を８０：２０とした場合に得られたＡｇ−Ｍｅ合金粒子６を内部酸化して得られたＡｇ−ＭｅＯ合金粒子のＳＥＭ画像を模式化した図である。図７に示すように、Ａｇ−ＭｅＯ合金粒子１０は、Ａｇ８の粒界にＭｅＯ１１が微細且つ均一に分散した構造を有し、ＭｅＯ１１の凝集が抑制されている。
【００３０】
また、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６は、内部酸化の前に、界面活性剤と混合することが好ましい。Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６を界面活性剤と混合した後に内部酸化を行うことにより、生成するＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０同士の固着を防止することができる。これは、界面活性剤の存在により、個々のＡｇ−Ｍｅ合金粒子６が界面活性剤に囲まれた状態で分散し、その状態のままでＡｇ−Ｍｅ合金粒子６の内部酸化が行われるためである。
【００３１】
界面活性剤としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。その中でも、好ましい界面活性剤としては、超臨界水又は亜臨界水によって酸化分解してＣＯ２及びＨ２Ｏとなり、且つハロゲン化物イオン（例えば、塩化物イオン）、硫化物イオン、金属イオン（例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン）などの無機イオンを含有しない非イオン性界面活性剤である。非イオン性界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンオレエートなどが挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３２】
他方、一般的な内部酸化によって形成されるＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０の断面模式図を図８に示す。図８に示すように、一般的な内部酸化によって形成されるＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０は、内部酸化時の高温加熱によってＭｅ９が溶融して移動するため、Ａｇ８の粒界にＭｅＯ１１が縞状に析出し、ＭｅＯ１１が微細且つ均一に分散しない。さらに、一般的な内部酸化によって形成されるＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０には空隙１２も発生する。さらに、内部酸化後は、Ａｇ−ＭｅＯ合金粒子１０同士が固着する。
【００３３】
上記のようにして得られたＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０は、当該技術分野において公知の方法に従い、一次加工（例えば、熱間加工、冷間加工など）によってワイヤー形状、薄板形状に加工し、二次加工（例えば、冷間加工、パンチングなど）によって接点形状に加工することによって、Ａｇ−酸化物系電気接点材料とすることができる。そして、このようにして得られたＡｇ−酸化物系電気接点材料は、ロウ付け、圧接などの方法によって台座に接合される。
【００３４】
本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法によれば、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６を、酸素ガス雰囲気下、超臨界水又は亜臨界水で内部酸化させることにより、低温で内部酸化を行うことができるため、内部酸化によってＡｇ８中のＭｅＯ１１の分散性を向上させたＡｇ−酸化物系電気接点材料を得ることができる。
【００３５】
実施の形態２．
本実施の形態の遮断器及び電磁接触器は、実施の形態１のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法によって得られたＡｇ−酸化物系電気接点材料を備える。
本実施の形態の遮断器及び電磁接触器の構成としては、Ａｇ−酸化物系電気接点材料を備えることを除き、特に限定されず、当該技術分野において公知の構成を用いることができる。
本実施の形態の遮断器及び電磁接触器において、Ａｇ−酸化物系電気接点材料は、固定接触子又は可動接触子の一方、好ましくは両方に設けられる。
【００３６】
Ａｇ−酸化物系電気接点材料を固定接触子又は可動接触子（以下、これらをまとめて「接触子」と略す。）に設ける方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。例えば、図９に示すように、Ａｇ−酸化物系電気接点材料４０を、ロウ材４１を用いて接触子４２にロウ付けすればよい。また、図１０に示すように、リベットかしめを用いてもよい。具体的には、接触子４２に穴４５を予め形成し、リベット４３の頭部にＡｇ−酸化物系電気接点材料４０を設けたリベット接点材料４４の胴部を穴４５に挿入した後、加圧変形させればよい。加圧変形の方法としては、特に限定されないが、例えば、リベット接点材料４４の上下方向から金型を用いて加圧すればよい。
【００３７】
本実施の形態の遮断器及び電磁接触器に用いられるＡｇ−酸化物系電気接点材料は、内部酸化によってＡｇ８中のＭｅＯ１１の分散性を向上させているため、消耗度合の不均一性を防止し、長寿命化を図ることができる。したがって、本実施の形態の遮断器及び電磁接触器は、長寿命化させたＡｇ−酸化物系電気接点材料を備えているため、長期信頼性が高い。
【００３８】
実施の形態３．
本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置は、実施の形態１のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法を実施するのに好ましいバッチ式の製造装置である。
以下、本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置について、図面を用いて説明する。
図１１は、本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置の概略図を示す。本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置は、反応炉２０に水を供給する水供給源２１と、反応炉２０に酸素ガスを供給する酸素ガス供給源２２と、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６を収容し、且つ水供給源２１及び酸素ガス供給源２２から水及び酸素ガスを受け入れて超臨界状態又は亜臨界状態とし、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６の内部酸化を行う反応炉２０とを備える。
【００３９】
反応炉２０の周囲には、反応炉２０内の温度を制御するためにヒーター２３が設けられる。反応炉２０は、耐食性の観点から、ステンレス、ニッケル基合金などの耐食性に優れた材質から形成することが好ましい。反応炉２０内には、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６の収容容器２４が設けられる。収容容器２４は、融点が高く、超臨界状態又は亜臨界状態においてＡｇ−Ｍｅ合金粒子６と反応しない材質（例えば、ニッケル基合金、アルミナなど）から形成されることが好ましい。
水供給源２１から反応炉２０のラインには、高圧ポンプ２５及びバルブ２６が設けられ、水供給源２１の水を高圧ポンプ２５で加圧して反応炉２０に導入する。高圧ポンプ２５としては、特に限定されないが、吐出圧力が２０ＭＰａ以上の高圧プランジャーポンプを使用することが好ましい。
【００４０】
酸素ガス供給源２２から反応炉２０のラインには、高圧コンプレッサー２７及びバルブ２６が設けられ、酸素ガス供給源２２の酸素ガスを高圧コンプレッサー２７で加圧して反応炉２０に導入する。
反応炉２０には、内部酸化に使用された超臨界水又は亜臨界水を排出するためのラインが設けられる。内部酸化に使用された超臨界水又は亜臨界水は、熱交換器２８で冷却され、汽水分離器２９で気体と液体とに分離した後に外部に排出する。反応炉２０と熱交換器２８との間のライン、熱交換機２８と汽水分離器２９との間のライン、及び汽水分離器２９の後の排出ラインにはバルブ２６が設けられる。
【００４１】
上記のような構成を有するＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置を用いたＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造は、以下の手順にて行われる。
まず、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６又はＡｇ−Ｍｅ合金粒子６と界面活性剤との混合物、及び必要に応じて純水を収容容器２４に収容して反応炉２０に配置する。
次に、反応炉２０を、ヒーター２３を用い、水が超臨界状態又は亜臨界状態となる温度に加熱する。加熱速度は、特に限定されず、反応炉２０の大きさなどに応じて適宜設定すればよい。
【００４２】
次に、水供給源２１の水を、水が超臨界状態又は亜臨界状態となる圧力に高圧ポンプ２５で加圧して反応炉２０に導入すると共に、酸素ガス供給源２２の酸素ガスを、高圧コンプレッサー２７で反応炉２０内の水圧以上に加圧して反応炉２０に導入する。反応炉２０に導入された水は、超臨界水又は亜臨界水となる。また、反応炉２０内に導入された酸素ガスは、反応炉２０内で超臨界水又は亜臨界水に溶解し、内部酸化を加速させる役割をする。超臨界水又は亜臨界水に対する酸素ガスの溶解量は、特に限定されないが、内部酸化を効率的に行う観点から、８００ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましい。
なお、上記の手順で行うことが理想ではあるが、製造の容易性などの観点から、反応炉２０の加熱前に酸素ガスを反応炉２０に導入し、反応炉２０の加熱後に酸素ガスの導入を停止してもよい。また、水及び酸素ガスの両方を反応炉２０に導入した後に反応炉２０を加熱すると、水が超臨界状態又は亜臨界状態となる前に、内部酸化によって形成されたＭｅＯ１１がイオンとなって水に溶解し易くなる。そのため、反応炉２０を加熱した後に水及び酸素ガスを反応炉２０に導入することが望ましい。
【００４３】
超臨界水又は亜臨界水によるＡｇ−Ｍｅ合金粒子６又はＡｇ−Ｍｅ合金粒子６と界面活性剤との混合物の処理時間（すなわち、水が超臨界状態又は亜臨界状態となる温度及び圧力となってからの時間）は、特に限定されず、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６又はＡｇ−Ｍｅ合金粒子６と界面活性剤との混合物の量などに応じて適宜設定すればよい。処理時間は、一般に０．５分〜５時間、好ましくは１分〜３時間、より好ましくは３分〜２時間、最も好ましくは５分〜１時間である。
【００４４】
超臨界水又は亜臨界水による内部酸化処理の後、内部酸化に使用された超臨界水又は亜臨界水を排出する。また、反応炉２０内を減圧し、次いで降温させる。ここで、反応炉２０内の圧力及び温度を上記のように制御することができない場合、ヒーター２３を停止して反応炉２０内を降温させた後、反応炉２０等の内部に滞留した気体を排出することによって反応炉２０内を減圧させる。その後、内部酸化によって得られたＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を反応炉２０から取り出し、乾燥させる。
【００４５】
上記のような構成を有するＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置は、装置の構成が単純であるため低コストであり、また、この装置を用いることにより、内部酸化によってＡｇ８中のＭｅＯ１１の分散性を従来よりも向上させたＡｇ−酸化物系電気接点材料を簡単に製造することができる。
【００４６】
実施の形態４．
本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置は、実施の形態１のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造方法を実施するのに好ましい連続供給方式の製造装置である。
以下、本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置について、図面を用いて説明する。なお、本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置の基本的な構成は、実施の形態３のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置と同じであるため、相違点のみ説明する。
【００４７】
図１２は、本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置の概略図を示す。本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置は、反応炉２０、水供給源２１及び酸素ガス供給源２２に加えて、反応炉２０にＡｇ−Ｍｅ合金粒子６又はＡｇ−Ｍｅ合金粒子６と界面活性剤との混合物（以下、「原料」と略す。）を連続的に供給する原料供給源３０を備える。原料供給源３０を設けることにより、反応炉２０内の圧力制御が容易になる。また、反応炉２０に原料を少量ずつ導入することができるため、反応の制御も容易になる。さらに、超臨界水又は亜臨界水中に原料を直接導入することができるため、副反応を抑制することもできる。
【００４８】
原料供給源３０において原料は水に分散される。また、原料供給源３０は、攪拌プロペラ３１を備えており、反応炉２０に供給する前に十分に攪拌される。原料供給源３０から反応炉２０のラインには、高圧ポンプ２５及びバルブ２６が設けられ、原料供給源３０の原料を含む水を高圧ポンプ２５で加圧して反応炉２０に連続的に導入する。高圧ポンプ２５としては、特に限定されないが、吐出圧力が２０ＭＰａ以上の高圧プランジャーポンプを使用することが好ましい。
【００４９】
水供給源２１から反応炉２０のラインには、高圧ポンプ２５、バルブ２６、及びヒーター２３が周囲に設けられた予備加熱配管３２が設けられる。水供給源２１の水は、高圧ポンプ２５で加圧し、次いで予備加熱配管３２で加熱した後に反応炉２０に導入する。
反応炉２０の底部には、内部酸化によって生成したＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を貯留するためのバルブ２６が設けられる。
反応炉２０の下方側面には、内部酸化に使用された超臨界水又は亜臨界水を排出するためのラインが設けられる。
【００５０】
上記のような構成を有するＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置を用いたＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造は、以下の手順にて行われる。
まず、反応炉２０を、ヒーター２３を用い、水が超臨界状態又は亜臨界状態となる温度に加熱する。
次に、水供給源２１の水を、水が超臨界状態又は亜臨界状態となる圧力に高圧ポンプ２５で加圧した後、予備加熱配管３２においてヒーター２３で水が超臨界状態又は亜臨界状態となる温度に加熱して反応炉２０に導入する。これと同時に、酸素ガス供給源２２の酸素ガスを、高圧コンプレッサー２７で反応炉２０内の水圧以上に加圧して反応炉２０に導入する。反応炉２０に導入された水は、超臨界水又は亜臨界水となり、反応炉２０内に導入された酸素ガスは、反応炉２０内で超臨界水又は亜臨界水に溶解する。
【００５１】
次に、原料供給源３０の原料を含む水を、水が超臨界状態又は亜臨界状態となる圧力に高圧ポンプ２５で加圧して反応炉２０に導入する。
反応炉２０に導入されたＡｇ−Ｍｅ合金粒子６は、反応炉２０を垂直落下する間に内部酸化されてＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０となり、反応炉２０の底部に設けられたバルブ２６上に堆積する。
反応炉２０の底部に設けられたバルブ２６上にＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０が一定量堆積した段階で製造装置を停止し、内部酸化に使用された超臨界水又は亜臨界水を排出する。その後、バルブ２６を開放して受け皿３３にＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を収集する。
【００５２】
上記のような構成を有するＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置は、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６を連続的に供給して内部酸化させることができるため、バッチ式の装置に比べて効率的であり、また、この装置を用いることにより、内部酸化によってＡｇ８中のＭｅＯ１１の分散性を従来よりも向上させたＡｇ−酸化物系電気接点材料を簡単に製造することができる。
【００５３】
実施の形態５．
本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置は、実施の形態４の製造装置の一部を改良した製造装置である。すなわち、実施の形態４の製造装置は、Ａｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を取り出すために製造装置を一旦停止させる必要があるが、本実施の形態の製造装置は、内部酸化を行いつつ、Ａｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を定期的に取り出すことができる構成を備える。
以下、本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置について、図面を用いて説明する。なお、本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置の基本的な構成は、実施の形態４のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置と同じであるため、相違点のみ説明する。
【００５４】
図１３は、本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置の概略図を示す。本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置は、実施の形態４の製造装置の構成に加えて、生成したＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を排出し易くするための排出用チャンバー３４を反応炉２０の底部に備える。排出チャンバー３４を設けることにより、反応炉２０内の反応を停止させずに、生成したＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を排出することができる。
【００５５】
排出用チャンバー３４には、反応炉２０と同様に、排出用チャンバー３４に水を供給する水供給源２１が接続される。
排出用チャンバー３４の周囲には、排出用チャンバー３４内の温度を制御するためにヒーター２３が設けられる。排出用チャンバー３４は、反応炉２０と同様の材質（例えば、ステンレス、ニッケル基合金など）から形成することが好ましい。水供給源２１から排出用チャンバー３４のラインには、高圧ポンプ２５及びバルブ２６が設けられ、水供給源２１の水を高圧ポンプ２５で加圧して排出用チャンバー３４に導入する。高圧ポンプ２５としては、特に限定されないが、吐出圧力が２０ＭＰａ以上の高圧プランジャーポンプを使用することが好ましい。
【００５６】
排出用チャンバー３４には、内部酸化に使用された超臨界水又は亜臨界水を排出するためのラインが設けられる。内部酸化に使用された超臨界水又は亜臨界水は、熱交換器２８で冷却され、汽水分離器２９で気体と液体とに分離した後に外部に排出する。排出用チャンバー３４と熱交換器２８との間のライン、熱交換機２８と汽水分離器２９との間のライン、及び汽水分離器２９の後の排出ラインにはバルブ２６が設けられる。
【００５７】
上記のような構成を有するＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置を用いたＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造は、以下の手順にて行われる。
まず、反応炉２０に導入されたＡｇ−Ｍｅ合金粒子６の内部酸化を実施の形態３の手順と同様にして行う。
次に、反応炉２０の底部に設けられたバルブ２６上にＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０が一定量堆積した段階で、排出用チャンバー３４を、ヒーター２３を用い、水が超臨界状態又は亜臨界状態となる温度に加熱する。また、水供給源２１の水を、水が超臨界状態又は亜臨界状態となる圧力に高圧ポンプ２５で加圧した後、予備加熱配管３２においてヒーター２３で水が超臨界状態又は亜臨界状態となる温度に加熱して排出用チャンバー３４に導入する。
【００５８】
次に、排出用チャンバー３４内の温度及び圧力が、反応炉２０内の温度及び圧力と同等になった段階で、反応炉２０の底部に設けられたバルブ２６を開放し、堆積したＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を排出用チャンバー３４に移動（落下）させる。その後、反応炉２０の底部に設けられたバルブ２６を閉じ、排出用チャンバー３４及び排出用チャンバー３４に接続された予備加熱配管３２のヒーター２３を停止させ、排出用チャンバー３４内の温度及び圧力を低下させる。また、内部酸化に使用された超臨界水又は亜臨界水を、排出ラインから排出する。その後、排出用チャンバー３４の底部に設けられたバルブ２６を開放し、受け皿３３にＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を収集する。
【００５９】
排出用チャンバー３４からＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を取り出した後は、排出用チャンバー３４の底部に設けられたバルブ２６を閉じ、水供給源２１の水を、水が超臨界状態又は亜臨界状態となる圧力に高圧ポンプ２５で加圧した後、予備加熱配管３２においてヒーター２３で水が超臨界状態又は亜臨界状態となる温度に加熱して排出用チャンバー３４に導入し、Ａｇ−ＭｅＯ合金粒子１０の次回の収集の準備を行う。
【００６０】
上記のような構成を有するＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置は、製造装置を停止することなくＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を定期的に取り出すことができるため、Ａｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を効率的に得ることができ、また、この装置を用いることにより、内部酸化によってＡｇ８中のＭｅＯ１１の分散性を従来よりも向上させたＡｇ−酸化物系電気接点材料を簡単に製造することができる。
【００６１】
なお、上記の手順は、排出用チャンバー３４及び排出用チャンバー３４に接続された予備加熱配管３２の周囲に設けられたヒーター２３によって排出用チャンバー３４に導入される水を加熱する場合を説明したが、排出用チャンバー３４に導入される水は加熱しなくてもよい。この場合、排出用チャンバー３４内の圧力が、反応炉２０内の圧力と同等になった段階で、反応炉２０の底部に設けられたバルブ２６を開放し、堆積したＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を排出用チャンバー３４に移動（落下）させる。このとき、原料供給源３０からの原料の供給を一旦停止する。その後、反応炉２０の底部に設けられたバルブ２６を閉じ、反応炉２０内が超臨界状態又は亜臨界状態となった段階で、原料供給源３０からの原料の供給を再開する。
【００６２】
このような手順で行うことにより、反応炉２０の底部に設けられたバルブ２６上に堆積したＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を排出用チャンバー３４に移動（落下）させる際に急冷することができるため、降温時の副反応を抑制することができる。
【００６３】
実施の形態６．
本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置は、実施の形態４の製造装置の一部を改良した製造装置である。すなわち、実施の形態４の製造装置は、反応炉２０が垂直に配置されているため、製造条件によっては内部酸化が十分でないことがあるが、本実施の形態の製造装置は、内部酸化を十分且つ確実に行うことができる構成を備える。
以下、本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置について、図面を用いて説明する。なお、本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置の基本的な構成は、実施の形態４のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置と同じであるため、相違点のみ説明する。
【００６４】
図１４は、本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置の概略図を示す。本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置は、反応炉２０が傾斜している点以外は、実施の形態４の製造装置と同じである。なお、図１４では、反応炉２０が傾斜しているため、傾斜部の反応炉２０の周囲に設けられるヒーター２３と、底部の反応炉２０の周囲に設けられるヒーター２３とを別々に設けたが、可撓性を有するヒーター２３であれば１つにしてもよい。また、ヒーター２３を分ける場合、設定温度は同一にすることが好ましい。
【００６５】
反応炉２０の傾斜角は、原料供給源３０から供給される原料が反応炉２０の途中で堆積しない角度であれば特に限定されないが、水平面に対して、一般に４０度以上、好ましくは４５〜８５度である。
反応炉２０に傾斜を設けることにより、反応炉２０におけるＡｇ−Ｍｅ合金粒子６の通過速度が遅くなり、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６の内部酸化を十分且つ確実に行うことができる。
【００６６】
上記のような構成を有するＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置は、Ａｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を連続的に供給して内部酸化させることができるため、バッチ式の装置に比べて効率的であり、しかもＡｇ−Ｍｅ合金粒子６の内部酸化を十分且つ確実に行うことができる。また、この装置を用いることにより、内部酸化によってＡｇ８中のＭｅＯ１１の分散性を従来よりも向上させたＡｇ−酸化物系電気接点材料を簡単に製造することができる。
【００６７】
実施の形態７．
本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置は、実施の形態５の製造装置の一部を改良した製造装置である。すなわち、実施の形態５の製造装置は、反応炉２０が垂直に配置されているため、製造条件によっては内部酸化が十分でないことがあるが、本実施の形態の製造装置は、内部酸化を十分且つ確実に行うことができる構成を備える。
以下、本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置について、図面を用いて説明する。なお、本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置の基本的な構成は、実施の形態５のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置と同じであるため、相違点のみ説明する。
【００６８】
図１５は、本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置の概略図を示す。本実施の形態のＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置は、反応炉２０が傾斜している点以外は、実施の形態３の製造装置と同じである。なお、図１５では、反応炉２０が傾斜しているため、傾斜部の反応炉２０の周囲に設けられるヒーター２３と、底部の反応炉２０の周囲に設けられるヒーター２３とを別々に設けたが、可撓性を有するヒーター２３であれば１つにしてもよい。また、ヒーター２３を分ける場合、設定温度は同一にすることが好ましい。
【００６９】
反応炉２０の傾斜角は、原料供給源３０から供給されるＡｇ−Ｍｅ合金粒子６が反応炉２０の途中で堆積しない角度であれば特に限定されないが、水平面に対して、一般に４０度以上、好ましくは４５〜８５度である。
反応炉２０に傾斜を設けることにより、反応炉２０におけるＡｇ−Ｍｅ合金粒子６の通過速度が遅くなり、Ａｇ−Ｍｅ合金粒子６の内部酸化を十分且つ確実に行うことができる。
【００７０】
上記のような構成を有するＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置は、製造装置を停止することなくＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を定期的に取り出すことができるため、Ａｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を効率的に得ることができ、しかもＡｇ−Ｍｅ合金粒子６の内部酸化を十分且つ確実に行うことができる。また、この装置を用いることにより、内部酸化によってＡｇ８中のＭｅＯ１１の分散性を従来よりも向上させたＡｇ−酸化物系電気接点材料を簡単に製造することができる。
なお、排出用チャンバー３４に導入される水を加熱しない場合、製造装置を一旦停止する必要があるが、反応炉２０の底部に設けられたバルブ２６上に堆積したＡｇ−ＭｅＯ合金粒子１０を排出用チャンバー３４に移動（落下）させる際に急冷することができるため、降温時の副反応を抑制することができる。
【実施例】
【００７１】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例及び比較例に限定されるものではない。
（実施例１）
図１１に示すＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置を用いてＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造を行った。なお、超臨界水を用いた処理中に合金粒子の飛散による圧力計又はバルブなどの目詰まりを防止する観点から、反応炉内部にアルミナ製の内筒を配置した。また、反応炉内の温度は、反応炉内に設けた熱電対によって測定し、各圧力は、接続配管に設けた圧力計によって測定した。
ＡｇとＺｎとの質量割合が８０：２０のＡｇ−Ｚｎ合金粒子をガスアトマイズ法によって作製した。得られたＡｇ−Ｚｎ合金粒子は分級して１０〜２０μｍの粒径の大きさに揃えた。
次に、Ａｇ−Ｚｎ合金粒子を２０ｇ秤量した後、２０質量％のアルキルアミンオキシド及び８０質量％のポリオキシエチレン脂肪酸アルカノールアミドからなる界面活性剤の混合物を３質量％の濃度で含む水溶液中に加えて十分に攪拌した。その後、Ａｇ−Ｚｎ合金粒子を取り出して水気をきり、アルミナ製の収容容器に入れ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏを主成分とするニッケル基合金製の反応炉（容積５００ｍＬ）内に配置した。次に、収容容器内に純水を加え、Ａｇ−Ｚｎ合金粒子の全てを純水で浸した後、反応炉の蓋を閉めた。純水としては、イオン交換樹脂で濾過することによって比抵抗を０．１ＭΩ・ｃｍ以上にした純水を用いた。
次に、反応炉を１０℃／分の昇温速度にて３００℃まで昇温した。次に、純水を２２．５ＭＰａに高圧ポンプで加圧して反応炉に導入すると共に、酸素ガスをコンプレッサーで２３．０ＭＰａに加圧して反応炉に導入した後、純水及び酸素ガスの導入を停止し、昇温を再開して４００℃に加熱し、内部酸化を行った。内部酸化の処理時間は１０分とした。内部酸化の終了後、反応炉からＡｇ−ＺｎＯ合金粒子を含む純水ごと取り出した。次に、Ａｇ−ＺｎＯ合金粒子を含む純水をフラスコに移し替えた後、ロータリーエバポレータを用い、減圧しながら８０℃で２時間乾燥させた。乾燥後のＡｇ−ＺｎＯ合金粒子は、Ａｇ−ＺｎＯ合金粒子同士が固着して塊になることがない、さらさらな状態であった。また、内部酸化前のＡｇ−Ｚｎ合金粒子が黄土色であったのに対し、内部酸化後のＡｇ−ＺｎＯ合金粒子は茶色であった。
【００７２】
（実施例２）
内部酸化の処理時間を６０分に変えたこと以外は実施例１と同様にしてＡｇ−Ｚｎ合金粒子の内部酸化を行った。
（実施例３）
反応炉の加熱温度を４５０℃に変えたこと以外は実施例１と同様にしてＡｇ−Ｚｎ合金粒子の内部酸化を行った。
【００７３】
（実施例４）
ガスアトマイズ法によって作製したＡｇ−Ｚｎ合金粒子をアルミナ製の収容容器に入れて反応炉内に配置したこと以外は実施例１と同様にしてＡｇ−Ｚｎ合金粒子の内部酸化を行った。
（実施例５）
反応炉の加熱温度を３５０℃に変えたこと以外は実施例１と同様にしてＡｇ−Ｚｎ合金粒子の内部酸化を行った。
（比較例１）
酸素ガスを反応炉に導入しなかったこと以外は実施例１と同様にしてＡｇ−Ｚｎ合金粒子の内部酸化を行った。
【００７４】
上記の実施例及び比較例で得られたＡｇ−ＺｎＯ合金粒子について、赤外線吸収法、紫外線吸収法などを用いて酸素含有量を測定した。得られた酸素含有量から、Ａｇ−ＺｎＯ合金粒子中に含まれるＺｎのうちＺｎＯとなったＺｎの質量割合（以下、「ＺｎＯの質量割合」という。）を算出した。その結果を表１に示す。
【００７５】
【表１】
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【００７６】
表１に示されているように、実施例１〜５で得られたＡｇ−ＺｎＯ合金粒子は、比較例１で得られたＡｇ−ＺｎＯ合金粒子に比べて、ＺｎＯの質量割合が高かった。
また、内部酸化の前にＡｇ−ＺｎＯ合金粒子を界面活性剤と混合した場合（実施例１〜３、５）、Ａｇ−Ｚｎ合金粒子を界面活性剤と混合しなかった場合に比べてＡｇ−ＺｎＯ合金粒子の固着が少なかった。
さらに、得られたＡｇ−ＺｎＯ合金粒子についてＳＥＭを用いて観察した結果、Ａｇの粒界にＺｎＯが微細且つ均一に分散した構造を有することが確認された。
【００７７】
次に、実施例２のＡｇ−ＺｎＯ合金粒子を金型に入れ、プレス機で１０００ＭＰａの圧力をかけ、直径１２ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのタブレット形状に成形した。その後、得られた成形体を酸素雰囲気（１ａｔｏｍ）中で６００℃の炉に１時間入れて焼結させた。得られた焼結体の導電率（ＩＡＣＳ換算）は４５％であった。
次に、得られた焼結体から５ｍｍ×５ｍｍ×１．５ｍｍの正方形チップ及び４ｍｍ×６ｍｍ×１．５ｍｍの長方形チップを切り出した後、表面を５０μｍ程度研磨することによって接点材料を得た。次に、長方形の接点材料を遮断器の可動接触子、正方形の接点材料を遮断器の固定接触子にＡｇ−Ｃｕ系のロウ材を用いてロウ付けした。
上記のようにして得られた可動接触子及び固定接触子を１極遮断器に組み込み、６０００回の機械開閉試験を行った。試験条件は、１サイクルを３秒としてＯＮ時間１秒／ＯＦＦ時間２秒で実施した。その結果、接点材料の脱落、クラックなどが発生しないことが確認された。
次に、ＡＣ２００Ｖの電源を用いて、６０Ａの電流値の通電開閉耐久試験を６０００回実施した。通電条件は１サイクルを７秒としてＯＮ時間１秒／ＯＦＦ時間６秒で実施した。その結果、接点材料の脱落、クラック、接点材料間の溶着が発生しないことが確認された。
【００７８】
（実施例６）
図１１に示すＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置を用いてＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造を行った。なお、反応炉内の温度は、反応炉内に設けた熱電対によって測定し、各圧力は、接続配管に設けた圧力計によって測定した。
ＡｇとＩｎとの質量割合が８５：１５のＡｇ−Ｉｎ合金粒子をガスアトマイズ法によって作製した。得られたＡｇ−Ｉｎ合金粒子は分級して１０〜２０μｍの粒径の大きさに揃えた。得られたＡｇ−Ｉｎ合金粒子についてＳＥＭを用いて観察した結果、ＩｎはＡｇの結晶の粒界だけでなくＡｇの結晶中にも分散していた。
次に、２０質量％のアルキルアミンオキシド及び８０質量％のポリオキシエチレン脂肪酸アルカノールアミドからなる界面活性剤の混合物を３質量％の濃度で含む水溶液中にＡｇ−Ｉｎ合金粒子２０ｇを入れて十分に攪拌した。その後、Ａｇ−Ｉｎ合金粒子を取り出して水気をきり、アルミナ製の収容容器に入れ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏを主成分とするニッケル基合金製の反応炉（容積５００ｍＬ）内に配置した。次に、収容容器内に純水を加え、Ａｇ−Ｉｎ合金粒子の全てを純水で浸した後、反応炉の蓋を閉めた。純水としては、イオン交換樹脂で濾過することによって比抵抗を０．１ＭΩ・ｃｍ以上にした純水を用いた。
次に、反応炉を１０℃／分の昇温速度にて３００℃まで昇温した。次に、純水を２２．５ＭＰａに高圧ポンプで加圧して反応炉に導入すると共に、酸素ガスをコンプレッサーで２３．０ＭＰａに加圧して反応炉に導入した後、純水及び酸素ガスの導入を停止し、昇温を再開して４５０℃に加熱し、内部酸化を行った。内部酸化の処理時間は２０分とした。内部酸化の終了後、反応炉からＡｇ−Ｉｎ２Ｏ３合金粒子を含む純水ごと取り出した。次に、Ａｇ−Ｉｎ２Ｏ３合金粒子を含む純水をフラスコに移し替えた後、ロータリーエバポレータを用い、減圧しながら８０℃で２時間乾燥させた。
【００７９】
（実施例７）
内部酸化の処理時間を１２０分に変えたこと以外は実施例６と同様にしてＡｇ−Ｉｎ合金粒子の内部酸化を行った。
（比較例２）
酸素ガスを反応炉に導入しなかったこと以外は実施例６と同様にしてＡｇ−Ｉｎ合金粒子の内部酸化を行った。
【００８０】
上記の実施例及び比較例で得られたＡｇ−Ｉｎ２Ｏ３合金粒子について、紫外線吸収法を用いて酸素含有量を測定した。得られた酸素含有量から、Ａｇ−Ｉｎ２Ｏ３合金粒子中に含まれるＩｎのうちＩｎ２Ｏ３となったＩｎの質量割合（以下、「Ｉｎ２Ｏ３の質量割合」という。）を算出した。その結果を表２に示す。
【００８１】
【表２】
0006265934.tif 000003
【００８２】
表２に示されているように、実施例６〜７で得られたＡｇ−Ｉｎ２Ｏ３合金粒子は、比較例２で得られたＡｇ−Ｉｎ２Ｏ３合金粒子に比べて、Ｉｎ２Ｏ３の質量割合が高かった。
また、得られたＡｇ−Ｉｎ２Ｏ３合金粒子についてＳＥＭを用いて観察した結果、Ａｇの粒界及びＡｇ中にＩｎ２Ｏ３が微細且つ均一に分散した構造を有することが確認された。
【００８３】
（実施例８）
図１１に示すＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置を用いてＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造を行った。なお、反応炉内の温度は、反応炉内に設けた熱電対によって測定し、各圧力は、接続配管に設けた圧力計によって測定した。
ＡｇとＳｎとの質量割合が８５：１５のＡｇ−Ｓｎ合金粒子をガスアトマイズ法によって作製した。得られたＡｇ−Ｓｎ合金粒子は分級して１０〜２０μｍの粒径の大きさに揃えた。
次に、２０質量％のアルキルアミンオキシド及び８０質量％のポリオキシエチレン脂肪酸アルカノールアミドからなる界面活性剤の混合物を３質量％の濃度で含む水溶液中にＡｇ−Ｓｎ合金粒子２０ｇを入れて十分に攪拌した。その後、Ａｇ−Ｓｎ合金粒子を取り出して水気をきり、アルミナ製の収容容器に入れ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏを主成分とするニッケル基合金製の反応炉（容積５００ｍＬ）内に配置した。次に、収容容器内に純水を加え、Ａｇ−Ｓｎ合金粒子の全てを純水で浸した後、反応炉の蓋を閉めた。純水としては、イオン交換樹脂で濾過することによって比抵抗を０．１ＭΩ・ｃｍ以上にした純水を用いた。
次に、反応炉を１０℃／分の昇温速度にて３００℃まで昇温した。次に、純水を２２．５ＭＰａに高圧ポンプで加圧して反応炉に導入すると共に、酸素ガスをコンプレッサーで２３．０ＭＰａに加圧して反応炉に導入した後、純水及び酸素ガスの導入を停止し、昇温を再開して５００℃に加熱し、内部酸化を行った。内部酸化の処理時間は４０分とした。内部酸化の終了後、反応炉からＡｇ−ＳｎＯ２合金粒子を含む純水ごと取り出した。次に、Ａｇ−ＳｎＯ２合金粒子を含む純水をフラスコに移し替えた後、ロータリーエバポレータを用い、減圧しながら８０℃で２時間乾燥させた。
【００８４】
（実施例９）
内部酸化の処理時間を２４０分に変えたこと以外は実施例８と同様にしてＡｇ−Ｓｎ合金粒子の内部酸化を行った。
（比較例３）
酸素ガスを反応炉に導入しなかったこと以外は実施例８と同様にしてＡｇ−Ｓｎ合金粒子の内部酸化を行った。
【００８５】
上記の実施例及び比較例で得られたＡｇ−ＳｎＯ２合金粒子について、紫外線吸収法を用いて酸素含有量を測定した。得られた酸素含有量から、Ａｇ−ＳｎＯ２合金粒子中に含まれるＳｎのうちＳｎＯ２となったＳｎの質量割合（以下、「ＳｎＯ２の質量割合」という。）を算出した。その結果を表３に示す。
【００８６】
【表３】
0006265934.tif 000004
【００８７】
表３に示されているように、実施例８〜９で得られたＡｇ−ＳｎＯ２合金粒子は、比較例３で得られたＡｇ−ＳｎＯ２合金粒子に比べて、ＳｎＯ２の質量割合が高かった。
また、得られたＡｇ−ＳｎＯ２合金粒子についてＳＥＭを用いて観察した結果、Ａｇの粒界にＳｎＯ２が微細且つ均一に分散した構造を有することが確認された。
【００８８】
（実施例１０）
図１１に示すＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造装置を用いてＡｇ−酸化物系電気接点材料の製造を行った。なお、反応炉内の温度は、反応炉内に設けた熱電対によって測定し、各圧力は、接続配管に設けた圧力計によって測定した。
ＡｇとＳｎとＩｎとの質量割合が８５：１２：３のＡｇ−Ｓｎ−Ｉｎ合金粒子をガスアトマイズ法によって作製した。得られたＡｇ−Ｓｎ−Ｉｎ合金粒子は分級して１０〜２０μｍの粒径の大きさに揃えた。
次に、２０質量％のアルキルアミンオキシド及び８０質量％のポリオキシエチレン脂肪酸アルカノールアミドからなる界面活性剤の混合物を３質量％の濃度で含む水溶液中にＡｇ−Ｓｎ−Ｉｎ合金粒子２０ｇを入れて十分に攪拌した。その後、Ａｇ−Ｓｎ−Ｉｎ合金粒子を取り出して水気をきり、アルミナ製の収容容器に入れ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏを主成分とするニッケル基合金製の反応炉（容積５００ｍＬ）内に配置した。次に、収容容器内に純水を加え、Ａｇ−Ｓｎ−Ｉｎ合金粒子の全てを純水で浸した後、反応炉の蓋を閉めた。純水としては、イオン交換樹脂で濾過することによって比抵抗を０．１ＭΩ・ｃｍ以上にした純水を用いた。
次に、反応炉を１０℃／分の昇温速度にて３００℃まで昇温した。次に、純水を２２．５ＭＰａに高圧ポンプで加圧して反応炉に導入すると共に、酸素ガスをコンプレッサーで２３．０ＭＰａに加圧して反応炉に導入した後、純水及び酸素ガスの導入を停止し、昇温を再開して５００℃に加熱し、内部酸化を行った。内部酸化の処理時間は４０分とした。内部酸化の終了後、反応炉からＡｇ−ＳｎＯ２−Ｉｎ２Ｏ３合金粒子を含む純水ごと取り出した。次に、Ａｇ−ＳｎＯ２−Ｉｎ２Ｏ３合金粒子を含む純水をフラスコに移し替えた後、ロータリーエバポレータを用い、減圧しながら８０℃で２時間乾燥させた。
【００８９】
（実施例１１）
内部酸化の処理時間を２４０分に変えたこと以外は実施例１０と同様にしてＡｇ−Ｓｎ−Ｉｎ合金粒子の内部酸化を行った。
（比較例４）
酸素ガスを反応炉に導入しなかったこと以外は実施例１０と同様にしてＡｇ−Ｓｎ−Ｉｎ合金粒子の内部酸化を行った。
【００９０】
上記の実施例及び比較例で得られたＡｇ−ＳｎＯ２−Ｉｎ２Ｏ３合金粒子について、紫外線吸収法を用いて酸素含有量を測定した。得られた酸素含有量から、Ａｇ−ＳｎＯ２−Ｉｎ２Ｏ３合金粒子中に含まれるＳｎ及びＩｎのうちＳｎＯ２及びＩｎ２Ｏ３となったＳｎ及びＩｎの質量割合（以下、「ＳｎＯ２及びＩｎ２Ｏ３の質量割合」という。）を算出した。その結果を表４に示す。
【００９１】
【表４】
0006265934.tif 000005
【００９２】
表４に示されているように、実施例１０〜１１で得られたＡｇ−ＳｎＯ２−Ｉｎ２Ｏ３合金粒子は、比較例４で得られたＡｇ−ＳｎＯ２−Ｉｎ２Ｏ３合金粒子に比べて、ＳｎＯ２及びＩｎ２Ｏ３の質量割合が高かった。
また、得られたＡｇ−ＳｎＯ２合金粒子についてＳＥＭを用いて観察した結果、Ａｇの粒界にＳｎＯ２及びＩｎ２Ｏ３が微細且つ均一に分散しており、またＩｎ２Ｏ３についてはＡｇ中にも分散した構造を有することが確認された。
【００９３】
以上の結果からわかるように、本発明によれば、内部酸化によってＡｇ中のＭｅＯの分散性を向上させたＡｇ−酸化物系電気接点材料、その製造方法及び製造装置を提供することができる。また、本発明によれば、Ａｇ中のＭｅＯの分散性を向上させることによって長寿命化させたＡｇ−酸化物系電気接点材料を備える遮断器及び電磁接触器を提供することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１  Ａｇ−Ｍｅ溶融合金、２  取鍋、３  ノズル、４  冷却媒体、５  真空チャンバー、６  Ａｇ−Ｍｅ合金粒子、７  受け皿、８  Ａｇ、９  Ｍｅ、１０  Ａｇ−ＭｅＯ合金粒子、１１  ＭｅＯ、１２  空隙、２０  反応炉、２１  水供給源、２２  酸素ガス供給源、２３  ヒーター、２４  収容容器、２５  高圧ポンプ、２６  バルブ、２７  高圧コンプレッサー、２８  熱交換器、２９  汽水分離器、３０  原料供給源、３１  攪拌プロペラ、３２  予備加熱配管、３３  受け皿、３４  排出用チャンバー、４０  Ａｇ−酸化物系電気接点材料、４１  ロウ材、４２  接触子、４３  リベット、４４  リベット接点材料、４５  穴。
【図１】
0006265934.tif 000006
【図２】
0006265934.tif 000007
【図３】
0006265934.tif 000008
【図４】
0006265934.tif 000009
【図５】
0006265934.tif 000010
【図６】
0006265934.tif 000011
【図７】
0006265934.tif 000012
【図８】
0006265934.tif 000013
【図９】
0006265934.tif 000014
【図１０】
0006265934.tif 000015
【図１１】
0006265934.tif 000016
【図１２】
0006265934.tif 000017
【図１３】
0006265934.tif 000018
【図１４】
0006265934.tif 000019
【図１５】
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