(57)【要約】【課題】酸化物形態の異なる酸化層を複数層積層させたＡｇー酸化物系の電気接点材料は、電気的開閉を繰り返すことにより、接点の表層に酸化物が堆積し、それが要因となって接点表面における接触抵抗を引き上げ、温度上昇を引き起こすという問題がある。【解決手段】接点面に１〜９９質量％Ａｇ−Ｗ、１〜９９質量％Ａｇ−ＷＣ、Ｗ、ＷＣの内、１種以上のコーティング層を有することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物形態の異なる酸化層を複数層積層させたＡｇー酸化物系の電気接点材料において、
接点面に１〜９９質量％Ａｇ−Ｗ、１〜９９質量％Ａｇ−ＷＣ、Ｗ、ＷＣの内、１種以上のコーティング層を有することを特徴とする電気接点材料。
【請求項２】
請求項１において、コーティング層の厚みを０．１〜１０００μｍとしたことを特徴とする電気接点材料。
【請求項３】
請求項１において、１〜９９質量％Ａｇ−Ｗおよび／もしくは１〜９９質量％Ａｇ−ＷＣのコーティング層を１層以上有することを特徴とする電気接点材料。
【請求項４】
請求項１において、Ａｇ−ＷもしくはＡｇ−ＷＣのコーティング層が、１〜９９質量％Ａｇ−Ｗもしくは１〜９９質量％Ａｇ−ＷＣの範囲で段階的に変化した複層のコーティング層であることを特徴とする電気接点材料。
【請求項５】
請求項４のコーティング層の製造方法において、Ａｇ粉末とＷ粉末もしくはＡｇ粉末とＷＣ粉末をそれぞれ９９：１になるように混入し、徐々にＷ粉末もしくはＷＣ粉末を増量して段階的に組成を傾斜変化させて段階的に変化した複層のコーティング層を形成することを特徴とする電気接点材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネットスイッチ、ブレーカ、リレー等の電磁開閉器に使用される電気接点材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸化物形態の異なる酸化層を複数層積層させたＡｇー酸化物系電気接点材料は、内部酸化時の酸化温度および酸素分圧を変化させながら内部酸化を施すことにより、Ａｇー酸化物系電気接点材料の最大の特長であるＡｇマトリックス中における析出酸化物について、その形態が異なる酸化物を析出させた層を複数層積み上げて積層構造とし、その積層構造によってＡｇマトリックス中の酸化物の移動を抑制して接点表面への酸化物の凝集を防ぎ、接触抵抗の増加による温度上昇を防いでいる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなＡｇー酸化物系の電気接点材料は、耐溶着性、耐消耗性、温度特性の向上のために内部酸化条件の変更や第３元素、第４元素の添加によりその都度性能的な課題を克服してきた（例えば、特許文献２、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５２９７１公報
【特許文献２】特開２００２−３６３６６５公報
【特許文献３】特開平５−８６４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の従来技術によると、Ａｇー酸化物系の電気接点材料は、電気的開閉を繰り返すことにより、接点の表層に酸化物が堆積し、それが要因となって接点表面における接触抵抗を引き上げ、温度上昇を引き起こすという問題がある。
【０００６】
この温度上昇の問題を克服するためには、添加する酸化物量を減少させる等の方法により解決することができるが、添加する酸化物量を減少させると、耐溶着性、耐消耗性を引き下げることになる。
【０００７】
以上のことから、安定した接触抵抗により実現される優れた温度特性の実現と耐溶着性、耐消耗性の向上という性能は互いに相反する部分があり、接点材料の選択に当たっての問題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで本発明は、酸化物形態の異なる酸化層を複数層積層させることとし、そのＡｇー酸化物系電気接点材料に、１〜９９質量％Ａｇ−Ｗ、１〜９９質量％Ａｇ−ＷＣ、ＷＣおよびＷの内の１種以上で１層の厚みを０．１〜１０００μｍとしたコーティングを施すことにより構成する。
【０００９】
ここで、コーティング層の１層の厚みを０．１〜１０００μｍとした理由は、１層の厚みが０．１μｍ未満ではコーティングの効果がないためであり、また、１０００μｍを超えると技術および生産コストの面からコーティングを行うことが難しいからである。
【００１０】
なお、コーティングの方法は、プラズマ溶射、ガス溶射、高速フレーム溶射、コールドスプレー等の溶射でのコーティング、気中や液中での断続的な放電、パルス等の放電によるコーティングおよびＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ（Ｃｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の蒸着法によるコーティングである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のＡｇー酸化物系の電気接点材料によると、接点材料の表面に上記条件のコーティングを施すことにより、耐溶着性、耐消耗性、接触抵抗等の諸電気特性が向上した接点材料となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】空中放電によるコーティングの説明図
【図２】液中放電によるコーティングの説明図
【図３】１層のコーティングの説明図
【図４】部分的コーティングの説明図
【図５】実施例９の説明図
【図６】実施例１０の説明図
【図７】実施例１１の説明図
【図８】実施例１２の説明図
【図９】実施例１３の説明図
【図１０】実施例１４の説明図
【図１１】コーティングの状態を示す断面組織顕微鏡写真
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
板厚１．０ｍｍ、３．０ｍｍ角の材料を、酸素分圧０．５〜１．０ＭＰａ、内部酸化温度を４００°Ｃ〜７００°Ｃとし、周期的に変化させて１００時間で内部酸化させることにより９０．５質量％Ａｇ−５．８質量％ＳｎＯ2−３．５質量％Ｉｎ2Ｏ3−０．２質量％ＮｉＯの酸化物形態の異なる酸化層を複数層有する接点材料を作製する。
【００１５】
上記接点材料２の接点表面にブラスト処理を行った後、コーティング層の厚さ８００μｍ、コーティング層の組成を１質量％Ａｇ−Ｗとして気中放電によって行った（図１）。その気中放電の条件は、陽極１に１質量％Ａｇ−Ｗ、陰極に上記記載の接点材料２を用いて大気中にて、電流１〜３Ａ、電圧６０Ｖ、放電距離１ｍｍ、３００〜４００Ｈｚで振動させ、断続的に放電させることによりコーティング層３を形成した（図３）。
【実施例２】
【００１６】
上記実施例１に用いたと同様の接点材料の接点表面にブラスト処理を行った後、コーティング層の厚さ１００μｍ、コーティング層の組成を１質量％Ａｇ−ＷＣとして気中放電によって行った（図１）。その気中放電の条件は、陽極に１質量％Ａｇ−ＷＣ、陰極に上記記載の接点材料を用いて大気中にて、電流１〜３Ａ、電圧６０Ｖ、放電距離１ｍｍ、３００〜４００Ｈｚで振動させ、断続的に放電させることにより部分的にコーティングを行った（図４）。
【実施例３】
【００１７】
上記実施例１に用いたと同様の接点材料の接点表面にブラスト処理を行った後、プラズマ溶射にてコーティングを行った。
【００１８】
プラズマ溶射の条件は、プラズマジェット雰囲気中に粒度５〜１２５μｍのＡｇ粉末とＷ粉末を５０：５０になるように混入し、大気中にて、ジェット電流５００〜８００Ａ、溶射距離１００ｍｍ、プラズマガスにはアルゴンを使用（流量３０ｌ／ｍｉｎ）し、溶射ガンを３００ｍｍ／ｓｅｃにて往復運動させ、コーティング層の厚さ０．１μｍ、コーティング層の組成を５０質量％Ａｇ−Ｗとしてコーティングを行った（図３）。
【実施例４】
【００１９】
上記実施例１に用いたと同様の接点材料の接点表面にブラスト処理を行った後、プラズマ溶射にてコーティングを行った。
【００２０】
プラズマ溶射の条件は、プラズマジェット雰囲気中に粒度５〜１２５μｍのＡｇ粉末とＷＣ粉末を５０：５０になるように混入し、大気中にて、ジェット電流５００〜８００Ａ、溶射距離１００ｍｍ、プラズマガスにはアルゴンを使用（流量３０ｌ／ｍｉｎ）し、溶射ガンを３００ｍｍ／ｓｅｃにて往復運動させ、コーティング層の厚さ２０μｍ、コーティング層の組成を５０質量％Ａｇ−ＷＣとしてコーティングを行った（図３）。
【実施例５】
【００２１】
上記実施例１に用いたと同様の接点材料の接点表面にブラスト処理を行った後、プラズマ溶射にてコーティングを行った。
【００２２】
プラズマ溶射の条件は、プラズマジェット雰囲気中に粒度５〜１２５μｍのＡｇ粉末とＷ粉末を５０：５０になるように混入し、大気中にて、ジェット電流５００〜８００Ａ、溶射距離１００ｍｍ、プラズマガスにはアルゴンを使用（流量３０ｌ／ｍｉｎ）し、溶射ガンを３００ｍｍ／ｓｅｃにて往復運動させ、コーティング層の厚さ５００μｍ、コーティング層の組成を９９質量％Ａｇ−Ｗとしてコーティングを行った（図３）。
【実施例６】
【００２３】
上記実施例１に用いたと同様の接点材料の接点表面にブラスト処理を行った後、プラズマ溶射にてコーティングを行った。
プラズマ溶射の条件は、プラズマジェット雰囲気中に粒度５〜１２５μｍのＡｇ粉末とＷＣ粉末を５０：５０になるように混入し、大気中にて、ジェット電流５００〜８００Ａ、溶射距離１００ｍｍ、プラズマガスにはアルゴンを使用（流量３０ｌ／ｍｉｎ）し、溶射ガンを３００ｍｍ／ｓｅｃにて往復運動させ、コーティング層の厚さ１０００μｍ、コーティング層の組成を９９質量％Ａｇ−ＷＣとしてコーティングを行った（図３）。
【実施例７】
【００２４】
上記実施例１に用いたと同様の接点材料の接点表面にブラスト処理を行った後、プラズマ溶射にてコーティングを行った。
【００２５】
プラズマ溶射の条件は、プラズマジェット雰囲気中に粒度５〜１２５μｍのＡｇ粉末とＷ粉末を５０：５０になるように混入し、大気中にて、ジェット電流５００〜８００Ａ、溶射距離１００ｍｍ、プラズマガスにはアルゴンを使用（流量３０ｌ／ｍｉｎ）し、溶射ガンを３００ｍｍ／ｓｅｃにて往復運動させ、コーティング層の厚さ３００μｍ、コーティング層の組成をＷとしてコーティングを行った（図３）。
【実施例８】
【００２６】
上記実施例１に用いたと同様の接点材料の接点表面にブラスト処理を行った後、プラズマ溶射にてコーティングを行った。
【００２７】
プラズマ溶射の条件は、プラズマジェット雰囲気中に粒度５〜１２５μｍのＡｇ粉末とＷＣ粉末を５０：５０になるように混入し、大気中にて、ジェット電流５００〜８００Ａ、溶射距離１００ｍｍ、プラズマガスにはアルゴンを使用（流量３０ｌ／ｍｉｎ）し、溶射ガンを３００ｍｍ／ｓｅｃにて往復運動させ、コーティング層の厚さ６００μｍ、コーティング層の組成をＷＣとしてコーティングを行った（図３）。
【実施例９】
【００２８】
上記実施例１に用いたと同様の接点材料の接点表面にブラスト処理を行った後、プラズマ溶射にてコーティングを行った。
【００２９】
プラズマ溶射の条件は、プラズマジェット雰囲気中に粒度５〜１２５μｍのＡｇ粉末とＷ粉末およびＡｇ粉末とＷＣ粉末とをそれぞれ５０：５０になるように混入し、大気中にて、ジェット電流５００〜８００Ａ、溶射距離１００ｍｍ、プラズマガスにはアルゴンを使用（流量３０ｌ／ｍｉｎ）し、溶射ガンを３００ｍｍ／ｓｅｃにて往復運動させ、コーティング層の１層の厚さを５０μｍ、コーティング層の組成を１質量％Ａｇ−Ｗ４と１質量％Ａｇ−ＷＣ５として交互に８層のコーティングを行った（図５）。
【実施例１０】
【００３０】
上記実施例１に用いたと同様の接点材料の接点表面にブラスト処理を行った後、プラズマ溶射にてコーティングを行った。
【００３１】
プラズマ溶射の条件は、プラズマジェット雰囲気中に粒度５〜１２５μｍのＡｇ粉末とＷ粉末およびＡｇ粉末とＷＣ粉末とをそれぞれ５０：５０になるように混入し、大気中にて、ジェット電流５００〜８００Ａ、溶射距離１００ｍｍ、プラズマガスにはアルゴンを使用（流量３０ｌ／ｍｉｎ）し、溶射ガンを３００ｍｍ／ｓｅｃにて往復運動させ、コーティング層の１層の厚さを５０μｍ、コーティング層の組成を５０質量％Ａｇ−Ｗ６と５０質量％Ａｇ−ＷＣ７として交互に６層のコーティングを行った（図６）。
【実施例１１】
【００３２】
上記実施例１に用いたと同様の接点材料の接点表面にブラスト処理を行った後、プラズマ溶射にてコーティングを行った。
【００３３】
プラズマ溶射の条件は、プラズマジェット雰囲気中に粒度５〜１２５μｍのＡｇ粉末とＷ粉末およびＡｇ粉末とＷＣ粉末とをそれぞれ５０：５０になるように混入し、大気中にて、ジェット電流５００〜８００Ａ、溶射距離１００ｍｍ、プラズマガスにはアルゴンを使用（流量３０ｌ／ｍｉｎ）し、溶射ガンを３００ｍｍ／ｓｅｃにて往復運動させ、コーティング層の１層の厚さを５０μｍ、コーティング層の組成を９９質量％Ａｇ−Ｗ８と９９質量％Ａｇ−ＷＣ９として交互に４層のコーティングを行った（図７）。
【実施例１２】
【００３４】
上記実施例１に用いたと同様の接点材料の接点表面にブラスト処理を行った後、プラズマ溶射にてコーティングを行った。
【００３５】
プラズマ溶射の条件は、プラズマジェット雰囲気中に粒度５〜１２５μｍのＡｇ粉末とＷ粉末およびＡｇ粉末とＷＣ粉末とをそれぞれ５０：５０になるように混入し、大気中にて、ジェット電流５００〜８００Ａ、溶射距離１００ｍｍ、プラズマガスにはアルゴンを使用（流量３０ｌ／ｍｉｎ）し、溶射ガンを３００ｍｍ／ｓｅｃにて往復運動させ、コーティング層の１層の厚さを５０μｍ、コーティング層の組成をＷ１０とＷＣ１１として交互に２層のコーティングを行った（図８）。
【実施例１３】
【００３６】
上記実施例１に用いたと同様の接点材料の接点表面にブラスト処理を行った後、プラズマ溶射にてコーティングを行った。
【００３７】
プラズマ溶射の条件は、プラズマジェット雰囲気中に粒度５〜１２５μｍのＡｇ粉末とＷ粉末を９９：１になるように混入し、徐々にＷ粉末を増量して段階的に組成を傾斜変化させ、大気中にて、ジェット電流５００〜８００Ａ、溶射距離１００ｍｍ、プラズマガスにはアルゴンを使用（流量３０ｌ／ｍｉｎ）し、溶射ガンを３００ｍｍ／ｓｅｃにて往復運動させ、コーティング層の１層の厚さを１００μｍ、コーティング層の組成を下から９９質量％Ａｇ−Ｗ８、７５質量％Ａｇ−Ｗ１３、５０質量％Ａｇ−Ｗ６、２５質量％Ａｇ−Ｗ１２、１質量％Ａｇ−Ｗ４としてコーティングを行った（図９）。
【実施例１４】
【００３８】
上記実施例１に用いたと同様の接点材料の接点表面にブラスト処理を行った後、プラズマ溶射にてコーティングを行った。
【００３９】
プラズマ溶射の条件は、プラズマジェット雰囲気中に粒度５〜１２５μｍのＡｇ粉末とＷＣ粉末を９９：１になるように混入し、徐々にＷＣ粉末を増量して段階的に組成を傾斜変化させ、大気中にて、ジェット電流５００〜８００Ａ、溶射距離１００ｍｍ、プラズマガスにはアルゴンを使用（流量３０ｌ／ｍｉｎ）し、溶射ガンを３００ｍｍ／ｓｅｃにて往復運動させ、コーティング層の１層の厚さを１００μｍ、コーティング層の組成を下から９９質量％Ａｇ−ＷＣ９、７５質量％Ａｇ−ＷＣ１５、５０質量％Ａｇ−ＷＣ７、２５質量％Ａｇ−ＷＣ１４、１質量％Ａｇ−ＷＣ５としてコーティングを行った（図１０）。
【００４０】
比較例１
板厚１．０ｍｍ、３．０ｍｍ角の材料を、酸素分圧０．５〜１．０ＭＰａ、内部酸化温度を４００°Ｃ〜７００°Ｃとし、周期的に変化させて１００時間で内部酸化させることにより９０．５質量％Ａｇ−５．８質量％ＳｎＯ2−３．５質量％Ｉｎ2Ｏ3−０．２質量％ＮｉＯの酸化物形態の異なる酸化層を複数層有する接点材料を作製する。
比較例２
板厚１．０ｍｍ、３．０ｍｍ角の材料を、酸素分圧０．５〜１．０ＭＰａ、内部酸化温度を４００°Ｃ〜７００°Ｃとし、周期的に変化させて１００時間で内部酸化させることにより９２．３質量％Ａｇ−５質量％ＳｎＯ2−２．５質量％Ｉｎ2Ｏ3−０．２質量％ＮｉＯの酸化物形態の異なる酸化層を複数層有する接点材料を作製する。
比較例３
板厚１．０ｍｍ、３．０ｍｍ角の材料を、酸素分圧０．５〜１．０ＭＰａ、内部酸化温度を４００°Ｃ〜７００°Ｃとし、周期的に変化させて１００時間で内部酸化させることにより９１．９質量％Ａｇ−７質量％ＳｎＯ2−１質量％Ｉｎ2Ｏ3−０．１質量％ＮｉＯの酸化物形態の異なる酸化層を複数層有する接点材料を作製する。
【００４１】
以上の各実施例および比較例について接点試験を行った。
【００４２】
接点試験は接触抵抗の測定と溶射試験（６０Ａ定格用）ならびにブレーカによる消耗量の測定（ＡＣ２００  ２０Ａ）を行い、電気特性を評価した。
【００４３】
【表１】
2013134889.tif 000003
【符号の説明】
【００４４】
１  電極
２  接点材料
３  コーティング層
４  １質量％Ａｇ−Ｗ
５  １質量％Ａｇ−ＷＣ
６  ５０質量％Ａｇ−Ｗ
７  ５０質量％Ａｇ−ＷＣ
８  ９９質量％Ａｇ−Ｗ
９  ９９質量％Ａｇ−ＷＣ
１０  Ｗ
１１  ＷＣ
１２  ２５質量％Ａｇ−Ｗ
１３  ７５質量％Ａｇ−Ｗ
１４  ２５質量％Ａｇ−ＷＣ
１５  ７５質量％Ａｇ−ＷＣ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2013134889.tif 000012
【図１０】
2013134889.tif 000013
【図１１】
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