Ni金属粒子分散型Ag-Ni系合金开关触点材料的制造方法及由此获得的继电器技术

本发明专利技术提供一种开关触点材料，它用于ＡＣ１００～２５０Ｖ范围内、１～２０Ａ左右的电阻负载用交流通用继电器中，比现有Ａｇ－ＣｄＯ系材料消耗少、体积小而且寿命长。本发明专利技术的Ｎｉ金属粒子分散型Ａｇ－Ｎｉ系合金开关触点材料用于通过机械性开关操作进行电气开关的开关部分，将３．１～２０．０重量％的Ｎｉ粉、作为添加物按金属换算相当于０．０１～０．５０重量％Ｌｉ的Ｌｉ＃－［２］ＣＯ＃－［３］粉和余量为Ａｇ粉的三种粉体混合搅拌，形成均匀分散的混合物，再将该混合物进行成形处理及烧结处理后即可得到上述触点材料。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关提高交流通用继电器耐久性的专利技术，特别是有关AC100～250V范围内、1～20A左右的电阻负载用的交流通用继电器中，比现有Ag-Cd0系开关触点材料具有更优异耐久性的Ni金属粒子分散型Ag-Ni系合金开关触点材料及使用该材料的继电器。
技术介绍
依靠机械开关操作进行电气开关的开关部分中使用的电气接触元件，一般称为电触点。该电触点的必要条件是通过金属与金属的接触能顺利地传输流经触点的电流和信号，切断时能顺利地断开。从常识可知，电触点虽然结构简单，但在触点表面往往产生种种物理现象或化学现象。例如吸附、氧化、硫化、有机化合物合成，甚至出现伴随放电的熔融、蒸发、消耗、转移等等，这些现象非常复杂，在学术上尚有许多未探明的部分，而且有很多地方是决定电触点材料质量好坏的关键。如果这些现象发生，电触点的接触性能便受到损害，因情况而异，或接触功能停止(例如，熔焊)，或限制了接入电触点的电气产品等的性能和寿命。这就意味着，电触点是限制电气产品等寿命和性能的重要元件之一。近年来，随着电子、电工学技术的显著进展，电触点的使用范围覆盖了从电信电话和各种电子仪器的弱电领域到切断大电流的电器等强电领域。因此，要求的功能千差万别。具有适合于使用目的特性的电触点的开发进展很快，供给市场的产品种类繁多。现就在这样的电触点中，作为本专利技术课题的交流通用继电器和开关，进行现有一般性技术常识介绍如下。也就是说，装于继电器和开关中的电气接触元件，一般称作开关触点，此开关触点所用的电触点材料，特别要求有维持稳定开关机理的耐消耗性、耐转移性和维持稳定接触状态的低接触电阻性。交流通用继电器等所用的早为人知的材料有Ag-CdO系(由10～15重量％的CdO、余量为Ag构成的合金)等开关触点材料。这些开关触点材料虽然有的是单独直接使用，但是使用较多的却是加工成层压在衬底层Cu或Cu合金上的两层到三层的金属包层铆接触点，或者加工成层压在衬底层Cu或Cu合金上的两层到五层的金属包层交叉触点等。这种金属包层铆接触点和金属包层交叉触点，组装在继电器中使用。这种继电器通过以直流、交流、脉冲等形式施加的电信号，产生线圈磁通，依靠该磁力吸引衔铁，通过衔铁的动作使电触点接通或闭合。现有的这种Ag-CdO系开关触点材料，对于AC100V～250V之间的交流负载，在耐消耗性、耐转移性和低接触电阻性方面已能满足实用程度的要求，但是一般认为还存在以下新问题。首先，现有开关触点材料不是能适应小型化要求的材料。随着家电产品的功能及性能的提高，装入的电气零件量不断增加，而且零件本身的小型化也在发展。因此，从成本方面考虑，也希望继电器和开关自身能小型化，但现有开关触点材料，都不可能适应小型化的要求。也就是说，如果为了追求继电器的小型化而缩小开关触点材料的体积，则通断时的单位体积做功量将大大增加，其结果，在现有材料情况下，材料自身的消耗加快，并导致故障早期发生。专利技术的揭示本专利技术是以上述情况为背景做出的。本专利技术提供一种开关触点材料，用它做交流通用继电器可达到比现有Ag-CdO系产品消耗少、体积小而且寿命长的目的。为了解决上述问题，本专利技术者反复锐意研究，结果发现了如下所述的Ni金属粒子分散型Ag-Ni系合金开关触点材料。该触点材料用于通过机械性开关操作进行电气开关的开关部分，其特征是，将3.1～20.0重量％的Ni粉、作为添加物按金属换算相当于0.01～0.50重量％Li的Li2CO3粉末和余量为Ag粉的三种粉体混合搅拌，形成均匀分散的混合物，再将该混合物进行成形处理及烧结处理即可制得上述触点材料。本专利技术的开关触点材料，系在Ag基体中分散Ni金属粒子，再分散Li2CO3，从而形成Ag-Ni系合金。根据本专利技术的Ni金属粒子分散型Ag-Ni系合金开关触点材料，即便开关触点材料自身的体积减小，对于AC100V～250V、1～20A范围的交流负载，在耐消耗性、耐转移性和低接触电阻性方面也能够满足实用程度的要求，并能长期使用，也即可实现长寿命化。本专利技术的Ni金属粒子分散型Ag-Ni系合金开关触点材料中的Ni，在Ag基体中以Ni金属粒子的形式存在，它有助于在AC100V～250V、1～20A范围内交流通用继电器中使用时提高耐消耗性。该Ni量如不足3.1重量％，则作为交流通用继电器很难维持实用水平的耐消耗性；如超过20.0重量％，则会产生接触电阻稳定性下降以及加工性能劣化等触点制造上的问题。在使用交流通用继电器的情况下，本专利技术的Ni金属粒子分散型Ag-Ni系合金开关触点材料中的Ni粉，控制在为8.0～15.0重量％最为合适。Li2CO3也与Ni金属粒子同样，在Ag基体中以粒子的形式存在，用于AC100V～250V、1～20A范围的交流通用继电器时，与现有的CdO显示同样的灭弧作用，有助于提高耐消耗性。但是，如果换算成金属Li的量低于0.01重量％的话，则看不到Li2CO3的效果；如果超过0.50重量％，则会导致接触电阻的稳定性下降，与此同时，作为材料的烧结性能下降，难以制造。用于交流通用继电器的情况下，Ni金属粒子分散型Ag-Ni系合金开关触点材料中的Li2CO3粉，换算成金属Li的量，以0.05～0.2重量％为最佳。如果使用本专利技术有关的Ni金属粒子分散型Ag-Ni系合金开关触点材料做成继电器，可以实现继电器的小型化，同时可对AC100V～250V、1～20A范围的交流负载，在其耐消耗性、耐转移性和低接触电阻性方面能够满足实用程度的要求，并能长期使用，也即可实现长寿命化。对附图的简单说明附图说明图1是将由耐久试验得到的数据画在韦佰尔概率纸上得到的结果。图2是表示根据ASTM试验得到的耐消耗性检测结果。实施专利技术的最佳方式在此，根据下述的实施例说明本专利技术的一种实施方式。表1中记载的实施例1是本专利技术的Ni金属粒子分散型Ag-Ni系合金开关触点材料，现有例1是现有的Ag-Ni系合金开关触点材料，还有一个比较例1，是主要用于通用继电器的开关触点材料。 实施例1的Ni金属粒子分散型Ag-Ni系合金开关触点材料的制法如下把10.0重量％的Ni粉和作为添加物按金属换算、相当于0.1重量％Li的Li2CO3粉末和余量为Ag粉三种粉体组成的混合物，置于球磨机内搅拌4小时，使粉末混合物均匀，然后把该混合物装于圆筒状容器内，从圆柱的长边方向施加压力，形成圆柱状的粉末成形体。继续压缩加工，在1123K(850℃)下进行4小时的烧结处理。该压缩加工和烧结处理重复进行4次。经压缩加工和烧结处理后的坯段，通过热压挤出，加工成直径为6.0mm的线材。继续进行拉丝加工形成直径为2.3mm的线材。接着把这个直径为2.3mm的线材，使用镦锻机制成头径为3.5mm、头厚为1mm的铆接触点。现有例1，除了添加Li2CO3以外，采用与实施例1相同的工艺，制做铆接触点。另一方面，比较例1是现在主要使用的通用继电器用的开关触点材料，它是用所谓内部氧化法制得的，再用它制造线材，然后与实施例1和现有例1同样，通过镦锻机制成头径为3.5mm、头厚为1mm的铆接触点。把各个铆接触点装入交流通用继电器中，按表2所示条件进行了耐久试验。此耐久试验使用了5台以上的继电器，各继电器发生故障时的耐久寿命开关次数示于表3，各自的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｎｉ金属粒子分散型Ａｇ－Ｎｉ系合金开关触点材料，所述Ａｇ－Ｎｉ系合金开关触点材料用于通过机械性开关操作进行电气开关的开关部分，其特征在于，把３．１～２０．０重量％的Ｎｉ粉、作为添加物按金属换算相当于０．０１～０．５０重量％Ｌｉ的Ｌｉ↓［２］ＣＯ↓［３］粉末和余量为Ａｇ粉的三种粉体混合搅拌，形成均匀分散的混合物，再将该混合物进行成形处理及烧结处理而制得。

【技术特征摘要】
JP 2000-7-21 220360/001.一种Ni金属粒子分散型Ag-Ni系合金开关触点材料，所述Ag-Ni系合金开关触点材料用于通过机械性开关操作进行电气开关的开关部分，其特征在于，把3.1～20.0重量％的Ni粉、...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂口理，种市健吾，山本俊哉，
申请(专利权)人：田中贵金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]