專利名稱：電觸點材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電觸點材料，特別涉及由銀-碳化鎢-石墨(Ag-WC-Gr)系材料形成的用于遮斷器(斷路器)等的電觸點材料。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，由含有一定量以上碳化鎢(其為耐熱性非氧化物)的銀-碳化鎢系材料形成的電觸點材料常用于額定電流值為200A以上的斷路器。為了通過防止在遮斷時的高熱條件下碳化鎢被氧化而抑制溫度的上升(溫度性能)，并為了提高耐熔 敷性，向該電觸點材料中添加石墨。例如，在日本特開昭58-11753號公報(以下稱作專利文獻I)中公開了這樣的電觸點材料，該電觸點材料含有5 70重量％的碳化鎢等日本元素周期表IVa、Va、VIa族金屬的碳化物，Γ11重量％的石墨，5飛O重量％的鐵族金屬，O. Γ30重量％的IVa、Va、Via、Vila族金屬的氮化物，余部由銀形成，其中碳化物和氮化物分散于鐵族金屬和銀中。另外，在日本特開昭58-11754號公報(以下稱作專利文獻2)中公開了這樣的電觸點材料，該電觸點材料含有5 70重量％的碳化鎢等日本元素周期表IVa、Va、VIa族金屬的碳化物，Γ11重量％的石墨，5飛O重量％的鐵族金屬，O. Γ5重量％的IVa、Va、VIa、VIIa族金屬，余部由銀形成，其中碳化物和IVa、Na、Via、Vila族金屬固溶或分散于鐵族金屬和銀中。現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :日本特開昭58-11753號公報專利文獻2 :日本特開昭58-11754號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題由于碳化鎢等耐熱性非氧化物與銀的潤濕性差，因此上述電觸點材料不是由熔融法、而是由粉末冶金法制造的。在粉末冶金法中，對起始原料粉末進行壓縮成形，制成成形體，然后對該成形體進行燒結(jié)。在這樣得到的燒結(jié)體中，所結(jié)合的粉末顆粒之間存在間隙(氣孔)。因此，由于所獲得的電觸點材料的相對密度低、且未致密化，因此其導(dǎo)電率變低。于是，在使用該電觸點材料構(gòu)成的斷路器中，遮斷時在觸點處產(chǎn)生的熱變多。因此，產(chǎn)生這樣的問題所獲得的電觸點材料的耐熔敷性、耐消耗性以及溫度性能劣化。為了解決這樣的問題，在專利文獻I和專利文獻2所記載的電觸點材料的制造方法中，通過對燒結(jié)體進行再加壓，使相對密度增加。然而，此方法所獲得的相對密度不足95%。因此，電觸點材料的導(dǎo)電率變低。由此使電觸點材料的耐熔敷性、耐消耗性以及溫度性能變得不足。需要說明的是，為了解決這個問題，需要使電觸點材料的觸點面積變大。
因此，本發(fā)明的目的是提供耐熔敷性、耐消耗性以及溫度性能優(yōu)異的電觸點材料。解決問題的方法根據(jù)本發(fā)明的電觸點材料含有超過30質(zhì)量％且小于或等于55質(zhì)量％的碳化鎢、2質(zhì)量％以上5質(zhì)量％以下的石墨，余部含有銀和不可避免的雜質(zhì)，該電觸點材料的相對密度為98. 0%以上、氧含量為450ppm以下、導(dǎo)電率為45%IACS以上、抗彎強度為350MPa以上。在本發(fā)明的電觸點材料中，優(yōu)選碳化鎢的平均粒徑為O. 5μπι以上5μπι以下。另外，在本發(fā)明的電觸點材料中，優(yōu)選石墨的平均粒徑為Ιμπι以上50 μ m以下。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，由于相對密度為98.0%以上、氧含量為450ppm以下、導(dǎo)電率為
45%IACS以上、抗彎強度為350MPa以上，因此可以提供耐熔敷性、耐消耗性以及溫度性能優(yōu)異的電觸點材料。附圖
簡要說明圖I是示出固定側(cè)觸點部件和可動側(cè)觸點部件的關(guān)閉狀態(tài)中的配置關(guān)系的側(cè)面圖，其中，所述固定側(cè)觸點部件和所述可動側(cè)觸點部件構(gòu)成了其中裝有作為本發(fā)明一個實施方案的電觸點材料的斷路器；圖2是示出固定側(cè)觸點部件和可動側(cè)觸點部件的打開狀態(tài)中的配置關(guān)系的側(cè)面圖，其中，所述固定側(cè)觸點部件和所述可動側(cè)觸點部件構(gòu)成了其中裝有作為本發(fā)明一個實施方案的電觸點材料的斷路器。
具體實施方案首先，對裝有作為本發(fā)明一個實施方案的電觸點材料的斷路器的結(jié)構(gòu)進行說明。如圖I和圖2所示，斷路器10具有固定側(cè)觸點部件30和可動側(cè)觸點部件20，其中，可動側(cè)觸點部件20以能夠反復(fù)移動的方式進行配置，使得其能夠接觸到固定側(cè)觸點部件30、或者能夠遠離固定側(cè)觸點部件30。固定側(cè)觸點部件30由電觸點材料31和金屬基件32的接合體構(gòu)成?？蓜觽?cè)觸點部件20由電觸點材料21和金屬基件22的接合體構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明實施方案的電觸點材料31用于斷路器10的固定側(cè)觸點部件30的一部分。另外，圖I和圖2所示的電觸點材料31為根據(jù)本發(fā)明的“電觸點材料”的一個例子。固定側(cè)觸點部件30中，電觸點材料31和金屬基件32以接合部32a (其與金屬基件32側(cè)形成一體)的上面作為接合面、經(jīng)由焊接材料4而彼此接合?？蓜觽?cè)觸點部件20中，電觸點材料21和金屬基件22以接合部(其與金屬基件22側(cè)形成一體)的上面作為接合面、經(jīng)由焊接材料4而彼此接合。因為這樣構(gòu)成了可動側(cè)觸點部件20和固定側(cè)觸點部件30，所以使得當(dāng)超過斷路器10的容許電流值的電流流過規(guī)定時間時，內(nèi)置的觸點解扣裝置(圖中未示出)工作，由此，將斷路器10的狀態(tài)從如圖I所示的可動側(cè)觸點部件20的電觸點材料21接觸固定側(cè)觸點部件30的電觸點材料31的狀態(tài)(關(guān)閉狀態(tài))轉(zhuǎn)移到如圖2所示的可動側(cè)觸點部件20的電觸點材料21從固定側(cè)觸點部件30的電觸點材料31瞬間向箭頭Q方向分離的狀態(tài)，從而遮斷電流。另外，如圖I和圖2所示，固定側(cè)觸點部件30中，金屬基件32(其中沒有設(shè)置電觸點材料31)的端部側(cè)與斷路器10的第一側(cè)(電源側(cè))端子連接，同時，可動側(cè)觸點部件20中，金屬基件22 (其中沒有設(shè)置電觸點材料21)的端部與斷路器10的第二側(cè)(負(fù)荷側(cè))端子連接。在上述實施方案中，裝于斷路器10中的可動側(cè)的電觸點材料21由銀-碳化鎢(Ag-WC)系材料形成；固定側(cè)的電觸點材料31作為本發(fā)明的電觸點材料，由銀-碳化鎢-石墨(Ag-WC-Gr)系材料形成，其含有超過30質(zhì)量％且小于或等于55質(zhì)量％的碳化鎢(WC)、2質(zhì)量％以上5質(zhì)量％以下的石墨(Gr)，余部含有銀(Ag)和不可避免的雜質(zhì)，其相對密度為98. 0%以上、氧含量為450ppm以下、導(dǎo)電率為45%IACS以上、抗彎強度為350MPa以上。在本發(fā)明的電觸點材料中，首先，由于含有超過30質(zhì)量％且小于或等于55質(zhì)量％的碳化鎢(其為耐火物質(zhì)的耐熱性非氧化物)，因而可以獲得這樣的優(yōu)點將耐電弧性、耐熔敷性及耐消耗性提高至一定水平以上。碳化鎢的含量為30質(zhì)量％以下時，不僅無法獲得上述優(yōu)點，抗彎強度還可能會不足350MPa。若碳化鎢的含量超過55質(zhì)量％，則電傳導(dǎo)性降低，因此該材料不能充當(dāng)斷路器用、電磁開閉器用等的觸點。具體而言，若碳化鎢的含量超過55質(zhì)量％，則導(dǎo)電率可能會不足45%IACS。優(yōu)選碳化鎢的含量為40質(zhì)量％以上50質(zhì)量％以下。另外，在本發(fā)明的電觸點材料中，由于含有2質(zhì)量％以上5質(zhì)量％以下的石墨，因而可以獲得這樣的優(yōu)點防止遮斷時高熱條件下作為耐熱性非氧化物的碳化鎢的氧化，以及提高耐熔敷性。石墨的含量不足2質(zhì)量％時，無法獲得上述優(yōu)點。若石墨的含量超過5質(zhì)量％,則材料無法成形。因此優(yōu)選石墨的含量為2質(zhì)量％以上4質(zhì)量％以下。此外，在本發(fā)明的電觸點材料中，余部含有銀和不可避免的雜質(zhì)，為了確保觸點的電傳導(dǎo)性，優(yōu)選含有40質(zhì)量％以上68質(zhì)量％以下的銀。銀的含量不足40質(zhì)量％時，電傳導(dǎo)性降低，該材料不適用于斷路器用、電磁開閉器用等的電觸點材料。若銀的含量超過68質(zhì)量％，則碳化鎢(其為耐火物質(zhì)的耐熱性非氧化物)的含量變小，因此無法將耐電弧性、耐熔敷性及耐消耗性提高至一定水平以上。優(yōu)選銀的含量為45質(zhì)量％以上60質(zhì)量％以下。在本發(fā)明的電觸點材料中，作為余部，可以含有范圍為O質(zhì)量％以上3質(zhì)量％以下的選自鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鉻(Cr)、鑰(Mo)、銅(Cu)、鉭(Ta)、釩(V)、鎂(Mg)、鋅(Zn) Ji(Sn)以及它們的碳化物等構(gòu)成的組中的至少一種元素或碳化物。若上述的元素或碳化物的含量超過3質(zhì)量％,則導(dǎo)電率可能會不足45%IACS。優(yōu)選上述的元素或碳化物的含·量為I質(zhì)量％以下。在本發(fā)明的電觸點材料中，由于相對密度為98. 0%以上，因此可以獲得優(yōu)異的耐熔敷性與耐消耗性。相對密度不足98. 0%時，由于導(dǎo)電率可能會不足45%IACS，因此電觸點材料的耐熔敷性與耐消耗性劣化。優(yōu)選相對密度為99. 0%以上100%以下。在本發(fā)明的電觸點材料中，由于氧含量為450ppm以下，因此可以獲得優(yōu)異的耐消耗性。若氧含量超過450ppm，則殘存于電觸點材料中的氧在遮斷時急劇釋放，可能會使觸點的消耗變大。具體而言，若氧含量超過450ppm，由于短路試驗時所產(chǎn)生的數(shù)千度的高熱，在材料中存在的氧變成氣體，從而使電觸點材料的基材的一部分飛散。由此增大了電觸點材料消耗的比例。優(yōu)選氧含量為350ppm以下。另外，在過負(fù)荷試驗中，因為觸點負(fù)荷小，所以電觸點材料消耗的比例幾乎不受氧含量的影響。但是，由于制造上困難這樣的理由，優(yōu)選氧含量為120ppm以上。此處，所謂“制造上困難”是指無論想使氧含量變得多小，120ppm都是制造上的界限。在本發(fā)明的電觸點材料中，由于導(dǎo)電率為45%IACS以上，因此能夠獲得優(yōu)異的耐熔敷性、耐消耗性及溫度性能。若導(dǎo)電率不足45%IACS，則耐熔敷性、耐消耗性及溫度性能變差。然而，由于制造上困難這樣的理由，優(yōu)選導(dǎo)電率為65%IACS以下。此處，所謂“制造上困難”是指無論想使導(dǎo)電率變得多大，65%IACS都是制造上的界限。由于在大電流用途的短路試驗中沖擊大，因此為了耐受該沖擊，本發(fā)明的電觸點材料的抗彎強度為350MPa以上。若抗彎強度不足350MPa，則在觸點負(fù)荷大的短路試驗中，由于材料的機械強度不足，電觸點材料被破壞。優(yōu)選抗彎強度為380MPa以上。另外，在過負(fù)荷試驗中，因為觸點負(fù)荷小，所以幾乎不受抗彎強度的影響。但是，由于制造上困難這樣的理由，優(yōu)選抗彎強度為580MPa以下。此處，所謂“制造上困難”是指無論想使抗彎強度變得多大，580MPa都是制造上的界限。
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在本發(fā)明的電觸點材料中，優(yōu)選碳化鎢的平均粒徑為O. 5μπι以上5μπι以下。碳化鎢的平均粒徑不足O. 5 μ m時，材料無法成形。若碳化鎢的平均粒徑超過5 μ m,則發(fā)生由于電觸點材料部位的不同而導(dǎo)致的強度變化。若將強度低的部位連接，則在短路試驗后，電觸點材料選擇性被消耗。其結(jié)果為，耐電弧性、耐熔敷性和耐消耗性可能會變差。另外，在本發(fā)明的電觸點材料中，優(yōu)選石墨的平均粒徑為Ιμπι以上50μπι以下。石墨的平均粒徑不足I μ m時，材料無法成形。另外，若石墨的平均粒徑超過50 μ m，則發(fā)生由于電觸點材料部位的不同而導(dǎo)致的強度變化。若將強度低的部位連接，則在短路試驗后，電觸點材料選擇性被消耗。其結(jié)果為，耐電弧性、耐熔敷性和耐消耗性可能會變差。需要說明的是，本發(fā)明的由銀-碳化鎢-石墨(Ag-WC-Gr)系材料形成的電觸點材料按照如下方式制造。(粉末的準(zhǔn)備)所準(zhǔn)備的銀(Ag)粉末的平均粒徑為O. 5 μ m以上10 μ m以下、碳化鎢(WC)粉末的平均粒徑為O. 5 μ m以上5 μ m以下、石墨(Gr)粉末的平均粒徑為I μ m以上50 μ m以下。各粉末的平均粒徑低于下限值時，粉末的凝集變激烈，各顆粒無法均勻分散，因此在電觸點材料表面上溶出的銀的面積變大。其結(jié)果為，電觸點材料的熔敷性能可能會變差。若各粉末的平均粒徑超過上限值，則粉末中的顆粒間距離變大，各顆粒無法微細地分散，因此在電觸點材料表面上溶出的銀的面積變大。其結(jié)果為，電觸點材料的熔敷性能可能會變差。優(yōu)選的是，銀(Ag)粉末的平均粒徑為I μπι以上5 μπι以下、碳化鎢(WC)粉末的平均粒徑為I μπι以上3 μ m以下、石墨(Gr)粉末的平均粒徑為3 μ m以上10 μ m以下。優(yōu)選銀(Ag)粉末、碳化鎢(WC)粉末以及石墨(Gr)粉末各粉末的純度為99. 5%以上。各粉末的純度不足99. 5%時，粉末的晶界中存在的氧(O)、碳(C)等雜質(zhì)變多，因此電觸點材料的導(dǎo)電率可能會變低。(混合工序)接下來，按照規(guī)定的組成，將銀粉末、碳化鎢粉末和石墨粉末(例如)在干式球磨機中，于80Pa以上150Pa以下的真空條件下，混合(例如)30分鐘以上60分鐘以下。通過這樣在真空中混合原料粉末，能夠使微細的原料粉末均勻混合，并使各顆粒均勻分散。因此，能夠增強電觸點材料的抗彎強度等機械強度，并能夠提高對于觸點負(fù)荷大的短路試驗的耐性?；旌蠚夥盏膲毫Σ蛔?0Pa時，成為高真空的成本可能會變高。若混合氣氛的壓力超過150Pa，則真空度變得不充分，可能無法使比重差大的原料粉末的各顆粒均勻分散?；旌蠒r間不足30分鐘時，混合變得不充分，可能無法使原料粉末的各顆粒均勻分散。若混合時間超過60分鐘，則生產(chǎn)性可能會變差。
(壓縮成形工序)然后，對混合粉末施加(例如)250MPa以上350MPa以下的壓力，從而形成壓縮成形體。進行此工序是為了能夠通過后續(xù)工序即壓印工序和擠出工序來獲得較高相對密度的電觸點材料。加壓壓力不足250MPa時，在壓印工序中的變形量變大，因此可能不能通過一次壓印工序進行使相對密度達到93%以上的加壓。若加壓壓力超過350MPa，則由于加壓體的相對密度超過85%，因此加壓體中的間隙變小。其結(jié)果為，很有可能在作為后續(xù)工序的燒結(jié)工序中，材料內(nèi)部的還原不充分，殘留有氧。 (燒結(jié)工序)將所獲得的壓縮成形體在(例如)1000°C以上1100°C以下溫度的(例如)氫氣等還原性氣體氣氛中保持(例如)I小時以上2小時以下，由此進行燒結(jié)。通過這樣在還原性氣體氣氛中對壓縮成形體進行燒結(jié)，能夠降低吸附到電觸點材料內(nèi)部的雜質(zhì)氧的量。燒結(jié)溫度不滿1000°C時，燒結(jié)無法完成。若燒結(jié)溫度超過1100°c，則氣體大量生成，材料可能會發(fā)泡。當(dāng)燒結(jié)時間不足I小時時，燒結(jié)無法完成。若燒結(jié)時間超過2小時，則生產(chǎn)性可能會變差。(壓印工序)將所獲得的燒結(jié)體在(例如)IOOOMPa以上1200MPa以下的加壓下進行壓印加工，以使相對密度達到(例如)93%以上99%以下。進行此工序是為了能夠通過后續(xù)工序即擠出工序獲得較高相對密度的電觸點材料。另外，進行此工序是為了減少在擠出工序中的預(yù)熱時進入材料中的雜質(zhì)氧的量。壓印壓力不足IOOOMPa時，材料的相對密度可能會變?yōu)榇蠹s90%。若壓印壓力超過1200MPa，則所使用的模具的耐久性可能會變差。壓印工序后的相對密度不足93%時，在擠出工序中的預(yù)熱時進入材料中的雜質(zhì)氧的量可能會變多。若壓印工序后的相對密度超過99%，則可能即使施加更大的壓力，也會由于彈回而無法增加相對密度，并且生產(chǎn)性變差。(擠出工序)將壓印加工后的燒結(jié)體在(例如)8500C以上920°C以下溫度的氫氣等還原性氣體氣氛或氮氣等惰性氣體氣氛中保持(例如)I小時以上2小時以下，由此進行預(yù)熱，然后施加180GPa以上250GPa以下的擠出壓力，由此擠出加工成規(guī)定的形狀。按照以上方式制造本發(fā)明的由銀-碳化鶴-石墨(Ag-WC-Gr)系材料形成的電觸點材料。根據(jù)傳統(tǒng)的組合了壓力加工和燒結(jié)的制造方法，難以提高相對密度。另外，在傳統(tǒng)的制造方法中，存在大量氧、碳等雜質(zhì)的原材料粉末中的舊粉末晶界即使在燒結(jié)后也易于維持。因此，在燒結(jié)后的電觸點材料的晶界處，集中殘留有氧、碳等雜質(zhì)。這些殘留的雜質(zhì)使材料的導(dǎo)電率和抗彎強度下降。與此相對的是，通過如上述那樣對壓印加工后的燒結(jié)體進行擠出加工，能夠提高相對密度，同時使舊粉末晶界延伸，并使高純度的銀顆粒相互接觸，并且將原材料粉末中的舊粉末晶界的影響降到極小。其結(jié)果為，在能夠獲得98%以上的相對密度的同時，還能夠減少晶界中殘留的雜質(zhì)的量，因此提高了電觸點材料的導(dǎo)電率和抗彎強度。預(yù)熱溫度不足850°C時，擠出材料的抗變形性增強，因此材料可能無法被擠出。若預(yù)熱溫度超過920°C，則擠出時的溫度超過了銀的熔點，因此擠出材料的表面可能會發(fā)泡。若預(yù)熱時間不足I小時，則無法加熱至材料內(nèi)部，因此抗變形性變大，材料可能無法被擠出。若預(yù)熱時間超過2小時，則材料充分均勻地被加熱，從而可能使生產(chǎn)性變差。擠出壓力不足180GPa時，擠出材料的相對密度可能會降低。若擠出壓力超過250GPa，則擠出模有可能會破損。
需要說明的是，在專利文獻I和專利文獻2所記載的電觸點材料的制造方法中，通過對燒結(jié)體進行再加壓，使相對密度增加。然而，如上所述，在燒結(jié)后的電觸點材料的晶界中集中殘留有氧、碳等雜質(zhì)。這些殘留的雜質(zhì)導(dǎo)致了材料的導(dǎo)電率和抗彎強度降低的問題。另外，對燒結(jié)體進行再加壓時，必須對燒結(jié)體的外周方向進行控制，使其沒有間隙。因此，需要將各個燒結(jié)體分別置于模具中來進行加壓。結(jié)果導(dǎo)致了生產(chǎn)成本變高的問題。與此相對的是，為了制造上述本發(fā)明的由銀-碳化鎢-石墨(Ag-WC-Gr)系材料形成的電觸點材料，采用了擠出加工法。由此能夠以量產(chǎn)性高的方法來制造相對密度為98%以上的電觸點材料。其結(jié)果為，能夠降低生產(chǎn)成本。概括而言，在本發(fā)明的電觸點材料中，在含有10質(zhì)量％以上30%質(zhì)量％以下的碳化鎢(其為耐火物質(zhì))的材料中，能夠獲得高導(dǎo)電率。因此，能夠減少遮斷時的發(fā)熱，從而能夠提高耐熔敷性、耐消耗性以及溫度性能。另外，與傳統(tǒng)的電觸點材料相比，由于本發(fā)明的電觸點材料的抗彎強度高，因此在觸點負(fù)荷大的短路試驗中，能夠減少觸點的破壞。實施例下面對為了確認(rèn)上述實施方案的效果而進行的采用了實施例和比較例的比較實驗進行說明。[實施例]在本實施例中，作為與上述實施方案所對應(yīng)的實施例，制作了以下實施例I 15的固定側(cè)的電觸點材料31。另外，作為采用了傳統(tǒng)制造方法的比較例，制作了以下比較例Γ4的固定側(cè)的電觸點材料31。使用分別裝有這些電觸點材料31而構(gòu)成的額定電流值為125A的各個大電流用斷路器，進行了過負(fù)荷試驗和短路試驗的遮斷試驗。另外，可動側(cè)的電觸點材料21使用了這樣的材料該材料含有50質(zhì)量％的銀，且余部由碳化鎢形成。下表I中示出了 為制作本發(fā)明的實施例和比較例中的電觸點材料31而使用的石墨(Gr)粉末的平均粒徑、所制作的電觸點材料31中的石墨(Gr)的含量、碳化鎢(WC)粉末的平均粒徑、所制作的電觸點材料31中的碳化鎢(WC)的含量、電觸點材料31的相對密度、氧含量、導(dǎo)電率以及抗彎強度。另外，表I中也示出了關(guān)于過負(fù)荷試驗后的電觸點材料31的消耗率、短路試驗后的電觸點材料31的消耗率、以及溫度試驗的評價結(jié)果。另外，在表I中，附有下劃線的數(shù)值表示在本發(fā)明的范圍以外。另外，后面描述了 電觸點材料31的相對密度、氧含量、導(dǎo)電率以及抗彎強度的測定方法，大電流用斷路器的過負(fù)荷試驗和短路試驗的遮斷試驗的方法，這些遮斷試驗后的消耗率的評價，以及溫度試驗的方法與評價。(實施例I 15)在實施例f 15中，按照如下方式制作含有石墨(Gr)和碳化鎢(WC)(其含量如表I所示)的銀-碳化鎢-石墨(Ag-WC-Gr)系材料的電觸點材料31。利用干式球磨機將表I所示平均粒徑的石墨(Gr)粉末和碳化鎢(WC)粉末、以及平均粒徑為3μ m的銀(Ag)粉末在真空(IOOPa)中混合45分鐘，以形成表I所示的Gr含量和WC含量。用壓力機對所得到的混合粉末施加300MPa的壓力，從而形成厚度為300mm、外徑為80mm的圓盤狀壓縮成形體。將該壓縮成形體在溫度為1050°C的氫氣(其為還原性氣體氣氛)中保持I. 5小時，由此進行燒結(jié)。在IlOOMPa的加壓條件下對該燒結(jié)體進行壓印加工，以使其真密度達到97%以上。將壓印加工后的燒結(jié)體在900°C溫度的氫氣(其為還原性氣體氣氛)中保持I. 5小時，由此進行預(yù)熱，然后通過施加220GPa的擠出壓力，擠出加工成截面為IOmm見方的棒狀體。將所得到的棒狀體切成Imm的厚度，由此制得電觸點材料31。(比較例I)在比較例I中，按照如下方式制作含有石墨(Gr)和碳化鎢(WC)(其含量如表I所示)的銀-碳化鎢-石墨(Ag-WC-Gr)系材料的電觸點材料31。利用手工作業(yè)將表I所示平均粒徑的石墨(Gr)粉末和碳化鎢(WC)粉末、以及平均粒徑為3 μ m的銀(Ag)粉末在大氣中混合30分鐘，以形成表I所示的Gr含量和WC含量。 用壓力機對所得到的混合粉末施加300MPa的壓力，從而形成平面形狀為IOmm見方、厚度為Imm的板狀壓縮成形體。將該壓縮成形體在溫度為900°C的真空中保持I小時，由此進行燒結(jié)。在500MPa的加壓條件下對該燒結(jié)體進行壓印加工，以使其真密度達到97%以上。由此方式制得電觸點材料31。(比較例2)在比較例2中，按照與上述實施例f 15相同的工序，制作含有石墨(Gr)和碳化鎢(WC)(如表I所示其平均粒徑和含量與實施例I的相同)的銀-碳化鎢-石墨(Ag-WC-Gr)系材料的電觸點材料31，不同之處在于，不進行對燒結(jié)體進行壓印加工的工序。(比較例3)在比較例3中，按照與上述實施例f 15相同的工序，制作含有石墨(Gr)和碳化鎢(WC)(如表I所示其平均粒徑和含量與實施例I的相同)的銀-石墨-碳化鎢(Ag-Gr-WC)系材料的電觸點材料31，不同之處在于，將壓縮成形體在溫度為950°C的氮氣(其為保護氣體氣氛)中保持I小時以進行燒結(jié)。(比較例4)在比較例4中，按照與上述實施例f 15相同的工序，制作含有石墨(Gr)和碳化鎢(WC)(如表I所示其平均粒徑和含量與實施例I的相同)的銀-石墨-碳化鎢(Ag-Gr-WC)系材料的電觸點材料31，不同之處在于，銀粉末、石墨粉末和碳化鎢粉末是在大氣中進行混
八
口 ο(相對密度)所制作的電觸點材料的相對密度[%]按照如下方式算得將電觸點材料的重量除以電觸點材料的體積(由長度尺寸X寬度尺寸X厚度尺寸的乘積所得到的計算值)所算得的密度除以各材質(zhì)的理論密度。(氧含量)所制作的電觸點材料中殘留的氧含量[ppm]的測定是使用株式會社堀場制作所制造的氧分析儀器(機型BMGA520)、并通過紅外線吸收法來進行的。(導(dǎo)電率)使用截面形狀為IOmm見方的電觸點材料的試樣，通過SIGMATESTER (FoersterInstruments 制，產(chǎn)品編號SIGMATEST D)測定導(dǎo)電率[%IACS]。
(抗彎強度)采用與所制作的電觸點材料相同的原料來制作5mmX2mmX30mm大小的抗彎試驗用的試樣。使用該試樣，在支點間距離15mm、壓頭速度Imm/分鐘的條件下測定抗彎強度[MPa]。(大電流用斷路器的遮斷試驗(過負(fù)荷試驗))過負(fù)荷試驗中，在220V的負(fù)荷電壓下設(shè)定了 600A的遮斷電流。作為試驗方法，進行了 50次CO任務(wù)(在負(fù)荷電壓220V下600A的遮斷電流流過的回路中放置斷路器，并且在開關(guān)呈OFF的狀態(tài)下，將開關(guān)強行切換到ON狀態(tài)以瞬時遮斷電流的試驗)。而且，通過下式算出過負(fù)荷試驗后電觸點材料31的消耗率。表I中，作為對消耗率的評價，所算出的消耗率為5%以下時用“◎”表示，為10%以下時用“〇”表示，超過10%時用“X”表示。 (電觸點材料的消耗率)=[{(試驗前電觸點材料的厚度)-(試驗后電觸點材料的厚度)} / (試驗前電觸點材料的厚度)]X100 (%)...(式I)(大電流用斷路器的遮斷試驗(短路試驗))短路試驗中，在220V負(fù)荷電壓下設(shè)定了 5000A的遮斷電流。作為試驗方法，依次進行了 O任務(wù)(在斷路器的開關(guān)呈ON狀態(tài)下使遮斷電流流過，并且使電流遮斷的試驗)和CO任務(wù)(在負(fù)荷電壓220V下5000A的遮斷電流流過的回路中放置斷路器，并且在開關(guān)呈OFF的狀態(tài)下，將開關(guān)強行切換到ON狀態(tài)以瞬時遮斷電流的試驗)。即，在該短路試驗中，作為操作任務(wù)，依次進行了一次O任務(wù)和三次CO任務(wù)。而且，通過上述(式I)算出短路試驗后的電觸點材料31的消耗率。表I中，作為消耗率的評價，所算出的消耗率為10%以下時用“◎”表示，為40%以下時用“〇”表示，超過40%時用“ X ”表示。(大電流用斷路器的熔敷試驗)熔敷試驗中，在265V負(fù)荷電壓下設(shè)定了 5000A的遮斷電流。作為試驗方法，依次進行O任務(wù)(在斷路器的開關(guān)呈ON狀態(tài)下使遮斷電流流過，并使電流遮斷的試驗)和CO任務(wù)(在負(fù)荷電壓265V下5000A的遮斷電流流過的回路中放置斷路器，在開關(guān)呈OFF狀態(tài)下，將開關(guān)強行轉(zhuǎn)換到ON狀態(tài)以瞬時遮斷電流的試驗)。即，在該熔敷試驗中，作為操作任務(wù)，依次進行了一次O任務(wù)和五次CO任務(wù)。而且，對熔敷試驗中或熔敷試驗后電觸點材料31的熔敷情況進行了評價。表I中，作為熔敷情況的評價，觸點完全沒有熔敷時用“◎”表示，通過斷路器的0N/0FF可簡單地脫去熔敷的情況(輕熔敷)用“〇”表示，通過斷路器的0N/0FF不能簡單地脫去熔敷的情況(重熔敷)用“ X ”表示。(溫度試驗)在過負(fù)荷試驗后以及遮斷試驗后流過額定電流，當(dāng)溫度穩(wěn)定時，測定斷路器的端子的溫度。表I中，溫度的上升不足75K時用“◎”表示，75K以上不足80K時用“〇”表示，80K以上時用“X”表示。表I
權(quán)利要求
1.一種電觸點材料(31 )，其含有超過30質(zhì)量％且小于或等于55質(zhì)量％的碳化鎢、2質(zhì)量％以上且5質(zhì)量％以下的石墨，余部含有銀和不可避免的雜質(zhì)，所述電觸點材料的相對密度為98. 0%以上、氧含量為450ppm以下、導(dǎo)電率為45%IACS以上、抗彎強度為350MPa以上。
2.權(quán)利要求I所述的電觸點材料(31)，其中，碳化鎢的平均粒徑為O.5 μ m以上且5 μ m以下。
3.權(quán)利要求I所述的電觸點材料(31)，其中，石墨的平均粒徑為Iμπι以上且50 μπι以下。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種耐熔敷性、耐消耗性以及溫度性能優(yōu)異的電觸點材料。電觸點材料(31)含有超過30質(zhì)量%且小于或等于55質(zhì)量%的碳化鎢、2質(zhì)量%以上且5質(zhì)量%以下的石墨，余部含有銀和不可避免的雜質(zhì)，該電觸點材料的相對密度為98.0%以上、氧含量為450ppm以下、導(dǎo)電率為45%IACS以上、抗彎強度為350MPa以上。
文檔編號C22C5/06GK102947475SQ20118003083
公開日2013年2月27日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者畠山隆志, 上西昇, 胡間紀(jì)人, 鈴木恭彥 申請人:聯(lián)合材料公司