Ag－氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料、其制造方法及制造裝置、以及斷路器及電磁接觸器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料、其制造方法及制造裝置、以及斷路器 及電磁接觸器。詳細(xì)地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種在斷路器（特別是空氣斷路器）、電磁接觸器、繼 電器等中使用的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料、其制造方法及制造裝置，以及具有該Ag-氧化 物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的斷路器及電磁接觸器。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為在斷路器、電磁接觸器、繼電器等中使用的電觸點(diǎn)材料，通常使用Ag-氧化 物類(lèi)電觸點(diǎn)材料。Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料是下述材料，S卩，將耐腐蝕性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、 加工性等優(yōu)異的Ag作為主成分，為了附加電觸點(diǎn)材料所需的特性即耐熔接性、耐消耗性 等，使易氧化性金屬（以下，簡(jiǎn)稱為"Me"）的氧化物（以下，簡(jiǎn)稱為"MeO"）在Ag中分散而 成的材料。作為MeO的例子，可以舉出ZnO、CdO、ln203、Sn02、CuO等。
[0003] 作為Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的制造方法，舉出內(nèi)部氧化法、粉末冶金法等方 法，但從耐熔接性以及耐消耗性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用內(nèi)部氧化法。內(nèi)部氧化法為下述方 法，即，在對(duì)Ag以及Me進(jìn)行加熱以及熔融，進(jìn)行合金化而得到Ag-Me合金后，選擇性地使 Me氧化。在該方法中，一般分為前氧化法和后氧化法，其中，前氧化法在將Ag-Me合金加 工成觸點(diǎn)形狀前進(jìn)行氧化，后氧化法在將Ag-Me合金加工成觸點(diǎn)形狀后進(jìn)行氧化。另一 方面，粉末冶金法是下述方法，即，將Ag粉末和MeO粉末混合，進(jìn)行成型以及燒結(jié)。
[0004]在內(nèi)部氧化法中，前氧化法為了使Ag-Me合金中的Me充分地氧化至內(nèi)部，在預(yù) 先加工成幾mm~Icm左右大小的合金片后，對(duì)合金片進(jìn)行內(nèi)部氧化。之后，通過(guò)一次加工 (例如，熱加工、冷加工等）加工成線形狀、薄板形狀，通過(guò)二次加工（例如，冷加工、沖制 等）加工成觸點(diǎn)形狀。通過(guò)釬焊、壓接等方法，將通過(guò)上述方式得到的觸點(diǎn)材料與基座接 合。
[0005] 如果利用電子顯微鏡觀察在該方法中使用的合金片，則觀察到在Ag中的Me的分 散狀態(tài)中存在波動(dòng)，觀察到存在有Iym~十幾ym大小的Me的狀態(tài)。因此，如果對(duì)具有 如上所述的分散狀態(tài)的合金片進(jìn)行內(nèi)部氧化而制造觸點(diǎn)材料，則存在下述問(wèn)題，即，由于Me 的分散狀態(tài)的波動(dòng)而在觸點(diǎn)材料的消耗程度方面產(chǎn)生差異，觸點(diǎn)材料的壽命變短。
[0006] 因此，作為在Ag中使Me微小且均勻地分散的方法，提出了如下方法，S卩，取代合 金片，使用通過(guò)氣體霧化法而制成的Ag-Me合金粉末。氣體霧化法通過(guò)使含有Ag以及 Me的熔融合金從設(shè)置在鋼包中的小孔中流出而形成細(xì)流，并向該細(xì)流噴射非活性氣體（例 如，氮?dú)?、氬氣等）、水等冷卻介質(zhì)而使其急冷凝固，從而得到Ag-Me合金粉末。通過(guò)氣體 霧化法得到的Ag-Me合金粉末為幾ym~幾十ym的球狀，能夠在Ag的晶界中使Me微 小且均勻地分散。Ag-Me合金粉末在進(jìn)行內(nèi)部氧化后，能夠通過(guò)進(jìn)行一次加工以及二次加 工而成為觸點(diǎn)材料。
[0007] 另一方面，后氧化法將熔融合金作為鑄錠而取出，通過(guò)一次加工而加工成線形狀、 薄板形狀，通過(guò)二次加工而加工成觸點(diǎn)形狀。之后，對(duì)加工后的Ag-Me合金進(jìn)行內(nèi)部氧化 而使其成為觸點(diǎn)材料，通過(guò)釬焊、壓接等方法將得到的觸點(diǎn)材料與基座接合。后氧化法由于 在加工成觸點(diǎn)形狀后進(jìn)行內(nèi)部氧化，因此與前氧化法相比，無(wú)法使Ag-Me合金中的Me均 勻地氧化至內(nèi)部，有時(shí)在中心部形成氧化不充分的層。
[0008] 另外，現(xiàn)有的內(nèi)部氧化法通常是通過(guò)將合金放入氧化爐，在常壓~IOatm左右的 氧氣氣氛下以500~700°C進(jìn)行加熱處理而進(jìn)行的（例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1以及2)。
[0009] 然而，在現(xiàn)有的內(nèi)部氧化法中，即使使用通過(guò)氣體霧化法而制成的Ag-Me合金粉 末，由于有時(shí)MeO以條紋狀析出，因此，也存在下述問(wèn)題，S卩，難以使MeO在Ag中微小且均勻 地分散，消耗性不足。
[0010] 因此，專(zhuān)利文獻(xiàn)3提出了如下方法，S卩，通過(guò)向Ag-ZnO合金粉末中調(diào)配Y2O3 (氧 化釔）并以機(jī)械方式進(jìn)行混合，從而使ZnO在Ag中微小且均勻地分散。
[0011]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)昭51-144966號(hào)公報(bào)
[0012]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)昭52-128555號(hào)公報(bào)
[0013]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)昭61-272338號(hào)公報(bào)
[0014] 然而，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中，雖然通過(guò)Y2O3的調(diào)配使Ag中的ZnO的分散性提高，但由于 Y2O3價(jià)格高，因此，存在下述問(wèn)題，即，Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的制造成本上升。另外，專(zhuān) 利文獻(xiàn)3涉及如下技術(shù)，S卩，通過(guò)機(jī)械的方法使Ag中的ZnO的分散性提高，但未公開(kāi)有任何 關(guān)于通過(guò)內(nèi)部氧化使Ag中的ZnO等MeO的分散性提高的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明就是為了解決如上所述的問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種通過(guò)內(nèi)部氧 化使Ag中的MeO的分散性提高的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料、其制造方法以及制造裝置。
[0016]另外，本發(fā)明的目的在于提供斷路器以及電磁接觸器，它們具有通過(guò)使Ag中的MeO的分散性提高而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命化的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料。
[0017] 本發(fā)明人為了解決如上所述的問(wèn)題而進(jìn)行了專(zhuān)心研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在Ag中MeO 以條紋狀析出的原因是由于內(nèi)部氧化時(shí)的加熱溫度較高而引起的，并發(fā)現(xiàn)通過(guò)使Ag-Me 合金顆粒在氧氣氣氛下在超臨界水或亞臨界水中進(jìn)行內(nèi)部氧化，從而能夠在低溫下進(jìn)行內(nèi) 部氧化，由此完成本發(fā)明。
[0018]S卩，本發(fā)明的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的制造方法，其特征在于，使由含有Ag以 及易氧化性金屬在內(nèi)的合金構(gòu)成的顆粒，在氧氣氣氛下在超臨界水或亞臨界水中進(jìn)行內(nèi)部 氧化。
[0019]另外，本發(fā)明的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料，其特征在于，是通過(guò)上述的Ag-氧化 物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的制造方法進(jìn)行制造的。
[0020] 另外，本發(fā)明的遮斷器以及電磁接觸器，其特征在于，具有上述的Ag-氧化物類(lèi) 電觸點(diǎn)材料。
[0021] 并且，本發(fā)明的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的制造裝置，其特征在于，具有：水供給 源，其向反應(yīng)爐供給水；氧氣供給源，其向反應(yīng)爐供給氧氣；以及反應(yīng)爐，其收容由包含Ag 以及易氧化性金屬在內(nèi)的合金構(gòu)成的顆粒，且從所述水供給源以及所述氧氣供給源接受水 以及氧氣，形成超臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)，進(jìn)行由所述合金構(gòu)成的顆粒的內(nèi)部氧化。
[0022] 發(fā)明的效果
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種通過(guò)內(nèi)部氧化使Ag中的MeO的分散性提高的Ag-氧 化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料、其制造方法以及制造裝置。
[0024] 另外，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供斷路器以及電磁接觸器，它們具有通過(guò)使Ag中的MeO 的分散性提高而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命化的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是在氣體霧化法中使用的裝置的概略圖。
[0026] 圖2是圖1的裝置的噴嘴前端部附近的放大圖。
[0027] 圖3是Ag-Zn合金的相圖。
[0028] 圖4是Ag-In合金的相圖。
[0029] 圖5是Ag-Sn合金的相圖。
[0030] 圖6是通過(guò)氣體霧化法制造的Ag-Me合金顆粒的剖面示意圖。
[0031] 圖7是通過(guò)實(shí)施方式1的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的制造方法進(jìn)行內(nèi)部氧化后 的Ag-MeO合金顆粒的剖面示意圖。
[0032] 圖8是通過(guò)一般的內(nèi)部氧化形成的Ag-MeO合金顆粒的剖面示意圖。
[0033] 圖9是利用釬焊而形成在接觸件處的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的剖面示意圖。
[0034] 圖10是利用鉚釘鉚接而形成在接觸件處的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的剖面示意 圖。
[0035] 圖11是實(shí)施方式2的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的制造裝置的概略圖。
[0036] 圖12是實(shí)施方式3的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的制造裝置的概略圖。
[0037] 圖13是實(shí)施方式4的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的制造裝置的概略圖。
[0038] 圖14是實(shí)施方式5的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的制造裝置的概略圖。
[0039] 圖15是實(shí)施方式6的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的制造裝置的概略圖。
[0040] 標(biāo)號(hào)的說(shuō)明
[0041] IAg-Me熔融合金，2鋼包，3噴嘴，4冷卻介質(zhì)，5真空膛，6Ag-Me合金顆粒，7 托盤(pán)，8Ag，9Me，IOAg-MeO合金顆粒，llMeO, 12空隙，20反應(yīng)爐，21水供給源，22氧氣供給 源，23加熱器，24收容容器，25高壓栗，26閥，27高壓壓縮機(jī)，28熱交換器，29汽水分離器， 30原料供給源，31攪拌螺旋槳，32預(yù)加熱配管，33托盤(pán)，34排出用膛，40Ag-氧化物類(lèi)電觸 點(diǎn)材料，41釬料，42接觸件，43鉚釘，44鉚釘觸點(diǎn)材料，45孔。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 實(shí)施方式1.
[0043] 本實(shí)施方式的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的制造方法，是通過(guò)使由含有Ag以及易 氧化性金屬在內(nèi)的合金構(gòu)成的顆粒（以下，稱為"Ag-Me合金顆粒"），在氧氣氣氛下在超 臨界水或亞臨界水中進(jìn)行內(nèi)部氧化而進(jìn)行的。
[0044] 在此，在本說(shuō)明書(shū)中，所謂"超臨界水"，表示在物質(zhì)的狀態(tài)圖中超過(guò)溫度、壓力、熵 線圖的臨界點(diǎn)，不處于氣體、液體以及固體這三態(tài)中的任何一種的超臨界狀態(tài)下的水。在 此，通常，水的臨界溫度為374°C，水的臨界壓力為22. 12MPa。另外，在本說(shuō)明書(shū)中，所謂"亞 臨界水"，表示沒(méi)有超過(guò)超臨界狀態(tài)，但在接近超臨界狀態(tài)的高溫高壓狀態(tài)下，處于從氣體、 液體以及固體這三態(tài)至超臨界狀態(tài)為止的過(guò)渡的轉(zhuǎn)換狀態(tài)（亞臨界狀態(tài)）下的水。
[0045] 超臨界水或亞臨界水的氧的飽和溶解度與常溫（25°C)常壓（Iatm)狀態(tài)下的水所 對(duì)應(yīng)的氧的飽和溶解度（大約8mg/L)相比，增加至大于或等于100倍。因此，通過(guò)在氧氣 氣氛下利用超臨界水或亞臨界水進(jìn)行內(nèi)部氧化，從而能夠高效地進(jìn)行Ag-Me合金顆粒的 內(nèi)部氧化。特別地，溶解有氧的超臨界水或亞臨界水，由于不會(huì)使Ag氧化，因此能夠選擇性 地僅使Me氧化。
[0046] 作為在本實(shí)施方式的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的制造方法中使用的易氧化性金 屬（Me)，并沒(méi)有特別地限定，能夠使用在該技術(shù)領(lǐng)域中公知的易氧化性金屬。作為易氧化性 金屬的例子，舉出Zn、In、Sn、Cu、Cr、Ni、Sb、Mg、Mo、Fe、La等。它們能夠單獨(dú)使用，或?qū)⒋?于或等于2種組合進(jìn)行使用。
[0047] 下面，使用附圖對(duì)本實(shí)施方式的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的制造方法進(jìn)行詳細(xì) 的說(shuō)明。
[0048] 作為在本實(shí)施方式的Ag-氧化物類(lèi)電觸點(diǎn)材料的制造方法中使用的Ag-Me合 金顆粒，并沒(méi)有特別地限定，能夠使用在該技術(shù)領(lǐng)域中公知的Ag-Me合金顆粒。其中，Ag- Me合金顆粒，從使Me在Ag中均勻地分散的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選通過(guò)氣體霧化法進(jìn)行制造。
[0049] 圖1表示在氣體霧化法中使用的裝置的概略圖。另外，圖2表示圖1的裝置的噴 嘴前端部附近的放大圖。如圖1所示，使將Ag以及Mg熔融而成的合金（以下，稱為"Ag- Me熔融合金1"）從設(shè)置在鋼包2的底部的小孔中流出而形成細(xì)流，從噴嘴3向該細(xì)流噴射 非活性氣體（例如，氮?dú)?、氬氣等）、水等冷卻介質(zhì)4。被冷卻介質(zhì)4噴射后的細(xì)流在真空腔 5內(nèi)急冷凝固，形成Ag-Me合金顆粒6。Ag-Me合金顆粒6從真空腔5的底部排出，并收 集于托盤(pán)7中。對(duì)所收集的Ag-Me合金顆粒6根據(jù)需要進(jìn)行分級(jí)（篩選），統(tǒng)一大小。
[0050]Ag-Me熔融合金1中的Ag以及Me的含量，只要是處在適于Ag-氧化物類(lèi)電觸 點(diǎn)材料的范圍內(nèi)即可，并沒(méi)有特別地限定。
[0051] 在此，分別在圖3中表示含有Ag以及Zn的合金（以下，稱為"Ag - Zn合金"） 的相圖，在圖4中表不含有Ag以及In的合金（以下，稱為"Ag-In合金"）的相圖，在圖 5中表示含有Ag以及Sn的合金（以下，稱為"Ag-Sn合金"）的相圖（出典：Thaddues B.Massalski著