用于小型电磁继电器的由内部氧化的氧化银材料制成的具有高导电性的电接点.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200410076655.3

申请日:

2004.08.06

公开号:

CN1603443A

公开日:

2005.04.06

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

C22C5/06; C22C32/00; H01H1/02

主分类号:

C22C5/06; C22C32/00; H01H1/02

申请人:

三菱综合材料C.M.I.株式会社;

发明人:

植村雄三; 上田公志郎; 村桥纪昭; 山梨真嗣; 泷道雄; 远藤裕康

地址:

日本静冈县

优先权:

2003.08.08 JP 289820/2003; 2003.12.01 JP 401296/2003; 2003.12.01 JP 401297/2003; 2003.12.01 JP 401298/2003; 2003.12.01 JP 401299/2003

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

韦欣华;段晓玲

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内容摘要

本发明涉及一种用于小型电磁继电器的由内部氧化的氧化银材料制成的具有高导电性的电接点,所述电接点的制备是通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.1-9%Sn,1.5-5%In和0.005-0.06%Bi以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长;其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧化物粗晶粒为锡基氧化物超细晶粒和铟基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,并经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长。

权利要求书

1.  一种用于小型电磁继电器的由内部氧化的氧化银材料制成的具有高导电性的电接点,所述电接点的制备是通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.1-9%Sn,1.5-5%In和0.005-0.06%Bi以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长;其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧化物粗晶粒为锡基氧化物超细晶粒和铟基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,并经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长。

2.
  一种用于小型电磁继电器的由内部氧化的氧化银材料制成的具有高导电性的电接点,所述电接点的制备是通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.1-9%Sn,1.5-5%In,0.03-0.5%Ni和0.005-0.06%Bi以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长;其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧化物粗晶粒为锡基氧化物超细晶粒和铟基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,并经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长。

3.
  一种用于小型电磁继电器的由内部氧化的氧化银材料制成的具有高导电性的电接点,所述电接点的制备是通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.1-9%Sn,1.5-5%In,0.05-0.5%Cu和0.005-0.06%Bi以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长;其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧化物粗晶粒为锡基氧化物超细晶粒和铟基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,并经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长。

4.
  一种用于小型电磁继电器的由内部氧化的氧化银材料制成的具有高导电性的电接点,所述电接点的制备是通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.1-9%Sn,1.5-5%In,0.05-0.5%Cu,0.005-0.06%Bi和0.03-0.5%Ni以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长;其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧化物粗晶粒为锡基氧化物超细晶粒和铟基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,并经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长。

5.
  一种用于小型电磁继电器的由内部氧化的氧化银材料制成的具有高导电性的电接点,所述电接点的制备是通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.1-9%Sn,1.5-5%In,0.05-0.8%Te以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长;其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧化物粗晶粒为锡基氧化物超细晶粒和铟基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,并经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长。

6.
  一种用于小型电磁继电器的由内部氧化的氧化银材料制成的具有高导电性的电接点,所述电接点的制备是通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.1-9%Sn,1.5-5%In,0.05-0.8%Te和0.03-0.5%Ni以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长;其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧化物粗晶粒为锡基氧化物超细晶粒和铟基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,并经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长。

7.
  一种用于小型电磁继电器的由内部氧化的氧化银材料制成的具有高导电性的电接点,所述电接点的制备是通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.1-9%Sn,1.5-5%In,0.05-0.5%Cu和0.05-0.8%Te以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长;其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧化物粗晶粒为锡基氧化物超细晶粒和铟基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,并经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长。

8.
  一种用于小型电磁继电器的由内部氧化的氧化银材料制成的具有高导电性的电接点,所述电接点的制备是通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.1-9%Sn,1.5-5%In,0.05-0.5%Cu,0.05-0.8%Te和0.03-0.5%Ni以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长;其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧化物粗晶粒为锡基氧化物超细晶粒和铟基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,并经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长。

说明书

用于小型电磁继电器的 由内部氧化的氧化银材料 制成的具有高导电性的电接点
技术领域
本发明涉及一种由内部氧化的氧化银材料制成的电接点,其在用于小型元件时可长时间具有高导电性和优良电接触特性,即所述材料表现出高抗熔接性(welding resistance)和高耐磨性并适于在尺寸更小的电磁继电器中使用。
背景技术
各种电磁继电器应用于汽车、办公设备等作为功能组件。
电磁继电器100如示意的纵断剖面图6A和图6B所示,例如,由包括铁心111和线圈112的电磁铁101,大致L形截面的衔铁杆102、设在衔铁杆102上部的活动接触簧片141和固定接触簧片142,以及电接点151和152构成,所述电接点151和152相对地分别固定在活动接触簧片141和固定接触簧片142的一端。
电磁铁101至少部分被磁轭(yoke)103覆盖,绝缘体106设在磁轭103上表面。活动接触簧片141和固定接触簧片142另一端由绝缘体106保护。回复弹簧143设于固定接触簧片142上部,且回复弹簧143一端被绝缘体106保护。接触驱动片107设于衔铁杆102和回复弹簧143之间,与活动接触簧片141接触。
当电流在电磁铁101的线圈112中流过时,如图6B所示,衔铁杆102一端102a被铁心111吸引。这样,衔铁杆102围绕衔铁铰链102c摆动,而衔铁杆102另一端102b引起活动接触簧片141的一端141a通过接触驱动片107向上移动。结果,固定在活动接触簧片141末端的电接点151和固定在固定接触簧片142末端的电接点152相互接触,而使电流从中通过,获得了继电器的运行态。
如图6A中所示,当电磁铁101的线圈112中的电流流动停止时,电接点151和152互相断开,而使继电器处于停止状态。
当电磁继电器100具有上述结构时,如用于汽车时,其在电源电压14VDC,额定电流20-30A状态下使用。在这种情况下,电接点通常为铆钉形,直径为3-5mm。
最近,当汽车和办公设备朝着尺寸更小重量更轻发展时,迅速需要它们能具有通用功能和高性能。因此,作为汽车、办公设备等功能组件的电磁继电器也变得更小巧。这样,用在电磁继电器中的电接点也变得更小,并要求当其为铆钉形时具有1.5-2.5mm的帽头直径。
即使尺寸上变得更小,这种电磁继电器也必须要在与常规电磁继电器相同的条件下操作,也就是说,在汽车应用中,在电源电压14VDC,额定电流20-30A状态下使用。这样,由于接点变小使得电接点每单位面积内的电流密度就变得更高。
对用于具有上述结构的电磁继电器中的电接点已经建议并商品化了各种材料。在它们当中,具有能使银基体中沉积锡基氧化物超细晶粒和铟基氧化物超细晶粒(稍后描述)的金相结构的内部氧化的氧化银材料吸引了更多的注意。
如US4,680,162中所述,内部氧化的氧化银材料通过对基本上由如下成分组成的银合金,以重量计(重量百分数):4.5-10%Sn,0.1-5%In和0.01-5%Bi和由银及不可避免杂质组成的平衡组分,在氧化氛中温度为650-750℃条件下保持15-30小时进行内部氧化处理制成。
如日本专利申请,第二次公开号为S55-4825中所述,内部氧化的氧化银材料还可以通过对基本上由如下成分组成的银合金,以重量计(重量百分数):5-10%Sn,1-6%In和0.01-0.5%Ni和由银及不可避免杂质组成的平衡组分,在氧化氛中温度为650-750℃条件下保持15-30小时进行内部氧化处理制成。
如日本专利申请,第一次公开号为S51-55989中所述,内部氧化的氧化银材料还可以通过对基本上由如下成分组成的银合金,以重量计(重量百分数):3-12%Sn,2-15%In和0.1-8%Cu和由银及不可避免杂质组成的平衡组分,在氧化氛中温度为650-750℃条件下保持15-30小时进行内部氧化处理制成。
如日本专利申请,第一次公开号为H04-314837中所述,内部氧化的氧化银材料还可以通过对基本上由如下成分组成的银合金,以重量计(重量百分数):4-11%Sn,1-5%In和0.05-4%Te,以及如果需要0.03-0.5%Ni和由银和不可避免杂质组成的平衡组分,在氧化氛中温度为650-750℃条件下保持15-30小时进行内部氧化处理制成。
但是,在用于电磁继电器时,由上述内部氧化的氧化银材料制成的电接点具有相对低的导电性。因此,当电接点由小尺寸的内部氧化的氧化银材料制成时,接点间会产生更多的热量并导致接点的软化。结果,接点的抗熔接性和耐磨性明显降低,最终在相对短的时间内到达其使用寿命终点。
发明内容
在这种情况下,本发明人经深入研究改进了上述常规电接点的导电率,并获得了下述结果。
本发明的第一方面是在下述研究结果基础之上完成的。
指明了内部氧化的氧化银材料的银合金具有的合金组分:Sn含量为5.1-9%,In含量为1.5-5%,和Bi含量为0.005-0.06%,其也构成了上述US4,680,162中所公开的常规电接点,在这之后,在进行内部氧化处理之前的状态下,所得材料在上述常规条件下进行内部氧化处理。当所述材料然后在空气气氛中900-960℃温度下,进行10-20小时的热处理时,由内部氧化处理沉积了的锡基氧化物超细晶粒和铟基氧化物超细晶粒通过作为合金组分的Bi的作用而扩散、聚集并生长为复合氧化物粗晶粒,从而获得具有能使复合氧化物粗晶粒分散在银基体内的金相结构的内部氧化的氧化银材料。由此获得的内部氧化的氧化银材料中,经内部氧化处理而沉积的锡基氧化物超细晶粒和铟基氧化物超细晶粒不存在于银基体中,从而,电接点的导电性显著改善,且可以显著地降低由于尺寸减小带来的高电流密度导致地产生热量的增加。结果,消除了接点间的熔化和由内部氧化的氧化银材料制成的电接点磨损,因而,在长时间内会显示优良的接点特性。
根据本发明第一方面所述的电接点是基于上述研究结果获得的。
根据本发明第一方面所述的电接点是由用于小型电磁继电器的具有高导电性的内部氧化的氧化银材料制成,所述电接点通过如下方法制备:通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.1-9%Sn,1.5-5%In和0.005-0.06%Bi以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长,其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧化物粗晶粒为锡基氧化物超细晶粒和铟基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,并经热处理使沉积氧化物扩散、聚集并生长。
由于根据本发明第一方面所述的电接点具有高导电性,由尺寸减小带来的高电流密度导致的发热能够显著地降低。结果,消除了经对其加热而使电接点的软化,且保持了接点的抗熔耐久性。这样,电接点特性,如抗熔接性和耐磨性就可在很长时间内保持在高水平。
下面将会描述上述用在银合金中的指定组成用于制造本发明第一方面所述的电接点的理由。
(a)Sn
Sn在内部氧化处理中产生热稳定的Sn基氧化物,因此Sn组分具有在内部氧化处理中形成热稳定的Sn基氧化物并改善接点抗熔接性和耐磨性的作用。
当Sn含量小于5.1%时,不足量的Sn基氧化物沉积,这样就可能不会获得上述改善效应。当Sn含量大于9%时,由于硬度的显著增加可能会破坏导线可塑性和帽头可加工性。因此,Sn含量设定为5.1-9%。
(b)In
In具有在内部氧化处理中加速Sn基氧化物沉积的作用,并形成热稳定的In基氧化物。这样,在存在Sn基氧化物时,In具有改善抗熔接性的作用。
当In含量小于1.5%时,不能沉积足量的Sn基氧化物,且作为银基体内合金组分的Sn组分可能会形成固溶体,而导致在维持高导电性方面造成困难。当In含量大于5%时,由于硬度的增加可能会破坏导线可塑性和帽头可加工性。因此,In含量设定为1.5-5%。
(c)Bi
Bi具有明显地加速内部氧化处理中沉积的Sn基氧化物超细晶粒和In基氧化物超细晶粒的扩散、聚集和生长的效应,其导致在用于沉积氧化物的扩散、聚集和生长的热处理过程中复合氧化物粗晶粒的形成。
当Bi含量小于0.005%时,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒的扩散、聚集和生长不能充分进行,从而导致Sn基氧化物和In基氧化物超细晶粒保留在银基体中,造成在导电性方面不能得到充分的改善。当Bi含量大于0.06%时,复合氧化物粗晶粒生长得太大,导致Ag基体占据的面积比例过大而使抗熔接性减小。因此,Bi含量设定为0.005-0.06%。
本发明的第二方面是在下述研究结果基础之上完成的。
在指明与构成上述日本专利申请,第二次公开号为S55-4825中所公开的常规电接点的内部氧化的氧化银材料银合金具有共有合金组分:Sn含量为5.1-9%,In含量为1.5-5%,和Ni含量为0.03-0.5%后,在进行内部氧化处理前的状态下,进一步加入0.005-0.06%Bi作为合金组分,所得的含铋银合金在上述常规条件下进行内部氧化处理。当所述材料然后在空气气氛中900-960℃温度下,进行10-20小时热处理时,由内部氧化处理沉积了的锡基氧化物超细晶粒和铟基氧化物超细晶粒通过作为合金组分的Bi作用而扩散、聚集并生长为复合氧化物粗晶粒,从而获得具有能使复合氧化物粗晶粒分散在银基体内的金相结构的内部氧化的氧化银材料。由此获得的内部氧化的氧化银材料中,经内部氧化处理而沉积的锡基氧化物和铟基氧化物超细晶粒不存在于银基体中,从而,电接点的导电性显著改善,且由于尺寸减小带来的高电流密度导致的产生热量的增加可以显著地降低。结果,消除了接点间的熔化和由内部氧化的氧化银材料制成的电接点磨损,因而,在长时间内会显示优良的接点特性。
根据本发明第二方面所述的电接点是基于上述研究结果获得的。
根据本发明第二方面所述的电接点是由用于小型电磁继电器的具有高导电性的内部氧化的氧化银材料制成,所述电接点通过如下方法制备:通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.1-9%Sn,1.5-5%In,0.03-0.5%Ni和0.005-0.06%Bi以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长,其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧化物粗晶粒为Sn基氧化物超细晶粒和In基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,并经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长。
由于根据本发明第二方面所述的电接点具有高导电性,由尺寸减小带来的高电流密度导致的热量产生能够显著地降低。结果,消除了经对其加热而使电接点的软化,且保持了接点的抗熔耐久性性。这样,电接点特性,如抗熔接性和耐磨性就可在很长时间内保持在高水平。
下面将会描述上述用在银合金中的指定组成用于制造本发明第二方面所述的电接点的理由。
(a)Sn
Sn在内部氧化处理中产生热稳定的Sn基氧化物,因此Sn组分具有在内部氧化处理中形成热稳定的Sn基氧化物和改善接点抗熔接性和耐磨性的作用。
当Sn含量小于5.1%时,不足量的Sn基氧化物沉积,这样就可能不会获得上述改善效应。当Sn含量大于9%时,由于硬度的显著增加可能会破坏导线可塑性和帽头可加工性。因此,Sn含量设定为5.1-9%。
(b)In
In具有在内部氧化处理中加速Sn基氧化物沉积的作用,并形成热稳定的In基氧化物。这样,在存在Sn基氧化物时,In具有改善抗熔接性的作用。
当In含量小于1.5%时,不能沉积足量的Sn基氧化物,且作为银基体内合金组分的Sn组分可能形成固溶体,而导致在维持高导电性方面造成困难。当In含量大于5%时,由于硬度的增加可能会破坏导线可塑性和帽头可加工性。因此,In含量设定为1.5-5%。
(c)Ni
Ni具有精炼银基体的银晶粒以改善强度的作用,并使得进一步减少电接点厚度成为可能。
当Ni含量小于0.03%时,不能获得改善强度的期望效果。当Ni含量大于0.5%时,趋向于破坏导线可塑性和帽头可加工性。因此,Ni含量设定为0.03-0.5%。
(d)Bi
Bi具有明显地加速内部氧化处理中沉积的Sn基氧化物和In基氧化物超细晶粒的扩散、聚集和生长的效应,其导致在用于沉积氧化物的扩散、聚集和生长的热处理过程中复合氧化物粗晶粒的形成。
当Bi含量小于0.005%时,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒的扩散、聚集和生长不能充分进行,从而导致Sn基氧化物和In基氧化物超细晶粒保留在银基体中,造成在导电性方面不能得到充分的改善。当Bi含量大于0.06%时,复合氧化物粗晶粒生长得太大,导致Ag基体占据的面积比例过大而使抗熔接性减小。因此,Bi含量设定为0.005-0.06%。
本发明的第三方面是在下述研究结果基础之上完成的。
在指明与构成上述日本专利申请,第一次公开号为S51-55989中所公开的常规电接点的内部氧化的氧化银材料银合金具有共有合金组分:Sn含量为5.1-9%,In含量为1.5-5%,和Cu含量为0.05-0.5%后,在进行内部氧化处理前的状态下,任选地加入0.03-0.5%Ni,并进一步加入0.005-0.06%Bi作为合金组分,所得的含铋银合金在上述常规条件下进行内部氧化处理。当所述材料然后在空气气氛中900-960℃温度下,进行10-20小时热处理时,由内部氧化处理沉积了的锡基氧化物和铟基氧化物超细晶粒通过作为合金组分的Bi作用而扩散、聚集并生长为复合氧化物粗晶粒,从而获得具有能使复合氧化物粗晶粒分散在银基体内的金相结构的内部氧化的氧化银材料。由此获得的内部氧化的氧化银材料中,经内部氧化处理而沉积的锡基氧化物和铟基氧化物超细晶粒不存在于银基体中,从而,电接点的导电性显著改善,且可以显著地降低由于尺寸减小带来的高电流密度导致的产生热量的增加。结果,消除了接点间的熔化和由内部氧化的氧化银材料制成的电接点磨损,因而,在长时间内会显示优良的接点特性。在进一步加入了Ni的情况下,由于Ni的作用使得强度提高,其对电接点的尺寸减小有贡献。
根据本发明第三方面所述的电接点是基于上述研究结果获得的。
根据本发明第三方面中的一个方式所述的电接点是由用于小型电磁继电器的具有高导电性的内部氧化的氧化银材料制成,所述电接点通过如下方法制备:通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.1-9%Sn,1.5-5%In,0.05-0.5%Cu和0.005-0.06%Bi以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长,其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧化物粗晶粒为Sn基氧化物超细晶粒和In基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,并经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长。
由于根据本发明第三方面中的一个方式所述的电接点具有高导电性,由尺寸减小带来的高电流密度导致的热量产生能够显著地降低。结果,消除了经对其加热使电接点的软化,且保持了接点的抗熔耐久性。这样,电接点特性,如抗熔接性和耐磨性就可在很长时间内维持在高水平。
根据本发明第三方面中的另一方式所述的电接点是由用于小型电磁继电器的具有高导电性的内部氧化的氧化银材料制成,所述电接点通过如下方法制备:通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.1-9%Sn,1.5-5%In,0.05-0.5%Cu,0.005-0.06%Bi和0.03-0.5%Ni以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长,其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧化物粗晶粒为Sn基氧化物超细晶粒和In基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,并经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长。
由于根据本发明第三方面中的另一方式所述的电接点具有高导电性,由尺寸减小带来的高电流密度导致的热量产生能够显著地降低。结果,消除了经对其加热使电接点的软化,且保持了接点的抗熔耐久性。这样,电接点特性,如抗熔接性和耐磨性就可在很长时间内维持在高水平。
通过添加Ni,银基体的银晶粒被精炼且强度提高,从而使得进一步减少电接点的厚度成为可能。
下面将会描述上述用在银合金中的指定组成用于制造本发明第三方面所述的电接点的理由。
(a)Sn
Sn在内部氧化处理中产生热稳定的Sn基氧化物,因此Sn组分具有在内部氧化处理中形成热稳定的Sn基氧化物和改善接点抗熔接性和耐磨性的作用。
当Sn含量小于5.1%时,不足量的Sn基氧化物沉积,这样就可能不会获得上述改善效应。当Sn含量大于9%时,由于硬度的显著增加可能会破坏导线可塑性和帽头可加工性。因此,Sn含量设定为5.1-9%。
(b)In
In具有在内部氧化处理中加速Sn基氧化物沉积的作用,并形成热稳定的In基氧化物。这样,在存在Sn基氧化物时,In具有改善抗熔接性的作用。
当In含量小于1.5%时,不能沉积足量的Sn基氧化物,且作为银基体内合金组分的Sn组分可能形成固溶体,而导致在维持高导电性方面造成困难。当In含量大于5%时,由于硬度的增加可能会破坏导线可塑性和帽头可加工性。因此,In含量设定为1.5-5%。
(c)Cu
Cu具有在内部氧化处理中加速Sn基氧化物和In基氧化物沉积的作用。
当Cu含量小于0.05%时,可能不会获得上述改善效应。当Cu含量大于0.5%时,趋向于破坏抗熔接性和耐磨性。因此,Cu含量设定为0.05-0.5%。
(d)Bi
Bi具有明显地加速内部氧化处理中沉积的Sn基氧化物和In基氧化物超细晶粒的扩散、聚集和生长的效应,其导致在扩散、聚集和生长沉积氧化物的热处理过程中复合氧化物粗晶粒的形成。
当Bi含量小于0.005%时,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒的扩散、聚集和生长不能充分进行,而导致Sn基氧化物和In基氧化物超细晶粒保留在银基体中,造成在导电性方面不能得到充分的改善。当Bi含量大于0.06%时,复合氧化物粗晶粒生长得太大,导致银基体占据的面积比例过大而使抗熔接性减小。因此,Bi含量设定为0.005-0.06%。
(e)Ni
Ni具有精炼银基体的银晶粒以改善强度的作用,并使得进一步减少电接点厚度成为可能。因此,可任选地加入Ni。
当Ni含量小于0.03%时,不能获得改善强度的期望效果。当Ni含量大于0.5%时,趋向于破坏导线可塑性和帽头可加工性。因此,Ni含量设定为0.03-0.5%。
本发明的第四个方面是在下述研究结果基础之上完成的。
在指明与构成上述日本专利申请,第一次公开号为H04-314837中所公开的常规电接点的内部氧化的氧化银材料的含Te银合金具有共有合金组分:Sn含量为5.1-9%,In含量为1.5-5%,和Te含量为0.05-0.8%后,在进行内部氧化处理前的状态下,并任选指明Ni含量为0.03-0.5%,所得的银合金在上述常规条件下进行内部氧化处理。当所述材料然后在空气气氛中900-960℃温度下,进行热处理10-20小时时,由内部氧化处理沉积了的锡基氧化物和铟基氧化物超细晶粒通过作为合金组分的Te作用而扩散、聚集并生长为复合氧化物粗晶粒,从而获得具有能使复合氧化物粗晶粒分散在银基体内的金相结构的内部氧化的氧化银材料。由此获得的内部氧化的氧化银材料中,经内部氧化处理而沉积的锡基氧化物和铟基氧化物超细晶粒不存在于银基体中,从而,电接点的导电性显著改善,且可以显著地降低由于尺寸减小带来的高电流密度导致的产生热量的增加。结果,消除了接点间的熔化和由内部氧化的氧化银材料制成的电接点磨损,因而,在长时间内会显示优良的接点特性。在进一步加入了Ni的情况下,由于Ni的作用使得强度提高,其对电接点的尺寸减小有贡献。
根据本发明第四方面所述的电接点是基于上述研究结果获得的。
根据本发明第四方面中的一个方式所述的电接点是由用于小型电磁继电器的具有高导电性的内部氧化的氧化银材料制成,所述电接点通过如下方法制备:通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.1-9%Sn,1.5-5%In,0.05-0.8%Te以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长,其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧化物粗晶粒为Sn基氧化物超细晶粒和In基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,并经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长。
由于根据本发明第四方面中的一个方式所述的电接点具有高导电性,能够显著地降低由尺寸减小带来的高电流密度导致的热量产生。结果,消除了经对其加热使电接点的软化,且保持了接点的抗熔耐久性。这样,电接点特性,如抗熔接性和耐磨性就可在很长时间内维持在高水平。
根据本发明第四方面中另一方式所述的电接点是由用于小型电磁继电器的具有高导电性的内部氧化的氧化银材料制成,所述电接点通过如下方法制备:通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.1-9%Sn,1.5-5%In,0.05-0.8%Te和0.03-0.5%Ni以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长,其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧化物粗晶粒为Sn基氧化物超细晶粒和In基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,并经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长。
由于根据本发明第四方面中另一方式所述的电接点具有高导电性,由尺寸减小带来的高电流密度导致的热量产生能够显著地降低。结果,消除了经对其加热使电接点的软化,且保持了接点的抗熔耐久性。这样,电接点特性,如抗熔接性和耐磨性就可在很长时间内维持在高水平。
通过添加Ni,银基体的银晶粒被精炼且强度提高,从而使得进一步减少电接点的厚度成为可能。
下面将会描述上述用在银合金中的指定组成用于制造本发明第四方面所述的电接点的理由。
(a)Sn
Sn在内部氧化处理中产生热稳定的Sn基氧化物,因此Sn组分具有在内部氧化处理中形成热稳定的Sn基氧化物和改善接点抗熔接性和耐磨性的作用。
当Sn含量小于5.1%时,不足量的Sn基氧化物沉积,这样就可能不会获得上述改善效应。当Sn含量大于9%时,由于硬度的显著增加可能会破坏导线可塑性和帽头可加工性。因此,Sn含量设定为5.1-9%。
(b)In
In具有在内部氧化处理中加速Sn基氧化物沉积的作用,并形成热稳定的In基氧化物。这样,在存在Sn基氧化物时,In具有改善抗熔接性的作用。
当In含量小于1.5%时,不能沉积足量的Sn基氧化物,且作为银基体合金组分的Sn组分可能形成固溶体,从而导致在保持高导电性方面造成困难。当In含量大于5%时,由于硬度的增加可能会破坏导线可塑性和帽头可加工性。因此,In含量设定为1.5-5%。
(c)Te
Te具有在由开关操作引起的电弧产生时形成易升华氧化物从而改善抗熔接性和耐磨性的作用。Te还具有显著加速内部氧化处理中沉积的Sn基氧化物和In基氧化物超细晶粒的扩散、聚集和生长的效应,其导致在使沉积氧化物扩散、聚集和生长的热处理过程中复合氧化物粗晶粒的形成。
当Te含量小于0.05%时,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒的扩散、聚集和生长不能充分进行,导致Sn基氧化物和In基氧化物超细晶粒保留在银基体中,造成在导电性方面不能得到充分的改善。当Te含量大于0.8%时,复合氧化物粗晶粒生长得太大,导致银基体占据的面积比例过大而使抗熔接性减小以及加工性能变劣。因此,Te含量设定为0.05-0.8%。
(d)Ni
Ni具有精炼银基体的银晶粒以改善强度的作用,并使得进一步减少电接点厚度成为可能。因此,可任选地加入Ni。
当Ni含量小于0.03%时,不能获得改善强度的期望效果。当Ni含量大于0.5%时,趋向于破坏导线可塑性和帽头可加工性。因此,Ni含量设定为0.03-0.5%。
本发明的第五个方面是在下述研究结果基础之上完成的。
在指明与构成上述日本专利申请,第一次公开号为S51-55989中所公开的常规电接点的内部氧化的氧化银材料的银合金具有共有合金组分:Sn含量为5.1-9%,In含量为1.5-5%,和Cu含量为0.05-0.5%后,在进行内部氧化处理前的状态下,任选加入0.03-0.5%Ni,和进一步加入0.05-0.8%Te作为合金组分,所得的含Te银合金在上述常规条件下进行内部氧化处理。当所述材料然后在空气气氛中900-960℃温度下,进行10-20小时热处理时,由内部氧化处理沉积了的锡基氧化物和铟基氧化物超细晶粒通过包含的作为合金组分的Te的作用而扩散、聚集并生长为复合氧化物粗晶粒,从而获得具有能使复合氧化物粗晶粒分散在银基体内的金相结构的内部氧化的氧化银材料。由此获得的内部氧化的氧化银材料中,经内部氧化处理而沉积的锡基氧化物和铟基氧化物超细晶粒不存在于银基体中,从而,电接点的导电性显著改善,且可以显著地降低由于尺寸减小带来的高电流密度导致的产生热量的增加。结果,消除了接点间的熔化和由内部氧化的氧化银材料制成的电接点磨损,因而,在长时间内会显示优良的接点特性。在进一步加入了Ni的情况下,由于Ni的作用使得强度提高,其对电接点的尺寸减小有贡献。
根据本发明第五方面所述的电接点是基于上述研究结果获得的。
根据本发明第五方面中的一个方式所述的电接点是由用于小型电磁继电器的具有高导电性的内部氧化的氧化银材料制成,所述电接点通过如下方法制备:通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.1-9%Sn,1.5-5%In,0.05-0.5%Cu和0.05-0.8%Te以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长,其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧化物粗晶粒为Sn基氧化物超细晶粒和In基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,并经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长。
由于根据本发明第五方面中的一个方式所述的电接点具有高导电性,由尺寸减小带来的高电流密度导致的热量产生能够显著地降低。结果,消除了经对其加热而使电接点的软化,且保持了接点的抗熔耐久性。这样,电接点特性,如抗熔接性和耐磨性就可在很长时间内维持在高水平。
根据本发明第五方面中另一方式所述的电接点是由用于小型电磁继电器的具有高导电性的内部氧化的氧化银材料制成,所述电接点通过如下方法制备:通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.1-9%Sn,1.5-5%In,0.05-0.5%Cu,0.05-0.8%Te和0.03-0.5%Ni以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长,其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧化物粗晶粒为Sn基氧化物超细晶粒和In基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,并经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长。
由于根据本发明第五方面中另一方式所述的电接点具有高导电性,由尺寸减小带来的高电流密度导致的热量产生能够显著地降低。结果,消除了经对其加热而使电接点的软化,且保持了接点的抗熔耐久性。这样,电接点特性,如抗熔接性和耐磨性就可在很长时间内维持在高水平。
通过添加Ni,银基体的银晶粒被精炼且强度提高,从而使得进一步减少电接点的厚度成为可能。
下面将会描述上述用在银合金中的指定组成用于制造本发明第五方面所述的电接点的理由。
(a)Sn
Sn在内部氧化处理中产生热稳定的Sn基氧化物,因此Sn组分具有在内部氧化处理中形成热稳定的Sn基氧化物和改善接点抗熔接性和耐磨性的作用。
当Sn含量小于5.1%时,不足量的Sn基氧化物沉积,这样就可能不会获得上述改善效应。当Sn含量大于9%时,由于硬度的显著增加可能会破坏导线可塑性和帽头可加工性。因此,Sn含量设定为5.1-9%。
(b)In
In具有在内部氧化处理中加速Sn基氧化物沉积的作用,并形成热稳定的In基氧化物。这样,在存在Sn基氧化物时,In具有改善抗熔接性的作用。
当In含量小于1.5%时,不能沉积足量的Sn基氧化物,且作为银基体合金组分的Sn组分可能形成固溶体,而导致在保持高导电性方面造成困难。当In含量大于5%时,由于硬度的增加可能会破坏导线可塑性和帽头可加工性。因此,In含量设定为1.5-5%。
(c)Cu
Cu具有在内部氧化处理中加速Sn基氧化物和In基氧化物沉积的作用。
当Cu含量小于0.05%时,可能不会获得上述改善效应。当Cu含量大于0.5%时,趋向于破坏抗熔接性和耐磨性。因此,Cu含量设定为0.05-0.5%。
(d)Te
Te具有在由开关操作引起的电弧产生时形成易升华氧化物从而改善抗熔接性和耐磨性的作用。Te还具有显著加速内部氧化处理中沉积的Sn基氧化物和In基氧化物超细晶粒的扩散、聚集和生长的效应,其导致在沉积氧化物扩散、聚集和生长的热处理过程中复合氧化物粗晶粒的形成。
当Te含量小于0.05%时,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒的扩散、聚集和生长不能充分进行,导致Sn基氧化物和In基氧化物超细晶粒保留在银基体中,造成在导电性方面不能得到充分的改善。当Te含量大于0.8%时,复合氧化物粗晶粒生长得太大,导致银基体占据的面积比例过大而使抗熔接性减小以及加工性能趋劣。因此,Te含量设定为0.05-0.8%。
(e)Ni
Ni具有精炼银基体的银晶粒以改善强度的作用,并使得进一步减少电接点厚度成为可能。因此,可任选地加入Ni。
当Ni含量小于0.03%时,不能获得改善强度的期望效果。当Ni含量大于0.5%时,趋向于破坏导线可塑性和帽头可加工性。因此,Ni含量设定为0.03-0.5%。
附图说明
图1是根据本发明第一方面的实施方案1-3的电接点金相结构示意图(放大倍数20,000)。
图2是根据本发明第二方面的实施方案2-3的电接点金相结构示意图(放大倍数20,000)。
图3是根据本发明第三方面的实施方案3-3的电接点金相结构示意图(放大倍数20,000)。
图4是根据本发明第四方面的实施方案4-3的电接点金相结构示意图(放大倍数20,000)。
图5是根据本发明第五方面的实施方案5-3的电接点金相结构示意图(放大倍数20,000)。
图6A是停止状态电磁继电器例子的纵向剖面示意图。
图6B是运行状态电磁继电器例子的纵向剖面示意图。
图7是比较实施方案1-a3的常规电接点的金相结构示意图(放大倍数20,000)。
图8是比较实施方案2-3的常规电接点的金相结构示意图(放大倍数20,000)。
图9是比较实施方案3-3的常规电接点的金相结构示意图(放大倍数20,000)。
图10是比较实施方案4-a3的常规电接点的金相结构示意图(放大倍数20,000)。
图11是比较实施方案5-3的常规电接点的金相结构示意图(放大倍数20,000)。
具体实施方式
本发明的优选实施方案将参考相应附图进行更详细的描述。本发明并不限制到下列各实施方案,且这些实施方案的组成特点可以适当组合。
(第一方面)
具有如表1-1所示组分的每种银合金经高频感应熔炉熔化,然后铸成柱形锭。将金属锭在700℃温度下热压成宽30mm×厚10mm的板,将该板在700℃温度下热轧成宽30mm×厚3mm的板,然后将该板经中间退火而冷轧成宽30mm×厚0.6mm的薄板。将获得的薄板沿纵向以间隔2mm宽度切割成为长30mm×宽2mm×厚0.6mm的金属片。
上述金属片在氧化氛中700℃下保持24小时的条件下进行内部氧化处理,获得内部氧化的银合金(以后称为内部氧化材料)1-A1到1-A13和比较实施方案的内部氧化材料1-B1到1-B9。
(表1-1)

    内部氧化材料             银合金组分(重量%)    Sn    In     Bi  Ag+杂质    1-A1    5.13    3.15    0.033    平衡量    1-A2    6.04    3.08    0.031    平衡量    1-A3    7.02    3.13    0.030    平衡量
    1-A4    8.01    3.22    0.032    平衡量    1-A5    8.96    3.17    0.031    平衡量    1-A6    6.97    1.52    0.030    平衡量    1-A7    7.99    2.14    0.030    平衡量    1-A8    7.06    3.96    0.029    平衡量    1-A9    7.05    4.97    0.033    平衡量    1-A10    7.03    3.09    0.0054    平衡量    1-A11    6.89    3.17    0.014    平衡量    1-A12    7.08    3.06    0.043    平衡量    1-A13    7.03    3.21    0.058    平衡量    1-B1    5.13    3.15    -    平衡量    1-B2    5.99    3.12    -    平衡量    1-B3    7.05    3.06    -    平衡量    1-B4    8.00    3.21    -    平衡量    1-B5    8.95    3.05    -    平衡量    1-B6    7.01    1.54    -    平衡量    1-B7    6.96    2.18    -    平衡量    1-B8    7.02    4.05    -    平衡量    1-B9    7.04    4.97    -    平衡量

将每个片状内部氧化材料1-A1到1-A13和比较实施方案的内部氧化材料1-B1到1-B9放入压模中,然后压成直径70mm×长70mm的圆柱状物。
将该柱状物在空气气氛中预先确定的900-950℃条件下保持12小时进行热处理,以使沉积氧化物扩散、聚集和生长。
经热处理的柱状物在800℃温度下热压形成直径7mm的盘条,所述盘条然后在800℃温度下热拉伸为直径1.4mm的盘条。
利用锻造机器(header machine),从盘条制成了根据本发明第一方面(实施方案1-1到1-13)所述的铆钉形电接点,所述铆钉形电接点帽头直径2.3mm×帽头厚度0.3mm×钉腿直径1.5mm×钉腿长1.5mm,和不含Bi为合金组分的电接点(比较实施方案1-1到1-9)。
除了内部氧化材料1-A1到1-A13和比例实施方案的内部氧化材料1-B1到1-B9不经用于沉积氧化物的扩散、聚集和生长的热处理之外,在与上述相同的条件下,使用锻造机器制成了铆钉形电接点(以下称为内部氧化电接点,比较实施方案1-a1到1-a13和比较实施方案1-b1到1-b9)。
如此获得的各种电接点的金相结构通过扫描电子显微镜(放大倍数:20,000)观察。
图1是根据本发明第一方面的实施方案1-3的电接点金相结构示意图,图7是比较实施方案1-a3的常规电接点(内部氧化的电接点)的金相结构示意图。
在实施方案1-1到1-13的任何电接点10中,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒都不存在于经内部氧化处理而沉积的状态中。已经发现,在实施方案1-1到1-13的任何电接点10中,构成电接点的材料都具有能使复合氧化物的粗晶粒12分散和分布于银基体11内的金相结构,形成的复合氧化物粗晶粒是Sn基氧化物超细晶粒和In基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经内部氧化处理沉积,经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集和生长。
相反,在比较实施方案1-a1到1-a13的任何常规电接点(内部氧化电接点)1010中,构成电接点的材料都具有在经内部氧化处理而沉积的状态中,能使Sn基氧化物超细晶粒1012和In基氧化物超细晶粒1013存在于银基体1011内的金相结构。
与比较实施方案1-a1到1-a13的电接点(内部氧化电接点)相同的金相结构也在不含Bi为合金组分的比较实施方案1-1到1-9的电接点和比较实施方案1-b1到1-b9的电接点(内部氧化电接点)中观察到。
在下述条件下采用ASTM电接点试验仪对上述不同类型的电接点进行开关试验,以确定在损坏前运行的开关周期数(耐开关周期)。
发动机锁定加载方法
电源电压:14VDC
额定电流:23A
接点闭合力:15gf
接点开启力:15gf
这些结果示于表1-2和表1-3中。
为了评估电接点的导电性,导电性(%IACS)的测量结果显示于表1-2和表1-3中,同时还显示了Microvickers硬度(Hv)的测量结果。
(表1-2)  内部氧化材料    导电性    (%IACS)   硬度   (Hv)  耐开关周期   (×103)实施方案1-1    1-A1    80    89    12.1实施方案1-2    1-A2    78    92    13.5实施方案1-3    1-A3    77    94    19.6实施方案1-4    1-A4    75    94    17.9实施方案1-5    1-A5    74    97    14.0实施方案1-6    1-A6    78    91    10.4实施方案1-7    1-A7    77    93    11.3实施方案1-8    1-A8    75    96    18 1实施方案1-9    1-A9    74    96    15.2实施方案1-10    1-A10    77    95    14.6实施方案1-11    1-A11    77    94    17.4实施方案1-12    1-A12    77    92    19.0实施方案1-13    1-A13    76    94    20.8比较实施方案1-1    1-B1    72    101    2.5比较实施方案1-2    1-B2    72    103    4.1比较实施方案1-3    1-B3    69    110    5.4比较实施方案1-4    1-B4    67    112    5.0比较实施方案1-5    1-B5    65    115    3.3比较实施方案1-6    1-B6    72    104    3.2比较实施方案1-7    1-B7    71    107    3.7比较实施方案1-8    1-B8    68    109    4.5比较实施方案1-9    1-B9    66    113    5.1

(表1-3)内部氧化材料   导电性  (%IACS)   硬度   (Hv)  耐开关周期   (×103)比较实施方案1-a1    1-A1    71    102    1.7比较实施方案1-a2    1-A2    70    105    3.6比较实施方案1-a3    1-A3    67    110    5.0比较实施方案1-a4    1-A4    66    112    4.4比较实施方案1-a5    1-A5    65    115    3.7比较实施方案1-a6    1-A6    71    104    1.3比较实施方案1-a7    1-A7    70    105    2.8比较实施方案1-a8    1-A8    67    111    4.5比较实施方案1-a9    1-A9    65    114    4.3比较实施方案1-a10    1-A10    67    108    4.8比较实施方案1-a11    1-A11    67    110    4.6比较实施方案1-a12    1-A12    67    109    4.9比较实施方案1-a13    1-A13    67    111    4.4比较实施方案1-b1    1-B1    71    104    1.2比较实施方案1-b2    1-B2    71    106    3.2比较实施方案1-b3    1-B3    67    113    4.9比较实施方案1-b4    1-B4    66    115    4.2比较实施方案1-b5    1-B5    65    116    2.8比较实施方案1-b6    1-B6    71    107    1.5比较实施方案1-b7    1-B7    70    109    2.3比较实施方案1-b8    1-B8    67    112    4.2比较实施方案1-b9    1-B9    65    115    3.9

在实施方案1-1到1-13的电接点中,如上所述,在经内部氧化处理而沉积的状态时,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒不存在于银基体中,且这些氧化物的超细晶粒扩散、聚集并生长成复合氧化物粗晶粒。从表1-2和表1-3所示结果可见,实施方案1-1到1-13的任何电接点都具有优良的导电性。这样,显著地消除了接点间的热生成。结果,消除了经对其加热使电接点的软化,且接点优良的抗熔耐久性得以维持。因此,铆钉形帽头直径减为2.3mm,这样,在高电流密度的使用条件下的开关试验中可以获得非常长的使用寿命。
相反,在比较实施方案1-a1到1-a13,比较实施方案1-b1到1-b9和比较实施方案1-1到1-9的电接点中,如上所述,在经内部氧化处理而沉积的状态时,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒分散并分布于银基体内,从而它们都具有低导电性。这样,在高电流密度的使用条件下接点间产生更高的热量,而很难保持优良的抗熔接性,最终导致在相对短的时间内到达使用寿命终点。
如上所述,根据本发明第一方面所述的电接点在长时间内,甚至由于尺寸减小使得每单位面积内的电流密度变大时都表现了优良的电接点特性,也就是说,高抗熔接性和高耐磨性,从而其适于在更小尺寸的电磁继电器中使用。
(第二方面)
具有如表2-1所示组分的每种银合金经高频感应熔炉熔化,然后铸成柱形锭。将金属锭在700℃温度下热压成宽30mm×厚10mm的板,将该板在700℃温度下热轧成宽30mm×厚3mm的板,然后将该板经中间退火而冷轧成宽30mm×厚0.6mm的薄板。将获得的薄板沿纵向于间隔2mm宽度处切割成长30mm×宽2mm×厚0.6mm的金属片。
将上述金属片在氧化氛中700℃条件下,保持24小时进行内部氧化处理,经内部氧化处理的金属片放入压模中,然后压成直径70mm×长70mm的圆柱状物。
将该柱状物在空气气氛中,预先确定的温度900-950℃条件下保持12小时,进行热处理,以使沉积氧化物扩散、聚集和生长。
经热处理的柱状物在800℃温度下热压成7mm直径的盘条,所述盘条然后在800℃温度下热拉伸形成1.4mm直径的盘条。
利用锻造机器,从盘条制成了本发明第二方面(实施方案2-1到2-17)所述的帽头直径2.3mm×帽头厚度0.3mm×钉腿直径1.5mm×钉腿长1.5mm的铆钉型电接点。
除了利用表2-2中所示的各种银合金锭,即不含Bi为合金组分的银合金锭,且柱状物不经用于沉积氧化物的扩散、聚集和生长的热处理之外,在与上述相同条件下,制备常规电接点(比较实施方案2-1到2-13)作为对照。
表2-1                      银合金组分(重量%)   导电性  (%IACS)  硬度  (Hv)  耐开关周期   (×103)    Sn     In     Ni     Bi   Ag+杂质实施方案2-1    5.13    3.01    0.15    0.029    平衡量    79    91    11.2实施方案2-2    6.04    3.04    0.14    0.027    平衡量    77    93    13.7实施方案2-3    7.05    3.01    0.17    0.030    平衡量    76    94    20.5实施方案2-4    7.96    3.03    0.15    0.029    平衡量    74    96    18.8实施方案2-5    8.92    3.06    0.13    0.031    平衡量    73    98    14.3实施方案2-6    7.06    1.52    0.14    0.033    平衡量    78    92    10.3实施方案2-7    7.02    2.23    0.16    0.026    平衡量    76    93    11.9实施方案2-8    7.05    3.90    0.13    0.029    平衡量    74    95    19.6实施方案2-9    7.12    4.96    0.15    0.027    平衡量    73    97    15.5实施方案2-10    7.05    3.02    0.032    0.026    平衡量    75    94    19.8实施方案2-11    6.98    3.04    0.27    0.028    平衡量    74    95    17.3实施方案2-12    7.10    2.98    0.35    0.032    平衡量    75    95    18.1实施方案2-13    7.02    3.01    0.48    0.034    平衡量    73    97    15.6实施方案2-14    7.05    3.05    0.16    0.0054    平衡量    74    96    14.9实施方案2-15    7.12    3.11    0.14    0.013    平衡量    75    95    17.2实施方案2-16    6.93    2.96    0.15    0.041    平衡量    76    93    18.7实施方案2-17    7.02    3.03    0.16    0.058    平衡量    76    93    23.1

(表2-2)                     银合金组分(重量%)  导电性  (%IACS)   硬度   (Hv)  耐开关周期   (×103)    Sn    In    Ni    Bi    Ag+杂质  比较实施方案  2-1    5.12    3.03    0.13    -    平衡量    71    103    0.9  比较实施方案  2-2    6.06    3.05    0.15    -    平衡量    70    107    2.8  比较实施方案  2-3    7.03    3.03    0.14    -    平衡量    67    110    4.7  比较实施方案  2-4    8.01    3.06    0.15    -    平衡量    66    113    4.1  比较实施方案  2-5    8.91    3.05    0.14    -    平衡量    65    116    2.4  比较实施方案  2-6    7.00    1.56    0.15    -    平衡量    71    106    1.1  比较实施方案  2-7    7.04    2.21    0.14    -    平衡量    70    108    2.0  比较实施方案  2-8    7.01    4.01    0.13    -    平衡量    67    112    3.8  比较实施方案  2-9    7.03    4.93    0.15    -    平衡量    65    114    3.5  比较实施方案  2-10    7.06    3.08    0.035    -    平衡量    67    109    4.1  比较实施方案  2-11    7.09    3.01    0.25    -    平衡量    67    110    4.4  比较实施方案  2-12    7.08    3.12    0.37    -    平衡量    67    110    3.9  比较实施方案  2-13    7.07    3.05    0.46    -    平衡量    67    112    3.1

如此获得的各种电接点的金相结构通过扫描电子显微镜(放大倍数:20,000)观察。
图2是根据本发明第二方面的实施方案2-3的电接点金相结构示意图,图8是比较实施方案2-3的常规电接点金相结构示意图。
在实施方案2-1到2-17的任何电接点20中,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒都不存在于经内部氧化处理而沉积的状态中。已经发现,在实施方案2-1到2-17的任何电接点20中,构成电接点的材料都具有能使复合氧化物的粗晶粒22分散和分布于银基体21内的金相结构,形成的复合氧化物粗晶粒22是Sn基氧化物超细晶粒和In基氧化物超细晶粒粗化的结果,其经过了内部氧化处理沉积,经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集和生长。
相反,在比较实施方案2-1到2-13的任何常规电接点(内部氧化电接点)1020中,构成电接点的材料都具有以在经内部氧化处理而沉积的状态中,能使Sn基氧化物超细晶粒1022和In基氧化物超细晶粒1023存在于银基体1021内的金相结构。
在下述条件下采用ASTM电接点试验仪对上述不同类型的电接点进行开关试验,以确定在损坏前运行的开关周期数(耐开关周期)。
发动机锁定加载方法
电源电压:14VDC
额定电流:25A
接点闭合力:15gf
接点开启力:15gf
这些结果示于表2-1和表2-2中。
为了评估电接点的导电性,导电性(%IACS)的测量结果显示于表2-1和表2-2中,同时还显示了Microvickers硬度(Hv)的测量结果。
在实施方案2-1到2-17的电接点中,如上所述,在经内部氧化处理而沉积的状态时,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒不存在于银基体中,且这些氧化物的超细晶粒扩散、聚集并生长成复合氧化物粗晶粒。从表2-1和表2-2所示结果可见,实施方案2-1到2-17的任何电接点都具有优良的导电性。这样,显著地消除了接点间的热量产生。结果,消除了经对其加热使电接点的软化,且接点优良的抗熔耐久性得以维持。从而,铆钉形帽头直径减为2.3mm,且在高电流密度的使用条件下的开关试验中可以获得非常长的使用寿命。
相反,在比较实施方案2-1到2-13的电接点中,如上所述,在经内部氧化处理而沉积的状态时,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒分散并分布于银基体中,因此它们都具有低导电性。这样,在高电流密度的使用条件下接点间产生更高的热量,于是就很难保持优良的抗熔接性,最终导致在相对短的时间内到达其使用寿命终点。
如上所述,根据本发明第二方面所述的电接点在长时间内,甚至由于尺寸减小使得每单位面积内的电流密度变大时都表现了优良的电接点特性,也就是说,高抗熔接性和高耐磨性,从而其适于在更小尺寸的电磁继电器中使用。
(第三方面)
具有如表3-1所示组分的每种银合金经高频感应熔炉熔化,然后铸成柱形锭。将金属锭在700℃温度下热压成宽30mm×厚10mm的板,将该板在700℃温度下热轧成宽30mm×厚3mm的板,然后将该板经中间退火而冷轧成宽30mm×厚0.6mm的薄板。将获得的薄板沿纵向在间隔2mm宽度处切割成长30mm×宽2mm×厚0.6mm的金属片。
将上述金属片在氧化氛中700℃条件下,保持24小时进行内部氧化处理,经内部氧化处理的金属片放入压模中,然后压成直径70mm×长70mm的圆柱状物。
将该柱状物在空气气氛中,预先确定的900-950℃条件下保持12小时,进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集和生长。
经热处理的柱状物在800℃温度下热压成7mm直径的盘条,所述盘条然后在800℃温度下热拉伸成1.4mm直径的盘条。
利用锻造机器,从盘条制成了本发明第三方面(实施方案3-1到3-21)所述的帽头直径2.3mm×帽头厚度0.3mm×钉腿直径1.5mm×钉腿长1.5mm的铆钉型电接点。
除了利用表3-2中所示各种银合金锭,即不含Bi为合金组分的银合金锭,且柱状物不经用于沉积氧化物的扩散、聚集和生长的热处理之外,在与上述相同的条件下,制备常规电接点(比较实施方案3-1到3-13)作为对照。
(表3-1)                      银合金组分(重量%)  导电性 (%IACS)   硬度   (Hv)  耐开关周期   (×103)  Sn  In  Cu  Bi  Ni Ag+杂质  实施方案3-1  5.12  2.89  0.40  0.031  -  平衡量    80    90    12.4  实施方案3-2  6.01  3.02  0.43  0.029  -  平衡量    78    94    15.2  实施方案3-3  7.01  2.97  0.42  0.033  -  平衡量    77    94    20.3  实施方案3-4  8.03  3.00  0.38  0.032  -  平衡量    75    96    19.1  实施方案3-5  8.96  3.03  0.43  0.032  -  平衡量    74    97    14.5  实施方案3-6  6.88  1.52  0.42  0.030  -  平衡量    79    92    11.1  实施方案3-7  6.93  2.28  0.39  0.028  -  平衡量    78    93    11.9  实施方案3-8  7.04  3.92  0.40  0.031  -  平衡量    75    95    19.4  实施方案3-9  7.02  4.93  0.38  0.034  -  平衡量    74    95    15.8  实施方案3-10  6.97  3.04  0.052  0.032  -  平衡量    76    93    19.7  实施方案3-11  6.99  3.01  0.19  0.031  -  平衡量    77    95    18.6  实施方案3-12  7.05  3.05  0.33  0.030  -  平衡量    76    95    20.1  实施方案3-13  7.03  2.99  0.49  0.029  -  平衡量    76    97    18.3  实施方案3-14  6.96  3.03  0.38  0.0052  -  平衡量    76    98    16.2  实施方案3-15  7.02  3.01  0.41  0.014  -  平衡量    77    94    17.5  实施方案3-16  6.98  3.05  0.43  0.042  -  平衡量    77    94    19.3  实施方案3-17  7.05  3.04  0.40  0.057  -  平衡量    76    95    18.8  实施方案3-18  7.03  3.01  0.37  0.030  0.034  平衡量    77    95    21.5  实施方案3-19  6.98  3.04  0.39  0.032  0.28  平衡量    76    97    23.1  实施方案3-20  7.06  2.97  0.39  0.032  0.35  平衡量    76    96    22.2  实施方案3-21  7.01  3.02  0.38  0.033  0.47  平衡量    76    97    20.6

(表3-2)                   银合金组分(重量%)   导电性  (%IACS)    硬度    (Hv)耐开关周期  (×103)  Sn  In  Cu    Bi Ag+杂质比较实施方案3-1 5.12 3.03 0.31    -平衡量    71    104    0.8比较实施方案3-2 6.06 3.05 0.30    -平衡量    71    106    2.7比较实施方案3-3 7.03 3.03 0.28    -平衡量    68    110    3.9比较实施方案3-4 8.01 3.06 0.32    -平衡量    67    115    3.0比较实施方案3-5 8.91 3.05 0.28    -平衡量    66    116    2.4比较实施方案3-6 7.00 1.56 0.30    -平衡量    71    105    1.1比较实施方案3-7 7.04 2.21 0.29    -平衡量    70    109    1.8比较实施方案3-8 701 4.01 0.32    -平衡量    67    114    3.5比较实施方案3-9 7.03 4.93 0.29    -平衡量    65    116    3.1比较实施方案3-10 7.06 3.08 0.053    -平衡量    68    109    3.4比较实施方案3-11 7.09 3.01 0.15    -平衡量    68    107    3.8比较实施方案3-12 7.08 3.12 0.39    -平衡量    67    112    4.0比较实施方案3-13 7.07 3.05 0.49    -平衡量    68    110    2.9

如此获得的各种电接点的金相结构通过扫描电子显微镜(放大倍数:20,000)观察。
图3是根据本发明第三方面的实施方案3-3的电接点金相结构示意图,图9是比较实施方案3-3的常规电接点(内部氧化电接点)金相结构示意图。
在实施方案3-1到3-21的任何电接点30中,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒都不存在于经内部氧化处理而沉积的状态中。已经发现,在实施方案3-1到3-21的任何电接点30中,构成电接点的材料都具有能使复合氧化物的粗晶粒32分散并分布于银基体31内的金相结构,形成的复合氧化物粗晶粒32是氧化物超细晶粒粗化的结果,其经过了内部氧化处理沉积,经过了热处理以使沉积氧化物扩散、聚集和生长。
相反,在比较实施方案3-1到3-13的任何常规电接点1030中,构成电接点的材料都具有在经内部氧化处理而沉积的状态时,能使Sn基氧化物超细晶粒1032和In基氧化物超细晶粒1033存在于银基体1031内的金相结构。
在下述条件下采用ASTM电接点试验仪对上述不同类型的电接点进行开关试验,以确定在损坏前运行的开关周期数(耐开关周期)。
发动机锁定加载方法
电源电压:14VDC
额定电流:28A
接点闭合力:15gf
接点开启力:15gf
这些结果示于表3-1和表3-2中。
为了评估电接点的导电性,导电性(%IACS)的测量结果显示于表3-1和表3-2中,同时还显示了Microvickers硬度(Hv)的测量结果。
在实施方案3-1到3-21的电接点中,如上所述,在经内部氧化处理而沉积的状态时,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒不存在于银基体中,且这些氧化物的超细晶粒扩散、聚集并生长成复合氧化物粗晶粒。从表3-1和表3-2所示结果可见,实施方案3-1到3-21的任何电接点都具有优良的导电性。这样,显著地消除了接点间的热量产生。从而,消除了经对其加热使电接点的软化,且接点优良的抗熔耐久性得以维持。因此,铆钉形帽头直径减为2.3mm,且在高电流密度的使用条件下的开关试验中可以获得非常长的使用寿命。
相反,在比较实施方案3-1到3-13的电接点中,如上所述,在经内部氧化处理而沉积的状态时,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒分散并分布于银基体中,因此它们都具有低导电性。这样,在高电流密度的使用条件下接点间产生更高的热量,于是就很难保持优良的抗熔接性,最终导致在相对短的时间内到达其使用寿命终点。
如上所述,根据本发明第三方面所述的电接点在长时间内,甚至由于尺寸减小使得每单位面积内的电流密度变大时都表现了优良的电接点特性,也就是说,高抗熔接性和高耐磨性,从而其适于在更小尺寸的电磁继电器中使用。
(第四方面)
具有如表4-1所示组分的每种银合金经高频感应熔炉熔化,然后铸成柱形锭。将锭在700℃温度下热压成宽30mm×厚10mm的板,将该板在700℃温度下热轧成宽30mm×厚3mm的板,然后将该板经中间退火而冷轧成宽30mm×厚0.6mm的薄板。将获得的薄板沿纵向在间隔2mm宽度处切割成长30mm×宽2mm×厚0.6mm的金属片。
将上述金属片在氧化氛中700℃条件下,保持24小时进行内部氧化处理以获得内部氧化的银合金(此后称为内部氧化材料)4-A1到4-A13,含Ni的内部氧化材料4-B1到4-B4和比较实施方案的内部氧化材料4-C1到4-C13。
(表4-1)  内部氧化材料                        银合金组分(重量%)    Sn    In    Te    Ni    Ag+杂质    4-A1    5.11    2.96    0.41    -    平衡量    4-A2    6.10    2.89    0.38    -    平衡量    4-A3    7.08    3.04    0.43    -    平衡量    4-A4    8.04    2.87    0.40    -    平衡量    4-A5    8.95    3.01    0.38    -    平衡量    4-A6    6.88    1.54    0.43    -    平衡量    4-A7    6.92    2.25    0.39    -    平衡量    4-A8    7.01    3.88    0.43    -    平衡量    4-A9    6.96    4.93    0.41    -    平衡量    4-A10    7.04    2.99    0.053    -    平衡量    4-A11    7.05    3.07    0.26    -    平衡量    4-A12    6.97    3.01    0.63    -    平衡量    4-A13    7.06    3.06    0.78    -    平衡量    4-B1    6.96    3.02    0.39    0.034    平衡量    4-B2    6.87    2.98    0.42    0.28    平衡量    4-B3    7.06    3.03    0.38    0.39    平衡量    4-B4    7.08    3.08    0.40    0.47    平衡量    4-C1    5.15    2.99    -    -    平衡量    4-C2    6.04    2.87    -    -    平衡量    4-C3    6.89    3.03    -    -    平衡量    4-C4    8.03    3.01    -    -    平衡量    4-C5    8.96    3.06    -    -    平衡量    4-C6    6.89    1.57    -    -    平衡量    4-C7    7.06    2.27    -    -    平衡量    4-C8    6.88    4.02    -    -    平衡量    4-C9    7.07    4.93    -    -    平衡量    4-C10    7.02    2.96    -    0.035    平衡量    4-C11    6.99    3.04    -    0.29    平衡量    4-C12    7.08    2.96    -    0.37    平衡量    4-C13    7.01    3.04    -    0.48    平衡量

每个片状内部氧化材料4-A1到4-A13、含Ni的内部氧化材料4-B1到4-B4和比较实施方案的内部氧化材料4-C1到4-C13都放入压模中,然后压成直径70mm×长70mm的柱状物。
将该柱状物在空气气氛中,预先确定的900-950℃条件下保持12小时,进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集和生长。
经热处理的柱状物在800℃温度下热压成7mm直径的盘条,所述盘条然后在800℃温度下热拉伸成1.4mm直径的盘条。
利用锻造机器,从盘条制成了本发明第四方面(实施方案4-1到4-17)所述的帽头直径2.3mm×帽头厚度0.3mm×钉腿直径1.5mm×钉腿长1.5mm的铆钉型电接点和不含Te为合金组分的电接点(实施方案4-1到4-13)。
除了条形内部氧化材料4-A1到4-A13、含Ni的内部氧化材料4-B1到4-B4和比较实施方案的内部氧化材料4-C1到4-C13不经扩散、聚集和生长沉积氧化物的热处理之外,在于上述相同的条件下,利用锻造机器制备了铆钉形电接点(此后称为内部氧化电接点,比较实施方案4-a1到4-a13,比较实施方案4-b1到4-b4和比较实施方案4-c1到4-c13)。
如此获得的各种电接点的金相结构通过扫描电子显微镜(放大倍数:20,000)观察。
图4是根据本发明第四方面的实施方案4-3的电接点金相结构示意图,图10是比较实施方案4-a3的常规电接点(内部氧化电接点)金相结构示意图。
在实施方案4-1到4-17的任何电接点40中,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒都不存在于经内部氧化处理而沉积的状态中。已经发现,在实施方案4-1到4-17的任何电接点40中,构成电接点的材料都具有能使复合氧化物的粗晶粒42分散并分布于银基体41内的金相结构,形成的复合氧化物粗晶粒是氧化物超细晶粒粗化的结果,其经过了内部氧化处理沉积,经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集和生长。
相反,在比较实施方案4-a1到4-a13的任何常规电接点(内部氧化电接点)1040中,构成电接点的材料都具有在经内部氧化处理而沉积的状态下,能使Sn基氧化物的超细晶粒1042和In基氧化物的超细晶粒1043存在于银基体1041内的金相结构。
在比较实施方案4-b1到4-b4的电接点(内部氧化电接点),和比较实施方案4-1到4-13与比较实施方案4-c1到4-c13的不含Te为合金组分的电接点中也观察到与比较实施方案4-a1到4-a13的电接点(内部氧化电接点)具有相同的金相结构。
在下述条件下采用ASTM电接点试验仪对上述不同类型的电接点进行开关试验,以确定在损坏前运行的开关周期数(耐开关周期)。
发动机锁定加载方法
电源电压:14VDC
额定电流:30A
接点闭合力:20gf
接点开启力:20gf
这些结果示于表4-2和表4-3中。
为了评估电接点的导电性,导电性(%IACS)的测量结果显示于表4-2和表4-3中,同时还显示了Microvickers硬度(Hv)的测量结果。
(表4-2)  内部氧化材料   导电性  (%IACS)   硬度   (Hv)  耐开关周期    (×103)实施方案4-1    4-A1    79    89    9.8实施方案4-2    4-A2    77    92    11.6实施方案4-3    4-A3    76    94    18.9实施方案4-4    4-A4    75    95    16.5实施方案4-5    4-A5    74    98    13.4实施方案4-6    4-A6    77    93    10.1实施方案4-7    4-A7    77    95    10.9实施方案4-8    4-A8    75    96    17.2实施方案4-9    4-A9    74    97    15.1实施方案4-10    4-A10    76    96    18.1实施方案4-11    4-A11    76    96    15.7实施方案4-12    4-A12    75    95    16.3实施方案4-13    4-A13    75    97    14.2实施方案4-14    4-B1    76    95    19.1实施方案4-15    4-B2    76    96    20.5实施方案4-16    4-B3    75    95    20.9实施方案4-17    4-B4    75    97    17.8比较实施方案4-1    4-C1    72    99    1.1比较实施方案4-2    4-C2    71    101    3.4比较实施方案4-3    4-C3    69    105    5.9比较实施方案4-4    4-C4    67    106    4.3比较实施方案4-5    4-C5    66    110    2.8比较实施方案4-6    4-C6    72    100    1.3比较实施方案4-7    4-C7    71    104    2.5比较实施方案4-8    4-C8    68    107    4.6比较实施方案4-9    4-C9    67    108    3.9比较实施方案4-10    4-C10    69    103    5.8比较实施方案4-11    4-C11    68    106    6.3比较实施方案4-12    4-C12    68    103    5.1比较实施方案4-13    4-C13    68    109    5.5

(表4-3)  内部氧化材料   导电性  (%IACS)   硬度   (Hv)  耐开关周期    (×103)比较实施方案4-a1    4-A1    71    105    1.6比较实施方案4-a2    4-A2    69    108    3.1比较实施方案4-a3    4-A3    66    111    4.9比较实施方案4-a4    4-A4    65    113    4.3比较实施方案4-a5    4-A5    64    115    2.8比较实施方案4-a6    4-A6    70    108    1.5比较实施方案4-a7    4-A7    69    109    2.0比较实施方案4-a8    4-A8    66    114    4.1比较实施方案4-a9    4-A9    65    115    3.6比较实施方案4-a10    4-A10    67    110    4.2比较实施方案4-a11    4-A11    66    111    4.5比较实施方案4-a12    4-A12    66    113    4.8比较实施方案4-a13    4-A13    66    113    3.7比较实施方案4-b1    4-B1    67    110    5.1比较实施方案4-b2    4-B2    67    114    5.6比较实施方案4-b3    4-B3    66    114    5.5比较实施方案4-b4    4-B4    66    115    5.0比较实施方案4-c1    4-C1    71    102    0.6比较实施方案4-c2    4-C2    71    105    2.4比较实施方案4-c3    4-C3    67    108    3.7比较实施方案4-c4    4-C4    66    112    3.3比较实施方案4-c5    4-C5    65    117    1.8比较实施方案4-c6    4-C6    71    105    0.8比较实施方案4-c7    4-C7    70    110    1.6比较实施方案4-c8    4-C8    67    111    3.1比较实施方案4-c9    4-C9    65    112    2.6比较实施方案4-c10    4-C10    67    108    3.7比较实施方案4-c11    4-C11    67    111    4.2比较实施方案4-c12    4-C12    67    110    3.6比较实施方案4-c13    4-C13    67    114    3.1

在实施方案4-1到4-17的电接点中,如上所述,在经内部氧化处理而沉积的状态时,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒不存在于银基体中,且这些氧化物的超细晶粒扩散、聚集并生长成复合氧化物粗晶粒。从表4-2和表4-3所示结果可见,实施方案4-1到4-17的任何电接点都具有优良的导电性。这样,显著地消除了接点间的热量产生。从而,消除了经对其加热使电接点的软化,且接点优良的抗熔耐久性得以维持。因此,铆钉形帽头直径减为2.3mm,且在高电流密度的使用条件下的开关试验中可以获得非常长的使用寿命。
相反,在比较实施方案4-a1到4-a13、比较实施方案4-b1到4-b4、比较实施方案4-c1到4-c13和比较实施方案4-1到4-13的电接点中,如上所述,在经内部氧化处理而沉积的状态时,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒分散并分布于银基体中,因此它们都具有低导电性。这样,在高电流密度的使用条件下接点间产生更高的热量,于是就很难保持优良的抗熔接性,最终导致在相对短的时间内到达其使用寿命终点。
如上所述,根据本发明第四方面所述的电接点在长时间内,甚至由于尺寸减小使得每单位面积内的电流密度变大时都表现了优良的电接点特性,也就是说,高抗熔接性和高耐磨性,从而其适于在更小尺寸的电磁继电器中使用。
(第五方面)
具有如表5-1所示组分的每种银合金经高频感应熔炉熔化,然后铸成柱形锭。将锭在700℃温度下热压成宽30mm×厚10mm的板,将该板在700℃温度下热轧成宽30mm×厚3mm的板,然后将该板经中间退火而冷轧成宽30mm×厚0.6mm的薄板。将获得的薄板沿纵向在间隔2mm宽度处切割成长30mm×宽2mm×厚0.6mm的金属片。
将上述金属片在氧化氛中700℃条件下,保持24小时进行内部氧化处理,将该进行内部氧化处理的金属片放入压模中,然后压成直径70mm×长70mm的柱状物。
将该柱状物在空气气氛中,预先确定的900-950℃条件下保持12小时,进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集和生长。
经热处理的柱状物在800℃温度下热压成7mm直径的盘条,所述盘条然后在800℃温度下热拉伸成1.4mm直径的盘条。
利用锻造机器,从盘条制成了本发明(实施方案5-1到5-21)第五方面所述的帽头直径2.3mm×帽头厚度0.3mm×钉腿直径1.5mm×钉腿长1.5mm的铆钉形电接点。
除了利用表5-2中所示各种银合金锭,即不含Te为合金组分的银合金锭,且柱状物不经使沉积氧化物扩散、聚集和生长的热处理之外,在与上述相同的条件下,制备常规电接点(比较实施方案5-1到5-13)作为对照。
(表5-1)                          银合金组分(重量%) 导电性 (%IACS)   硬度   (Hv)   耐开关    周期   (×103)   Sn    In    Cu     Te  Ni  Ag+杂质实施方案5-1  5.11    3.09    0.27    0.41  -  平衡量    80    92    13.1实施方案5-2  5.98    3.11    0.24    0.42  -  平衡量    79    95    14.8实施方案5-3  6.96    3.07    0.28    0.43  -  平衡量    78    97    21.1实施方案5-4  8.01    3.05    0.28    0.40  -  平衡量    75    96    18.7实施方案5-5  8.98    3.16    0.29    0.39  -  平衡量    74    97    15.8实施方案5-6  7.04    1.52    0.26    0.41  -  平衡量    79    91    10.3实施方案5-7  7.01    2.18    0.29    0.38  -  平衡量    78    93    13.6实施方案5-8  6.93    3.99    0.26    0.39  -  平衡量    76    94    19.2实施方案5-9  7.08    4.97    0.28    0.40  -  平衡量    74    96    16.4实施方案5-10  6.88    3.13    0.052    0.42  -  平衡量    78    93    18.3实施方案5-11  7.00    3.09    0.19    0.38  -  平衡量    77    94    19.5实施方案5-12  7.11    3.02    0.32    0.40  -  平衡量    77    93    20.6实施方案5-13  7.05    3.13    0.48    0.39  -  平衡量    76    95    17.4实施方案5-14  7.08    2.88    0.26    0.052  -  平衡量    77    92    13.2实施方案5-15  7.03    3.20    0.29    0.23  -  平衡量    77    94    17.2实施方案5-16  7.09    3.14    0.26    0.59  -  平衡量    77    96    19.4实施方案5-17  7.01    3.12    0.28    0.78  -  平衡量    76    93    18.3实施方案5-18  7.04    3.09    0.28    0.41  0.037  平衡量    77    94    21.6实施方案5-19  7.02    3.07    0.29    0.39  0.29  平衡量    77    94    24.3实施方案5-20  7.10    3.02    0.26    0.41  0.37  平衡量    77    95    22.8实施方案5-21  7.07    2.97    0.26    0.38  0.46  平衡量    77    97    21.0

(表5-2)                    银合金组分(重量%)  导电性  (%IACS)    硬度    (Hv)耐开关周期  (×103)  Sn  In  Cu    TeAg+杂质比较实施方案5-1 5.11 3.20 0.28    -平衡量    71    105    0.6比较实施方案5-2 6.02 3.24 0.25    -平衡量    70    108    1.9比较实施方案5-3 7.11 3.18 0.29    -平衡量    68    112    3.6比较实施方案5-4 8.09 3.15 0.26    -平衡量    67    116    2.5比较实施方案5-5 8.98 3.31 0.29    -平衡量    65    117    2.0比较实施方案5-6 7.05 1.53 0.26    -平衡量    71    106    0.7比较实施方案5-7 6.96 2.18 0.28    -平衡量    70    108    1.4比较实施方案5-8 7.03 4.04 0.27    -平衡量    67    112    2.7比较实施方案5-97.06 4.98 0.28    -平衡量    65    115    2.4比较实施方案5-10 6.88 3.07 0.053    -平衡量    68    109    2.9比较实施方案5-11 7.02 3.11 0.13    -平衡量    68    108    3.1比较实施方案5-12 7.01 3.16 0.38    -平衡量    68    113    3.5比较实施方案5-13 7.04 3.12 0.49    -平衡量    68    111    2.5

如此获得的各种电接点的金相结构通过扫描电子显微镜(放大倍数:20,000)观察。
图5是根据本发明第五方面的实施方案5-3的电接点金相结构示意图,图11是比较实施方案5-3的常规电接点金相结构示意图。
在实施方案5-1到5-21的任何电接点50中,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒都不存在于经内部氧化处理而沉积的状态中。已经发现,在实施方案5-1到5-21的任何电接点50中,构成电接点的材料都具有能使复合氧化物的粗晶粒52分散和分布于银基体51内的金相结构,形成的复合氧化物粗晶粒52是氧化物超细晶粒粗化的结果,其经过了内部氧化处理沉积,经热处理以使沉积氧化物扩散、聚集和生长。
相反,在比较实施方案5-1到5-13的任何常规电接点1050中,构成电接点的材料都具有在经内部氧化处理而沉积的状态时,能使Sn基氧化物的超细晶粒1052和In基氧化物的超细晶粒1053存在于银基体1051内的金相结构。
在下述条件下采用ASTM电接点试验仪对上述不同类型的电接点进行开关试验,以确定在损坏前运行的开关周期数(耐开关周期)。
发动机锁定加载方法
电源电压:14VDC
额定电流:30A
接点闭合力:15gf
接点开启力:15gf
这些结果示于表5-1和表5-2中。
为了评估电接点的导电性,导电性(%IACS)的测量结果显示于表5-1和表5-2中,同时还显示了Microvickers硬度(Hv)的测量结果。
在实施方案5-1到5-21的电接点中,如上所述,在经内部氧化处理而沉积的状态时,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒不存在于银基体中,且这些氧化物的超细晶粒扩散、聚集并生长成复合氧化物粗晶粒。从表5-1和表5-2所示结果可见,实施方案5-1到5-21的任何电接点都具有优良的导电性。这样,显著地消除了接点间的热量产生。从而,消除了经对其加热使电接点的软化,且接点优良的抗熔耐久性得以维持。因此,铆钉形帽头直径减为2.3mm,且在高电流密度的使用条件下的开关试验中可以获得非常长的使用寿命。
相反,在比较实施方案5-1到5-13的电接点中,如上所述,在经内部氧化处理而沉积的状态时,Sn基氧化物和In基氧化物的超细晶粒分散并分布于银基体中,因此它们都具有低导电性。这样,在高电流密度的使用条件下接点间产生更高的热量,于是就很难保持优良的抗熔接性,最终导致在相对短的时间内到达其使用寿命的终点。
如上所述,根据本发明第五方面所述的电接点在长时间内,甚至由于尺寸减小使得每单位面积内的电流密度变大时都表现了优良的电接点特性,也就是说,高抗熔接性和高耐磨性,从而其适于在更小尺寸的电磁继电器中使用。
工业实用性
本发明可在汽车,办公设备等的各种电磁继电器中作为电接点。

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本发明涉及一种用于小型电磁继电器的由内部氧化的氧化银材料制成的具有高导电性的电接点,所述电接点的制备是通过对基本上由如下成分组成的银合金:以重量计5.19Sn,1.55In和0.0050.06Bi以及由Ag和不可避免杂质组成的平衡组分,进行内部氧化处理,然后进行热处理以使沉积氧化物扩散、聚集并生长;其中所述内部氧化的氧化银材料具有能使复合氧化物粗晶粒分散并分布于银基体内的金相结构,所述形成的复合氧。

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