Method of manufacturing an electro-contact body

【発明の詳細な説明】 〔発明の対象技術分野〕 この発明は一般的に電気接点材料およびその構成に関し、より具体的には非溶接性の電気接点を有する溶接された接点を製造する方法およびそのような接点構体を製造するための複合材料に関するものである。

〔従来技術およびその問題点〕

大電流で、かつ高い電圧で使われる電気スイッチにおいて、接点の開閉時のアークによる電気接点の溶着を防止するために非溶接性の接点材料を使うことが必要であり、かつこれは周知である。 しかしながら材料を非溶接性接点に適するようにしようとするとまたその接点構体と採用しうる組立て工程は制限を受ける。 このような材料に半田やプレージングあるいは溶接等の熱結合方法を適用することは難かしく、また接点導体に接点を接着することは構造的に丈夫でない。 さらにそのような構体の電気的性質は逆の悪影響を受ける。 しかも銀と金属酸化物の複合体からなる接点材料はとくに望ましい非溶接性を有しているが、抵抗溶接法では実用的に溶着することができない。 これは抵抗溶接が接点を接点導体に取付けるのにもっとも安価で、単純でしかも信頼できる方法であるがゆえに、その方法を採用できないことは明らかに不利であることが分る。 さまざまな技術が非溶接性を有する接点を接点導体に取付けようとして試みられてきた。 その１つの方法は良好な溶接特性を有する基材上に金属酸化物の層を形成することである。 基材はその際接点導体に溶接することができ、かつその基材上の酸化物の層は電気接点面を形成する。 他の方法は電気接点面をなす非溶接性の材料の上に良好な溶接性を有する材料の層を形成あるいは結合させることである。 たとえば、19
47年８月５日に公表されたエム・スワインハート（M.Sw
inehart）氏の米国特許第2,425,053号および1949年５月３日に公表されたエッチ・メケルバーグ（H.Mekelbur
g）氏の米国特許第2,468,888号にはそれぞれ適当なダイキャストの凹部に銀または銀合金の粉末の層を置くことによって電気的接点がそれぞれ形成されるものが開示されている。 なお、その層はその際適当な金属酸化粉末の層によって覆われる。 その後その凹部内の粉末は高圧成形工程を経て焼結される。 このようにして得られた接点は非溶接性金属酸化物の電気接点面と良好な溶接特性を示す金属補強部を有する。 不利な点はこの工程がその接点を個々に形成するために相対的に遅く、かつ高価であることである。

他の技術は1982年８月３日に公表されたエッチ・ウルフ（H.Wolf）氏の米国特許第4,342,893号に示される。 この技術において複合された接点材料のリボンが圧延工程によって形成され、この工程において金属酸化物の線体は非溶接性の電気接点面を有するテープ状材料を形成するために銀銅合金半田のような１つまたは複数の線体と、接点導体にテープ片を溶接するために反対側の面上に良好な溶接特性を有する１つまたは複数の粒状の材料とともに圧延される。 圧延加工の１つの不利な点は金属合金と金属酸化物材料との間で冶金学的な結合を達成するために十分に高い温度で行うことができないことである。 その目的のために、冶金学的結合はこの結合において、それらの内面でたがいに２つの材料の重要な拡散があることである。 金属と金属酸化物材料の間の冶金学的結合は複合された接点材料と接点または接点導体の望まれる構成上の特性を達成するために望ましいか、ないしは必要である。 上記の米国特許第4,342,893号に示された技術において、もし冶金学的結合を達成するために十分高い温度がかけられるならば金属ないしは金属酸化物は形成ローラに付着する傾向がある。

〔発明の目的〕

この発明は加熱状態で押出された複合接点材料および電気スイッチ接点構体を製造する方法を提供することによって上記従来の問題を解消するもので、その方法において真の冶金学的結合を非溶接性金属酸化物材料と良好な溶接特性を有する金属層の間に形成するものである。

〔発明の概要〕

この発明は複合接点材料とそのような材料を用いた溶接された接点構体を製造する方法で、その接点構体は電気接点面に非溶接性を有している。 その複合材料は非溶接性を有する第１の金属材料の筒状の芯材と、良好な溶接特性を有する第２の金属材料の管状外被を形成することによって製造される。 この芯材は金属小塊を形成するように外被の中に位置され、第１の材料からなる芯材とこれらの上に冶金学的に結合される第２の材料からなる外被を有する線体になるように、高温のもとで押出される。 接点構体は、接点導体を形成し、次に、この接点導体上に望ましい接点を形成するために十分な材料を有する線体の小片を溶接し、さらにその小片を望ましい接点形状に成形することによって製造される。 符号された接点材料は経済的に線体に製作することが容易で、かつ高度に一体化された自動スイッチ組立て工程および機械に適している。

〔実施例〕

第１図および第２図において、符号10はダイキャスト11
を有する押出し装置で、この装置は円筒状の中空部12を有し、その端部はノズル13を形成している。 ピストン14
は中空部12内で摺動するように、かつノズル13を通して材料を押出すように図に示してない手段によって駆動されるように設けられる。

中空部12内には非溶着性を有する銀カドミウム酸化物または銀錫酸化物のような金属酸化物の円筒状のコアすなわち金属棒等の棒状体（ビレット）20からなる導電性の混合金属塊が収容されている。 棒状体20の周囲には純銀や銀カドミウムあるいは銀錫のような良好な溶着性を有する合金の外被が設けられる。 外被21は望ましい金属から管状部分をダイキャストにより形成され、棒状体20に適合するために適当な内径と壁厚となるように必要に応じて機械加工され、押出しおよび他の工程の後、棒状体
20の材料の上に適当な厚さの層を形成する。

押出し工程は棒状体20と外被21の材料に柔軟性をもたせるために望ましい温度が得られるように十分高い温度で実施される。 第２図および第３図に示すように結果として棒状体20から形成される金属酸化物の心材23と、外被
21によって形成され、心材23を包囲する金属の外側層24
とを有する線体22が形成される。 芯材23と外側層24とは押出し成形工程時にその圧力と温度によって内面25において冶金学的に結合される。

押出し成形の後、線体22は望ましい寸法と硬度を得るために１回または数回冷間引抜および焼鈍される。 酸化金属の考えられる丈夫さともろさから、冷間引抜き工程によって許容される最大の減少率はおよそ20％である。 しかしながら、芯材をより引延し易い材料からなる層の内部に封入すると、押出し工程と冷間引抜き工程時において芯材を処理する自由度が増すことが指摘される。

第４図および第５図にはスイッチの接点組付け体において電気接点を形成するためにどのように使われるかが示されている。 符号30は銅または銅合金の板体または片を通常の方法で打抜くことにより形成された接点導体を示す。 符号31は前述のように準備した線体を切断した小片を示している。 線31の外側層は良好な溶接性を有する材料であるため、通常の抵抗溶接技術で接点導体30に容易に、かつ確実に溶接される。 接点導体30に小片31を溶接したあと、その小片は第５図に示すように望ましい接点形状32に成形される。 この成形工程後も電気接点面33上に外被21の金属または金属合金の薄い層が残る。 このような材料は良好な溶接特性を有する反面高電圧または高電流スイッチの電気接点表面としては一般的に適当ではないが、もしこの層が約0.076mm（0.003インチ）のオーダー内に保たれるなら、その層は２〜３回のスイッチ操作の繰返しによって、下層の金属酸化物の非溶接性と同様の性質を有する材料を形成するように酸化するということが知られている。

接点構体の組立てはいくつかの個別の工程として前述されてきた。 しかしながら、近代的な高速一体型の製造機械においては、小片31の形成、この小片の接点導体への抵抗溶接、および小片31を望ましい接点形状に形成することは一つの装置でほとんど同時にできる。 小片31を形成するための線体と接点導体30の導片は上記装置に連続的に供給されてもよい。 このように発明者によって工夫された複合接点材料は近代的な高速製造工程によく適合する。 さらに、複合接点材料は製造費が比較的安く、また、従来の抵抗溶接法によって接点導体に容易に溶接され、その結果接点溶着に対してすぐれた耐性を有する高容量の電気スイッチを得ることができる。

この発明の方法は説明の関係で特定の形状について述べたが、ここに示した方法に対する種々の変形は発明者の意図と開示から逸脱することなく関連する技術における通常の手法から明らかとなろう。 その範囲は開示された特定の詳細説明によって制限されることなく請求の範囲の用語によってのみ特定されるものである。

〔発明の効果〕

この発明は上述のように複合接点材料を加熱状態で押出すことにより形成するとともに接点構体を製造するもので、とくにこの製造方法において非溶接性金属酸化物材料と良好な溶接特性を有する金属層の間に冶金学的結合を形成するためその結合が良好で、複合された接点材料は経済的に製作することが容易で、かつ高度に一体化された自動スイッチ組立て工程および機械に適している。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は押出し工程に先立って空室内に複合材料からなる金属小塊を入れた押出し装置の一部を部分的に断面をもって示す縦断面図、第２図は押出し工程において線体に形成される金属小塊を示す第１図の装置の縦断面図、第３図は第２図に示す線体の側断面図、第４図は第２図および第３図に示す線体の小片をその表面に有する接点導体の部分的な斜視図、第５図は接点導体上の線体の小片を望ましい接点形状に成形した第４図の接点導体の斜視図である。 10……押出し装置、11……ダイキャスト 12……中空部、13……ノズル 14……ピストン、20……棒状体 21……外被、22……線体 24……外側層、25……内面 30……接点導体、31……小片 32……接点、33……接点面

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−98664（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−127432（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−46213（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−53812（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−172825（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−217912（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−236413（ＪＰ，Ａ) 米国特許2425053（ＵＳ，Ａ) 米国特許2434992（ＵＳ，Ａ) 米国特許2468888（ＵＳ，Ａ) 米国特許3258830（ＵＳ，Ａ) 米国特許3628235（ＵＳ，Ａ) 英国特許910859（ＧＢ，Ａ) 英国特許1048520（ＧＢ，Ａ)