温度熔断器用电极材料及其制造方法和使用该电极材料的温
度熔断器
技术领域
[0001] 本
发明涉及在
电子设备和家用电气产品中，为了防止这些设备变成异常高温而安装的温度熔断器用的电极材料及其制造方法和使用该电极材料的温度熔断器。
背景技术
[0002] 为了防止设备变成异常高温而安装的温度熔断器中，热敏颗粒在
工作温度下熔融，对强
压缩弹簧卸荷，强
压缩弹簧伸长，由此，被该强压缩弹簧压接的电极材料与引线分离从而将
电流切断，作为该电极材料，Ag-CdO
合金是主流。但是，Ag-CdO合金，因为Cd是有害物质，所以在环境问题上其使用受到限制。
[0003] 另外，电极材料做成薄板状使用，而且电极材料与引线的
接触面长时间被保持在通电状态，因此，在使用Ag-CdO合金的情况下，会引起与金属壳体的熔接现象，存在不能实现作为温度熔断器的功能的问题。对于该问题，通过在Ag-CdO合金中增加CdO的含量，能够改善耐熔接性，但是，与CdO的含量的增加相应，接触
电阻增加，由此导致接触部的温度上升，因此，会对温度熔断器的功能产生不良影响。
[0004] 因此，最近，温度熔断器用电极材料已使用Ag-CuO合金(例如
专利文献1、专利文献2)。
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1：日本特开平10-162704号
公报[0008] 专利文献2：日本特许第4383859号公报
发明内容
[0009] 发明要解决的技术问题
[0010] 这样的Ag-CuO合金，作为温度熔断器用电极材料已成为主流，但是，为了降低价格而使CuO的含量增加，另外要求薄板化。
[0011] 但是，在Ag-CuO合金中，随着CuO的含量的增加，
轧制加工性明显变差，在内部
氧化后的轧制加工中难以加工成薄板。特别是，Cu的含量超过20
质量％的材料，不可能加工至截面减少率为50％以上。
[0012] 本发明的技术问题是解决上述的问题。
[0013] 用于解决技术问题的手段
[0014] 因此，本发明是一种电极材料，其具有以下的构造：在包含50～99质量％的Ag和1～50质量％的Cu的内部氧化性合金的正反两面形成有内部氧化层，并且在中央部具有未氧化层。
[0015] 内部氧化处理采用以下的过程：预先通过熔解而含在Ag中的Cu，与从材料表层被吸纳在Ag中的氧气结合，由此，在Ag基体中作为氧化物析出。此时，作为溶质元素的Cu会发生从材料中心部向表层扩散的现象。
[0016] 该扩散的现象是以下的现象：在由从材料表面向内部析出的氧化物形成的内部氧化层、与随着时间的经过未发生析出的未氧化层之间，Cu的浓度产生差异，为了弥补该浓度梯度，Cu从未氧化层向表层扩散。
[0017] 本发明的特征在于，在该内部氧化处理中，使得仅材料表层部成为内部氧化组织，并在内部氧化炉中600℃～750℃、1～5小时、氧气压
力1～5个气压的条件下调整为此的内部氧化条件。由此，能够在材料中心部形成未被氧化的层、即未氧化层(图1)。
[0018] 在温度熔断器的机理上，温度熔断器用的电极材料使用0.1mm以下的薄板材料，因此，内部氧化后的材料需要被轧制加工至0.1mm以下。
[0019] 另外，要求以降低成本为目的而增加氧化物含量和薄板化，但是，在以往的制造方法中，如上所述，Cu的含量超过20质量％的材料不可能轧制加工至截面减少率为50％以上。这是因为，随着氧化物的增加，轧制加工性明显变差。
[0020] 因此，本发明通过在内部氧化层之间形成未氧化层，即使含有50质量％的Cu，也能够抑制接触电阻的上升，成功地轧制加工至截面减少率为70％以上。
[0021] 在此，使Cu的添加量为1～50质量％的理由是因为：当Cu的含量小于1质量％时，不会成为对于作为温度熔断器用电极材料使用而言充分的内部氧化合金，当Cu的含量超过50质量％时，接触电阻上升，由此导致温度上升，不适合于温度熔断器用电极材料和使用该电极材料的温度熔断器。
[0022] 另外，采用以下的构造：在包含50～99质量％的Ag、1～50质量％的Cu以及0.1～5质量％的Sn和In中的至少1种的内部氧化性合金的正反两面形成有内部氧化层，并且在中央部具有未氧化层。
[0023] 通过添加Sn和/或In，形成与Cu的复合氧化物、例如(Cu-Sn)Ox，具有使耐熔接性提高的效果。
[0024] 在此，使Sn和In中的至少1种为0.1～5质量％的理由是因为：当小于0.1质量％时，没有提高耐熔接性的效果，当超过5质量％时，接触电
阻变大。
[0025] 另外，采用以下的构造：在包含50～99质量％的Ag、1～50质量％的Cu以及0.01～1质量％的Fe、Ni和Co中的至少1种的内部氧化性合金的正反两面形成有内部氧化层，并且在中央部具有未氧化层。
[0026] 在上述扩散的过程中，通过添加Fe、Ni和Co中的至少1种，能够抑制由浓度梯度引起的扩散现象，其结果，能够抑制由析出的氧化物的移动引起的凝集从而使氧化组织微细，得到均匀的分散。
[0027] 在此，使Fe、Ni和Co中的至少1种为0.01～1质量％的理由是因为：当少于0.01质量％时，无法充分地抑制内部氧化处理时的溶质元素的移动，得不到氧化物的均匀的分散，当超过1质量％时，会在
晶界等处形成粗的氧化物，导致接触电阻的上升。
[0028] 另外，采用以下的构造：在包含50～99质量％的Ag、1～50质量％的Cu、0.1～5质量％的Sn和In中的至少1种、以及0.01～1质量％的Fe、Ni和Co中的至少1种的内部氧化性合金的正反两面形成有内部氧化层，并且在中央部具有未氧化层。
[0029] 另外，本发明提供一种温度熔断器，其特征在于，在热敏颗粒型温度熔断器中，使用上述的电极材料。
[0030] 发明效果
[0031] 根据本发明的电极材料，能够提供：Cu的含量能够达到50质量％，在内部氧化后的加工中，能够轧制加工至截面减少率为70％以上，并且即使实施轧制加工而薄板化，也具有内部氧化层和未氧化层，在作为温度熔断器用电极材料使用时没有异常消耗或熔接等危险性，并且廉价的温度熔断器用电极材料和使用该电极材料的温度熔断器。
附图说明
[0032] 图1是表示内部氧化工序后的电极材料的说明图。
[0033] 图2是表示内部氧化后的电极材料的轧制后的说明图。
[0034] 图3是表示热敏颗粒型温度熔断器的截面图。
具体实施方式
[0035] 将本发明的
实施例示于表1和表2，对这些温度熔断器用电极材料的加工工序进行说明。
[0036] 首先，将规定的材料熔解，通过轧制加工得到板厚0.5mm的内部氧化性合金。
[0037] 将该内部氧化性合金在内部氧化炉中在600℃～750℃、1～5小时、氧气压力1～5个气压的条件下进行内部氧化(图1)。此时，根据内部氧化性合金的组成在上述各范围内选择条件，使得得到仅在正
反面的表层具有氧化物21的内部氧化层22，在中间具有未氧化层23。另外，根据上述材料的组成，根据需要反复进行轧制加工和完全
退火，形成最终加工前的合金。该最终加工前的合金的厚度，作为中间板厚示于表2。然后，从中间板厚轧制加工至最终板厚时的最终加工率，加工至从中间板厚起的截面减少率成为70％以上(图2)。
[0038] 上述的电极材料能够适合用于市售的典型的热敏颗粒型温度熔断器。例如，能够应用于如图3所示的以引线41和47、绝缘材料42、强弱2个压缩弹簧43和44、温度熔断器用电极48、热敏材料45、金属壳体46等作为主要构成要素的热敏颗粒型温度熔断器40，当连接有该温度熔断器的电子设备等
过热达到规定的工作温度时，热敏材料45
变形，对压缩弹簧43和44卸荷，与强压缩弹簧44的伸长相应，弱压缩弹簧43的压缩状态被解除，弱压缩弹簧43伸长，由此，温度熔断器用电极48在与金属壳体46的内表面接触的同
时移动，没有接点熔接而将通电切断。
[0039] 将上述的电极材料作为温度熔断器用电极材料装入温度熔断器(图3)中，进行通电试验和电流切断试验，将其结果示于表1。
[0040] [表1]
[0041]
[0042] 实施例1～15分别表示本发明的实施例，是在内部氧化合金的正反两面形成有内部氧化层、并且在该合金的中央部具有未氧化层的构造的电极材料。
[0043] 比较例1～8分别表示基于以往的制造方法的比较例，是不在内部氧化合金的中心部残留未氧化层地进行内部氧化处理而得到的电极材料。
[0044] 在表1中，对于加工性，将能够轧制加工至最终加工率以截面减少率计为70％以上的表示为○，将不能的表示为×。加工性×表示在轧制加工时发生了电极材料的破裂和断裂、或者内部氧化层的破裂等。
[0045] 通电试验：在DC30V、10A的条件下通电10分钟，将温度上升未超过10℃的表示为○，将温度上升超过10℃的表示为×。
[0046] 切断试验：在DV30V、10A的条件下通电10分钟后，在继续通电的同时使测定环境的温度上升至比工作温度高10℃的温度进行切断试验，将未熔接的表示为○，将熔接的表示为×。
[0047] [表2]
[0048]
[0049] 表2与表1对应，分别表示本发明的实施例1～15和比较例1～8中的内部氧化处理的条件、从中间板厚至最终板厚的最终加工率。
[0050] 符号说明
[0051] 21 氧化物
[0052] 22 内部氧化层
[0053] 23 未氧化层
[0054] 40 温度熔断器
[0055] 41、47 引线
[0056] 42 绝缘材料
[0057] 43 弱压缩弹簧
[0058] 44 强压缩弹簧
[0059] 45 热敏材料
[0060] 46 金属壳体
[0061] 48 温度熔断器用电极
