JPS5916367B2 - Silicon carbide composite electrical contact material and its manufacturing method - Google Patents
Silicon carbide composite electrical contact material and its manufacturing methodInfo
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- JPS5916367B2 JPS5916367B2 JP51049429A JP4942976A JPS5916367B2 JP S5916367 B2 JPS5916367 B2 JP S5916367B2 JP 51049429 A JP51049429 A JP 51049429A JP 4942976 A JP4942976 A JP 4942976A JP S5916367 B2 JPS5916367 B2 JP S5916367B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、シリコンカーバイド複合電気接点材料とその
製造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a silicon carbide composite electrical contact material and a method for manufacturing the same.
一般に電気接点材料(以下単に接点材料と称力としては
使用時の消耗が少ないこと、接触抵抗が少なくかつ安定
であること、耐溶着性に優れていることなどが要求され
る。In general, electrical contact materials (hereinafter simply referred to as contact materials) are required to have low wear during use, low and stable contact resistance, and excellent welding resistance.
実際の接点材料としては下記の如きものが用℃・られて
おり、それぞれの特長ならびに欠点をもつて〜・る。銀
は最高の電気および熱伝導度をもち、容易に変形し種々
の形状の接点にすることができ、低接触抵抗を長時間保
持することができるが、一方銀の欠点は融点が960℃
で低く、硬さが小さく、かつ硫化皮膜を生じ易〜・こと
である。The following materials are used as actual contact materials, and each has its own advantages and disadvantages. Silver has the highest electrical and thermal conductivity, can be easily deformed into contacts of various shapes, and can maintain low contact resistance for long periods of time; however, the disadvantage of silver is that its melting point is 960°C.
It has low hardness, low hardness, and tends to form a sulfide film.
これらの欠点は銅、カドミウム、ニツケル、マンガン、
パラジウムなどの元素を合金させることによつて少なく
することができる。また白金、パラジウム、金およびそ
れらの合金はアークによつて起こされる局部的な高温に
よる酸化に対して強く、長期間低接触抵抗を保持する特
徴がある。合金される元素は前記長所が失われな℃・よ
うにするため、他の白金属元素イリジウム、ルテシウム
、オスミウム、ロジウムなどが使用されるが、銀、金、
バラジウムも多く合金される。パラジウムは白金属中で
最も白金に近く、特に硫化に対して強(・oタングステ
ンは最高の融点をもち、「切」、「入」の間に融解した
り沸騰したりする心配がなく、アークに対して強い特徴
がある。These drawbacks include copper, cadmium, nickel, manganese,
It can be reduced by alloying elements such as palladium. Furthermore, platinum, palladium, gold, and their alloys are resistant to oxidation caused by localized high temperatures caused by arcs, and have the characteristic of maintaining low contact resistance for a long period of time. To ensure that the above advantages are not lost, other platinum metal elements such as iridium, lutetium, osmium, and rhodium are used as alloying elements, but silver, gold,
Baladium is also often alloyed. Palladium is the closest to platinum among the white metals, and is particularly resistant to sulfurization (tungsten has the highest melting point, so there is no need to worry about it melting or boiling between "cut" and "turn on", and it can be used in arcs. It has strong characteristics against
モリブデンは銀とタングステンの中間の聾性をもち、耐
摩耗性が要求される時に銀の代用として、また低接触抵
抗を要求される場合にはタングステンの代りとして用L
・られる。以上のほかに、Ag系接点材料としてAfl
r−Ni(Ni5f!)以下)、Ag−Cd;Cu系接
点材料としてCu−Cd..Cu−Be(B5%以下)
、Cu−Pb,Cu−Bi,Cu−Sn(Sn+8(F
6),Cu−Zn(Zn+35%);Au系接点材料;
Pt系接点材料としてPt−エr(そ(F.tO・〜7
0%)、Pt−0s−1r,.Pt−Rh,.Pt−R
h;その他の接点材料としてRe;など高(゛導電率と
溶解しにく(・接点材料として高導電度の銀あるL・は
銅と難容融耐アーク性の強℃゛タングステンある℃・は
炭化タングステンとをそれぞれ混合して両者の特徴を焼
結後も保有させたもの、ある(・は銀あるL・は銅にニ
ツケル、酸化カドミウム、黒鉛などを組合せたものが多
く使用され、焼結合金接点材料と称せられている。Molybdenum has a deafness between that of silver and tungsten, and is used as a substitute for silver when wear resistance is required, and as a substitute for tungsten when low contact resistance is required.
・Can be done. In addition to the above, Afl is used as an Ag-based contact material.
r-Ni (Ni5f! or less), Ag-Cd; Cu-Cd. .. Cu-Be (B5% or less)
, Cu-Pb, Cu-Bi, Cu-Sn (Sn+8(F
6), Cu-Zn (Zn+35%); Au-based contact material;
As a Pt-based contact material, Pt-er(So(F.tO・~7
0%), Pt-0s-1r, . Pt-Rh,. Pt-R
h; Other contact materials include Re; etc. High (゛conductivity and resistant to melting) (・Contact materials include silver with high conductivity;L; There is a mixture of tungsten carbide and tungsten carbide that retains the characteristics of both after sintering. It is called a bonded metal contact material.
接点材料は、使用電流、電圧などによつて前記の材料が
選択使用されて(・るわけであるが、電気良導性金属で
ある金、銀、銅などを主成分とする材料は耐摩耗性が少
なくて消耗により長期の寿命がなく、一方難融金属であ
る白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウ
ムあるいはこれらを主成分とする合金は耐摩耗性が大ぎ
く、二接触低抗も小さ(・が、価格が高(・欠点があり
、したがつてその用途が限られている。The contact materials listed above are selected depending on the current, voltage, etc. used, but materials whose main components are gold, silver, copper, etc., which are electrically conductive metals, are wear-resistant. On the other hand, platinum, palladium, iridium, rhodium, osmium, which are refractory metals, or alloys mainly composed of these metals have high wear resistance and low two-contact resistance (・However, the price is high (・There are drawbacks, and therefore its uses are limited.
また前述の如くタングステン、モリブデンも難溶融で低
接触抵抗を有するため各方面に用(・られているが、価
格が高い欠点がある。このため高電導率と溶解しにくい
焼結合金接点材料が近時開発されて℃・るが、タングス
テンあるいは炭化タングステンとを焼結したものは、炭
化タングステンの価格が高いことから難溶耐アーク性を
強化するため炭化タングステンの配合を増すほど高価と
なる欠点があり、また銀あるいは銅にニッケル、酸化カ
ドミウム、黒鉛などを組合せたものは銀あるいは銅単体
に比しては良好な耐摩耗性を有するためそれぞれの用途
に使用されるが、未だ十分な耐摩耗性を発揮するには至
つて(・な(・。In addition, as mentioned above, tungsten and molybdenum are used in various fields because they are difficult to melt and have low contact resistance, but they have the disadvantage of being expensive.For this reason, sintered alloy contact materials with high conductivity and difficult to melt are used. Although sintered tungsten or tungsten carbide has recently been developed, tungsten carbide is expensive, so the disadvantage is that the more tungsten carbide is added to strengthen the refractory arc resistance, the more expensive it becomes. In addition, combinations of silver or copper with nickel, cadmium oxide, graphite, etc. have better wear resistance than silver or copper alone and are used for various purposes, but they still have insufficient resistance. It takes a long time to demonstrate its abrasive properties (・na(・.
本発明は、従来知られて℃・る接点材料がその個有特性
上使用条件に一応適合する分野にお(・て使用されては
いるが、さらに長期の使用に耐え、かつ安価な材料を提
供することを目的とするものであり、さらに使用される
条件から従来例えば白金、パラジウム、イリジウム、ル
テシウム、ロジウムその他高価な接点材料の使用を余儀
なくされていた分野に対し、安価で充分使用に耐える新
規な接点材料を提供することを他の目的とするものであ
る。本発明は、前記諸目的を達成するため、主として超
微細結晶粒子のシリコンカーバイドからなる粉ある℃・
は超微細詰晶粒子シリコンカーバイドからなる繊維を従
来用いられている接点材料に複合させた新規な複合接点
材料を提供しようとするものである。Although conventionally known contact materials have been used in fields where their unique characteristics suit the conditions of use, the present invention aims to create materials that can withstand long-term use and are inexpensive. In addition, it is inexpensive and durable enough for fields where the conditions of use have traditionally forced the use of expensive contact materials such as platinum, palladium, iridium, lutetium, rhodium, etc. Another object of the present invention is to provide a novel contact material.In order to achieve the above objects, the present invention provides a powder mainly composed of silicon carbide with ultrafine crystal particles.
The present invention aims to provide a new composite contact material in which fibers made of ultrafine packed crystal grain silicon carbide are combined with conventionally used contact materials.
次に本発明を詳細に説明する。Next, the present invention will be explained in detail.
本発明にお(・て有利に使用することのできるシリコン
カーバイド繊維は、本発明者らが先に特許出願した特願
50−50529号、特公昭57一53891号公報、
同−52471号、特開昭51−130324号公報、
同−52472号、特公昭57−53892号公報、同
−58033号、特開昭51−149925号公報、同
一58034号、特開昭51−149926号公報、同
−70302号、特公昭57−53893号公報、同−
JモV219号、特公昭57−56566号公報発明によ
り製造することができる。Silicon carbide fibers that can be advantageously used in the present invention are disclosed in Japanese Patent Application No. 50-50529, Japanese Patent Publication No. 57-53891, which the present inventors have previously applied for,
No. 52471, JP-A-51-130324,
Japanese Patent Publication No. 52472, Japanese Patent Publication No. 57-53892, Japanese Patent Publication No. 58033, Japanese Patent Publication No. 149925-1980, Japanese Patent Publication No. 58034, Japanese Patent Publication No. 149926-1970, Japanese Patent Publication No. 70302, Japanese Patent Publication No. 57-53893 Publication No., same-
It can be produced according to the inventions disclosed in JMo V219 and Japanese Patent Publication No. 57-56566.
すなわち炭素とケイ素を主な骨格成分とする有機ケイ素
高分子化合物よりなる紡糸を酸化性雰囲気中で低温加熱
した後、600〜1000℃の温度範囲内で予備加熱し
、さらに真空中、ある(・は不活性ガス、COガス、水
素ガスのうちから選ばれる〜・づれか1種または2種以
上の雰囲気中で1000〜2000℃の温度範囲内で高
温焼成してなるシリコンカーバイド繊維である。また本
発明において有利に使用することのできるシリコンカー
バイド粉は、前記炭素とケイ素を主な骨格成分とする有
機ケイ素高分子化合物を600〜1000℃の温度範囲
内で予備加熱し、さらに真空中、ある(・は不活性ガス
、COガス、水素ガスのうちから選ばれる℃・づれか1
種または2種以上の雰囲気中で1000〜2000℃の
温度範囲内で高温焼成してなる焼結塊を適当な手段で微
粉砕してなるシリコンカーバイドの粉末である。That is, a spun yarn made of an organosilicon polymer compound whose main skeleton components are carbon and silicon is heated at a low temperature in an oxidizing atmosphere, then preheated within a temperature range of 600 to 1000°C, and further heated in a vacuum ( is a silicon carbide fiber obtained by firing at a high temperature within the temperature range of 1000 to 2000°C in an atmosphere of one or more of the following selected from inert gas, CO gas, and hydrogen gas. Silicon carbide powder that can be advantageously used in the present invention is produced by preheating the organosilicon polymer compound having carbon and silicon as main skeleton components within a temperature range of 600 to 1000°C, and then heating it in a vacuum. (・ is a temperature selected from inert gas, CO gas, hydrogen gas, or 1
Silicon carbide powder is obtained by finely pulverizing a sintered lump obtained by sintering a seed or two or more kinds of materials in an atmosphere at a high temperature within a temperature range of 1000 to 2000° C. using an appropriate means.
本発明にお(・て、本発明の接点材料の製造に当り、シ
リコンカーバイド粉あるいは繊維を複合させる際に10
00℃以上に該粉ある℃゛は繊維が加熱される機会があ
る場合には、必ずしも高温焼成したシリコンカーバイド
粉あるいは繊維を使用しなくても良く、かかる場合には
予備加熱したシリコンカーバイド中間体粉ある繊維を使
用し、複合させるため1000℃以上の加熱により前記
中間体をSiC微細結晶からなる粉ある℃・は繊維とな
すことができるので有利である。In the present invention, when manufacturing the contact material of the present invention, when compounding silicon carbide powder or fibers, 10%
If the powder is heated above 00°C, it is not necessary to use high-temperature fired silicon carbide powder or fibers if there is a chance that the fibers will be heated; in such cases, preheated silicon carbide intermediates It is advantageous to use powdered fibers and heat them to 1000° C. or more for compounding, so that the intermediate can be made into powdered fibers made of SiC microcrystals.
特にシリコンカーバイド高温焼成体よりシリコンカーバ
イド予備焼成中間体は極めて微粉砕し易(・ので、有利
に使用することができる。In particular, silicon carbide pre-fired intermediates are much easier to pulverize than silicon carbide high-temperature fired products, so they can be used advantageously.
本発明にお℃・て有利に使用することのできる前記シリ
コンカーバイド繊維は下記第1表に示す如き性状を有す
るものである。The silicon carbide fibers that can be advantageously used in the present invention at a temperature of 0.degree. C. have properties as shown in Table 1 below.
前記シリコンカーバイド粉および繊維を構成する結晶粒
子の粒径はこれを製造する際の高温焼成温度によつて異
なり、この温度が1100℃のときの平均粒径は約20
λ,1200℃のときは約30λ、1500℃のときは
約80λと焼成温度が高くなるに伴れ、その平均粒径は
大きくなるが従来知られたSiCを構成する結晶粒より
比較を絶するほど超微粒である。The particle size of the crystal particles constituting the silicon carbide powder and fibers varies depending on the high-temperature firing temperature at which they are manufactured, and when this temperature is 1100°C, the average particle size is about 20°C.
λ, about 30λ at 1200°C, about 80λ at 1500°C, and as the firing temperature increases, the average grain size increases, but it is incomparably larger than the crystal grains constituting conventionally known SiC. Ultra-fine particles.
一方例えばシリコンカーバイド繊維の引張強度は焼成温
度が高いと減少する。これらの関係を第1図、第2図に
示す。本発明にお(・て複合されるシリコンカーバイド
繊維の直径は20〜100μが好適であり、これを単繊
維として、ある(・は撚繊維として使用することができ
る。シリコンカーバイド粉も好適には300メツシユ以
下の微粉を用〜・ることは有利である。本発明の主とし
てシリコンカーバイド粉あるL・は繊維は純粋のSiC
のみから1なるものを使用することができるが、またS
iCのほかに約20%以下の遊離炭素を含有するシリコ
ンカーバイド粉ある℃・は繊維をも有利に使用すること
ができる。On the other hand, the tensile strength of silicon carbide fibers, for example, decreases when the firing temperature is high. These relationships are shown in FIGS. 1 and 2. In the present invention, the diameter of the silicon carbide fibers to be composited is preferably 20 to 100μ, and it can be used as a single fiber or as a twisted fiber.Silicon carbide powder is also preferably used. It is advantageous to use a fine powder of 300 mesh or less.In the present invention, the fibers are made of pure SiC.
You can use only 1, but also S
In addition to iC, silicon carbide powders containing up to about 20% free carbon and fibers can also be advantageously used.
かかる遊離炭素を含むシリコンカーバイド粉あるL・は
繊維は本発明者等が発明した前記出願の発明にお(・て
最終焼成工程の雰囲気を非酸化性に近か付けることによ
つて自由に炭素含有量を調整することができる。本発明
において、含Cシリコンカーバイドを基地金属に複合さ
せる場合、例えば基地金属がCと化合して炭化物を形成
する元素であるときには、含Cシリコンカーバイド中の
遊離Cと基地金属とが接触界面にお℃・て炭化物を形成
して強固に結合するため、かかる接点材料を用(・ると
、耐摩耗性耐アーク性が増加し、また含Cシリコンカー
バイドはCの含有量が多い程電導性が良くなる点にお(
゛ては接触抵抗が小さくなり有利である。Silicon carbide powder and fibers containing such free carbon can be freely carbonated by making the atmosphere in the final firing process close to non-oxidizing. In the present invention, when carbon-containing silicon carbide is combined with a base metal, for example, when the base metal is an element that combines with C to form a carbide, the free content in the carbon-containing silicon carbide can be adjusted. Carbon and base metal form carbides at the contact interface and form a strong bond, so using such a contact material increases wear resistance and arc resistance, and carbon-containing silicon carbide The higher the C content, the better the conductivity (
In this case, the contact resistance becomes smaller, which is advantageous.
しかし反面Cを多く含有するシリコンカーバイドは耐酸
化性、耐圧縮性が低下するのでCの含有量は20%以下
が有利である。次に本発明の接点材料の構成について述
べる。However, silicon carbide containing a large amount of C has poor oxidation resistance and compression resistance, so it is advantageous for the C content to be 20% or less. Next, the structure of the contact material of the present invention will be described.
本発明の接点材料は、従来使用されている前記接点材料
を構成する元素単体、ある(・はそれらの合金、ある℃
・は元素の混合焼結体を基地とし、この基地に基地]0
0体積部に対し、0.5〜30体積部の前記超微細結晶
粒シリコンカーバイドからなる粉または繊維を分散ある
(・は埋設してなる接点材料である。次に先ずシリコン
カーバイド繊維を複合させた接点材料につ(・て、その
構成ならびに製造方法を説明する。The contact material of the present invention can be a single element constituting the conventionally used contact material, or an alloy thereof, or a certain °C.
・ is a mixed sintered body of elements as a base, and this base is a base】0
0 parts by volume, 0.5 to 30 parts by volume of powder or fibers made of the ultra-fine grained silicon carbide are dispersed (* is a contact material formed by embedding.Next, first, silicon carbide fibers are composited. The structure and manufacturing method of the contact material will be explained below.
シリコンカーバイド繊維の集積体の間隙に従来用(・ら
れて(・る接点材料の溶湯を注入充填して本発明の接点
材料を製造することができる。The contact material of the present invention can be manufactured by injecting and filling the molten metal of a conventional contact material into the gaps between the silicon carbide fiber aggregates.
なおこの場合前述したようにシリコンカーバイド繊維と
して、1000℃以上に焼成した繊維でこなくて、80
0℃前後に予備焼成した繊維を用L・ることができる。In this case, as mentioned above, the silicon carbide fiber is not a fiber fired at a temperature of 1000°C or higher;
Fibers pre-fired at around 0°C can be used.
しかしこの場合には注入される溶湯温度は1000℃以
上であることが好ましく注入作業中に前記予備焼成繊維
は1000℃以上に焼成されて完全なSiC微細結晶と
なる。本発明にお℃・て、前記シリコンカーバイド繊維
あるL・はその予備焼成繊維の表面を予め注入される溶
湯と同種金属あるいは合金、または従来の接点材料たる
基地の特性を損わな〜・異種金属ある(・は合金をもつ
て被覆することができる。この被覆4によつて溶湯を注
入した場合起り得ることのあるSiCの分解を防止する
ことができる点にお(・て有利である。なお前記被覆は
塗布、蒸着、鍍金その他適当な方法で行うことができる
。しかしながら前記被覆はSiCを分解せず、かつ特に
シリコンカーバイド繊維中の遊離炭素と注入金属との間
に炭化物を形成させようとする場合には行うに及ばな(
・。なお前記シリコンカーバイド繊維の集積体は、単繊
維、編組繊維を所定方向に並列ある℃・は縦横に集積さ
せたもの、もしくは無方向性の乱集積させたものなども
それぞれまたは組合せて使用することができる。However, in this case, the temperature of the injected molten metal is preferably 1000° C. or higher, and during the pouring operation, the prefired fibers are fired to a temperature of 1000° C. or higher to become complete SiC microcrystals. In the present invention, the silicon carbide fibers are made of a metal or an alloy of the same type as the molten metal previously injected into the surface of the pre-sintered fibers, or a metal of a different type without impairing the properties of the base, which is a conventional contact material. This coating 4 is advantageous in that it can prevent the decomposition of SiC that may occur when molten metal is injected. Said coating may be applied by coating, vapor deposition, plating or any other suitable method. However, said coating does not decompose the SiC and is particularly intended to cause carbide formation between the free carbon in the silicon carbide fibers and the implanted metal. If you do, it's not worth doing (
・. The above-mentioned silicon carbide fiber aggregate may be one in which single fibers or braided fibers are stacked in parallel in a predetermined direction, vertically and horizontally, or non-directionally stacked in a random manner, either individually or in combination. I can do it.
次にシリコンカーバイド粉を基地接点材料に複合させた
本発明の複合接点材料とその製造方法につ(・て説明す
る。Next, the composite contact material of the present invention in which silicon carbide powder is combined with the base contact material and the method for manufacturing the same will be explained.
この場合には前記繊維を複合させた場合と異なり、基地
に均一に分散させる操作を行うことが好ましい。In this case, unlike the case where the fibers are composited, it is preferable to perform an operation to uniformly disperse the fibers in the base.
このため溶湯中に前記粉を添加後溶湯が凝固するまでの
間、外力によつて絶えず攪拌することが望ましく、この
外力としては例えば機械的攪拌、電気誘導攪拌等を用い
ることは有利である。本発明にお(・て、基地金属ある
(・は合金粉末をシリコンカーバイド粉ある℃・は繊維
と複合焼結させて本発明の複合接点材料となすことがで
きる。この場合使用されるシリコンカーバイドの粉ある
(゛は繊維は1000℃以上に高温焼成したもののほか
、600〜1000℃位の温度範囲で予備焼成したもの
を用℃・、最終的高温焼成を例えばホツトブレスと同時
に施すことができる。なお本発明で用(・るシリコンカ
ーバイド粉はその粒度は好しくは300メツシユ以下が
よ(・ので、かかる微粉となすためには、前述したよう
に高温焼成品を粉砕して微粉とするより、予備焼成品を
粉砕して微粉とする方が容易である。本発明の焼結複合
接点材料にお(・て、その焼結温度は基地金属あるいは
合金粉末が焼結する温度以上を必要とする。For this reason, after the powder is added to the molten metal and until the molten metal solidifies, it is desirable to constantly stir the powder using an external force, and it is advantageous to use, for example, mechanical stirring, electric induction stirring, etc. as the external force. In the present invention, the composite contact material of the present invention can be obtained by composite sintering an alloy powder with a base metal and a silicon carbide powder. In addition to those that have been fired at a high temperature of 1,000°C or higher, the fibers can be prefired at a temperature range of about 600 to 1,000°C, and a final high-temperature firing can be performed, for example, at the same time as hot-breathing. The particle size of the silicon carbide powder used in the present invention is preferably 300 mesh or less. Therefore, in order to obtain such a fine powder, it is necessary to grind the high-temperature fired product to a fine powder as described above. It is easier to crush the pre-fired product into a fine powder.The sintered composite contact material of the present invention requires a sintering temperature higher than the temperature at which the base metal or alloy powder sinters. do.
本発明のシリコンカーバイド粉を複合させた接点材料を
、基地接点材料の粉末と超微細SlC結晶粒子からなる
粉末とを液状有機ケイ素高分子化合物を主成分とする結
合剤と共に均一に混合した後成形、加圧焼結しで製造す
ることができる。A contact material made of a composite of silicon carbide powder of the present invention is formed after uniformly mixing the powder of the base contact material and the powder consisting of ultrafine SlC crystal particles with a binder whose main component is a liquid organosilicon polymer compound. , can be manufactured by pressure sintering.
またシリコンカーバイド繊維集積体の間隙を基地接点材
料粉末をもつて充填成形した後、液状有機ケイ素高分子
化合物を含浸させた後加圧焼結して製造することができ
る。前記製造に用(・られる液状有機ケイ素高分子化合
物としては、CとSiを主な骨格成分とする有機ケイ素
高分子化合物を非酸化性雰囲気で1000℃以上に焼成
した場合主としてSiCを生成するものであれば有利で
あり、もし粘度が高く含浸が困難でありある(・は含浸
時間がかかる場合には適当な溶媒に溶解させて用℃・る
ことができる。Alternatively, it can be manufactured by filling the gaps between silicon carbide fiber aggregates with base contact material powder, impregnating it with a liquid organosilicon polymer compound, and then sintering it under pressure. The liquid organosilicon polymer compound used in the above production is one that mainly produces SiC when an organosilicon polymer compound whose main skeleton components are C and Si is fired at 1000°C or higher in a non-oxidizing atmosphere. If it is difficult to impregnate due to high viscosity (. If impregnation time is required, it can be dissolved in a suitable solvent and used at °C.).
またこの含浸工程を減圧下およびまたは高圧下で行なう
と含浸液を内部まで短時間に滲透させることができるの
で有利である。本発明の接点材料にお(・て、複合させ
たシリコンカーバイド粉ある(゛は繊維の体積比は基地
材料金属体積100部に対し、065〜30部の範囲内
とすることが必要である。Furthermore, it is advantageous to perform this impregnation step under reduced pressure and/or high pressure because the impregnating liquid can permeate into the interior in a short time. The contact material of the present invention includes a composite silicon carbide powder.The volume ratio of fibers must be within the range of 0.65 to 30 parts per 100 parts of base material metal volume.
0.5部より少な℃・と複合させた効果がなく、30部
を超えると、接点抵抗が大きくなり過ぎるので、0.5
〜30部の範囲内にする必要がある。If the temperature is less than 0.5 parts, there will be no combined effect, and if it exceeds 30 parts, the contact resistance will become too large.
It is necessary to keep it within the range of ~30 parts.
次に本発明を実施例について説明する。Next, the present invention will be explained with reference to examples.
実施例1
−200メツシユの銀およびタングステン(約1.5μ
)粉末を2:3の割合に均一混合し約12X30Tfm
の金型内に入れ、つ(・で該混合粉中に直径20μ程度
のシリコンカーバイド繊維を網目状に体積率で0.5′
16(ロ)、2%八 10%(ニ)および30%(ホ)
となるよう埋込み約10t/Cdのプレン圧で成形し、
厚さ数?の圧粉体を作つた比較のためシリコンカーバイ
ド繊維を複合させない圧粉体(イ)も作つた。Example 1 - 200 meshes of silver and tungsten (approximately 1.5μ
) Mix the powders uniformly at a ratio of 2:3 to approximately 12X30Tfm.
Silicon carbide fibers with a diameter of about 20μ are placed in a mesh mold at a volume ratio of 0.5' in the mixed powder.
16 (b), 2% 8, 10% (d) and 30% (e)
It is embedded and molded with a plane pressure of about 10t/Cd so that
Thickness number? For comparison, we also made a green compact (a) without silicon carbide fiber composite.
これら圧粉体を水素気流中で850℃1Hr加熱保持し
て焼結し、得られた焼結合金の密度、電気抵抗を測定し
たのちさらに所定の試片を切り出しASTM,(195
2)に準する強電流接点試験法により寿命試験を行つた
。These compacts were sintered by heating and holding at 850°C for 1 hour in a hydrogen stream, and the density and electrical resistance of the obtained sintered alloy were measured.
A lifespan test was conducted using a strong current contact test method similar to 2).
条件は60A,油中での電流の断続回数に対する消耗度
により表わした0それら試験結果を第2表および第3図
に示す。第3図より明かな通り(イ)に比べ(ロ),(
ハ),(ニ)とシリコンカーバイド繊維の混入を増すに
つれて約2万回以上の定常域での消耗量は減する。しか
し(ニ)に対し30(f)混入した(ホ)の寿命はあま
り向上せず逆に第2表のごとく電気伝導度がかなり減す
るためこの種重負荷遮断用の接点材料としては好ましく
な℃・ことが判った。実施例2
200メツシユの銅およびタングステン粉末を約3:7
の割合に均一混合し、実施例1と同じ要領でシリコンカ
ーバイド繊維をO(F6(へ)、0.5(F6(城 1
0%(1)および30%(り)均一に埋設した焼結合金
を作つた。The conditions were 60A, and the test results were shown in Table 2 and FIG. As is clear from Figure 3, compared to (a), (b), (
As the amount of silicon carbide fibers (c) and (d) increases, the amount of wear in a steady state of approximately 20,000 cycles or more decreases. However, compared to (d), the life of (e) mixed with 30(f) does not improve much, and on the contrary, as shown in Table 2, the electrical conductivity decreases considerably, making it undesirable as a contact material for this type of heavy load interruption. It turned out to be ℃. Example 2 200 meshes of copper and tungsten powder in a ratio of approximately 3:7
Silicon carbide fibers were mixed uniformly in the same proportion as in Example 1.
0% (1) and 30% (ri) uniformly embedded sintered alloys were made.
た〜し(8)としてアルミナ被覆したシリコンカーバイ
ド繊維を用い(10%混入)また焼結にあたり900℃
で1Hr保持したのちさらに銅の融点の直上1100℃
で40分保持する二段焼結法(真空中≦10−4mHV
)によつた。実施例1と同じ密度、電気抵抗および寿命
試験を行つた。結果をそれぞれ第3表および第4図に示
す。第4図よりAt/W系とほぼ同じような消耗量レベ
ルにあり(電気伝導度が低い)、(へ)に比ベシリコン
カーバイド繊維を混入するにつれ漸次寿命が伸びる。Silicon carbide fiber coated with alumina (10% mixed) was used as the material (8), and the temperature was 900°C during sintering.
After holding for 1 hour at 1100℃, just above the melting point of copper.
Two-stage sintering method (in vacuum ≦10-4 mHV
). The same density, electrical resistance and life tests as in Example 1 were conducted. The results are shown in Table 3 and Figure 4, respectively. As shown in FIG. 4, the wear level is almost the same as that of the At/W type (electrical conductivity is low), and the lifespan gradually increases as silicon carbide fibers are mixed in.
(ホ)と(り)でも差が残つて℃・るが第3表より電気
伝導度はかなり低下することが判つた。またSiC−C
u系が焼結過程および接点として使用中のアークによる
昇温時の反応を防ぐためアルミナ被覆処理したシリコン
カーバイド繊錐を用℃・た(ロ)は相当する混入率(1
0%)の(ホ)と比べ電気抵抗を変化させることなく第
4図のごとく寿命値を大巾に向上できることが判つた。
以上の実施例におけるシリコンカーバイド繊維の複合化
状態の顕微鏡写真を第5図に示した。Although there remains a difference between (e) and (ri) in °C, it is clear from Table 3 that the electrical conductivity is considerably lower. Also, SiC-C
In order to prevent reactions during the sintering process and when the temperature rises due to the arc during use as a contact point, the u system uses a silicon carbide fiber cone coated with alumina.
It was found that the life value can be greatly improved as shown in FIG. 4 without changing the electrical resistance compared to (e) with 0%).
A microscopic photograph of the composite state of the silicon carbide fibers in the above examples is shown in FIG.
この系の金属(合金に対しては基地との反応が比較的少
く、金属セラミツクスによる−繊維の被覆を必ずしも必
要としな〜゛ことが判つた。実施例3
100メツシユの銅粉にポリカルボシランをキシレンで
溶かしたもの約10Wt%を混ぜ練りあわせたのち十分
に乾燥し、実施例1と同じ要領で約10t/c−のプレ
ス圧で成形し厚さ数?の圧粉体を作つた。It has been found that this type of metal (alloy) has relatively little reaction with the matrix and does not necessarily require coating the fibers with metal ceramics.Example 3 Polycarbosilane was applied to 100 mesh copper powder. About 10 wt % of the mixture was dissolved in xylene and kneaded, thoroughly dried, and molded in the same manner as in Example 1 at a press pressure of about 10 t/c to produce a green compact with a thickness of several inches.
これを真空中で1010℃まで徐徐に昇温(100Cp
er1Hr)し、約1Hr焼結した。この焼結体(ホ)
、それをさらに1度ポリカルボシラン溶液中に浸漬し、
再焼結(3σ保持)したものウ〜比較のため(ホ)と同
じ条件で焼結したポリカルボシラン無添加のもの(ニ)
につ(・て実施例1と同じ密度、電気抵抗および寿命試
験を行つた。その結果を第4表および第6図に示す。第
6図のごとく銅母地のシリコンカーバイド成分による強
化により(イ),E7)とも消耗量が減り、特に繊維の
場合と異り初期の消耗量レベルはかなり低くなる。This was gradually heated to 1010℃ in vacuum (100Cp
er1 hour) and sintered for about 1 hour. This sintered body (E)
, it is further immersed in polycarbosilane solution once,
Re-sintered (3σ maintained) c ~ For comparison, sintered under the same conditions as (e) without polycarbosilane added (d)
The same density, electrical resistance and life tests as in Example 1 were carried out. The results are shown in Table 4 and Figure 6. As shown in Figure 6, by strengthening the copper matrix with the silicon carbide component ( In both a) and E7), the amount of consumption is reduced, and unlike the case of fibers, the level of consumption at the initial stage is considerably lower.
また(ホ),E7)を比べると同じ電気伝導度のままυ
)の方t)祷命が伸び溶浸処理の効果が明かである。本
発明の実施に当つて使用される従来の接点材料のうち下
記第5表の如き成分組成のものを好適に使用できる。Also, when comparing (e) and E7), the electrical conductivity remains the same υ
) t) Life expectancy is extended and the effect of infiltration treatment is clear. Among the conventional contact materials used in the practice of the present invention, those having the compositions shown in Table 5 below can be suitably used.
CP5のw〉99.5のものの比重は19以上その他の
欄の物質は不純物もあるが、特に添加物も含んで(・る
。CP5 with w>99.5 has a specific gravity of 19 or more.The substances in the other columns include impurities, but especially additives.
第1図は、有機ケイ素高分子化合物よりシリコンカーバ
イド繊維を製造する場合の高温焼成温度と繊維を構成す
るSiC結晶粒子の大きさとの関係を示す図、第2図は
第1図の繊維を構成するSiC結晶粒子の大きさと引張
強度との関係を示す図、第3図はAy−W系接点材料粉
末にSiC粉末を種々の割合で混合して得られた焼結合
金の接点試験法による断続回数と接点材料消耗量との関
係を示す図、第4図はCu−W系接点材料粉末にSiC
繊維を種々の割合で混合して得られた焼結合金の接点試
験法による断続回数と接点材料消耗量との関係を示す図
、第5図は実施例2で得られた本発明の1つの接点材料
のマトリツクスとシリコンカーバイド繊維の複合化状態
を示す顕微鏡写真、第6図は実施例3でそれぞれ得られ
た焼結体の接点試験法による断続回数と接点材料消耗量
との関係を示す図である。Figure 1 is a diagram showing the relationship between high-temperature firing temperature and the size of SiC crystal particles constituting the fiber when producing silicon carbide fiber from an organosilicon polymer compound, and Figure 2 is a diagram showing the relationship between the size of SiC crystal particles constituting the fiber in the case of producing silicon carbide fiber from an organosilicon polymer compound. Figure 3 shows the relationship between the size of SiC crystal grains and tensile strength. Figure 3 shows the relationship between the SiC crystal grain size and tensile strength. Figure 4 shows the relationship between the number of times and the amount of contact material consumption.
A diagram showing the relationship between the number of disconnections and the amount of contact material consumption in the contact test method of sintered alloys obtained by mixing fibers in various proportions. A micrograph showing the composite state of the contact material matrix and silicon carbide fiber, and FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the number of disconnections and the amount of contact material consumption by the contact test method of the sintered bodies obtained in Example 3. It is.
Claims (1)
結晶粒子よりなり主としてCとSiを骨格成分とする有
機ケイ素高分子化合物を焼成して得られるシリコンカー
バイドを0.5〜30部複合させてなる超微細シリコン
カーバイド複合電気接点材料。 2 超微細結晶粒子よりなり主としてCとSiを骨格成
分とする有機ケイ素高分子化合物を焼成して得られるシ
リコンカーバイドが粉末である特許請求の範囲1項記載
の超微細シリコンカーバイド複合電気接点材料。 3 超微細結晶粒子よりなり主としてCとSiを骨格成
分とする有機ケイ素高分子化合物を焼成して得られるシ
リコンカーバイドが繊維である特許請求の範囲1項記載
の超微細シリコンカーバイド複合電気接点材料。 4 超微細結晶粒子よりなり主としてCとSiを骨格成
分とする有機ケイ素高分子化合物を焼成して得られるシ
リコンカーバイド粉が30%以下の遊離炭素を含有して
いる特許請求の範囲2項記載の超微細シリコンカーバイ
ド複合電気接点材料。 5 超微細結晶粒子よりなり主としてCとSiを骨格成
分とする有機ケイ素高分子化合物を焼成して得られるシ
リコンカーバイド繊維が30%以下の遊離炭素を含有し
ている特許請求の範囲3項記載の超微細シリコンカーバ
イド複合電気接点材料。 6 超微細結晶粒子よりなり主としてCとSiを骨格成
分とする有機ケイ素高分子化合物を焼成して得られるシ
リコンカーバイド粉を従来の電気接点材料の溶湯中に分
散させ、凝固させてなる超微細シリコンカーバイド複合
電気接点材料の製造方法。 7 超微細結晶粒子よりなり主としてCとSiを骨格成
分とする有機ケイ素高分子化合物を焼成して得られるシ
リコンカーバイド繊維集積体の間隙を従来の電気接点材
料の溶湯をもつて充填することを特徴とする超微細シリ
コンカーバイド複合電気接点材料の製造方法。 8 超微細結晶粒子よりなり主としてCとSiを骨格成
分とする有機ケイ素高分子化合物を焼成して得られるシ
リコンカーバイド粉と従来の電気接点材料粉末を混合し
て焼結するシリコンカーバイド複合電気接点材料の製造
方法。 9 超微細結晶粒子よりなり主としてCとSiを骨格成
分とする有機ケイ素高分子化合物を焼成して得られるシ
リコンカーバイド粉と従来の電気接点材料粉末との混合
物に液状有機ケイ素高分子化合物を結合剤として均一に
混合し焼結するシリコンカーバイド複合電気接点材料の
製造方法。 10 超微細結晶粒子よりなり主としてCとSiを骨格
成分とする有機ケイ素高分子化合物を焼成して得られる
シリコンカーバイド繊維集積体の間隙を従来の電気接点
材料粉末をもつて充填し、成形焼結するシリコンカーバ
イド複合電気接点材料の製造方法。 11 超微細結晶粒子よりなり主としてCとSiを骨格
成分とする有機ケイ素高分子化合物を焼成して得られる
シリコンカーバイド繊維集積体の間隙を従来の電気接点
材料粉末をもつて充填成形した後液状有機ケイ素高分子
化合物を含浸させた後加圧焼結するシリコンカーバイド
複合電気接点材料の製造方法。[Claims] 1. 0.0 parts by volume of silicon carbide obtained by firing an organosilicon polymer compound made of ultrafine crystal grains and whose skeleton components are mainly C and Si per 100 parts by volume of a conventional electrical contact material. Ultrafine silicon carbide composite electrical contact material made of 5 to 30 parts. 2. The ultrafine silicon carbide composite electrical contact material according to claim 1, wherein the silicon carbide obtained by firing an organosilicon polymer compound consisting of ultrafine crystal grains and mainly having C and Si as skeleton components is a powder. 3. The ultrafine silicon carbide composite electrical contact material according to claim 1, wherein the silicon carbide obtained by firing an organosilicon polymer compound consisting of ultrafine crystal grains and having mainly C and Si as skeleton components is a fiber. 4. The silicon carbide powder obtained by firing an organosilicon polymer compound consisting of ultrafine crystal grains and mainly having C and Si as skeleton components contains 30% or less of free carbon. Ultrafine silicon carbide composite electrical contact material. 5. The silicon carbide fiber obtained by firing an organosilicon polymer compound consisting of ultrafine crystal grains and mainly having C and Si as skeleton components contains 30% or less of free carbon. Ultrafine silicon carbide composite electrical contact material. 6. Ultrafine silicon made by dispersing silicon carbide powder obtained by firing an organosilicon polymer compound consisting of ultrafine crystal grains and having skeleton components mainly of C and Si in a molten metal of a conventional electrical contact material and solidifying it. A method for producing a carbide composite electrical contact material. 7. The gap between silicon carbide fiber aggregates obtained by firing an organosilicon polymer compound consisting of ultrafine crystal grains and mainly having C and Si as skeleton components is filled with a molten metal of a conventional electrical contact material. A method for producing an ultrafine silicon carbide composite electrical contact material. 8. A silicon carbide composite electrical contact material obtained by mixing and sintering silicon carbide powder obtained by firing an organosilicon polymer compound consisting of ultrafine crystal particles and mainly having C and Si as skeleton components and a conventional electrical contact material powder. manufacturing method. 9. A liquid organosilicon polymer compound is added as a binder to a mixture of silicon carbide powder obtained by firing an organosilicon polymer compound consisting of ultrafine crystal particles and whose skeleton components are mainly C and Si, and a conventional electrical contact material powder. A method for manufacturing silicon carbide composite electrical contact materials that is uniformly mixed and sintered as a silicon carbide composite electrical contact material. 10 Fill the gaps in the silicon carbide fiber aggregate obtained by firing an organosilicon polymer compound consisting of ultrafine crystal grains and mainly having C and Si as skeleton components with conventional electrical contact material powder, and then shape and sinter. A method for producing a silicon carbide composite electrical contact material. 11 After filling the gaps in a silicon carbide fiber aggregate obtained by firing an organosilicon polymer compound consisting of ultrafine crystal grains and having skeleton components mainly of C and Si, with conventional electrical contact material powder, liquid organic A method for manufacturing a silicon carbide composite electrical contact material, which is impregnated with a silicon polymer compound and then sintered under pressure.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP51049429A JPS5916367B2 (en) | 1976-04-30 | 1976-04-30 | Silicon carbide composite electrical contact material and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP51049429A JPS5916367B2 (en) | 1976-04-30 | 1976-04-30 | Silicon carbide composite electrical contact material and its manufacturing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS52132374A JPS52132374A (en) | 1977-11-07 |
JPS5916367B2 true JPS5916367B2 (en) | 1984-04-14 |
Family
ID=12830846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP51049429A Expired JPS5916367B2 (en) | 1976-04-30 | 1976-04-30 | Silicon carbide composite electrical contact material and its manufacturing method |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JPS5916367B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6036264A (en) * | 1983-08-08 | 1985-02-25 | Hitachi Ltd | Device for folding and housing |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS58100643A (en) * | 1981-12-11 | 1983-06-15 | Toyota Motor Corp | Production of dispersion reinforced composite aluminum alloy |
CN111647829B (en) * | 2020-05-28 | 2022-02-22 | 西安工程大学 | Preparation method of whisker particle hybrid reinforced silver tin oxide electric contact alloy |
-
1976
- 1976-04-30 JP JP51049429A patent/JPS5916367B2/en not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS6036264A (en) * | 1983-08-08 | 1985-02-25 | Hitachi Ltd | Device for folding and housing |
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JPS52132374A (en) | 1977-11-07 |
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