KR101552428B1

KR101552428B1 - 차단기용 고산화물 은/은 합금계 전기접점 소재

Info

Publication number: KR101552428B1
Application number: KR1020140025552A
Authority: KR
Inventors: 김종배; 기호; 박재성; 양승호; 윤원규
Original assignee: 희성금속 주식회사
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2015-09-10

Abstract

본 발명은 차단기용 Ag/Ag 합금 등으로 이루어진 다층 접점 및 이에 사용되는 전기접점 복합 소재에 관한 것이다.
이러한 접점 소재는 산화물의 함량을 22.5 중량% 이상 증대하여 제품의 원가를 절감시키고 전기 수명을 증가시킬 뿐만 아니라, 종래의 접점소재와 비교하여 대등한 품질을 발휘할 수 있다. 또한 플라즈마 접합 방식을 통한 용가제와의 접합을 통해 다층의 스트립 형태 또는 판 접점 형태로 제조가 가능하다.

Description

차단기용 고산화물 은/은 합금계 전기접점 소재{Aｇ／HIGH OXIDE Aｇ ALLOY ELECTRIC CONTACT MATERIAL FOR CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 차단기용 고산화물 전기접점용 소재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 은(Ag)-카드뮴(Cd), 주석(Sn) 등을 주성분으로 하는 상부; 및 순은(Pure Ag)을 주성분으로 하는 하부를 포함하여 구성되는 2상 구조의 전기개폐기 또는 차단기용 전기접점 소재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

전기접점 제조에 사용되는 클래딩(cladding) 기술은 압접, 압출, 분말소결 등의 방식으로 나뉘어진다. 이중 냉간 압접은 초기 압하율을 50% 이상 인가하여야 하기 때문에, 산화물 함량이 높은 재질의 경우 소재의 가공성 문제로 인해 크랙의 발생 가능성이 높아서 상대적으로 가공성이 양호한 은(Ag)이나 금(Au)을 주성분으로 하는 합금계 재료의 클래딩에 사용되고 있다. 또한 수명의 증대나 원가 절감을 위해서 산화물의 함량을 증대시키려 하지만, 산화물 함량 증대시 가공성이 낮아 제조에 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해 열간 압연이나 전기저항용접 등의 방법이 사용되고 있으나, 이러한 장비가 고가이기 때문에 생산비용의 증가로 이어진다.

한편 종래 스트립(Strip) 제품은 산화물 함량이 20 중량% 내외 수준으로, 산화물 함량 증대시 제품의 균일성을 확보하기가 어려우며, 결정립을 따라 생성된 산화물에 의해 모재 내 크랙(Crack) 등의 결함이 발생하게 된다. 이러한 결함은 피로 파괴시 약점(Weak Point)으로 작용하여 제품의 수명 및 신뢰성을 떨어뜨린다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 은(Ag)을 기본 재질로 하고, 여기에 카드뮴(Cd)이나 주석(Sn), 니오븀(Nb), 안티몬(Sb) 등의 합금 원소가 첨가된 조성을 가짐으로써, 총 산화물 함량을 23% 수준으로 증대시키면서도 종래의 전기접점 성능과 유사한 수준을 가지는 전기 접점 재료 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 카드뮴(Cd) 함량 18~20.5 중량%, 주석(Sn) 함량 0.8~1.3 중량%, Nb 및 Sb로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상 성분의 함량 0.5 중량% 이하, 기타 불가피한 불순물의 함량 0.5 중량% 미만, 및 100 중량%를 만족시키는 잔량의 은(Ag)을 포함하는 용해주조된 합금이 전(前)산화방식에 의해 내부산화하여 형성된 구상형태의 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 차단기용 은(Ag) 합금계 전기접점 복합소재를 제공한다.

또한 본 발명은 전술한 복합소재를 이용하여 제조되며, 접점 형태가 스트립(strip) 또는 판 형태인 것을 특징으로 하는 차단기용 은(Ag) 합금계 전기접점을 제공한다.

아울러, 본 발명은 2층 이상의 다층 접점 클래드가 접합된 차단기용 다층 전기 접점에 있어서, 상기 다층 전기접점 클래드는 (i) 전술한 은 합금계 복합소재로 구성되는 은(Ag) 합금층; 및 (ⅱ) 은(Ag) 층을 포함하며, 이들이 플라즈마 접합에 의해 접합된 것을 특징으로 하는 차단기용 다층 접점 클래드재를 제공한다.

여기서, 상기 (i) 은(Ag) 합금층과 (ⅱ) 은(Ag)층은, 은(Ag), 인(P), 및 구리(Cu)가 14.5~15.5: 4.8~5.3 : 79.2~80.7 중량비로 구성되는 용가재(filler metal)에 의해 접합된 것일 수 있다.

본 발명에 따른 접점 재료는 산화물 함량 증대를 통하여 은(Ag) 함량을 줄일 수 있으며, 이를 통해 사용자(고객)는 접점 제조시 원가절감을 기대할 수 있다.

또한 산화물 함량 증대에 의해 전기 접점의 수명이 늘어나는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의해 제조된 전기접점용 소재의 외형과 단면 조직도를 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명에 의해 제조된 전기접점용 소재의 단면 조직도의 FE-SEM 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기접점용 소재의 제조방법을 나타내는 전체 공정 흐름도이다

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서는 기존 접점소재에 비해 산화물 함량이 증대되면서도, 종래 전기접점의 성능과 대등한 효과를 발휘하는 신규 조성을 가진 전기 개폐기 또는 차단기용 은(Ag)-은 합금(Ag alloy)계 전기접점 복합 소재를 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명에서는 상기 전기접점 복합소재의 주성분으로 은(Ag)을 사용하고, 추가로 은(Ag) 보다 산화친화력이 높은 원소, 일례로 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 네오븀(Nb), 안티몬(Sb)을 포함하되, 이들의 함량을 특정 범위로 조절하는 것을 특징으로 한다.

은(Ag)은 산화가 어렵기 때문에, Ag 합금계 전기접점의 경우, '내부산화'라는 공정을 거치게 된다. 이러한 내부산화는 특정한 조건(고온 고압)에서 산화 친밀한 분위기를 형성했을 때, Ag 내부에 산화친화력이 높은 원소, 일례로 Cd, Sn, Zn, 등의 원소가 선택적으로 산화되는 것을 의미한다. 전기 접점의 경우 이러한 산화층이 휘발되면서 개폐시 발생하는 아크(Arc)열을 흡수하여 접점의 역할을 수행하는 중요한 핵심이 되는 것이다.

본 발명에 따른 접점 소재는 산화물의 함량을 22.5 중량% 이상 증대하여 제품의 원가를 절감시키고 장수명 효과를 나타낼 뿐만 아니라, 종래의 접점소재와 비교하여 대등한 품질을 발휘할 수 있다. 또한 플라즈마 접합 방식을 통한 용가제와의 접합을 통해 다층의 스트립 형태 또는 판 접점 형태로 제조가 가능하다.

또한 본 발명에서는 산화물의 함량이 증대되었음에도 불구하고, 압출법을 이용하여 결정립 및 접합면에 밀집되는 산화물 분포를 제어한다. 이러한 방식으로 제조된 스트립재는 모재 내 크랙 및 결함 발생 가능성이 적어 제품의 내구성 향상 및 신뢰성 향상을 기대할 수 있다.

<은(Ag)-은 합금(Ag alloy)계 전기접점 복합소재, 이를 포함하는 전기접점 및 다층 전기접점>

본 발명에 따른 전기 개폐기용 은-은(Ag) 합금계 전기접점 복합 소재는 은(Ag)을 주성분으로 함유하고, 여기에 은(Ag) 보다 산화친화력이 높은 원소, 일례로 카드뮴(Cd), 주석(Sn), Nb, Sb 등의 성분 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.

보다 구체적으로, 상기 복합 소재의 조성은 카드뮴(Cd) 함량 18~20.5 중량%, 주석(Sn) 함량 0.8~1.3 중량%, Nb 및 Sb로 구성된 군에서 선택되는 성분의 함량 0.5 중량% 이하, 기타 불가피한 불순물의 함량 0.5 중량% 미만, 및 100 중량%를 만족시키는 잔량의 은(Ag)을 포함하는 용해주조된 합금이 내부산화하여 형성된 구상 형태의 산화물을 함유하는 것이 바람직하다.

이때 내부산화는, 산화방식에 따라 제품의 형태로 가공을 한 후 내부산화를 시키는 것을 후(後)산화, 내부산화를 시킨 후 제품 형태로 가공하는 것을 전(前)산화라고 통칭한다. 본 발명에서는 전(前)산화 방식이 바람직하다.

본 발명의 은(Ag) 합금계 전기접점 복합소재에서, 은(Ag)을 제외한 산화물은 은(Ag)보다 승화점이 낮으며, 승화열에 의해 접점표면부의 온도를 낮춤으로써 은의 소모를 방지하여 접점 수명을 늘이는 역할을 한다.

본 발명에 따른 접점 소재에서 산화물 성분으로 주요하게 첨가되는 원소는 카드뮴, 주석, 네오븀, 안티몬 등이다. 이중 카드뮴(Cd)은 신호 전달 등 신뢰성이 요구되는 일부 부품에 사용되며, 상기 카드뮴의 함량은 내부산화 전 용해 주조된 합금 조성의 총 중량%를 기준으로 18 내지 20.5 중량% 범위가 바람직하다. 이때 총 중량%는 100 중량%를 의미한다.

일반적으로, 전기회로의 개폐 시에 접점의 표면에서는 고온, 고압의 아크 (arc)가 발생하며, 표면의 은(Ag)과 산화물은 동시에 용융하여 증발한다. 이때 산화카드뮴(CdO)과 같이 승화점이 낮은 접점용 산화물은 은(Ag)에 우선하여 승화되며, 승화열에 의해 접점 표면의 온도를 낮춤으로써 은(Ag)의 소모를 방지하게 된다. 또한 접점으로서 아크 소호 능력이 좋고, 내소모성, 전기전도도, 접촉저항 등의 특성이 워낙 탁월하고, 1A(암페어)급 릴레이로부터 수 백 A급의 중전기 기기용까지 폭 넓은 사용 범위를 가지고 있다.

또한 주석(Sn)은 산화물을 형성함으로써 내용착성을 향상시키는 역할을 한다. 이러한 주석의 함량은 내부산화 전 합금 조성의 총 중량%를 기준으로 0.8 내지 1.3 중량%이 바람직하다. 본 발명에서 전술한 범위를 벗어나는 경우 우수한 내용착성을 얻을 수 없으며, 이와 동시에 접점으로서의 접촉저항이 상승하게 되고, 가공성도 저하된다.

또한 네오븀(Nb)이나 안티몬(Sb) 등 기타 성분은 Sn과 배합함으로써 내구성과 내용착성의 향상을 기대할 수 있으며, 이들의 함량을 내부산화 전 합금 조성의 총 중량%를 기준으로 0.5 중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

그리고 은(Ag)은 본 발명에 따른 전기접점 복합 소재의 주 성분이다. 전술한 성분들 이외의 잔량의 성분은 은(Ag)이며, 그 외 불가피한 불순물이 일부 포함될 수 있다. 이때 불순물의 총합은 내부산화 전 합금 조성의 총 중량%를 기준으로 0.5 중량% 미만으로 조절하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 차단기용 은(Ag) 합금계 전기접점 복합소재에 있어서, 은(Ag)을 제외한 성분의 총 산화물(MO_x)의 함량은 내부산화 후 합금 조성의 총 중량%를 기준으로 22.5 중량% 이상일 수 있다. 바람직하게는 내부산화 후 총 중량%을 기준으로 22.5 ~ 23.5 중량% 범위이며, 보다 바람직하게는 23 ~ 23.5 중량% 범위일 수 있다. 상기와 같이 산화물 함량이 증가할 경우, 전기 접점의 장수명 효과 및 원가절감 효과가 도모될 수 있다.

또한 본 발명은 전술한 조성을 가진 은(Ag) 합금계 전기접점 복합 소재를 이용하여 제조되는 차단기용 은(Ag) 합금계 전기접점을 제공한다.

이때 상기 접점 형태는 특별히 한정되지 않으며, 스트립(strip) 또는 판 형태일 수 있다.

나아가, 본 발명은 2층 이상의 다층 접점 클래드가 접합된 전기개폐기 또는 차단기용 다층 전기 접점을 제공한다.

본 발명에서, 다층 전기 접점은 단일 또는 이종 성분을 포함하는 2층 이상으로 이루어진 전기접점으로, 일례로 은(Ag) 함유 합금층과 은(Ag) 층을 포함하는 2층 이상의 다층 판상 형태의 스트립 소재일 수 있다. 이는 전기회로를 개폐시켜 주는 기능을 담당하는 부품으로서, 특히 전자기기 중에서 스위치, 릴레이, 전기 개폐기 및 차단기 등에 사용된다.

보다 구체적으로, 본 발명의 다층 전기접점 클래드는 전술한 은 합금(Ag alloy)계 복합소재로 구성되는 은(Ag) 합금층; 및 은(Ag) 층을 포함하며, 이들이 접합된 것이다.

여기서, 상기 은(Ag) 층은 100% 은(Ag) 층으로 구성될 수 있다.

본 발명에서, 상기 은(Ag) 합금층과 은(Ag) 층은 플라즈마 접합 방식에 의해 접합된 것일 수 있으며, 바람직하게는 플라즈마 접합 방식을 통한 용가제(filler metal)에 의해 접합될 수 있다.

이때 용가재는 당 업계에 알려진 통상적인 필러 메탈 소재를 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로, 상기 필러 메탈 스트립은 구리(Cu), 은(Ag) 및 인(P)으로 구성된 군으로부터 선택되는 2종 이상을 포함하는 합금 형태의 조성일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 용가재는 은(Ag), 인(P), 구리(Cu)가 14.5~15.5: 4.8~5.3 : 79.2~80.7 중량비로 구성되는 조성을 가질 수 있으며, 전술한 조성을 가진 원형 빌렛(billet)을 열간 압출하여 제조된 판상 형태의 스트립재일 수 있다.

<전기 개폐기용 다층 접점 클래드재의 제조방법>

이하, 본 발명에 따른 전기 개폐기용 다층 접점 클래드재의 제조방법에 대해 설명한다. 그러나 하기 제조방법에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 공정의 단계가 변형되거나 또는 선택적으로 혼용되어 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 전기 개폐기용 다층 접점 클래드재의 제조방법은, 2층 이상의 다층 전기접점 클래드를 접합하되, 이중 전술한 은(Ag) 합금계 전기접점 복합소재로 구성되는 은(Ag) 합금층을 은(Ag) 층과 플라즈마 접합하는 방식에 의해 접합될 수 있다.

이하, 상기 제조방법을 각 단계별로 나누어 설명하면 다음과 같다.

(1) 주조 (제1단계)

상술한 바와 같이, 은(Ag)을 주성분으로 하고, 여기에 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 네오븀(Nb), 안티몬(Sb) 등을 포함하되, 이들의 산화물 함량이 22.5 중량% 이상이 되도록 조성을 설계하여 금속을 용해 주조한 후, 압출과 신선 공정을 거쳐 1 ~ 3 Φ의 와이어(wire) 형태로 제조한다.

이때 용해주조된 합금 내 산화물 함량은, Cd 함량 18 ~ 20.5 중량%, Sn 함량 0.8 ~ 1.3 중량%, 기타 Ni, Sb 등의 함량 0.5 wt% 이하가 되도록 하며, 불순물의 총합은 0.5 중량%가 넘지 않도록 한다. 이때 전체 100 중량%를 기준으로 하여, 전술한 성분을 제외한 잔량은 은(Ag)의 함량이다.

(2) 칩(chip) 제조 (제2단계)

상기 제조된 와이어(Wire)를 칩(Chip) 형태로 절단한다. 이때 칩의 크기는 당 분야에 알려진 통상적인 범위 내에서 적절히 조절할 수 있으며, 일례로 크기가 1 ~ 3 mm 범위일 수 있다.

(3) 내부산화 (제3단계)

상기 절단된 칩을 내부산화 공정을 거쳐 산화물을 형성시킨다.

이때 내부 산화공정의 조건은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 산소 분위기 하에서 650 ~ 800℃에서 10 ~ 72시간 동안 내부산화 공정을 거칠 수 있다.

(4) 압축 (제4단계)

상기와 같이 제조된 칩을 원형의 금형에 투입한 후, 압력을 가하여 빌렛(billet) 형태로 성형한다. 이때 압력 범위는 재질에 따라 상이하게 조절할 수 있으며, 일례로 50 ~ 200 kgf/cm² 범위일 수 있다.

성형 완료 후 밀도를 높이기 위해서 냉간압축, 열간 압축 또는 이들 모두를 실시할 수 있다. 필요한 경우, 열처리를 실시한 후 다시 빌렛을 압축하는 공정을 원하는 압축밀도를 얻을 때까지 반복할 수 있다. 이때 빌렛을 충분한 온도(700 ~ 850℃)로 예열하게 되는데, 이때 예열은 특별히 제한되지 않으며, 분위기로 또는 고주파 예열 등의 다양한 방법이 수행될 수 있다.

(5) 압출 (제5단계)

예열이 완료된 후, 빌렛을 압출기 로더에 장착하여 압출을 실시한다. 압출시 금형에 따라 표면이 거칠거나, 이물질, 산화물이 발생할 수 있으며, 필요시 브러쉬 또는 산처리 공정을 통해 표면을 면삭할 필요가 있다.

상기 압출공정시 조건은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 150 내지 250 kgf/cm² 범위의 압력을 가압할 수 있다. 이러한 압출공정에 의해 스트립 형태 또는 판 접점 형태의 접점 소재가 제조될 수 있다.

이와 같이 압출법을 실시하면, 결정립 및 접합면에 밀집되는 산화물 분포를 제어할 수 있다. 따라서 이러한 방식으로 제조된 스트립재는 모재 내 크랙 및 결함의 발생 가능성이 적어 제품의 내구성 향상 및 신뢰성 향상을 기대할 수 있다.

(6) 압연 (제6단계)

이후 접점 소재를 원하는 두께에 맞추기 위해 압연을 실시한다.

압연은 소재의 가공성과 설비에 따라 압하율의 차이를 두고 진행해야 하며, 일반적으로 1회당 0.1 ~ 1.0mm 수준으로 두께를 감소시킨다. 이때 압하율이 30% 이상이 되면 소재의 균열 발생이 쉬우므로, 풀림 처리를 통해 내부응력을 제거한 후 추가 압연을 실시한다. 압연이 완료되면 필요한 폭만큼 절단(Slitting)하여 사용한다.

(7) 접합 (제7단계)

상기와 같이 제조된 은(Ag) 합금계 전기접점 소재로 구성되는 은(Ag) 합금층과 은(Ag)층을 이용하여 다층 전기접점을 제조한다.

이때 다층 전기접점을 제조하는 방법은 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있으며, 바람직하게는 대한민국 특허 공개 제2013-0042246호에 따른 클래드재의 제조방법에 따라 2층 이상의 다층 구조를 가지는 전기 접점으로 제조될 수 있다.

본 발명에서, 은 합금(Ag alloy)층과 은(Ag)층을 포함하는 다층 전기 접점 클래드재는 플라즈마 접합법에 의해 접합되며, 바람직하게는 플라즈마 접합 방식을 통한 용가재(filler metal)와의 접합을 통해 다층의 스트립 형태 또는 판 접점 형태가 제조되는 것이다.

상기 플라즈마 접합방식의 바람직한 일례를 들면, 진공 조건하에서 은 합금층(예, 제1금속박)과 은(Ag) 층(제2금속박) 표면에 플라즈마를 조사하여 표면 활성화 처리한 후, 표면 활성화 처리된 제 1 금속박 및 제 2 금속박을 가열 및 저압 압연하는 것이다.

이때 진공 조건하에서 표면 활성화 처리시, DC 플라즈마를 사용하여 플라즈마 전력 1.0~1.5kw, 플라즈마 반응가스 Ar과 10% 수소 혼합가스를 사용하며, 유량은 500~600sccm, 은 합금층 및 은(Ag)층 가열온도 100~500℃, 압연롤 속도 100~200m/min, 저압 압연 하중 1.0 ~ 3.0 Ton 조건을 통해 금속 클래드재를 제조할 수 있다.

또한, 은 합금층과 은(Ag) 층의 가열에 따라 0.1mm ~ 3.0mm 두께의 금속 클래드재 제조가 가능하며, 저압압연에 따른 압하율 제어로 금속 클래드재 제조 후 후가공 공정 (풀림처리를 위한 열처리 및 두께 제어를 위한 압연)이 삭제되어 공정 리드타임이 획기적으로 단축되며 높은 접합강도를 가진 금속 클래드재를 제조할 수 있다.

상기 접합 단계에서 사용되는 용가재(filler metal)는 당 업계에 알려진 통상적인 필러 메탈 소재를 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로, 상기 필러 메탈 스트립은 구리(Cu), 은(Ag) 및 인(P)으로 구성된 군으로부터 선택되는 2종 이상을 포함하는 합금 형태의 조성일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 필러 메탈 스트립은 구리(Cu), 은(Ag) 및 인(P)의 합금이며, 은(Ag) 및 인(P)의 중량비로 은(Ag) : 인(P) = 14.5~15.5 : 4.8~5.3 범위로 용해되어 제조된 원형 빌렛(billet)을 열간 압출하여 제조된 판상 형태의 스트립재일 수 있다. 이때 전체 100 중량부를 기준으로 하여, 은(Ag)과 인(P)을 제외한 잔량은 구리의 함량으로, 79.2~80.7 중량부일 수 있다.

상기 단계를 거치게 되면, 진공 조건 하에서 플라즈마 표면 활성화 처리 후 은 합금층과 은(Ag) 층의 가열 및 저압압연을 통해 0.1 ~ 3.0mm 두께의 높은 접합강도 가진 다층 전기접점 금속 클래드재를 얻을 수 있다.

(8) 브러쉬 및 슬릿팅 (제8단계)

이후, 당 업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 브러쉬와 레벨링 공정을 진행한 후 슬릿팅 공정을 수행한다.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의거하여 더욱 상세히 설명하나, 하기 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

하기 도 3에 도시된 제조공정 흐름도에 따라, 은(Ag) 함량이 77 중량%이고, 카드뮴(Cd)을 포함한 산화물 함량이 23 중량%인 전기 접점용 복합소재와 순은(Pure Ag)의 2종 구조를 가지는 스트립(Strip) 형태의 클래드 스트립(Clad Strip)재를 제조하였다. 이때 도 3은 상기 클래드 스트립재의 제조공정 흐름도이다.

1-1. 전기접점용 복합 소재 제조

먼저 은과 카드뮴 및 합금원소를 용융하여, 원형의 빌렛 형태로 주조하였다. 주조된 주조물은 면삭 등을 통해 표면을 깨끗하게 한 후, 120~200 kgf/mm²의 압력으로 가압하여 원형의 압출재로 제조하였다. 압출재는 신선을 통해 1 ~ 3Φ의 와이어(Wire) 형태로 제조하는데, 와이어는 길이 1 ~ 3mm로 절단을 실시하여 칩(Chip) 형태로 제조하였다. 칩은 내부산화를 통해 내부에 산화물을 형성시켰다. 이후 원형의 금형에 장입한 후 170 kgf/cm²의 압력으로 가압하여 원형의 빌렛을 제조하였다. 이렇게 제조된 빌렛은 대기열처리로를 통해 400 ~ 800℃로 4 ~ 8시간 풀림처리를 실시하였다. 풀림 처리 후 170 kgf/cm²의 압력으로 냉간 압축을 실시하고, 이후 풀림 처리를 실시하였다. 이후, 170 kgf/cm²의 압력으로 열간압축공정을 실시하여, 원하는 밀도에 도달하도록 하며, 필요시 풀림 처리를 실시하여 빌렛에 발생된 잔류 응력을 제거하였다. 이와 같이 제조된 빌렛은 700 ~ 850℃로 가열한 후 150 ~ 250 kgf/cm²의 압력으로 압출을 실시하여 스트립 형태 또는 판접점의 접점 소재로 제조하였다. 상기와 같이 제조된 스트립 형태의 접점 소재는 가공률 10%씩 압연하여 최종 1.2 mm 두께로 압연하였다.

1-2. 다층 전기접점 제조

상기 실시예 1-1에서 제조된 스트립 형태의 접점을 플라즈마(Plasma) 접합 방식을 이용하여 0.15 mm의 순은(Pure Ag) 스트립과 접합시킨 후, Cu와 P가 함유된 용가재(Filler metal) 스트립과 접합하였다.

이후 브러쉬와 레벨링 공정을 수행한 후, 슬릿팅(Slitting) 공정을 통해 고객이 원하는 치수를 제공하였다.

도 1은 본 발명에 의해 제조된 전기접점용 복합 소재의 외관 형태와 단면 조직도를 각각 나타내는 사진이다.

도 1에 따르면 본 발명의 실시예에 따라 제조된 전기접점 재료는 스트립(Strip) 형태의 클래드 스트립재이며, 균일한 두께 편차를 가지고 있다는 것을 알 수 있었다.

또한 도 2는 본 발명에 의해 제조된 전기접점용 복합 소재의 단면 조직의 FE-SEM 사진이다. 전기 접점부(Ag - Oxide Layer)에서 검은 색으로 표시된 부분이 산화물(Cd, Sn 등)로서, 접점 내 산화물이 균일하게 분포되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

Claims

카드뮴(Cd) 함량 18~20.5 중량%,
주석(Sn) 함량 0.8~1.3 중량%,
Nb 및 Sb로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상 성분의 함량 0.5 중량% 이하,
기타 불가피한 불순물의 함량 0.5 중량% 미만, 및
100 중량%를 만족시키는 잔량의 은(Ag)을 포함하는 용해주조된 합금이 전(前)산화방식에 의해 내부산화하여 형성된 구상 형태의 산화물을 함유하며,
은(Ag)을 제외한 성분의 총 산화물 함량이 22.5 내지 23.5 중량% 범위인 것을 특징으로 하는 차단기용 은(Ag) 합금계 전기접점 복합소재.
삭제
제1항에 기재된 은(Ag) 합금계 전기접점 복합 소재를 이용하여 제조되며, 접점 형태가 스트립 또는 판 형태인 것을 특징으로 하는 차단기용 은(Ag) 합금계 전기접점.
2층 이상의 다층 접점 클래드가 접합된 차단기용 다층 전기 접점에 있어서, 상기 다층 전기접점 클래드는
제1항에 기재된 은 합금계 복합소재로 구성되는 은(Ag) 합금층; 및
은(Ag) 층을 포함하며, 이들이 플라즈마 접합에 의해 접합된 것을 특징으로 하는 차단기용 다층 접점 클래드재.
제4항에 있어서, 상기 은(Ag) 합금층과 은(Ag) 층은 용가재(filler metal)에 의해 접합되되, 상기 용가재는 은(Ag), 인(P) 및 구리(Cu)가 14.5~15.5: 4.8~5.3 : 79.2~80.7 중량비로 구성되는 것을 특징으로 하는 차단기용 다층 접점 클래드재.