CN1003330B - 真空阀用接点材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种能在真空阀中用作接点的合金材料及其制造方法，该材料由（１）由Ｃｕ或／及Ａｇ组成的导电材料和（２）由Ｃｒ、Ｔｉ及Ｚｒ中的至少一种金属、或这些金属和其他金属的合金组成的耐弧材料所组成，其中在导电材料基体中所存在的耐弧材料的量为０．３５重量％以下。其制造工序包括形成耐弧材料粉末，将成形体烧结成骨架，在骨架空隙中熔浸导电材料及对经熔浸处理的材料进行冷却，本材料的优点是接触电阻特性或温度上升特性稳定。

Description

真空阀用接点材料及其制造方法

本发明涉及真空阀（真空断路器），更详细地涉及能在真空阀中用作接点的合金材料。

真空阀用的接点材料所要求的特性，是以对耐熔敷、耐电压、切断各性能所表示的基本三要素，以及其他温度上升、接触电阻低而且稳定等为重要的要件。但是，由于这些要件中存在彼此相反的关系，故用单一的金属不可能满足所有的要件。为此，在很多实用的接点材料中，将两种以上的能将不足的性能互相弥补的元素组合起来，且进行适合大电流用或高电压用等那样的特定用途的接点材料的开发，从而开发出了具有优良特性的材料，但实际上还没有得到能充分满足更强的耐高压化及大电流化的要求的真空阀用接点材料。

例如，作为指向大电流化的接点材料，已知的有含有铋Bi那样的防止熔敷成分达5%以下的铜铋Cu-Bi合金（见特公昭41-12131号公报），但因铋对于铜母相的溶解度极低，故存在的问题有常发生偏析，断开后表面非常粗糙及加工成形难等。且作为指向大电流化的其他接点材料，已知的还有铜Cu-碲Te合金（见特公昭44-23751号公报）。此合金使铜Cu-铋Bi系合金所具有的上述问题得到缓解，但与铜-铋系合金比较起来因对气体介质较敏感，故接触电阻等的稳定性差。且这些铜Cu-碲Te、铜Cu-铋Bi等接点的共同的特征是耐熔敷性优良，耐电压特性即使充分适用于以往的中等电压等级，但对于在中等以上的高电压领域的应用，很显然并不一定能满足。

一方面作为指向高耐压化的接点材料，已知有Cu（或银Ag）等的高导电成分和铬Cr的烧结合金。但因铬是极易氧化的金属，不用说粉末或成形体的管理很重要，但焙烧结、熔浸时的气氛条件也会支配材料特性。例如即使对各烧结、熔浸时的温度和时间进行充分管理，所得到的Cu-Cr合金事实上在接触电阻或温度上升上存在分散性和不稳定性，故要求消除这些分散性而获得稳定性。

本发明是鉴于以上事情而作成的，其目的在于提供能使接触电阻特性或温度上升特性两方面都稳定的真空阀用接点材料及其制造方法。

根据研究，铜（银）-铬、铜-钛、铜-锆系接点材料的上述不稳定性已判明取决于（1）Cu（Ag）-Cr、Cu-Ti、Cu-Zr合金中的组成的变动，（2）Cr、Ti、Zr粒子的粒径、粒度分布、偏析的程度（3），在合金中存在的空隙度等，人们认为对于这些问题的解决，原料Cr、Ti、Zr的选择和对烧结技术的管理是有效的。

但是，根据本发明者们的研究，仅仅这些管理不能得到充分的稳定性。因此，本发明者们注意到有关从来被忽视的在合金中的铜（银）基体内所含的其他主成份元素Cr、Ti、Zr的量的影响。即根据本发明者们的见解，仅仅注意在合金中所含的Cu、Ti、Zr的总量（20～80重量%），还不会得到充分满足的材料，而已发现的新的事实是在上述Cu、Ag等的导电材料的基体中微量存在的Cu、Ti、Zr等耐弧成分的量对于接触电阻特性及温度上升特性两方面的稳定化极其重要。

即本发明的接点材料的特征为由（a）由Cu或/及Ag组成的导电性材料和（b）由Cr、Ti及Zr中至少一种金属或这些金属和其他金属的合金所组成的耐弧材料所组成的材料，上述导电性材料基体中所存在的耐弧材料的量在0.35重量%以下。

再者，本发明的真空阀用的接点材料的制造方法，为了得到上述接点材料，其特征在于由以下的工序（1）～（4）所组成。

（1）使耐弧材料粉末成形的工序，

（2）将所得到的成形体进行烧结，得到耐弧材料的骨架的工序，

（3）在所得到的骨架中的空隙内熔浸导电材料的工序，

（4）当上述被熔浸处理的材料冷却时，此冷却以下述的（ⅰ）～（ⅲ）中至少一种方法进行。

（ⅰ）将在冷却过程的冷却温度区间内的所定温度差区间的冷却速度设定为上述真空阀用接点材料的温度上升现象降低的值，并进行冷却;

（ⅱ）以上述冷却温度区间上的所定温度仅用能使上述真空阀用接点材料的导电率升高的时间进行加热保温;

（ⅲ）冷却过程终了后，以在上述冷却温度区间内的所定再加热温度，仅用能使上述真空阀用接点材料的导电率升高的时间进行再加热。

图1为适用本发明的接点材料的真空断路器的断面图，图2为接点部分的扩大断面图。

在本发明中所使用的材料由已充分脱气且表面清净化的Cr、Ti、Zr粉中至少一种所构成的耐弧材料，及由Cu和Ag的两方或其一方所构成的导电材料构成。且，除这些Cr、Ti、Zr、Cu、Ag之外最好根据接点用途添加10%程度以下的碲Te、铋Bi、锑Sb等耐熔敷性材料，钨W、钼Mo、钒V等耐弧材料作为辅助成分。如铬Cr、钛Ti、锆Zr的粒径超过250μm，则纯Cu、Ag部分相互间接触的概率变大，在熔敷问题方面不令人满意，而粒径的下限，不存在能在发挥本发明方法的效果方面起作用的粒径下限，而由在增加活性度、增大不稳定性等处理来确定。

原料铬Cr，例如将电解铬Cr在氩气等惰性气氛中进行粉碎，过筛后使用。原料铬Cr、钛Ti、锆Zr应使用混入的杂质例如硅Si、铝Al等尽可能少且最好这些总量处在1000ppm以下的状态者。

合金中的铜Cu（或/及银Ag）的基体中的铬Cr（或钛Ti、锆Zr）的量，根据本发明者们的见解则取决于以下两点，即（1）在使用的原料铜Cu中从开始就含有的铬Cr（或钛Ti、锆Zr），（2）从作为其他主成分的铬Cr（或钛Ti、锆Zr）侵入到铜Cu（或/及银Ag）中的铬Cr（或钛Ti、锆Zr）。因而，在本发明中，为了将基体中的铬Cr（或钛Ti、锆Zr）的量控制在较小的值上，对于前者（1），或采用杂质元素的含有量极小的原料铜Cu（或/及银Ag），或对于通常的原料铜Cu（或/及银Ag），在事前用区域熔融法使其高纯度化，对于后者（2）则使在铜Cu（或/及银Ag）和铬Cr（或钛Ti、锆Zr）的合金化过程中的高温处理的温度变低或者使时间变短是有效的，且对合金化过程后的冷却过程进行合理控制也是有效的。

在合金中的导电材料基体中固溶的耐弧材料的存在量为0.35重量%以下，最好为0.01～0.35重量%。因为一旦超过此上限则真空阀接点特性（温度上升特性、接触电阻特性）变得不稳定、而低于下限则制造上有困难。

且，最终所得到的接点材料中的各成分的量之比最好导电成分为80～20重量%，耐弧成分为20～80重量%。

材料中的耐弧成分量比80%大时常发生焦耳熔敷，不仅对与再接通关系密切的表面光洁度不理想，而且在电压7.2千伏时切断40千安有困难。反之，当耐弧成分量不满20%时，例如切断40千伏时不能维持耐弧性，且表示出大的弧耗也不令人满意。

其他样式（1）

在本样式中耐弧材料由其中含有从铁Fe和钴Co中所选出的至少一种为50重量%以下，且残余部分由铬Cr组成的铬基合金组成。

在此样式中所使用的原料由两部分组成即由已充分脱气且表面经过清净化的铬Cr及铁Fe和（或）钴Co所构成的耐弧材料和由铜Cu及银Ag的两方或其一方所构成的导电材料组成。且，除这些铬Cr、铜Cu、银Ag、铁Fe、钴Co之外，根据接点的用途也可以添加10%程度以下的由碲Te、铋Bi、锑Sb等所组成的耐熔敷性材料作为辅助成分。铬Cr、铁Fe、钴Co的粒径一旦超过250μm则纯铜Cu、银Ag部分相互间接触的概率增大，在耐熔敷性方面不够理想，但并不存在为发挥本发明的效果方面的粒径的下限，而能以增加活性度等处理上的观点来决定下限。

且为了得到接点合金的加热条件，可取在铜Cu、银Ag的熔融点以下结束的方式和在铜Cu、银Ag的熔融点以上进行加热使其熔浸的方式中的任一种方式，但在任一种方法中，对合金中的铜Cu部材（或/及银Ag部材）中的铬Cr的量进行控制都对于达到上述的本发明的目的极其重要。

一方面，骨架即使在由至少含有铁Fe和钴Co中的一种的铬Cr所组成的场合或预先将少量的铜Cu或/及银Ag与这些相配合的场合中的任一场合，作为本发明的接点材料也能得到同样的效果。

原料铜Cu最好使用例如将电解铜Cu在氩气等惰性气氛中进行粉碎、过筛过的。

使用的原料铬Cr、铁Fe、钴Co中混合的杂质例如铝Al、硅Si、钙Ca等最好尽可能地少。

其他样式（2）

在此样式中，耐弧材料由含有从钼Mo、钨W、钒V、铌Nb和钽Ta中所选出的至少一种为50重量%以下，且残余部分由铬Cr组成的铬基合金。

在此样式中的原料的调制等与上述样式（1）的场合相同。

在附加这些时能添加的钼Mo、钨W、钒V、铌Nb及钽Ta对提高耐电压特性是有效的。

以下关于本发明的真空阀用接点材料的制造方法，根据各工序进行说明。

在进行以下各工序的说明中，主要说明有关用铬Cr作为耐弧成分的场合，当然在用钛Ti、锆Zr的场合也能采取同样的工序、且，在以下的记载中作为导电材料成分的铜Cu或/及银Ag，为了方便起见，有时也会简单地记载为铜Cu。

由作为耐弧材料的铬Cr粉，通过8吨/cm²以下的外部压力或该铬Cr粉的自重的压力而形成成形体。

得到成形体时的成形压力是决定铜-铬合金中的铬含量的重要因素。

Cu（或/及Ag）-Cr合金中的Cr含量可在20～80重量%的范围内选择。

为此的成形压力应在8吨/cm²以下，7.5吨/cm²以下较好，而在7吨/cm²以下最佳。当压力超过8吨/cm²时因熔浸后的铬含量超过80%，这就脱离本发明的主要目的，故将其除外。为确保80%附近的高铬量时作为骨架即使用在纯铬Cr以外与铜Cu相配合的铬也可能处理，而为确保20%附近的低铬量的合金时，作为骨架不可能选择纯铬Cr，而采用将铜Cu对铬Cr进行适量配合的铬Cr和铜Cu的混合粉末来制成。此时的成形压力，可根据混合的铜粉量自由选择8吨/cm²以下的压力。

再者，成形压力如超过8吨/cm²，由于在加热时成形体中会发生龟裂，故不够理想。

将这样得到的成形体与烧结用容器一起放在加热炉内进行烧结。烧结的气体介质必须用非氧化性气体介质，例如在真空或氢气中进行。对于在这些气体介质内除去吸藏在充填的铬Cr粉末、挤压的成形体和容器等中的氧气和氮气这一方面，用真空（1×10^-5乇以上）气氛较好。

适用的烧结温度、烧结时间对烧结体的骨架的密度（换言之即骨架的空隙率）有影响。例如为使铬Cr骨架和熔浸在其空隙内的铜Cu量的关系接近于50∶50的重量比，最好使空隙率为40～50%，为此，烧结温度应为800°～1050℃，而以900°～950℃为佳，烧结时间应为0.25～2小时而以0.5～1小时的范围为佳。上述条件可根据铬Cr和铜Cu之比进行适当选择。

在得到的骨架的上面或/及下面，放上作为熔浸材料的铜Cu或/及银Ag，在例如真空中（1×10^-4～1×10^-6乇）对全体进行加热，使铜Cu或/及银Ag熔浸在骨架的空隙中。

熔浸时的温度为在铜Cu或/及银Ag的熔融点以上的温度。铜的场合以1100°～1300℃为佳，而银的场合以1000°～1100℃范围为佳。且熔浸时间应设定为有足够的时间使这些融液完全含浸到骨架中的空隙中。

再者，在上述熔浸工序中，通过在骨架表面的至少一部分上同时形成熔浸金属层，能够使所得到的接点合金的银焊料的接合性（钎焊到导电棒或电极等上时的接合性）很出色。

用上述工序所熔浸的合金坯料如调整温度上升特性及导电率那样进行冷却。烧结和熔浸后的冷却条件是决定Cu-Cr合金材料的基本特性特别是导电率的重要因素，也是在本发明的方法中的特征之一。因铬Cr为极易氧化的金属，不用说，原料粉末或成形体的管理是很重要的，而烧结、熔浸时的气氛条件也会影响材料的特性。

然而，即使用对熔浸时的温度和时间进行充分管理后所得到的Cu-Cr合金，实际上在比电阻、接触电阻或温度上升特性上有分散性和不稳定性，故希望消除这些分散性而制成有稳定性的。

根据研究，Cu-Cr系接点材料的上述不稳定性已判明与以下四点有关，即（1）Cu-Cr合金中的组成的变动，（2）铬Cr粒子的粒径、粒度分布、偏析的程度，（3）合金中所存在的空隙度，以及（4）原料铬Cr的质量。此外，已发现对原料铬Cr的选择和烧结技术的管理为解决这些问题是有效的，但为进一步提高稳定性，已知除上述（1）、（2）、（3）、（4）四点之外，还需要对烧结技术作更细地管理。即重新发现了上述特性的不稳定性与在铜Cu中少量含有的铬Cr量的差异有相关性。即如用根据X射线微小分析法的半定量法来推定在Cu-Cr合金中的铜Cu部分中所含的铬Cr量，则对上述特性显示有不稳定值的铜Cu-Cr合金，一般在0.2～0.5重量%的范围内散布，与其相反，通过下述的本发明的技术显示稳定特性的铜Cu-铬Cr合金的散布为0.2%以下，而代表值为0.1%以下。除被认为此差异与Cu-Cr合金的特别是烧结或熔浸后的热履历有关之外，通过对此条件作细心管理，很明显在Cu-Cr合金的导电率的改善和其偏差幅度的缩小化方面有着很大的效果。再者，在此处所说的烧结或熔浸后的热履历实质上能以接点本身所经受到的冷却速度特性为代表进行表示。即指把根据接点的大小、炉的特性而产生偏差的冷却速度按所定条件进行管理。

接着，将改善Cu-Cr合金的温度上升特性和导电率的冷却的样式表示如下。

在上述熔浸工序中所得到的坯材的冷却最好在800℃～400℃的温度区间中的至少100℃的温差之间以每分钟0.6～6℃的冷却速度进行。在此，当冷却速度小于0.6℃/分时对于导电率特性的缺点是没有的，但制造时间增加在经济上不利。且当冷却速度超过6℃/分时在Cu-Cr合金中的Cu相中所固溶的铬Cr量增加，导致导电率降低，而不令人满意。例如Cu-50%Cr合金中的Cu相中的Cr量如超过0.5%则导电率降低到0.1%的场合的1/2。（0.1%的场合的导电率为40%IACS（相对标准退火铜线电导率的百分比），而0.5%时则降低到20%IACS或其以下）。

作为其他样式，在本发明的方法的冷却工序中，最好，从400℃到常温的冷却为吹给惰性气体并进行急冷。通过这样地急冷，上述范围一般因为与由炉或试料的的热容量等所决定的冷却时间有关，故需要极长的时间，通过急冷可使生产效率提高。

再者，在本发明的方法的冷却工序中，在800～400℃的温度区间内以某一个温度至少0.25小时，至少一次地进行加热保温。且、作为此应用即使在冷却终了后再进行加热保温也能得到上述效果。由于进行这样加热保温，在烧结、熔浸终了后，特别是发现导电率差的接点时，可很容易地使其再生（导电率恢复、增大）。

在上述烧结工序、熔浸工序中在成形体和烧结用容器之间及骨架和熔浸用容器之间，为了降低这些部分的材料之间的反应和（或）湿润，最好插入反应防止材料。通过像上述那样的防止反应、湿润，能使合金的特性更加提高。

这样的反应防止材料最好是由从在至少在400℃前被加热的三氧化二铝Al₂O₃、二氧化硅（SiO₂）中所选择的粒状或纤维状的耐热性无机材料中的至少一种所组成。例如，可以使反应防止材料为由纤维状陶瓷所构成的材料。

其他的好的样式是可以使反应防止材料为由陶瓷纤维束所构成的材料。

在上述各工序中的处理最好在非氧化性气体介质中进行，具体地说，可在氩气等惰性气体、氢气H₂、氮气N₂或真空中进行。

接着，对适用于本发明的接点材料的真空阀（真空断路器）根据附图进行说明。

图1表示适用本发明的接点材料的真空断路器的结构的例子，在该图中，1表示切断室，该切断室1保持真空气密并由用绝缘材料作成的并大体上形成圆筒状的绝缘容器2和在其两端通过封档件3a、3b而设置的金属盖体4a、4b所构成。然后在上述切断室1内，配置着装在导电棒5、6相向的端部上的一对电极7、8，令上部的电极7为固定电极，下部的电极8为可动电极。且在此可动电极8的电极棒6上由于装有绉皮膜9来保持切断室1内真空气密的同时，使电极8的轴向移动成为可能。且在此绉皮膜9的上部设有金属性的弧屏蔽10，以防止在绉皮膜9上覆盖弧蒸气。且，11是覆盖到上述电极7、8上那样地装在切断室1内的金属制的弧屏蔽，以便防止在绝缘容器2上覆盖弧蒸气。再者，电极8，如在图2中放大所示，在导电棒6上用钎焊部件（2）固定，或用铆接进行压接合。接点13a用钎焊固定到电极8上，或用铆接进行压接合。且在图1中的13b为固定侧的接点。

本发明的接点材料适用于构成如上所述的接点13a、13b的双方或任何一方。

以下用实施例对本发明作具体说明。

且，对于在各实施例中的接触电阻特性、温度上升特性和耐弧材料量的测定可用以下方式进行。

在测定接触电阻特性时，使精加工至表面光洁度为5μm的直径为50mm的平电极与具有同样的表面光洁度的曲率半径为100R的凸状电极相对，将两电极装到具有开关机构、且电极可装拆的10^-5乇真空容器内，再加上三公斤的荷重。然后通过在两电极上加上10安的交流电时的电位降求出接触电阻。且，接触电阻值为以构成测定回路的配线、开关器、测定器等的电阻或接触电阻作为回路常数所含之值。

又，接触电阻之值含装拆式真空开关装置本身的轴的部分的电阻1.8～2.5μΩ、磁场发生用线圈部分的电阻5.2～6.0μΩ，其余部分为接点部分（接点合金的电阻同接触电阻）的值。

关于温度上升特性的测定，使有和上述相同的电极条件的电极相对，在10^-5乇的真空容器内，在可动轴部分上求出在500公斤的接触力下连续通400安的电流达1小时时的最高温度。再者、温度包括周围温度约25℃在内，且也包括安装电极的支持器的热容量的影响在内的比较值。

在接点合金中的导电性材料（Cu、Ag）的基体中所含有的耐弧材料的存在量可以下面所示的条件求得。且、关于Cu-Cr合金以外的合金可以用与有关Cu-Cr合金的方法大体相同的方法求得，在此处以Cu-Cr合金的例子作为代表进行表示。

切断Cu-Cr合金，并调整成粉状，将其1克加入烧杯、再加上3N的硝酸50毫升，在100℃加热30分钟，冷却后对溶液进行过滤，将未分解的铬粒和铜相进行分离，用蒸馏水对滤液进行稀释，作为铜相中的杂质定量用试液，用使其诱导结合的等离子发光分光法按下述表1的条件进行定量。

表1

诱导结合等离子体发光分光法的测定条件

频率数 27.12 兆赫

高频输出 1.3 千瓦

冷却气体 16.5 升/分

喷雾器气体 0.4 升/分

等离子气体 0.8 升/分

测定波长 铬Cr：267.7nm

实施例A-1

将平均125μm的铬在2吨/cm²的压力下成形，将得到的成形体装在石墨容器内在真空中在1000℃保持1小时进行焙烧结。在此焙烧结体的下侧配置由铜组成的熔浸材料，此后转移到在真空1200℃进行保温1小时的熔浸工序。接着在熔浸工序结束后将接点合金坯料从1200℃进行冷却，即得到Cu-49.70%Cr系合金。

关于此Cu-49.7%Cr系合金，如测定在铜基体中所含的铬的存在量，则为0.01重量%。

且用此合金材料加工成所定的接点形状，将其安装到装拆式试验装置上，评价其温度上升特性和接触电阻特性。

其结果如表2所示。

实施例A-2～A-14，比较例A-1～A-2

关于表2所示的导电材料和耐弧材料，以与实施例1相同的方法制造接点合金、并进行试验。

其结果如表2所示。

如从表2所理解的那样，随着铜基体中的铬量的增加，可见到温度的上升，特别是当铬量在0.35%以下（实施例A-1～A-4）时，其可动轴部的温度上升值为70℃以下，而0.49%（比较例A-1）时就超过70℃。在此处，对以70℃进行区分的严密说明是很困难的，而供本实验用的装配式的开关装置，有着与一般的真空阀极其相近的热的构成（部材的配置及热容量等）已得到在某种程度上的相对应，数值要是作为大体的目标是可以运用的。即在制品的真空阀中以65℃的上升作为一个大体的目标，如根据实验的换算则大致与本装拆式开关装置的70℃大致相对应。

上述倾向是有关Cu-Cr合金中的全铬约为50%的接点的调查结果，而即使铬量增加到61.4%（实施例A-5）、79.6%（实施例A-6），在铜基体中的铬的量大致在0.35%以内的场合中，也可见到稳定的温度上升特性。对于Cu-Cr合金中的全铬的量为92.4%的接点即使例如铜基中铬的量是在0.35%以下（比较例A-2），也不能确保稳定的温度特性。接触电阻特性当铜基体中的铬量为0.35%以下（实施例A-4）时也能维持低接触电阻值，而在铬量占0.35%以上的比较例A-1和全铬量超过80%的比较例A-2中，则表示有高接触电阻特性。

上述为关于Cu-Cr合金的测定例，而作为本发明接点的主要目的的、将导电材料基体中的耐弧材料的量控制在一定值之内的思想在Cu-Ti合金（实施例A-7）、Cu-Zr合金（实施例A-8）中当耐弧材料的量在0.35%以内时也可得到同样的效果，再者在高导电材料不仅是Cu而且是Ag的场合也可得到同样的效果（实施例A-9～A-11）。关于接触电阻也能得到同样的效果（实施例A-7～A-11）。

且，对于含有作为耐熔敷防止成分的一例的铋Bi（实施例A-13）或碲Te（实施例A-14）的接点合金，也能得到同样的效果。

在Cu-Cr、Cu-Ti、Cu-Zr合金中的全铬量、钛量、锆量小时，为了维持高导电性和低硬度特性，如Cu-Cr的场合的实施例A-12那样，关于温度上升特性、接触特性完全没有问题，可确保良好的特性。而耐弧材料的下限由接点的耐消耗性、耐熔敷性、切断性能等其他方面未决定的场合是很多的。

根据上述说明，导电材料基体（Cu-Cr合金时为Cu）中的耐弧材料（Cu-Cr合金时为Cr）的量的上限最好为0.35%。

实施例B-1至B-12、比较例B-1至B-4

首先，作为制造接点合金前的工序，将平均1-25μm的铬在2吨/cm²的压力下成形，将得到的成形体装在石墨容器内，在真空中在1000℃下进行一小时的焙烧结。在此焙烧结体的下则配置由铜组成的熔浸材料、其后，转移到在真空中在1200℃下进行一小时的熔浸工序。接着在熔浸工序结束后将接点合金坯材从1200℃开始冷却。

在含有约40重量%的铬及约10重量%的钴的Cu-Cr基接点材料（Cu-Cr-Co）中选出Cu相中的各种铬量，加工成所定接点形状之后将各合金试料装到装拆式试验装置中，供上述所定条件的通电试验用。如从下述表3的结果可知，随着Cu相中的铬量的增加，可见到温度的上升，特别是铬量为0.35%以下（实施例B-1～B-4）时，其可动轴部的温度上升值为70℃以下，与其相反当铬量为0.52%（比较例B-2）时将超过70℃（表3）。在此场合对以70℃进行区分的严密说明是有困难的，而供本实验用的装配式的开关装置因为有着与一般的真空阀极其相近的热的构成（部材的配置及热容量等），故可认为已得到某种程度的对应。即在通常的真空阀中是以65℃的温升作为一个大体上的目标，根据实验性的换算，则大致对应于本装拆式开关装置的70℃。

上述倾向是关于Cu-Cr基接点材料中的全铬大致为40%的接点的调查结果，而即使增加到铬量为51.6%且钴约为10%（实施例B-5）、铬量为68.2%且钴约为10%（实施例B-6），在铜相中的铬的量大致为0.35%以内的场合中，可见到稳定的温度上升特性，而在Cu-Cr基接点材料中的全铬的量为81.9%且钴大致为10%的接点合金中例如Cu相中的铬的量即使在0.35%以下（比较例B-4）也不能确保稳定的温度特性。接触电阻特性在Cu相中的铬量为0.35%以下（实施例B-1～B-4）时也能维持低接触电阻值，而在0.35%以上的比较例B-2中则表示有高的接触电阻特性。

且、在铬量约为40%、钴量约为10%的实施例B-1～B-4及比较例B-2中所示的Cu-Cr基接点材料的耐电压特性比不含有钴的Cu-Cr接点材料（比较例B-1）要高约20%程度，故是优越的。此倾向用实施例B-5、B-6（铬量约50～70%、钴量约10%）和比较例B-3（无钴）进行对比也可看出。再者，如实施例B-7那样即使钴量为0.11%也可看出其优越性，在本发明中根据耐电压的观点出发在耐弧材料中存在有钴、铁是有效的。

上述情况是就Cu-Cr-Co接点材料而表示的而在将作为本发明的接点材料的主要目的的Cu或/及Ag相中的Cr量抑制在所定值即0.35重量%以内的场合中对于其他的Cu-Cr基接点材料即如表3及表4所示的Cu-Cr-Fe、Ag-Cr-Co、Ag-Cr-Fe系的接点材料也认为有同样的效果（实施例B-8～B-10）。

如从上述实施例所明确的那样，就本发明的接点材料而言温度上升特性、接触电阻特性都可通过将高导电材料（Cu或/及Ag相）中的铬Cr量控制在所定量以内而发现有良好的特性。耐弧材料的下限量多数是由接点的耐消耗性、耐熔敷性、切断特性等其他方面来决定。特别是铜或/及银的高导电材料在不到20%的场合不能确保有充分的切断特性，且在80%以上时从耐消耗性、耐电压特性的观点看是不够的。

且、铬和其他的耐弧材料（即铁及/或钴）的量为上述高导电材料（铜或/及银）的残余部分的量，而这些比率（铁和钴中的至少一种和铬的比率）特别是根据确保大容量切断性能的观点铬必须存在有50%以上。

根据以上说明在Cu或/及Ag-Cr基接点材料中铜或/及银相中的铬量的上限以0.35重量%为妥，其下限量以较低为好，但在制造时（烧结或/及熔浸时）不可能避免某种程度的侵入，0.01重量%程度的存在是不可避免的，这可以认为是实质上的下限。

且原料铬中的铝、硅及钙量也对减轻再接通特性具有重要的影响，例如在本实施中所使用的铬中的铝在100ppm以下，硅在20ppm以下，钙为10ppm以下，由于设定这样的上限，故可有更加提高发明的效果。

实施例C-1到C-18、比较例C-1到C-3

首先，作为制造接点合金前的工序;将平均125μm的铬在2吨/cm²的压力下成形，将所得到的成形体装在石墨容器内，在真空中在1000℃下进行焙烧结1个小时。在此焙烧结体的下侧配置由铜组成的熔浸材，其后转移到在真空中1200℃下进行一个小时熔浸工序。接着在熔浸工序结束后将接点合金坯材从1200℃进行冷却。

在含有约40重量%的铬及约10重量%的钼Mo的Cu-Cr基接点材料中，选出铜相中各种铬的量，在加工成所定接点形状之后将合金试料装到上述装拆式试验装置中，供上述所定条件的通电试验用。如从表5的结果所知道的那样，随着铜相中的铬量的增加，可看到温度的上升而特别是铜相中的铬量为0.35%以下（实施例C-1～C-4）时，其可动轴部的温度上升值为70℃以下，与其相反，铬量为0.59%（比较例C-2）时将超过70℃（表5）。在此，对以70℃进行区分进行严密的说明是困难的，而供本实验的装配式的开关装置因其有与一般的真空阀极其相近的热的构成（部材的配置及热容量等）可以认为已得到某种程度的对应。即在通常的真空阀中以65℃的温升作为一个大致的目标时，如根据实验性的换算，大致对应于本装拆式开关装置的70℃。

上述倾向是关于Cu-Cr基接点材料中的全铬大致为40%的接点的调查结果，而即使增加到铬量55.2%、且钼Mo大致为10%（实施例C-5）、铬量69.2%且钼大致为10%（实施例C-6），在铜相中的铬的量大致在0.35%以内的场合，可见到稳定的温度上升特性，而对于Cu-Cr基接点材料中的铬的量为80.7%且钼大致为10%（比较例C-3）的接点合金即使是例如铜部材中的铬的量在0.35%以下（比较例C-3），也不能确保有稳定的温度特性。接触电阻特性当铜相中的铬的量在0.35%以下（实施例C-1～C-4）时也维持在低接触电阻值，而对于0.35%以上的比较例C-2则表示高接触电阻特性。

且、在铬量为约40%、钼量为约10%的实施例C-1～C-4及比较例C-2中所示的Cu-Cr基接点材料的耐电压特性要比不含钼的Cu-Cr接点材料（比较例C-1）优越约30%。此倾向通过和实施例C-5、C-6（Cr量约为50～70%、Mo量约10%）进行对比就可以看出。再者如实施例C-7那样，Mo量即使为0.1%的程度也可看出其优越性，对于本发明从耐电压观点来看在耐弧材料中有钼存在是有效的，对于如实施例C-9那样存在有更多Mo量Cu-Cr基接点材料也是有效的（表5）。

上述说明是表示有关的Cu-Cr-Mo接点材料，在将作为本发明的接点材料的主要目的的铜或1及银相中的铬量抑制在所定值以内即0.35重量%以内的场合，即使对于其他的Cu-Cr基接点材料即如表6所示的铜Cu-铬Cr-钨W（实施例C-10）、铜Cu-铬Cr-钽Ta（实施例C-13）系的接点材料也可看出同样的效果（实施例C-10～C-18）。

又、即使使用银作为高导电材料，当将银相中的铬量控制在所定量以内时，也能看出有同等的效果（实施例C-17～C-18）。

从上述实施例可明显地看出，对于本发明的接点材料通过将高导电材料（铜或/及银相）中的铬量控制在所定量之内，可发现都对温度上升特性、接触电阻特性有良好的特性。耐弧材料的下限量多数由接点的耐消耗性、耐熔敷性、切断特性等其他方面来决定的，而特别是铜或/及银的高导电材料对于不到20%的场合不能确保有充分的切断特性，且对于80%以上的场合根据耐消耗性、耐电压特性的观点而成为不充分。

且、铬和其他的耐弧材料（即钨W、钼MO、钒V、铌Nb、钽Ta）的量为上述高导电材料（铜或/及银）的残余部分的量，而这些的比率（W、Mo、V、Nb、Ta中至少一种和铬的比率）、特别是从确保大容量切断性能的观点看，存在50%以上的铬是必要的。

根据以上说明，对于Cu或/及Ag-Cr基接点材料，Cu或/及Ag相中的Cr量的上限以0.35重量%为妥，其下限量以较低的方式为佳，但在制造时（烧结或/及熔浸时）不可避免有某种程度的侵入，存在0.01重量%是不可避免的，可将此看作实质上的下限。

且、原料铬中的铝、硅及钙量对于再接通特性的减轻具有重要的影响，例如在本实施例中所使用的铬中的铝为100ppm以下、硅为20ppm以下，钙为10ppm以下，由于设计这样的上限使本发明的效果有进一步地提高。

表2

表3

表4

表5

Claims (17)

1、一种由（1）由Cu或/及Ag组成的导电材料和（2）由Cr、Ti及Zr中的至少一种金属、或这些金属和其他金属的合金组成的耐弧材料所组成的真空阀用接点材料，其特征在于在上述导电材料基体中作为固溶体存在的耐弧材料的量为0.35重量%以下。

2、如权利要求1所述的材料，其特征在于在导电材料基体中作为固溶体存在的耐弧材料的量为0.01～0.35重量%。

3、如权利要求1所述的材料，其特征在于耐弧材料由含有从铁和钼中所选出的至少一种50重量%以下、且残余部分由Cr组成的铬基合金所组成。

4、如权利要求1所述的材料，其特征在于耐弧材料由含有从钼MO、钨W、钒V、铌Nb和钽Ta中所选出的至少一种50重量%以下、且残余部分由铬Cr组成的铬基合金所组成。

5、如权利要求3所述的材料，其特征在于原料铬Cr中铝Al限制在10ppm以下，硅Si限制在20ppm以下、钒V限制在10ppm以下，钙Ca限制在10ppm以下。

6、如权利要求4所述的材料，其特征在于原料铬Cr中铝Al限制在10ppm以下，硅Si限制在20ppm以下，钙Ca限制在10ppm以下。

7、一种真空阀用接点材料的制造方法，其特征在于当所得的合金材料为由（a）由铜Cu或/及银Ag组成的导电材料和（b）由铬Cr、钛Ti及锆Zr中至少一种金属、或这些金属和其他金属的合金所组成的耐弧材料所组成的材料、且在上述导电材料基体中所存在的耐弧材料的量为0.35重量%以下时包含以下的工序（1）～（4），即：

（1）形成耐弧材料粉末的工序、

（2）将所得到成形体进行烧结从而得到耐弧材料的骨架的工序、

（3）在所得到骨架中的空隙中熔浸导电材料的工序，

（4）当对上述熔浸处理的材料进行冷却时，按下述的（ⅰ）～（ⅲ）中至少一种方法进行该冷却。

（ⅰ）将冷却过程的冷却温度区间中所定的温差区间的冷却速度设定为能使上述真空阀用接点材料的温度上升现象降低的值，并进行冷却;

（ⅱ）以上述冷却温度区间的所定温度进行加热保温，其所需时间仅为使上述真空阀用接点材料的导电率提高的时间。

（ⅲ）冷却过程终了后、以上述冷却温度区间内的所定再加热温度，使上述真空阀用接点材料再加热。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于在上述工序（4）中冷却温度区间800℃到400℃内所定温差间的100℃以每分钟0.6℃到6℃的冷却速度进行冷却。

9、如权利要求7所述的方法，其特征在于在上述工序（4）中，以冷却温度区间800℃到400℃内的任一温度至少加热保温0.25小时。

10、如权利要求7所述的方法，其特征在于在上述工序（4）中。在冷却温度区间400℃到800℃内的任一个温度上至少再加热0.25小时。

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