CN1163926C

CN1163926C - 真空阀

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Publication number: CN1163926C
Application number: CNB001018299A
Authority: CN
Inventors: 奥富功; 史; 草野贵史; 孝; 大岛岩; 本间三孝; 宣; 山本敦史; 西村隆宣
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2020-02-01
Also published as: EP1026709A2; DE60034497D1; EP1026709A3; US6346683B1; EP1026709B1; CN1264142A; DE60034497T2; JP2000226631A; JP4404980B2

Abstract

作为接点，采用{W-CuxSb一余量Cu}合金；作为该合金中的耐电弧成分，采用粒径为0.4～9μm并且含量为65～85%的W或WMo；作为辅助成分，采用粒径为0.02～20μm并且含量为0.09～1.4%的CuxSb，x＝1.9～5.5，平均粒子间距为0.2～300um。另外，作为导电成分，采用Cu、CuSb固溶体，在该CuSb固溶体中存在0.5%以下呈固溶状态的Sb。结果使得，在受到电弧作用时，能够减少由蒸发所引起的CuxSb的飞散，抑制在接点面上产生对再起弧的发生具有不利影响的明显的龟裂，减轻W粒子的飞散脱落，减少接点表面的熔化和飞散损伤，并能同时提高接点的再起弧抑制特性和接触电阻特性。

Description

真空阀

技术背景

本发明涉及一种能够在真空中阻断电流通过的真空阀以及用于搭载该真空阀的真空开关装置，特别是涉及对真空阀接点的接触电阻特性和再起弧特性的改善。

背景技术

搭载在真空开关器或真空断路器中的真空阀的接点由各种原材料构成，这些原材料必须能够维持和提高以耐熔融粘合特性、耐电压特性、阻断特性为代表的基本三要素，除此之外，还要求维持和提高断路特性、耐消耗性、接触电阻特性、温升特性等性能。然而，上述的特性在许多情况下要求相互矛盾的材料物性，因此，只依靠一种元素是不可能充分满足要求的。

因此，人们正在通过材料复合化和原材料包覆等手段来开发各种能够满足大电流断路用途、耐高电压用途等各种特定用途的接点材料，借此发挥其更优良的特性。例如，作为能够满足基本三要素的大电流断路用接点材料，已知的有含5重量％以下象Bi或Te之类熔融粘合防止成分的Cu-Bi合金和Cu-Te合金(特公昭41-12131号、特公昭44-23751号)。

由于Cu-Bi合金在结晶晶界处析出的脆性Bi和Cu-Te合金在结晶晶界处和晶粒内析出的脆性Cu₂Te能使合金本身变脆，因此能够实现低的熔粘解脱力，所以它们的大电流断路特性优良。

另一方面，作为耐高压·大电流断路用接点材料，已知的有Cu-Cr合金。这种合金由于构成成分之间的蒸气压差比上述的Cu-Bi合金和Cu-Te合金都少，因此可以期望发挥其均匀性能的优点，故从使用方面考虑是优良的材料。另外，作为耐高电压的接点材料，已知的有Cu-W合金。这种合金由于具有高熔点材料的效果，因此能够发挥优良的耐电弧性。

在真空断路器或真空开关器中，当电流断路之后在真空阀内会产生飞弧，从而会诱发在接点之间再接通状态(以后不继续放电)的现象。这种现象被称为再起弧现象，但是这种现象的发生机理尚不清楚。由于电路在一旦成为电流断路状态之后又突然地变成接通的状态，因此容易产生异常的过电压。特别是通过电容器组断路时发生再起弧的实验，可观察到有很大的过电压发生或者过大的高频电流通过。因此，人们力求开发一种能够抑制再起弧现象发生的技术。

如上所述，再起弧现象发生的机理尚不清楚，但是根据本发明者们的实验观察，再起弧现象在真空阀内的接点与接点之间、接点与防弧板之间以相当高的频率发生。为此，本发明者们发现，例如，能够抑制接点在受到电弧作用时放出突发性气体的技术，能够使接点表面状态最佳化的技术等都是能够抑制再起弧发生的极有效的技术，都可以大幅度地减少再起弧的发生次数。

然而，由于近年来对真空阀提出了耐高电压化的要求、大电流断路化的要求，特别是小型化的要求，使得接点的更低的再起弧化就成为必要的任务。也就是说，近年来，随着用户使用条件的苛刻化，负荷正朝多样化发展。作为最近的显著倾向，可以举出，负荷正在向电抗器电路、电容器电路方面相应地扩大，从而使得对接点材料的开发和改良就成为当务之急。

对于电容器电路来说，由于施加2至3倍于常规的电压，使得在电流断路、电流开合时产生的电弧显著地损伤了接点的表面，结果导致了接点表面的粗糙化或消耗脱落。这样的表面粗糙化和脱落随之导致了接触电阻的增高，可以认为，这就是引起再起弧发生的原因之一。虽然究竟哪一方面是最初的触发原因尚不清楚，但是由于原因与结果的反复作用，使得再起弧现象的发生频率和接触电阻值不断增大。然而，尽管再起弧现象从提高制品可靠性的观点来看是重要的，然而，用于防止再起弧的技术，当然连同引起再起弧的直接原因都还没有搞清楚。

本发明者们对Cu-W合金或Cu-Mo合金在加热过程中放出的气体的总量、气体的种类和放出的状态，及其与再起弧发生的关系进行了详细的观察，结果发现，对于那些在熔点附近的温度下能够在极短时间内脉冲性地突然放出许多气体的接点来说，其再起弧的发生率也较高。

因此，通过将Cu、W原料、Cu、Mo原料、Cu-W接点合金或Cu-Mo接点合金预先加热至其熔点附近或熔点以上的温度来预先排除Cu-W合金中或Cu-Mo接点合金中突然放出气体的一个原因，或者通过对Cu-W接点表面层或Cu-Mo接点表面层进行高温时效处理，或者通过改进烧结技术来抑制Cu-W合金或Cu-Mo合金中孔隙或组织的偏析，都可以减轻再起弧现象的发生。

然而，鉴于近年来对于进一步抑制再起弧发生的要求，人们认为有进一步改善的必要，因此对其他相关技术的开发就变得很重要。

如上所述，作为耐高压的接点材料，可以使用比上述的Cu-Bi合金、Cu-Te合金和Cu-Cr合金更优良的Cu-W合金或Cu-Mo合金，但是，对于更强的低再起弧化的要求来说，这些材料还不能说是十分理想的接点材料。也就是说，即使是对于迄今为止可以作为优选材料使用的Cu-W合金或Cu-Mo合金来说，在过苛的高电压领域以及在伴随发生冲击电流的电路中仍然发生再起弧现象以及存在由于Cu-W合金或Cu-Mo合金的材料特性所引起的接触电阻特性不稳定的问题，人们指出该问题应作为课题来研究。

因此，人们希望在将上述基本三要素保持一定水平的基础上开发出一种尤其是在再起弧特性和接触电阻特性方面皆优良的真空阀用接点材料。

发明内容

本发明的目的之一是通过使Cu-W合金或Cu-Mo合金的冶金等各方面的条件最佳化来提供一种具有能够同时提高接触电阻特性和再起弧特性的接点的真空阀，以及用于搭载该真空阀的真空开关装置。

为了达到上述目的，在一个通过真空中进行接点的开合来实现电流断路和接通的真空阀中，上述的接点使用由下述成分构成的接点材料来制造，所说成分为：作为耐电弧成分其平均粒径为0.4～9μm并且其含量为65～85重量％的W、作为再起弧稳定化辅助成分其含量为0.09～1.4重量％的Cu_xSb化合物、作为导电成分其含量为余量的Cu或CuSb合金。

当W的平均粒径超过6μm时，就会损害Cu_xSb化合物的均匀分散性。而如果不足0.4μm，则残存于原料中的气体量增多，不利于作为接点材料使用。W量处于65～85重量％的范围内时，对接触电阻特性和再起弧特性两方面都有利，因此是较好的范围。当W的量超过82重量％时，其接触电阻特性降低，而当W的量不足70重量％，其再起弧特性降低。Cu_xSb化合物的量处于0.09～1.4％的范围内时，对接触电阻特性和再起弧特性两方面都有利，因此是较好的范围。当Cu_xSb化合物的量超过1.4％时，接触电阻特性和再起弧特性二者皆降低。当CuxSb化合物的量不足0.09％时，接点合金中的Sb量难以控制，因此在接点表面上的Sb成分不能均匀地分散分布，从而使接触电阻特性和再起弧特性二者都降低。

另外，在一个通过真空中进行接点的开合来实现电流断路和接通的真空阀中，上述的接点使用由下述成分构成的接点材料来制造，所说的成分为：作为耐电弧成分其平均粒径为0.4～9μm而且其含量为65～85重量％的W与平均粒径为0.4～9μm并且其含量为0.001～5重量％的Mo按照粗细为0.4～10μm的范围进行一体化而形成的物质、作为再起弧稳定化辅助成分其含量为0.09～1.4重量％的CuxSb化合物、作为导电成分其含量为余量的Cu或CuSb合金。

少量预定量Mo的存在，可以在进行断路动作或开合动作时使W能承受热的和机械的冲击，能够改善W的塑性变形能力，并能发挥抑制W在极微小部分产生碎片的效果。其结果使得再起弧的发生频率特别是其不稳定幅度有所降低。当Mo量超过5重量％时，其效果降低。

另外，在一个通过真空中进行接点的开合来实现电流断路和接通的真空阀中，上述的接点使用由下述成分构成的接点材料来制造，所说成分为：作为耐电弧成分其平均粒径为0.4～9μm而且其含量为50～75重量％的Mo、作为再起弧稳定化辅助成分其含量为0.09～1.4重量％的CuxSb、作为导电成分其含量为余量的Cu或CuSb合金。

当Mo的平均粒径超过9μm时，就会损害CuxSb化合物的均匀分散性。而如果不足0.4μm，则残存于原料中的气体量增多，不利于作为接点材料使用。当Mo量处于50～75重量％的范围内时，对接触电阻特性和再起弧特性两方面都有利，因此是较好的范围。当Mo量超过75重量％时，其接触电阻特性降低，而当Mo量不足50重量％时，其再起弧特性降低。CuxSb化合物的量处于0.09～1.4％的范围内时，对接触电阻特性和再起弧特性两方面都有利，因此是较好的范围。当CuxSb化合物的量超过1.4％时，接触电阻特性和再起弧特性二者皆降低。当CuxSb化合物的量不足0.09％时，接点合金中的Sb量难以控制，因此在接点表面上的Sb成分不能均匀地分散分布，从而使接触电阻特性和再起弧特性二者都降低。

另外，在一个通过真空中进行接点的开合来实现电流断路和接通的真空阀中，上述的接点使用由下述成分构成的接点材料来制造，所说的成分为：作为耐电弧成分其平均粒径为0.4～9μm而且其含量为50～75重量％的Mo与平均粒径为0.4～9μm而且其含量为0.001～5重量％的W按照粗细为0.4～10μm的范围进行一体化而形成的物质、作为再起弧稳定化辅助成分其含量为0.09～1.4重量％的CuxSb化合物、作为导电成分其含量为余量的Cu或CuSb合金。

少量预定量W的存在(通过与Mo一体化而形成MoW)，可以在进行断路动作或开合动作时使Mo能承受热的和机械的冲击，能够改善Mo的塑性变形能力，并且能够发挥抑制在接触面上引起的Mo在极微小部分产生碎片的效果。其结果使得再起弧的发生频率特别是其不稳定幅度有所降低。当W量超过5重量％时，其效果降低。

在本发明的另一个优选方案中，上述的CuSb合金是按照Sb在0.5％以下进行固溶的。

按照Sb在0.5％以上进行固溶而生成的CuSb合金会使电导率显著降低，因此不能作为接点材料使用。

在本发明的另一个优选方案中，上述的CuxSb化合物中的x是在1.9～5.5范围内的数值。

当Cu的比例x在1.9～5.5的范围以外时，难以获得接点表面的平滑性。

在本发明的另一个优选方案中，上述的CuxSb化合物可以是选自Cu_5.5Sb、Cu_4.5Sb、Cu_3.65Sb、Cu_3.5Sb、Cu₃Sb、Cu₁₁Sb₄、Cu₂Sb之中的任一种或一种以上。

当符合于上述这些形态时，即使在焊银工序之后或断路时受到加热之后，接点中的Sb成分也能稳定而且容易均匀地残存于接点中。

在本发明的另一个优选方案中，上述的CuxSb化合物的平均粒径(当其平面形状为圆形时是指该圆形的直径。在长方形、椭圆形或多角形时是指由该面积换算成圆形时的直径)为0.02～20μm。

当平均粒径在20μm以上时，再起弧特性明显降低，同时，接触电阻特性也明显降低。而如果是平均粒径不足0.02μm的原料，则难以经济地制得均一的原料。而且，当选择不足0.02μm的那部分进行评价时，虽然其接触电阻特性没有异常，但是其再起弧特性显著地不稳定。

在本发明的另一个优选方案中，上述CuxSb化合物的粒子按平均粒子间距0.2～300μm高度地分散。

当化合物粒子的间距不足0.2μm时，接点的制造工艺在技术上有困难。当间距在300μm以上时，CuxSb化合物显示出凝聚和粗化的倾向，而且由于化合物的脱落等原因而难以获得接点表面的平滑性。而且，再起弧发生的频率也显著不稳定。

在本发明的另一个优选方案中，上述接点的上述接触面的平均表面粗糙度(Rave.)在10μm以下，其最小值(Rmin.)在0.05μm以上。

当表面粗糙度在10μm以上时，接触电阻特性显著地不稳定。而为了获得粗糙度在0.05μm以下的表面，在生产工艺上还存在难题。

在本发明的另一个优选方案中，在上述接点的上述接触面以外的其他表面上形成一层厚度至少为0.3mm的Cu层。

电极或导电棒上的焊银作业容易进行。

在本发明的另一个优选方案中，通过在上述接点的上述接触面上施加至少10KV电压的状态下，对1～10mA的电流进行断路来对上述接触面的表面进行精加工。

在1～10mA的范围内，可以使再起弧的发生频率显著减少。如果不足1mA，则不能产生应有的效果。如果超过10mA，则会导致接触面凹凸不平，并且会导致再起弧发生的不稳定，同时也导致接触电阻的不稳定。

在本发明的最优选方案中，涉及：

1.一种真空阀，是具有平均粒径为0.4～0.9μm并且其含量为65～85重量％的W和余量为Cu或CuSb合金的接点材料的真空阀，其特征在于，具有平均粒径为0.02～20μm并且含有0.09～1.4重量％的Cu₂Sb化合物的接点材料。

2.一种真空阀，是具有以平均粒径为0.4～0.9μm并且其含量为65～85重量％的W、平均粒径为0.4～9μm并且其含量为0.001～5重量％的Mo和余量的Cu或CuSb合金的接点材料的真空阀，其特征在于，具有平均粒径为0.02～20μm并且含有0.09～1.4重量％的Cu₂Sb化合物的接点材料，将W和Mo按照粗细为0.4～10μm的范围进行一体化。

3.一种真空阀，是具有平均粒径为0.4～0.9μm并且其含量为50～75重量％的Mo和余量为Cu或CuSb合金的接点材料的真空阀，其特征在于，具有平均粒径为0.02～20μm并且含有0.09～1.4重量％的Cu₂Sb化合物的接点材料。

4.一种真空阀，是具有以平均粒径为0.4～0.9μm并且其含量为50～75重量％的Mo、平均粒径为0.4～9μm并且其含量为0.001～5重量％的W和余量的Cu或CuSb合金的接点材料的真空阀，其特征在于，具有平均粒径为0.02～20μm并且含有0.09～1.4重量％的Cu₂Sb化合物的接点材料，将W和Mo按照粗细为0.4～10μm的范围进行一体化。

5.如前述1至4的任一项中所述的真空阀，其中，上述的Cu₂Sb化合物按平均粒子间距0.2～300μm高度分散。

(作用)

在实施例中再起弧发生的一般情况：

一般说来，电弧具有停滞和集中于电弧电压较低的区域的倾向。当通过使磁场(例如纵向磁场技术)作用于接点来将电流断路时，由于断路而产生的电弧并不停滞和集中于电弧电压较低的区域而是在接点的电极面上移动。因此，如能减轻在接点面上的局部过度损伤，就有助于改善断路特性和减少再起弧的发生频率。也就是说，由于电弧在接点电极上容易移动，因此，只要促进电弧的扩散，就能使得用于处理断路电流的接点电极面积有实质性的增加，从而有助于提高断路电流的特性。另外，由于减轻了电弧的停滞和集中，结果阻止了接点电极在局部区域的蒸发现象，并减轻了表面的粗糙化，从而有助于抑制再起弧的发生。

然而，当把一定值以上的电流断路时，电弧就会停滞于接点面上预测不到的某点或多点的部位，并使接点异常地熔化至断流极限。另外，异常熔化还会诱发接点电极材料的瞬时爆炸或蒸发，由此而产生的金属蒸气显著地阻碍了在开极过程(开极途中)中的真空断路器的绝缘恢复性，从而导致断流极限的进一步降低。进而，上述的异常熔化会形成巨大的熔体液滴，从而导致了接点电极粗糙化，并因此导致耐电压特性降低、再起弧发生次数增加和材料的异常消耗。作为造成这种现象生成原因的电弧是否会停滞于接点的电极面上，如上所述，这是完全不能预先测出来的，因此，希望能够向接点赋予一种不让产生的电弧停滞而是使其移动扩散的表面条件。

本发明中再起弧的发生时期：

如上所述，再起弧现象的发生机理尚未搞清楚，但是，根据本发明者们的实验观察，再起弧在真空阀内的接点与接点之间、接点与防弧板之间的区域以相当高的频率发生。为此，本发明者们如能找到一种用于例如抑制接点在受到电弧作用时放出的突发性气体、使接点表面状态最佳化以及抑制再起弧的发生都极为有效的技术，就能大幅度地减少了再起弧的发生次数。本发明者们通过上述模拟再起弧发生实验来对再起弧的发生进行了详细的研究，结果发现，在直接涉及接点材料的场合和涉及电极结构、防弧板结构等设计的场合，都与无法预期的高电压暴露等电学的和机械的外部条件等有关。然而，鉴于近年来对真空阀提出的耐高电压化的要求、大电流断路化的要求以及小形化的要求，可以认为，仅仅依靠上述对接点的改良所获的效果已经到了极限，因此有必要在上述那些措施之外寻找改良最适化的措施。

本发明者们把陶瓷制的绝缘容器外管、接点、防弧板、金属盖体、导电棒、密封零件、波纹管等各种构成零件一会儿安装到适宜的真空阀内，一会儿又从其中取出，以此进行模拟的再起弧发生实验，结果发现，直接承受电弧的接点的组成、材质及其状态、制造条件等对再起弧是否发生是很重要的。特别是当材质为脆性的情况下，由于投入时和断路时的冲击，可以观察到有许多微小的金属粒子放出并飞散到电极空间中，并且发现，与Cu-Bi、Cu-Te、Cu-Cr合金相比，以使用高硬度、高熔点的Cu-W或Cu-Mo合金较为有利。更重要的观察结果是，即使同为Cu-W或Cu-Mo合金，其微小金属粒子放出和飞散到电极空间中的程度也存在差异，以在Cu-W或Cu-Mo的制造过程中，特别是烧结温度较高者更有利于抑制再起弧的发生。

另外，本发明者们对再起弧现象发生的时期与Cu-W或Cu-Mo材料的状态之间的关系进行了观察，结果发现：(a)就接点的组织及其状态(偏析、均一性)而言，与制造工艺，特别是与混合条件的最佳化有关而与电流断路开合的经过次数无关，其特征是可以观察到无规则的再起弧现象发生；(b)就粘附或吸附在接点表面上的气体或水分的量和状态而言，这属于对已预先完成的接点在加工后的管理环境的问题，与烧结技术无直接关系，其特征是从电流断路开合次数较早的时期就能观察到再起弧现象的发生；(c)就隐藏于接点内部的杂质的量、状态等接点内部的状态而言，原料粉末的品质(对Cu粉、W粉或Mo粉的选择)和原料的混合状态成为重要的事项，可以在电流断路次数较后的阶段观察到再起弧的发生，考虑到这些原因，预示着制造工艺的重要性。

综上所述，再起弧现象的发生时期从表面上看与电流断路次数的进展无关，但是，根据上述(a)、(b)、(c)中的各个不同发生时期，可以判断其原因是各不相同的。可以认为，这是导致在各个真空阀中再起弧现象发生不稳定的重要原因之一。

本发明合金的作用：

本发明的合金由W(WMo)或Mo(MoW)、Cu(CuSb固溶体)和CuxSb化合物构成，其中，W(WMo)或Mo(MoW)具有一种能够提高接点全体耐弧性(电弧消耗)和伴随断路投入动作或开合动作所导致的机械消耗特性的功能；Cu(CuSb固溶体)具有一种能够在确保接点全体导电性的基础上将接触电阻稳定地维持在低电阻值的功能；CuxSb化合物分担着缓和由于W(WMo)或Mo(MoW)的过热所导致的Cu、CuSb固溶体和CuxSb化合物的过度蒸发损失以及作为再起弧稳定化成分的功能。CuxSb化合物最终起到作为再起弧稳定化成分的功能。

作用(1)：本发明的合金使得Cu-W合金中的W(WMo)或Mo(MoW)的量以及W(WMo)或Mo(MoW)的粒径达到最佳化。将被W(WMo)或Mo(MoW)包围着的导电性成分(Cu相、CuSb固溶体)的大小限定在50μm以下或者在50μm以下但占有预定面积以上的状态，就能谋求接点合金全体组织的细微均匀化。另外，通过将CuxSb化合物的粒径限定在预定值(0.1～20μm)的范围内，以及将CuxSb化合物的平均粒子间距控制在预定值(0.2～300μm)的范围内，可以使CuxSb化合物处于高度分散的状态，此外还能使CuxSb化合物凝集在接点面上，并能减少CuxSb化合物从接点面上脱落，因此，当接点面受到电弧作用时就能使选择地优先蒸发和飞散的CuxSb化合物的量降低至最低限度，同时使CuxSb化合物粒子均匀地分布在接点面上并使CuxSb化合物成分呈薄膜状均匀地分布在接点面上。其效果是发挥了再起弧特性和接触电阻特性的稳定性。

作用(2)：通过将合金中的W(WMo)或Mo(MoW)的平均粒径与CuxSb化合物的平均粒径控制在大体上相同的水平(大小)，也可以减轻W(WMo)或Mo(MoW)粒子的飞散脱落现象。另外，通过改进Cu(CuSb固溶体)与W(WMo)或Mo(MoW)之间的湿润性，也可以提高W(WMo)或Mo(MoW)粒子与Cu(CuSb固溶体)之间的粘合强度。即使在受到产生电弧时的热冲击，也能抑制CuxSb化合物从接点面上消失，而这种消失对再起弧的发生是十分有害的。其效果是发挥了再起弧特性和接触电阻特性的稳定性。

作用(3)：通过控制W(WMo)或Mo(MoW)的存在状态，可以达到合金组织的均匀化，因此，即使在受到电弧的作用之后，接点表面也能对再起弧的发生获得稳定的状态。

作用(4)：作为变形例，可以看出，Cu-W或Cu-Mo中的Mo或W的存在有利于减轻由于受到通电时或断路时的冲击所造成的微小金属粒子放到和飞散到电极空间中的现象。通常，在通电时或断路时，可以看到在W或Mo表面上有碎片产生，而且这些碎片有时会飞散或脱落，但是，通过使Cu-W或Cu-Mo中存在Mo或W，可以强化Cu与Mo或Cu与W的结合，并因此改善了在极微小的面积内的塑性变形能力。这种效果可以与上述的把CuxSb化合物的平均粒径和平均粒子间距控制在预定值以内所获的效果叠加起来。结果使得脱落粒子的发生减少，而且即使存在脱落粒子，也能发挥使这些粒子的先端部在某种程度上变成圆角的效果。因此可使作为表示接点表面状态程度的电场强化系数β从100以上改善至100以下。这特别有利于减轻在断路时的微小金属粒子向电极空间的放出和飞散。CuxSb化合物显示出最终作为再起弧稳定化成分的功能。其结果，即使在受到通电时或断路时的冲击，也能减少或抑制微小金属粒子的生成并因此减少了金属粒子的放出和飞散量，从而有利于对再起弧的控制和有利于接触电阻特性的稳定化。这样，由于具有最佳化的平均粒径和平均粒子间距的上述CuxSb化合物的效果和由W(WMo)或Mo(MoW)所带来的对电场强化系数β的改善所带来的利益，可以同时获得稳定的接触电阻特性和再起弧特性。

由于这些所希望的作用的协同效果，使得本合金中的CuxSb化合物能在维持通电、断路时的电流特性的基础上，使Cu-W或Cu-Mo合金获得稳定的接触电阻特性，并能抑制再起弧发生的频率。

附图的简要说明

通过下面结合附图所作的详细解释，将可容易地对本发明及其中举出的许多优点获得更完整的认识和更好的理解，其中：

图1的表图，概括了用于说明本发明的真空阀第1实施例的实施例1～29和比较例1～13的条件；

图2的表图概括了用于说明本发明的真空阀第1实施例的实施例1～29和比较例1～13的特性；

图3的表图概括了用于说明本发明的真空阀第2实施例的实施例30～58和比较例14～26的条件；

图4的表图概括了用于说明本发明的真空阀第2实施例的实施例30～58和比较例14～26的特性。

发明的具体实施方式

现在参考附图，其中，相同的参考数字符号表示在所有这几个图中的相同或相应的部分，更具体地可以参考图1中的符号，下面将描述本发明的一个实施方案。

本发明第1实施例的要旨是一种用于搭载有Cu-W类接点的真空阀中的接点材料，为了抑制和减轻在真空阀中的再起弧现象的发生以及获得接触电阻的稳定化，使接点材料由预定的W(WMo)、CuxSb化合物和Cu(CuSb固溶体)构成，这种材料可以获得对构成成分的量、大小、状态进行最适宜的控制的效果。因此，对构成成分的量、大小、状态(粒径或平均粒子间距)的控制是重要的事项。

下面示出用于说明本实施例效果的评价条件和评价方法等。

(1)再起弧特性

加工一套相互对向接触的直径30mm、厚5mm的圆盘状接点，使该接点中的一方具有250mm曲率半径的接触面，而使另一方具有平面的接触面，对它们皆按10μm的平均表面粗糙度进行精加工，然后将该圆盘状接点安装到一个可拆卸式真空阀中，测定对一个6KV×500A的电路断路20000次时的再起弧发生的频率。在安装该接点时，仅进行了烘烤加热(450℃×30分钟)，而在使用焊料焊接时就不再伴随进行加热。

(2)接触电阻特性

在将上述接点安装于可拆卸式真空阀中之后立即测定其接触电阻，其方法是在两者之间施加1kg的荷重，并施加24V×110A的电压电流，在此状态下测出接触面之间的电位下降值，然后据此算出新样品时(试验前)的接触电阻值(x)。进而在将上述6KV×500A的电路断路20000次以进行再起弧的试验结束之后，立即在与上述相同电压电流条件下测出其电位下降值，然后据此算出试验后的接触电阻值(y)。

然而，在本实例的接点材料中，即使在样品新时，接触电阻也会随着接点的各种条件和精加工情况的不同而在30～200μΩ的范围内变化。因此，本发明用试验前和试验后的接触电阻的比例来评价接触电阻特性。以试验后的接触电阻值(y)变化为相当于样品新时的接触电阻值(x)的若干倍(y/x)作为接触特性，结果示于图1的表中。

(3)各接点制造方法的一个实例

在制造[Cu-W-CuxSb]合金时，在工业上通常有5种方法可供选择。

方法1：首先制造CuxSb化合物，再将该CuxSb化合物粉碎以制成CuxSb化合物粉末。然后分别按预定量称取Cu粉末(或CuSb固溶体粉末)、W粉末、CuxSb化合物粉末，将其充分混合，在例如4吨/cm²的压力下加压成型，在烧结后将其作为接点原料使用。

方法2：首先在例如1200℃下制造一种事先调整到预定空隙量的(CuW)骨架、(CuSb固溶体W)骨架、(W)骨架。另外制造CuxSb化合物、CuSb合金。然后将Sb成分(上述CuxSb化合物、CuSb合金)和Cu成分在例如1150℃的温度下熔融浸渗于上述每一种骨架的预定空隙中，所获产品作为接点原料使用。

方法3：由于在Cu-W合金中的CuxSb化合物的量要比(Cu+W)的量少得多，因此，CuxSb在合金中必须达到充分均匀混合。作为均匀混合的方法，例如首先把CuxSb化合物最终所需量中的一部分或全部与大体上同体积的W混合(必要时可以追加Cu)，得到第1次的混合粉末(必要时可反复进行至第n次混合)。

再将该第1次混合粉末(或第n次混合粉末)与剩余的W粉末混合，最终获得了混合状态十分良好的(W+CuxSb化合物)混合粉末。将该(W+CuxSb化合物)混合粉末与预定量的Cu粉末混合，然后在氢气氛中(也可以在真空中)和在例如1060℃的温度下进行一次或多次组合的烧结和加压，从而制成Cu-W-CuxSb接点原料，然后将其按预定形状加工成接点。

另外，也可以把CuxSb化合物最终所需量中的一部分或全部与大体上同体积的Cu粉末混合(必要时可追加W)，得到第1次的混合粉末(必要时可反复进行至第n次混合)。

再将该第1次混合粉末(或第n次混合粉末)与剩余的Cu粉末混合，最终获得了混合状态十分良好的(Cu+CuxSb化合物)混合粉末。将该(Cu+CuxSb化合物)混合粉末与预定量的W粉末混合，然后在氢气氛中(也可以在真空中)和在例如1060℃的温度下进行一次或多次组合的烧结和加压，从而制成{Cu-W-CuxSb}接点原料，然后将其按预定形状加工成接点。

方法4：按照使用离子镀装置或溅射装置的物理方法或者使用球磨装置的机械方法制得一种在W粉表面上被覆有CuxSb化合物的W粉，将该被覆有CuxSb化合物的W粉与Cu粉混合，然后在氢气氛中(也可以在真空中)和在例如1060℃的温度下进行一次或多次组合的烧结和加压，从而制成{Cu-W-CuxSb}接点原料。

方法5：使用摇动运动和搅拌运动叠加的方法，该方法也是在将Cu粉、W粉与CuxSb化合物粉末均匀混合的技术中特别有益的方法。按照该方法就不会出现一般在使用丙酮等溶剂时所看到的结块或变成凝聚物的现象，从而提高了作业效率。

另外，在混合作业中，赋予搅拌容器的搅拌运动的搅拌数R与赋予搅拌容器的摇动运动的摇动数S之比R/S如果选择在10～0.1左右的优选范围内，则向处于破碎、分散、混合过程中的粉末输入的能量也就落入优选的范围内，从而具有可以使混合作业中的粉末发生变质或污染的程度尽可能降低的特征。

使用以往的混砂机进行混合时，可以在粉碎过程中向粉末施加压碎的作用，但是，在将摇动运动与搅拌运动叠加的本方法中，由于上述的R/S比率基本上分布在10～0.1左右的范围内，因此能在粉末相互之间呈粘聚程度的条件下进行混合，这样可以保持良好的透气性，因此可以提高烧结性，从而可以获得优质的成型体或烧结体或骨架。另外，由于不输入必要量以上的能量，所以不会引起粉末变质。使用这种状态的混合粉末作原料，也可以使烧结和熔融浸渍后的合金产生尽可能少的气体，从而有利于再起弧特性的稳定化。

现在参照下面示出的实施例来详细地描述本发明的第1实施例。

实施例1～3

首先说明组装断路试验用实验阀的概要。准备一个其端面被研磨成平均表面粗糙度为约1.5μm的陶瓷制绝缘容器(主成分：Al₂O₃)，在组装之前对该陶瓷制绝缘容器进行1650℃的前加热处理。

作为密封零件，准备一种厚度为2mm的42重量％Ni-Fe合金板。

作为焊接材料，准备一种厚度为0.1mm的72重量％Ag-Cu合金板。

将上述准备的各种部件按照可达到气密封接合的方式配置于两个被接合物(陶瓷制绝缘容器的端面与密封零件)之间，提供给密封零件与陶瓷绝缘容器之间的密封工序使用，以便将真空度抽至5×10^-4Pa。

下面示出供试接点材料的内容、评价内容及评价结果等。

对于{Cu-W-CuxSb-余量Cu}的合金(x＝2)来说，准备一种平均粒径为1.5μm的W粉作为原料粉，使用从上述制造方法1～5中选择的适宜方法来制造{60～92重量％W-CuxSb-余量Cu}的接点材料。将这些材料加工成预定形状的接点试验片，再将其接触面精加工至表面粗糙度为2μm后作为试验片使用。接点材料的内容示于图1的表中，评价的条件和结果示于图2的表中。

首先，测定在图1表中的实施例2所示的{75重量％W-Cu₂Sb-余量Cu}合金的再起弧特性和接触电阻特性，将测得值作为标准值。

与此相对照，在比较例1的{60重量％W-Cu₂Sb-余量Cu}合金的情况下，在对6KV×500A的电路进行20000次断路时的再起弧特性显示1.34～2.16％这样高的再起弧发生频率和不稳定性，这比作为标准的实施例2的{75重量％W-Cu₂Sb-余量Cu}合金的情况要差得多，因此不好。

关于在再起弧特性测定之后的接触电阻特性，在比较例1中，由于合金中的Cu含量所带来的效果，使得其接触电阻特性相当于以实施例2为100时的1/2左右(42.4～61.8)，能在大部分区域发挥低的而且稳定的接触电阻特性。

另一方面，当W含量象实施例1那样为{65重量％W-Cu₂Sb-余量Cu}合金时和象实施例3那样为{85重量％W-Cu₂Sb-余量Cu}合金时，其再起弧发生频率显示0.96～0.99和0.93～0.95的允许范围。另一方面，以实施例2的接触电阻值作为100进行对比时，其接触电阻值显示出基本上没有不利影响的100.1～128和118.6～142.5的范围。

与此相对照，在比较例2的{92重量％W-Cu₂Sb-余量Cu}合金的情况下，虽然显示0.91～0.94范围内稳定的再起弧发生频率和不稳定性，但是其接触电阻值高达719～1634而且显示出很大的不稳定性，这样不仅不能提供实用，而且通过其他的试验表明，在通电时其温升值也高。通过500A的断路试验，可以观察到在接点面上产生了由于过热而在局部引起的龟甲状裂纹。还可观察到在断路表面上生成了巨大的龟裂并有一部分表面脱落。虽然其再起弧特性处于好的范围内，但是由于Cu含量的不足而导致其导电性降低并成为产生焦耳热的主要原因，而且其接触电阻值存在大幅度增高的部分。

如上所述，对于比较例1的{60重量％W-Cu₂Sb-余量Cu}合金来说，可以观察到再起弧的频繁发生和接触电阻值的大幅度增加。另外，对于比较例2的{92重量％W-Cu₂Sb-余量Cu}合金来说，可以观察到其接触电阻值较大幅度地增加，因此不好。对于本发明的目的来说，当W量在65～85重量％(实施例1～3)的范围内时，可以显示综合的稳定性。

实施例4～7

上述实施例1～3示出了{W-Cu₂Sb-余量Cu}合金中的Mo量为0时的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，当以实施例2的再起弧特性作为1.00时，对于{75重量％W-Cu₂Sb-余量Cu}合金来说，当其中的Mo量为0.001～5％时，其再起弧特性显示0.94～0.98倍的相对值，这说明其再起弧特性与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。另外，当以实施例2的接触电阻值作为100时，上述合金的接触电阻显示95.4～159.6倍的相对值，这说明其接触电阻特性与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。

根据对接点表面的观察，当存在预定量的Mo时，具有在某种程度上抑制W碎片的倾向。然而，在比较例3中的Mo量为12％的情况下，显示出0.96～1.36的再起弧特性，因此不好，与作为标准的实施例2的特性相比，可发现其再起弧频繁地发生和大幅度不稳定的发生，因此不好，除此之外，还显示128.7～273.2的接触电阻值，与作为标准的实施例2的特性相比，可发现其接触电阻值发生大幅度的不稳定，因此不好。另外，根据对接点表面的观察，显示出对W碎片的抑制效果差。WMo的一体化粒子成为组成上偏析的状态。当存在这种偏析时，再起弧特性和接触电阻值都存在不稳定的倾向。由此可以看出，当Mo量如图1表中实施例4～7所示那样处于0.001～5％的范围内时，可以显示综合的稳定性。

实施例8～9

上述实施例1～3和比较例1～2示出了{W-Cu₂Sb-余量Cu}合金中的W量为60～92重量％、W的平均粒径为1.5μm时的效果，或者，对于上述实施例4～7和比较例3来说，示出了{WMo-Cu₂Sb-余量Cu}合金中的Mo量为0.001～12重量％、WMo一体化粒子的平均粒径为1.5μm时的效果，但是，不限定于平均粒径为1.5μm时也能发挥本发明的效果。

也就是说，如图1表中的实施例8～9所示，在Mo量为0、W量为75重量％的{75重量％W-Cu₂Sb-余量Cu}合金的情况下，即使平均粒径为0.4μm或9μm，也能使再起弧发生倍率显示0.88～1.02的相对值，这表明其特性与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。

当以实施例2的接触电阻为100时，其接触电阻倍率显示95.2～138.2倍的相对值，基本上处于好的范围内。

与此相对照，当W的平均粒径为0.1μm(比较例4)时，虽然其接触电阻倍率为90.5～99.6，属于极优良的范围，但是其再起弧发生倍率为2.66～3.18，这要比作为标准的实施例2的特性差得多，因此不好。可以认为，其原因是由于所用的W的平均粒径为极细的0.1μm的缘故，对接点原料中气体量的调查结果表明，接点原料中的气体不能充分除去而残留下来的事实特别容易导致再起弧的频繁发生。

另外，当平均粒径为较粗的15μm时，其再起弧发生倍率显示3.42～6.28(倍)的相对值，这要比作为标准的实施例2的特性差得多，而且其稳定性也较差。另外，当以实施例2的接触电阻为100时，其接触电阻倍率显示118～784倍的相对值，基本上属于不好的范围(比较例4～5)。另外，由于再起弧频繁地发生，因此评价没有进行到预定的20000次而是到2000次便中止。在接点原料中的气体含量大幅度地增加。

实施例10～15

上述的实施例1～9示出了{W-CuxSb-余量Cu}合金中的辅助成分相当于x＝2时的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，如图1表中的实施例10～15所示，以实施例2的再起弧特性为1.00，当辅助成分的CuxSb中的x为1.9～5.5时，其再起弧特性显示0.98～1.04倍的相对值，这表明其再起弧特性与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。当以实施例2的接触电阻值为100时，其接触电阻显示95.4～124.1倍的相对值，这表明其接触电阻特性与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。

与此相对照，如比较例6那样，当CuxSbW中的x不足1.9时，其接触电阻倍率在98.0～124.1的范围内，与作为标准的实施例2的特性相比，属于同等特性的范围，但是，其再起弧发生倍率为0.98～4.18，这要比作为标准的实施例2的特性不稳定得多。

其原因是由于CuxSbW中的x不足1.9，所以Sb的分布不能很均匀地分散，从而导致存在一个没有Sb的广泛区域(Sb偏析)，其程度随所处场所的不同而异。

综上所述，{W-CuxSb-Cu}合金中的x优选在2.75～5.5的范围内。

实施例16～18

上述实施例1～15示出了{W-CuxSb余量Cu}合金中辅助成分CuxSb的量为0.11重量％时的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，如图1表中的实施例16～18所示，以实施例2的再起弧特性为1.00，当辅助成分CuxSb的量为0.09～1.4％时，其再起弧特性显示0.94～1.04倍的相对值，这表明其再起弧特性与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。当以实施例2的接触电阻值为100时，其接触电阻显示99.7～146.6倍的相对值，这表明其接触电阻特性与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。

与此相对照，如比较例7所示，以实施例2的接触电阻值为100，当CuxSb中的x为0.03％时，其接触电阻显示90.0～95.9倍的相对值，这表明其接触电阻特性与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。但是，当以实施例2的再起弧特性为1.00时，其再起弧特性显示0.31～3.36的再起弧倍率，这要比作为标准的实施例2的特性不稳定得多。其原因是由于在合金制造时在技术上的理由，无法经济地获得CuxSb十分均匀地分散的合金的缘故。

另外，如比较例8所示，以实施例2的接触电阻值为100，当CuxSb所占的重量为2.3％时，其接触电阻显示181.5～446.0倍的相对值，这要比作为标准的实施例2的特性不稳定得多。另外，当以实施例2的再起弧特性为1.00时，该比较例显示2.02～6.62倍的再起弧倍率，这要比作为标准的实施例2的特性不稳定得多。其原因是由于CuxSb的量过大，容易引起镀银不良，无法经济地制得CuxSb十分均匀地分散的合金的缘故。

综上所述，{W-CuxSb-Cu}合金中的作为辅助成分的CuxSb的量优选在0.09～1.4重量％的范围内。

实施例19～20

上述实施例1～18示出了{W-CuxSb-余量Cu}合金中作为辅助成分的CuxSb的粒径为7μm时的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，如图1表中的实施例19～20所示，以实施例2的再起弧特性作为1.00，当CuxSb的粒径为0.02～20μm时，其再起弧特性显示0.94～0.99倍的相对值，这表明其再起弧特性与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。另外，当以实施例2的接触电阻值作为100时，其接触电阻特性显示97.1～124.8倍的相对值，这表明其接触电阻特性与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。

与此相对照，如比较例9所示，以实施例2的接触电阻值作为100，当辅助成分CuxSb的粒径不足0.02μm时，难以大量地制得一种具有CuxSb粒子均匀细微地分散的组织的接点原料，因此只好中止了试验并将不足0.02μm的范围从有效范围中排除。

另外，如比较例10所示，以实施例2的接触电阻值作为100，当CuxSb的粒径为34μm时，其接触电阻显示216.3～417.4倍的相对值，这要比作为标准的实施例2的特性差得多，而且也很不稳定。另外，当以实施例2的再起弧特性作为1.00时，显示0.99～2.46的再起弧倍率，这要比作为标准的实施例2的特性不稳定得多。

其原因是，由于存在接触电阻大的粗CuxSb粒子，因此要使接触点恰好落在该粗CuxSb粒子上就存在概率的问题，因此接触电阻表现得很不稳定，另外，由于粘合性不好的CuxSb粒子的数量较多，因此容易引起银焊料的粘结不良，从而难以经济地获得CuxSb十分均匀地分散的合金。

综上所述，{W-CuxSb-Cu}合金中作为辅助成分的CuxSb的粒径优选在0.02～20.0μm的范围内。

实施例21～24

上述实施例1～20示出了{W-CuxSb-余量Cu}合金中作为辅助成分的CuxSb粒子的平均间距为25μm时的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，如图1表中的实施例21～24所示，以实施例2的再起弧特性作为1.00，当CuxSb粒子的平均间距为0.2～300μm时，其再起弧特性显示0.98～1.24倍的相对值，这说明其再起弧特性与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。另外，当以实施例2的接触电阻值作为100时，其接触电阻特性显示95.3～144.7倍的相对值，这表明其接触电阻特性与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。

与此相对照，如比较例11所示，当辅助成分CuxSb粒子的平均间距不足0.2μm时，其情况与上述比较例9相同，也就是难以大量地制得一种CuxSb粒子间距不足0.2μm而且具有微细分散的组织的接点原料，因此只好中止试验并且将其从本发明的有效范围中排除。

另外，如比较例11所示，以实施例2的再起弧特性作为1.00，当CuxSb粒子的平均间距为600μm时，显示2.16～5.58倍的再起弧倍率，这要比作为标准的实施例2的特性差得多并且很不稳定。

另外，当以实施例2的接触电阻作为100时，其接触电阻显示128.7～275.5倍的相对值，这要比作为标准的实施例2的特性差得多并且很不稳定。

由于接触电阻大的CuxSb粒子与CuxSb粒子相互之间的间隔增大，使得接触电阻较小的Cu相或CuSb合金相的间距也随之增大，因此使得其组织成为粗大的组织状态，从而使得其接触电阻值随着接触点位置的不同而发生很大幅度的不稳定。即使对于再起弧特性来说，由于粗大组织状态的原因也会导致随着阴极斑点位置的不同而显示同样的不稳定状态，从而使再起弧值发生大幅度的不稳定。

综上所述，{W-CuxSb-Cu}合金中作为辅助成分的CuxSb的平均粒子间距优选在0.2～300μm的范围内。

实施例25～27

上述实施例1～24示出了在{W-CuxSb-余量Cu}合金中作为导电成分中的Sb的量(固溶于CuSb固溶体中的Sb的量)为0.01重量％时的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，如图1表中的实施例25～27所示，以实施例2的再起弧特性作为1.00，当导电性成分中的Sb的量为0.004～0.5％时，其再起弧特性显示0.90～1.02倍的相对值，这表明其再起弧特性与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。当以实施例2的接触电阻值作为100时，其接触电阻特性显示98.3～145.5倍的相对值，这也表明其接触电阻特性与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。

但是，如比较例13所示，以实施例2的再起弧特性作为1.00，当导电性成分中Sb的量为0.5％以上时，显示1.00～2.24倍的再起弧倍率，这要比作为标准的实施例2的特性差。另外，在比较例13中，当以实施例2的接触电阻值作为100时，其接触电阻显示392.4～617.7倍的相对值，这要比作为标准的实施例2的特性差得多并且也很不稳定。

实施例28、29

上述实施例1～27示出了在{W-CuxSb-余量Cu}合金中以CuSb固溶体作为导电性成分时的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，以实施例2的再起弧特性作为1.00时，不管是在使用{Cu+CuSb固溶体}或{Cu}中任一种作为导电成分的情况下，其再起弧特性皆显示0.96～0.99倍的相对值，这表明其再起弧特性与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。当以实施例2的接触电阻值作为100时，其接触电阻显示90.8～123.3倍的相对值，这表明其接触电阻特性与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。

另外，上述实施例1～29示出了在制成{W-CuxSb-余量Cu}合金之后，在其接触面的表面粗糙度(Rave.)为2μm时对再起弧特性、接触电阻特性所带来的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，当平均表面粗糙度(Rave.)在10μm以下时，即使其最小值(Rmin.)在0.05μm以上，其接触电阻特性也能与实施例2的特性同等地稳定。

上述实施例1～29示出了用银焊法将{W-CuxSb-余量Cu}合金直接焊到电极或导电棒上以构成电路时给再起弧特性、接触电阻特性所带来的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，即使不在{W-CuxSb-余量Cu}合金的接触面上而是在其他表面上形成一层厚度至少为0.3mm的Cu层来改善其镀银粘结性时，其再起弧特性和接触电阻特性也能与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。

上述实施例1～29中示出了，在制成{W-CuxSb-余量Cu}合金后再将其接触面加工成2μm的表面粗糙度(Rave.)时可以给再起弧特性和接触电阻特性带来效果，但是在由{W-CuxSb-余量Cu}合金形成的接触面上，通过在施加至少10KV电压的状态下对1～10mA的电流进行断路来对表面进行精加工，可以获得更稳定的再起弧特性和接触电阻特性。

下面描述本发明真空阀的第2实施例。

本发明第2实施例的要旨是一种用于搭载有Cu-Mo类接点的真空阀中的接点材料，为了抑制和减轻在真空阀中的再起弧现象的发生以及获得接触电阻的稳定化，使接点材料由预定的Mo(MoW)、CuxSb化合物和Cu(CuSb固溶体)构成，这种材料可以获得对构成成分的量、大小、状态进行最适宜的控制的效果。因此，对构成成分的量、大小、状态(粒径或平均粒子间距)的控制是重要的事项。

另外，为了说明本实施例的效果而对再起弧特性和接触电阻特性进行的评价与前面实施例中进行的评价相同，可以参考前文说明书第11页。

下面描述Cu-Mo类接点制造方法的一个实例。

在制造[Mo-CuxSb-Cu]合金时，在工业上通常有5种方法可供选择。

方法1：首先制造CuxSb化合物，再将该CuxSb化合物粉碎以制成CuxSb化合物粉末。然后分别按预定量称取Cu粉末(或CuSb固溶体粉末)、Mo粉末、CuxSb化合物粉末，将其充分混合，在例如4吨/cm²的压力下加压成型，在烧结后将其作为接点原料使用。

方法2：首先在例如1200℃下制造一种事先调整到预定空隙量的(MoCu)骨架、(Mo-CuSb固溶体)骨架、(Mo)骨架。另外制造CuxSb化合物、CuSb合金。然后将Sb成分(上述CuxSb化合物、CuSb合金)和Cu成分在例如1150℃的温度下熔融浸渗于上述每一种骨架的预定空隙中，所获产品作为接点原料使用。

方法3：由于在Cu-Mo合金中的CuxSb化合物的量要比(Cu+Mo)的量少得多，因此，CuxSb在合金中必须达到充分均匀混合。作为均匀混合的方法，例如首先把CuxSb化合物最终所需量中的一部分或全部与大体上同体积的Mo混合(必要时可以追加Cu)，得到第1次的混合粉末(必要时可反复进行至第n次混合)。

再将该第1次混合粉末(或第n次混合粉末)与剩余的Mo粉末混合，最终获得了混合状态十分良好的(Mo+CuxSb化合物)混合粉末。将该(Mo+CuxSb化合物)混合粉末与预定量的Cu粉末混合，然后在氢气氛中(也可以在真空中)和在例如1060℃的温度下进行一次或多次组合的烧结和加压，从而制成{Mo-CuxSb-Cu}接点原料，然后将其按预定形状加工成接点。

另外，也可以把CuxSb化合物最终所需量中的一部分或全部与大体上同体积的Cu粉末混合(必要时可追加Mo)，得到第1次的混合粉末(必要时可反复进行至第n次混合)。

再将该第1次混合粉末(或第n次混合粉末)与剩余的Cu粉末混合，最终获得了混合状态十分良好的(Cu+CuxSb化合物)混合粉末。将该(Cu+CuxSb化合物)混合粉末与预定量的Mo粉末混合，然后在氢气氛中(也可以在真空中)和在例如1060℃的温度下进行一次或多次组合的烧结和加压，从而制成{Mo-CuxSb-Cu}接点原料，然后将其按预定形状加工成接点。

方法4：按照使用离子镀装置或溅射装置的物理方法或者使用球磨装置的机械方法制得一种在Mo粉表面上被覆有CuxSb化合物的Mo粉，将该被覆有CuxSb化合物的Mo粉与Cu粉混合，然后在氢气氛中(也可以在真空中)和例如1060℃的温度下进行一次或多次组合的烧结和加压，从而制成{Mo-CuxSb-Cu}接点原料。

方法5：使用摇动运动和搅拌运动叠加的方法，该方法也是在将Cu粉、Mo粉与CuxSb化合物粉末均匀混合的技术中特别有益的方法。按照该方法就不会出现一般在使用丙酮等溶剂时所看到的结块或变成凝聚物的现象，从而提高了作业效率。

另外，在混合作业中，赋予搅拌容器的搅拌运动的搅拌数R与赋予搅拌容器的摇动运动的摇动数S之比R/S如果选择在10～0.1左右的优选范围内，则向处于破碎、分散、混合过程中的粉末输入的能量也就落入优选的范围内，从而具有可以使混合作业中的粉末变质或污染的程度尽可能降低的特征。

使用以往的混砂机进行混合时，可以在粉碎过程中向粉末施加压碎作用，但是，在将摇动运动与搅拌运动叠加的本方法中，由于上述的R/S比率基本上分布在10～0.1左右的范围内，因此能在粉末相互之间呈粘聚程度的条件下进行混合，这样可以保持良好的透气性，因此可以提高烧结性，从而可以获得优质的成型体或烧结体或骨架。

另外，由于不输入必要量以上的能量，所以不会引起粉末变质。使用这种状态的混合粉末作原料，也可以使烧结和熔融浸渍后的合金产生尽可能少的气体，从而有利于再起弧特性的稳定化。

现在参考下面举出的实施例来详细地描述本发明的第2实施例。

实施例30～32

同样地，首先测定在图3表中的实施例31所示的{60重量％Mo-Cu₂Sb-余量Cu}合金的再起弧特性和接触电阻特性，将测得值作为标准值。

与此相对照，在比较例14的{44重量％Mo-Cu₂Sb-余量Cu}合金的情况下，在对6KV×500A的电路进行20000次断路时的再起弧特性显示1.31～2.05％这样高的再起弧发生频率和不稳定性，这比作为标准的实施例31的{60重量％Mo-Cu₂Sb-余量Cu}合金的情况要差得多，因此不好。

关于在再起弧特性测定之后的接触电阻特性，在比较例14中，由于合金中的Cu含量所带来的效果，使得其接触电阻特性相当于以实施例31为100时的1/2左右(40.2～58.7)，能在大部分区域发挥低的而且稳定的接触电阻特性。

另一方面，当Mo含量相当于实施例30的{50重量％Mo-Cu₂Sb-余量Cu}合金和实施例32的{75重量％Mo-Cu₂Sb-余量Cu}合金的情况下，分别显示0.86～0.90和0.83～0.85的允许范围内的再起弧发生频率。

另一方面，当以实施例31的接触电阻值作为100进行对比时，其接触电阻分别显示95.1～121和112.6～135.4的范围。

与此相对照，在比较例15的{82重量％Mo-Cu₂Sb-余量Cu}合金的情况下，虽然显示0.8～0.84范围内稳定的再起弧发生频率，但是其接触电阻值高达683.5～1553.1而且显示很大的不稳定性，这样不仅不能提供实用，而且通过其他的试验表明，在通电时其温升值也高。通过500A的断路试验，可以观察到在接点面上产生了由于过热而在局部引起的龟甲状裂纹。除此之外，还可观察到在断路表面上生成了巨大的龟裂并有一部分表面脱落。虽然比较例15的再起弧特性处于好的范围内，但是由于Cu含量的不足而导致其导电性降低并成为产生焦耳热的主要原因，而且其接触电阻值存在大幅度增高的部分。

如上所述，对于比较例14的{44重量％Mo-Cu₂Sb-余量Cu}合金来说，可以观察到再起弧的频繁发生和接触电阻值的大幅度增加。另外，对于比较例15的{82重量％Mo-Cu₂Sb-余量Cu}合金来说，可以观察到其接触电阻值较大幅度地增加，因此不好。对于本发明的目的来说，当Mo量象实施例30～32所示那样在50～75重量％的范围内时，可以显示综合的稳定性。

实施例33～36

上述实施例30～32示出了{Mo-Cu₂Sb-余量Cu}合金中的W量为0时的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，如图4表中所示，当以实施例31的再起弧特性作为1.00时，对于实施例33～36的{60重量％Mo-Cu₂Sb-余量Cu}合金来说，当其中的W量为0.001～5％时，其再起弧特性显示0.84～0.88倍的相对值，这说明其再起弧特性与作为标准的实施例31的特性同等地稳定。另外，当以实施例31的接触电阻值作为100时，上述合金的接触电阻显示90.6～129.0倍的相对值，这表明其接触电阻特性与作为标准的实施例31的特性同等地稳定。

根据对接点表面的观察，当存在预定量的W时，具有在某种程度上抑制Mo碎片的倾向。然而，如比较例16所示，当Mo量为12％时，显示0.86～1.36的再起弧特性，属于较好的范围，能够发挥与作为标准的实施例31大体上同等的再起弧特性。

然而，比较例16的接触电阻倍率为122.3～259.5，与作为标准的实施例1的特性相比，可以发现大幅度的不稳定，因此不好。另外，根据对接点表面的观察，MoW的一体化粒子成为组织上偏析的状态并显示出对Mo碎片的抑制效果差。当存在这种偏析时，再起弧特性和接触电阻值都存在不稳定的倾向。由此可以看出，当W量如实施例33～36所示那样处于0.001～5％的范围内时，可以显示综合的稳定性。

实施例37、38

上述实施例30～32和比较例14、15示出了{Mo-Cu₂Sb-余量Cu}合金中的Mo量为44～82重量％、Mo的平均粒径为1.5μm时的效果，或者，对于上述实施例33～36和比较例16来说，示出了{MoW-Cu₂Sb-余量Cu}合金中的W量为0.001～12重量％、MoW一体化粒子的平均粒径为1.5μm时的效果，但是，不限定于平均粒径为1.5μm时也能发挥本发明的效果。

也就是说，如图3表中的实施例37、38所示，在W量为0、Mo量为60重量％的{60重量％Mo-Cu₂Sb-余量Cu}合金的情况下，即使平均粒径为0.4μm～9μm，也能使再起弧发生倍率显示0.79～0.97的相对值，这表明其特性与作为标准的实施例31的特性同等地稳定。

当以实施例31的接触电阻为100时，其接触电阻倍率显示90.4～131.3倍的相对值，基本上处于好的范围内。

与此相对照，如比较例17所示，当Mo的平均粒径为0.1μm时，虽然其接触电阻倍率为86.0～94.6，属于极优良的范围，但是其再起弧发生倍率为2.39～2.86，这要比作为标准的实施例31的特性差得多，因此不好。可以认为，其原因是由于所用的Mo的平均粒径为极细的0.1μm的缘故，对接点原料中气体量的调查结果表明，接点原料中的气体不能充分除去而残留下来的事实特别容易导致再起弧的频繁发生。

另外，如比较例18所示，当平均粒径为较粗的15μm时，其再起弧发生倍率显示3.08～5.65(倍)的相对值，这要比作为标准的实施例2的特性差得多，而且其稳定性也较差。另外，当以实施例31的接触电阻为100时，其接触电阻倍率显示112.9～745.4倍的相对值，基本上属于不好的范围。另外，由于再起弧频繁地发生，因此评价没有进行到预定的20000次而是到2000次便中止。在接点原料中的气体含量大幅度地增加。

实施例39～44

上述的实施例30～38示出了{Mo-CuxSb-余量Cu}合金中的辅助成分相当于x＝2时的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，如图4表中的实施例39～44所示，以实施例31的再起弧特性为1.00，当辅助成分的CuxSb中的x为1.9～5.5时，其再起弧特性显示0.86～1.0倍的相对值，这表明其再起弧特性与作为标准的实施例31的特性同等地稳定。当以实施例31的接触电阻值为100时，实施例39～44的接触电阻显示0.6～117.3倍的相对值，这表明其接触电阻特性与作为标准的实施例31的特性同等地稳定。

与此相对照，如比较例19那样，当CuxSbW中的x不足1.9时，其接触电阻倍率在93.1～117.9的范围内，与作为标准的实施例31的特性相比，属于同等特性的范围，但是，其再起弧发生倍率为0.88～3.97，这要比作为标准的实施例31的特性相比不稳定得多。其原因是由于比较例19的CuxSbW中的x不足1.9，所以Sb的分布不能很均匀地分散，从而导致存在一个没有Sb的广泛区域(Sb偏析)，其程度随所处场所的不同而异。

综上所述，{Mo-CuxSb-Cu}合金中的x优选为X＝1.9以上～5.5。

实施例45～47

上述实施例30～44示出了{Mo-CuxSb-余量Cu}合金中辅助成分CuxSb的量为0.11重量％时的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，如图4表中的实施例45～47所示，以实施例31的再起弧特性为1.00，当CuxSb的量为0.09～1.4％时，其再起弧特性显示0.84～0.96倍的相对值，这表明其再起弧特性与作为标准的实施例31的特性同等地稳定。当以实施例31的接触电阻为100时，其接触电阻显示99.7～146.6倍的相对值，这表明其接触电阻特性与作为标准的实施例31的特性同等地稳定。

与此相对照，如比较例20所示，以实施例31的接触电阻值为100，当CuxSb中的x为2，而其用量为0.03重量％时，其接触电阻显示85.5～91.1倍的相对值，这表明其接触电阻特性与作为标准的实施例31的特性同等地稳定。

但是，当以实施例31的再起弧特性为1.00时，比较例20的再起弧特性显示0.21～2.36的再起弧倍率，这要比作为标准的实施例31的特性不稳定得多。其原因是由于在合金制造时在技术上的理由，无法经济地获得CuxSb十分均匀地分散的合金的缘故。

另外，如比较例21所示，以实施例31的接触电阻值为100，当CuxSb中的x为2，而其用量为2.3重量％时，其接触电阻显示172.4～423.7倍的相对值，这要比作为标准的实施例31的特性不稳定得多。

另外，当以实施例31的再起弧特性为1.00时，比较例21显示1.92～6.26倍的再起弧倍率，这要比作为标准的实施例31的特性不稳定得多。其原因是由于CuxSb的量过大，容易引起镀银不良，无法经济地制得CuxSb十分均匀地分散的合金的缘故。

综上所述，{Mo-CuxSb-Cu}合金中作为辅助成分的CuxSb的量优选在0.09～1.4重量％的范围内。

实施例48～49

上述实施例30～47示出了{Mo-CuxSb-余量Cu}合金中作为辅助成分的CuxSb的粒径为7μm时的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，如图4表中的实施例30～44所示，以实施例31的再起弧特性作为1.00，当CuxSb的粒径为0.02～20μm时，其再起弧特性显示0.85～0.90倍的相对值，这表明其再起弧特性与作为标准的实施例31的特性同等地稳定。另外，当以实施例31的接触电阻值作为100时，其接触电阻特性显示92.0～118.6倍的相对值，这表明其接触电阻特性与作为标准的实施例31的特性同等地稳定。

与此相对照，如比较例22所示，以实施例31的接触电阻值作为100，当辅助成分CuxSb的粒径不足0.02μm时，难以大量地制得一种具有CuxSb粒子均匀细微地分散的组织的接点材料，因此只好中止了试验并将不足0.02μm的范围从有效范围中排除。

另外，如比较例23所示，以实施例31的接触电阻值作为100，当CuxSb的粒径为34μm时，其接触电阻显示205.5～396.5倍的相对值，这要比作为标准的实施例31的特性差得多，而且也很不稳定。另外，当以实施例31的再起弧特性作为1.00时，显示0.89～2.34的再起弧倍率，这要比作为标准的实施例31的特性不稳定得多。

综上所述，{Mo-CuxSb-Cu}合金中作为辅助成分的CuxSb的粒径优选在0.02～20.0μm的范围内。

实施例50～53

上述实施例30～49示出了{Mo-CuxSb-余量Cu}合金中作为辅助成分的CuxSb粒子的平均间距为25μm时的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，如图4表中的实施例50～53所示，以实施例31的再起弧特性作为1.00，当CuxSb粒子的平均间距为0.2～300μm时，其再起弧特性显示出0.82～1.11倍的相对值，这表明其再起弧特性与作为标准的实施例31的特性同等地稳定。另外，当以实施例31的接触电阻值作为100时，其接触电阻特性显示90.5～137.5倍的相对值，这表明其接触电阻特性与作为标准的实施例31的特性同等地稳定。

与此相对照，如比较例24所示，当辅助成分CuxSb粒子的平均间距不足0.2μm时，其情况与上述比较例22相同，也就是难以大量地制得一种CuxSb粒子间距不足0.2μm而且具有微细分散的组织的接点原料，因此只好中止试验并且将其从本发明的有效范围中排除。另外，如比较例25所示，以实施例31的再起弧特性作为1.00，当CuxSb粒子的平均间距为600μm时，显示1.94～5.30倍的再起弧倍率，这要比作为标准的实施例31的特性差得多并且很不稳定。另外，当以实施例31的接触电阻作为100时，其接触电阻显示122.3～261.7倍的相对值，这要比作为标准的实施例31的特性差得多并且很不稳定。

由于接触电阻大的CuxSb粒子与CuxSb粒子相互之间的间隔增大，使得接触电阻较小的Cu相或CuSb合金相的间隙也随之增大，使得其组织成为粗大的组织状态，从而使得其接触电阻值随着接触点位置的不同而发生很大幅度的不稳定。即使对于再起弧特性来说，由于粗大组织状态的原因也会导致随着阴极斑点位置的不同而显示同样的不稳定状态，从而使再起弧值发生大幅度的不稳定。

综上所述，{Mo-CuxSb-Cu}合金中作为辅助成分的CuxSb的平均粒子间距优选象实施例50～53所示那样在0.2～300μm的范围内。

实施例54～56

上述实施例1～53示出了在{Mo-CuxSb-余量Cu}合金中作为导电成分中的Sb的量(固溶于CuSb固溶体中的Sb的量)为0.01重睛％时的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，如图4表中的实施例54～56所示，以实施例31的再起弧特性作为1.00，当导电性成分中的Sb的量为0.004～0.5重量％时，其再起弧特性显示0.86～0.97倍的相对值，这表明其再起弧特性与作为标准的实施例31的特性同等地稳定。当以实施例31的接触电阻值作为100时，其接触电阻特性显示95.7～138.2倍的相对值，这也表明其接触电阻特性与作为标准的实施例31的特性同等地稳定。

但是，如比较例26所示，以实施例31的再起弧特性作为1.00，当导电成分中Sb的量为0.5重量％以上时，显示0.90～2.01倍的再起弧倍率，这要比作为标准的实施例31的特性差。另外，在比较例26中，当以实施例31的接触电阻值作为100时，其接触电阻显示372.4～586.8倍的相对值，这要比作为标准的实施例31的特性差得多并且也很不稳定。

实施例57、58

上述实施例30～56示出了在{Mo-CuxSb-余量Cu}合金中以CuSb固溶体作为导电性成分时的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，以实施例31的再起弧特性作为1.00时，不管是象图4的图表中实施例57那样使用{Cu+CuSb固溶体}作为导电成分，或者象实施例58那样使用{Cu}作为导电成分，其再起弧特性皆显示0.86～0.96倍的相对值，这表明其再起弧特性与作为标准的实施例31的特性同等地稳定。当以实施例31的接触电阻值作为100时，其接触电阻显示86.3～117.0倍的相对值，这表明其接触电阻特性与作为标准的实施例2的特性同等地稳定。

另外，上述实施例1～56示出了在制成{Mo-CuxSb-余量Cu}合金之后，在其接触面的表面粗糙度(Rave.)为2μm时对再起弧特性、接触电阻特性所带来的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，当平均表面粗糙度(Rave.)在10μm以下时，即使其最小值(Rmin.)在0.05μm以上，其接触电阻特性也能与实施例31的特性同等地稳定。

上述实施例1～58示出了用银焊法将{Mo-CuxSb-余量Cu}合金直接焊到电极或导电棒上以构成电路时给再起弧特性、接触电阻特性所带来的效果，但是不限定于该条件也能发挥本发明的效果。

也就是说，即使不在{Mo-CuxSb-余量Cu}合金的接触面上而是在其他表面上形成一层厚度至少为0.3mm的Cu层来改善其镀银粘结性时，其再起弧特性和接触电阻特性也能与作为标准的实施例31的特性同等地稳定。

上述实施例1～58示出了，在制成{Mo-CuxSb-余量Cu}合金后再将其接触面加工成2μm的表面粗糙度(Rave.)时可以给再起弧特性和接触电阻特性带来效果，但是在由{Mo-CuxSb-余量Cu}合金形成的接触面上，通过在施加至少10KV电压的状态下对1～10mA的电流进行断路来对表面进行精加工，可以获得更稳定的再起弧特性和接触电阻特性。

另外，上述的具有在第1、第2实施例中说明的接点的真空阀，不管是搭载在真空开关装置中还是搭载在真空断路器中，皆能获得同样的效果。

如前面的详细说明，按照本发明，搭载{W-CuxSb-余量Cu}合金作为接点，使用W、WMo作为合金中的耐电弧成分，而且W、WMo在合金中的含量为65～85％，其粒径为0.4～9μm。另外，采用CuxSb作为辅助成分，而且使CuxSb的含量为0.09～1.4重量％，CuxSb中的x＝1.9～5.5，CuxSb的粒径为0.02～20μm，其平均粒子间距为0.2～300μm。另外，采用Cu、CuSb固溶体作为导电成分，而且在CuSb固溶体中以固溶状态存在的Sb量在0.5％以下。其结果，不仅能把在受到电弧作用时选择性地优先蒸发的CuxSb的飞散控制到尽可能少的程度，而且即使受到电弧发生时的热冲击，也能抑制在接点面上产生对再起弧的发生有不利影响的明显的龟裂产生，同时还能减轻W粒子的飞散脱落。这样，使用CuxSb，可以期望改善合金组织的均一化作用等，因此，即使在受到电弧的作用之后，也能期望减轻接点表面的熔化和飞散损失，并且还能期望抑制再起弧的发生和提高接点的接触电阻特性。

或者，搭载{Mo-CuxSb-余量Cu}合金作为接点，使用Mo、MoW作为合金中的耐电弧成分，而且Mo、MoW在合金中的含量为50～75重量％，其粒径为0.4～9μm。另外，采用CuxSb作为辅助成分，而且使CuxSb的含量为0.09～1.4重量％，CuxSb中的x＝1.9～5.5，CuxSb的粒径为0.02～20μm，其平均粒子间距为0.2～300μm。另外，采用Cu、CuSb固溶体作为导电成分，而且在CuSb固溶体中以固溶状态存在的Sb量在0.5重量％以下。其结果，不仅能把在受到电弧作用时选择性地优先蒸发的CuxSb的飞散控制到尽可能少的程度，而且即使受到电弧发生时的热冲击，也能抑制在接点面上产生对再起弧的发生有不利影响的明显的龟裂产生，同时还能减轻Mo粒子的飞散脱落。这样，使用CuxSb，可以期望改善合金组织的均一化作用等，因此，即使在受到电弧的作用之后，也能期望减轻接点表面的熔化和飞散损失，并且还能期望抑制再起弧的发生和提高接点的接触电阻特性。

显而易见，根据上述的技术，本发明可以做出许多进一步的改进和变化方案。应该理解，在权利要求限定的范围内，只要不背离本文所描述的内容，本发明皆能够实施。

Claims

1.一种真空阀，是具有平均粒径为1.5μm并且含量为75重量％的W和余量为Cu或CuSb合金的接点材料的真空阀，其特征在于，是含有粒径为7μm、平均粒子间距为25μm并且含有0.09～1.4重量％的Cu₂Sb化合物的接点材料。

2.一种真空阀，是具有平均粒径为1.5μm并且含量为75重量％的W、和余量的Cu或CuSb合金的接点材料的真空阀，其特征在于，是含有粒径为0.02～20μm、平均粒子间距为25μm并且含有0.11重量％的Cu₂Sb化合物的接点材料。

3.一种真空阀，是具有平均粒径为1.5μm并且含量为75重量％的W和余量为Cu或CuSb合金的接点材料的真空阀，其特征在于，是含有粒径为7μm、平均粒子间距为0.2-300μm并且含有0.11重量％的Cu₂Sb化合物的接点材料。