JP2000057912A - 真空バルブ用接点の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接点表面状態を安定化させて、再点弧特性と
経済性とに優れた真空バルブ用接点の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 Ｃｕ、Ａｇの少なくとも１つよりなる導
電性成分と、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉの群から選ばれた金
属又はその炭化物よりなる耐弧性成分とから構成された
接点の製造に於いて、熱処理容器１１の底部の凹面（ま
たは平面）形状を転写させた凸面（または平面）形状の
焼結体３１を得る第１の工程と、焼結体３１を、上ポン
チ５１、下ポンチ５２を有する成形金型４１に挿入し、
相対密度を８０％以上とするに十分な外力を与え接点素
材６１を得る第２の工程とを、この順序で実施する。こ
れにより、安定した接点表面状態を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、再点弧特性及び
製造簡略性にすぐれた真空バルブ用接点の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】真空中でのアーク拡散性を利用して、高
真空中で電流遮断を行わせる真空バルブの接点は、対向
する固定、可動の２つの接点から構成されている。真空
遮断器には、大電流断性能、耐電圧性能、耐溶着性能の
基本的３要件の他に接点の接触抵抗性能、耐消耗性能、
電流裁断性能、耐消耗特性、製造性などが要件となって
いるが、近年では使用条件の過酷化や適用範囲の拡大、
小形化要求を満たす観点から特に再点弧特性、経済的要
求を満たす観点から特に製造簡略性が問われている。

【０００３】これらの要件の中には相反するものがある
関係上、単一の金属種によって総ての要件を満足させる
ことは不可能である。この為、実用されている多くの接
点材料に於いては、不足する性能を相互に補うような２
種以上の元素を組合せることによって、例えば大電流
用、高耐圧用などのように特定の用途に合った接点材料
の選択採用が行われ、それなりに優れた特性を持つ真空
バルブが開発されているが、さらに強まる低再点弧化、
経済性要求を充分満足する真空バルブは未だ得られてい
ないのが実情である。

【０００４】従来、Ｂｉを０．５重量％（ｗｔ％）含有
させたＣｕ−Ｂｉ合金（特公昭４１−１２１３１号）が
知られている。これは微量のＢｉを結晶粒界に偏析して
存在させ合金自体を脆化させる結果、耐電圧特性を大幅
に劣化させることなく、溶着引きはずし力（耐溶着性）
を改善し、大電流断性を実現している。しかし、脆性の
Ｂｉの存在が再点弧特性の向上に対して障害となってい
る。

【０００５】また、他の接点として、Ｃｕ−Ｔｅ合金
（特公昭４４−２３７５１号）も多用されている。これ
は結晶粒界粒内に析出したＣｕ₂ Ｔｅが、上記Ｃｕ−Ｂ
ｉの場合と同様に合金自体を脆化させる結果、耐溶着性
を改善し大電流断性を実現している。その為、この接点
もＢｉと同様の理由で再点弧特性の向上に対して障害と
なっている。

【０００６】また、他の接点として、Ｃｒを５０重量％
程度含有させたＣｕ−Ｃｒ合金（特公昭４５−３５１０
１号）も用いられている。この合金は、Ｃｒ自体がＣｕ
と略同等の蒸気圧特性を保持し、かつ強力なガスのゲッ
タ作用を持ち優れた特性を発揮している。しかし、この
合金は活性なＣｒを使用していることから、接点素材の
製造（焼結工程など）、接点素材から接点片へと仕上げ
加工する時などに於いて、原料粉の選択、不純物の混
入、雰囲気の管理などに配慮しながら製造しているが、
真空バルブの再点弧特性の向上要求に対しては、必ずし
も完全な技術とはなっていない。

【０００７】再点弧特性を向上させる要求に対しては、
上記接点材料の組成成分のみでは十分な対応が不可能と
なって来ており、前記組成成分と共にその製造技術の高
度化が必要である。

【０００８】すなわち、組成成分的に優れた範囲にある
接点材料であっても、その製造条件によって再点弧特性
は著しく変動すると共に著しいバラツキも見られ、再点
弧特性は組成成分でのみで一義的に決定出来ないことが
判った。

【０００９】そこで、本発明者らが目標性能を持つ健全
な接点材料を得ることを目的に、特性の変動やバラツキ
に及ぼす製造条件の影響を検討したところ、原料粉の純
度、粒度分布など原材料技術や加圧・成形加工技術や温
度、時間、雰囲気など基本的焼結技術以外に、接点表面
の仕上げ加工状態に依存していることが判った。

【００１０】すなわち、従来の接点素材の製造方法は、
まず原料を混合した後、加圧成形し、次いで焼結し接点
素材を得て、最後に旋盤などで接点形状に仕上げ加工し
ている。（これは、本発明方法での第２の工程と第１の
工程とが逆となっている。）その為、後述する様に、旋
盤加工による表面状態の劣化などの欠点が表れ、再点弧
発生に影響を与えている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記した様に、旋盤加
工による表面状態の劣化の影響を除外する為に、接点素
材製造工程の最後の工程から、この旋盤加工工程をなく
し、表面状態の劣化などによる再点弧発生を軽減化させ
ることが課題として挙げられる。

【００１２】再点弧現象の発生で接点材料側に原因とし
て係わる場合には、一般に合金中の組成の変動、原料粒
子の粒度や粒度分布、組織偏析の程度、接点合金中に存
在する空孔の程度、ガス量の程度などが関与している場
合が多い。

【００１３】更に、接点素材を接点として仕上げ加工す
る際の加工表面の状態（粗さなど）の差異も再点弧発生
のバラツキの一因であることが判ってきた。その為再点
弧発生の抑制の為に、加工表面状態を高度化工程（例え
ば仕上げ表面の一層の平滑化や清浄化など）を充実させ
て対応することが行われている。

【００１４】しかしこの様な表面状態の高度化工程は、
接点コスト、真空バルブコストとしての製造コストの上
昇を招くことから、機能的な低再点弧化要求と共に低製
造コスト化要求を両立させる必要性が挙げられている。

【００１５】そこで、この発明の目的は、接点の製造に
於いて最初に熱処理容器と共に加熱して焼結し（第１の
工程）、次いで成形仕上げ（第２の工程）を与え、接点
表面状態を安定化させて、再点弧特性と経済性とに優れ
た真空バルブ用接点の製造方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明に係る真空バルブ用接点の製造方法は、Ｃ
ｕ、Ａｇの少なくとも１つよりなる導電性成分と、１５
〜７０重量％（ｗｔ％）のＷ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉの少な
くとも１つよりなる金属又はその炭化物よりなる耐弧性
成分と、必要により添加された０．０５〜２重量％のＢ
ｉ、Ｔｅ、Ｓｂの１つよりなる耐溶着性成分とで構成さ
れた真空バルブ用接点の製造方法に於いて、導電性成分
と、耐弧性成分と、必要により添加された耐溶着性成分
との均一混合体を得た後、この均一混合体を、底部が平
面又は凹面の熱処理容器中に挿入し、熱処理容器と共に
加熱して焼結し、熱処理容器の底部形状を転写させた一
面が平面又は凸面を持つ焼結体を得る第１の工程と、熱
処理容器から平面又は凸面を持つ焼結体を取出し、次い
で取出した焼結体を、一面が平面又は凹面の上ポンチ又
は下ポンチを有する成形金型に挿入した後、相対密度
（理論密度に対する焼結密度の比率）を８０％以上（１
００％を含む）とするに十分な外力を焼結体に与え、一
面に平面又は凸面を持つ接点素材を得る第２の工程とを
具備し、第１の工程を先に実施し、第２の工程を後に実
施することを特徴とする。

【００１７】また、本発明に係る真空バルブ用接点の製
造方法は、Ｃｕ、Ａｇの少なくとも１つよりなる導電性
成分と、１５〜７０重量％のＷ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉの少
なくとも１つよりなる金属又はその炭化物よりなる第1
の耐弧性成分と、第１の耐弧性成分に対して、０．１〜
５０重量％のＴａ、Ｎｂ、Ｖの少なくとも１つから選択
された第２の耐弧性成分と、必要により添加された０．
０５〜２重量％のＢｉ、Ｔｅ、Ｓｂの１つよりなる耐溶
着性成分とで構成された真空バルブ用接点の製造方法に
於いて、導電性成分と、第１及び第２の耐弧性成分と、
必要により添加された耐溶着性成分との均一混合体を得
た後、この均一混合体を、底部が平面又は凹面の熱処理
容器中に挿入し、熱処理容器と共に加熱して焼結し、熱
処理容器の底部形状を転写させた一面が平面又は凸面を
持つ焼結体を得る第１の工程と、熱処理容器から平面又
は凸面を持つ焼結体を取出し、次いで取出した焼結体
を、一面が平面又は凹面の上ポンチ又は下ポンチを有す
る成形金型に挿入した後、相対密度（理論密度に対する
焼結密度の比率）を８０％以上（１００％を含む）とす
るに十分な外力を前記焼結体に与え、一面に平面又は凸
面を持つ接点素材を得る第２の工程とを具備し、第１の
工程を先に実施し、第２の工程を後に実施することを特
徴とする。

【００１８】また、本発明に係る真空バルブ用接点の製
造方法は、Ｃｕよりなる導電性成分と、Ｃｒよりなる第
１の耐弧性成分と、Ｃｒに対して、０．１〜５０重量％
のＴａ、Ｎｂ、Ｖの少なくとも１つから選択された第２
の耐弧性成分と、必要により添加された０．０５〜２重
量％のＢｉ、Ｔｅ、Ｓｂの１つよりなる耐溶着性成分と
で構成されたとで構成された真空バルブ用接点の製造方
法に於いて、導電性成分と、第１及び第２の耐弧性成分
と、必要により添加された耐溶着性成分との均一混合体
を得た後、この均一混合体を、底部が平面又は凹面の熱
処理容器中に挿入し、熱処理容器と共に加熱して焼結
し、熱処理容器の底部形状を転写させた一面が平面又は
凸面を持つ焼結体を得る第１の工程と、熱処理容器から
平面又は凸面を持つ焼結体を取出し、次いで取出した焼
結体を、一面が平面又は凹面の上ポンチ又は下ポンチを
有する成形金型に挿入した後、相対密度（理論密度に対
する焼結密度の比率）を８０％以上（１００％を含む）
とするに十分な外力を焼結体に与え、一面に平面又は凸
面を持つ接点素材を得る第２の工程とを具備し、第１の
工程を先に実施し、第２の工程を後に実施することを特
徴とする。

【００１９】ここで、導電性成分は、０．３５重量％以
下のＣｒ、Ｔｉの少なくとも１つを固溶するＣｕ又はＡ
ｇ合金より成るマトリックスを形成したものとすること
ができる。

【００２０】また、第１の工程は、非酸化性雰囲気に
て、７００℃以上導電性成分の融解温度未満の温度範囲
で加熱焼結するものとすることもできる。更に、熱処理
容器は、容器内部とその外部とを通気密閉する着脱自在
な蓋体を持ち、少なくとも一面に解放面を持つ容器の解
放面端面と、蓋体の前記解放面端面と対向する部分との
少なくとも一方の平均表面粗さを、５〜２５μｍ（Ｒｍ
ａｘ．）としたものとすることもできる。

【００２１】ここで、この製造方法の作用について説明
する。 一面に、平面又は凹面又は凸面を持たせた接点素材を
得る第２の工程の作用効果について検討する。最新の開
閉装置プラントや開閉システムでも、その性能がたった
１つの接点材料、接点部品の品質欠陥によって、バラツ
キが出たり機能を発揮しないケースが存在する場合があ
る。

【００２２】本発明者らは、接点の表面仕上げ状態と再
点弧発生状態とを対比した結果、上記した再点弧発生の
バラツキの一部には、接点の材料的諸因子（例えば前記
接点組織、組成など）を一定とした時、接点製造時の表
面の仕上げ状態と密接に相関し、これらを一定に制御す
ることにより再点弧発生状態のバラツキを低減化出来る
ことを見出し、この発明を完成するに至った。

【００２３】接点製造時の表面仕上げ加工の方法は、工
業的には旋盤加工法によることが多い。その為、表面の
状態（粗さ、うねりなど）は、被加工接点の材料的因子
（組織、組成変動など）に依存すると共に切削条件（切
削バイトの切削能力の変動など）にも大きく影響され、
各接点毎に表面状態は変動している。この様に旋盤加工
法による仕上げ加工では、接点の表面状態のバラツキは
避けられない。その結果が再点弧発生のバラツキとして
表れていると判断した。

【００２４】そこで、本発明では、接点の表面状態を安
定化する為に、接点として仕上げる最終工程から旋盤加
工工程を排除し、最終工程には後述する成形金型の導入
により安定化した表面を得て、前記した旋盤加工法によ
る被害（接点表面状態の不安定による再点弧発生のバラ
ツキ）を除去した。

【００２５】次に、焼結体を得る第１の工程に於いて
使用する熱処理容器の作用効果及び内容について検討す
る。第１の工程の実施に於いて使用する熱処理容器は、
溶解、焼結など加熱処理中に被熱処理体（Ｃｕ又は／及
びＡｇよりなる導電性成分と、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉの
群から選ばれた金属又はその炭化物よりなる耐弧性成分
と、必要により添加したＢｉ、Ｔｅ、Ｓｂの１つよりな
る補助成分とから構成されたこれらの混合粉）と共に加
熱して用いる。その為熱処理容器の粗さ、清浄性など表
面状態が被熱処理体の特性のバラツキ幅に影響を与えて
いることが判った。

【００２６】また、必要により熱処理容器中の被熱処理
体と熱処理中の雰囲気を制御すること（例えば、熱処理
容器の内部と外部との圧力差を制御することなど）の為
に、熱処理容器は、被熱処理体の種類内容によって蓋体
付きと蓋体なしの２種類を選択使用することが有益とな
る。

【００２７】すなわちＣｕ−Ｗ合金の場合のＣｕ、Ａｇ
−ＷＣ合金の場合のＡｇ、Ｃｕ−Ｃｒ合金の場合のＣ
ｒ、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｂｉ合金の場合のＢｉの如く、これら
の合金中で最も蒸気圧の高い方の成分の組成変動に影響
を及ぼす。その結果、複数個のＣｕ−Ｃｒ−Ｂｉ合金の
評価では、前記した再点弧発生値の最大と最小が１００
０倍のバラツキを示した。そこでＣｕ−Ｃｒ−Ｂｉ合金
の場合の様に、特に蒸気圧の高い成分を含有する合金系
での組成変動幅を安定させる技術として、例えば熱処理
容器の解放面端面と、これと対向する蓋体の表面粗さを
制御することが有効である。

【００２８】すなわち蒸気圧成分の組成変動に配慮しな
くても良い場合には、熱処理容器の一端は解放のまま
（即ち、蓋体なしの熱処理容器で）実施するが、Ｃｕ−
Ｃｒ−Ｂｉ合金の様に、組成変動に配慮を要する場合に
は、蓋体付きの熱処理容器を使用するのが望ましい。

【００２９】使用する熱処理容器の解放面端面と対向す
る蓋体の表面粗さを、５〜２５μｍ（Ｒｍａｘ．）とし
て通気路を確保することが望ましい。この通気路を通し
て熱処理瞬時の容器内部と外部の雰囲気の質や圧力を熱
処理に好ましい雰囲気状態に通気密閉しながら自己調整
する結果、接点合金中の高い蒸気圧成分の過度の選択的
な蒸発飛散に基づく成分量変動をなくし、熱処理後の接
点合金成分量を一定に保つ作用をする。その結果安定し
た再点弧特性を備えた接点合金を得る。

【００３０】通気路の表面粗さが５μｍ未満では、充分
な通気が行えず、熱処理後の、接点合金中のガス量の増
加や接点合金表面に被膜生成（主として酸化物）が見ら
れ、再点弧特性が劣る（再点弧発生数が多い）。

【００３１】一方、通気路の表面粗さが２５μｍを越え
ると、接点合金中の高蒸気圧成分の蒸発飛散により成分
量減少が大となり、熱処理後の接点合金成分量を一定に
保つ作用が失われる傾向にあり、蓋体付きの効果を失
い、蓋体なしの熱処理容器と同等となる。

【００３２】なお、第１の工程に於いて、前記被熱処理
体は、熱処理用容器材質である例えば黒鉛と、加熱処理
中直接的に接触することになり、この被熱処理体と炭素
とが、冶金的反応を呈するする場合が見られる。その結
果、この被熱処理体が熱処理用容器から、健全な形態で
取り出せず損傷を受けるのみならず熱処理用容器を破壊
する等、表面形状的な不都合さがみられる場合がある。
これらは、次の、第２の工程の実施に対して、致命的損
害となるばかりか、経済的損失も重大な問題となる。そ
こで健全な形態で（冶金的反応がなく）取り出す為に、
熱処理用容器としては、清浄化した表面を有する黒鉛又
は酸化物（カルシア、イットリア、アルミナ等）製熱処
理用容器を選択する。

【００３３】更に、第１の工程の後に第２の工程（第
１の工程を先に実施し、第２の工程を後に実施）を実施
することによる作用効果について検討する。前述の様
に、従来の接点素材の製造方法では、まず原料を混合し
た後、加圧成形し、次いで焼結し接点素材を得て、最後
に旋盤などで接点形状に仕上げ加工している（本発明方
法での第２の工程と第１の工程とが逆となっている）。
その為旋盤加工による表面状態の劣化などの欠点が再点
弧発生に直接的に影響を与えることとなる。

【００３４】これに対して、本発明方法では、成形金型
による第２の工程を最後の工程としていることから、旋
盤加工による表面状態の劣化による再点弧発生を抑止し
ている。

【００３５】更に、成形金型による第２の工程を最後の
工程としていることから、接点形状としての仕上げ加工
を略することも可能となる。最終形状、又はニヤネット
形状を有する接点素材を得る手段として極めて重要であ
る。

【００３６】即ち、本発明に於いて、第２の工程を後と
する効果は、経済性理由と共に接点表面の安定化効果を
得ることにある。 最後に、第２の工程に於いて使用する成形金型につい
て検討する。本発明に於いて、第２の工程に於ける成形
金型の内面の表面状態は、そのまま接点素材の表面状態
となり、その結果再点弧特性に直接的に関与することと
なり、極めて重要である。

【００３７】Ｃｕ−Ｗ接点は無論のこと、Ｃｕ−Ｃｒ接
点においても、ある程度の高耐圧分野に適応出来るが、
より過酷な高耐圧領域及び突入電流を伴う回路に於いて
は、再点弧の発生という問題がみられている。

【００３８】この様に、耐弧成分の異なる接点材料に変
えても再点弧の発生を充分には抑制出来ず、材料組成以
外の再点弧現象の発生原因の存在が示唆される。すなわ
ち、発明者らがＣｕ−Ｃｒ接点を使用して、遮断回数経
過と再点弧発生状況との関係を詳細に調査したところ、
大別して、遮断回数経過直後は希頻度に発生若しくは全
く発生せずそのあと途中から急激に発生する真空バルブ
Ａと、逆に、遮断回数経過直後に多頻度に発生しその後
飽和する真空バルブＢとが存在していることを確認し
た。

【００３９】これらに使用した真空バルブの表面を観察
すると、前者の真空バルブＡの場合の再点弧発生は、接
点材料組成や接点内部の影響、例えば不純物、ガス、ポ
アの影響を主として受けているものと考えられる。一方
後者の真空バルブＢの場合には、その接点表面状態、例
えば材料屑・微粒子・被膜の付着、変色、吸着ガス等が
影響しているものと考えられ、これが前述した材料組成
以外の再点弧現象の発生原因の１つとして挙げられる。

【００４０】以上の知見から、再点弧現象の発生を更に
抑制するには、接点材料組成そのものと共に、接点表面
状態の管理、改善も重要となった。この結果は、再点弧
特性に直接的に関与する接点の表面状態を左右する第２
の工程に於ける成形金型の内面の表面状態が極めて重要
であることを示している。

【００４１】旋盤やバフ研磨など機械的方法による仕上
加工によって製品としている場合、旋盤やバフ研磨時の
加工条件を改善してもその表面状態、特に表面粗さの仕
上到達の程度には限度があることから、再点弧特性向上
に対しても限度がある。

【００４２】また注意深く管理し厳選したダイアモンド
粉を使ったバフ研磨法で仕上加工したとしても、その時
の表面荒さＲｍａｘ．は、数μｍ以上となる。その上、
仕上加工面上には、水分、ガスの吸着が認められ、再点
弧特性の低下を招く。また高精度で良く整備された旋盤
を使って仕上加工したとしても、表面荒さＲｍａｘ．
を、数μｍ以下とすることは工業的には困難である。

【００４３】その上、仕上加工面上には、どうしても除
去出来ない微少の切削屑や加工痕跡が残存する上、加工
時に生成した酸化被膜の残存も認められ、これらは総て
再点弧特性に直接的に関与する。

【００４４】更に、電解研磨法による仕上げでも、電解
液として塩酸と硫酸との混合電解液を使っての電解研磨
による電気化学的方法による仕上加工では、選択的に粒
界が腐食されその境界が凹凸として現れ、再点弧特性の
低下を招く。

【００４５】これに対して、第２の工程に於ける上ポン
チ（又は下ポンチ）表面、成形金型表面は、電子顕微鏡
的に観察し組成分析を行ったところ、切削痕跡、切削屑
その他異物の付着の全くない現象を認めると共に、表面
粗さも小さく極めて安定している。特にＷＣ−Ｃｏ超硬
合金製の成形金型によって第２の工程を実施した接点で
は、更に安定した表面状態を得て、再点弧特性の向上に
有益であった。

【００４６】第２の工程で、ＷＣ−Ｃｏ超硬合金製上、
下ポンチと、これを内張した成形金型を使用して製造し
た表面を持つ接点（粗さＲｍａｘ．が０．５μｍ近傍又
はそれ以下の領域）と、旋盤切削によって製造した表面
を持つ接点（表面粗さＲｍａｘ．が数μｍ近傍またはそ
れ以上の領域）との再点弧特性発生率を比較したとこ
ろ、前者の成形金型法の特性の方が安定した表面状態を
持ち（粗さが小さくかつ安定）、かつ付着物などのない
安定した表面状態を示すと共に、低い再点弧特性発生率
を示した。特に多数個の接点を製造した場合には、前者
の成形金型法による接点では評価した多数個とも、一定
の状態（表面状態及び再点弧特性）を示しているのに対
して、後者の旋盤切削によって製造した表面を持つ接点
では、バラバラの特性であった。

【００４７】以上示した〜によって、再点弧発生率
の低減に対しては、第１の工程の後に、成形金型を使用
した第２の工程を実施することによる有利性が明確化さ
れた。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。本発明の主旨は、Ｃ
ｕ、Ａｇの少なくとも１つよりなる導電性成分と、Ｗ、
Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉの群から選ばれた金属又はその炭化物
よりなる耐弧性成分と、必要により添加したＢｉ、Ｔ
ｅ、Ｓｂの１つよりなる補助成分とから構成された接点
合金の製造に於いて、熱処理容器の底部形状を転写させ
た焼結体を得る第１の工程、前記焼結体を成形金型に挿
入した後、相対密度を８０％以上（１００％を含む）と
するに十分な外力を前記焼結体に与え接点素材を得る第
２の工程とを順次経て、安定した再点弧特性を有する接
点合金の製造方法であり、以下の実施例によってその効
果を明らかにする。

【００４９】上記で説明した再点弧特性に関する評価
は、次のようにして行った。 （ａ）：再点弧特性 各接点合金を直径４２ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤状接点片
とし、これを着脱型真空バルブに装着し、５０Ｈｚ、
７．２ｋＶ×５００Ａを２０００回遮断した時の再点弧
発生数を自動測定した。なお評価は、２台の遮断器で評
価した（真空バルブとしては６本、従って遮断総数１
２，０００回のデータ）。 （ｂ）：遮断特性 ７．２ｋＶ×２０ｋＡを、投入と遮断を３回繰り返し、
溶着の発生の状況と再点弧発生の状況を観察した。

【００５０】（実施例１）７５Ｃｕ−２５Ｃｒ合金を代
表接点として使用し本発明効果を示す。まず、次のよう
な第１の容器１１と第１の成形金型４１とを用意し、第
１の接点素材６１の製造について説明する。

【００５１】まず、材質が炭素（Ｃ）で、外径４８ｍ
ｍ、内径４２ｍｍ（厚さ３ｍｍ、底厚さ５ｍｍ）の内容
積を持ち、熱処理容器の底部形状が曲率半径７２ｍｍの
凹面形状を持つ熱処理容器、及び外径４８ｍｍ、厚さ５
ｍｍの蓋体を用意し、第１の工程で使用する接点合金製
造用熱処理容器（第１の容器）１１とした。

【００５２】また、上ポンチ５１又は下ポンチ５２のい
ずれかの一面を１μｍ以下の表面粗さに仕上げた凹面を
持つ上ポンチ５１、下ポンチ５２を備えた成形金型（第
１の成形金型４１）を用意した。

【００５３】図１（ａ）に示すように、底部に凹面を持
つ第１の容器１１中に、均一に混合した所定量の原料粉
末（導電成分Ｃｕ、耐弧成分Ｃｒ）２１を投入し、真空
度２×１０^-4Ｐａ．の真空中で１０４０℃×２時間の焼
結処理によって、焼結すると共に第１の容器１１の底部
形状を転写させ一面に凸面形状を持たせた第１の焼結体
３１を製造した（第１の工程）。

【００５４】次いで、図１（ｂ）に示すように、第１の
焼結体３１を第１の成形金型４１に挿入し、８トン／ｃ
ｍ² で加圧した後、第１の成形金型４１から取出し第１
の接点素材６１とした（第２の工程）。なお、図１
（ｂ）においては、凹面を持つ下ポンチ５２を使用して
いる。

【００５５】再点弧特性を評価した結果、５０Ｈｚ、
７．２ｋＶ×５００Ａを２０００回遮断した場合の再点
弧特性を評価した結果、発生頻度が０．１％未満で好ま
しい特性を示した。

【００５６】なお、第１の工程に於ける第１の焼結体３
１の相対密度は、６０％未満では次の第２の工程で十分
良質な接点素材とすることが出来ず、再点弧の抑止に効
果が低かった。

【００５７】第２の工程後の第１の接点素材６１の再点
弧発生頻度を、相対密度が８０％以上（１００％を含
む）のものと８０％未満のものとを比較すると、後者の
方が前者と比較して１．３倍以上に増加し好ましくな
い。

【００５８】また第２の工程後の第１の接点素材６１の
導電成分Ｃｕ中の耐弧成分Ｃｒ（Ｔｉも同様）量を、
０．３５重量％以下とした時には、一層安定した再点弧
抑止の効果を示す。しかし、０．３５重量％を越えたも
のとすると第１の接点素材６１全体の導電率が著しく低
下する。その結果、電流遮断特性が０．８倍程度に低下
し好ましくない。

【００５９】更に、第１の工程に於ける加熱焼結温度
は、７００℃以上に制御することが好ましい。その理由
は、７００℃未満では第１の焼結体３１の相対密度の下
限値６０％を確保できず、第２の工程後の第１の接点素
材６１の再点弧発生頻度が１．５倍以上に増加してしま
い、好ましくない。

【００６０】（実施例２）７５Ｃｕ−２５Ｃｒ合金を代
表接点として使用し、本発明効果を示す。次のような第
２の容器１２と第２の成形金型４２とを用意し、第２の
接点素材６２の製造について説明する。

【００６１】材質が炭素（Ｃ）で、外径４８ｍｍ、内径
４２ｍｍ（厚さ３ｍｍ、底厚さ５ｍｍ）の内容積を持
ち、熱処理容器の底部形状が平面形状を持つ熱処理容
器、及び外径４８ｍｍ、厚さ５ｍｍの蓋体を用意し、第
１の工程で使用する接点合金製造用熱処理容器（第２の
容器）１２とした。

【００６２】また、上ポンチ５３又は下ポンチ５４のい
ずれかの一面を１μｍ以下の表面粗さに仕上げた凹面を
持つ上ポンチ５３、下ポンチ５４を備えた成形金型（第
２の成形金型４２）を用意した。

【００６３】図２（ａ）に示すように、底部に平面を持
つ第２の容器１２中に、均一に混合した所定量の原料粉
末（Ｃｕ、Ｃｒ）２１を投入し、真空度２×１０^-4Ｐ
ａ．の真空中で１０４０℃×２時間の焼結処理によって
焼結すると共に第２の容器１２の底部形状を転写させ一
面に平面形状を持つ第２の焼結体３２を製造した（第１
の工程）。

【００６４】次いで、図２（ｂ）に示すように、第２の
焼結体３２を第２の成形金型４２に挿入し、８トン／ｃ
ｍ² で加圧した後、第２の成形金型４２から取出し第２
の接点素材６２とした（第２の工程）。

【００６５】再点弧特性を評価した結果、５０Ｈｚ、
７．２ｋＶ×５００Ａを２０００回遮断した場合の再点
弧特性を評価した結果、発生頻度が０．１％未満で好ま
しい特性を示した。

【００６６】（実施例３）７５Ｃｕ−２５Ｃｒ合金を代
表接点として使用し本発明効果を示す。前記実施例１〜
２と同様に、第１の工程の後に第２の工程を行った。

【００６７】まず、次のような第2 の容器１２、及び第
1 の成形金型４１を用意した。材質が炭素（Ｃ）で、外
径４８ｍｍ、内径４２ｍｍ（厚さ３ｍｍ、底厚さ５ｍ
ｍ）の内容積を持ち、熱処理容器の底部形状が平面形状
を持つ熱処理容器、及び外径４８ｍｍ、厚さ５ｍｍの蓋
体とを用意し、第１の工程で使用する接点合金製造用熱
処理容器（第２の容器）１２とした。

【００６８】また、上ポンチ５１又は下ポンチ５２のい
ずれかの一面を１μｍ以下の表面粗さに仕上げた凹面を
持つ上ポンチ５１、下ポンチ５２を備えた成形金型（第
１の成形金型）４１を用意した。

【００６９】図３（ａ）に示すように、均一に混合した
所定量の原料粉末（Ｃｕ、Ｃｒ）２１を第２の容器１２
に投入し、真空度２×１０^-4Ｐａ．の真空中で１０４０
℃×２時間の焼結処理によって、焼結すると共に第２の
容器１２の底部形状を転写させ一面に平面面形状を持つ
第３の焼結体３３を製造した（第１の工程）。

【００７０】次いで、図３（ｂ）に示すように、第３の
焼結体６３を第１の成形金型４１に挿入し、８トン／ｃ
ｍ² で加圧した後、第１の成形金型４１から取出し、ポ
ンチの形状を転写させた一面に凸面形状を持つ第３の接
点素材６３とした（第２の工程）。

【００７１】再点弧特性を評価した結果、５０Ｈｚ、
７．２ｋＶ×５００Ａを２０００回遮断した場合の再点
弧特性を評価した結果、発生頻度が０．１％未満で好ま
しい特性を示した。

【００７２】（実施例４）７５Ｃｕ−２５Ｃｒ−０．２
Ｂｉ接点の場合の本発明効果を示す。前記実施例１〜３
同様に、第１の工程の後に第２の工程を行った。

【００７３】まず、前記蓋付の第１の容器１１、前記第
１の成形金型を用意した。なお、図４に示すように、第
１の容器１１の解放面１１Ａの端面１１Ｂと、蓋体１０
の一面１０Ａの少なくとも解放面１１Ａの端面１１Ｂと
対向する部分１０Ｂとの平均表面粗さ（以下表面粗さ）
を、５〜２５μｍ（Ｒｍａｘ．）としている。

【００７４】底部に凹面を持つ第１の容器中に、均一に
混合した所定量の原料粉末（Ｃｕ、Ｃｒ、Ｂｉ）を投入
し、水素雰囲気中で１０４０℃×２時間の焼結処理によ
って、水素焼結すると共に第１の容器１１の底部形状を
転写させ一面に凸面形状を持つ第４の焼結体を製造した
（第１の工程）。なお、この場合Ｂｉが高蒸気圧性であ
ることから、蓋付の第１の容器１１の蓋体１０を使用し
組成変動を少なくする為の配慮をした。

【００７５】次いで、前記第４の焼結体を前記第１の成
形金型に挿入し、８トン／ｃｍ² で加圧した後、第１の
成形金型から取出し第４の接点素材とした（第２の工
程）。なお、Ｂｉは耐溶着特性の向上効果を発揮するの
に有効で、０．０５〜２重量％の範囲に於いて、再点弧
特性との両立を達成した。０．０５重量％未満では耐溶
着特性改善の効果がなく、また２重量％を越えると、再
点弧発生頻度が１．２５％以上を示し、著しい特性低下
を示した。

【００７６】また、Ｂｉ以外としてＴｅ、Ｓｂに於いて
も、５０Ｈｚ、７．２ｋＶ×５００Ａを２０００回遮断
した場合の再点弧発生頭度は、０．２％未満で好ましい
特性を示し、耐溶着特性と再点弧特性との両立を達成し
た。

【００７７】（実施例５）前記実施例１〜４と同様に、
第１の工程の後に第２の工程を行った。上記実施例で
は、Ｃｕ量を７５重量％とした７５Ｃｕ−２５Ｃｒにつ
いて示したが、本発明方法はこれに限ることなくその効
果を発揮する。

【００７８】すなわちＣｕ量が８５〜３０重量％の範囲
の接点に本発明方法を適用する時には、好ましい再点弧
特性を発揮した。すなわち再点弧特性を評価した結果、
５０Ｈｚ、７．２ｋＶ×５００Ａを２０００回遮断した
場合の再点弧特性を評価した結果、発生頻度が０．１５
％未満で好ましい特性を示した。

【００７９】しかし、Ｃｕ量が９０重量％では、接点表
面粗れが大きく、５０Ｈｚ、７．２ｋＶ×５００Ａを２
０００回遮断した場合の再点弧特性を評価した結果、発
生頻度が０．５５％以上を示し好ましくなかった。また
Ｃｕ量が１５重量％未満では、電流遮断特性がＣｕ−２
５Ｃｒと比較して、０．６倍程度に低下し、好ましくな
かった。

【００８０】（実施例６）前記実施例１〜５と同様に、
第１の工程の後に第２の工程を行った。上記実施例で
は、第１の耐弧成分としてＣｒを選定した接点につい
て、その効果を示したが、本発明方法はこれに限ること
なくその効果を発揮する。

【００８１】すなわち第１の耐弧成分がＷ、Ｍｏ、Ｃ
ｒ、Ｔｉであっても、前記実施例１〜５と同程度の好ま
しい再点弧特性を発揮した。更に本発明方法は、第１の
耐弧成分に所定量の第２の耐弧成分を加えた接点でも、
一層の好ましい再点弧特性を発揮した。所定量の第２の
耐弧成分として、０．１〜５０重量％のＴａ、Ｎｂ、Ｖ
が一層の再点弧発生の低減に有効であった。

【００８２】（比較例１）７５Ｃｕ−２５Ｃｒ合金を代
表接点として使用した。上記実施例１〜６は、いずれも
第１の工程の後に第２の工程を順次実施した例について
示した。

【００８３】ここでは、この順序を逆とした例につい
て、比較例１として示す。均一に混合した所定量の原料
粉末（Ｃｕ、Ｃｒ）を、第２の成形金型に挿入し、８ト
ン／ｃｍ² で加圧（第２の工程に相当）した後、前記第
２の成形金型から取出し、その後真空度２×１０^-4Ｐ
ａ．の真空中で１０４０℃×２時間の焼結処理によって
焼結（第１の工程に相当）する。次いで、旋盤加工法に
よって仕上げ加工して第5の接点素材とした。

【００８４】５０Ｈｚ、７．２ｋＶ×５００Ａを２００
０回遮断した場合の再点弧特性を評価した結果、発生頻
度が０．７〜６．５％を示し、著しく低下した特性を示
した。再点弧特性評価前の第５の接点素材表面につい
て、顕微鏡的観察を行うと、旋盤加工などによる異物の
存在と表面凹凸が実施例１〜６と比べると著しい。

【００８５】

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、第１の工程
の後に第２の工程を実施（第１の工程を先に実施し、第
２の工程を後に実施）し、成形金型による第２の工程を
最後の工程としていることから、安定した接点表面状態
を得て、かつ最終形状、又はニヤネット形状を有する接
点素材を得ると共に、経済性も備えた接点製造方法を提
供し、真空バルブの製造に対しての貢献が大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例の工程を説明するため
の図。

【図２】 本発明の第２の実施例の工程を説明するため
の図。

【図３】 本発明の第３の実施例の工程を説明するため
の図。

【図４】 本発明の第４の実施例における蓋付の第1 の
容器を説明するための図。

【符号の説明】

１０…蓋体 １０Ａ…蓋体の一面 １０Ｂ…解放面端面１１Ｂと対向する部分 １１…第１の容器 １１Ａ…解放面 １１Ｂ…解放面端面 １２…第２の容器 ２１…原料粉末 ３１…第１の焼結体 ３２…第２の焼結体 ３３…第３の焼結体 ４１…第１の成形金型 ４２…第２の成形金型 ５１、５３…上ポンチ ５２、５４…下ポンチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 32/00 Ｈ０１Ｈ 11/04 Ｄ Ｈ０１Ｈ 11/04 Ｂ２２Ｆ 3/10 Ｋ (72)発明者 奥富 功 東京都府中市東芝町１番地 芝府エンジニ アリング株式会社内 (72)発明者 関口 薫旦 神奈川県川崎市川崎区日進町７番地１ 東 芝電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 草野 貴史 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 大島 巖 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 関 経世 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 山本 敦史 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 Ｆターム(参考） 4K018 AA02 AA03 AA06 AA19 AA21 AA40 AC01 AD01 AD06 AD07 CA44 DA21 DA31 EA41 FA05 HA02 HA07 KA34 5G023 AA03 BA03 BA12 CA08 5G026 BA02 BA05 BB02 BB04 BB12 BB14 BB18 BC04 BC09

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｃｕ、Ａｇの少なくとも１つよりなる導電
   性成分と、 １５〜７０重量％のＷ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉの少なくとも
   １つよりなる金属又はその炭化物よりなる耐弧性成分
   と、 必要により添加された０．０５〜２重量％のＢｉ、Ｔ
   ｅ、Ｓｂの１つよりなる耐溶着性成分とで構成された真
   空バルブ用接点の製造方法に於いて、 前記導電性成分と、前記耐弧性成分と、必要により添加
   された前記耐溶着性成分との均一混合体を得た後、この
   均一混合体を、底部が平面又は凹面の熱処理容器中に挿
   入し、前記熱処理容器と共に加熱して焼結し、前記熱処
   理容器の底部形状を転写させた一面が平面又は凸面を持
   つ焼結体を得る第１の工程と、 前記熱処理容器から前記平面又は凸面を持つ焼結体を取
   出し、次いで取出した前記焼結体を、一面が平面又は凹
   面の上ポンチ又は下ポンチを有する成形金型に挿入した
   後、相対密度（理論密度に対する焼結密度の比率）を８
   ０％以上（１００％を含む）とするに十分な外力を前記
   焼結体に与え、一面に平面又は凸面を持つ接点素材を得
   る第２の工程とを具備し、第１の工程を先に実施し、第
   ２の工程を後に実施することを特徴とする真空バルブ用
   接点の製造方法。
2. 【請求項２】Ｃｕ、Ａｇの少なくとも１つよりなる導電
   性成分と、 １５〜７０重量％のＷ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉの少なくとも
   １つよりなる金属又はその炭化物よりなる第1 の耐弧性
   成分と、 第１の耐弧性成分に対して、０．１〜５０重量％のＴ
   ａ、Ｎｂ、Ｖの少なくとも１つから選択された第２の耐
   弧性成分と、 必要により添加された０．０５〜２重量％のＢｉ、Ｔ
   ｅ、Ｓｂの１つよりなる耐溶着性成分とで構成された真
   空バルブ用接点の製造方法に於いて、 前記導電性成分と、前記第１及び第２の耐弧性成分と、
   必要により添加された前記耐溶着性成分との均一混合体
   を得た後、この均一混合体を、底部が平面又は凹面の熱
   処理容器中に挿入し、前記熱処理容器と共に加熱して焼
   結し、前記熱処理容器の底部形状を転写させた一面が平
   面又は凸面を持つ焼結体を得る第１の工程と、 前記熱処理容器から前記平面又は凸面を持つ焼結体を取
   出し、次いで取出した前記焼結体を、一面が平面又は凹
   面の上ポンチ又は下ポンチを有する成形金型に挿入した
   後、相対密度（理論密度に対する焼結密度の比率）を８
   ０％以上（１００％を含む）とするに十分な外力を前記
   焼結体に与え、一面に平面又は凸面を持つ接点素材を得
   る第２の工程とを具備し、第１の工程を先に実施し、第
   ２の工程を後に実施することを特徴とする真空バルブ用
   接点の製造方法。
3. 【請求項３】Ｃｕよりなる導電性成分と、 Ｃｒよりなる第１の耐弧性成分と、 Ｃｒに対して、０．１〜５０重量％のＴａ、Ｎｂ、Ｖの
   少なくとも１つから選択された第２の耐弧性成分と、 必要により添加された０．０５〜２重量％のＢｉ、Ｔ
   ｅ、Ｓｂの１つよりなる耐溶着性成分とで構成されたと
   で構成された真空バルブ用接点の製造方法に於いて、 前記導電性成分と、前記第１及び第２の耐弧性成分と、
   必要により添加された前記耐溶着性成分との均一混合体
   を得た後、この均一混合体を、底部が平面又は凹面の熱
   処理容器中に挿入し、前記熱処理容器と共に加熱して焼
   結し、前記熱処理容器の底部形状を転写させた一面が平
   面又は凸面を持つ焼結体を得る第１の工程と、 前記熱処理容器から前記平面又は凸面を持つ焼結体を取
   出し、次いで取出した前記焼結体を、一面が平面又は凹
   面の上ポンチ又は下ポンチを有する成形金型に挿入した
   後、相対密度（理論密度に対する焼結密度の比率）を８
   ０％以上（１００％を含む）とするに十分な外力を前記
   焼結体に与え、一面に平面又は凸面を持つ接点素材を得
   る第２の工程とを具備し、第１の工程を先に実施し、第
   ２の工程を後に実施することを特徴とする真空バルブ用
   接点の製造方法。
4. 【請求項４】前記導電性成分は、０．３５重量％以下の
   Ｃｒ、Ｔｉの少なくとも１つを固溶するＣｕ又はＡｇ合
   金より成るマトリックスを形成したものであることを特
   徴とする請求項１乃至請求項３項のいずれかに記載の真
   空バルブ用接点の製造方法。
5. 【請求項５】前記第１の工程は、非酸化性雰囲気にて、
   ７００℃以上導電性成分の融解温度未満の温度範囲で加
   熱して焼結するものであることを特徴とする請求項１乃
   至請求項４項のいずれかに記載の真空バルブ用接点の製
   造方法。
6. 【請求項６】前記熱処理容器は、容器内部とその外部と
   を通気密閉する着脱自在な蓋体を持ち、少なくとも一面
   に解放面を持つ容器の前記解放面端面と、前記蓋体の前
   記解放面端面と対向する部分との少なくとも一方の平均
   表面粗さを、５〜２５μｍ（Ｒｍａｘ．）としたもので
   あることを特徴とする請求項１乃至請求項５項のいずれ
   かに記載の真空バルブ用接点の製造方法。