JP2002167631A - 電気接点材料及びその製造方法及びガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アークによる損耗量を低減させて優れた信頼
性を確保し、電力機器の高電圧・大容量化、コンパクト
化及び長寿命化に寄与する電気接点材料及びその製造方
法を提供する。 【解決手段】 タングステン及び銅の合金に、カルシ
ア、マグネシア、セリアよりなる群の中から選ばれる少
なくとも１種類以上の酸化物と、チタン、バナジウム、
クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ニオ
ブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、
ハフニウム、タンタル、レニウム、オスミウム、イリジ
ウムよりなる群の中から選ばれる少なくとも１種類以上
の添加用金属とを加える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気接点に用いる
材料に係り、特に、タングステン及び銅の合金からなる
電気接点材料及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】発電所や変電所における高電圧用の遮断
器、断路器あるいは開閉器などの電力機器には電気回路
を開閉するための電気接点が組込まれている。この電気
接点の材料が満たさなくてはならない条件は、（１）損
耗量の少ないこと、（２）耐溶着性のあること、（３）
接触抵抗の低いこと、（４）電気伝導体であることなど
である。特に、大電流用の電気接点材料においては、電
気接点がアークによる高熱にさらされるため、熱及び溶
着に対して高い耐性が必要であり、高融点金属系の焼結
合金が採用されている。

【０００３】具体的には、高融点金属であるタングステ
ンまたはモリブデンと、高電気伝導率及び高熱伝導率を
持つ銅または銀とからなる焼結合金が知られている。中
でも、タングステン系の合金は耐熱性や耐溶着性に優れ
ており、銅−タングステン、銀−タングステン、銀−炭
化タングステンといった合金が、油中、真空中、空気
中、ガス中の遮断器などに広く適用されている。これら
電気接点材料を製造する方法としては、例えば銅−タン
グステン合金の場合、タングステンの粉末を加圧成形し
て焼結し、その後に銅を溶浸して製造するのが一般的で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年では、経
済性と環境調和性を高める観点から、電力機器のコンパ
クト化が進められており、電気接点は小径化している。
また、電力需要の増大に伴って電力機器の高電圧・大容
量化も図られており、小径化した電気接点における電流
密度は増大している。電気接点材料の損耗は遮断電流の
１．２〜２乗に比例するといわれており、電流密度が増
大する現状は電気接点材料にとって極めて過酷な環境と
なっている。

【０００５】上記の銅−タングステン合金は、現在の電
気接点材料の中では最も過酷な条件の用途に適合するも
のの１つであるが、高電圧下で遮断動作を繰り返してい
けば、アーク熱による蒸発や動作摩耗によって、電気接
点材料の損耗が進むことは否めない。電気接点材料の損
耗度は電力機器の性能や大きさ、さらには寿命を決定す
る重要な要素となっている。つまり、電力機器の高電圧
・大容量化、コンパクト化及び長寿命化を実現するため
には、電気接点材料の損耗量を低減させることが急務と
なっている。

【０００６】本発明は、以上の状況に鑑みて提案された
ものであり、その目的は、アークによる損耗量を低減さ
せて優れた信頼性を確保し、電力機器の高電圧・大容量
化、コンパクト化及び長寿命化に寄与する電気接点材料
及びその製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１〜７の発明は、電気機器もしくは電気回路
の接点に用いる材料であって、タングステン及び銅の合
金からなる電気接点材料において、次のような技術的な
特徴を有している。

【０００８】請求項１の発明は、カルシア、マグネシ
ア、セリアよりなる群の中から選ばれる少なくとも１種
類以上の酸化物と、チタン、バナジウム、クロム、鉄、
コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ニオブ、モリブデ
ン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、ハフニウム、
タンタル、レニウム、オスミウム、イリジウムよりなる
群の中から選ばれる少なくとも１種類以上の添加用金属
とを含むことを特徴としている。以上の請求項１の発明
では、タングステン及び銅の合金に上記の酸化物を添加
することにより、電気接点材料の耐熱性及び硬度を高め
ることができる。しかも、これらの酸化物はアークによ
る分解ガスと反応して耐蝕皮膜を形成するため、分解ガ
スに対する耐性が高まるのは勿論のこと、アーク熱によ
る蒸発や、開閉動作における摩耗も抑制することが可能
となる。したがって、電気接点材料の損耗量を大幅に減
らすことができる。さらに、タングステン及び銅の合金
に上記の添加用金属を加えることで、耐熱性の向上と製
造性の改善を図ることができる。これにより、損耗量の
少ない電気接点材料を安定して提供することができる。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載の電気接
点材料において、前記タングステンは体積比で３０〜７
０％であることを特徴としている。以上の請求項２の発
明では、タングステンの体積比を上記の範囲に設定する
ことにより、優れた耐熱性及び耐溶着性を確保でき、遮
断電流が大きい場合でもアークによる損耗量を低減する
ことができる。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１または２に記
載の電気接点材料において、材料中の気孔率が１０％未
満であることを特徴としている。請求項４の発明は、請
求項１、２または３に記載の電気接点材料において、材
料中に含まれる不純物が体積比で２％未満であることを
特徴としている。以上の請求項３、４の発明では、材料
の気孔率を１０％未満とする、あるいは材料の不純物を
体積比で２％未満とすることにより、電気接点材料は優
れた導電率及び硬度を保持することができ、損耗量を抑
えることができる。

【００１１】請求項５の発明は、請求項１、２、３また
は４に記載の電気接点材料において、前記タングステン
は平均粒径０．５μｍ以上、４０μｍ以下の粒子からな
り、前記タングステンの周囲に前記銅が分布し、前記タ
ングステンの内部または周囲に前記酸化物からなる相が
分布し、さらに前記銅の内部または周囲に前記添加用金
属からなる相が分布するように構成したことを特徴とし
ている。請求項６の発明は、請求項５に記載の電気接点
材料において、前記酸化物からなる相の大きさは０．５
μｍ以上、１０μｍ以下であることを特徴としている。
請求項７の発明は、請求項５または６に記載の電気接点
材料において、前記添加用金属からなる相の大きさは１
μｍ以上、５０μｍ以下であることを特徴としている。
以上の請求項５〜７の発明では、タングステン、酸化物
及び添加用金属の大きさを上記の範囲に設定すること
で、取り扱いの容易さを確保すると共に特性の安定化を
図ることができる。

【００１２】請求項８〜１０の発明は、請求項１〜７の
いずれか１項に記載の電気接点材料を製造する方法であ
って、次のような特徴を有している。請求項８の発明
は、前記タングステンの粉末と、前記酸化物の粉末と、
前記添加用金属の粉末とを混合・成形して、３種類の粉
末から成形体を作る３種粉末成形工程と、前記３種類の
粉末からなる成形体に前記銅を溶浸させる銅溶浸工程と
を含むことを特徴としている。請求項９の発明は、前記
タングステンの粉末と、前記酸化物の粉末とを混合・成
形して、２種類の粉末から成形体を作る２種粉末成形工
程と、前記２種類の粉末からなる成形体に、前記銅と、
前記添加用金属とを溶浸させる銅・添加用金属溶浸工程
とを含むことを特徴としている。請求項１０の発明は、
前記タングステンの粉末と、前記銅の粉末と、前記酸化
物の粉末と、前記添加用金属とを混合・成形して、これ
を焼結させる４種粉末焼結工程を含むことを特徴として
いる。以上の請求項８〜１０の発明では、前記の酸化物
及び添加用金属を含む電気接点材料を確実に製造するこ
とができ、接点材料の損耗量を確実に低減させることが
可能となる。

【００１３】請求項１１記載の発明は、ガス遮断器であ
り、請求項１記載の電気接点材料をアーク接触子に適用
したことを特徴としている。以上の請求項１１の発明で
は、耐アーク特性が向上した材料を、アーク発生頻度の
多いガス遮断器に適用することで、ガス遮断器の長寿命
化が可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
について、表１を参照して具体的に説明する。下記の第
１〜第３の実施の形態に係る電気接点材料はいずれも、
タングステン及び銅の合金からなり、請求項１〜７を包
含し、第１及び第２の実施の形態は請求項８の発明に係
る製造方法に基づいて製造し、第３の実施の形態は請求
項１０の発明に係る製造方法に基づいて製造している。
また、第１、第２及び第３の実施の形態の相違点は構成
材料の体積比が異なる点にあり、その体積比については
その都度述べる。さらに、第１の実施の形態は実施例１
〜３を、第２の実施の形態は実施例４〜６を、第３の実
施の形態は実施例７〜９を、それぞれ含んでいる。なお
表１は、上記の実施例１〜９と共に比較例１〜９を示し
ている。この表１に示した実施例１〜９及び比較例１〜
９の各特性（気孔率、不純物、導電率、硬度及びアーク
損耗量）に関する測定方法については後で詳しく述べ
る。

【００１５】

【表１】

【００１６】（１）第１の実施の形態 ［構成］第１の実施の形態は、タングステン及び銅の合
金に対して、酸化物及び添加用金属を少量加えたことを
特徴としている。第１の実施の形態では、タングステ
ン、銅、酸化物及び添加用金属の体積比が６５：３２：
２：１となっている。第１の実施の形態における酸化物
としては実施例１ではカルシアを、実施例２ではマグネ
シアを、実施例３ではセリアを含んでいる。また第１の
実施の形態における添加用金属としては実施例１ではニ
ッケルを、実施例２ではコバルトを、実施例３ではクロ
ムを含んでいる。

【００１７】［製造方法］続いて、実施例１の製造方法
について説明する。まず、タングステン粉末と、酸化物
であるカルシア粉末と、添加用金属である金属ニッケル
粉末を混合して、一軸プレスにより成形する（３種粉末
成形工程）。このとき、タングステン粉末は平均粒径６
μｍ、純度９９．９％以上、カルシア粉末は平均粒径５
μｍ、純度９９％以上、金属ニッケル粉末は平均粒径４
０μｍ、純度９９．９以上である。成形体の体積比率は
タングステン：カルシア：金属ニッケル＝６５：２：１
になるよう、原料粉末の配合比及び成形圧力を調整す
る。

【００１８】そして、前記３種類の粉末からなる成形体
を不活性雰囲気、真空雰囲気、還元雰囲気のいずれかの
雰囲気において、８００〜１２００℃の温度で加熱処理
した。その後、加熱処理した成形体と銅板をルツボに入
れて、同じく不活性雰囲気、真空雰囲気、還元雰囲気の
いずれかの雰囲気において、銅の融点である１０８３℃
以上に加熱して、成形体中に銅を溶浸させる（銅溶浸工
程）。このときの加熱処理条件は、成形体に均質に銅が
溶浸できる条件を選定する。これによりタングステンの
周囲に銅が均一に分布し、タングステンの内部または周
囲にカルシア相が分布し、さらに銅の内部または周囲に
金属ニッケル相が分布するように構成される。最後に溶
浸処理後に機械加工して実施例１とする。

【００１９】実施例２では前記実施例１のカルシア粉末
に代えてマグネシア粉末を、実施例３では同じくカルシ
ア粉末に代えてセリア粉末を添加している。また実施例
２では前記実施例１の金属ニッケル粉末に代えて金属コ
バルト粉末を、実施例３では同じく金属ニッケル粉末に
代えて金属クロム粉末を添加している。これらの点以外
は実施例２，３は上記実施例１と同様の条件下で同じ方
法によって製造されている。なお、実施例２，３のタン
グステン、酸化物及び添加用金属における平均粒径及び
純度は、実施例１のそれと同じである。また、実施例１
〜３ではいずれも、材料中の気孔率は１０％未満、材料
中に含まれる不純物は体積比で２％未満であるように構
成されている。

【００２０】［比較例］続いて、実施例１〜３に対応す
る比較例について説明する。比較例１〜７では下記に示
す点以外は、構成、製造条件及び製造方法に関しては上
記実施例１〜３と同じである。比較例１は、酸化物及び
添加用金属を含まないでもので、平均粒径６μｍ、純度
９９．９％以上のタングステン粉末を相対密度が約６５
％になるように成形している。つまり、タングステン：
銅の体積比を６５：３５とする。比較例２は、酸化物と
してマグネシアを含むが、添加用金属を含まないもの
で、平均粒径６μｍ、純度９９．９％以上のタングステ
ン粉末と、平均粒径５μｍ、純度９９％以上のマグネシ
ア粉末を混合して、その体積比率がタングステン：マグ
ネシア＝６５：２になる成形体を作る。このため、銅の
体積比は３３ｖｏｌ％となる。また、比較例２では材料
中の気孔率が１５％となっている。比較例３は、比較例
２と反対に、酸化物を含まず、添加用金属として金属ク
ロムを含んだもので、６μｍ、純度９９．９％以上のタ
ングステン粉末と、平均粒径４０μｍ、純度９９．９％
以上の金属クロム粉末を混合して、その体積比率がタン
グステン：金属クロム＝６５：１になるように製造して
いる。このため、銅の体積比は３４ｖｏｌ％となる。

【００２１】比較例４は前記実施例１におけるタングス
テン粉末の体積比を変更したもので、タングステン：カ
ルシア：金属ニッケル＝７５：３：５とする。比較例５
は前記実施例１におけるタングステン粉末の平均粒径を
６０μｍに変更している。比較例６は前記実施例２にお
ける酸化物の大きさを変更したもので、純度９９％以上
のマグネシア粉末の平均粒径を４０μｍとしている。比
較例７は前記実施例３における添加用金属の大きさを変
更したもので、純度９９．９％以上の金属クロム粉末の
平均粒径を２００μｍとしている。

【００２２】［実施例及び比較例の特性に関する測定方
法］実施例１〜３及び比較例１〜７の特性である気孔
率、不純物、導電率、硬度、アーク損耗量は次のように
して測定した。気孔率は１０×１０×２０ｍｍの試験体
を切り出し、水銀圧入法を用いて測定した。また、不純
物は、湿式化学分析、蛍光Ｘ線分析、発光分光分析など
により、定量あるいは定性分析を実施した。導電率はＡ
ＳＴＭ Ｂ ３４２に準拠して、渦電流を応用したシグ
マテストを用いて測定した。また、硬度はビッカース硬
度計を用いて荷重１０ｋｇｆで測定した。

【００２３】アーク損耗量は試験前後の重量変化を測定
した。ここでの試験は下記のようにして行った。まず、
φ２５×ｔ５ｍｍの試験体を切り出し、試験表面を鏡面
仕上げした。その上で、減圧プラズマ溶射装置を用い、
熱源としてプラズマアークを用いた試験体表面のエロー
ジョン試験を行った。常温、２．５ｋＰａのアルゴンガ
ス雰囲気中で、予熱処理後、試験体を陰極とし、水冷銅
陽極との間に電圧をかけることにより、移行アークを発
生させている。なお、試験条件は、電源電圧５０Ｖ、ア
ーク電流を４９０Ａの一定とし、７〜１３分間実施し
た。

【００２４】［作用効果］第１の実施の形態の作用効果
は次の通りである。すなわち、タングステン及び銅の合
金に対し、カルシア、マグネシアあるいはセリアといっ
た酸化物と、ニッケル、コバルトあるいはクロムといっ
た金属とを少量添加することにより、電気接点材料の損
耗量を大幅に減らすことができる。具体的には、酸化物
及び添加用金属を両方ともに含有していない比較例１、
酸化物のみを含有している比較例２、添加用金属のみを
含有している比較例３のアーク損耗量がそれぞれ、１８
ｍｇ，２０ｍｇ，１６ｍｇであるのに対し、実施例１〜
３のアーク損耗量はそれぞれ、１．９ｍｇ，１．７ｍ
ｇ，１．６ｍｇと極めて低くなっている。

【００２５】このようなアーク損耗量が低い電気接点材
料によれば、電流密度が大きく過酷な環境下で使用され
る場合でも、高い信頼性を確保することが可能である。
このため、電力機器の高電圧・大容量化、コンパクト化
及び長寿命化に大きく貢献することができる。また、こ
のような第１の実施の形態は、発電所、変電所における
高電圧下での遮断器、断路器、開閉器等、特に高電圧遮
断器であるガス遮断器のアーク接触子に好適である。さ
らに、酸化物はアークによる分解ガスと反応して耐蝕皮
膜を形成するので、分解ガスに対する耐性が高まり、ア
ーク熱による蒸発や、開閉動作における摩耗を抑制でき
る。また、金属ニッケルを加えることで耐熱性の向上を
図るだけでなく製造性も改善でき、品質の安定化が実現
するというメリットもある。特に、アークの発生頻度が
多いガス遮断器では、これらの作用効果により受ける利
益が大きいものとなる。

【００２６】しかも第１の実施の形態では、材料の不純
物を体積比で２％未満とし、且つ材料の気孔率を１０％
未満としているため、実施例１の導電率が４０％ＩＡＣ
Ｓ、実施例２及び３の導電率が４０％ＩＡＣＳ、実施例
１のビッカーズ硬度（以下単に硬度と称する）が２４０
Ｈｖ、実施例２及び３の硬度が３００Ｈｖとなってい
る。これに対して、気孔率が１５％と高い比較例２では
導電率が１８％ＩＡＣＳ、硬度が１６０Ｈｖであり、第
１の実施の形態における導電率及び硬度が優れているこ
とは明白である。

【００２７】さらに第１の実施の形態においては、タン
グステンの体積比を６５％に設定することにより、優れ
た耐熱性及び耐溶着性を確保できる。したがって、遮断
電流が大きい場合でもアークによる損耗量を低減するこ
とができる。これは、タングステンの体積比を７５％と
した比較例４において、導電率が１８％ＩＡＣＳ、アー
ク損耗量が１６ｍｇである点からも確認することができ
る。また、タングステン粉末の平均粒径を６μｍ、酸化
物の平均粒径を５μｍ、添加用金属の平均粒径を４０μ
ｍにしているため、取り扱いが容易であり、特性の安定
化を図ることができ、アーク損耗量の低減効果を良好に
実現している。この点に関しては、タングステン粉末の
平均粒径を６０μｍとした比較例５、マグネシア粉末の
平均粒径を４０μｍとした比較例６、金属クロム粉末の
平均粒径を２００μｍとした比較例７において、そのア
ーク損耗量が１７ｍｇ，１４ｍｇ，１２ｍｇとなってい
る点からも明らかである。

【００２８】（２）第２の実施の形態 ［構成］第２の実施の形態では、タングステン、銅、酸
化物及び添加用金属の体積比を５０：４２：３：５とし
た点に特徴がある。添加用金属としては、実施例４にお
いてチタンを、実施例５においてモリブデンを、実施例
６においてレニウムを採用している。また、酸化物とし
ては実施例４ではカルシアを、実施例５ではマグネシア
を、実施例６ではセリアを含んでいる。

【００２９】実施例４の製造工程について説明する。ま
ず、タングステン粉末と、酸化物であるカルシア粉末
と、添加用金属である金属チタン粉末を混合して、一軸
プレスにより成形する（３種粉末成形工程）。このと
き、タングステン粉末は平均粒径２μｍ、純度９９．９
％以上、カルシア粉末は平均粒径１μｍ、純度９９％以
上、金属チタン粉末は平均粒径１０μｍ、純度９９．９
以上である。成形体の体積比率はタングステン：カルシ
ア：金属チタン＝５０：３：５になるよう、原料粉末の
配合比及び成形圧力を調整する。これに続いて銅溶浸工
程を行うが、これに関しては上記第１の実施の形態と全
く同様であるため、説明を省略する。

【００３０】実施例５では前記実施例４のカルシア粉末
に代えてマグネシア粉末を、実施例６では同じくカルシ
ア粉末に代えてセリア粉末を添加している。また実施例
５では前記実施例４の金属チタン粉末に代えて金属モリ
ブデン粉末を、実施例６では同じく金属チタン粉末に代
えて金属レニウム粉末を添加している。これらの点以外
は実施例５，６は上記実施例４と同様の条件下で同じ方
法によって製造されている。なお、実施例５，６のタン
グステン、酸化物及び添加用金属における平均粒径及び
純度は、実施例４のそれと同じである。また、実施例４
〜６ではいずれも、材料中の気孔率は１０％未満、材料
中に含まれる不純物は体積比で２％未満であるように構
成されている。

【００３１】［比較例］実施例５に対応する比較例８に
ついて説明する。比較例８では銅の体積比を下げ、タン
グステン、銅、酸化物及び添加用金属の体積比を５０：
３７：３：５とすることで、不純物の体積比を５％とし
たものである。この点以外は、構成、製造条件及び製造
方法に関しては上記実施例５と同じである。

【００３２】［作用効果］第２の実施の形態によれば、
タングステン及び銅の合金に対し、カルシア、マグネシ
アあるいはセリアといった酸化物と、チタン、モリブデ
ンあるいはレニウムといった金属とを少量添加し、しか
も、材料の不純物を体積比で２％未満とすることによ
り、前記第１の実施の形態と同様、優れた導電率及び硬
度を確保でき、電気接点材料の損耗量を減らすことがで
きる。すなわち、表１に示すように、実施例４〜６にお
いて、導電率は５０％ＩＡＣＳ，４５％ＩＡＣＳ，４５
％ＩＡＣＳ、ビッカーズ硬度は２００Ｈｖ，２６０Ｈ
ｖ，２６０Ｈｖ、アーク損耗量は１．５ｍｇ，１．６ｍ
ｇ，１．４ｍｇとなっている。これに対して、不純物を
体積比で５％とした比較例８では導電率が１５％ＩＡＣ
Ｓ、硬度は１７０Ｈｖと低下し、アーク損耗量は１０ｍ
ｇとなっている。

【００３３】（３）第３の実施の形態 ［構成］第３の実施の形態では、タングステン、銅、酸
化物及び添加用金属の体積比を３５：５０：５：１０と
した点に特徴がある。添加用金属としては、実施例７に
おいてはバナジウムを、実施例８においてはタンタル
を、実施例９においてはジルコニウムを採用している。
また、酸化物としては実施例７ではカルシアを、実施例
８ではマグネシアを、実施例９ではセリアを含んでい
る。

【００３４】実施例７の製造工程について説明する。ま
ず、タングステン粉末と、銅粉末と、酸化物であるカル
シア粉末と、添加用金属である金属バナジウム粉末を混
合して、一軸プレスにより成形する。このとき、タング
ステン粉末は平均粒径０．８μｍ、純度９９．９％以
上、銅粉末は平均粒径１０μｍ、純度９９．９％以上、
カルシア粉末は平均粒径０．５μｍ、純度９９％以上、
金属バナジウム粉末は平均粒径１０μｍ未満、純度９
９．９以上である。成形体の体積比率はタングステン：
銅：４カルシア：金属バナジウム＝３５：５０：５：１
０になるよう、原料粉末の配合比及び成形圧力を調整す
る。そして、成形体を不活性雰囲気、真空雰囲気、還元
雰囲気のいずれかの雰囲気において、１０００〜１２０
０℃の温度で加熱処理した（４種粉末焼結工程）。そし
て加熱処理後、機械加工して、実施例７とした。

【００３５】実施例８では前記実施例７のカルシア粉末
に代えてマグネシア粉末を、実施例９では同じくカルシ
ア粉末に代えてセリア粉末を添加している。また実施例
８では前記実施例７の金属バナジウム粉末に代えて金属
タンタル粉末を、実施例９では同じく金属バナジウム粉
末に代えて金属ジルコニウム粉末を添加している。これ
らの点以外は実施例８，９は上記実施例８と同様の条件
下で同じ方法によって製造されている。なお、実施例
８，９のタングステン、銅、酸化物及び添加用金属にお
ける平均粒径及び純度は、実施例７のそれと同じであ
る。また、実施例７〜９ではいずれも、材料中の気孔率
は１０％未満、材料中に含まれる不純物は体積比で２％
未満であるように構成されている。

【００３６】［比較例］実施例７に対応する比較例９に
ついて説明する。比較例９はタングステンの体積比を下
げて銅の体積比を上げ、タングステン、銅、酸化物及び
添加用金属の体積比を２５：６０：３：５としたもので
ある。この点以外は、構成、製造条件及び製造方法に関
しては上記実施例７と同じである。

【００３７】［作用効果］第３の実施の形態によれば、
タングステン及び銅の合金に対し、カルシア、マグネシ
アあるいはセリアといった酸化物と、バナジウム、タン
タルあるいはジルコニウムといった金属とを少量添加
し、且つタングステンの体積比を３５％としたことで、
硬度を高めると同時に、電気接点材料の損耗量を大幅に
減らすことができる。具体的には表１に示すように実施
例７〜９の硬度及びアーク損耗量をそれぞれ、２００Ｈ
ｖ，２２０Ｈｖ，２２０Ｈｖ及び１．５ｍ，１．６ｍ
ｇ，１．４ｍｇとすることができる。これに対して、タ
ングステンの体積比を２５％とした比較例９では硬度が
１２０Ｈｖと低く、アーク損耗量は２４ｍｇに達してい
る。

【００３８】（４）他の実施の形態 なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものでは
なく、例えば、請求項９に対応する製造方法として、タ
ングステンの粉末と、酸化物の粉末とを混合・成形して
２種類の粉末から成形体を作り（２種粉末成形工程）、
この２種類の粉末からなる成形体に、銅と添加用金属と
を溶浸させる（銅・添加用金属溶浸工程）製造方法を採
用しても良い。また、酸化物及び添加用金属の組合わせ
は適宜変更可能であり、それぞれ複数種類を選んだ組合
わせであっても良い。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、タ
ングステン及び銅の合金に、カルシア、マグネシア、セ
リアよりなる群の中から選ばれる少なくとも１種類以上
の酸化物と、チタン、バナジウム、クロム、鉄、コバル
ト、ニッケル、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ル
テニウム、ロジウム、パラジウム、ハフニウム、タンタ
ル、レニウム、オスミウム、イリジウムよりなる群の中
から選ばれる少なくとも１種類以上の添加用金属とを加
えることにより、アークによる損耗量を低減させて優れ
た信頼性を確保し、電力機器の高電圧・大容量化、コン
パクト化及び長寿命化に寄与する電気接点材料及びその
製造方法を提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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 9/00 Ｃ２２Ｃ 9/00 27/04 １０１ 27/04 １０１ Ｈ０１Ｈ 1/02 Ｈ０１Ｈ 1/02 Ｆ // Ｃ２２Ｃ 32/00 Ｃ２２Ｃ 32/00 Ｗ Ｂ (72)発明者 新藤 尊彦 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 宇田川 剛 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 伊藤 義康 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 Ｆターム(参考） 4K018 AA04 AA20 AB01 AC01 BA01 BA02 BA03 BA04 BA09 BA14 BB04 BC12 DA11 FA32 KA34 4K020 AA22 AC04 AC07 BB29 BB41 5G050 AA08 AA09 AA11 AA12 AA13 AA14 AA17 AA20 AA23 AA25 AA27 AA29 AA31 AA34 AA37 AA38 AA39 AA46 AA48 AA50 AA51 AA54 BA05 CA05 EA02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気機器もしくは電気回路の接点に用い
   る材料であって、タングステン及び銅の合金からなる電
   気接点材料において、 カルシア、マグネシア、セリアよりなる群の中から選ば
   れる少なくとも１種類以上の酸化物と、 チタン、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケ
   ル、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、
   ロジウム、パラジウム、ハフニウム、タンタル、レニウ
   ム、オスミウム、イリジウムよりなる群の中から選ばれ
   る少なくとも１種類以上の添加用金属とを含むことを特
   徴とする電気接点材料。
2. 【請求項２】 前記タングステンは体積比で３０〜７０
   ％であることを特徴とする請求項１記載の電気接点材
   料。
3. 【請求項３】 材料中の気孔率が１０％未満であること
   を特徴とする請求項１または２に記載の電気接点材料。
4. 【請求項４】 材料中に含まれる不純物が体積比で２％
   未満であることを特徴とする請求項１、２または３に記
   載の電気接点材料。
5. 【請求項５】 前記タングステンは平均粒径０．５μｍ
   以上、４０μｍ以下の粒子からなり、 前記タングステンの周囲に前記銅が分布し、 前記タングステンの内部または周囲に前記酸化物からな
   る相が分布し、 さらに前記銅の内部または周囲に前記添加用金属からな
   る相が分布するように構成したことを特徴とする請求項
   １、２、３または４に記載の電気接点材料。
6. 【請求項６】 前記酸化物からなる相の大きさは０．５
   μｍ以上、１０μｍ以下であることを特徴とした請求項
   ５に記載の電気接点材料。
7. 【請求項７】 前記添加用金属からなる相の大きさは１
   μｍ以上、５０μｍ以下であることを特徴とした請求項
   ５または６に記載の電気接点材料。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の電
   気接点材料を製造する方法であって、 前記タングステンの粉末と、前記酸化物の粉末と、前記
   添加用金属の粉末とを混合・成形して、３種類の粉末か
   ら成形体を作る３種粉末成形工程と、 前記３種類の粉末からなる成形体に前記銅を溶浸させる
   銅溶浸工程とを含むことを特徴とした電気接点材料の製
   造方法。
9. 【請求項９】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の電
   気接点材料を製造する方法であって、 前記タングステンの粉末と、前記酸化物の粉末とを混合
   ・成形して、２種類の粉末から成形体を作る２種粉末成
   形工程と、 前記２種類の粉末からなる成形体に、前記銅と、前記添
   加用金属とを溶浸させる銅・添加用金属溶浸工程とを含
   むことを特徴とした電気接点材料の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の
    電気接点材料を製造する方法であって、 前記タングステンの粉末と、前記銅の粉末と、前記酸化
    物の粉末と、前記添加用金属とを混合・成形して、これ
    を焼結させる４種粉末焼結工程を含むことを特徴とした
    電気接点材料の製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項１記載の電気接点材料をアーク
    接触子に適用したことを特徴とするガス遮断器。