JP2003183749A - 真空遮断器用接点材料および真空遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空遮断器は高真空中における高い絶縁耐力
により電流を遮断しているが、接点材料からガス成分、
金属蒸気が発生すると遮断不能となる。このため、ガス
成分、金属蒸気の発生が抑制され、再点弧現象の発生が
低減された接点材料がもとめられている。 【解決手段】 高導電成分としての銅相と耐弧成分とし
てのクロム相とを含んでなる真空遮断器用接点材料であ
って、炭素を５０〜２００ｐｐｍ含有し、かつ前記材料
組織中における前記炭素の分散状態が、ＥＰＭＡ解析の
マッピングにおいて、２００×２００μｍの測定領域内
に測定感度のカウント数が３０以上の部分が面積比で６
０％未満存在し、前記炭素は銅の炭化物としてまたは前
記銅相中に単体で分布しており、前記クロム含有量が１
５〜７０重量％の範囲であるもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は真空遮断器用接点材
料およびこの真空遮断器用接点材料を具備する真空遮断
器に係り、特に接点の遮断性能が改善された真空遮断器
用接点材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】遮断器は平常状態の電路を開閉したり、
接地事故や短絡事故などの異常時に、故障状態を検知す
る過電流継電器などと組み合わされて、自動的に瞬時に
電路を遮断するために、電力設備、変電所内機器、高速
鉄道車輌等に広く使用されている。特に真空遮断器は、
１０^−４Ｐａ程度の高真空に維持した容器（真空バル
ブ）と、この容器内に対向配置した１対の接点部材（接
触子）からなり、この接点部材を開閉することにより電
路の開閉を行うものである。

【０００３】真空遮断器において接点の開閉動作が行わ
れる遮断室は、絶縁材料からなる略円筒状の絶縁容器
と、この絶縁容器の上下端に封止金属を介して設けた金
属製の蓋体とによって区画形成され、真空気密に構成さ
れている。

【０００４】遮断室内には軸方向に対向するように１対
の導電棒が配置され、その各導電棒の対向する端部には
ろう付け部が形成されており、１対の電極が加熱接合な
どにより各導電棒の対向する面に取り付けられている。
そして、１対の対向する電極の各対向面には、ろう材を
介して接点部材が固着されている。

【０００５】上記したような構成の真空遮断器によれ
ば、高真空中における高い絶縁耐力を利用できるため、
対向する接点部材の開閉ストロークを短くすることがで
きる。

【０００６】このような真空遮断器における接点部材と
しては、高頻度にわたる接点の開閉時に発生するアーク
によって溶着しないように耐アーク性（耐弧性）や耐溶
着性が必須となる一方、低接触抵抗性を維持するために
高い導電特性を有することが必須の要件とされる。具体
的な接点構成材料としては、例えば、Ａｇ、Ａｇ−Ｃｕ
系材料、３０％Ｃｕ−Ｗ系材料、５０％Ｃｕ−Ｃｒ系材
料が使用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】真空遮断器は高真空中
における高い絶縁耐力により電流を遮断するものである
から、その遮断性能は開閉時に発生する金属蒸気密度、
ガス放出量などに大きく左右される。特に、ガス成分は
一旦放出されると、バルブ内の圧力上昇を招き遮断性能
を低下させるため、性能向上のためにはガス含有量が低
い材料が求められる傾向にある。

【０００８】一方、接点は電流遮断時にアークエネルギ
ーにより表面が溶融する結果、金属蒸気を発生し、金属
蒸気密度が限界値以上になったところで遮断不能とな
る。このため遮断性能を向上させるために、金属蒸気の
発生の少ない材料が求められている。しかしながら、接
点材料からの金属蒸気の発生を減少させるには限界があ
り、遮断特性を向上させることが困難であった。

【０００９】本発明は上記したような課題を解決するた
めになされたものであって、接点開閉時のガス成分の発
生及び金属蒸気の発生が抑制され、遮断性能に優れた真
空遮断器用接点材料およびこれを利用した真空遮断器を
提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】真空遮断器においては、
開閉時の接点温度の上昇に伴い、接点からガスや金属蒸
気が発生するが、本発明者らはこれらの遮断を妨げる因
子の発生メカニズムを鋭意研究した結果、接点材料と遮
断性能との最適な関係を見出し、本発明の真空遮断器用
接点材料を開発するに到ったものである。

【００１１】すなわち、本発明の真空遮断器用接点材料
は、高導電成分としての銅相と耐弧成分としてのクロム
相とを含んでなる真空遮断器用接点材料であって、炭素
を５０〜２００ｐｐｍ含有し、かつ前記材料組織中にお
ける前記炭素の分散状態が、ＥＰＭＡ解析のマッピング
において、２００×２００μｍの測定領域内に測定感度
のカウント数が３０以上の部分が面積比で６０％未満存
在することを特徴とする。

【００１２】前記炭素は、クロムの炭化物として、また
は前記銅相中に単体、すなわち遊離炭素として分布して
いることが好ましい。耐弧成分としてのクロムの含有量
は１５〜７０重量％の範囲であることが好ましい。

【００１３】本発明の真空遮断器用接点材料は、例えば
銅粉末とクロム粉末とを混合して得られた原料混合物を
成形・焼結することにより作製される。また、クロム粉
末単体、またはクロム粉末と銅粉末とを混合して得られ
た原料混合物を成形・焼結し仮焼体を形成した後、得ら
れた仮焼体の空孔部に銅を溶浸することにより作製して
もよい。

【００１４】本発明の真空遮断器は、真空容器内に対向
して配置した１対の接点部材の開閉動作によって電路を
開閉する真空遮断器であって、前記接点部材が上記真空
遮断器用接点材料からなることを特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】接点部材からガスが発生すること
によりバルブ内の圧力が上昇し、遮断性能を低下させる
ことはすでに述べたが、本発明者らは発生するガスの多
くは銅−クロム接点合金のクロム成分より発生してお
り、クロム成分の銅相への拡散（溶融）が引き金になっ
て含有するガスを放出してしまうというメカニズムを見
出した。すなわち、クロム成分の銅相への拡散を抑制す
ることにより、ガス発生を抑制し、遮断性能を向上させ
ることが可能となる。

【００１６】一方、接点合金表面は高電流遮断時、アー
クエネルギーにより表面が溶融することが避けられず、
この溶融により発生した金属蒸気の密度が限界値以上に
なると、アークが維持されてしまい遮断不能に陥る。す
なわち、接点表面を溶融状態からできるだけ短時間で凝
固させることで、金属蒸気の発生を抑え、遮断性能を向
上させることができる。

【００１７】本発明は、上記ガスおよび金属蒸気の発生
を抑制する手段として、銅−クロム合金中に適切な形態
で炭素を含有させることを提案するものである。

【００１８】すなわち、本発明の真空遮断器用接点材料
は遮断性能を向上させるための手段として、炭素を５０
〜２００ｐｐｍ含有し、かつ前記材料組織中における前
記炭素の分散状態が、ＥＰＭＡ解析のマッピングにおい
て、２００×２００μｍの測定領域内に測定感度のカウ
ント数が３０以上の部分が面積比で６０％未満存在する
ことを特徴とする。すなわち、測定感度のカウント数が
３０以上の炭素が偏析した部分が６０％未満であること
を特徴とし、カウント数が３０未満のより均一な状態で
ある面積比が高い材料であることが好ましい。

【００１９】本発明における炭素は、銅−クロム合金に
おいて、クロムと化合物つくることにより、クロム成分
の銅相への拡散速度および拡散量を抑制し、ガスの発生
を低減させる効果を持つ。

【００２０】また、接点があるエネルギー以上で溶融し
た後も、銅相中に拡散したクロムと化合物をつくること
でクロム成分の銅相への拡散を抑制し、銅相の凝固温度
の低下を抑制することができる。すなわち、高い温度で
も液相が凝固しやすい材料（状態）とすることで、液相
からの金属蒸気の発生を抑制し、遮断性能を向上させる
ことができる。

【００２１】接点材料中の炭素成分が５０ｐｐｍ未満の
場合には、クロム成分の銅相への拡散を抑制する効果が
低く、遮断性能を向上させることはできない。一方、２
００ｐｐｍより多い場合には、ＣＯやＣＯ_２といったガ
ス成分を発生させてしまい、むしろ遮断性能を低下させ
てしまう。本発明においては、さらに炭素の含有量を８
０〜１５０ｐｐｍの範囲内とすることが好ましい。これ
により、接点材料の遮断性能を一層向上させることが可
能となる。

【００２２】また、炭素の分散状態について、ＥＰＭＡ
解析のマッピングにおける２００×２００μｍの測定領
域内に測定感度のカウント数が３０以上の部分が面積比
で６０％以上になると、炭素の分散が不均一となり、ク
ロムとの化合物の生成が効果的に起こらず、また再点弧
特性も悪化させ、遮断性能の向上が実現できなくなる。
より好ましい分散状態としては、ＥＰＭＡ解析のマッピ
ングにおけるカウント数が３０以上の部分が面積比で４
０％未満である。

【００２３】なお、上記面積比は複数箇所における２０
０×２００μｍの測定領域でＥＰＭＡ解析を行い、各測
定領域における測定感度のカウント数が３０以上の部分
の面積比を平均したものである。例えば円盤状の接点材
料の場合、接面中心部および接面中心から６０度ごとの
円周部（６箇所）で測定を行い、合計７箇所の面積比を
平均した値となる。また、ＥＰＭＡ解析のマッピング
は、表１に示す条件で測定した。

【表１】

【００２４】高導電成分としての銅は高い導電率を有
し、接点の接触抵抗値を下げる目的を有しているが、含
有量が３０重量％未満の場合、導電性が低下し接触抵抗
が増大するため接点材料としての機能が低下する。一
方、含有量が８５重量％を超える場合は、後述する耐弧
成分の含有量が相対的に低下し、接点開閉動作時に発生
するアーク（電弧）によって接点が溶着し易くなり耐消
耗性が低下する。本発明における銅のより好ましい含有
量は、５０〜８０重量％である。

【００２５】また、耐弧成分としてのＣｒは、耐アーク
性および耐溶着性に優れ、接点の長寿命化を図るための
成分であり、原料混合体中に１５〜７０重量％の範囲で
含有される。含有量が１５ｗｔ％未満においては、耐弧
性が低下して接点の長寿命化が困難である。一方、含有
量が７０重量％を超える場合には、上述した高導電成分
としてのＣｕの含有量の相対的低下を招き、接触抵抗の
増大により接点としての通電機能が低下してしまう。本
発明におけるクロムのより好ましい含有量は、２０〜５
０重量％である。

【００２６】本発明の真空遮断器は、上記構成に係る真
空遮断器用接点材料を真空遮断器内に配置される接点部
材として用いるものである。

【００２７】図１は本発明の真空遮断器の構造例を示す
断面図である。図１において接点の開閉動作が行われる
遮断室１は、絶縁材料からなり、略円筒状に形成された
絶縁容器２と、この絶縁容器２の上下端に封止金属３
ａ、３ｂを介して設けた金属製の蓋体４ａ、４ｂとによ
って区画形成され真空気密に構成されている。遮断室１
内には軸方向に対向するように１対の導電棒５、６が配
置され、その各導電棒５、６の対向する端部に、１対の
電極７、８が取り付けられている。図１においては上部
側の電極７を固定電極とする一方、下部側の電極８を可
動電極としている。

【００２８】また可動電極８の導電棒６には、伸縮自在
のベローズ９が装着されており、遮断室１内を真空気密
に保持した状態で、可動電極８の軸方向における往復動
を可能にしている。このベローズ９の上部には金属性の
アークシールド１０が設けられており、このアークシー
ルド１０によってベローズ９がアーク蒸気によって覆わ
れれることを防止している。

【００２９】また遮断室１内には、対向する１対の電極
７、８を覆うように金属製のシールド１１が配設されて
おり、このアークシールド１１によって絶縁容器２がア
ーク蒸気によって覆われることが防止される。

【００３０】また図２に拡大して示すように、電極８は
導電棒６の端部に形成されるろう付け部１２に加熱接合
により固定されるか、または、かしめ加工によって圧着
接続される。接点部材１３ａは電極８の端面中央部にろ
う材１４を介して一体に固着されている。なお、図２に
示す固定側接点部材１３ｂも同様に、固定電極７の端面
にろう材を介して一体に接合されている。本発明の真空
遮断器は、この接点部材１３ａ、１３ｂを上記したよう
な接点材料とすることを特徴としている。

【００３１】本発明の真空遮断器用接点材料を上記真空
遮断器の接点部材として使用することにより、大電流遮
断性、耐電圧性、耐溶着性を大幅に改善することができ
るとともに、再点弧現象の発生も効果的に低減すること
ができる。したがって、小型化した真空遮断器において
も、遮断性能が良好であり、耐久性および信頼性が優れ
た真空遮断器とすることができる。

【００３２】次に本発明に係わる接点材料の製造方法に
ついて説明する。

【００３３】本発明に係る銅−クロム系接点材料の原材
料となる銅粉末としては、電解法によって製造された銅
粉末やアトマイズ法で製造された銅粉末を使用すること
ができる。これらの製法で得られた銅粉末は、純度が良
好であり、一般に高純度材としての特性が要求される接
点部材には好適な銅粉末材料である。

【００３４】ここで使用する銅粉末の平均粒径（μｍ）
は、クロム粉末の平均粒径（μｍ）の１／２０〜１／３
の範囲であり、この粒径範囲に調整することにより、銅
粉末とクロム粉末とが均一に分散した原料混合体が得ら
れ易くなる。

【００３５】すなわち、混合操作後における銅粉末の平
均粒径がクロム粉末の平均粒径の１／３を超えるように
粗大となる場合には、クロム粉末表面に銅粉末を均一に
付着配置することが困難になる一方、１／２０未満の微
細粉となる場合には、銅粉末の再凝集が起こり易くな
り、いずれにしても各成分が均一に分散した状態が得ら
れにくくなる。より好ましい粒径比率は１／１０〜１／
５の範囲である。

【００３６】本発明に係る真空遮断器用接点材料は、上
記したような高導電成分としての銅粉末および耐弧成分
としてのクロム粉末を原材料として粉末冶金法や溶浸法
等により所定形状に加工されて製造される。

【００３７】粉末冶金法においては、あらかじめ１２０
０℃以上の温度で炭素成分が過剰な非酸化性雰囲気にて
クロム粉末に熱処理を施す。これによりクロム粉末に均
一に炭素を含有させる。炭素雰囲気を利用してクロム粉
末に炭素を含有させることにより、クロム粉末に均一に
炭素を含有させることが可能となる。熱処理の際の雰囲
気を炭素成分が過剰なものとするには、例えば炭素固
体、炭素粉末などをクロム粉末の近辺に配置して同時に
熱処理する方法が挙げられる。クロム粉末への炭素の含
有量の調整は、熱処理をする際に同時に熱処理される炭
素粉末等の量（例えば熱処理されるクロム粉末の重量に
対し０．１％程度の量）、熱処理温度（例えば、９００
℃〜１５００℃）、熱処理時間（例えば、０．５〜１０
時間）を調整することにより行うことができる。

【００３８】その後、炭素雰囲気処理を施した耐弧成分
としてのクロム粉末と高導電粉末としての銅粉末とを所
定の割合で配合し、例えばボールミルのような機械的混
合機を使用して原料混合体を調製し、この原料混合体を
プレス成形機の金型に充填し、例えば２００〜５００Ｍ
Ｐａの加圧力でプレス成形し所定形状の銅−クロム成形
体を形成し、得られた成形体を脱脂した後、窒素ガスや
不活性ガスなどの非酸化性雰囲気中で温度９００〜１１
００℃で０．５〜３時間加熱焼結する。

【００３９】炭素を含有させる方法には、上記したよう
な熱処理の際の雰囲気を炭素雰囲気とするほかに、例え
ばＣｒ粉末やＣｕ粉末に黒鉛粉末などを直接混合させる
ことによって行ってもよい。この場合、最終的な炭素の
含有量の調整は、添加量、熱処理温度、熱処理時間を調
整することにより行うことができる。

【００４０】また、一般的に粉末冶金法では、金型成形
性を高めるために原料粉末にバインダーや潤滑剤を添加
したり、あるいは成形金型の内側に潤滑剤を塗布させた
りするが、このとき使用されたバインダーや潤滑剤を除
去せずにそのまま成形体などに残留させて、最終的に含
有する炭素量を調整してもよい。

【００４１】溶浸法により作製する場合には、上記した
ような炭素雰囲気処理で得られたＣｒ粉末を用いてＣｒ
焼結体を製造し、得られたＣｒ焼結体の空孔にＣｕを溶
浸することにより炭素を均一に分散させた銅−クロム接
点材料を製造することができる。

【００４２】このような炭素の添加は、最終製品である
真空遮断器用接点材料における炭素量が５０〜２００ｐ
ｐｍ、ＥＰＭＡ解析のマッピングにおいて、２００×２
００μｍの測定領域内に測定感度のカウント数が３０以
上の部分が面積比で６０％未満となるように、炭素雰囲
気での熱処理条件、黒鉛粉末等の添加量を調整すること
が好ましい。

【００４３】

【実施例】次に本発明の実施形態について、以下の実施
例を参照して説明する。

【００４４】実施例１ Ｃｒ粉末を炭素雰囲気調整のための炭素粉末と共に、真
空炉にて１３００℃、３時間の熱処理を施し、Ｃｒ粉末
に均一に炭素を含有させた。熱処理後のＣｒ粉末３０重
量％相当量とＣｕ粉末７０重量％相当量、さらに潤滑材
を添加し、撹拌式混合機を使用して、１時間均一に混合
した。次に、調整した混合粉末を金型に充填し、加圧力
３００〜４００ＭＰａで所定形状に成形した。その後、
水素雰囲気にて温度６００℃で脱脂後、１１００℃にて
焼結を行い、焼結体を形成した。この焼結体を機械加工
し接触子を製造した。

【００４５】この製造方法による接点の炭素含有量は５
０ｐｐｍで、金属組織中の炭素分布状態についてＥＰＭ
Ａにて測定したところ、２００μｍ×２００μｍの測定
領域内における炭素のカウントが３０以上の領域が面積
比で３５％であった。

【００４６】実施例２ Ｃｒ粉末を炭素雰囲気調整のための炭素粉末と共に、真
空炉にて１３５０℃、３時間の熱処理を施し、Ｃｒ粉末
に均一に炭素を含有させた。熱処理後のＣｒ粉末３０重
量％相当量とＣｕ粉末７０重量％相当量、さらに潤滑材
を添加し、撹拌式混合機を使用して、１時間均一に混合
した。次に調整した混合粉末を金型に充填し、加圧力３
００〜４００ＭＰａで所定形状に成形した。その後、水
素雰囲気にて温度６００℃で脱脂後、１０００℃にて焼
結を行い、焼結体を形成した。この焼結体を機械加工し
接触子を製造した。

【００４７】この製造方法による接点の炭素含有量は１
００ｐｐｍで、金属組織中の炭素分布状態についてＥＰ
ＭＡにて測定したところ、２００μｍ×２００μｍの測
定領域内における炭素のカウントが３０以上の領域が面
積比で４５％であった。

【００４８】実施例３ Ｃｒ粉末を炭素雰囲気調整のための炭素粉末と共に、真
空炉にて１４００℃、３時間の熱処理を施し、Ｃｒ粉末
に均一に炭素を含有させた。熱処理後のＣｒ粉末３０重
量％相当量とＣｕ粉末７０重量％相当量、さらに潤滑材
を添加し、撹拌式混合機を使用して、１時間均一に混合
した。次に調整した混合粉末を金型に充填し、加圧力３
００〜４００ＭＰａで所定形状に成形した。その後、水
素雰囲気にて温度６００℃で脱脂後、９００℃にて焼結
を行い、焼結体を形成した。この焼結体を機械加工し接
触子を製造した。

【００４９】この製造方法による接点の炭素含有量は２
００ｐｐｍで金属組織中の炭素分布状態についてＥＰＭ
Ａにて測定したところ、２００μｍ×２００μｍの測定
領域内における炭素のカウントが３０以上の領域が面積
比で５５％であった。

【００５０】実施例４ Ｃｒ粉末を炭素雰囲気調整のための炭素粉末とともに、
真空炉にて１３５０℃、３時間の熱処理を施し、Ｃｒ粉
末に均一に炭素を含有させた。熱処理後のＣｒ粉末８０
重量％相当量とＣｕ粉末２０重量％相当量、さらに潤滑
剤を添加し、攪拌式混合機を使用して、１時間均一に混
合した。次に、調整した混合粉末を金型に充填し、加圧
力５００ＭＰａで所定形状に成形した。その後、水素雰
囲気にて温度６００℃で脱脂後、１０００℃にて焼結を
行い、さらに銅をクロム銅焼結体の空孔に含浸させ溶浸
体を形成した。この溶浸体を機械加工し接触子を製造し
た。

【００５１】この製造法による接点のＣｒ含有量は３５
重量％、Ｃｕ含有量は６５重量％、炭素含有量は１００
ｐｐｍで、金属組織中の炭素分布状態についてＥＰＭＡ
にて測定したところ、２００μｍ×２００μｍの測定領
域内における炭素のカウントが３０以上の領域が面積比
で４０％であった。

【００５２】比較例１ Ｃｒ粉末３０重量％相当量とＣｕ粉末７０重量％相当
量、及び潤滑材を添加し、撹拌式混合機を使用して、１
時間均一に混合した。次に、調整した混合粉末を金型に
充填し、加圧力３００ＭＰａで所定形状に成形した。そ
の後、水素雰囲気にて温度６００℃で脱脂後、１０００
℃にて焼結を行い、焼結体を形成した。この焼結体を機
械加工し接触子を製造した。

【００５３】この製造方法による接点の炭素含有量は１
０ｐｐｍで、金属組織中の炭素分布状態についてＥＰＭ
Ａにて測定したところ、２００μｍ×２００μｍの測定
領域内における炭素のカウントが３０以上の領域は面積
比で２０％であった。

【００５４】比較例２ Ｃｒ粉末３０重量％相当量、平均粒径１０μｍの炭素粉
末４８０ｐｐｍ相当量、および残部をＣｕ粉末（約７０
重量％相当量）とし、さらに潤滑材を添加し、撹拌式混
合機を使用して、１時間均一に混合した。次に、調整し
た混合粉末を金型に充填し、加圧力３００ＭＰａで所定
形状に成形した。その後、水素雰囲気にて温度６００℃
で脱脂後、１０００℃にて焼結を行い、焼結体を形成し
た。この焼結体を機械加工し接触子を製造した。

【００５５】この製造方法による接点の炭素含有量は５
００ｐｐｍで、金属組織中の炭素分布状態についてＥＰ
ＭＡにて測定したところ、２００μｍ×２００μｍの測
定領域内における炭素のカウントが３０以上の領域は面
積比で７０％であった。

【００５６】比較例３ Ｃｒ粉末３０重量％相当量、平均粒径１０μｍの炭素粉
末１００ｐｐｍ当量、および残部をＣｕ粉末（約７０重
量％相当量）とし、さらに潤滑材を添加し、撹拌式混合
機を使用して、１時間均一に混合した。次に、調整した
混合粉末を金型に充填し、加圧力３００ＭＰａで所定形
状に成形した。その後、水素雰囲気にて温度６００℃で
脱脂後、１０００℃にて焼結を行い、焼結体を形成し
た。この焼結体を機械加工し接触子を製造した。

【００５７】この製造方法による接点の炭素含有量は１
２５ｐｐｍで、金属組織中の炭素分布状態についてＥＰ
ＭＡにて測定したところ、２００μｍ×２００μｍの測
定領域内における炭素のカウントが３０以上の領域は面
積比で７０％であった。

【００５８】比較例４ Ｃｒ粉末を炭素雰囲気調整のための炭素粉末と共に、真
空炉にて１４００℃、５時間の熱処理を施し、Ｃｒ粉末
に均一に炭素を含有させた。熱処理後のＣｒ粉末１０重
量％相当量とＣｕ粉末９０重量％相当量、さらに潤滑材
を添加し、撹拌式混合機を使用して、１時間均一に混合
した。次に調整した混合粉末を金型に充填し、加圧力３
００〜４００ＭＰａで所定形状に成形した。その後、水
素雰囲気にて温度６００℃で脱脂後、１０００℃にて焼
結を行い、焼結体を形成した。この焼結体を機械加工し
接触子を製造した。

【００５９】この製造方法による接点の炭素含有量は１
５０ｐｐｍで、金属組織中の炭素分布状態についてＥＰ
ＭＡにて測定したところ、２００μｍ×２００μｍの測
定領域内における炭素のカウントが３０以上の領域が面
積比で４０％であった。

【００６０】比較例５ Ｃｒ粉末を炭素雰囲気調整のための炭素粉末と共に、真
空炉にて１３５０℃、３時間の熱処理を施し、Ｃｒ粉末
に均一に炭素を含有させた。熱処理後のＣｒ粉末８０重
量％相当量とＣｕ粉末２０重量％相当量、さらに潤滑材
を添加し、撹拌式混合機を使用して、１時間均一に混合
した。次に調整した混合粉末を金型に充填し、加圧力３
００〜４００ＭＰａで所定形状に成形した。その後、水
素雰囲気にて温度６００℃で脱脂後、１０００℃にて焼
結を行い、焼結体を形成した。この焼結体を機械加工し
接触子を製造した。

【００６１】この製造方法による接点の炭素含有量は１
７５ｐｐｍで、金属組織中の炭素分布状態についてＥＰ
ＭＡにて測定したところ、２００μｍ×２００μｍの測
定領域内における炭素のカウントが３０以上の領域が面
積比で５０％であった。

【００６２】次に、これら実施例１〜４、比較例１〜５
の接点材料を用いて以下の（１）遮断特性および（２）
静耐電圧特性を調べた。結果を総合判定とともに表２に
示す。なお、総合判定は遮断特性値の最低値が０．９以
上、静耐電圧特性の評価がＣ以上ものを良好として
「○」で示し、いずれか一方でも前記基準に満たない場
合には不良として「×」で示した。

【００６３】（１）遮断電流特性 直径７０ｍｍの接点用材料を装着した遮断テスト用実験
バルブを開閉装置に取り付けると共に、ベーキング、電
圧エージング等を与えた後、２４ｋＶ、５０Ｈｚの回路
に接続し、電流をほぼ１ｋＡずつ増加しながら遮断限界
を真空バルブ３本につき評価した。なお、数値は（実験
例２）の値を１．０とした時の相対値をバラツキ幅を持
って示したもので、評価の目安は倍率が０．９倍以上は
良好、０．９倍未満は不良とした。

【００６４】（２）静耐電圧特性 組み立て式真空遮断器中に、直径３０ｍｍ、厚さ５ｍｍ
の円盤状接点用材料、曲率半径５ｍｍ、長さ３０ｍｍの
針状接点用材料を所定の間隙を保って対向配置させた。
この円盤状接点用材料、針状接点用材料の端子間に、次
第に電圧を上げて行き、電極間で絶縁破壊をしたときの
電圧値を測定し、これを静耐電圧値とした。なお、評価
は（実施例２）の値を基準とした時の相対値をバラツキ
幅を持って示したものであり、「Ａ」は＋２０％以上、
「Ｂ」は＋１０％以上＋２０未満、「Ｃ」は０％以上＋
１０％未満、「Ｄ」は０％未満（値が負となるもの）を
示す。

【表２】

【００６５】表２からも明らかなように、炭素を５０〜
２００ｐｐｍ含有し、かつ材料組織中における前記炭素
の分散状態がＥＰＭＡ解析のマッピングにおいて、２０
０×２００μｍの測定領域内に測定感度のカウント数が
３０以上の部分が面積比で６０％未満である本発明の実
施例１〜４については、遮断特性および静耐電圧特性が
良好であった。これに対して比較例１〜５においては、
遮断特性および静耐電圧特性の両方を同時に満たすもの
はなかった。

【００６６】

【発明の効果】本発明に係る真空遮断器用接点材料によ
れば、接点材料中に適量の炭素が含まれるとともに、こ
の炭素が適切に分散されているため、クロム成分の銅相
への拡散を阻止することによりガス発生を抑制するとと
もに、銅液相の凝固温度の低下を抑制し、大電流遮断
性、耐電圧性を大幅に改善することができるとともに、
再点弧現象の発生を効果的に低減することができる。

【００６７】また、本発明の真空遮断器用接点材料を真
空遮断器の接点部材として用いることで、再点弧現象を
大幅に低減でき、遮断器の信頼性を向上できるととも
に、遮断器の適用範囲を大幅に拡大することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空遮断機の構造例を示した断面図。

【図２】図１の接点部材及び電極部を拡大して示した断
面図。

【符号の説明】

１…遮断室、２…絶縁容器、３ａ，３ｂ…封止金属、４
ａ，４ｂ…蓋体 ５…導電棒、６…導電棒、７…電極（固定電極）、８…
電極（可動電極） ９…ベローズ、１０…アークシールド、１１…アークシ
ールド １２…ろう付け部、１３ａ，１３ｂ…接点部材、１４…
ろう材（Ａｇろう材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 Ｆターム(参考） 4K018 AA04 AA40 AB07 AC03 BA02 DA13 DA19 FA12 FA43 KA34 5G026 BA01 BA02 BA04 BA07 BB02 BB13 BB14 BC04 BC09 5G050 AA07 AA12 AA13 CA06 DA03 EA02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高導電成分としての銅相と耐弧成分とし
   てのクロム相とを含んでなる真空遮断器用接点材料であ
   って、炭素を５０〜２００ｐｐｍ含有し、かつ前記材料
   組織中における前記炭素の分散状態が、ＥＰＭＡ解析の
   マッピングにおいて、２００×２００μｍの測定領域内
   に測定感度のカウント数が３０以上の部分が面積比で６
   ０％未満存在することを特徴とする真空遮断器用接点材
   料。
2. 【請求項２】 前記炭素は、クロムの炭化物として、ま
   たは前記銅相中に単体で分布していることを特徴とする
   請求項１記載の真空遮断器用接点材料。
3. 【請求項３】 耐弧成分としてのクロムの含有量が１５
   〜７０重量％の範囲であることを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の真空遮断器用接点材料。
4. 【請求項４】 前記真空遮断器用接点材料は、銅粉末と
   クロム粉末とを混合して得られた原料混合物を成形・焼
   結することによって得られたものであることを特徴とす
   る請求項１乃至３のいずれか１項記載の真空遮断器用接
   点材料。
5. 【請求項５】 前記真空遮断器用接点材料は、クロム粉
   末単体、またはクロム粉末と銅粉末の混合物からなる仮
   焼体に銅を溶浸してなることを特徴とする請求項１乃至
   ３のいずれか１項記載の真空遮断器用接点材料。
6. 【請求項６】 真空容器内に対向して配置した１対の接
   点部材の開閉動作によって電路を開閉する真空遮断器で
   あって、前記接点部材が請求項１乃至５のいずれか１項
   記載の真空遮断器用接点材料からなることを特徴とする
   真空遮断器。