JP2004211173A

JP2004211173A - 真空バルブ用接点材料の製造方法

Info

Publication number: JP2004211173A
Application number: JP2003000771A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yamamoto; 敦史山本; Takashi Kusano; 貴史草野; Isao Okutomi; 功奥富
Original assignee: Toshiba Corp; Shibafu Engineering Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Shibafu Engineering Corp
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】優れた耐電圧特性と遮断特性を兼備した接点材料を製造することが可能な真空バルブ用接点材料の製造方法を提供する。
【解決手段】Ｃｒ粉末を加圧成形してＣｒ成形体を得る（工程１）。ついで、このＣｒ成形体をアーク溶解装置にセットし、Ｃｒ成形体の上に所定体積のＣｕ溶浸材を重ね、Ｃｕ溶浸材を溶解し、Ｃｒ成形体に溶浸する（工程２）。さらに、アークエネルギーを必要に応じて高め、溶浸体表面のＣｕとＣｒを同時溶解した後、アークを止め、溶浸体を急冷凝固させる（工程３）。場合によってはこの後、固溶Ｃｒの析出のための時効処理を施す。アーク溶解装置から取り出した溶浸体から、接点を加工して取り出す（工程４）。このような工程により、ガス含有量が少なく、低コストで、優れた耐電圧特性と遮断特性を兼備した接点材料を製造できる。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空バルブ用接点材料の製造方法に関し、特に、大電流遮断特性および耐電圧特性に優れたＣｕＣｒ系接点材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空バルブ用ＣｕＣｒ接点の製造方法としては、一般に下記の３通りの方法が良く知られている。
【０００３】
１）固相焼結法
通常、４０〜２００μｍ程度の平均粒径のＣｒ粒子とＣｕ粒子とを混合して成形したのち、Ｃｕの融点以下の温度にて焼結する方法で、場合によっては成形と焼結を複数回繰り返して製造する。Ｃｕ／Ｃｒ組成比を自由に選択できる利点がある。一方、ガス含有量は、次の２）の溶浸法に比べ、多くなる可能性が高い。
【０００４】
２）溶浸法
通常、４０〜２００μｍ程度の平均粒径のＣｒ粒子を成形し、場合によっては成形せずに容器に充填し、ＣｕをＣｒ粒子間の空隙に溶浸する製造方法である。１）の固相焼結法より高密度な素材を得やすく、従って、ガス含有量も低減しやすいが、Ｃｕ／Ｃｒ組成比は、Ｃｕが２５〜６０％程度に限定されてしまう。
【０００５】
３）アークメルト法
ＣｕとＣｒの原料をアーク加熱により急熱急冷し、微細組織を形成させる。機械的強度の大きい組織形態となり、耐電圧特性は優れるが、製造コストは高くなる。
【０００６】
なお、ＣｕＣｒ接点の通電面に高エネルギー放射線を幾何学的パターン状に照射して、微細構造をもつ領域を部分的に形成することも行なわれている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この方法では、その断面をみると微細組織が楔状に分布しており、表面から均質深さまで組織を微細化できない。絶縁破壊現象は、接点表面の耐圧の弱い部分で発生するので、微細層が無い、または移行で消失すると耐圧特性が低下する。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２２３０７５号公報（第３−４頁、図１−５）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ＣｕＣｒ接点の耐電圧特性は、組織の微細化による機械的強度の増大で改善できる。従ってアークメルト法のような製造方法が望ましいが、工業上このようなコストの大きい製造方法は受容し難い。
【０００９】
また、アークメルト法では接点全体が熱伝導性の劣る微細組織となってしまうため、遮断性能は固相焼結法や溶浸法で作製した場合に比べて低くなる。アークメルト法を用いずに微細組織化する試みは、アトマイズ法で製造した微細なＣｒを原料とした固相焼結法によっても行なわれ、耐電圧面では改善された報告例があるが、微細なＣｒを用いたため材料のガス含有量は高くなり、遮断特性上望ましくない状態となってしまう。
【００１０】
本発明は、このような現状に鑑みて為されたもので、ガス含有量が少なく、低コストで、優れた耐電圧特性と遮断特性を兼備した接点材料を製造することが可能な真空バルブ用接点材料の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る真空バルブ用接点材料の製造方法は、Ｃｒ粉末を成形する第１の工程と、この第１の工程で成形されたＣｒ成形体にＣｕを重ねてＣｕを溶解することにより、Ｃｒ成形体中のＣｒ粉末間の空隙にＣｕを溶浸して溶浸体を形成する第２の工程と、この第２の工程で形成された溶浸体の表面のＣｕとＣｒをアーク溶解して溶浸体の表面にＣｕとＣｒの微細組織を形成する第３の工程と、この第３の工程で表面にＣｕとＣｒの微細組織が形成された溶浸体を加工して接点を得る第４の工程とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、優れた耐電圧特性と遮断特性を兼備した接点材料を製造することができる。
【００１３】
すなわち、従来のアークメルト法では、接点材料を加工して取り出す素材全体をアーク溶解し、組織を微細化していたが、本発明では、溶浸体を製造し、耐圧特性に関与する表面部のみをアーク溶解により組織を微細化している。従って、不必要な部分までアーク溶解をすることを避け、接点材料内部の熱伝導率が高い状態とすることにより、ＣｕＣｒ接点の本来の特徴である高い遮断性能を維持することができる。また、接点の最終形状に近い（ニアネットな）形状の素材を得ることが可能となる。さらに、粗大なＣｒ粒子を原料として、接点表面から必要な深さまでの領域のみを微細な組織としたことにより、ガス含有量が低く、表面の機械的強度が高い接点材料を得ることができ、これまで不可能であった遮断特性と耐圧特性の兼備が可能となる。
【００１４】
【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。
【００１５】
［供試真空バルブの構成］
まず、本発明の各実施例による真空バルブ用接点材料が適用される真空バルブの一実施形態について説明する。図１は、真空バルブ用接点材料が適用される真空バルブの一実施形態の断面図、図２は図１の電極部分の拡大断面図である。
【００１６】
図１において、遮断室１は、絶縁材料によりほぼ円筒状に形成された絶縁容器２と、この両端に封止金具３ａ、３ｂを介して設けた金属製の蓋体４ａ、４ｂとで真空気密に構成されている。
【００１７】
遮断室１内には、導電棒５、６の対向する端部に取付けられた一対の電極７、８が配設され、上部の電極７を固定電極、下部の電極８を可動電極としている。また、この電極８に接続された導電棒６には、ベローズ９が取付けられ、遮断室１内を真空気密に保持しながら電極８の軸方向の移動を可能にしている。また、このベローズ９上部には金属製のアークシールド１０が設けられ、ベローズ９がアーク蒸気で覆われることを防止している。また、電極７、８を覆うように、遮断室１内に金属製のアークシールド１１が設けられ、これにより絶縁容器２がアーク蒸気で覆われることを防止している。
【００１８】
さらに、電極８は、図２に拡大して示す如く、導電棒６にろう付け部１２によって固定されるか、又はかしめによって圧着接続されている。接点１３ａは電極８にろう付け層１４によってろう付けで取付けられる。なお、接点１３ｂは、電極７にろう付けにより取付けられる。
【００１９】
［接点材料の製造方法］
発明者らは、ガス含有量が少なく、かつ、従来のアークメルト法とは異なる低コストの製造方法で接点材料の被アーク面近傍の組織を微細化し、優れた耐電圧特性と遮断特性を兼備した接点材料を製造することに成功した。以下、この製造方法の実施形態について説明する。
【００２０】
（接点材料の製造工程）
まず、アーク溶解を用いて作製した実施例１〜１３と比較例２〜１７の接点の製造工程について説明する。
【００２１】
はじめに所定粒径のＣｒ粉末を所定の成形圧にて加圧成形してＣｒ成形体を得る（工程１）。ついで、このＣｒ成形体をアーク溶解装置にセットし、Ｃｒ成形体の上に所定体積のＣｕ溶浸材を重ね、所定の雰囲気中にてまずＣｕ溶浸材を溶解し、Ｃｒ成形体に溶浸する（工程２）。さらに、アークエネルギーを必要に応じて高め、溶浸体表面のＣｕとＣｒを同時溶解した後、アークを止め、溶浸体を急冷凝固させる（工程３）。場合によってはこの後、固溶Ｃｒの析出のための時効処理を施す。アーク溶解装置から取り出した溶浸体から、接点を加工して取り出すが、図３のように、その取り出し位置１７は、（ａ）または（ｂ）の２通りの位置とする（工程４）。
【００２２】
実施例１４および比較例１８〜２０では、成形するＣｒ粉末に３〜５μｍのＷ粉末１〜３ｗｔ％を添加してＣｕＣｒＷ接点を製造した。
【００２３】
また、以上の実施例、比較例との比較のため、比較例１および比較例１８は、溶浸法でＣｕＣｒ接点およびＣｕＣｒＷ接点を製造した。まず、上記の方法と同様所定粒径のＣｒ粉末を所定の成形圧にて加圧成形してＣｒ成形体を得る。ついで、このＣｒ成形体を熱処理炉内にセットし、Ｃｒ成形体の上に所定体積のＣｕ溶浸材を重ね、所定温度で所定時間、例えば１１５０℃、０．５時間の条件にて１×１０^−１Ｐａより高真空中で熱処理する。さらに、この処理温度からの冷却時に所定の温度にて所定の時間保持し、接点素材を得る。
【００２４】
アークメルト法によっても比較のためのＣｕＣｒ接点の製造を行った。比較例２では、ＣｕとＣｒの棒材を用意し、これらを電極として同時にアーク溶解し、ＣｕＣｒインゴットを製造し、このインゴットから接点を切り出した。
【００２５】
（接点材料の標準の製造条件）
実施例および比較例は以下に示す条件を標準の製造条件とし、これらの条件のいずれかをパラメータとして変化させた場合について調べたものである。
【００２６】
原料Ｃｒ粉末平均粒径：
Ｃｒ…１００μｍ
成形工程（工程１）：
成形圧力…２ｔｏｎｆ／ｃｍ^２
アーク溶解工程（工程２、工程３）：
雰囲気…アルゴン
Ｃｕ溶浸材量…Ｃｒ成形体空隙容積の１．３倍
加工工程（工程４）：
加工取り出し位置…図３（ａ）の位置
［評価方法および評価条件］
次に、本発明の実施例を説明するデータを得た評価方法、および評価条件について説明する。
【００２７】
（材料の健全性評価）
熱処理後の素材を下記のとおりに調べた。
【００２８】
（１）相対密度
アルキメデス法により密度を測定して組成比から真密度を求めて相対密度に換算した。結果は、比較例１の値を１．００として相対比較し、０．９５以上を合格とした。
【００２９】
（２）ガス含有量
酸素含有量について分析し、比較例１の値を１．００として相対比較し、２．００以下を合格とした。
【００３０】
（電気特性評価方法）
電気的特性評価は、製作した接点を所定の真空バルブに組み込み行った。
【００３１】
（１）大電流遮断特性
遮断試験をＪＥＣ規格の５号試験により行い、これにより遮断特性を評価した。
【００３２】
（２）耐電圧特性
進み小電流試験における再点弧発生確率にて評価した。電流は５００Ａであり、回復電圧は１２．５ｋＶである。試験回数は２０００回である。比較例１の再点弧発生確率を１．０とした場合の相対値を示し、この相対値が０．５以下のものを合格とした。
【００３３】
［実施例］
次に、図４〜５の各接点の製造条件とその問題点およびこれらに対応する図６〜７の材料的特性および電気的特性データを参照しながら考察する。
【００３４】
（実施例１および比較例１〜２）
溶浸法で作製した比較例１およびアークメルト法で作製した比較例２と、本発明の方法で作製した実施例１とを比較する。再点弧発生確率については、本発明では、比較例を１．０とした場合、０．２５まで低減され、本発明による耐電圧特性向上の効果が分かる。また、アークメルト法で作製した比較例２では、接点材料内部の熱伝導率が悪いため、遮断性能が不十分であった。
【００３５】
（実施例２および比較例３）
アーク溶解雰囲気を窒素および大気とした場合について調べた。アーク溶解雰囲気を窒素とした実施例２ではアルゴン雰囲気で溶解した実施例１と同様に良好な特性を示しているが、大気中で溶解した比較例３は、溶浸状態が悪く相対密度が７０％と低く欠陥が多い為、ガス分析および電気的評価は実施できなかった。
【００３６】
以上のように、工程２において、アーク溶解をヘリウム、アルゴン、または窒素、あるいはこれらを混合した不活性ガス雰囲気中で行なうことが好ましい。すなわち、本発明による接点材料の健全性およびガス含有量は、アーク溶解時の雰囲気ガスにより影響を受けるため、雰囲気ガスは不活性ガスを選択することが好ましい。なお、工程３のアーク溶解においても、雰囲気ガスは不活性ガスを選択することが好ましい。
【００３７】
（実施例３〜４および比較例４〜５）
Ｃｒ粒子の平均粒径を２０μｍから４００μｍまで変化させて調べた。Ｃｒ粒子の平均粒径が３０μｍから２００μｍの範囲にある実施例３および実施例４は実施例１と同様に良好な特性を示しているが、平均粒径が２０μｍの比較例４では、酸素含有量が多く、遮断特性が不合格となっている。また、平均粒径が４００μｍの比較例５では、溶浸時に未溶浸部が多く残り、ガス分析および電気的評価は不能であった。
【００３８】
以上のように、工程１において成形するＣｒ粒子の平均粒径は３０〜２００μｍの範囲にあることが好ましい。すなわち、本発明による接点材料のガス含有量を決定するもう一つの要因は、原料のＣｒ粒子の平均粒径である。原料Ｃｒの平均粒径が小さすぎると粒子表面の吸着ガスが接点材料中に導入される。一方、平均粒径が大きくなりすぎた場合には、溶浸性が低下して、組織中に欠陥を生じる。また、粉末の成形性も低下し、成形体の形状が維持できない。従って、原料Ｃｒ粒子の平均粒径は３０〜２００μｍとするのが妥当である。
【００３９】
（実施例５〜６および比較例６〜７）
Ｃｒ成形体の空隙率を２０〜６５％の範囲で変化させて調べた。Ｃｒ成形体の空隙率が２５〜６０％の範囲である実施例５および実施例６は実施例１と同様に良好な特性を示しているが、２０％の比較例６では遮断性能が不合格となっている。また６５％の比較例７では、アーク溶解時にＣｒ成形体の形状がくずれ、以降の評価が不能であった。
【００４０】
以上のように、工程１において、Ｃｒ成形体の空隙率は２５〜６０％であることが好ましい。すなわち、Ｃｒ成形体の空隙率を低減しすぎるとＣｕの溶浸性が低下すると同時に製造される接点のＣｕ成分量が低減されるため、十分な通電性能および遮断性能が得られなくなる。このような見地から、Ｃｒ成形体の空隙率は最低でも２５％とすべきである。また、空隙率を６０％以上とした場合には、粒子間の結合力が弱すぎる為アーク溶解時に成形体の形状が維持できない。従って、成形体の空隙率は２５〜６０％が妥当である。
【００４１】
（実施例７〜８および比較例８〜９）
溶浸材のＣｕの体積をＣｒ成形体の空隙容積の１．１倍から３．０倍まで変化させて調べた。この体積比が１．２〜２．５倍の範囲内である実施例７および実施例８では実施例１と同様の良好な結果が得られているが、１．１倍の比較例８では溶浸材が不足し、欠陥の多い溶浸体となったため、以降の評価は不能であった。一方、３．０倍の比較例９では、接点表面付近のＣｒ含有量が低下し、十分な耐電圧特性が得られていない。
【００４２】
以上のように、工程２において成形体の空隙を丁度満たす量の１．２〜２．５倍の量のＣｕを溶浸体としてＣｒ成形体に重ねてアーク溶解することが好ましい。すなわち、本発明において最も重要な点は、アーク溶解初期においてＣｕを溶融して形成したＣｕＣｒ溶浸体の周囲に存在する余剰のＣｕの量の制御である。Ｃｕの量が少ないと未溶浸部が発生して相対密度の低い不健全な材料となってしまうが、逆に多すぎるとこの次の段階における溶浸体表面のＣｕとＣｒの同時溶融の際に溶融液相がＣｕ−ｒｉｃｈになるため、接点表面の組成もＣｕ−ｒｉｃｈとなってしまう。これを防ぐには、アーク溶解前にセットするＣｕ溶浸材の量を極力少なくする必要がある。以上の見地から、Ｃｕ溶浸材はＣｒ成形体の空隙の容積の１．２〜２．５倍の体積とする必要がある。
【００４３】
（実施例９および比較例１０〜１１）
アーク溶解深さを０．５から１．０ｍｍの間で変化させて特性を調べた。アーク溶解深さが１ｍｍの実施例９では１．５ｍｍの実施例１と同様に良好な評価結果が得られているが、１ｍｍに満たない比較例１０および比較例１１では、いずれも耐圧特性が不十分であった。
【００４４】
以上のように、工程３において、Ｃｒ成形体表面の初期位置から１ｍｍ以上の深さまでアーク溶解して溶浸体表面を微細組織化することが好ましい。すなわち、耐電圧特性は接点材料の表面状態により決まるが、ＣｕＣｒ接点の表層部は閉極時のアークによる溶着や通電時のジュール加熱による溶着により極間を移行したり消耗したりする。従って、この移行や消耗が発生する厚み以上の厚さを有する微細な組織を有する表面層を形成しなければならない。アークによる溶浸体表層部の加熱はこの条件を満足し得る１ｍｍ以上の厚さを有する表面微細層を形成することを可能とする。
【００４５】
（比較例１２）
加工工程での接点の取り出し位置１７を図３の（ｂ）の位置とした比較例１２では、（ａ）の位置とした実施例１に比べ遮断特性が低く不合格となった。
【００４６】
以上のように、工程４において、工程２の初期にＣｒ成形体が存在していた領域内から接点を加工により取り出すことが好ましい。すなわち、図３に示すように、アーク溶解終了直後の溶浸体表面には初期にＣｒ成形体が存在していた領域１５の周囲に余剰のＣｕ溶浸材が存在する。接点の取り出し位置１７を図３の（ｂ）の位置とした場合のように、余剰のＣｕ溶浸材が存在する部分１６が接点表面となると、接点表面がＣｕまたはＣｕ−ｒｉｃｈなＣｕＣｒ合金となってしまう。従ってこの余剰の溶浸材を除き、接点の取り出し位置１７を図３の（ａ）の位置として、初期にＣｒ成形体が存在していた領域から接点を加工して取り出すことが必要である。
【００４７】
（実施例１０および比較例１３〜１４）
Ｃｕ溶解時のアークエネルギーに対するＣｕ，Ｃｒ同時溶解時のアークエネルギーの比を０．５から１．０の範囲で変化させて調べた。この比が１．０の実施例１０では１．５の実施例１と同様に良好な評価結果が得られたが、この比が１に満たない比較例１３および比較例１４では、Ｃｕ溶解時のアークエネルギーが過剰であったためにＣｒの酸化が発生し、遮断特性に悪影響を及ぼしたため、遮断試験結果は不合格であった。
【００４８】
以上のように、ヘリウム、アルゴン、または窒素、あるいはこれらを混合した不活性ガス中で工程２と工程３を連続して行い、Ｃｕの溶浸時のアーク溶解エネルギーに対して、その後の溶浸体の表面の溶融時のアーク溶解エネルギーを等しくするかまたは大きくすることが好ましい。すなわち、この方法では、Ｃｕが溶浸される前の段階では、Ｃｒ成形体は雰囲気ガスと接触している。従って、この段階でＣｒ成形体が高温まで加熱されると活性なＣｒが雰囲気ガス中の酸素や窒素と酸化や窒化反応を起こす可能性がある。従って、アーク溶解のエネルギーはＣｕの溶融時にはＣｕを溶融するのに必要十分なエネルギーとすべきである。Ｃｒの溶融潜熱はＣｕの溶融潜熱より大きいので、溶浸体表面のＣｒとＣｕを同時溶融する際には、アーク溶解エネルギーをＣｕ溶解時と等しくするかまたはＣｕ溶解時より大きくすることが望ましい。
【００４９】
（実施例１１および比較例１５）
Ｃｒ粉末の熱処理温度を１３００〜１３５０℃として調べた。熱処理温度が１３５０℃の実施例１１では、１７００℃で処理した実施例１と同様の良い評価結果が得られているが、熱処理温度が１３００℃と低い比較例１５では、Ｃｒ粉末の脱ガスが不十分なため、酸素量が多く、遮断試験結果は不合格であった。
【００５０】
以上のように、工程１において成形するＣｒ粉末は、予め真空雰囲気中で１３５０℃以上の温度において所定時間保持する処理を施されていることが好ましい。すなわち、Ｃｒ粉末は活性であるので低温では酸素や窒素と反応しやすい。従って、酸素や窒素を高温保持で解離させることにより、原料Ｃｒ粉末および接点材料の低ガス化が図れ、遮断特性をさらに改善することができる。
【００５１】
（実施例１２〜１３および比較例１６〜１７）
溶浸体の時効処理温度を４００〜９００℃として調べた。時効処理温度が５００〜８００℃の範囲にある実施例１２〜１３では、実施例１と同様の良好な評価結果が得られているが、時効処理温度が４００℃の比較例１６では、固溶Ｃｒの析出が不十分で熱伝導性が不十分となってしまったため遮断試験にて不合格となっている。一方時効処理温度が９００℃と高い比較例１７ではアーク溶解で微細化した組織の再粗大化が進み、十分な耐電圧特性が得られていない。
【００５２】
以上のように、工程３と工程４との間に溶浸体を５００〜８００℃の間の温度にて所定の時間保持する熱処理工程を設けることが好ましい。すなわち、アーク溶解による加熱は急熱急冷であるため、溶浸体のＣｕは溶融状態から急冷凝固される。このため、材料中のＣｕ相はＣｒが過飽和に溶解した状態となっている。従って、通電性能の回復のためには、Ｃｕ相はＣｒ固溶量の低減を目的として高温で時効処理を施す必要があるが、過度に高い温度での熱処理は、微細層の組織の粗大化も促進する。従って、５００〜８００℃程度の適度な温度で時効処理することが必要である。
【００５３】
（実施例１４および比較例１８〜２０）
ＣｕＣｒＷ接点を本発明の製造方法で作製して調べ、溶浸法で作製した場合と比較した。溶浸法で作製した比較例１８では、耐電圧性能が不十分であるが、本発明の方法で、Ｗ平均粒径を３μｍとし、添加量を１ｗｔ％とした実施例１４では優れた遮断特性と耐電圧特性を兼備している。しかしながらＷ平均粒径が５μｍの比較例１９では、耐電圧特性の向上が不十分であると同時に、Ｗ粒子のＣｒの被覆量が不十分なため、遮断試験も不合格となっている。Ｗ添加量が３ｗｔ％と多い比較例２０では、同様に遮断性能が不十分であった。実施例ではＷ添加の場合のみを示したが、Ｍｏ添加についても同様な効果が期待できる。
【００５４】
以上のように、ＣｕＣｒ接点に限らず、ＣｕＣｒにＷやＭｏ添加を施した接点の組織改善にも同様の効果が期待できる。すなわち、工程１において、成形するＣｒ粉末に１ｗｔ％以下の、平均粒径が３μｍ以下のＷまたはＭｏの粉末を添加してもよい。ＷやＭｏの添加は、アーク溶解により組織が微細化されない部分の組織の微細化に有効であり、万一微細層が全て相手側接点に溶着で移行してしまった場合の耐電圧特性の低下を抑制し、耐電圧性能の信頼性の向上を高めることができる。微細化のメカニズムは、Ｃｕの液相中に溶解したＣｒがＷおよびＭｏの微粒子表面に晶出することである。従って、アーク溶解によりＣｕの液相が生成される本発明の製造方法では、その条件が十分に整い、表面微細層以外の部分のＣｒ粒子間にＣｒに被覆されたＷまたはＭｏ粒子が微細分散され組織の微細化に寄与する。
【００５５】
（その他の実施例）
上記実施例では、工程２はアーク溶解により行なったが、真空または還元雰囲気中でのＣｕの溶融温度以上での保持により溶浸しても同様の効果が得られている。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明では粗いＣｒ粉末を原料として、アーク溶解によって接点表面の十分な深さまでを微細組織化することによって、優れた遮断性能と耐電圧性能を兼備した接点材料の提供を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施例による真空バルブ用接点材料が適用される真空バルブの一実施形態の断面図。
【図２】図１に示す真空バルブの要部拡大断面図。
【図３】本発明の各実施例および各比較例における接点の取り出し位置を示す断面図で、（ａ）は実施例１〜２０、比較例１、比較例３〜１１、比較例１３〜２０における接点の取り出し位置を示す図、（ｂ）は比較例１２における接点の取り出し位置を示す図。
【図４】本発明の実施例１〜８、比較例１〜９の製造条件と製造上の問題を示す表図。
【図５】本発明の実施例９〜１４、比較例１０〜２０の製造条件と製造上の問題を示す表図。
【図６】本発明の実施例１〜８、比較例１〜９の接点材料組成、材料的特性、および電気的特性を示す表図。
【図７】本発明の実施例９〜１４、比較例１０〜２０の接点材料組成、材料的特性、および電気的特性を示す表図。
【符号の説明】
１…遮断室
２…絶縁容器
３ａ、３ｂ…封止金具
４ａ、４ｂ…蓋体
５、６…導電棒
７、８…電極
９…ベローズ
１０、１１…アークシールド
１２…ろう付け部
１３ａ、１３ｂ… 接点
１４…ろうづけ層
１５…アーク溶解初期においてクロム成形体のあった領域
１６…余剰のＣｕ溶浸材
１７…接点の取り出し位置

Claims

Ｃｒ粉末を成形する第１の工程と、この第１の工程で成形されたＣｒ成形体にＣｕを重ねてＣｕを溶解することにより、Ｃｒ成形体中のＣｒ粉末間の空隙にＣｕを溶浸して溶浸体を形成する第２の工程と、この第２の工程で形成された前記溶浸体の表面のＣｕとＣｒをアーク溶解して溶浸体の表面にＣｕとＣｒの微細組織を形成する第３の工程と、この第３の工程で表面にＣｕとＣｒの微細組織が形成された溶浸体を加工して接点を得る第４の工程とを備えたことを特徴とする真空バルブ用接点材料の製造方法。
前記第３の工程において、アーク溶解を、不活性ガス雰囲気中で行なうことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ用接点材料の製造方法。
前記第２の工程において、Ｃｕを溶解する手段としてアーク溶解を用いたことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ用接点材料の製造方法。
前記第２の工程において、アーク溶解を、不活性ガス雰囲気中で行なうことを特徴とする請求項３に記載の真空バルブ用接点材料の製造方法。
前記第２および第３の工程を連続して行い、溶浸体の表面の溶融時のアーク溶解エネルギーを、Ｃｕの溶浸時のアーク溶解エネルギー以上とすることを特徴とする請求項４に記載の真空バルブ用接点材料の製造方法。
前記第１の工程において、成形するＣｒ粒子の平均粒径が３０〜２００μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の真空バルブ用接点材料の製造方法。
前記第１の工程において、成形されたＣｒ成形体の空隙率が２５〜６０％であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の真空バルブ用接点材料の製造方法。
前記第３の工程において、Ｃｒ成形体の表面の初期位置から１ｍｍ以上の深さまでアーク溶解して溶浸体の表面を微細組織化することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の真空バルブ用接点材料の製造方法。
前記第４の工程において、前記第２の工程の初期にＣｒ成形体が存在していた領域内から、接点を加工により取り出すことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の真空バルブ用接点材料の製造方法。
前記第１の工程において成形するＣｒ粉末が、予め真空雰囲気中で１３５０℃以上の温度において所定時間保持する処理を施されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の真空バルブ用接点材料の製造方法。
前記第３の工程と第４の工程との間に、前記溶浸体を５００〜８００℃の間の温度にて所定の時間保持する熱処理工程を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の真空バルブ用接点材料の製造方法。
前記第１の工程において成形するＣｒ粉末に、１ｗｔ％以下の、平均粒径が３μｍ以下のＷまたはＭｏの粉末を添加したことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の真空バルブ用接点材料の製造方法。
前記第２の工程において、前記Ｃｒ成形体の空隙を丁度満たす量の１．２〜２．５倍の量のＣｕを溶浸体としてＣｒ成形体に重ねてアーク溶解することを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の真空バルブ用接点材料の製造方法。