JP2014120408A - 真空バルブ用接点材料 - Google Patents

Abstract

【課題】焼結助材を添加したＡｇ−ＷＣ系合金の高密度化と接合性の両特性を向上させる。
【解決手段】接離自在の一対の接点１を有する真空バルブに用いられる真空バルブ用接点材料において、接点１を、接触面となる第１のＡｇ−ＷＣ系合金層２と、第１のＡｇ−ＷＣ系合金層２に連接されるとともに、電極４に固着される第２のＡｇ−ＷＣ系合金層３とで構成し、第１のＡｇ−ＷＣ系合金層２および第２のＡｇ−ＷＣ系合金層３には、それぞれ焼結助材を添加し、第２のＡｇ−ＷＣ系合金層３よりも第１のＡｇ−ＷＣ系合金層２の焼結助材の添加量を多くしたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、低サージ型真空バルブに用いられる真空バルブ用接点材料に関する。

従来、Ａｇ−ＷＣ系接点材料は、遮断時に発生するサージ電圧を抑制することが知られている。これは、ＷＣの熱電子放出効果とＡｇの蒸気圧との相乗的な効果によって裁断電流を抑制するとされている。一方、焼結法などによる製造にあたっては、高密度化や低ガス化を図るため、１ｗｔ％程度のＣｏやＮｉなどの焼結助材の添加が行われている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、焼結助材が過少であると、焼結性が向上せず、高密度化が困難となる。逆に、焼結助材が過大になると、ろう付けによる接合性が低下する。このため、Ａｇ−ＷＣ系接点材料に焼結助材を添加するものの、高密度化を図れるとともに、接合性の向上を図れるものが望まれていた。なお、高密度化により、遮断時の低ガス化や亀裂などを防止でき、遮断特性を向上させることができる。また、接合性により、電極や通電軸との接合強度が向上し、接点脱落などを防止することができる。

特開平５−７４２８４号公報

本発明が解決しようとする課題は、Ａｇ−ＷＣ系接点材料に焼結助材を添加するものの、高密度化とともに、接合性を向上させることのできる真空バルブ用接点材料を提供することにある。

上記課題を解決するために、実施形態の真空バルブ用接点材料は、接離自在の一対の接点を有する真空バルブに用いられる真空バルブ用接点材料において、前記接点を、接触面となる第１のＡｇ−ＷＣ系合金層と、前記第１のＡｇ−ＷＣ系合金層に連接されるとともに、電極に固着される第２のＡｇ−ＷＣ系合金層とで構成し、前記第１のＡｇ−ＷＣ系合金層および前記第２のＡｇ−ＷＣ系合金層には、それぞれ焼結助材を添加し、前記第２のＡｇ−ＷＣ系合金層よりも前記第１のＡｇ−ＷＣ系合金層の前記焼結助材の添加量を多くしたことを特徴とする。

本発明の実施例１に係る真空バルブ用接点材料を用いた接点の構成を示す断面図。 本発明の実施例１に係る真空バルブ用接点材料の製造方法を説明する図。 本発明の実施例２に係る真空バルブ用接点材料の製造方法を説明する図。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る真空バルブ用接点材料を図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る真空バルブ用接点材料を用いた接点の構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る真空バルブ用接点材料の製造方法を説明する図である。なお、接離自在の一対の接点を有する真空バルブにおいて、一方の接点を用いて説明する。

図１に示すように、接点１は、接触面となる円板状の第１のＡｇ−ＷＣ系合金層２と、第１のＡｇ−ＷＣ系合金層２に連接された円板状の第２のＡｇ−ＷＣ系合金層３とで構成されている。いずれの合金層２、３も導電成分にＡｇ、耐弧成分にＷＣを用い、焼結助材を添加し、第２のＡｇ−ＷＣ系合金層３よりも第１のＡｇ−ＷＣ系合金層２の焼結助材が多くなるようにしている。第２のＡｇ−ＷＣ系合金層３には、例えば、縦磁界を発生させる電気銅よりなる電極４がろう付けで固着されている。電極４には、軸方向の中心部に電気銅よりなる通電軸５がろう付けで固着されている。

次に、製造方法を図２を参照して説明する。

図２（ａ）に示すように、先ず、φ５０ｍｍの金型６を用意し、平均粒径２μｍのＡｇ粉末と、平均粒径１μｍのＷＣ粉末を質量比１：１とし、焼結助材のＣｏを０．５ｍａｓｓ％添加して混合する。この第１のＡｇ−ＷＣ−Ｃｏ混合粉７を金型６の底部に充填する。次に、平均粒径２μｍのＡｇ粉末と、平均粒径１μｍのＷＣ粉末を質量比１：１とし、焼結助材のＣｏを３．０ｍａｓｓ％添加して混合する。この第２のＡｇ−ＷＣ−Ｃｏ混合粉８を第１のＡｇ−ＷＣ−Ｃｏ混合粉７の上に充填し、二層となるようにする。第１、第２のＡｇ−ＷＣ−Ｃｏ混合粉７、８の質量比は、２：３とする。

次に、図２（ｂ）に示すように、７ｔｏｎ／ｃｍ２で加圧し、第１のＡｇ−ＷＣ−Ｃｏ圧粉体９と第２のＡｇ−ＷＣ−Ｃｏ圧粉体１０を得る。これらの圧粉体９、１０を水素雰囲気中で９５０℃×２時間の条件で固相焼結し、φ４５ｍｍ×ｔ３ｍｍの接点１に加工する。厚さは、第１、第２のＡｇ−ＷＣ−Ｃｏ混合粉７、８の充填量を調整するものとする。加工後、第１のＡｇ−ＷＣ−Ｃｏ圧粉体９（第２のＡｇ−ＷＣ系合金層３に相当）側に電極４をろう付けする。接触面は、第２のＡｇ−ＷＣ−Ｃｏ圧粉体１０（第１のＡｇ−ＷＣ系合金層２に相当）となる。

これにより、接触面となる第１のＡｇ−ＷＣ系合金層２では、焼結助材のＣｏが３．０ｍａｓｓ％と多く、高密度化を促進させることができる。そして、アークに対して耐性が向上し、亀裂、割れを防いでガス量を抑え、遮断特性を向上させることができる。また、第２のＡｇ−ＷＣ系合金層３では、Ｃｏが０．５ｍａｓｓ％と少なく、電極４との接合性を向上させることができる。焼結助材は、略１ｍａｓｓ％を境とし、これより多いと高密度化を図ることができ、少ないと接合性を向上させることができる。

また、第１のＡｇ−ＷＣ系合金層２と第２のＡｇ−ＷＣ系合金層３の界面では、粉末状態から混ざり合って焼結するので、互いの合金層２、３を強固に連接させることができる。更には、第１のＡｇ−ＷＣ系合金層２を第２のＡｇ−ＷＣ系合金層３よりも板厚を厚くしているので、アークによる接点消耗に裕度を持たせることができる。

上記実施例１の真空バルブ用接点材料によれば、接触面となる第１のＡｇ−ＷＣ系合金層２の焼結助材を多く、電極４と接合される第２のＡｇ−ＷＣ系合金層３の焼結助材を少なくしているので、接触面では高密度化を促進することができ、接合面では接合性を向上させることができる。

上記実施例１では、焼結助材にＣｏを用いたが、この他にＮｉ、Ｆｅ、Ｃｒの少なくとも１種類を用いることができる。

また、耐弧成分にＷＣを用いたが、Ｍｏ２Ｃ、ＮｂＣ、ＴａＣ、ＴｉＣ、ＶＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣの１種類以上を混合することができる。

次に、本発明の実施例２に係る真空バルブ用接点材料を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る真空バルブ用接点材料の製造方法を説明する図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、接点の製造方法である。接点の構成は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

図３（ａ）に示すように、先ず、平均粒径１μｍのＷＣ粉末と平均粒径２μｍのＮｉ粉末を質量比９９：１として混合し、３ｔｏｎ／ｃｍ２で成形する。この圧粉体を水素雰囲気中で９００℃×１時間の条件で焼結し、ＷＣ−Ｎｉ仮焼結体１１を得る。次に、この仮焼結体１１に、平均粒径２μｍのＡｇ粉末と平均粒径２μｍのＮｉ粉末を質量比９７：３として混合したＡｇ−Ｎｉ混合粉１２を載置する。これを、水素雰囲気中で１１５０℃×１時間の条件で熱処理し、Ａｇ−Ｎｉ混合粉１２をＷＣ−Ｎｉ焼結体１１に溶浸させる。溶浸後には、図３（ｂ）に示すように、Ｎｉ含有の少ない第１のＡｇ−ＷＣ−Ｎｉ合金層１３とＮｉ含有の多い第２のＡｇ−ＷＣ−Ｎｉ合金層１４を得ることができる。

これを、第２のＡｇ−ＷＣ−Ｎｉ合金層１４側が接触面になるように、φ４５ｍｍ×ｔ３ｍｍの接点１に加工する。加工後、第１のＡｇ−ＷＣ−Ｎｉ合金層１３側に電極４をろう付けする。なお、湿式分析すると、第１のＡｇ−ＷＣ−Ｎｉ合金層１３のＮｉ含有量は０．７ｍａｓｓ％、第２のＡｇ−ＷＣ−Ｎｉ合金層１４のＮｉ含有量は２．５ｍａｓｓ％であった。ＷＣは、第２のＡｇ−ＷＣ−Ｎｉ合金層１４で略６０ｍａｓｓ％であった。また、接触面となる第２のＡｇ−ＷＣ−Ｎｉ合金層１４が第１のＡｇ−ＷＣ−Ｎｉ合金層１３よりも厚くなるようにＡｇ−Ｎｉ混合粉１２などを調整するものとする。

これにより、溶浸法においても、接触面となる第２のＡｇ−ＷＣ−Ｎｉ合金層１４（第１のＡｇ−ＷＣ系合金層２に相当）のＮｉ添加量を多くでき、高密度化を図り、第１のＡｇ−ＷＣ−Ｎｉ合金層１３（第２のＡｇ−ＷＣ系合金層３に相当）のＮｉ添加量を少なくでき、接合性を向上させることができる。

上記実施例２の真空バルブ用接点材料によれば、溶浸法によっても実施例１と同様の効果を得ることができる。

上記実施例２では、焼結助材にＮｉを用いたが、この他にＣｏ、Ｆｅ、Ｃｒの少なくとも１種類を用いることができる。

本発明の実施形態によれば、接点の接触面では、焼結助材が多く、高密度化を図ることができ、接合面では、焼結助材が少なく、接合性を向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 接点
２ 第１のＡｇ−ＷＣ系合金層
３ 第２のＡｇ−ＷＣ系合金層
４ 電極
５ 通電軸

Claims (6)

1. 接離自在の一対の接点を有する真空バルブに用いられる真空バルブ用接点材料において、
   前記接点を、接触面となる第１のＡｇ−ＷＣ系合金層と、
   前記第１のＡｇ−ＷＣ系合金層に連接されるとともに、電極に固着される第２のＡｇ−ＷＣ系合金層とで構成し、
   前記第１のＡｇ−ＷＣ系合金層および前記第２のＡｇ−ＷＣ系合金層には、それぞれ焼結助材を添加し、
   前記第２のＡｇ−ＷＣ系合金層よりも前記第１のＡｇ−ＷＣ系合金層の前記焼結助材の添加量を多くしたことを特徴とする真空バルブ用接点材料。
2. 前記第１のＡｇ−ＷＣ系合金層および前記第２のＡｇ−ＷＣ系合金層は、焼結法で構成される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。
3. 前記第１のＡｇ−ＷＣ系合金層および前記第２のＡｇ−ＷＣ系合金層は、溶浸法で構成される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。
4. 前記焼結助材は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒのうち、少なくとも１種類を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空バルブ用接点材料。
5. 前記第２のＡｇ−ＷＣ系合金層よりも前記第１のＡｇ−ＷＣ系合金層の板厚が厚いことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の真空バルブ用接点材料。
6. 前記ＷＣに、Ｍｏ２Ｃ、ＮｂＣ、ＴａＣ、ＴｉＣ、ＶＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣの１種類以上を混合することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の真空バルブ用接点材料。

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