JP2692945B2 - 真空バルブ用接点材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、真空バルブの接点材料に用いられる焼結
合金であって、電流さい断特性および高周波消弧特性を
改良した真空バルブ用接点材料に関する。

（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し
ゃ断を行な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。この真空バルブ
を用いて、電動機負荷などの誘導性回路の電流をしゃ断
するとき、過度の異常サージ電圧が発生し、負荷機器を
破壊させる恐れがある。

この異常サージ電圧の発生原因は、例えば、真空中に
おける小電流しゃ断時に発生するさい断現象（交流電流
波形の自然ゼロ点を持たずに強制的に電流しゃ断が行わ
れること）、或いは高周波消弧現象などによるものであ
る。

さい断現象による異常サージ電圧の値Vsは、回路のサ
ージインピーダンスZoと、電流さい断値Icの積、すなわ
ちVs＝Zo・Icで表される。従って、異常サージ電圧Vsを
低くするためには電流さい断値Icを小さくしなくてはな
らない。

上記の要求に対して、従来以下に述べる第１〜第５の
公知例がある。第１の公知例（米国特許第3683138号明
細書）は、真空開閉器の接点として銀（Ag）と炭化タン
グステン（WC）を複合化した合金接点であり、これは実
用化されている。

このAg−WC系合金の接点は、 （１）WCの介在が電子放射を容易にさせ、 （２）電界放射電子の衝突による電極面の加熱に基ずく
接点材料の蒸発を促進させ、 （３）更に接点材料の炭化物がアークにより分解し、荷
電体を生成してアークを接続する等の点で優れた低さい
断電流特性を発揮する。

また、第２の公知例群（特公昭35−14974号公報、米
国特許第2975256号明細書、特公昭41−12131号公報、米
国特許第3246979号明細書）は、いずれも低さい断電流
特性を発揮する他の接点材料であり、ビスマス（Bi）と
銅（Cu）とを複合化した合金で、この材料も真空バルブ
に実用化されている。

しかして、第２の公知例群の合金のうち、Biを10重量
％（以下wt％と称す）とした第１の例（特公昭35−1497
4号公報）は、その適度な蒸気圧特性を有するので、低
いさい断電流特性を発揮する。さらに、第２の公知例群
の合金のうち、Biを0.5wt％とした第２の例（特公昭41
−12131号公報）は、結晶粒界に偏析して存在する結
果、合金自体を脆化し、低い溶着引外力を実現し大電流
しゃ断性に優れている。

低さい断電流特性を得る第３の公知例（特開昭58−15
7015号公報）は、AgとCuとの比率をほぼ7:3としたAg−C
u−WC合金である。この合金において、従来にない限定
をしたAgとCuとの比率を選択するので、安定したさい断
電流特性を発揮すると記載されている。

更に、第４の公知例（特開昭62−77439号公報）に
は、耐弧性材料例えばWCの粒径を0.2〜１μｍとするこ
とにより、低さい断電流特性の改善に有効であることが
示唆されている。

（発明が解決しようとする課題） 真空しゃ断器には、低サージ性が要求され、そのため
に、従来では、上述のように低さい断電流特性（低チョ
ッピング特性）が要求されていた。しかしながら、近
年、真空バルブは、電動機等の誘導性回路に適用される
ことが一層増えると共に、高サージインピーダンス負荷
も出現したため、真空バルブは一層安定した低さい断電
流特性を持つことが望まれ、さらには高周波消弧特性
（高周波電流しゃ断能力）も満足するものが要求されて
きている。これは、電流さい断によるサージ以外に繰返
し高周波再発弧によるサージが負荷の絶縁にとって脅威
となることが判明したからである。前述した各公知例で
は、いずれも前述の両特性を同時に満足させる接点材料
はなかった。

すなわち、前記電流さい断によるサージ（過電圧）
は、電流さい断値を小さくすることにより改善できる
が、前述の繰返し高周波再発弧によるサージは、電流さ
い断後、電極間で絶縁破壊が発生した時に回路条件によ
り流れる高周波電流をしゃ断することで、回復電圧値が
増大し、更に、電極間での絶縁破壊が発生する過程の繰
返しによって回復電圧値が増大し、過大なサージ電圧を
発生させることができる。この場合には、高周波電流を
消弧するために発生するものであり、高周波消弧特性を
サージ電圧が小さくなるように改善させることにより、
発生サージを低減させることができるため、高周波電流
放電の続弧特性の改良・安定化を計る必要がある。

前述の第１の公知例（WCとAgとを複合化した合金）の
接点では、さい断電流値自体が不十分であるのみなら
ず、高周波消弧特性の改善に対して何等の配慮がなされ
ていない。

前述の第２の公知例群のうち第１の例（10wt％のBiと
Cuとを複合化した合金）では、開閉回数の増大と共に電
極間空間への金属供給量が減少し、低さい断電流特性の
劣化が現れ、高蒸気圧元素量に依存して耐電圧特性の劣
化も指摘されており、しかも、高周波消弧特性を十分に
満足していない。

前述の第２の公知例群の第２の例（0.5wt％のBiとCu
とを複合化した合金）では、低さい断電流特性が不十分
である。

また、前述の第３の公知例（AgとCuとの重量比率をほ
ぼ7:3としたAg−Cu−WC合金）および前述の第４の公知
例（耐弧性材料の粒径を0.2〜１μｍとする合金）で
は、高周波消弧特性を十分に満足していない。

この発明は前述の事情に基づいてなされたものであ
り、その目的とするところは、優れた低さい断電流特性
と高周波消弧特性を兼備し、苛酷化する真空バルブへの
要求に答えることができる真空バルブ用接点材料を提供
することである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明者は、上記の課題解決のために研究開発を進
めた結果、Ag−Cu−Mo2C系接点材料において、AgとCuと
の含有量、その比率および存在状態を最適化すると共
に、耐弧性成分のMo2CまたはMoCの粒径を一層微細化す
れば、この発明の目的達成に有効であるとの知見を得
て、この発明を完成するに至った。

すなわち、この発明の真空バルブ用接点材料は、Agお
よびCuの高導電性成分とMo2CまたはMoCの耐弧性成分と
を含むAg−Cu−Mo2CまたはMoC系真空バルブ用接点材料
であって、 （ｉ） 高導電性成分の含有量は、AgとCuとの総計量
（Ag＋Cu）が20〜65wt％であり、AgとCuとの総計量中に
占めるAgの比率［Ag/（Ag＋Cu）］が40〜80wt％であ
り、 （ii） 耐弧性成分の含有量は、35〜80wt％であり、 （iii） この接点材料の組織は、高導電性成分のマト
リックスおよび厚さまたは幅５μｍ以下の不連続相と、
３μｍ以下の耐弧性成分の不連続粒とからなり、高導電
性成分の不連続相が、マトリックス中で５μｍ以下の間
隔で微細にかつ均一に分散されていることを特徴とする
ものである。

この発明の好ましい態様において、1wt％以下のFe,C
o,Niの少なくとも１つよりなる第１補助成分を含めるこ
とができる。

この発明の一態様では、高導電性成分の厚さまたは幅
５μｍ以下の不連続相がマトリックス中で５μｍ以下の
間隔で微細にかつ均一に分散されている存在状態を示す
部分において、 高導電性成分のマトリックスおよび不連続相が、各々
Agを溶解したCu固体溶液およびCuを溶解したAg固溶体も
しくは、Cuを溶解したAg固溶体およびAgを溶解したCu固
溶体である。

この発明の望ましい更に別の態様において、高導電性
成分について、厚さまたは幅５μｍ以下の不連続相がマ
トリックス中で５μｍ以下の間隔で微細にかつ均一に分
散されている存在状態は、高導電性成分総計量のうちの
少なくとも50面積％占める。

（作用） 電流さい断特性の改善には、電流さい断値自体をより
低い値に維持すること以外に、そのばらつき幅を縮める
ことも極めて重要である。前述の電流さい断現象は、接
点間の蒸気量（材料物性としては蒸気圧、熱伝導）、接
点材料からの放出電子などと関係が深いとされ、発明者
らの実験によれば、前者の方が寄与が大きいことが判明
した。従って、蒸気を供給し易くするか、あるいは供給
し易い材料で接点を作成すれば電流さい断現象が緩和で
きることが判明した。前述のCu−Bi系合金はこうした観
点に立つもので、低いさい断値を有する。しかしなが
ら、致命的な欠点として、Biが持つ低融点（271℃）の
ために通常真空バルブで行われる600℃近傍のベーキン
グ或いは800℃の銀ろう付け作業時に、Biの溶融による
移動・凝集の結果、電流さい断特性を維持するべきBiの
存在が不均一になってしまう。このため、電流さい断値
のばらつき幅が増大する現象が見られる。

一方、Ag−Mo2Cで代表されるAg−耐弧性材料系合金で
は、耐弧性材料（この場合Mo2C）の沸点におけるAgの蒸
気量に左右されるものの他方、前記Cu−Bi系におけるBi
の蒸気圧よりAgの蒸気圧は著しく低いために接点のどの
位置に（Agか耐弧性材料か）にアークの足が固着するか
によって、温度不足すなわち蒸気不足を招くことがあ
る。結果的には、電流さい断値のばらつき幅が現れるこ
とが確認された。

このように電流さい断終期の接点面の急激な温度低下
をAgと耐弧性材料との組合わせのみによる合金によって
阻止しアークを維持させることは既に限界であること考
えられた。更に、高性能化するためには、何等かの補助
技術を付与する必要があるとの結論に至った。この改良
の１つの考えとして前述の第３の公知例において、高導
電性成分をAgとCuとの合金にすることによって結晶粒を
細かく分布させる技術を示唆している。この技術により
飛躍的の特性の安定化が図られた。アークが主として固
着する位置が、耐弧性成分の場合とAg−Cu系合金との場
合があり、いずれもの場合もAg−Cu蒸気の供給による電
流さい断現象の緩和（改良）が行われるが、耐弧性成分
に固着した場合には、若干のばらつきが発生した。

一方、耐弧性成分をより微細化することで、ばらつき
幅の改善が見られる。従って、耐弧性成分の粒径が電流
さい断現象に重要な役割を果たすことを示唆すると共
に、耐弧性成分が初期粒径のほぼ10〜20倍程の大きさに
偏析が見られた接点材料では著しいばらつきを示した観
察結果を併せて考慮すると、粒径に特定の範囲があるこ
とを示唆している。

しかしながら、前述の第３の公知例のように、AgとCu
との量およびWCの粒径を所定の値に制御して、さい断電
流特性の改善に対しては、重要な技術的進展が見られた
ものの、これらの技術から、より一層の低さい断電流特
性の向上および高周波消弧特性の確保、特に高周波消弧
特性の改善は得られなかった。

前述の様に、繰返し高周波再発弧によるサージは、電
流さい断後、電極間で絶縁破壊が発生した時に回路条件
により流れる高周波電流をしゃ断することで、回復電圧
値が増大し、更に、電極間での絶縁破壊が発生する過程
の繰返しによって回復電圧値が増大し、過大なサージ電
圧を発生させるものである。過大なサージ電圧を抑制す
るためには、微小電極間ギャップでの絶縁破壊時に流れ
る高周波電流放電を消弧させることなく、商用周波数の
負荷電流が立ち上がってくるまで、続弧させるのが望ま
しい。

この商用周波数の負荷電流が立ち上がれば、次の電流
ゼロ点を向える時までには、しゃ断器は充分な電極間ギ
ャップ長に開離しているため、この電流ゼロ点後に電極
間で絶縁破壊を生じることなくまた繰返すことなくしゃ
断が完了する。このために前述したような過大なサージ
電圧の発生はない。

また、続弧には至らなくとも、高周波消弧能力を小さ
くすれば、高周波再発弧によるサージが小さくなる。す
なわち、微小電極間ギャップでの高周波電流放電の続弧
特性を改善すればよい。この続弧特性の改善の為に、こ
の発明では、まず第１に、高導電性成分のAgとCuとを共
存させる。しかも、Cuを溶解したAg固溶体およびAg
を溶解したCu固溶体の、マトリックスおよび不連続相
（層状組織、または棒状組織）を形成し、この不連続相
の幅または厚みを５μｍ以下とし、かつこの不連続相を
マトリックス中で５μｍ以下の間隔で微細にかつ均一に
分散させることによって、アークスポット径の大きさに
比べて同等若しくは好ましくはそれ以下となるように設
計される。その結果、アークを維持・持続させる機能を
主として分担しているAgとCu成分（以下、アーク維持
材）の融点を低下させると同時に蒸気圧を上昇させる。

次いで、第２に、Mo2C粒の平均粒径を３μｍ以下、好
ましくは0.8μｍ、より好ましくは0.6μｍ以下に設定さ
れる。この要件により、アーク維持材の分散を、より一
層高度微細分散状態にするのを促進する。すなわち、た
だ、アーク維持材（AgとCu）の含有量およびその比率を
所定の範囲に選択しても、後述する実施例・比較例に示
すように、低さい断特性と高周波消弧特性との両立が得
られない。この発明により、Mo2C粒の平均粒径を所定の
値と組合わせて初めてアーク維持材（AgとCu）の組織を
高度に微細化した効果を一層引出し、かつ安定化させ
る。

一般に蒸気圧の高い材料の真空アーク中でのイオンの
電荷は低くなる傾向にある（参照、C.W.Kimblin著「Err
osion and Ionization in the Cathode Spot Regions o
f Vacuum Arcs」、Journal of Applied Physics、Vol.4
4,No.7.p3074,1973）。すなわち、蒸発量が増加するだ
けではなく、イオン価数の低いイオンがアーク中に多く
存在することとなる。従って、微小電極間ギャップでの
高周波電流放電の際、電流ゼロを迎えるとき、微小電極
間ギャップ中に存在する残留プラズマ量は、アーク維持
材がAgのみ、或いはCuのみの場合よりも、AgとCuとが所
定の条件で存在する場合の方が多いことになる。これ
は、この発明の目的である低さい断特性と高周波消弧特
性との同時確保に好ましい。

更に、AgよりもCuのイオンの方が質量が軽いがゼロ点
時のイオンドリフト速度（Cuでは930m/sec、Agでは630m
/sec）が大きい為に（前記文献）、電極に衝突する時の
エネルギーでは、Cuのエネルギーの方が大きい。このイ
オンインパクトにより電極が局部的に加熱され、先に述
べた残留プラズマ量の効果と相乗して高周波小電流放電
時に、電流ゼロ点時を迎えても、新たにカソードとなる
電極表面では、新たなカソードスポットを生成し易くな
り、高周波小電流放電時での続弧特性を改善する。

この様な改善された続弧特性を有するために、微小電
極間ギャップ時、絶縁破壊が発生しても商用波数の負荷
電流が立ち上がり易くなり、結果的に0.5サイクルアー
ク時間を延長することになり、電極が充分に開極した後
に電流ゼロ点時を迎えるために、過大なサージ電圧の発
生を迎えることができる。この様に、本願発明のAgとCu
との含有量、その比率および存在状態、更に、耐弧性成
分のMo2Cの粒径を一層微細化することにより、低さい断
特性と高周波消弧特性とを同時に改良することができ
る。

（実施例） 以下、図面を参照しつつ、この発明をより具体的に説
明する。

第１図は真空バルブの断面図、第２図は真空バルブの
電極部の拡大断面図である。第１図に於いて、しゃ断室
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性
の蓋体4a,4bとで真空密に構成されている。

前記しゃ断室１内には、導電棒5,6の対向する端部に
取付けられた１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の電極棒６には、ベローズ９が取付けられし
ゃ断室１内を真空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
性のアークシールド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。又、前記電極7,8
を覆うようにしゃ断室１内に金属性のアークシールド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。更に電極８は、第２図に拡大
して示す如く導電棒６にろう付部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14によってろう付で取付けられてい
る。なお、接点13bは電極７にろう付により取付けられ
る。

次に、この接点材料の製造方法の一例につき説明す
る。製造に先立って、必要粒径別に耐弧性成分および補
助成分を分類する。分類作業は例えば篩分けと沈降法と
を併用して行うことで容易に所定粒径の粉末を得る。ま
ず所定粒径のMo2Cと必要によりCoを所定量および、所定
粒径のAgを所定量の一部用意し、これらを混合し、その
後加圧成形して粉末成形体を得る。

次に、この粉末成形体を露点が−50℃以下の水素雰囲
気或いは真空度が、1.3×10−1Pa以下で、所定温度、例
えば1150℃×１時間にて仮焼結し、仮焼結体を得る。

そして、この仮焼結体の残存空孔中に所定量および所
定比率のAg−Cuを1150℃×１時間で溶浸しAg−Cu−Co−
Mo2C合金を得る。溶浸は主として真空中で行うが、水素
中でも可能である。

この場合、Coを配合しないAg−Cu−Mo2Cについても同
様でありカーボンは、Mo2C或いはAg−Cuといずれか又は
双方に、あらかじめ混合させておき、仮焼結体を得る。

尚、合金中の導電成分の比率Ag/（Ag＋Cu）の制御
は、次の様にして行った。例えばあらかじめ所定比率Ag
/（Ag＋Cu）を有するインゴットを、温度1200℃、真空
度1.3×10−2Paで真空溶解を行ない、切断し溶浸用素材
として用いた。導電成分の比率Ag/（Ag＋Cu）の制御の
他の方法は仮焼結体を作る際、あらかじめ、所定量の一
部をMo2C中に混合させておき後から残余のAg又はAg＋Cu
を溶浸させることでも、所望組成の接点合金を得ること
が出来る。

しかして、本発明の実施例データを得た評価方法、お
よび評価条件につき述べる。

（１）電流さい断特性 各接点を取付けて10−3Pa以下に排気した組立て式真
空バルブを製作し、この装置を0.8m/秒の開極速度で開
極させ遅れ小電流をしゃ断した時のさい断電流を測定し
た。この場合、しゃ断電流は20A（実効値）、周波数は5
0Hzとした。開極位相はランダムに行い500回しゃ断され
たときのさい断電流を接点数３個につき測定しその平均
値および最大値を第１表に示した。尚、数値は、実施例
２のさい断電流値の平均値を1.0とした場合の相対値で
示した。

（２）高周波消弧特性 遅れ力率の小電流を開閉したとき、電流さい断によっ
て負荷側に過電圧が発生すると、真空バルブの極間には
その過電圧と電源電圧の差が加わる。もし極間の電圧が
接点間隙の耐電圧値を超えると絶縁破壊して放電し、接
点には過渡的な高周波電流が流れる。この高周波電流が
しゃ断されると再び最初の段階に戻って過電圧が現わ
れ、それがまた接点間隙の放電を起こさせるというくり
返しになる。このようなくり返しの現象は多重再発弧現
象としてよく知られている。真空しゃ断器のように高周
波消弧能力の高いしゃ断器では、回路条件によっては多
重再発弧により大きなサージ電圧が発生し、負荷機器
（電動機や変圧器）の絶縁をおびやかすことがある。一
般に高周波消弧能力が小さいほど、再発弧をくり返し難
く、発生するサージは小さくなると言われている。

この高周波消弧特性を各接点について調べるために、
各接点を取付けて10−3Pa以下に排気した真空バルブを
製作し、この真空バルブを組込んだしゃ断器で6.6kV、1
50kVAの単相変圧器の負荷電流しゃ断試験を行った。し
ゃ断器と変圧器間は長さ100mの6.6kV単心CVケーブル
（導体断面積200m2）で接続した。負荷電流は10A（実効
値）、しゃ断器の開極速度は0.8m/秒（平均）とし、し
ゃ断器の開極位相を制御し、多重再発弧が発生する位相
でしゃ断させた。多重再発弧時に接点に流れる過渡的な
高周波電流はしゃ断器廻りのインダクタンスと電源側、
負荷側の浮遊キャパシタンスにより決まる周波数をも
ち、今回の試験では過渡的な高周波電流の周波数は約10
0kHzであった。高周波消弧能力の測定は各接点につき20
回のしゃ断試験を行い、開極後1ms経過時の高周波消弧
能力の平均値を求めた。

表中の値は、実施例２の高周波消弧能力（上記条件で
電流しゃ断した電流零点時の電流減少率di/dt［A/μ
秒］）を100とした場合の相対値を示す。

供試接点の内容 第１表に供試接点の材料内容とその対応する特性デー
タを示している。表のようにAg−Cu−Mo2C,合金中のAg
＋Cu量を12.2wt％〜84.6wt％,AgとCuとの比率Ag/（Ag＋
Cu）を０〜100wt％の範囲に変化させ、かつAgとCuとの
存在状態が、すなわち、高導電性成分の厚さまたは幅５
μｍ以下の不連続相（層状または／および棒状組織）が
ろマトリックス中で５μｍ下の間隔で微細にかつ均一に
分散されている存在状態の領域の占める割合を、例えば
75〜100面積％,50面積％,25面積％,10面積％以下に区分
けした。これらは各接点の冷却過程に於ける冷却速度、
すなわち1000℃又はそれより高い温度より770℃までの
間の温度区域のうちの、任意の温度での温度差100℃間
の平均冷却速度を上記面積％になるよう調整しながら得
る。例えば好ましくは６℃／分より早い速度で冷却しな
がら凝固させることによって得る。0.6℃／分より遅い
速度ではAgとCuの分散に不利となる。

更に、使用するMo2Cの粒径を0.1μｍ〜９μｍの接点
につき評価した。

これらの条件と対応する結果を第１表に示している。

実施例１〜３、比較例１〜２ 平均粒径0.7μｍのMo2C粉末及び必要により補助成分
材例えばCo粉末（又はNi,Fe）を用意する。必要により
これらを所定比率混合後、焼結後の残存空隙量を調整す
るよう成形圧をゼロ〜８トン/cm²の範囲で適宜選択しな
がら成形する。この場合、合金中のAg＋Cu量の多い実施
例３（Ag＋Cu＝65wt％）、比較例２（Ag＋Cu＝84.6wt
％）では、成形圧を特に、低くするか、若しくはあらか
じめAg＋Cuの一部をMo2Cと共に混合した混合粉を得て、
これを成形する方法を採る。これらの混合粉を成形後、
実施例1,比較例１では、例えば1100〜1300℃で焼結し、
Mo2C焼結体を得る。実施例２〜3,比較例２ではこれより
低い焼結温度で焼結し焼結体を得る。

このようにして空隙量の異なる焼結体の空隙中に、Ag
＋Cuを溶浸し（又は必要によりAgのみを溶浸することも
ある）最終的にAg−Cu−Mo2C合金中の（Ag＋Cu）量が12
〜84wt％（比較例１〜２、実施例１〜３）の合金を得
る。これらの接点素材を所定の形状に加工後、前述した
評価方法、条件にて、さい断特性および高周波消弧特性
を評価した。

前記したように、さい断特性の評価は、500回しゃ断
させたときの特性で比較した。第１〜２表の比較例１〜
2,実記例１〜３に示すように合金中の（Ag＋Cu）量での
さい断値の平均値は実施例２（Ag＋Cu＝44.4wt％、Ag/
（Ag＋Cu）＝74.8wt％）を1.0とした相対値で比較した
場合、2.0倍以下の上昇（特性の劣化）になっている
が、Ag＋Cu＝12.2wt％（比較例１）およびAg＋Cu＝84.4
wt％（比較例２）では、最大値が、上昇しているのに対
しAg＋Cuが20〜65wt％（実施例１〜３）では、比較値が
2.0倍以下に安定（特性良好）している。特にAg＋Cu＝1
2.2wt％（比較例１）のようにAg＋Cu量が少ない接点の
さい断特性は、更に多数回のしゃ断を行うと約2000回開
閉前後より、さい断特性が劣化するのが見られる。

一方、高周波消弧特性の評価を行うと、同様に実施例
２の特性を標準とした相対値で検討すると、Ag＋Cu量が
20〜65wt％（実施例１〜３）では安定した特性を示す
が、Ag＋Cu量が12.2wt％（比較例１）および84.4wt％
（比較例２）では、前記相対値が増加（特性の劣化）の
傾向にあり、相対値が200を越すことが認められる。従
ってAg−Cu−Mo2C合金中のAg＋Cu量は、さい断特性およ
び高周波消弧特性の両観点から20〜65wt％の範囲が好ま
しい。

実施例４〜６、比較例３〜５ 前述したようにAg＋Cu量が好ましい範囲、すなわち20
〜65wt％の範囲であってもAg−Cu−Mo2C合金中のAgとCu
との比率が適切でないとさい断特性、および高周波消弧
特性が劣化することが判った。すなわち、Ag/（Ag＋C
u）の値が40％〜80wt％（実施例４〜６）では、好まし
いさい断特性（相対値が2.0以下）と高周波消弧特性
（相対値が200以下）が得られた。

尚、Ag/（Ag＋Cu）の値が95.3wt％および100wt％（比
較値３〜４）では高い熱伝導性が、またAg/（Ag＋Cu）
の値が22.7wt％〜ゼロ（比較例５〜６）では、主として
蒸気源となるAgの量的不足によってさい断特性の低下が
見られている。

実施例１〜6,比較例１〜６に於いては、さい断特性お
よび高周波消弧特性共にAg＋Cu量、Ag/（Ag＋Cu）比に
対し、同じ傾向を示している。

実施例７〜８、比較例７〜８ Ag−Cu−Mo2C合金中のAg−Cu部分の存在状態すなわ
ち、高導電性成分の厚さまたは幅５μｍ以下の不連続相
（層状又は／および棒状組織）がマトリックス中で５μ
ｍ以下の間隔で微細にかつ均一に分散されている存在状
態の領域の占める割合を、前記通常の方法でAg＋Cuを45
wt％近傍、Ag/（Ag＋Cu）を70wt％近傍に作製した接点
に対し、溶浸後の冷却速度および800℃〜1000℃に約１
時間、再加熱保持の熱処理を与えることによって各面積
割合が50％以上（実施例7,8）では、低いさい断特性の
範囲にある上に、高周波特性も良好な値を示しているの
に対し、この面積割合が少ない比較例７〜８では、さい
断特性の劣化特に最大値の大幅な上昇（劣化）が見られ
ると共に、高周波消弧特性も上昇（劣化）した。従っ
て、AgとCuとの存在状態の前記面積割合は、Ag＋Cu相中
に50％以上とすることが好ましい。

実施例９〜12、比較例９〜10 Mo2Cの粒径は、Ag−Cu−Mo2C合金のさい断特性、高周
波消弧特性に重要な関係を示す。Mo2C粒径が６μｍ（比
較例10）では、さい断値の観点からは相対値は平均値、
最大値共に2.0又は、それ以下であり問題ないが高周波
消弧特性に於いて劣化（相対値が200以上）が見られ更
にMo2C粒径が９μｍ（比較例９）ではさい断値の最大値
が相対値に於いて2.0を越し、ばらつきが大きくなる。

一方、Mo2Cの粒径が３μｍ以下（実施例９〜12）で
は、さい断値の平均値、最大値とも著しく安定しかつ高
周波消弧特性も極めて好ましい相対値を示した。従って
Mo2Cの粒径は３μｍ〜0.1μｍ（実施例９〜12）の範囲
が好ましい。Mo2Cの粒径が0.1μｍ以下では取扱いの面
で工業的でせないのみならず、焼結性も過度に進行し素
材特性が安定しない。

補助成分 Ag−Cu−Mo2C合金に於いて、Co又は、Ni,Feは、この
合金製造時にMo2Cの偏析或いはポアの存在を抑制する補
助成分として使用することができる。しかしCo又はNi,F
eがゼロであっても偏析あるいは、ポアの発生を制御す
るように注意深く作製したAg−Cu−Mo2C合金（実施例１
〜12）は、さい断特性、高周波消弧特性共、性能上問題
ない。以下、Coを補助成分の代表として述べる。

工業的には、所定値（Co量＝1wt％）以下のCoの存在
は、さい断値が平均値、最大値共、低い範囲にある。前
記Coがゼロの場合も、平均値、最大値共、相対値は2.0
以下で実用の範囲にあるが、最大値に於いてCo量が1wt
％、0.05wt％に比較すると、差異があり、ばらつきがあ
る傾向である。

Coの存在は、高周波消弧特性に対しては、Coが3.5wt
％〜ゼロの範囲に於いては、相対値は200以内であり、
特性上問題ないが、さい断特性の最大値に於いて、高い
値（倍率2.3）を示すCo＝3.5wt％は除外され、Ag−Cu−
Mo2C−Co合金中のCoは、さい断特性、高周波消弧特性の
両観点からCo＝ゼロを含む1wt％以下が好ましい。

前述した実施例１〜12,比較例１〜９は総てCo使用し
ていないが、Coを補助成分として用いる場合にはCoの粒
径は、特にさい断特性の最大値に影響を与える。すなわ
ちさい断特性は、Co粒径が0.1〜44μｍの総ての範囲に
於いて、相対値は200以下を維持し問題はないが、Coの
粒径が44μｍでは、平均値は好ましい範囲にあるが、最
大値に於いて劣化している。

従ってCo量が1wt％以下のAg−Cu−No2C−Co合金に於
けるCoの粒径は10μｍ以下が好ましいことが判る。

尚、補助成分として、Coを中心で述べたが、Feであっ
ても、またNiであっても、更にはNi−Co粉末,Ni−Fe粉
末であっても、Coと同様の効果を得た。

以上述べた実施例のようにAgとCuとからなる高電動材
料の総計量（Ag＋Cu）と、AgとCuとの比率Ag/（Ag＋C
u）比とを所定値に制御し、かつMo2Cの平均粒径を３μ
ｍより好ましくは、１μｍとしAgとCuとの存在形態を、
高度均一分布させることによって、電流さい断特性を低
く維持出来かつばらつきも少なく管理することが出来、
さらに高周波消弧特性も同時に充分低く維持することが
できる。

前述の実施例で用いたMo2Cの代りに、MOCを用いても
前述の実施例と同様な効果が得られる。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、電流さい断特性
を低く維持出来かつばらつきも少なく管理することがで
き、さらに高周波消弧特性も同時に充分低く維持するこ
とができる真空バルブ用接点材料を提供できる。

したがって、本発明による接点材料を真空バルブ接点
に用いれば、電流さい断特性およびしゃ断特性の良い真
空バルブが得られ、電流さい断特性の安定化をより一層
向上する真空バルブとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による真空バルブ用の接点材料が適用さ
れる真空バルブの断面図、第２図は第１図に示す真空バ
ルブの電極部分の拡大断面図である。 １……しゃ断室、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
付部、13a,13b……接点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 千葉 誠司 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 本間 三孝 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東 芝府中工場内 (56)参考文献 特開 平２−54819（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−180027（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−157015（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】銀と銅よりなる高導電性成分と、 炭化モリブデンよりなる耐弧性成分とを含む真空バルブ
   用接点材料に於て、 前記高導電性成分の含有量は、20〜65重量％で、かつ高
   導電性成分中に占める銀の比率は40〜80重量％であり、 前記耐弧性成分の含有量は35〜80重量％であり、 該接点材料の組織は、高導電性成分のマトリックス及び
   厚さまたは幅が５μｍ以下の不連続相と３μｍ以下の耐
   弧性成分の不連続粒とからなり、 前記高導電性成分の該不連続相が前記マトリックス中で
   ５μｍ以下の間隔で微細かつ均一に分散されていること
   を特徴とする真空バルブ用接点材料。
2. 【請求項２】鉄，コバルト，ニッケルの少なくとも１つ
   よりなる補助成分を１重量％以下含有することを特徴と
   する請求項１記載の真空バルブ用接点材料。
3. 【請求項３】高導電性成分の厚さまたは幅５μｍ以下の
   不連続相がマトリックス中で５μｍ以下の間隔で微細に
   かつ均一に分散されている存在状態を示す部分におい
   て、 高導電性成分のマトリックスおよび不連続相が、各々銀
   を溶解した銅固溶液および銅を溶解した銀固溶体もしく
   は、銅を溶解した銀固溶体および銀を溶解した銅固溶体
   であることを特徴とする請求項１又は２記載の真空バル
   ブ用接点材料。
4. 【請求項４】接点材料の組織において、高導電性成分の
   厚さまたは幅５μｍ以下の不連続相がマトリックス中で
   ５μｍ以下の間隔で微細にかつ均一に分散されている存
   在状態が、高導電性成分総計量のうちの少なくとも50面
   積％占めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
   １項記載の真空バルブ用接点材料。
5. 【請求項５】該接点材料の組織は、高導電性成分のマト
   リックス及び厚さまたは幅が５μｍ以下の不連続相と１
   μｍ以下の耐弧性成分の不連続粒とからなり、 高導電性成分の該不連続相が前記マトリックス中で５μ
   ｍ以下の間隔で微細かつ均一に分散されていることを特
   徴とする請求項２〜４記載のいずれか１記載の真空バル
   ブ用接点材料。