JP3478699B2 - 真空遮断器用接点合金の製造方法 - Google Patents

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【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、再点弧性能及び大
電流遮断特性にすぐれた接点材料の製造に用いられる真
空遮断器の接点合金の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来は、真空中でのアーク拡散性を利用
して、高真空中で電流遮断を行わせる真空バルブの接点
は、対向する固定接点および可動接点の２つの接点かり
構成されている。 【０００３】そして、大電流遮断性を目的とした接点材
料としては、特公昭４１−１２１３１に記載されている
ように、Ｃｕ（銅）を素材としてＢｉ（ビスマス）を
０．５ｗｔ％（重量パーセント）含有させたＣｕ−Ｂｉ
合金が知られている。この場合、Ｃｕ−Ｂｉ合金は微量
のＢｉを結晶粒界に偏析して存在させるので、Ｃｕ−Ｂ
ｉ合金自体を脆化させる結果となり、耐電圧特性を大幅
に劣化させることなく、溶着引きはずし力（耐溶着性）
を改善すろことができ、大電流断性を実現している。
大電流遮断性を目的とした他の接点としては、特公昭４
４一２３７５１に記載されているように、Ｃｕを素材と
してＴｅ（テルル）を含有させたＣｕ−Ｔｅ合金も知ら
れている。このＣｕ−Ｔｅ合金も結晶粒界粒内に析出し
たＣｕ₂ Ｔｅが同様に合金自体を脆化させる結果とな
り、耐溶着性を改善することが可能であり、大電流遮断
性を実現している。 【０００４】大電流遮断性を目的とした他の接点として
は、Ｃｒ（クロム）を５０ｗｔ％程度含有したＣｕ−Ｃ
ｒ合金が知られている。これはＣｒ自体がＣｕと略同等
の蒸気圧特性を保持し、かつ強力なガスのゲッタ（吸
着）作用を示すなどの効果があり、高電圧大電流遮断性
を実現している。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ー般に真空遮断器に
は、大電流遮断性能、耐電圧性能および耐溶着性能の基
本的な３要件の他に、触抵抗性能、耐消耗性能および電
流裁断性能などが要求される。特に、近年の使用条件の
過酷化や適用範囲の拡大、または負荷の大容量化によっ
て、最近では大電流遮断性能と再点弧特性とを兼備しな
くてはならなくなっている。 【０００６】そして、大電流遮断を可能とする要求に対
しては、材料中のガス含有量が少いこと、放出した蒸気
を素早く拡散させなければならないこと、および、接点
の温度上昇を低く抑える必要性から導電率値にも配慮す
る必要がある。 【０００７】また、再点弧特性を向上させる要求に対し
ては、前に述べた接点材料の組成成分のみでは十分な対
応が不可能となって来ており、前述の組成成分と共にそ
の製造技術の高度化が必要である。 【０００８】すなわち、組成成分的に優れた範囲にある
接点材料であっても、その製造条件によって再点弧特性
や大電流遮断性能は著しく変動すると共に、著しいばら
つきも見られ、組成成分のみでは一義的に決定されない
ことが判明した。 【０００９】そこで、目標性能を持つ健全な接点材料を
得ることを目的に、特性の変動や、ばらつきに及ぼす製
造条件の影響を検討したところ、原料粉の純度、粒度分
布などの原材料技術、加圧・成型加工技術、および温度
時間雰囲気など基本的焼結技術の外に、次の点が関係す
ることが判明した。 【００１０】（１） 熱処理容器に於いて、溶解や焼結
など加熱処理中に被熱処理体と共に加熱して用いる溶解
用るつぼや焼結用ボートなどの熱処理容器の解放面端
面、あるいは、これら溶解用るつぼや焼結用ボートなど
と対向する蓋体の表面粗さに起因すると考えられる熱処
理後の特性のばらつきが関係すること。 【００１１】ここで、被熱処理体とはＣｕあるいはＡｇ
（銀）のうちの少なくとも一つ以上よりなる導電性成分
と、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｃｒ、
Ｔｉ（チタン）の群から選ばれた金属又はその炭化物よ
りなる耐弧性成分と、必要により添加したＢｉ、Ｔｅ、
Ｓｂ（アンチモン）の１つよりなる補助成分とから構成
されたこれらの混合粉もしくは成型体を意味している。 【００１２】（２） 熱処理容器中に挿填する被熱処理
体の総容積と熱処理容器の内容積との比率が、例えば再
点弧特性、耐溶着特性または大電流遮断性能など熱処理
後の特性のばらつき幅に影響を与えていること。 【００１３】上記（１）は、例えばＣｕ−Ｗ合金の場合
のＣｕ、Ａｇ−ＷＣ合金の場合のＡｇ、Ｃｕ−Ｃｒ合金
の場合のＣｒ、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｂｉ合金の場合のＢｉのよ
うに、該合金中で最も蒸気圧の高い成分の組成変動に影
響を及ぼし、その結果、特性のばらつきとして表れてい
る。それで、蒸気圧の高い成分の組成変動幅を安定させ
る技術として、熱処理容器の解放面端面とこれと対向す
る蓋体の表面粗さを制御することが有益である。 【００１４】また（２）は、熱処理後の材料特性、特に
合金中の内蔵ガス量、合金表面の生成被膜（例えば酸化
被膜）、希に合金表面の吸着ガス量などに影響を及ぼ
し、その結果、前記特性のばらつきとして表れている。
それで、ガス量や表面被膜を抑制する技術として、熱処
理容器中に挿填する被熱処理体の総容積と熱処理容器の
内容積との比率を適正化することが有益である。 【００１５】しかし、（１）に於けるように、表面粗さ
を小さくする（極端に平滑にする）と、組成変動幅を安
定させ利点となるが、逆に（２）で示したガス量抑制、
表面被膜の抑制には欠点となり、（１）と（２）とは二
律背反的な関係にあることが判った。 【００１６】これらの知見は接点合金の製造に於いて、
組成成分以外として従来見落しがちだった（１）、
（２）にも配慮することの重要性を示唆するものであ
る。 【００１７】更に好ましい接点合金とするには、熱処理
容器にも配慮する必要がある。 【００１８】本発明技術での接点合金用の原材料粉には
Ｃｕ、Ａｇ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｔｅまたは
Ｓｂなどの金属粉や炭化物粉が用いられる。これらの原
料粉を用いて、接点合金を製造するときに行われる加熱
処理には、一般に金属粉や炭化物粉を加熱処理中に支え
て置くために、熱処理容器、るつぼ、およびボートなど
が不可欠である。 【００１９】このように被熱処理体は熱処理容器に挿入
するか載置して加熱処理を行い、接点合金（製品あるい
は半製品）とするため、被熱処理体は例えば熱処理容器
の材質である黒鉛と加熱処理中直接的に接触することに
なり、被熱処理体と炭素とが冶金的な反応を呈する場合
が見られる。 【００２０】その結果、被熱処理体を熱処理容器から健
全な形態で取り出すことができず、損傷を受けるのみな
らず、熱処理容器を破壊するなど、表面形状的な不都合
さがみられる場合がある。これらは製品として致命的損
害となるばかりか、経済的損失も重大な問題となる。 【００２１】さて、熱処理容器の材質として酸化カルシ
ウム（カルシア）又は酸化イットリウム（イットリア）
製熱処理用容器を選択したときには、炭素の場合のよう
な著しい冶金的な反応は見られず、表面形状的には損傷
のない焼結部材が得られる。しかし、通常の黒鉛又は酸
化カルシウム、または酸化イットリウム製の熱処理容器
は多孔性であり、その表面および内部には多量の水分や
ガスが存在しているため、この水分やガスが加熱処理に
おいて直接的に被熱処理体の表面を汚染する不都合さが
みられる場合がある。 【００２２】特にこれら被熱処理体の表面は、上記
（１）、（２）の二律背反性のため、吸着物が十分少な
くなるほど平滑に仕上げることが出来ず、表面に水分や
ガス、その他の表面付着物が存在しやすいと言う欠点が
ある。 【００２３】さらに冶金的な反応に伴って、熱処理器の
中の不純物が被熱処理体の中に拡散あるいは侵入し、加
熱処理後の被熱処理体の純度を低下させる不都合さがみ
られる場合があり、このような不都合さは、健全な接点
素材あるいは部品の製造に対して障害となり問題となっ
ている。 【００２４】本発明は、被熱処理体を熱処理容器の中に
挿入あるいは載置し、加熱処理して接点合金を製造する
に当たり、上記(１)、（２）を制御し、安定した大電流
遮断性能と、再点弧特性とを兼備した接点合金を得るこ
とができる真空遮断器の接点合金の製造方法を提供する
ことを目的としている。 【００２５】 【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
した熱処理容器は、Ｃｕ及びＡｇの内の少なくとも１つ
よりなる導電性成分と、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ及びＴｉの群か
ら選ばれた金属またはその炭化物よりなる耐弧成分と、
必要により添加されたＢｉ、Ｔｅ及びＳｂの内の少なく
とも１つ以上よりなる補助成分とから構成された混合粉
もしくは成型体よりなる被熱処理体を熱処理容器に収容
して所定温度に加熱し、接点合金を製造する方法であっ
て、少なくとも一面に解放面を持つ厚さが少なくとも
０．５ｍｍである容器と、前記解放面の端面と密着して
設置され容器内部を通気密閉する着脱自在な厚さが少な
くとも０．５ｍｍである蓋体とを有し、前記解放面の端
面及び前記蓋体のいずれか一方の平均表面粗さを５乃至
２５μｍ（Ｒｍａｘ．）とし、いずれか他方の平均表面
粗さを２５μｍ（Ｒｍａｘ．）以下とし、前記熱処理容
器の内容積をV0、被熱処理体の総容積をV1とするとき、
容積率V1／(V0+V1)を10〜75％の範囲とした熱処理容器
を使用したことを特徴とする。 【００２６】 【００２７】 【００２８】 【００２９】 【００３０】 【００３１】 【００３２】 【００３３】 【００３４】本発明における熱処理容器の解放面端部お
よび解放面端部と対向する蓋体のうち少なくともいずれ
かは表面粗さを、５〜２５μｍ（Ｒｍａｘ．）としたの
で、熱処理容器または蓋体の表面の通気路を通して、熱
処理瞬時における容器内部と外部の雰囲気の質や圧力
を、熱処理に好ましい雰囲気状態に通気密閉しながら自
己調整することが可能となり、接点合金中の高い蒸気圧
成分の過度の選択的な蒸発飛散に基ずく成分量変動を無
くし、熱処理後の接点合金成分量を一定に保つ作用をす
る。 【００３５】その結果安定した大電流遮断性能と再点弧
特性とを兼備した接点合金を得ることができる。 【００３６】なお、通気路の表面粗さが５μｍ以下で
は、表１乃至表４に示したように充分な通気が行えず熱
処理後の接点合金中のガス量の増加や接点合金表面に被
膜生成（主として酸化物）が見られる。この結果、表１
乃至表４の比較例２に示したように再点弧発生数が多
く、再点弧特性が劣っている。 【００３７】ー方、通気路の表面粗さが２５μｍ以上で
は、接点合金中の局蒸気圧成分の蒸発飛散により成分量
減少が大となり、熱処理後の接点合金成分量を一定に保
つ作用が失われる傾向にあり、比較例３に示したように
遮断特性の低下が見られる。更に本発明では、熱処理容
器の内容積に対する容器中に挿填する被熱処理体の総容
積の比率を１０〜７５％の範囲に選択して熱処理を実施
するようにしたので、熱処理容器の内の特に雰囲気を良
質に保ちながら、容器内部と外部の雰囲気を自己調節す
るように作用する。その結果、安定した大電流遮断性能
と再点弧特性とを兼備した接点合金を得ることができ
る。 【００３８】この場合、熱処理容器の中に挿填する被熱
処理体の総容積の比率が１０％以下では、工業的に不経
済であるのみならず、接点合金中の高蒸気圧成分の蒸発
飛散により成分量変動が大となり比較例４に示すように
遮断特性の変動幅が大となる。 一方、熱処理容器の中
に挿填する被熱処理体の総容積の比率が７５％以上で
は、逆に高蒸気圧成分の蒸発飛散により成分量変動は少
なくなるが、熱処理容器内の雰囲気の質の調整が充分に
は行えず、接点合金表面の酸化物の除去が充分に行えな
い傾向にあり、比較例５に示すように再点弧発生率のば
りつきが大となる。 【００３９】 【発明の実施の形態】次に本発明の接点合金製造方法の
実施の形態を説明する。 【００４０】本発明の接点合金製造技術の主旨は、Ｃｕ
又は／及びＡｇよりなる導電性成分と、Ｗ、Ｍｏ、Ｃ
ｒ、Ｔｉの群から選ばれた金属またはその炭化物よりな
る耐弧性成分と、必要により添加したＢｉ、Ｔｅ、Ｓｂ
のうちの１つ以上よりなる補助成分とから構成された混
合もしくは成型体よりなる接点合金を製造する接点合金
製造方法において、混合粉もしくは成型体を収容する熱
処理容器の端面と、熱処理容器の端面と対向する蓋体と
の少なくとも一方の表面粗さを予め定めた条件とし、あ
るいは熱処理容器の中に挿填する被熱処理体の容積率を
所定の範囲以内になるように制御することによって、安
定した再点弧特性、耐溶着特性、大電流遮断性能を有す
る接点合金を製造する接点合金製造方法を提供すること
にある。 【００４１】なお、表１乃至表４に示した再点弧特性お
よび遮断特性に関する評価は、次のようにして行った。 【００４２】（ａ） 再点弧特性 各接点合金を直径４２ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤状接点片
とし、これを着脱型真空バルブに装着し、周波数５０Ｈ
ｚ（ヘルツ）、交流電圧７．２ｋＶ（キロボルト）×５
００Ａ（アンペア）を２０００回遮断したときの再点弧
発生数を自動測定した。なお、表１乃至表３の数値は、
２台の遮断器で評価した（真空バルブとしては６本、従
って遮断総数１２、０００回のデータ）結果を示す。 【００４３】（ｂ） 遮断特性 ７．２ｋＶ×２０ｋＡ（キロアンペア）を投入と遮断を
３回繰り返し、溶着の発生が無く、かつ再点弧発生も無
く３回成功した場合を表４に「Ａ３」として示した。同
様に、２回成功した場合を「Ａ２」、１回成功した場合
を「Ａ１」、全数失敗した場合を「Ｃ」とした。 【００４４】２０ｋＡを遮断させるのが設計上妥当でな
いと判断した場合、遮断電流を１６ｋＡに下げて再度投
入と遮断を実施した。３回繰り返し、溶着の発生が無
く、かつ再点弧発生が無く３回成功した場合を「Ｂ
３」、２回成功した場合を「Ｂ２」、１回成功した場合
を「Ｂ１」、全数失敗した場合を「Ｄ」とした。 【００４５】 【表１】【００４６】 【表２】【００４７】 【表３】【００４８】 【表４】【００４９】［実施例１〜２、比較例１］厚さが０．１
５ｍｍ、０．５ｍｍまたは３ｍｍである３種類の接点合
金製造用の熱処理容器とその蓋体を、材質を炭素Ｃとし
て製造した。その熱処理容器の解放面端面と、解放面端
面と対向する蓋体との接触部で形成される容器内部と外
部との通気密閉部を、表面粗さ度合いを各々１０μｍ
（Ｒｍａｘ．）と一定にし、更に、熱処理容器の中に挿
填する被熱処理体（Ｃｕ−２５％Ｃｒ）の容積率Ｖ1 ／
（Ｖ0 ＋Ｖ1 ）×１００を５５容積％に一定とした。 【００５０】そして、平均粒径１４０〜２００ｍｅｓｈ
（メッシュ；網粗さ）のＣｒ粉、２７０〜３２５ｍｅｓ
ｈのＣｕ粉を不活性ガスを充填したボールミルの中で４
時間混合して得たＣｕとＣｒとの混合粉を所定直径にプ
レス成型し、この被成型体を熱処理容器の中に配置し、
熱処理容器とその蓋体、被熱処理体（被成型体）の３者
を一体として水素雰囲気中１０５０℃（度摂氏）×２時
間の加熱処理を行い、Ｃｕ−２５％Ｃｒ接点素材を得
た。 【００５１】この加熱処理のとき、熱処理容器の厚さが
０．１５ｍｍの容器を使用した場合には、厚さが薄いた
め機械的強さが十分でなく、取扱上好ましくないのみな
らず、繰り返して熱処理に供していると、製造した接点
合金には、比較例１に示すように、再点弧発生にばらつ
きが発生している。 【００５２】遮断特性においても、７．２ｋＶ×２０ｋ
Ａの投入、遮断を２回成功した接点や３回全数失敗した
接点までばらついた遮断特性（Ａ２〜Ｃ）が見られてい
る。さらに、厚さ０．１５ｍｍを横断する亀裂の発生も
見られている。 【００５３】これに対して、熱処理容器の厚さを０．５
ｍｍの容器を使用した場合には、適切な厚さで機械的強
さが十分となり、取扱上の問題がないだけでなく、繰り
返して熱処理に供しても、製造した接点合金には実施例
１に示したように、再点弧発生にばらつきの発生は見ら
れない。遮断特性に於いても、７．２ｋＶ×２０ｋＡの
投入、遮断を２〜３回成功し良好（Ａ３〜Ａ２）であっ
た。複数回繰り返し使用しても厚さ０．５ｍｍを横断す
る亀裂の発生も見られていない。 【００５４】更に、熱処理容器の厚さを３ｍｍの容器を
使用した場合には、適切な厚さで機械的強さが十分とな
り、取扱上の問題がないだけでなく、繰り返して熱処理
に供しても、製造した接点合金には、実施例２に示した
ように再点弧発生にばらつきの発生は見られない。遮断
特性に於いても、７．２ｋＶ×２０ｋＡの投入、遮断を
３回成功し良好（Ａ３〜Ａ３）であった。複数回繰り返
し使用しても厚さ３ｍｍを横断する亀裂の発生も見られ
ていない。これらの結果から本発明効果を高めるには、
実施に際して使用する容器の厚さは、少なくとも０．５
ｍｍとすることが望ましい。 【００５５】なお比較例１での接点の製造は、上記の様
に１０５０℃×２時間で、水素の雰囲気中で実施した
が、真空度４×１０^-2Ｐａ（パスカル）で接点を試作し
たところ、再点弧発生数は０〜３（１〜１０００回の開
閉）と２〜２８（１００１〜２０００回の開閉）であ
り、遮断特性もＡ３〜Ｂ２を示し、好ましくなく、これ
ら特性への焼結中の雰囲気の影響は同じ傾向を示した。 【００５６】［実施例３〜４］前記実施例１〜２および
比較例１では、接点合金製造用の熱処理容器と、その蓋
体の材質を炭素（カーボン）とし、その容器の厚さを検
討した。実施例３〜４では、熱処理容器と被熱処理体
（被成型体）とが直接的に接する部分に、実施例３とし
ては粒径１００μｍのＡｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミ）粉、実
施例４としては粒径２０μｍのＣｒ₂ Ｏ₃ （酸化クロ
ム）粉を配置した。これは、まれに起こる容器と被熱処
理体との反応を予防するのに有益で、被熱処理体表面の
荒れや容器表面の荒れを軽減する。 【００５７】そして、実施例１〜２および比較例１と同
様に、水素の雰囲気中で１０５０℃×２時間の加熱処理
を行い、Ｃｕ−２５％Ｃｒ接点素材を得て、評価を実施
しところ、表４に示すように再点弧特性および遮断特性
ともに良好な値を示した。表４の総合評価において、
「合」は合格を、「良」は良好を、「不」は不合格を表
している。 【００５８】なお実施例３〜４での接点の製造は、上記
の様に１０５０℃×２時間で、水素雰囲気中で実施した
が、真空度４×１０^-2Ｐａで接点を試作したところ、再
点弧発生数は１０以下、遮断特性もＡ３〜Ａ２を示し、
これら特性への焼結中の雰囲気の影響は、同じ傾向を示
した。 【００５９】［実施例５〜６］実施例３〜４では効果を
高めるための補助的技術として、熱処理容器の解放面端
面と、解放面端面と対向する蓋体との接触部で形成され
る通気密閉部の表面粗さ度合いを、熱処理容器と蓋体の
両者を各々１０μｍに一定として、使用する容器条件な
どの検討を行った。すなわち、熱処理容器の解放面端面
を１０μｍとし、蓋体を１μｍ以下として、同様に水素
の雰囲気中で１０５０℃×２時間の加熱処理を行い、Ｃ
ｕ−２５％Ｃｒ接点素材を得て、評価を実施しところ、
再点弧特性および遮断特性（Ａ３〜Ａ２）ともに良好な
値を示した（実施例５）。 【００６０】逆に、熱処理容器の解放面端面を１μｍ以
下とし、蓋体を１０μｍとして、同様に水素の雰囲気中
で１０５０℃×２時間の加熱処理を行い、Ｃｕ−２５％
Ｃｒ接点素材を得て、評価を実施しところ、再点弧特性
および遮断特性（Ａ３〜Ａ２）ともに良好な値を示した
（実施例６）。 【００６１】これらの結果から、通気密閉部の表面粗さ
度合いは、熱処理容器と蓋体の両者を同一値にする必要
はなく、いずれか一方を所定値にすれば効果を発揮する
ことが明らかである。 【００６２】なお実施例５〜６での接点の製造は、上記
のように１０５０℃×２時間で、水素の雰囲気の中で実
施したが、真空度４×１０^-2Ｐａで接点を試作したとこ
ろ、再点弧発生数は１０以下、遮断特性もＡ３〜Ａ２を
示し、これら特性への焼結中の雰囲気の影響は同じ傾向
を示した。 【００６３】［実施例７〜８、比較例２〜３］実施例１
〜６、比較例１では、熱処理容器の解放面端面と、解放
面端面と対向する蓋体との接触部で形成される通気密閉
部の表面粗さ度合いを、熱処理容器と蓋体の両者または
一方を各々１０μｍに一定として、試作した接点合金の
再点弧特性、遮断特性を評価した。本実施例では通気密
閉部の表面粗さ度合いは１０μｍに限ることなく効果を
発揮する。すなわち、その値（通気密閉部の表面粗さ度
合い）を５μｍとし、同様に水素の雰囲気の中で１０５
０℃×２時間の加熱処理を行い、Ｃｕ−２５％Ｃｒ接点
素材を得て、評価を実施しところ、再点弧発生数は１０
以下となり、しかも、遮断特性もＡ３〜Ａ２を示し良好
となった（実施例７）。また、通気密閉部の表面粗さ度
合いを２５μｍとした場合も、同様に良好な再点弧特性
と遮断特性とを発揮した（実施例８）。 【００６４】これに対して、通気密閉部の表面粗さ度合
いを２μｍとし、水素の雰囲気の中で１０５０℃×２時
間の加熱処理を行い、Ｃｕ−２５％Ｃｒ接点素材を得
て、評価を実施したところ、再点弧発生が３１〜５０
（以上）と多発した。その上、遮断特性も７．２ｋＶ×
２０ｋＡの投入、遮断を３回失敗し、さらに、遮断電流
を１６ｋＡに下げて再度投入と遮断を実施したが、遮断
特性はＢ２〜Ｂ１を示し、極めて不良となった（比較例
２）。 【００６５】この場合、熱処理中に雰囲気の質の低下が
見られ、製造後の接点合金の外観検査では、表面に変色
が発生している。接点合金のガス含有量も８００ｐｐｍ
以上（通常５００ｐｐｍ以下）の値を示し、再点特性、
弧遮断特性の低下の一因となっている。 【００６６】さらに、通気密閉部の表面粗さ度合いを４
５μｍとして、同様に水素の雰囲気の中で１０５０℃×
２時間の加熱処理を行い、Ｃｕ−２５％Ｃｒ接点素材を
得て、評価を実施しところ、再点弧発生は１０以下で許
容程度であったが、遮断特性は７．２ｋＶ×２０ｋＡの
投入、遮断が３回失敗、さらに、遮断電流を１６ｋＡに
下げて再び投入と遮断の操作を実施したが、遮断特性は
Ｄを示し、極めて不良となった（比較例３）。 【００６７】この場合、製造後の接点合金の外観検査で
は、表面の変色はなく、また接点合金のガス含有量も５
００ｐｐｍ以下の値を示していたが、接点の表面部分で
は、Ｃｕの選択的蒸発によるＣｕ量の減少現象が見ら
れ、遮断特性の低下の一因となっている。 【００６８】これらの結果から、通気密閉部の表面粗さ
度合いが５〜２５μｍの範囲に於いて、再点弧発生数と
遮断特性との両立が得られた。 【００６９】なお実施例７〜８での接点の製造は、上記
の様に１０５０℃×２時間で、水素の雰囲気の中で実施
し、真空度４×１０^-2Ｐａで接点を試作したが、再点弧
発生数は１０以下、遮断特性もＡ３〜Ａ３を示し、これ
ら特性への焼結中の雰囲気の影響は同じ傾向を示した。 【００７０】［実施例９〜１０、比較例４〜５］実施例
１〜８、比較例１〜３では、熱処理容器の内容積をＶ0
、被熱処理体の総容積（複数個の時にはその合計）を
Ｖ1 としたとき、熱処理容器中に挿填する被熱処理体の
容積率 Ｖ1 ／（Ｖ0 ＋Ｖ1 ）×１００を５５％に一定
として熱処理を実施した。本実施例では容積率を５５％
に限ることなく効果を発揮する。 【００７１】すなわち、容積率を１０％として、水素の
雰囲気の中で１０５０℃×２時間の加熱処理を行い、Ｃ
ｕ−２５％Ｃｒ接点素材を得て、評価を実施しところ、
再点弧発生数は安定して１０以下を示し、しかも遮断特
性もＡ３〜Ａ２を示し良好となった（実施例９）。 【００７２】熱処理容器中に挿填する被熱処理体の総容
積を７５％とした場合も１０以下の安定した再点弧特性
を示し、遮断特性もＡ３〜Ａ２を示し良好な特性を発揮
した（実施例１０）。 【００７３】これに対して、熱処理容器中に挿填する被
熱処理体の総容積を３％として、水素の雰囲気の中で１
０５０℃×２時間の加熱処理を行い、Ｃｕ−２５％Ｃｒ
接点素材を目標として試作した。そして、通気密閉部の
表面粗さ度合いを好ましい値範囲にある１０μｍを選択
した上で評価を実施したところ、再点弧発生は１０以下
で許容程度であったが、遮断特性は７．２ｋＶ×２０ｋ
Ａの投入、遮断を３回成功したＡ３を示したものがあ
る。 【００７４】一方では、遮断電流を１６ｋＡに下げて再
度投入と遮断を実施したが、遮断特性はＢ１を示し、極
めて不良となった真空バルブも同時に混在し、遮断特性
に著しい不安定さが表れた（比較例４）。 【００７５】製造後の接点合金は、表面の変色はなくま
た接点合金のガス含有量も５００ｐｐｍ以下の値を示し
ていたが、接点の再表面層では、Ｃｕ量およびＣｒ量が
被熱処理体個々で変動する傾向にあった。これが遮断特
性がＡ３からＢ１にまで大きく変動していた一因となっ
ている。 【００７６】更に、熱処理容器中に挿填する被熱処理体
の総容積を９７％として、水素雰囲気中１０５０℃×２
時間の加熱処理を行い、Ｃｕ−２５％Ｃｒ接点素材を目
標として試作し、評価を実施したところ、再点弧発生が
３７〜５０（以上）、２８〜５０（以上）と多発した。 【００７７】その上、遮断特性も７．２ｋＶ×２０ｋＡ
の投入、遮断を３回失敗した。更に遮断電流を１６ｋＡ
に下げて再度投入と遮断を実施したが、遮断特性はＢ３
〜Ｂ１を示し極めて不良となった（比較例５）。 【００７８】組成的には目標の２５％Ｃｒを得ている
が、熱処理条件の変動、例えば雰囲気の質の低下の影響
を受け易く、製造後の接点合金の外観検査では、表面に
は変色が発生している。接点合金のガス含有量も一部に
は８００ｐｐｍ以上の値を示し、再点特性、弧遮断特性
の低下の一因となっている。 【００７９】これらの結果から、熱処理容器中に挿填す
る被熱処理体の総容積を１０〜７５％の範囲に於いて、
実施例９〜１０の様に再点弧発生数と遮断特性との両立
が得られた。特に実施例７〜８で示した熱処理容器の通
気密閉部の表面粗さ度合いを５〜２５μｍの範囲とする
ことと、本実施例９〜１０での熱処理容器中に挿填する
被熱処理体の総容積を１０〜７５％の範囲とすることと
を重畳させた相乗効果によって、再点弧発生数と遮断特
性との両立が得られた。 【００８０】なお実施例９〜１０での接点の製造は、上
記の様に１０５０℃×２時間で、水素雰囲気中で実施
し、真空度４×１０^-2Ｐａで接点を試作したが、再点弧
発生数は１０以下、遮断特性もＡ３〜Ａ３を示し、これ
ら特性への焼結中の雰囲気の影響は同じ傾向を示した。 【００８１】［実施例１１〜１８］実施例１〜１０、比
較例１〜５では、Ｃｕ−２５％Ｃｒ接点を使用した時
の、熱処理容器の通気密閉部の表面粗さ度合いと、熱処
理容器中に挿填する被熱処理体の総容積比率とを最も好
ましい値の範囲に選定し、両者を重畳させた相乗効果に
よって、再点弧特性と遮断特性との両立を実現した。 【００８２】実施例１１〜１８では、Ｃｕ−２５％Ｃｒ
接点に限ることなく効果を発揮する。 すなわちＣｕ−
２５％Ｃｒ接点に代わって、Ｃｕ−２５Ｃｒ−０．５Ｂ
ｉ、Ｃｕ−５０Ｃｒ、Ｃｕ−７４Ｗ、Ｃｕ−７４Ｗ−
０．１Ｓｂ、Ｃｕ−７４Ｗ−４Ｔｅ、Ｃｕ−３０Ｔｉ
Ｃ、Ｃｕ−５５Ｍｏ−２Ｃ、Ａｇ−６０ＷＣについて、
同様の条件での評価を実施した。 【００８３】再点弧発生数はいずれも安定して１０以下
を示した。遮断特性も実施例１２〜１３、および１６〜
１８ではＡ３〜Ａ２を示し、実施例１１、および１４〜
１５ではＢ３〜Ｂ２を示し良好となった。 【００８４】 【００８５】 【００８６】 【００８７】なお、実施例１１、および１４〜１５に示
した、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｔｅなど数％の高蒸気圧成分を含有
する合金では、特に熱処理容器の通気密閉部の表面粗さ
度合いを所定値に管理することによって組成成分の安定
化が得られ、耐溶着性の安定化に有効となる。 【００８８】例えば、対向させた直径１０ｍｍの接点に
１００ｋｇの荷重を与え、通電電流を１ｋＡから漸増さ
せた時、耐溶着性の目安となる溶着開始電流を測定する
と、通気密閉部の表面粗さ度合いを所定値範囲内として
製造した本実施例の接点では、溶着開始電流は５ｋＡ以
下であるのに対して、所定値外として製造した接点で
は、１０ｋＡ以上となり著しい耐溶着性の低下が見られ
る。これは通気密閉部の表面粗さ度合いの管理する本実
施例の効果によって、前者には合金中の高蒸気圧成分量
が予定値通りの量残存しているためであり、後者は予定
値の１／１０〜１／１００に減少したためである。 【００８９】また、前記実施例１〜１０および比較例１
〜５では、熱処理容器又は／及び蓋体の材質として、Ｃ
１００（炭素１００％）を使用したが、本実施例ではＣ
１００に限ることなくその効果を発揮する。すなわちＦ
ｅ−１２Ａｌ、Ｎｉ−１ＯＣｒ、１８−１８ＳＵＳ、１
００ＣａＯ、１００Ｙ₂ Ｏ₃ 、１００Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｆｅ
−１２Ｃｒ、９５Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｓｉ₂ Ｏ₃ を使用した場
合も良好な再点弧特性、遮断特性性能を発揮する（実施
例１１〜１８）。 【００９０】更に実施例３〜４では、熱処理容器表面
（内面も含む）の少なくとも一部分に、被熱処理体と熱
処理容器とが直接的に接触しないように両者間に反応防
止の介在物として、粒径１００μｍのＡｌ₂ Ｏ₃ 粉や粒
径１０μｍのＣｒ₂ Ｏ₃ 粉を配置したときの効果を示し
たが、本実施例ではＡｌ₂ Ｏ₃ 粉やＣｒ₂ Ｏ₃ 粉に限る
ことなくその効果を発揮する。すなわち、金属ＣＲ、炭
化Ｃｒ、酸化Ｃｒ、酸化Ａｌ、酸化Ｔｉの１つを配置し
ても良好な再点弧特性、遮断特性性能を発揮している
（実施例１１〜１８）。 【００９１】本発明では、熱処理容器の通気密閉部の表
面粗さ度合いと、熱処理容器中に挿填する被熱処理体の
総容積比率とを、最も好ましい値の範囲に選定し、両者
を重畳させてあるので、再点弧特性と遮断特性との両立
を実現した真空遮断器などの接点合金製造方法を提供で
きる。 【００９２】 【発明の効果】本発明により、再点弧特性と遮断特性と
を向上させることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関口 薫旦 神奈川県川崎市川崎区日進町７番地１ 東芝電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 草野 貴史 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 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 関 経世 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６−346106（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−114502（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−121724（ＪＰ，Ａ) 特公 昭43−4082（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22F 3/10

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 Ｃｕ及びＡｇの内の少なくとも１つより
   なる導電性成分と、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ及びＴｉの群から選
   ばれた金属またはその炭化物よりなる耐弧成分と、必要
   により添加されたＢｉ、Ｔｅ及びＳｂの内の少なくとも
   １つ以上よりなる補助成分とから構成された混合粉もし
   くは成型体よりなる被熱処理体を熱処理容器に収容して
   所定温度に加熱し、接点合金を製造する方法であって、 少なくとも一面に解放面を持つ厚さが少なくとも０．５
   ｍｍである容器と、前記解放面の端面と密着して設置さ
   れ容器内部を通気密閉する着脱自在な厚さが少なくとも
   ０．５ｍｍである蓋体とを有し、前記解放面の端面及び
   前記蓋体のいずれか一方の平均表面粗さを５乃至２５μ
   ｍ（Ｒｍａｘ．）とし、いずれか他方の平均表面粗さを
   ２５μｍ（Ｒｍａｘ．）以下とし、前記熱処理容器の内
   容積をV0、被熱処理体の総容積をV1とするとき、容積率
   V1／(V0+V1)を10〜75％の範囲とした熱処理容器を使用
   したことを特徴とする真空遮断器用接点合金の製造方
   法。