JP3865357B2 - 真空スイッチ用接点及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、しゃ断電流特性を維持した上で、特に再点弧特性に優れた真空スイッチ用接点及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空バルブの接点は、耐溶着特性、耐電圧特性、遮断電流特性（以下、遮断特性）で代表される基本三要件の他に電流裁断特性、耐消耗性、接触抵抗特性、温度上昇特性等を維持向上させるために種々の素材から構成されている。
しかし、上述要求特性は一般に互いに相反する材料物性を要求する場合が多いことから、１つの元素で十分満足させることは不可能とされている。そこで、材料の複合化、素材張合わせなどによって、大電流遮断用途、高耐電圧用途、低裁断用途などのように、特定用途別に接点材料の開発が行われそれなりに優れた特性を発揮している。
真空バルブには、電流遮断後真空バルブ内で閃絡が発生し接点間が再び導通状態になる現象を誘起することがある。この現象を再点弧と呼び、その発生メカニズムは未解明であるが、電気回路が一度電流遮断状態となった後に導電状態に急激に変化するため、異常過電圧が発生しやすい。特にコンデンサバンクの遮断時に再点弧を発生させる実験によれば、極めて大きな過電圧の発生や、過大な高周波電流が流れるため、再点弧の発生抑制技術の開発が求められている。上記したように、再点弧現象の発生のメカニズムはいまだ知られていないが、本発明者らの実験観察によれば、再点弧は真空バルブ内の接点／接点間、接点／アークシールド間でかなり高い頻度で発生している。そのため本発明者らは、例えば接点がアークを受けた時に放出される突発性ガスの抑制技術、接点表面形態の最適化技術など、再点弧の発生抑制に極めて有効な技術を明らかにし、再点弧発生数を大幅に低減化した。しかし、近年の真空バルブに対する高耐電圧化の要求、大電流遮断化の要求、特に小型化の要求には、接点の一層の低再点弧化が必要となってきた。
【０００３】
すなわち近年では、需要家の使用条件の過酷化と共に負荷の多様化が進行している。近年の顕著な傾向として、リアクトル回路、コンデンサ回路などへの適用拡大が挙げられ、それに伴う接点材料の開発、改良が急務となっている。コンデンサ回路では通常の２倍、３倍の電圧が印加される関係上、電流遮断、電流開閉時のアークによって接点の表面が著しく損傷し、その結果接点の表面荒れ、脱落消耗を招き、再点弧発生の一因と考えられるが、しかし再点弧現象は、製品の信頼性向上の観点から重要であるにもかかわらず、未だ防止技術はむ論のこと直接的な発生原因についても明らかにはなっていない。
このように直接的な原因が不明にも拘らず、耐電圧特性が優れている関係でＣｕ−Ｗ合金を採用している。しかしこのＣｕ−Ｗ合金でも再点弧発生にはばバラツキが見られる。バラツキは接点素材中のガスの存在、接点の金属組織の不均一性が関与している場合があり、製造方法の違いに起因していると推測される。
上記再点弧発生の抑制に対して本発明者らは、Ｃｕ−Ｗ合金の加熱過程で放出されるガス総量、ガスの種類ならびに放出形態について、再点弧発生との相関を詳細に観察したところ、溶融点近傍で極めて短時間ではあるがパルス状に突発的に放出されるガスが多い接点では、再点弧発生率も高くなることを見出した。そこでＣｕの溶融温度以上にて加熱するなど、あらかじめＣｕ−Ｗ中の突発的ガス放出の一因を除去しておくことや、Ｃｕ−Ｗ合金の合金中のポアや組織的編析を抑制するように焼結技術を改良することなどによって、再点弧現象の発生を低減させた。しかし近年の更なる再点弧発生抑制要求に対しては、尚改善の必要性を認めると共に他の施策の開発が重要となっている。
【０００４】
Ｃｕ−Ｗ合金は優れた高耐電圧接点材料として知られている。すなわちＣｕ−Ｗ合金は、Ｗの高溶解性によって耐アーク消耗性を発揮すると共にＣｕとＷとのは間に相互固溶度のない性質により優れた導電性を発揮し、ある程度の遮断特性も維持している。Ｃｕ−Ｗ合金の製造方法として、ＷとＣｕとの間の濡れ性を改善するために、最終的に必要とするＣｕ量の内の一部のＣｕをあらかじめＷ中に予備配合させておき、ついでＷスケルトンの中に残部のＣｕを溶浸する技術が行われる。Ｃｕを予備配合的に配合する技術はＣｕ−Ｃｒ合金を例として特公昭５９−３９７６１号に開示されている。このようにあらかじめＷ中に予備配合させておいたＣｕの効果によって、ＷとＣｕとの間には良好な濡れ性が生じ、優れた溶浸性を発揮したＣｕ−Ｗ合金を得る。しかしこの方法によって得たＣｕ−Ｗ合金では、Ｗ中に溶浸したＣｕとＷとで形成されるＷＣｕ相の部分（粒子間隔又は粒子径が１~数μｍ級の微細組織）と、あらかじめ予備配合したＣｕの持つ巨大なＣｕ相部分との２つの部分からなっている。接触面にはこの予備配合した巨大なＣｕ相部分がそのまま存在することになり、このような組織を持つ接点面では、上記巨大な組織のＣｕ相と上記微細加組織のＷＣｕ相とが混在することとなり、両組織の界面にアークが点弧することが多く、またＷよりも溶融度の低い巨大なＣｕ相の表面がアークによって表面荒れを引き起こすことも多く、接触面の凹凸などの損傷を招き再点弧の引き金となることが多く好ましくない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
高耐圧接点材料としては、前記したようにＣｕ−Ｗ合金を選択し適用してきたが、組成的に同じ比率のＣｕ−Ｗ合金であっても、金属組織的な変動によって再点弧特性が変動する。その金属組織的な変動は接点の製造条件、製造方法に強く依存する。すなわち遮断特性を維持した上での低再点弧化の要求に対しては、被アーク面に上記巨大組織のＣｕ相と上記微細組織のＷＣｕ相とが混在する接点では、低再点弧化に対して十分な接点とはいえないことがわかった。すなわち今まで優先して使用してきたＣｕ−Ｗ合金でも、その組織状態によっては、より過酷な高電圧領域及び突入電流を伴う回路ではやはり再点弧現象の発生を観察した、そこで上記遮断電流特性を一定のレベルに維持した上で、特に再点弧特性に優れた真空スイッチ用の接点材料の開発が望まれている。
そこで本発明は、上記の事情を鑑みてなされたもので、Ｃｕ−Ｗ合金において、その被アーク面の冶金的諸条件を最適化することにより、再点弧特性を向上させることができる真空スイッチ用接点とその製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【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おいては、１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層を被アーク面とし、３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層を電極もしくは導電軸との接合面とした２層接点とする。１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層の微細均一の組織状態の寄与によって再点弧発生を抑制すると共に、３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層の巨大Ｃｕ相の寄与によって銀ロウ接合性を確保すると共に遮断性能を確保する。
１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は少なくとも０．３ｍｍの厚さを有し、３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は少なくとも０．５ｍｍの厚さとする。１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は少なくとも０．３ｍｍの厚さとしたことにより電気的及び機械的開閉寿命を維持すると共に電流しゃ断を行っても所定回数のアーク損傷（材料の蒸発、飛散、脱落など）にも十分耐え、被アーク部には３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層が露出することなく安定した耐アーク性を発揮する。１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層の厚さが０．３ｍｍ未満では、上記効果が得られないのみならず電気的及び機械的開閉の経過と共に１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層表面は局部的な効果に損失し、耐アーク性の低い３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層が被アーク面に露出し、耐アーク性の低下や再点弧の誘因となる。３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層を少なくとも０．５ｍｍの厚さとしたことにより、熱ひずみによる変形に耐えると共に接点の加工時の機械的応力による変形にも耐える。３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層の厚さが０．５ｍｍ未満では、上記効果が得られず接点全体の変形を招く。変形によるアークの集中を避け、再点弧の発生を制限する。
【０００７】
１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉と、Ｗ粉と同等以下の平均粒度を有する原料Ｃｕ粉とで構成された微細均一組織相を有する。１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層に巨大Ｃｕ相が存在していると、Ｃｕ部が集中的に表面荒れを示し、再点弧を誘発する一因となるが、微細均一化することで再点弧特性の改善（低再点弧化と再点弧発生のバラツキ幅の圧縮の両方）される。
１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉で製造されたＷスケルトンとそのスケルトン空隙中に存在する微細Ｃｕ相よりなる微細均一組織相とする。被アーク面となる１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層が、０．４５〜１６μｍの平均粒度を有するＷによって決定されるＷスケルトンの効果によって、溶浸後の接点は微細均一な組織となるので、巨大なＣｕ相の存在がなく、Ｗと巨大なＣｕ相との界面へのアーク点弧や巨大Ｃｕ相そのものへのアーク点弧の確率が小となり、再点弧特性の改善（低再点弧化と再点弧発生のバラツキ幅の圧縮の両方）される。
【０００８】
３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉で製造されたＷスケルトンとそのスケルトン空隙中に存在する微細Ｃｕ相よりなる微細均一組織相と、Ｗ粉と同等以上の５〜１５０μｍの平均粒度を有する巨大Ｃｕ相とする。巨大Ｃｕ相の存在によって一体化した１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層と３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層全体の導電率が改善する。更に、３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層では巨大Ｃｕ相の存在が、電極や導電軸との接合において銀ロウ付け性の改善に寄与する。
１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉と、Ｗ粉と同等以下の平均粒度を有する原料Ｃｕ粉とで構成された微細均一組織相を有し、３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉で製造され０．１〜１０μｍの粒子間距離を保って存在するＷスケルトンとそのスケルトン空隙中に存在するＣｕ相よりなる微細均一組織相と、Ｗ粉と同等以上の５〜１５０μｍの平均粒度を有する巨大Ｃｕ相とする。
【０００９】
成形型の中に０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉を充填し、これに重ねるように０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉とＷ粉よりも粗大な平均粒度を有する原料Ｃｕ粉との混合粉を層状に充填する第１の工程と、Ｗ粉と混合粉との両者に対して均一の加圧力を与えて機械的に一体化する第２の工程と、第２の工程で得られる成形体を加熱燒結する第３の工程と、第３の工程で得られる燒結体の片面に溶浸材を接触させて少なくとも溶浸材の融点温度以上の温度で加熱処理する第４の工程とからなる真空スイッチ用接点の製造方法とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を詳細に説明する。まず、遮断テスト用実験バルブの組立ての概要を示す。
セラミックス製絶縁容器として、その端面の平均表面粗さを約１．５μｍに研磨したセラミックス製絶縁容器（主成分：Ａｌ２Ｏ３）を用意し、組立て前に１６５０℃の前加熱処理を施した。金属端板として厚さ１．5ｍｍの銅円板を、封着金具として板厚さ２ｍｍの４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金を、接点部としてＣｕ−ＴｉＣ、Ａｇ−ＴｉＣ、Ｃｕ−ＶＣ、Ａｇ−ＷＣ接点材料などを、接合層として厚さ０．１〜０．２ｍｍの７２％Ａｇ−Ｃｕ合金板、Ａｇ−Ｃｕ−Ｍｎ合金板、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金板などを用意した。接点部と磁界制御用電極との接続、接点部と通電軸との接続に際し、両者間に前記接合層を配置し接続一体化した。上記セラミックス容器内に上記用意した各部材を内蔵配置して、５×１０―４Ｐａの真空雰囲気で金属端板と封着金具とセラミックス製絶縁容器とを気密封着し、テスト用実験バルブを組立てた。
以下に本発明の効果を明らかにするための評価条件、評価方法等を示す。
（１）遮断特性
着脱式の遮断テスト用真空遮断装置に直径６２ｍｍの所定の接点電極を装着し、接点表面のベーキング、電流、電圧エージング、開極速度条件を一定同一とした後、７．２ｋＶ、５０Ｈｚ、１６ｋＡの遮断電流値を遮断させた。実施例１または実施例３６の遮断限界電流値を１００とし各条件下でのその値と対比し、その倍率を遮断倍率として表示した。評価は５台のバラツキ幅で行った。
【００１２】
（２）再点弧特性
径３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状接点にディマウンタブル形真空バルブに装着し、７．２ｋＶ×５００Ａの回路を２００００回開閉したときの再点弧発生数を求めた。実施例２または実施例３６の最小値を１．００とし相対比較した。再点弧発生数が０．８倍以下を評価Ｓ、０．８〜０．９倍を評価Ａ、０．９〜１．２倍を評価Ｂ、１．２〜２．５倍を評価Ｃ、２．５〜３．５倍を評価Ｄ、３．５倍以上を評価Ｘとして相対的比較で示した。なお接点の装着に際しては、ベーキング加熱（４５０℃×３０分）のみを行い、ロウ材料の使用ならびにこれに伴う加熱は行わなかった。
これらの評価条件を図１〜３、評価結果を図４〜６に示す。
以下、本発明の実施例を説明する。
（実施例１〜３、比較例１〜２）
Ｃｕ−Ｗ合金において、原料Ｗ粉の平均粒度を３μｍとした。１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層（以下、（領域１）という。）のＣｕの量を５〜４５ｗｔ％とした（実施例１〜３、比較例１〜２）。なおここで（領域１）中のＣｕの量とは、素材全体の最終組成を指す。これらの素材を所定の形状の接点試験片に加工後、接触面の表面粗さ３μｍに仕上げて試験片とした。
【００１３】
（領域１）は、接点素材として被アーク部に使用する。３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層（以下、（領域２）という。）は、一体化した（領域１）、（領域２）全体の導電率が低くならないように制御し、耐アーク性よりも導電率特性を優先し遮断特性を確保する。（領域１）の組成は、▲１▼微細均一組織相中のＷと▲２▼微細均一組織相中のＣｕ相と▲３▼ごく微量の巨大Ｃｕ相とで構成される。▲１▼＋▲２▼の状態、▲１▼＋▲２▼＋▲３▼の状態でその特性を比較した。
すなわち、図１〜２のＷの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］の値は、▲１▼＋▲２▼または▲１▼＋▲２▼＋▲３▼中のＷ量の値を示すものである。 Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］の値は、原料粉Ｗ、原料粉Ｃｕの配合時の組成比率で、（領域１）の最終組成比率が、ほぼ決定される性質のものである。
したがって（領域１）では、微細均一組織相中の▲１▼Ｗと▲２▼Ｃｕとが主体となる。好ましくは▲３▼巨大Ｃｕ相をごく少量の所定値以下に抑制するのがもっとも好ましい。
（領域１）は、原料Ｗの平均粒度を３μｍとし、Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］の値を１．０、厚さを３ｍｍとした。
（領域２）は、Ｃｕ合計量を５５％とし、Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］の値０．６５とし、巨大Ｃｕ相の大きさを３７〜７４μｍとし、厚さを３．５ｍｍとした。
【００１４】
評価結果を図４に示す。
まず、遮断特性では、Ｃｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００とした。（領域１）のＣｕの合計量が５％では、遮断特性は３５〜５５を示し大幅に劣った。５％の場合遮断テスト中には大きな温度上昇が見れら遮断テスト後の接点間の接触抵抗値が著しく増加した。しかし（領域１）のＣｕの合計量が２５〜４５％では、比較対象とした（実施例１）の遮断特性１００に対して、１２５〜１４５を示し、大幅に向上した（実施例２〜３、比較例２）。
一方、再点弧特性では、（領域１）のＣｕの合計量が２５％（実施例２）を比較対象とした。（領域１）のＣｕの合計量が１０〜３３％（実施例１〜３）では、比較対象とした（実施例２）の再点弧発生回数１．０に対して、０．８〜１．２倍の範囲で安定した。これに対して、（領域１）のＣｕの合計量が５％及び４５％（比較例１〜２）では、最大値が２．５〜３．５倍に増大し著しく安定性が低下した。（領域１）のＣｕの合計量が４５％（比較例２）は、遮断特性では１１５〜１４５と極めて良好な値を示しているが、再点弧特性においては、大幅に劣化し、遮断特性と再点弧特性との両立が得られないうえに遮断特性中に溶着事故を生じた。
【００１５】
以上から、（領域１）と（領域２）とを一体化し（領域１）側を被アーク面として使用する構成において、Ｃｕの合計量は１０〜３３％の場合に、良好な遮断特性と再点弧特性との両立が得られる。
（実施例４〜７、比較例３〜４）
前記実施例１〜３、比較例１〜２では、（領域１）の原料Ｗ粉の平均粒径を３μｍとした。しかし本発明技術での原料Ｗ粉の平均粒径は３μｍに限ることなくその効果を発揮する。すなわち（領域１）のＣｕ量を２５％とし、原料Ｗ粉の平均粒度を０．２〜３３μｍ（実施例４〜７、比較例３〜４）として、前記と同様の評価を実施した。
まず遮断特性においては、原料Ｗ粉の平均粒度が０．４５〜１６μｍ（実施例４〜７）の場合、Ｃｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値は、１１５〜１４０に向上した。これに対して、原料Ｗ粉の平均粒度が０．２μｍ（比較例３）の場合では７５〜１１５、原料Ｗ粉の平均粒度が３３μｍ（比較例４）の場合では８０〜１００を示し、両者ともバラツキを見せ好ましくなかった。特に前者の場合ではＷの凝集が著しく、また素材中の酸素ガスの残存量も多く接点としての品質の再現性と安定性に欠ける。
【００１６】
一方再点弧特性においては、原料Ｗ粉の平均粒度が０．４５〜１６μｍ（実施例４〜７）の場合、比較対象とする（実施例２）の再点弧発生数１．０に対して、いずれも０．８〜１．２倍の範囲で安定した。これに対して、原料Ｗ粉の平均粒度が０．２μｍ（比較例３）、３３μｍ（比較例４）の両者とも２．５倍及び３．５倍以上の特性を示し著しい特性低下を示した。
以上から、（領域１）と（領域２）とを一体化し（領域１）側を被アーク面として使用する構成において、原料Ｗ粉の平均粒径は０．４５〜１６μｍの場合に良好な遮断特性と再点弧特性との両立が得られる。
（実施例８〜９、比較例５）
前記実施例１〜７、比較例１〜４では、Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］の値をほぼ１．０としたが、本発明技術でのＷの比率を０．９、０．９５、０．９８として、前記と同様の評価を実施した（実施例８〜９、比較例５）。
まず遮断特性では、Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値を０．９５、０．９８とした場合、Ｃｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００とした時の相対値は、１３０〜１４０に向上した（実施例８〜９）。また、Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値が０．９の場合でも１２０〜１３０を維持し良好な特性を示した（比較例５）。
【００１７】
一方再点弧特性では、Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値を０．９５、０．９８とした場合、比較対象とする（実施例２）の再点弧発生数１．０に対して、いずれも０．９倍以下で極めて安定した特性を発揮した（実施例８〜９）。
これに対してＷの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値が０．９の場合では３．５倍以上となり著しい特性低下を示した（比較例５）。
（実施例８〜９）では良好な遮断特性と再点弧特性の両立が得られたが、（比較例５）では遮断特性と再点弧特性との両立が得られなかった。
以上から、（領域１）と（領域２）とを一体化し（領域１）側を被アーク面として使用する構成において、Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値は、ほぼ０．９５〜１．０の範囲において、良好な遮断特性と再点弧特性の両方が得られる。
（実施例１０〜１２、比較例６）
前記実施例１〜９、比較例１〜５では、（領域１）において、微細Ｃｕと共に微細均一組織相の一部を形成するＷは、ほぼＷのみを使用したが、本発明技術ではこれに限ることなくその効果を発揮する。すなわちＷに所定量のＭｏを加えたＣｕ−ＷＭｏ合金としても同様の効果を得る（実施例１０〜１２）。
すなわち微細均一組織相の一部を構成するＷ量に対するＭｏ量を、０．００１〜１５％として前記と同様の評価を実施した。
【００１８】
Ｗ量に対するＭｏ量が０．００１〜５％の範囲では、遮断特性は、Ｃｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値が、１２５〜１４０に向上すると共に再点弧特性も比較対象とする（実施例２）の再点弧発生数１．０に対して、０．８〜０．９倍にあり安定した再点弧特性を発揮した（実施例１０〜１２）。特にＷ量に対するＭｏ量が５％以内の場合には、遮断、開閉経過に伴う接点表面荒れの進行が抑制され、遮断、開閉経過に対する再点弧特性の安定化に有益となる。
一方Ｗ量に対するＭｏ量が１５％では、遮断特性は１２５〜１４０の良好な特性を発揮しているが、再点弧特性が１．２〜３．５倍を示し大幅に劣化した（比較例６）。Ｗ量に対するＭｏ量が１５％の場合には、Ｗの強度の増加によって接点引き外し時の接点表面荒れが大きくなり、逆に再点弧が高い頻度で発生する。
以上から、（領域１）、（領域２）とを一体化し（領域１）側を被アーク面として使用する構成において、微細均一組織相の一部を構成するＷ量に対するＭｏ量は、５％以下とすることが望ましい。
（実施例１３〜１４、比較例７）
前記実施例１０〜１２、比較例６では、（領域１）の微細Ｃｕと共に微細均一組織相の一部を形成するＷに、所定量のＭｏを加え平均粒度が３μｍのＷＭｏ相とした微細均一組織相について評価したが、本発明技術ではこれに限ることなくその効果を発揮する。すなわち微細均一組織相を構成するＷＭｏ相の平均粒度を１．５〜４５μｍとして同様の評価を実施した。
【００１９】
ＷＭｏ相の平均粒度が１．５〜１６μｍ（実施例１３〜１４）の範囲では、遮断特性は、Ｃｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値で１１５〜１２５に向上すると共に、再点弧特性も比較対象とする（実施例２）に対して安定した再点弧特性を発揮した（実施例１３〜１４）。遮断、開閉経過に伴う接点表面荒れも少なく抑制された。
一方、微細均一組織相の一部を構成するＷＭｏ相の平均粒度を４５μｍとしたときの遮断特性は８０〜９５に低下し、さらに再点弧特性も２．５倍以上を示し大幅に劣化した（比較例７）。特に最大値は３．５倍以上となりバラツキが大きくなった。（比較例７）では、巨大なＷＭｏ相部分へのアークの集中現象が見られ、それに伴う接点表面荒れが大きくなり、逆に再点弧特性が高い頻度で発生した。
以上から、（領域１）と（領域２）とを一体化し（領域１）側を被アーク面として使用する構成において、微細均一組織相の一部を構成するＷＭｏ相の平均粒度は１６μｍ以下とすることが好ましい。
（実施例１５〜１６、比較例８）
前記実施例１〜１４、比較例１〜７では、（領域１）に巨大Ｃｕ相は添加しないで評価をしたが、本発明技術では巨大Ｃｕ相を添加して前記と同様の評価を実施した（実施例１５〜１６、比較例８）。
【００２０】
まず遮断特性では、（領域１）の巨大Ｃｕ相の平均粒度を３〜１６μｍとした場合、Ｃｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００とした時の相対値は、１２５〜１４０に向上した（実施例１５〜１６）。また、（領域１）の巨大Ｃｕ相の平均粒度を５５μｍとした場合でも１１５〜１３０を維持し良好な特性を示した（比較例８）。
一方再点弧特性では、（領域１）の巨大Ｃｕ相の平均粒度を３〜１６μｍとした場合、 比較対象とする（実施例２）の再点弧発生数１．０に対して、いずれも０．９倍以下で極めて安定した特性を発揮した（実施例１５〜１６）。しかし（領域１）の巨大Ｃｕ相の平均粒度を５５μｍ（比較例８）としたときには、３．５倍以上と大幅に特性の劣化が見られた。
以上から、（領域１）と（領域２）とを一体化し（領域１）側を被アーク面として使用する構成において、（領域１）の巨大Ｃｕ相は、最大で１６μｍであることが望ましい。
（実施例１７、比較例９）
前記実施例１〜１６、比較例１〜８では、（領域１）の厚さを３ｍｍ一定とした場合について評価したが、本発明技術ではこれに限ることなくその効果を発揮する。すなわち（領域１）の厚さを０．３ｍｍとしてもＣｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値は、１２５〜１４０の値を示し、比較対象とする（実施例２）の再点弧発生数１．０に対して、０．８〜０．９倍を示し良好であった。しかし（領域１）の厚さを０．１ｍｍとした（比較例９）では、遮断特性が８５〜１４０を示し、遮断特性は０．８〜０．９倍を示したり３．５倍以上を示したり著しくばらつくと共に特性の低下が見られた。テスト後の一部のスイッチの接点表面は、（領域１）の厚さが十分でないことにより（領域２）が露出する現象が見られた。
【００２１】
なお、上述のテストは（領域１）と（領域２）とが連続一体化した試料についての評価結果であるが、（領域１）のみで接点を構成して同様なテストを供したが、（領域２）がないため（領域１）の厚さが少ないので、遮断、開閉動作中に接点が損傷するなどで厚さが少なく変化したときのように、接点全体に好ましくない変形現象が急速に進展すると共に遮断特性と再点弧特性も一定回数を経過すると、急速に特性低下が進展し実用には適さない。
以上から、（領域１）と（領域２）とを一体化し（領域１）側を被アーク面として使用する構成において、（領域１）の厚さは、０．３ｍｍ（実施例１７）以上が好ましい。
前記実施例１〜１７、比較例１〜９では、（領域２）のＣｕ量の合計値を５５％、（領域２）のＷの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値を０．６５、巨大Ｃｕ相の大きさを３７〜７４μｍ、（領域２）の厚さを３．５ｍｍなど（領域２）の諸要因を各々一定としたときに、（領域１）のこれらの諸要因が遮断特性、再点弧特性に与える影響を最適化した。その結果実施例１〜１７に示した如く、極めて重要な相関を得た。しかし本発明では（領域１）の諸要因のみ真空スイッチとしての遮断特性、再点弧特性が決定されるのではなく、（領域２）の諸要因も重要である。すなわち（領域１）のＣｕ量の合計値を２５％、（領域１）のＷの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値をほぼ１．０、Ｗの平均粒度を３μｍ、（領域１）の厚さを３ｍｍなど（領域１）中の諸要因を各々一定としたときに、（領域２）のこれらの諸要因が遮断特性、再点弧特性に与える影響を最適化した。その評価条件を図２に評価結果を図５に示す。
【００２２】
（実施例１８〜２０、比較例１０〜１１）
（領域２）のＣｕ量の合計が３５〜７０％の範囲では、遮断特性がＣｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値で１２０〜１４０、再点弧特性が比較対象とする（実施例２）に対して０．８〜１．２倍となり両立に好ましい。（領域２）のＣｕ量の合計が２０％では、（領域１）と（領域２）とを一体化した全体として導電率が十分確保できず遮断特性が５５〜７５と劣化が著しく好ましくない（比較例１０）。（領域２）中のＣｕ量の合計が９０％では、接点の材料の製造が困難となったため発明範囲から除外した。
（実施例２１〜２４、比較例１２）前記実施例１８〜２０、比較例１０〜１１では、（領域２）のＷの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値を０．６５一定としたが、本発明の（領域２）のＷの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値は、これに限ることなく効果を発揮する。すなわちＷの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値が０．２〜１．０（実施例２１〜２４）の場合では、遮断特性がＣｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値で１００〜１３５、再点弧特性が比較対象とする（実施例２）に対して０．８〜１．２倍となり両立が可能となる。Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値が０．０（比較例１２）の場合では、遮断特性は１００〜１１５で好ましいが、再点弧特性は２．５〜３．５倍となり劣化が見られた。
【００２３】
（実施例２５〜２７、比較例１３）
前記実施例１８〜２４、比較例１０〜１２では、（領域２）において、微細Ｃｕと共に微細均一組織相の一部を形成するＷは、ほぼＷのみを使用したが、本発明技術ではこれに限ることなくその効果を発揮する。すなわちＷに所定量のＭｏを加えたＣｕ−ＷＭｏ合金としても同様の効果を得る（実施例２５〜２７）。
すなわち微細均一組織相の一部を構成するＷ量に対するＭｏ量を、０．００１〜１５％として前記と同様の評価を実施した。
Ｗ量に対するＭｏ量が０．００１〜５％の範囲では、遮断特性はＣｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値で１２５〜１３５に向上すると共に再点弧特性も比較対象とする（実施例２）に対して０．８〜１．２倍にあり安定した再点弧特性を発揮した（実施例２５〜２７）。
一方Ｗ量に対するＭｏ量が１５％では、再点弧特性は０．８〜１．２倍の良好な特性を発揮しているが、遮断特性は８５〜９５を示し大幅に劣化した（比較例１３）。
（実施例２８、比較例１４）
前記実施例２５〜２７、比較例１３では、（領域２）の微細Ｃｕと共に微細均一組織相の一部を形成するＷに、所定量のＭｏを加え平均粒度が３μｍのＷＭｏ相とした微細均一組織相について評価したが、本発明技術ではこれに限ることなくその効果を発揮する。すなわち微細均一組織相を構成するＷＭｏ相の平均粒度を１６〜５５μｍとして同様の評価を実施した。
【００２４】
ＷＭｏ相の平均粒度が１６μｍ（実施例２８）では、遮断特性はＣｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値で１０５〜１２０に向上すると共に、再点弧特性は比較対象とする（実施例２）に対して０．８〜１．２倍と安定した特性を発揮した（比較例１４）。
一方、微細均一組織相の一部を構成するＷＭｏ相の平均粒度を５５μｍとしたときの再点弧特性は０．８〜１．２倍の良好な特性を発揮しているが、遮断特性は７５〜８５を示し大幅に劣化した（比較例１４）。
（実施例２９〜３１、比較例１５）
前記実施例１８〜２８、比較例１０〜１４では、（領域２）の巨大Ｃｕ相の大きさを３７〜７４としたが、本発明の（領域２）の巨大Ｃｕ相の大きさはこれを限ることなく、その効果を発揮する。すなわち（領域２）の巨大Ｃｕ相の大きさが５〜３７、４４〜１０５、１０５〜１５０μｍの場合には、遮断特性がＣｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値で１３０〜１４０、再点弧特性が比較対象とする（実施例２）に対して０．８〜１．２倍となり両立を可能としている（実施例２９〜３１）。
しかし（領域２）の巨大Ｃｕ相の大きさが２１０〜２５０μｍの場合には、再点弧特性は０．８〜１．２倍と良好の範囲にあるものの遮断特性は４０〜７０と大幅に低下した（比較例１５）。
【００２５】
（実施例３２〜３３、比較例１６）
前記実施例１８〜３１、比較例１０〜１５では、（領域２）の厚さは３．５ｍｍとしたが、本発明の（領域２）の厚さはこれに限ることなく、その効果を発揮する。すなわち（領域２）の厚さを０．３ｍｍ、４．５ｍｍとした場合には、遮断特性がＣｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値で１２５〜１３５、再点弧特性が比較対象とする（実施例２）に対して０．８〜１．２倍となり両立を可能としている（実施例３２〜３３）。しかし（領域２）の厚さを０．１５ｍｍとした場合には、再点弧特性は０．８〜１．２倍と良好の範囲にあるものの遮断特性が３５〜１３５と大幅に低下し、バラツキも示した（比較例１６）。
次にこれらの製造方法について示す。これらの評価条件を図３に、評価結果を図６に示す。
（実施例３４〜３６、比較例１７〜１８）
接触面から深さ方向に対して、組成の異なる（領域１）と（領域２）とを層状に配置してなる２層接点を溶浸法によって製造する。原料Ｗ粉として、０．３μｍ以下、０．４６〜１６μｍ、５３〜７６μｍの平均粒度を有するＷ粉（Ｗ１）を準備する。（領域１）はＷ粉のみでＷスケルトンを製作し、微細均一組織を持つように形成する。（領域２）はＷ粉（Ｗ２）のみでＷスケルトンを製作し、微細均一組織を持つように形成した上で、Ｗ粉（Ｗ２）中に（Ｗ２）よりも粗大な平均粒度（３７〜７４μｍ）を有する銅（Ｃｕ２）を存在（混合）させて混合粉［（Ｃｕ２Ｗ２）］を形成させる。なお（Ｃｕ２）の平均粒度については、１．５〜１５０μｍの範囲であればよく、好ましくは２０〜１５０μｍの範囲が良い。
【００２６】
まず、（Ｗ１）を成形型中に充填する（この場合の（Ｗ１）中には（Ｃｕ１）は含んでいない）。ついでこれに重ねるようにして原料Ｃｕ粉（Ｃｕ２）と原料Ｗ粉（Ｗ２）とを混合した混合粉［（Ｃｕ２Ｗ２）］を成形型中に充填する。（Ｗ２）と混合粉［（Ｃｕ２Ｗ２）］を層状に充填した状態で、両者に対して、 ０．５〜８トン／ｃｍ２の範囲（このときは２トン／ｃｍ２）の均一な加圧力を与えて、機械的に一体化した成形体［Ｗ１・Ｃｕ２Ｗ２］とする。真空中で８００℃〜溶浸材の溶融温度の範囲（このときは９００℃）で２時間加熱燒結し燒結体（Ｄ１）を得る。別途用意し十分に脱ガスした熱処理用容器中に燒結体（Ｄ１）の一面（このときは（領域２）の面）にＣｕ板よりなる溶浸材（Ｃ０）の一面が密着して接触するように配置し、前記熱処理容器と共に、少なくともＣｕの溶融点温度以上の範囲（このときは１１５０℃）で１時間に加熱処理しながら、前記燒結体（Ｄ１）中の前記溶浸材（Ｃ０）を溶浸させる。溶浸材（Ｃ０）が（領域２）の内部を貫通し（領域１）の内部から表面まで侵入させた１０〜３３％Ｃｕ−Ｗよりなる（領域１）と３５〜７０％Ｃｕ−Ｗよりなる（領域２）とを一体化した接点素材（Ｅ１）を製造する。
【００２７】
（領域１）中の（Ｗ１）の平均粒子直径が０．４６〜１６μｍ以下での遮断特性は、標準とした実施例３６の１００に対して、１００〜１４５を示し安定した性能を示した。再点弧発生数は標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２以下の範囲で安定した（実施例３４〜３６）。遮断特性と再点弧特性との特性を好ましい範囲に両立させた実施例３４〜３６は、上記条件によれば、原料Ｗ粉（Ｗ１）と混合粉［（Ｃｕ２Ｗ２）］とを層状に充填して成型しているので、燒結後の燒結体（Ｄ１）は、微細均一な組織を持つ（Ｗ１）部分と［（Ｃｕ２Ｗ２）］との２つの層状を持って形成されている。溶浸後の接点素材（Ｅ１）は、（領域１）は前記微細均一（Ｗ１・Ｃｕ）相のみで構成される。（領域２）はこの微細均一（Ｗ１・Ｃｕ）相と、粗大Ｃｕ（Ｃｕ２）に相当する大きさのＣｕ相とが存在する。すなわち（領域１）には微細均一組織（Ｗ１・Ｃｕ）相のみ、（領域２）には微細均一組織（Ｗ１・Ｃｕ）相と粗大Ｃｕ（Ｃｕ２）との混在組織とで構成される。
さらに、第４の工程によって２つの層状を持ってＣｕによって同時に一体化させる。第４の工程において、前記（領域１）と前記（領域２）とを溶浸法によって接続一体化した。溶浸法によって（領域１）と（領域２）とを内部空孔のない完全状態で連続一体化することによって、接点全体の電気抵抗を低減させると共に溶浸法以外の方法により連続一体化した場合に生ずる両者の界面での熱抵抗の発生も抑制し、遮断特性の維持向上に貢献する。
【００２８】
これに対して、（Ｗ１）の平均粒子直径を０．３μｍ以下とした場合では、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、４０〜７５を示し大幅に劣化している上に、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、２．５以上と好ましくない結果を示した（比較例１７）。金属組織的調査によれば、（領域１）中の（Ｗ１）部分が凝集している部分が点在し、組織的に不均一であったことが原因として考えられる。製造の観点からも（Ｗ１）の平均粒子直径が０．３μｍ以下では安定性に欠け、望ましくない。Ｗの凝集が著しく、また熱処理後の素材中には酸素ガスの残存量も多く接点としての品質の再現性と安定性に欠ける。
一方（Ｗ１）の平均粒子直径を５３〜７４μｍとした場合では、遮断特性は更に低下し、標準とした実施例３６の１００に対して、３０〜５５を示した。再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して３．５以上であり再点弧発生に大きなバラツキを示した（比較例１８）。
したがって、（領域１）と（領域２）とを一体化して接点素材を得る場合に選択すべき（Ｗ１）の平均粒子直径は０．４６〜１６μｍの範囲と、溶浸法の採用との組み合わせによって、本発明目的の遮断特性と再点弧特性との両立を達成することが可能となる（実施例３４〜３６）。
【００２９】
（実施例３７〜３８、比較例１９〜２０）
前記実施例３４〜３６、比較例１７〜１８では、Ｗ粉（Ｗ１）中に銅が存在していない場合の（（領域１）の製造例について示したが、本発明の方法ではこれに限ることなく発明の効果を発揮する。すなわちＷ粉（Ｗ１）中にあらかじめ所定条件の銅を存在させて（領域１）を形成した上で、Ｗ粉（Ｗ１）中に（Ｗ１）よりも粗大な平均粒子直径（３７〜７４μｍ）を有する銅（Ｃｕ２）を存在（混合）させて（領域２）を形成させ接点素材とするケースについて示す。
例えば平均粒子直径２．０〜３．９９μｍの（Ｗ１）に対して、これより微細な平均粒子直径０．４６〜１．４９μｍの（Ｃｕ１）を混合した時には、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、１０５〜１２０に向上し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、０．８〜１．２を示し、良好であった（実施例３７）。
一方、平均粒子直径２．０〜３．９９μｍの（Ｗ１）に対して、これより粗大な平均粒子直径５３〜７４μｍの（Ｃｕ１）を混合した時には遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、８５〜９５に低下し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、２．５〜３．５に低下し、好ましくなかった（比較例１９）。顕微鏡的観察によれば、混合した粗大な（Ｃｕ１）に対応した巨大なＣｕ相部分とＷ部分との界面でのアークの集中による異常消耗、巨大Ｃｕ相部分の異常溶解が見られる。
【００３０】
同様に平均粒子直径８．０〜１６．０μｍの（Ｗ１）に対して、これより微細な平均粒子直径２．０〜３．９９μｍの（Ｃｕ１）を混合した時には、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、９５〜１１０に向上し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、０．８〜１．２を示し、良好であった（実施例３８）。
一方、平均粒子直径８．０〜１６μｍの（Ｗ１）に対して、これより粗大な平均粒子直径５３〜７４μｍの（Ｃｕ１）を混合した時には遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、５５〜７５に低下し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、２．５以上と大幅に低下し、好ましくなかった（比較例２０）。顕微鏡的観察によれば、混合した粗大な（Ｃｕ１）に対応した巨大なＣｕ相部分とＷ部分との界面でのアークの集中による異常消耗、巨大Ｃｕ相部分の異常溶解が見られる。すなわち（実施例３７）と（比較例１９）、（実施例３８）と（比較例２０）の対比から明確なように、（Ｃｕ１）の平均粒子直径は（Ｗ１）のそれよりも微細であることが遮断特性と再点弧特性の両立を目的とした製造方法の提供に対して不可欠になる。
【００３１】
（実施例３９〜４０、比較例２１〜２２）
前記実施例３４〜３８、比較例１７〜２０では、接点素材を構成する（領域１）中のＣｕ量を２６ｗｔ％、（領域２）中のＣｕ量を６０ｗｔ％に一定とした場合についての製造方法を検討した。しかし本発明方法ではこれに限ることなく発明の効果を発揮する。すなわち（領域１）中のＣｕ量を１０〜３３％の範囲に対しても発明の効果を発揮する。なお、ここで（領域１）のＣｕの合計量の制御は、Ｗ成型体を成型する時の成型圧力、もしくはＷスケルトン製造時の温度、もしくはこれら両者を調整することによって、（領域１）中のＣｕ合計量が５〜４５％となるようにＷ成型体の空孔率、Ｗスケルトンの空隙率を調整する。
例えば（領域１）中のＣｕ量が１０％とする接点素材のときには、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、９５〜１１５の良好な値を示し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、０．８〜１．２を示し、好ましい結果となった（実施例３９）。
同様に（領域１）中のＣｕ量を３３％とする接点素材の時には、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、１１５〜１３５の良好な値を示し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２以下を示し、好ましい結果となった（実施例４０）。
【００３２】
これに対して、（領域１）中のＣｕ量を５％とする接点素材の時には、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、３５〜５０と大幅に低下し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、０．９〜２．５と大幅に低下し、好ましくなかった（比較例２１）。遮断テスト中に著しい温度上昇が見られるとともに接触抵抗値も増大が激しかった。
同様に（領域１）中のＣｕ量を４５％とする接点素材の時には、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、７５〜９０と大幅に低下し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２〜３．５と大幅に低下し、好ましくなかった（比較例２２）。すなわち（実施例３９）と（比較例２１）、（実施例４０）と（比較例２２）との対比から明確なように、（領域１）中のＣｕ量は１０〜３３％の範囲であることが遮断特性と再点弧特性との両立を目的とした製造方法の提供に対して不可欠となる。
（領域１）は、熱処理後の接点素材として被アーク部に使用する。（領域２）は、一体化した（領域１）（領域２）全体としての導電率を低くならないように制御し、耐アーク性よりも導電率特性を優先し遮断特性を確保する（表１の領域１または領域２のＣｕの%は接点として完成した素材全体の最終組成を示す）。（領域１）の組成は、▲１▼微細均一組織相中のＷと▲２▼微細均一組織相中のＣｕ相（Ｃｕ相は溶浸工程時にＷスケルトン空隙に侵入して形成される）と▲３▼ごく微量の巨大Ｃｕ相（混合時に予備配合材として使用する原料Ｃｕ粉の一部、混合作業での凝集粉）とで構成される。
【００３３】
以上から、（領域１）と（領域２）とを一体化し（領域１）側を被アーク面として使用する構成において、（領域１）部分のＣｕの合計量は１０〜３３％の場合に、良好な遮断特性と再点弧特性との両立が得られる。
（実施例４１〜４２、比較例２３〜２４）
前記実施例３４〜４０、比較例１７〜２２では、接点素材を構成する（領域２）のＣｕ量を６０ｗｔ％一定とした場合についての製造方法を検討した。しかし本願発明ではこれに限ることなく発明の効果を発揮する。すなわち（領域２）のＣｕ量が３５〜７０％の範囲に対しても本願発明の製造方法の効果を発揮する。例えば（領域２）のＣｕ量を３５％とする接点素材のときには、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、１１０〜１１５の良好な値を示し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２以下のの好ましい結果をとなった（実施例４１）。
同様に（領域２）のＣｕ量を７０％とする接点素材のときには、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、１１５〜１２０の良好な値を示し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２以下のの好ましい結果をとなった（実施例４２）。
【００３４】
これに対して、（領域２）のＣｕ量を１７％とする接点素材の時には、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、５０〜７０と大幅に低下し、再点弧特性は標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２以下であったが１．２以上となるときもあり好ましくなかった。（比較例２３）。遮断テスト中に著しい温度上昇が見られた。
（領域２）のＣｕ量を８５％とする接点素材は、良質な接点素材を特に溶浸法で製造することができなかったためテスト不能となった（比較例２４）。（実施例４１）と（比較例２３）との対比から明確なように、（領域２）のＣｕ量は３５〜７０％の範囲であることが遮断特性と再点弧特性との両立を目的とした製造方法の提供に対して不可欠となる。
（実施例４３〜４４）
前記実施例３４〜４２、比較例１７〜２４では、溶浸後の接点素材を構成する（領域１）（領域２）のＷを同じ平均粒子直径とするため、第２の工程において成形型中に投入する（Ｗ１）と（Ｗ２）とを同一のＷを使用して平均粒子直径を（Ｗ１）＝（Ｗ２）としたが、本願発明ではこれに限ることなく発明の効果を発揮する。すなわちＷの平均粒子直径を実施例４３では（Ｗ１）＝２．０〜３．９９μｍ、（Ｗ２）＝８．０〜１６．０μｍすなわち（Ｗ１）＜（Ｗ２）とし、実施例４４では（Ｗ１）＝２〜３．９９μｍ、（Ｗ２）＝２〜３．９９μｍ、（ただし（Ｗ１）＜（Ｗ２））としても、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、１００〜１１０の良好な値を示し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２以下のの好ましい結果をとなった（実施例４３〜４４）。
【００３５】
（実施例４５〜４６、比較例２５〜２６）
前記実施例３４〜４４、比較例１７〜２４では、接点素材を構成する（領域１）（領域２）の厚さを、（領域１）は２．５ｍｍ、（領域２）は３．０ｍｍを選択して評価を行ったが、本願発明ではこれに限ることなく発明の効果を発揮する。すなわち（領域２）の厚さは３．０ｍｍ で（領域１）の厚さを０．３ｍｍとしたときの遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、１２０〜１４０の良好な値を示し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２以下と好ましい結果となった（実施例４５）。しかし（領域１）の厚さが０．１ｍｍとしたときの遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、４５〜１３５を示し著しくバラツキが大きくなった。遮断時のアーク損傷によって下層となっている（領域２）が露出しているのが確認された。特に巨大Ｃｕ相部分に集中的な溶解が観察されている。再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、０．９以上を示し、やはり測定の経過と共に再点弧頻度が増加する傾向にあり、バラツキが大きくなり好ましくない（比較例２５）。これらから遮断特性と再点弧特性との両立を目的とした製造方法の提供に対して、（領域１）の厚さは０．３ｍｍを下限とする必要がある。
【００３６】
これに対して、（領域１）の厚さは４．０ｍｍで、（領域２）の厚さを０．５ｍｍとしたときの遮断特性は、標準とした実施例３６の１００に対して、１２５〜１４５の良好な値を示し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２以下の好ましい結果となった（実施例１３）。しかし（領域２）の厚さが０．２ｍｍとしたときの遮断特性は、標準とした実施例３６の１００に対して、６５〜１４０を示し著しくバラツキが大きくなった。（領域２）の厚さが小さすぎたため、接点素材全体の厚さが十分確保できず、そのために機械的強度が不足する結果となり、遮断テスト中の熱的、機械的外力によって、接点の変形が見られ、遮断特性、再点弧特性好ましくない影響を与えた。標準とした実施例３６の１．００に対して、０．９以上を示し、やはり測定の経過と共に再点弧頻度が増加する傾向にあり、バラツキが大きくなり好ましい（比較例２６）。これらから遮断特性と再点弧特性との両立を目的とした製造方法の提供に対して、（領域２）の厚さは０．５ｍｍを下限とする必要がある。（領域１）（領域２）の厚さの下限は、スイッチとしての許容温度上昇値によって決定する。
【００３７】
（比較例２７〜３１）
前記実施例３４〜４６、比較例１７〜２６では、接点素材を構成する（領域１）と（領域２）との接続一体化の方法として、［（領域１）／（領域２）／溶浸材］の順に設置した後、溶浸材を（領域２）中へ溶浸若しくは溶浸材を（領域１）／（領域２）の両方に溶浸させ、更に（領域２）中の銅も（領域１）中へ溶浸させ、接続一体化させる方法（方法１）をとった。被アーク面に配置される（領域１）と（領域２）との区別は、（領域１）に被アーク面がくるように配置する方法（配置１）をとった。すなわち（方法１）×（配置１）の組み合わせとし安定した遮断特性と再点弧特性を発揮している。
しかし、接続一体化させる方法は上記と同じ（方法１）とするが、（領域２）が被アーク面となるように配置する方法（配置２）、すなわち（方法１）×（配置２）の組み合わせでは、被アーク面に巨大なＣｕ相が存在することになり、遮断後の接点面は大きく荒れを呈し、再点弧の発生に著しいバラツキが見られた。遮断特性は、標準とした実施例３６の１００に対して、３０〜４０を示し極端に特性が低下する結果となった。また、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、大きなバラツキを示し好ましくなかった。（比較例２７）。
【００３８】
一方、接続一体化する方法として、（領域１）と（領域２）とを別々に製造し、両方を銀ロウ材料で接合する方法（方法２）、被アーク面に（領域１）を配置したすなわち（方法２）×（配置１）の組み合わせをとった場合には、真空スイッチとして組み立てるときの銀ロウ付け工程及び遮断テスト中に銀ロウ成分が接点面に付着し、遮断特性は、標準とした実施例３６の１００に対して、８５〜９０を示し若干特性が低下し、また、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、バラツキが大きく、やはり測定の経過と共に再点弧頻度が増加する傾向にあり好ましくない（比較例２８）。
更に、接続一体化させる方法として、（領域１）と（領域２）とを別々に製造し、両方を銀ロウ材料で接合する方法（方法２）と、（領域２）が被アーク面となるように配置する方法（配置２）、すなわち（方法２）×（配置２）の組み合わせをとった場合では、遮断特性は、標準とした実施例３６の１００に対して、７５〜１００を示し若干特性が低下し、また、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、０．９以上を示し好ましくない結果となった。（比較例１３）。上記（比較例２８）と同様に真空スイッチとして組み立てる時の銀ロウ付け工程及び遮断テスト中に銀ロウ成分が接点面に付着している。
【００３９】
接点全体を（領域1）で構成した（配置３）では、再点弧特性は標準とした実施例３６の１．００に対して、０．８〜０．９を示し好ましい結果となったが、標準とした実施例３６の１００に対して、４５〜６５を示し極端に特性が低下し好ましくない結果となった（比較例３０）。
接点全体を（領域２）で構成した（配置４）では、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、６０〜８５を示し特性が低下し、また、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、０．９以上とバラツキを示し好ましくない結果となった（比較例３１）。
以上から（領域１）の組成のみで接点素材（Ｅ１）全体を構成させると、導電性が十分確保できない。逆に（領域２）の組成のみで接点素材（Ｅ１）全体を構成させると、再点弧特性が低下する。また（領域１）に相当する素材と（領域２）に相当する素材とを別個に用意し両者を接続する方法では、接続界面の接続信頼性の問題や接続界面の接触抵抗、熱抵抗の問題が懸念されるのみならず工程の増加による製造価格の増加の問題も発生して好ましくない。
（領域１）のみで接点を構成して同様テストに供したが、（領域２）が不在のため、（領域１）の厚さが少ないとき、或いは遮断、開閉動作中に接点が損傷するなどで厚さが少なくなったときには、接点全体の好ましくない変形現象が急速に進展すると共に遮断特性と再点弧特性も一定回数を経過すると、特性低下が急速に進展し、実用には供し得ない。
【００４０】
以上の評価結果から、（領域１）と（領域２）とを一体化した後の素材の導電率と熱伝導率の特性が低下すると、遮断特性は劣化する。（領域１）と（領域２）とを接続したときの接触抵抗の影響も受け、接触抵抗が大きくなったときにも遮断特性は劣化する。従って、設計上接点としての合計厚さがある値以上必要となるときには、（領域２）は全体の導電率と厚さが適切な範囲となるようにすれば、遮断特性は（領域２）のパラメータよりも、（領域１）の特性の影響を大きく受ける。再点弧特性も（領域２）よりも（領域１）の条件の影響を受ける。したがって、（領域２）の材料状態が健全なときには、（領域２）のパラメータの特性の影響は極めて小さく、ほぼ（領域１）の特性の影響を受ける。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層を被アーク面とし、３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層を電極もしくは導電軸との接合面として１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層と３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層とを一体化してあるので、しゃ断特性と再点弧特性とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の評価条件を表す図。
【図２】本発明の実施例の評価条件を表す図。
【図３】本発明の実施例の評価条件を表す図。
【図４】本発明の実施例の評価結果を表す図。
【図５】本発明の実施例の評価結果を表す図。
【図６】本発明の実施例の評価結果を表す図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、しゃ断電流特性を維持した上で、特に再点弧特性に優れた真空スイッチ用接点及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空バルブの接点は、耐溶着特性、耐電圧特性、遮断電流特性（以下、遮断特性）で代表される基本三要件の他に電流裁断特性、耐消耗性、接触抵抗特性、温度上昇特性等を維持向上させるために種々の素材から構成されている。
しかし、上述要求特性は一般に互いに相反する材料物性を要求する場合が多いことから、１つの元素で十分満足させることは不可能とされている。そこで、材料の複合化、素材張合わせなどによって、大電流遮断用途、高耐電圧用途、低裁断用途などのように、特定用途別に接点材料の開発が行われそれなりに優れた特性を発揮している。
真空バルブには、電流遮断後真空バルブ内で閃絡が発生し接点間が再び導通状態になる現象を誘起することがある。この現象を再点弧と呼び、その発生メカニズムは未解明であるが、電気回路が一度電流遮断状態となった後に導電状態に急激に変化するため、異常過電圧が発生しやすい。特にコンデンサバンクの遮断時に再点弧を発生させる実験によれば、極めて大きな過電圧の発生や、過大な高周波電流が流れるため、再点弧の発生抑制技術の開発が求められている。上記したように、再点弧現象の発生のメカニズムはいまだ知られていないが、本発明者らの実験観察によれば、再点弧は真空バルブ内の接点／接点間、接点／アークシールド間でかなり高い頻度で発生している。そのため本発明者らは、例えば接点がアークを受けた時に放出される突発性ガスの抑制技術、接点表面形態の最適化技術など、再点弧の発生抑制に極めて有効な技術を明らかにし、再点弧発生数を大幅に低減化した。しかし、近年の真空バルブに対する高耐電圧化の要求、大電流遮断化の要求、特に小型化の要求には、接点の一層の低再点弧化が必要となってきた。
【０００３】
すなわち近年では、需要家の使用条件の過酷化と共に負荷の多様化が進行している。近年の顕著な傾向として、リアクトル回路、コンデンサ回路などへの適用拡大が挙げられ、それに伴う接点材料の開発、改良が急務となっている。コンデンサ回路では通常の２倍、３倍の電圧が印加される関係上、電流遮断、電流開閉時のアークによって接点の表面が著しく損傷し、その結果接点の表面荒れ、脱落消耗を招き、再点弧発生の一因と考えられるが、しかし再点弧現象は、製品の信頼性向上の観点から重要であるにもかかわらず、未だ防止技術はむ論のこと直接的な発生原因についても明らかにはなっていない。
このように直接的な原因が不明にも拘らず、耐電圧特性が優れている関係でＣｕ−Ｗ合金を採用している。しかしこのＣｕ−Ｗ合金でも再点弧発生にはばバラツキが見られる。バラツキは接点素材中のガスの存在、接点の金属組織の不均一性が関与している場合があり、製造方法の違いに起因していると推測される。
上記再点弧発生の抑制に対して本発明者らは、Ｃｕ−Ｗ合金の加熱過程で放出されるガス総量、ガスの種類ならびに放出形態について、再点弧発生との相関を詳細に観察したところ、溶融点近傍で極めて短時間ではあるがパルス状に突発的に放出されるガスが多い接点では、再点弧発生率も高くなることを見出した。そこでＣｕの溶融温度以上にて加熱するなど、あらかじめＣｕ−Ｗ中の突発的ガス放出の一因を除去しておくことや、Ｃｕ−Ｗ合金の合金中のポアや組織的編析を抑制するように焼結技術を改良することなどによって、再点弧現象の発生を低減させた。しかし近年の更なる再点弧発生抑制要求に対しては、尚改善の必要性を認めると共に他の施策の開発が重要となっている。
【０００４】
Ｃｕ−Ｗ合金は優れた高耐電圧接点材料として知られている。すなわちＣｕ−Ｗ合金は、Ｗの高溶解性によって耐アーク消耗性を発揮すると共にＣｕとＷとのは間に相互固溶度のない性質により優れた導電性を発揮し、ある程度の遮断特性も維持している。Ｃｕ−Ｗ合金の製造方法として、ＷとＣｕとの間の濡れ性を改善するために、最終的に必要とするＣｕ量の内の一部のＣｕをあらかじめＷ中に予備配合させておき、ついでＷスケルトンの中に残部のＣｕを溶浸する技術が行われる。Ｃｕを予備配合的に配合する技術はＣｕ−Ｃｒ合金を例として特公昭５９−３９７６１号に開示されている。このようにあらかじめＷ中に予備配合させておいたＣｕの効果によって、ＷとＣｕとの間には良好な濡れ性が生じ、優れた溶浸性を発揮したＣｕ−Ｗ合金を得る。しかしこの方法によって得たＣｕ−Ｗ合金では、Ｗ中に溶浸したＣｕとＷとで形成されるＷＣｕ相の部分（粒子間隔又は粒子径が１~数μｍ級の微細組織）と、あらかじめ予備配合したＣｕの持つ巨大なＣｕ相部分との２つの部分からなっている。接触面にはこの予備配合した巨大なＣｕ相部分がそのまま存在することになり、このような組織を持つ接点面では、上記巨大な組織のＣｕ相と上記微細加組織のＷＣｕ相とが混在することとなり、両組織の界面にアークが点弧することが多く、またＷよりも溶融度の低い巨大なＣｕ相の表面がアークによって表面荒れを引き起こすことも多く、接触面の凹凸などの損傷を招き再点弧の引き金となることが多く好ましくない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
高耐圧接点材料としては、前記したようにＣｕ−Ｗ合金を選択し適用してきたが、組成的に同じ比率のＣｕ−Ｗ合金であっても、金属組織的な変動によって再点弧特性が変動する。その金属組織的な変動は接点の製造条件、製造方法に強く依存する。すなわち遮断特性を維持した上での低再点弧化の要求に対しては、被アーク面に上記巨大組織のＣｕ相と上記微細組織のＷＣｕ相とが混在する接点では、低再点弧化に対して十分な接点とはいえないことがわかった。すなわち今まで優先して使用してきたＣｕ−Ｗ合金でも、その組織状態によっては、より過酷な高電圧領域及び突入電流を伴う回路ではやはり再点弧現象の発生を観察した、そこで上記遮断電流特性を一定のレベルに維持した上で、特に再点弧特性に優れた真空スイッチ用の接点材料の開発が望まれている。
そこで本発明は、上記の事情を鑑みてなされたもので、Ｃｕ−Ｗ合金において、その被アーク面の冶金的諸条件を最適化することにより、再点弧特性を向上させることができる真空スイッチ用接点とその製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【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おいては、１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層を被アーク面とし、３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層を電極もしくは導電軸との接合面とした２層接点とする。１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層の微細均一の組織状態の寄与によって再点弧発生を抑制すると共に、３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層の巨大Ｃｕ相の寄与によって銀ロウ接合性を確保すると共に遮断性能を確保する。
１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は少なくとも０．３ｍｍの厚さを有し、３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は少なくとも０．５ｍｍの厚さとする。１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は少なくとも０．３ｍｍの厚さとしたことにより電気的及び機械的開閉寿命を維持すると共に電流しゃ断を行っても所定回数のアーク損傷（材料の蒸発、飛散、脱落など）にも十分耐え、被アーク部には３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層が露出することなく安定した耐アーク性を発揮する。１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層の厚さが０．３ｍｍ未満では、上記効果が得られないのみならず電気的及び機械的開閉の経過と共に１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層表面は局部的な効果に損失し、耐アーク性の低い３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層が被アーク面に露出し、耐アーク性の低下や再点弧の誘因となる。３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層を少なくとも０．５ｍｍの厚さとしたことにより、熱ひずみによる変形に耐えると共に接点の加工時の機械的応力による変形にも耐える。３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層の厚さが０．５ｍｍ未満では、上記効果が得られず接点全体の変形を招く。変形によるアークの集中を避け、再点弧の発生を制限する。
【０００７】
１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉と、Ｗ粉と同等以下の平均粒度を有する原料Ｃｕ粉とで構成された微細均一組織相を有する。１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層に巨大Ｃｕ相が存在していると、Ｃｕ部が集中的に表面荒れを示し、再点弧を誘発する一因となるが、微細均一化することで再点弧特性の改善（低再点弧化と再点弧発生のバラツキ幅の圧縮の両方）される。
１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉で製造されたＷスケルトンとそのスケルトン空隙中に存在する微細Ｃｕ相よりなる微細均一組織相とする。被アーク面となる１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層が、０．４５〜１６μｍの平均粒度を有するＷによって決定されるＷスケルトンの効果によって、溶浸後の接点は微細均一な組織となるので、巨大なＣｕ相の存在がなく、Ｗと巨大なＣｕ相との界面へのアーク点弧や巨大Ｃｕ相そのものへのアーク点弧の確率が小となり、再点弧特性の改善（低再点弧化と再点弧発生のバラツキ幅の圧縮の両方）される。
【０００８】
３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉で製造されたＷスケルトンとそのスケルトン空隙中に存在する微細Ｃｕ相よりなる微細均一組織相と、Ｗ粉と同等以上の５〜１５０μｍの平均粒度を有する巨大Ｃｕ相とする。巨大Ｃｕ相の存在によって一体化した１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層と３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層全体の導電率が改善する。更に、３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層では巨大Ｃｕ相の存在が、電極や導電軸との接合において銀ロウ付け性の改善に寄与する。
１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉と、Ｗ粉と同等以下の平均粒度を有する原料Ｃｕ粉とで構成された微細均一組織相を有し、３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉で製造され０．１〜１０μｍの粒子間距離を保って存在するＷスケルトンとそのスケルトン空隙中に存在するＣｕ相よりなる微細均一組織相と、Ｗ粉と同等以上の５〜１５０μｍの平均粒度を有する巨大Ｃｕ相とする。
【０００９】
成形型の中に０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉を充填し、これに重ねるように０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉とＷ粉よりも粗大な平均粒度を有する原料Ｃｕ粉との混合粉を層状に充填する第１の工程と、Ｗ粉と混合粉との両者に対して均一の加圧力を与えて機械的に一体化する第２の工程と、第２の工程で得られる成形体を加熱燒結する第３の工程と、第３の工程で得られる燒結体の片面に溶浸材を接触させて少なくとも溶浸材の融点温度以上の温度で加熱処理する第４の工程とからなる真空スイッチ用接点の製造方法とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を詳細に説明する。まず、遮断テスト用実験バルブの組立ての概要を示す。
セラミックス製絶縁容器として、その端面の平均表面粗さを約１．５μｍに研磨したセラミックス製絶縁容器（主成分：Ａｌ２Ｏ３）を用意し、組立て前に１６５０℃の前加熱処理を施した。金属端板として厚さ１．5ｍｍの銅円板を、封着金具として板厚さ２ｍｍの４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金を、接点部としてＣｕ−ＴｉＣ、Ａｇ−ＴｉＣ、Ｃｕ−ＶＣ、Ａｇ−ＷＣ接点材料などを、接合層として厚さ０．１〜０．２ｍｍの７２％Ａｇ−Ｃｕ合金板、Ａｇ−Ｃｕ−Ｍｎ合金板、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金板などを用意した。接点部と磁界制御用電極との接続、接点部と通電軸との接続に際し、両者間に前記接合層を配置し接続一体化した。上記セラミックス容器内に上記用意した各部材を内蔵配置して、５×１０―４Ｐａの真空雰囲気で金属端板と封着金具とセラミックス製絶縁容器とを気密封着し、テスト用実験バルブを組立てた。
以下に本発明の効果を明らかにするための評価条件、評価方法等を示す。
（１）遮断特性
着脱式の遮断テスト用真空遮断装置に直径６２ｍｍの所定の接点電極を装着し、接点表面のベーキング、電流、電圧エージング、開極速度条件を一定同一とした後、７．２ｋＶ、５０Ｈｚ、１６ｋＡの遮断電流値を遮断させた。実施例１または実施例３６の遮断限界電流値を１００とし各条件下でのその値と対比し、その倍率を遮断倍率として表示した。評価は５台のバラツキ幅で行った。
【００１２】
（２）再点弧特性
径３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状接点にディマウンタブル形真空バルブに装着し、７．２ｋＶ×５００Ａの回路を２００００回開閉したときの再点弧発生数を求めた。実施例２または実施例３６の最小値を１．００とし相対比較した。再点弧発生数が０．８倍以下を評価Ｓ、０．８〜０．９倍を評価Ａ、０．９〜１．２倍を評価Ｂ、１．２〜２．５倍を評価Ｃ、２．５〜３．５倍を評価Ｄ、３．５倍以上を評価Ｘとして相対的比較で示した。なお接点の装着に際しては、ベーキング加熱（４５０℃×３０分）のみを行い、ロウ材料の使用ならびにこれに伴う加熱は行わなかった。
これらの評価条件を図１〜３、評価結果を図４〜６に示す。
以下、本発明の実施例を説明する。
（実施例１〜３、比較例１〜２）
Ｃｕ−Ｗ合金において、原料Ｗ粉の平均粒度を３μｍとした。１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層（以下、（領域１）という。）のＣｕの量を５〜４５ｗｔ％とした（実施例１〜３、比較例１〜２）。なおここで（領域１）中のＣｕの量とは、素材全体の最終組成を指す。これらの素材を所定の形状の接点試験片に加工後、接触面の表面粗さ３μｍに仕上げて試験片とした。
【００１３】
（領域１）は、接点素材として被アーク部に使用する。３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層（以下、（領域２）という。）は、一体化した（領域１）、（領域２）全体の導電率が低くならないように制御し、耐アーク性よりも導電率特性を優先し遮断特性を確保する。（領域１）の組成は、▲１▼微細均一組織相中のＷと▲２▼微細均一組織相中のＣｕ相と▲３▼ごく微量の巨大Ｃｕ相とで構成される。▲１▼＋▲２▼の状態、▲１▼＋▲２▼＋▲３▼の状態でその特性を比較した。
すなわち、図１〜２のＷの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］の値は、▲１▼＋▲２▼または▲１▼＋▲２▼＋▲３▼中のＷ量の値を示すものである。 Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］の値は、原料粉Ｗ、原料粉Ｃｕの配合時の組成比率で、（領域１）の最終組成比率が、ほぼ決定される性質のものである。
したがって（領域１）では、微細均一組織相中の▲１▼Ｗと▲２▼Ｃｕとが主体となる。好ましくは▲３▼巨大Ｃｕ相をごく少量の所定値以下に抑制するのがもっとも好ましい。
（領域１）は、原料Ｗの平均粒度を３μｍとし、Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］の値を１．０、厚さを３ｍｍとした。
（領域２）は、Ｃｕ合計量を５５％とし、Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］の値０．６５とし、巨大Ｃｕ相の大きさを３７〜７４μｍとし、厚さを３．５ｍｍとした。
【００１４】
評価結果を図４に示す。
まず、遮断特性では、Ｃｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００とした。（領域１）のＣｕの合計量が５％では、遮断特性は３５〜５５を示し大幅に劣った。５％の場合遮断テスト中には大きな温度上昇が見れら遮断テスト後の接点間の接触抵抗値が著しく増加した。しかし（領域１）のＣｕの合計量が２５〜４５％では、比較対象とした（実施例１）の遮断特性１００に対して、１２５〜１４５を示し、大幅に向上した（実施例２〜３、比較例２）。
一方、再点弧特性では、（領域１）のＣｕの合計量が２５％（実施例２）を比較対象とした。（領域１）のＣｕの合計量が１０〜３３％（実施例１〜３）では、比較対象とした（実施例２）の再点弧発生回数１．０に対して、０．８〜１．２倍の範囲で安定した。これに対して、（領域１）のＣｕの合計量が５％及び４５％（比較例１〜２）では、最大値が２．５〜３．５倍に増大し著しく安定性が低下した。（領域１）のＣｕの合計量が４５％（比較例２）は、遮断特性では１１５〜１４５と極めて良好な値を示しているが、再点弧特性においては、大幅に劣化し、遮断特性と再点弧特性との両立が得られないうえに遮断特性中に溶着事故を生じた。
【００１５】
以上から、（領域１）と（領域２）とを一体化し（領域１）側を被アーク面として使用する構成において、Ｃｕの合計量は１０〜３３％の場合に、良好な遮断特性と再点弧特性との両立が得られる。
（実施例４〜７、比較例３〜４）
前記実施例１〜３、比較例１〜２では、（領域１）の原料Ｗ粉の平均粒径を３μｍとした。しかし本発明技術での原料Ｗ粉の平均粒径は３μｍに限ることなくその効果を発揮する。すなわち（領域１）のＣｕ量を２５％とし、原料Ｗ粉の平均粒度を０．２〜３３μｍ（実施例４〜７、比較例３〜４）として、前記と同様の評価を実施した。
まず遮断特性においては、原料Ｗ粉の平均粒度が０．４５〜１６μｍ（実施例４〜７）の場合、Ｃｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値は、１１５〜１４０に向上した。これに対して、原料Ｗ粉の平均粒度が０．２μｍ（比較例３）の場合では７５〜１１５、原料Ｗ粉の平均粒度が３３μｍ（比較例４）の場合では８０〜１００を示し、両者ともバラツキを見せ好ましくなかった。特に前者の場合ではＷの凝集が著しく、また素材中の酸素ガスの残存量も多く接点としての品質の再現性と安定性に欠ける。
【００１６】
一方再点弧特性においては、原料Ｗ粉の平均粒度が０．４５〜１６μｍ（実施例４〜７）の場合、比較対象とする（実施例２）の再点弧発生数１．０に対して、いずれも０．８〜１．２倍の範囲で安定した。これに対して、原料Ｗ粉の平均粒度が０．２μｍ（比較例３）、３３μｍ（比較例４）の両者とも２．５倍及び３．５倍以上の特性を示し著しい特性低下を示した。
以上から、（領域１）と（領域２）とを一体化し（領域１）側を被アーク面として使用する構成において、原料Ｗ粉の平均粒径は０．４５〜１６μｍの場合に良好な遮断特性と再点弧特性との両立が得られる。
（実施例８〜９、比較例５）
前記実施例１〜７、比較例１〜４では、Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］の値をほぼ１．０としたが、本発明技術でのＷの比率を０．９、０．９５、０．９８として、前記と同様の評価を実施した（実施例８〜９、比較例５）。
まず遮断特性では、Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値を０．９５、０．９８とした場合、Ｃｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００とした時の相対値は、１３０〜１４０に向上した（実施例８〜９）。また、Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値が０．９の場合でも１２０〜１３０を維持し良好な特性を示した（比較例５）。
【００１７】
一方再点弧特性では、Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値を０．９５、０．９８とした場合、比較対象とする（実施例２）の再点弧発生数１．０に対して、いずれも０．９倍以下で極めて安定した特性を発揮した（実施例８〜９）。
これに対してＷの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値が０．９の場合では３．５倍以上となり著しい特性低下を示した（比較例５）。
（実施例８〜９）では良好な遮断特性と再点弧特性の両立が得られたが、（比較例５）では遮断特性と再点弧特性との両立が得られなかった。
以上から、（領域１）と（領域２）とを一体化し（領域１）側を被アーク面として使用する構成において、Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値は、ほぼ０．９５〜１．０の範囲において、良好な遮断特性と再点弧特性の両方が得られる。
（実施例１０〜１２、比較例６）
前記実施例１〜９、比較例１〜５では、（領域１）において、微細Ｃｕと共に微細均一組織相の一部を形成するＷは、ほぼＷのみを使用したが、本発明技術ではこれに限ることなくその効果を発揮する。すなわちＷに所定量のＭｏを加えたＣｕ−ＷＭｏ合金としても同様の効果を得る（実施例１０〜１２）。
すなわち微細均一組織相の一部を構成するＷ量に対するＭｏ量を、０．００１〜１５％として前記と同様の評価を実施した。
【００１８】
Ｗ量に対するＭｏ量が０．００１〜５％の範囲では、遮断特性は、Ｃｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値が、１２５〜１４０に向上すると共に再点弧特性も比較対象とする（実施例２）の再点弧発生数１．０に対して、０．８〜０．９倍にあり安定した再点弧特性を発揮した（実施例１０〜１２）。特にＷ量に対するＭｏ量が５％以内の場合には、遮断、開閉経過に伴う接点表面荒れの進行が抑制され、遮断、開閉経過に対する再点弧特性の安定化に有益となる。
一方Ｗ量に対するＭｏ量が１５％では、遮断特性は１２５〜１４０の良好な特性を発揮しているが、再点弧特性が１．２〜３．５倍を示し大幅に劣化した（比較例６）。Ｗ量に対するＭｏ量が１５％の場合には、Ｗの強度の増加によって接点引き外し時の接点表面荒れが大きくなり、逆に再点弧が高い頻度で発生する。
以上から、（領域１）、（領域２）とを一体化し（領域１）側を被アーク面として使用する構成において、微細均一組織相の一部を構成するＷ量に対するＭｏ量は、５％以下とすることが望ましい。
（実施例１３〜１４、比較例７）
前記実施例１０〜１２、比較例６では、（領域１）の微細Ｃｕと共に微細均一組織相の一部を形成するＷに、所定量のＭｏを加え平均粒度が３μｍのＷＭｏ相とした微細均一組織相について評価したが、本発明技術ではこれに限ることなくその効果を発揮する。すなわち微細均一組織相を構成するＷＭｏ相の平均粒度を１．５〜４５μｍとして同様の評価を実施した。
【００１９】
ＷＭｏ相の平均粒度が１．５〜１６μｍ（実施例１３〜１４）の範囲では、遮断特性は、Ｃｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値で１１５〜１２５に向上すると共に、再点弧特性も比較対象とする（実施例２）に対して安定した再点弧特性を発揮した（実施例１３〜１４）。遮断、開閉経過に伴う接点表面荒れも少なく抑制された。
一方、微細均一組織相の一部を構成するＷＭｏ相の平均粒度を４５μｍとしたときの遮断特性は８０〜９５に低下し、さらに再点弧特性も２．５倍以上を示し大幅に劣化した（比較例７）。特に最大値は３．５倍以上となりバラツキが大きくなった。（比較例７）では、巨大なＷＭｏ相部分へのアークの集中現象が見られ、それに伴う接点表面荒れが大きくなり、逆に再点弧特性が高い頻度で発生した。
以上から、（領域１）と（領域２）とを一体化し（領域１）側を被アーク面として使用する構成において、微細均一組織相の一部を構成するＷＭｏ相の平均粒度は１６μｍ以下とすることが好ましい。
（実施例１５〜１６、比較例８）
前記実施例１〜１４、比較例１〜７では、（領域１）に巨大Ｃｕ相は添加しないで評価をしたが、本発明技術では巨大Ｃｕ相を添加して前記と同様の評価を実施した（実施例１５〜１６、比較例８）。
【００２０】
まず遮断特性では、（領域１）の巨大Ｃｕ相の平均粒度を３〜１６μｍとした場合、Ｃｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００とした時の相対値は、１２５〜１４０に向上した（実施例１５〜１６）。また、（領域１）の巨大Ｃｕ相の平均粒度を５５μｍとした場合でも１１５〜１３０を維持し良好な特性を示した（比較例８）。
一方再点弧特性では、（領域１）の巨大Ｃｕ相の平均粒度を３〜１６μｍとした場合、 比較対象とする（実施例２）の再点弧発生数１．０に対して、いずれも０．９倍以下で極めて安定した特性を発揮した（実施例１５〜１６）。しかし（領域１）の巨大Ｃｕ相の平均粒度を５５μｍ（比較例８）としたときには、３．５倍以上と大幅に特性の劣化が見られた。
以上から、（領域１）と（領域２）とを一体化し（領域１）側を被アーク面として使用する構成において、（領域１）の巨大Ｃｕ相は、最大で１６μｍであることが望ましい。
（実施例１７、比較例９）
前記実施例１〜１６、比較例１〜８では、（領域１）の厚さを３ｍｍ一定とした場合について評価したが、本発明技術ではこれに限ることなくその効果を発揮する。すなわち（領域１）の厚さを０．３ｍｍとしてもＣｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値は、１２５〜１４０の値を示し、比較対象とする（実施例２）の再点弧発生数１．０に対して、０．８〜０．９倍を示し良好であった。しかし（領域１）の厚さを０．１ｍｍとした（比較例９）では、遮断特性が８５〜１４０を示し、遮断特性は０．８〜０．９倍を示したり３．５倍以上を示したり著しくばらつくと共に特性の低下が見られた。テスト後の一部のスイッチの接点表面は、（領域１）の厚さが十分でないことにより（領域２）が露出する現象が見られた。
【００２１】
なお、上述のテストは（領域１）と（領域２）とが連続一体化した試料についての評価結果であるが、（領域１）のみで接点を構成して同様なテストを供したが、（領域２）がないため（領域１）の厚さが少ないので、遮断、開閉動作中に接点が損傷するなどで厚さが少なく変化したときのように、接点全体に好ましくない変形現象が急速に進展すると共に遮断特性と再点弧特性も一定回数を経過すると、急速に特性低下が進展し実用には適さない。
以上から、（領域１）と（領域２）とを一体化し（領域１）側を被アーク面として使用する構成において、（領域１）の厚さは、０．３ｍｍ（実施例１７）以上が好ましい。
前記実施例１〜１７、比較例１〜９では、（領域２）のＣｕ量の合計値を５５％、（領域２）のＷの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値を０．６５、巨大Ｃｕ相の大きさを３７〜７４μｍ、（領域２）の厚さを３．５ｍｍなど（領域２）の諸要因を各々一定としたときに、（領域１）のこれらの諸要因が遮断特性、再点弧特性に与える影響を最適化した。その結果実施例１〜１７に示した如く、極めて重要な相関を得た。しかし本発明では（領域１）の諸要因のみ真空スイッチとしての遮断特性、再点弧特性が決定されるのではなく、（領域２）の諸要因も重要である。すなわち（領域１）のＣｕ量の合計値を２５％、（領域１）のＷの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値をほぼ１．０、Ｗの平均粒度を３μｍ、（領域１）の厚さを３ｍｍなど（領域１）中の諸要因を各々一定としたときに、（領域２）のこれらの諸要因が遮断特性、再点弧特性に与える影響を最適化した。その評価条件を図２に評価結果を図５に示す。
【００２２】
（実施例１８〜２０、比較例１０〜１１）
（領域２）のＣｕ量の合計が３５〜７０％の範囲では、遮断特性がＣｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値で１２０〜１４０、再点弧特性が比較対象とする（実施例２）に対して０．８〜１．２倍となり両立に好ましい。（領域２）のＣｕ量の合計が２０％では、（領域１）と（領域２）とを一体化した全体として導電率が十分確保できず遮断特性が５５〜７５と劣化が著しく好ましくない（比較例１０）。（領域２）中のＣｕ量の合計が９０％では、接点の材料の製造が困難となったため発明範囲から除外した。
（実施例２１〜２４、比較例１２）前記実施例１８〜２０、比較例１０〜１１では、（領域２）のＷの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値を０．６５一定としたが、本発明の（領域２）のＷの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値は、これに限ることなく効果を発揮する。すなわちＷの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値が０．２〜１．０（実施例２１〜２４）の場合では、遮断特性がＣｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値で１００〜１３５、再点弧特性が比較対象とする（実施例２）に対して０．８〜１．２倍となり両立が可能となる。Ｗの比率［Ｗ／（Ｗ＋Ｃｕ）］値が０．０（比較例１２）の場合では、遮断特性は１００〜１１５で好ましいが、再点弧特性は２．５〜３．５倍となり劣化が見られた。
【００２３】
（実施例２５〜２７、比較例１３）
前記実施例１８〜２４、比較例１０〜１２では、（領域２）において、微細Ｃｕと共に微細均一組織相の一部を形成するＷは、ほぼＷのみを使用したが、本発明技術ではこれに限ることなくその効果を発揮する。すなわちＷに所定量のＭｏを加えたＣｕ−ＷＭｏ合金としても同様の効果を得る（実施例２５〜２７）。
すなわち微細均一組織相の一部を構成するＷ量に対するＭｏ量を、０．００１〜１５％として前記と同様の評価を実施した。
Ｗ量に対するＭｏ量が０．００１〜５％の範囲では、遮断特性はＣｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値で１２５〜１３５に向上すると共に再点弧特性も比較対象とする（実施例２）に対して０．８〜１．２倍にあり安定した再点弧特性を発揮した（実施例２５〜２７）。
一方Ｗ量に対するＭｏ量が１５％では、再点弧特性は０．８〜１．２倍の良好な特性を発揮しているが、遮断特性は８５〜９５を示し大幅に劣化した（比較例１３）。
（実施例２８、比較例１４）
前記実施例２５〜２７、比較例１３では、（領域２）の微細Ｃｕと共に微細均一組織相の一部を形成するＷに、所定量のＭｏを加え平均粒度が３μｍのＷＭｏ相とした微細均一組織相について評価したが、本発明技術ではこれに限ることなくその効果を発揮する。すなわち微細均一組織相を構成するＷＭｏ相の平均粒度を１６〜５５μｍとして同様の評価を実施した。
【００２４】
ＷＭｏ相の平均粒度が１６μｍ（実施例２８）では、遮断特性はＣｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値で１０５〜１２０に向上すると共に、再点弧特性は比較対象とする（実施例２）に対して０．８〜１．２倍と安定した特性を発揮した（比較例１４）。
一方、微細均一組織相の一部を構成するＷＭｏ相の平均粒度を５５μｍとしたときの再点弧特性は０．８〜１．２倍の良好な特性を発揮しているが、遮断特性は７５〜８５を示し大幅に劣化した（比較例１４）。
（実施例２９〜３１、比較例１５）
前記実施例１８〜２８、比較例１０〜１４では、（領域２）の巨大Ｃｕ相の大きさを３７〜７４としたが、本発明の（領域２）の巨大Ｃｕ相の大きさはこれを限ることなく、その効果を発揮する。すなわち（領域２）の巨大Ｃｕ相の大きさが５〜３７、４４〜１０５、１０５〜１５０μｍの場合には、遮断特性がＣｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値で１３０〜１４０、再点弧特性が比較対象とする（実施例２）に対して０．８〜１．２倍となり両立を可能としている（実施例２９〜３１）。
しかし（領域２）の巨大Ｃｕ相の大きさが２１０〜２５０μｍの場合には、再点弧特性は０．８〜１．２倍と良好の範囲にあるものの遮断特性は４０〜７０と大幅に低下した（比較例１５）。
【００２５】
（実施例３２〜３３、比較例１６）
前記実施例１８〜３１、比較例１０〜１５では、（領域２）の厚さは３．５ｍｍとしたが、本発明の（領域２）の厚さはこれに限ることなく、その効果を発揮する。すなわち（領域２）の厚さを０．３ｍｍ、４．５ｍｍとした場合には、遮断特性がＣｕの合計量が１０％（実施例１）の遮断特性を１００としたときの相対値で１２５〜１３５、再点弧特性が比較対象とする（実施例２）に対して０．８〜１．２倍となり両立を可能としている（実施例３２〜３３）。しかし（領域２）の厚さを０．１５ｍｍとした場合には、再点弧特性は０．８〜１．２倍と良好の範囲にあるものの遮断特性が３５〜１３５と大幅に低下し、バラツキも示した（比較例１６）。
次にこれらの製造方法について示す。これらの評価条件を図３に、評価結果を図６に示す。
（実施例３４〜３６、比較例１７〜１８）
接触面から深さ方向に対して、組成の異なる（領域１）と（領域２）とを層状に配置してなる２層接点を溶浸法によって製造する。原料Ｗ粉として、０．３μｍ以下、０．４６〜１６μｍ、５３〜７６μｍの平均粒度を有するＷ粉（Ｗ１）を準備する。（領域１）はＷ粉のみでＷスケルトンを製作し、微細均一組織を持つように形成する。（領域２）はＷ粉（Ｗ２）のみでＷスケルトンを製作し、微細均一組織を持つように形成した上で、Ｗ粉（Ｗ２）中に（Ｗ２）よりも粗大な平均粒度（３７〜７４μｍ）を有する銅（Ｃｕ２）を存在（混合）させて混合粉［（Ｃｕ２Ｗ２）］を形成させる。なお（Ｃｕ２）の平均粒度については、１．５〜１５０μｍの範囲であればよく、好ましくは２０〜１５０μｍの範囲が良い。
【００２６】
まず、（Ｗ１）を成形型中に充填する（この場合の（Ｗ１）中には（Ｃｕ１）は含んでいない）。ついでこれに重ねるようにして原料Ｃｕ粉（Ｃｕ２）と原料Ｗ粉（Ｗ２）とを混合した混合粉［（Ｃｕ２Ｗ２）］を成形型中に充填する。（Ｗ２）と混合粉［（Ｃｕ２Ｗ２）］を層状に充填した状態で、両者に対して、 ０．５〜８トン／ｃｍ２の範囲（このときは２トン／ｃｍ２）の均一な加圧力を与えて、機械的に一体化した成形体［Ｗ１・Ｃｕ２Ｗ２］とする。真空中で８００℃〜溶浸材の溶融温度の範囲（このときは９００℃）で２時間加熱燒結し燒結体（Ｄ１）を得る。別途用意し十分に脱ガスした熱処理用容器中に燒結体（Ｄ１）の一面（このときは（領域２）の面）にＣｕ板よりなる溶浸材（Ｃ０）の一面が密着して接触するように配置し、前記熱処理容器と共に、少なくともＣｕの溶融点温度以上の範囲（このときは１１５０℃）で１時間に加熱処理しながら、前記燒結体（Ｄ１）中の前記溶浸材（Ｃ０）を溶浸させる。溶浸材（Ｃ０）が（領域２）の内部を貫通し（領域１）の内部から表面まで侵入させた１０〜３３％Ｃｕ−Ｗよりなる（領域１）と３５〜７０％Ｃｕ−Ｗよりなる（領域２）とを一体化した接点素材（Ｅ１）を製造する。
【００２７】
（領域１）中の（Ｗ１）の平均粒子直径が０．４６〜１６μｍ以下での遮断特性は、標準とした実施例３６の１００に対して、１００〜１４５を示し安定した性能を示した。再点弧発生数は標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２以下の範囲で安定した（実施例３４〜３６）。遮断特性と再点弧特性との特性を好ましい範囲に両立させた実施例３４〜３６は、上記条件によれば、原料Ｗ粉（Ｗ１）と混合粉［（Ｃｕ２Ｗ２）］とを層状に充填して成型しているので、燒結後の燒結体（Ｄ１）は、微細均一な組織を持つ（Ｗ１）部分と［（Ｃｕ２Ｗ２）］との２つの層状を持って形成されている。溶浸後の接点素材（Ｅ１）は、（領域１）は前記微細均一（Ｗ１・Ｃｕ）相のみで構成される。（領域２）はこの微細均一（Ｗ１・Ｃｕ）相と、粗大Ｃｕ（Ｃｕ２）に相当する大きさのＣｕ相とが存在する。すなわち（領域１）には微細均一組織（Ｗ１・Ｃｕ）相のみ、（領域２）には微細均一組織（Ｗ１・Ｃｕ）相と粗大Ｃｕ（Ｃｕ２）との混在組織とで構成される。
さらに、第４の工程によって２つの層状を持ってＣｕによって同時に一体化させる。第４の工程において、前記（領域１）と前記（領域２）とを溶浸法によって接続一体化した。溶浸法によって（領域１）と（領域２）とを内部空孔のない完全状態で連続一体化することによって、接点全体の電気抵抗を低減させると共に溶浸法以外の方法により連続一体化した場合に生ずる両者の界面での熱抵抗の発生も抑制し、遮断特性の維持向上に貢献する。
【００２８】
これに対して、（Ｗ１）の平均粒子直径を０．３μｍ以下とした場合では、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、４０〜７５を示し大幅に劣化している上に、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、２．５以上と好ましくない結果を示した（比較例１７）。金属組織的調査によれば、（領域１）中の（Ｗ１）部分が凝集している部分が点在し、組織的に不均一であったことが原因として考えられる。製造の観点からも（Ｗ１）の平均粒子直径が０．３μｍ以下では安定性に欠け、望ましくない。Ｗの凝集が著しく、また熱処理後の素材中には酸素ガスの残存量も多く接点としての品質の再現性と安定性に欠ける。
一方（Ｗ１）の平均粒子直径を５３〜７４μｍとした場合では、遮断特性は更に低下し、標準とした実施例３６の１００に対して、３０〜５５を示した。再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して３．５以上であり再点弧発生に大きなバラツキを示した（比較例１８）。
したがって、（領域１）と（領域２）とを一体化して接点素材を得る場合に選択すべき（Ｗ１）の平均粒子直径は０．４６〜１６μｍの範囲と、溶浸法の採用との組み合わせによって、本発明目的の遮断特性と再点弧特性との両立を達成することが可能となる（実施例３４〜３６）。
【００２９】
（実施例３７〜３８、比較例１９〜２０）
前記実施例３４〜３６、比較例１７〜１８では、Ｗ粉（Ｗ１）中に銅が存在していない場合の（（領域１）の製造例について示したが、本発明の方法ではこれに限ることなく発明の効果を発揮する。すなわちＷ粉（Ｗ１）中にあらかじめ所定条件の銅を存在させて（領域１）を形成した上で、Ｗ粉（Ｗ１）中に（Ｗ１）よりも粗大な平均粒子直径（３７〜７４μｍ）を有する銅（Ｃｕ２）を存在（混合）させて（領域２）を形成させ接点素材とするケースについて示す。
例えば平均粒子直径２．０〜３．９９μｍの（Ｗ１）に対して、これより微細な平均粒子直径０．４６〜１．４９μｍの（Ｃｕ１）を混合した時には、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、１０５〜１２０に向上し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、０．８〜１．２を示し、良好であった（実施例３７）。
一方、平均粒子直径２．０〜３．９９μｍの（Ｗ１）に対して、これより粗大な平均粒子直径５３〜７４μｍの（Ｃｕ１）を混合した時には遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、８５〜９５に低下し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、２．５〜３．５に低下し、好ましくなかった（比較例１９）。顕微鏡的観察によれば、混合した粗大な（Ｃｕ１）に対応した巨大なＣｕ相部分とＷ部分との界面でのアークの集中による異常消耗、巨大Ｃｕ相部分の異常溶解が見られる。
【００３０】
同様に平均粒子直径８．０〜１６．０μｍの（Ｗ１）に対して、これより微細な平均粒子直径２．０〜３．９９μｍの（Ｃｕ１）を混合した時には、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、９５〜１１０に向上し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、０．８〜１．２を示し、良好であった（実施例３８）。
一方、平均粒子直径８．０〜１６μｍの（Ｗ１）に対して、これより粗大な平均粒子直径５３〜７４μｍの（Ｃｕ１）を混合した時には遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、５５〜７５に低下し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、２．５以上と大幅に低下し、好ましくなかった（比較例２０）。顕微鏡的観察によれば、混合した粗大な（Ｃｕ１）に対応した巨大なＣｕ相部分とＷ部分との界面でのアークの集中による異常消耗、巨大Ｃｕ相部分の異常溶解が見られる。すなわち（実施例３７）と（比較例１９）、（実施例３８）と（比較例２０）の対比から明確なように、（Ｃｕ１）の平均粒子直径は（Ｗ１）のそれよりも微細であることが遮断特性と再点弧特性の両立を目的とした製造方法の提供に対して不可欠になる。
【００３１】
（実施例３９〜４０、比較例２１〜２２）
前記実施例３４〜３８、比較例１７〜２０では、接点素材を構成する（領域１）中のＣｕ量を２６ｗｔ％、（領域２）中のＣｕ量を６０ｗｔ％に一定とした場合についての製造方法を検討した。しかし本発明方法ではこれに限ることなく発明の効果を発揮する。すなわち（領域１）中のＣｕ量を１０〜３３％の範囲に対しても発明の効果を発揮する。なお、ここで（領域１）のＣｕの合計量の制御は、Ｗ成型体を成型する時の成型圧力、もしくはＷスケルトン製造時の温度、もしくはこれら両者を調整することによって、（領域１）中のＣｕ合計量が５〜４５％となるようにＷ成型体の空孔率、Ｗスケルトンの空隙率を調整する。
例えば（領域１）中のＣｕ量が１０％とする接点素材のときには、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、９５〜１１５の良好な値を示し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、０．８〜１．２を示し、好ましい結果となった（実施例３９）。
同様に（領域１）中のＣｕ量を３３％とする接点素材の時には、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、１１５〜１３５の良好な値を示し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２以下を示し、好ましい結果となった（実施例４０）。
【００３２】
これに対して、（領域１）中のＣｕ量を５％とする接点素材の時には、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、３５〜５０と大幅に低下し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、０．９〜２．５と大幅に低下し、好ましくなかった（比較例２１）。遮断テスト中に著しい温度上昇が見られるとともに接触抵抗値も増大が激しかった。
同様に（領域１）中のＣｕ量を４５％とする接点素材の時には、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、７５〜９０と大幅に低下し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２〜３．５と大幅に低下し、好ましくなかった（比較例２２）。すなわち（実施例３９）と（比較例２１）、（実施例４０）と（比較例２２）との対比から明確なように、（領域１）中のＣｕ量は１０〜３３％の範囲であることが遮断特性と再点弧特性との両立を目的とした製造方法の提供に対して不可欠となる。
（領域１）は、熱処理後の接点素材として被アーク部に使用する。（領域２）は、一体化した（領域１）（領域２）全体としての導電率を低くならないように制御し、耐アーク性よりも導電率特性を優先し遮断特性を確保する（表１の領域１または領域２のＣｕの%は接点として完成した素材全体の最終組成を示す）。（領域１）の組成は、▲１▼微細均一組織相中のＷと▲２▼微細均一組織相中のＣｕ相（Ｃｕ相は溶浸工程時にＷスケルトン空隙に侵入して形成される）と▲３▼ごく微量の巨大Ｃｕ相（混合時に予備配合材として使用する原料Ｃｕ粉の一部、混合作業での凝集粉）とで構成される。
【００３３】
以上から、（領域１）と（領域２）とを一体化し（領域１）側を被アーク面として使用する構成において、（領域１）部分のＣｕの合計量は１０〜３３％の場合に、良好な遮断特性と再点弧特性との両立が得られる。
（実施例４１〜４２、比較例２３〜２４）
前記実施例３４〜４０、比較例１７〜２２では、接点素材を構成する（領域２）のＣｕ量を６０ｗｔ％一定とした場合についての製造方法を検討した。しかし本願発明ではこれに限ることなく発明の効果を発揮する。すなわち（領域２）のＣｕ量が３５〜７０％の範囲に対しても本願発明の製造方法の効果を発揮する。例えば（領域２）のＣｕ量を３５％とする接点素材のときには、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、１１０〜１１５の良好な値を示し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２以下のの好ましい結果をとなった（実施例４１）。
同様に（領域２）のＣｕ量を７０％とする接点素材のときには、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、１１５〜１２０の良好な値を示し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２以下のの好ましい結果をとなった（実施例４２）。
【００３４】
これに対して、（領域２）のＣｕ量を１７％とする接点素材の時には、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、５０〜７０と大幅に低下し、再点弧特性は標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２以下であったが１．２以上となるときもあり好ましくなかった。（比較例２３）。遮断テスト中に著しい温度上昇が見られた。
（領域２）のＣｕ量を８５％とする接点素材は、良質な接点素材を特に溶浸法で製造することができなかったためテスト不能となった（比較例２４）。（実施例４１）と（比較例２３）との対比から明確なように、（領域２）のＣｕ量は３５〜７０％の範囲であることが遮断特性と再点弧特性との両立を目的とした製造方法の提供に対して不可欠となる。
（実施例４３〜４４）
前記実施例３４〜４２、比較例１７〜２４では、溶浸後の接点素材を構成する（領域１）（領域２）のＷを同じ平均粒子直径とするため、第２の工程において成形型中に投入する（Ｗ１）と（Ｗ２）とを同一のＷを使用して平均粒子直径を（Ｗ１）＝（Ｗ２）としたが、本願発明ではこれに限ることなく発明の効果を発揮する。すなわちＷの平均粒子直径を実施例４３では（Ｗ１）＝２．０〜３．９９μｍ、（Ｗ２）＝８．０〜１６．０μｍすなわち（Ｗ１）＜（Ｗ２）とし、実施例４４では（Ｗ１）＝２〜３．９９μｍ、（Ｗ２）＝２〜３．９９μｍ、（ただし（Ｗ１）＜（Ｗ２））としても、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、１００〜１１０の良好な値を示し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２以下のの好ましい結果をとなった（実施例４３〜４４）。
【００３５】
（実施例４５〜４６、比較例２５〜２６）
前記実施例３４〜４４、比較例１７〜２４では、接点素材を構成する（領域１）（領域２）の厚さを、（領域１）は２．５ｍｍ、（領域２）は３．０ｍｍを選択して評価を行ったが、本願発明ではこれに限ることなく発明の効果を発揮する。すなわち（領域２）の厚さは３．０ｍｍ で（領域１）の厚さを０．３ｍｍとしたときの遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、１２０〜１４０の良好な値を示し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２以下と好ましい結果となった（実施例４５）。しかし（領域１）の厚さが０．１ｍｍとしたときの遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、４５〜１３５を示し著しくバラツキが大きくなった。遮断時のアーク損傷によって下層となっている（領域２）が露出しているのが確認された。特に巨大Ｃｕ相部分に集中的な溶解が観察されている。再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、０．９以上を示し、やはり測定の経過と共に再点弧頻度が増加する傾向にあり、バラツキが大きくなり好ましくない（比較例２５）。これらから遮断特性と再点弧特性との両立を目的とした製造方法の提供に対して、（領域１）の厚さは０．３ｍｍを下限とする必要がある。
【００３６】
これに対して、（領域１）の厚さは４．０ｍｍで、（領域２）の厚さを０．５ｍｍとしたときの遮断特性は、標準とした実施例３６の１００に対して、１２５〜１４５の良好な値を示し、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、１．２以下の好ましい結果となった（実施例１３）。しかし（領域２）の厚さが０．２ｍｍとしたときの遮断特性は、標準とした実施例３６の１００に対して、６５〜１４０を示し著しくバラツキが大きくなった。（領域２）の厚さが小さすぎたため、接点素材全体の厚さが十分確保できず、そのために機械的強度が不足する結果となり、遮断テスト中の熱的、機械的外力によって、接点の変形が見られ、遮断特性、再点弧特性好ましくない影響を与えた。標準とした実施例３６の１．００に対して、０．９以上を示し、やはり測定の経過と共に再点弧頻度が増加する傾向にあり、バラツキが大きくなり好ましい（比較例２６）。これらから遮断特性と再点弧特性との両立を目的とした製造方法の提供に対して、（領域２）の厚さは０．５ｍｍを下限とする必要がある。（領域１）（領域２）の厚さの下限は、スイッチとしての許容温度上昇値によって決定する。
【００３７】
（比較例２７〜３１）
前記実施例３４〜４６、比較例１７〜２６では、接点素材を構成する（領域１）と（領域２）との接続一体化の方法として、［（領域１）／（領域２）／溶浸材］の順に設置した後、溶浸材を（領域２）中へ溶浸若しくは溶浸材を（領域１）／（領域２）の両方に溶浸させ、更に（領域２）中の銅も（領域１）中へ溶浸させ、接続一体化させる方法（方法１）をとった。被アーク面に配置される（領域１）と（領域２）との区別は、（領域１）に被アーク面がくるように配置する方法（配置１）をとった。すなわち（方法１）×（配置１）の組み合わせとし安定した遮断特性と再点弧特性を発揮している。
しかし、接続一体化させる方法は上記と同じ（方法１）とするが、（領域２）が被アーク面となるように配置する方法（配置２）、すなわち（方法１）×（配置２）の組み合わせでは、被アーク面に巨大なＣｕ相が存在することになり、遮断後の接点面は大きく荒れを呈し、再点弧の発生に著しいバラツキが見られた。遮断特性は、標準とした実施例３６の１００に対して、３０〜４０を示し極端に特性が低下する結果となった。また、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、大きなバラツキを示し好ましくなかった。（比較例２７）。
【００３８】
一方、接続一体化する方法として、（領域１）と（領域２）とを別々に製造し、両方を銀ロウ材料で接合する方法（方法２）、被アーク面に（領域１）を配置したすなわち（方法２）×（配置１）の組み合わせをとった場合には、真空スイッチとして組み立てるときの銀ロウ付け工程及び遮断テスト中に銀ロウ成分が接点面に付着し、遮断特性は、標準とした実施例３６の１００に対して、８５〜９０を示し若干特性が低下し、また、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、バラツキが大きく、やはり測定の経過と共に再点弧頻度が増加する傾向にあり好ましくない（比較例２８）。
更に、接続一体化させる方法として、（領域１）と（領域２）とを別々に製造し、両方を銀ロウ材料で接合する方法（方法２）と、（領域２）が被アーク面となるように配置する方法（配置２）、すなわち（方法２）×（配置２）の組み合わせをとった場合では、遮断特性は、標準とした実施例３６の１００に対して、７５〜１００を示し若干特性が低下し、また、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、０．９以上を示し好ましくない結果となった。（比較例１３）。上記（比較例２８）と同様に真空スイッチとして組み立てる時の銀ロウ付け工程及び遮断テスト中に銀ロウ成分が接点面に付着している。
【００３９】
接点全体を（領域1）で構成した（配置３）では、再点弧特性は標準とした実施例３６の１．００に対して、０．８〜０．９を示し好ましい結果となったが、標準とした実施例３６の１００に対して、４５〜６５を示し極端に特性が低下し好ましくない結果となった（比較例３０）。
接点全体を（領域２）で構成した（配置４）では、遮断特性は標準とした実施例３６の１００に対して、６０〜８５を示し特性が低下し、また、再点弧特性も標準とした実施例３６の１．００に対して、０．９以上とバラツキを示し好ましくない結果となった（比較例３１）。
以上から（領域１）の組成のみで接点素材（Ｅ１）全体を構成させると、導電性が十分確保できない。逆に（領域２）の組成のみで接点素材（Ｅ１）全体を構成させると、再点弧特性が低下する。また（領域１）に相当する素材と（領域２）に相当する素材とを別個に用意し両者を接続する方法では、接続界面の接続信頼性の問題や接続界面の接触抵抗、熱抵抗の問題が懸念されるのみならず工程の増加による製造価格の増加の問題も発生して好ましくない。
（領域１）のみで接点を構成して同様テストに供したが、（領域２）が不在のため、（領域１）の厚さが少ないとき、或いは遮断、開閉動作中に接点が損傷するなどで厚さが少なくなったときには、接点全体の好ましくない変形現象が急速に進展すると共に遮断特性と再点弧特性も一定回数を経過すると、特性低下が急速に進展し、実用には供し得ない。
【００４０】
以上の評価結果から、（領域１）と（領域２）とを一体化した後の素材の導電率と熱伝導率の特性が低下すると、遮断特性は劣化する。（領域１）と（領域２）とを接続したときの接触抵抗の影響も受け、接触抵抗が大きくなったときにも遮断特性は劣化する。従って、設計上接点としての合計厚さがある値以上必要となるときには、（領域２）は全体の導電率と厚さが適切な範囲となるようにすれば、遮断特性は（領域２）のパラメータよりも、（領域１）の特性の影響を大きく受ける。再点弧特性も（領域２）よりも（領域１）の条件の影響を受ける。したがって、（領域２）の材料状態が健全なときには、（領域２）のパラメータの特性の影響は極めて小さく、ほぼ（領域１）の特性の影響を受ける。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層を被アーク面とし、３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層を電極もしくは導電軸との接合面として１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層と３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層とを一体化してあるので、しゃ断特性と再点弧特性とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の評価条件を表す図。
【図２】本発明の実施例の評価条件を表す図。
【図３】本発明の実施例の評価条件を表す図。
【図４】本発明の実施例の評価結果を表す図。
【図５】本発明の実施例の評価結果を表す図。
【図６】本発明の実施例の評価結果を表す図。
Claims (3)
- 被アーク面とする厚さが少なくとも０．３ｍｍの１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は、０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉と、この原料Ｗ粉と同等以下の平均粒度を有する原料Ｃｕ粉とで構成された微細均一組織相を有し、接続面とする厚さが少なくとも０．５ｍｍの３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は、０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉で製造し、０．１〜１０μｍの粒子間距離を保って存在するＷスケルトンとそのＷスケルトンの空隙中に存在するＣｕ相よりなる微細均一組織相と、前記原料Ｗ粉と同等以上の５〜１５０μｍの平均粒度を有する巨大Ｃｕ相とを有することを特徴とする真空スイッチ用接点。
- 被アーク面とする厚さが少なくとも０．３ｍｍの１０〜３３ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は、０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉で製造されたＷスケルトンと、このＷスケルトンの空隙中に存在する微細Ｃｕ相よりなる微細均一組織相を有し、接続面とする厚さが少なくとも０．５ｍｍの３５〜７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｗ合金層は、０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉で製造し、０．１〜１０μｍの粒子間距離を保って存在するＷスケルトンとそのＷスケルトンの空隙中に存在するＣｕ相よりなる微細均一組織相と、前記原料Ｗ粉と同等以上の５〜１５０μｍの平均粒度を有する巨大Ｃｕ相とを有することを特徴とする真空スイッチ用接点。
- 成形型の中に０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉を充填し、これに重ねるように０．４５〜１６μｍの平均粒度を有する原料Ｗ粉と前記Ｗ粉よりも粗大な５〜１５０μｍの平均粒度を有する原料Ｃｕ粉との混合粉を層状に充填する第１の工程と、前記Ｗ粉と前記混合粉との両者に対して均一の加圧力を与えて機械的に一体化する第２の工程と、前記第２の工程で得られる成形体を加熱燒結する第３の工程と、前記第３の工程で得られる燒結体の片面に溶浸材を接触させて少なくとも溶浸材の融点温度以上の温度で加熱処理する第４の工程とからなることを特徴とする真空スイッチ用接点の製造方法。
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