JP4404980B2 - 真空バルブ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空中で電流の遮断導通を行う真空バルブとこの真空バルブを搭載した真空開閉装置に係り、特に真空バルブの接点の接触抵抗特性と再点弧特性との改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空開閉器や真空遮断器に搭載される真空バルブの接点は、耐溶着特性、耐電圧特性、遮断特性で代表される基本三要件の他に裁断特性、耐消耗性、接触抵抗特性、温度上昇特性など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。
【０００３】
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、高耐電圧用途などの様に特定用途に合った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。例えば基本三要件を満たした大電流遮断用接点材料として、ＢｉやＴｅの様な溶着防止成分を５質量％以下含有するＣｕ−Ｂｉ合金、Ｃｕ−Ｔｅ合金が知られている（特公昭４１−１２１３１号、特公昭４４−２３７５１号）。
【０００４】
Ｃｕ−Ｂｉ合金は結晶粒界に析出した脆いＢｉ、Ｃｕ−Ｔｅ合金は結晶粒界及び粒内に析出した脆いＣｕ2 Ｔｅが合金自体を脆化させて、低溶着引き外し力が実現したことから大電流遮断特性に優れている。
【０００５】
一方高耐圧・大電流遮断用接点材料として、Ｃｕ−Ｃｒ合金が知られている。
この合金は前記Ｃｕ−Ｂｉ合金、Ｃｕ−Ｔｅ合金よりも、構成成分間の蒸気圧差が少ない為、均一な性能発揮を期待し得る利点があり、使い方によっては優れたものである。また高耐電圧接点材料としてはＣｕ−Ｗ合金が知られている。この合金は高溶融点材料の効果によって優れた耐アーク性を発揮している。
【０００６】
真空遮断器や真空開閉器では、電流遮断後、真空バルブ内で閃絡が発生して接点間が再び導通状態になる（その後放電は継続しない）現象を誘起することがある。この現象は再点弧現象と呼ばれているが、その発生メカニズムは未解明である。電気回路が一度電流遮断状態となった後に導通状態に急激に変化する為、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事が観察される。その為、再点弧の発生抑制技術の開発が求められている。
【０００７】
上記した様に、再点弧現象の発生メカニズムは未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。その為、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。
【０００８】
しかし、近年の真空バルブに対する高耐電圧化要求、大電流遮断化要求、特に小形化要求には、接点の一層の低再点弧化が必要となってきた。即ち近年では、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。最近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応拡大が挙げられ、それに伴う接点材料の開発、改良が急務となっている。
【０００９】
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、接点の表面荒れや脱落消耗を招く。この様な表面荒れや脱落は、接触抵抗の上昇を招くと共にこれが原因となって再点弧発生の一因と考えられる。この様にどちらが最初の引き金かは不明であるが、原因と結果が繰り返され、再点弧現象の発生頻度と接触抵抗値が増大する。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拘らず、未だ防止技術はむろん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。
【００１０】
既に本発明者らは、Ｃｕ−Ｗ合金又はＣｕ−Ｍｏ合金の加熱過程で放出されるガス総量、ガスの種類並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を行ったところ、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事を見出だした。
【００１１】
そこで、Ｃｕ、Ｗ原料又はＣｕ、Ｍｏ原料やＣｕ−Ｗ接点合金又はＣｕ、Ｍｏ接点合金を予め溶融温度近傍若しくは溶融温度以上に加熱したり、予めＣｕ−Ｗ合金中又はＣｕ、Ｍｏ接点合金中の突発的ガス放出の一因を除去したり、Ｃｕ−Ｗ接点表面層又はＣｕ−Ｍｏ接点表面層を高温度エージングしておく事や、Ｃｕ−Ｗ合金又はＣｕ−Ｍｏ合金の合金中のポアや組織的偏析を抑制する様に焼結技術を改良する事などによって、再点弧現象の発生を低減させた。
【００１２】
しかし、近年の更なる再点弧発生抑制要求に対しては、一層の改善の必要性を認めると共に特に他の施策の開発が重要となっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した様に高耐圧接点材料としては、前記したＣｕ−Ｂｉ合金、Ｃｕ−Ｔｅ合金、Ｃｕ−Ｃｒ合金に優先して、Ｃｕ−Ｗ合金又はＣｕ−Ｍｏ合金を適用してきたが、更に強まる低再点弧化の要求に対しては十分な接点材料とはいえない実情となっている。即ち、今まで優先して使用してきたＣｕ−Ｗ合金又はＣｕ−Ｍｏ合金でも、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や、Ｃｕ−Ｗ合金又はＣｕ−Ｍｏ合金の材料特性に起因する接触抵抗特性の不安定さの存在が課題として指摘されている。
【００１４】
そこで上記基本三要件を一定レベルに維持した上で、特に再点弧特性と接触抵抗特性に優れた真空バルブ用接点材料の開発が望まれている。
【００１５】
そこで本発明の目的は上記の事情に鑑みてなされたもので、Ｃｕ−Ｗ合金又はＣｕ−Ｍｏ合金の冶金的諸条件を最適化することにより、接触抵抗特性と再点弧特性とを同時に向上させることが出来る接点を備えた真空バルブを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に従う真空内で接点の開閉を行うことで、電流の遮断、導通を行う真空バルブにおいて、前記接点は、耐アーク性成分として０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ６５〜８５質量％のＷと、再点弧安定化補助成分として０．０９〜１．４質量％のＣｕｘＳｂ化合物と、導電性成分としてＣｕ又はＣｕＳｂ合金を残部として構成した接点材料により製造する。
【００１７】
Ｗの平均粒子直径が９μｍを超えると、ＣｕｘＳｂ化合物の均一分散性を妨げる。０．４μｍ未満では、素材中に残存するガス量が多くなり、接点材料として好ましくない。Ｗ量が６５〜８５％の範囲において、接触抵抗特性と再点弧特性とを好ましい範囲で両立する。Ｗの量が８５％を超えると、接触抵抗特性が低下し、Ｗの量が６５％未満では再点弧特性が低下する。ＣｕｘＳｂ化合物の量が０．０９〜１．４％の範囲に於いて、接触抵抗特性と再点弧特性とを好ましい範囲で両立する。ＣｕｘＳｂ化合物の量が１．４％を超えると接触抵抗特性と再点弧特性が共に低下する。ＣｕｘＳｂ化合物の量が０．０９％未満では、接点合金中のＳｂ量の制御が困難で、接点面上でのＳｂ成分の均一な分散分布が得られず、接触抵抗特性と再点弧特性が共に低下する。
【００１８】
本発明に従う真空内で接点の開閉を行うことで、電流の遮断、導通を行う真空バルブにおいて、前記接点は、耐アーク性成分として０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ６５〜８５質量％のＷと０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ０．００１〜５質量％のＭｏとをその大きさが０．４〜１０μｍの範囲にあるように一体化したものと、再点弧安定化補助成分として０．０９〜１．４質量％のＣｕｘＳｂ化合物と、残部を導電性成分としてＣｕ又はＣｕＳｂ合金とで成る接点材料により製造される。
【００１９】
所定の少量のＭｏの存在は、遮断動作あるいは開閉動作に於いてＷが受ける熱的、機械的衝撃に対して、Ｗの塑性変形能力を改善し、Ｗの極めてミクロ部分での欠けを抑止する効果を発揮する。その結果再点弧発生頻度の特にばらつき幅の圧縮に寄与する。Ｍｏ量が５％を超えるとその効果が低くなる。
【００２０】
本発明に従う真空内で接点の開閉を行うことで、電流の遮断、導通を行う真空バルブにおいて、前記接点は、耐アーク性成分として０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ５０〜７５質量％のＭｏと、再点弧安定化補助成分として０．０９〜１．４質量％のＣｕｘＳｂ化合物と、導電性成分としてＣｕ又はＣｕＳｂ合金を残部として構成した接点材料により製造する。
【００２１】
Ｍｏの平均粒子直径が９μｍを超えると、ＣｕｘＳｂ化合物の均一分散性を妨げる。０．４μｍ未満では、素材中に残存するガス量が多くなり、接点材料として好ましくない。Ｍｏ量が５０〜７５％の範囲において、接触抵抗特性と再点弧特性とを好ましい範囲で両立する。Ｍｏの量が７５％を超えると、接触抵抗特性が低下し、Ｍｏの量が５０％未満では再点弧特性が低下する。ＣｕｘＳｂ化合物の量が０．０９〜１．４％の範囲に於いて、接触抵抗特性と再点弧特性とを好ましい範囲で両立する。ＣｕｘＳｂ化合物の量が１．４％を超えると接触抵抗特性と再点弧特性が共に低下する。ＣｕｘＳｂ化合物の量が０．０９％未満では、接点合金中のＳｂ量の制御が困難で、接点面上でのＳｂ成分の均一な分散分布が得られず、接触抵抗特性と再点弧特性が共に低下する。
【００２２】
本発明に従う真空内で接点の開閉を行うことで、電流の遮断、導通を行う真空バルブにおいて、前記接点は、耐アーク性成分として０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ５０〜７５質量％のＭｏと０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ０．００１〜５質量％のＷとをその大きさが０．４〜１０μｍの範囲にあるように一体化したものと、再点弧安定化補助成分として０．０９〜１．４質量％のＣｕｘＳｂ化合物と、残部を導電性成分としてＣｕ又はＣｕＳｂ合金とで成る接点材料により製造される。
【００２３】
所定の少量のＷ（Ｍｏと一体化してＭｏＷを形成）の存在は、遮断動作あるいは開閉動作に於いてＷが受ける熱的、機械的衝撃に対して、Ｍｏの塑性変形能力を改善し、接触面で起きるＭｏの極めてミクロ部分での欠けを抑止する効果を発揮する。その結果、再点弧発生頻度の特にばらつき幅の圧縮に寄与する。Ｗ量が５％を超えるとその効果が低くなる。
【００２４】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、前記ＣｕＳｂ合金は、Ｓｂを０．５％以下固溶している。
【００２５】
Ｓｂを０．５％以上固溶するＣｕＳｂ合金は、導電率を著しく低下させ接点材料として活用できない。
【００２６】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、前記ＣｕｘＳｂ化合物のｘは、ｘ＝１．９〜５．５である。
【００２７】
Ｃｕに対するｘの比率が１．９〜５．５の範囲以外では接点面の平滑性が得難い。
【００２８】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、前記ＣｕｘＳｂ化合物は、Ｃｕ5.5 Ｓｂ、Ｃｕ4.5 Ｓｂ、Ｃｕ3.65Ｓｂ、Ｃｕ3.5 Ｓｂ、Ｃｕ3 Ｓｂ、Ｃｕ11Ｓｂ4 、Ｃｕ2 Ｓｂの群の中のひとつ以上のいずれかである。
【００２９】
これらの形態を示す時には、銀ロウ付け工程後、遮断後の様な加熱後であっても接点中のＳｂ成分は安定して容易に均一に残存する。
【００３０】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、前記ＣｕｘＳｂ化合物の平均粒径（平面形状が円形の時にはその直径。長方形、楕円、多角形の時にはその面積を円形に換算しその直径）は、０．０２〜２０μｍの粒子寸法である。
【００３１】
２０μｍ以上では再点弧特性が著しく低下すると共に接触抵抗特性も著しく低下する。０．０２μｍ未満の素材は、均一な素材を製造する事が経済的に困難である。しかも０．０２μｍ未満の部分を選択して評価したが、接触抵抗特性は異常ないが再点弧特性に著しいばらつきが発生する。
【００３２】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、前記ＣｕｘＳｂ化合物の平均粒子間距離は、０．２〜３００μｍ隔離して高度に分散させている。
【００３３】
化合物粒子を０．２μｍ未満隔離させる事は、接点の製造技術上困難であった。３００μｍ以上隔離しているとＣｕｘＳｂ化合物は凝集し巨大化する傾向を示し、化合物の脱落など接点面の平滑性が得難い。また再点弧発生頻度に著しいばらつきが発生する。
【００３４】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、前記接点の前記接触面の平均表面粗さ（Ｒａｖｅ．）を１０μｍ以下、最小値（Ｒｍｉｎ．）を０．０５μｍ以上とする。
【００３５】
１０μｍ以上では、接触抵抗特性に著しくばらつきが見られる。０．０５μｍ未満の接点表面を得る事は生産性の点で課題を生ずる。
【００３６】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、前記接点の前記接触面の他方の面に少なくとも０．３ｍｍの厚さを有するＣｕ層を付与する。
【００３７】
電極や通電軸との銀ロウ付け作業を容易にする。
【００３８】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、前記接点の前記接触面に、少なくとも１０ｋＶの電圧を印加した状態で、１〜１０ｍＡの電流を遮断させ表面仕上げする。
【００３９】
１〜１０ｍＡの範囲に於いて再点弧発生頻度を著しく低減する。１ｍＡ未満では、その効果が見られない。１０ｍＡを超えると接触面に凹凸を与え、逆に再点弧発生にばらつきを生ずると共に接触抵抗にもばらつきを生ずる。
【００４０】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、請求項１乃至４いずれかに記載の真空バルブを真空開閉装置に搭載する。
【００４１】
（作用）
実施例に於ける再点弧発生の一般的状況；
一般にアークはアーク電圧の低い部分に停滞、集中する傾向を示す。接点に磁界（例えば縦磁界技術）を作用させながら電流遮断を行うと、遮断により発生したアークは、アーク電圧の低い部分に停滞、集中することなく接点電極面上を移動する。これによって接点面上での局部的な過度の損傷を軽減化し、遮断特性の改善、再点弧発生率の低減化に寄与している。すなわち、接点電極上をアークは容易に移動するため、アークの拡散が促進され、遮断電流を処理する接点電極面積の実質的増加につながり、遮断電流特性の向上に寄与する。更にアークの停滞、集中が低減化される結果、接点電極の局部的異常蒸発現象の阻止、表面荒れの軽減化の利益も得られ、再点弧抑制に寄与する。
【００４２】
しかし、一定値以上の電流値を遮断すると、アークは接点面上の予測出来ない一点もしくは複数点の場所で停滞し、異常融解させ遮断限界に至る。また異常融解は接点電極材料の瞬時的爆発や蒸発を誘発し、それによって発生する金属蒸気は、開極過程（開極途中）にあった真空遮断器の絶縁回復性を著しく阻害し、遮断限界の一層の低下を招く。さらに前記異常融解は、巨大な融滴を作り接点電極面の荒れを招き耐電圧特性の低下、再点弧発生の増加、材料の異常な消耗をも招く。これらの現象の生成原因となるアークが、接点電極面上のどこで停滞するかは前述したように全く予測出来ない以上、発生したアークが停滞させることなく移動拡散できるような表面条件を接点に与えることが望ましい。
【００４３】
本発明での再点弧の発生時期；
前記した様に、再点弧現象の発生メカニズムは未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。その為、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、接点表面形態の最適化などを進め、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。再点弧の発生に対する本発明者らの前記模擬再点弧発生実験による詳細な解析結果では、接点材料が直接的に関与する場合と電極構造、シールド構造など設計に関与する場合と予期しない高電圧暴露など電気的機械的外部条件などが関係していた。しかし、近年の真空バルブに対する高耐電圧化要求、大電流遮断化要求、小形化要求には上記接点の改良のみではすでに限界と考えられ、これら以外に於いても改良最適化が必要となってきた。
【００４４】
本発明者らは、セラミックス製絶縁容器外管、接点、アークシールド、金属蓋体、通電軸、封着金具、ベローズなど各構成部材を適宜真空バルブ内へ装着したり取外ししたりしながら模擬再点弧発生実験を行ったところ、直接アークを受ける接点の組成、材質とその状態、その製造条件が再点弧発生に対して重要であるとの知見を得ている。特に材質的には脆性な為投入時、遮断時の衝撃によって電極空間への微小金属粒子の放出、飛散が多く観察されたＣｕ−Ｂｉ、Ｃｕ−Ｔｅ、Ｃｕ−Ｃｒ合金よりも高硬度、高融点性のＣｕ−Ｗ又はＣｕ−Ｍｏの方が有利であるとの知見も得ている。更に重要な観察知見は同じＣｕ−Ｗ又はＣｕ−Ｍｏであっても電極空間への微小金属粒子の放出、飛散にある程度のばらつきが存在し、Ｃｕ−Ｗ又はＣｕ−Ｍｏの製造過程での特に焼結温度の高い方が、再点弧発生の抑制に有利な傾向にある事であった。
【００４５】
また、本発明者らの再点弧現象の発生の時期とＣｕ−Ｗ又はＣｕ−Ｍｏの材料状態との関わりとを観察した結果では、（イ）接点組織およびその状態（偏析、均一性）については、製造プロセスの特に混合条件の最適化と相関し、電流遮断開閉の経過回数とは関係無くランダムな再点弧現象の発生がみられる特徴がある。（ロ）接点表面に付着、吸着したガスや水分の量、状態については、あらかじめ仕上げられた接点の加工後の管理環境の問題であって、直接焼結技術が関与するものではないが、電流遮断開閉回数の比較的初期から再点弧現象の発生が見られる特徴がある。（ハ）接点内部に内蔵している異物の量、状態などの接点内部の状態については、原料粉末の品質（Ｃｕ粉、Ｗ粉又はＭｏ粉の選択）及び原料の混合状態がポイントとなり、電流遮断回数の経過の比較的後半に発生した再点弧の原因と考えられるなど製造プロセスの重要性が示唆される。
【００４６】
以上から、再点弧現象の発生の時期は、電流遮断回数の進展に対して見掛け上では、関係無く見えるが、上記（イ）（ロ）（ハ）の様に各発生の時期によってその原因は異なっている事が判明した。このことが各真空バルブ毎に再点弧現象の発生にばらつきが生じていた重要な一因とも考えられた。
【００４７】
本発明合金の作用；
本発明合金は、接点全体の耐アーク性（アーク消耗）と、遮断投入動作や開閉動作に伴う機械的消耗特性とを向上させる機能を持つＷ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）と、接点全体の導電性を確保すると共に接触抵抗を低く安定に維持させる機能を持つＣｕ（ＣｕＳｂ固溶体）と、Ｗ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）の過熱によるＣｕ、ＣｕＳｂ固溶体、ＣｕｘＳｂ化合物の過度の蒸発損失を緩和させ、再点弧安定化成分としての機能を分担するＣｕｘＳｂ化合物とで構成される。ＣｕｘＳｂ化合物は結果的に再点弧安定化成分として機能した。
【００４８】
作用（１）：本発明合金はＣｕ−Ｗ合金中のＷ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）量やＷ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）粒径を最適化した事。Ｗ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）によって囲まれる導電性成分（Ｃｕ相、ＣｕＳｂ固溶体）の大きさも５０μｍ以下または５０μｍ以下所定面積以上占める様に制限し、接点合金全体の組織の微細均一化を図った事。さらにＣｕｘＳｂ化合物の粒径を所定値（０．０２〜２０μｍ）の範囲に制御した事、ＣｕｘＳｂ化合物の平均粒子間距離を所定値（０．２〜３００μｍ）の範囲に制御した事などによって、ＣｕｘＳｂ化合物を高度に分散させた状態とした上、ＣｕｘＳｂ化合物が接点面で凝集したり、接点面から脱落するのを軽減化したので、アークを受けた時に選択的に優先して蒸発、飛散するＣｕｘＳｂ化合物量を最小限化し、接点面にＣｕｘＳｂ化合物粒子を均一に分布させたり、接点面には薄膜状のＣｕｘＳｂ化合物成分を均一に分布させた。その効果として再点弧特性や接触抵抗特性の安定性を発揮させた。
【００４９】
作用（２）：合金中のＷ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）の平均粒径とＣｕｘＳｂ化合物の平均粒径とをほぼ同じレベル（大きさ）に制御した事によって、Ｗ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）粒子の飛散脱落も軽減させた。また、Ｃｕ（ＣｕＳｂ固溶体）とＷ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）との間の濡れ性を改良し、Ｗ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）粒子とＣｕ（ＣｕＳｂ固溶体）との密着強度をも向上させた。被アーク時の熱衝撃によっても、再点弧発生に対して有害な著しいＣｕｘＳｂ化合物の接点面からの欠け落ちをも抑止した。その効果として再点弧特性や接触抵抗特性の安定性を発揮させた。
【００５０】
作用（３）：Ｗ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）の存在状態の制御によって、合金組織の均一化を図ったので、アークを受けた後でも接点表面は再点弧発生に対して安定した状態を得た。
【００５１】
作用（４）：変形例としてＣｕ−Ｗ又はＣｕ−Ｍｏ中のＭｏ又はＷの存在は投入時、遮断時の衝撃による電極空間への微小金属粒子の放出、飛散の低減に有益である事を認めた。通常は投入、遮断時には、Ｗ又はＭｏ表面に欠けの発生が見られ、且つその一部は飛散したり脱落したりする場合があり、Ｃｕ−Ｗ又はＣｕ−Ｍｏの中へのＭｏ又はＷの存在によって、ＣｕとＭｏ又はＣｕとＷとの結び付きの強化と極く微小面積での塑性変形能力とを改善する。前記したＣｕｘＳｂ化合物の平均粒径と平均粒子間距離を所定値以内に制御した効果とが重畳される。
その結果脱落粒子の発生自体を少なくすると共に若し脱落粒子が存在してもその痕跡の先端部にある程度の丸みを与えている効果を発揮する。その為接点表面状態の程度を表現する電界強化係数βが、１００以上から１００以下に改善されていた。遮断中の電極空間への微小金属粒子の放出、飛散の低減に特に有益である。ＣｕｘＳｂ化合物は結果的に再点弧安定化成分として機能した事を示している。その結果投入時、遮断時の衝撃によっても微小金属粒子の生成が少なく抑制されると共にその放出、飛散量が少なくなり、再点弧抑制に寄与すると共に接触抵抗特性の安定化にも寄与している。この様に、最適化した平均粒径と平均粒子間距離を持つ前記したＣｕｘＳｂ化合物の効果と、Ｗ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）による電界強化係数βの改善の利益は、安定した接触抵抗特性と再点弧特性とを同時に得る。
【００５２】
これらの望ましい作用の相乗的効果によって、本合金中のＣｕｘＳｂ化合物は、遮断電流特性を維持した上でＣｕ−Ｗ又はＣｕ−Ｍｏ合金の安定した接触抵抗特性と再点弧発生頻度の抑制を得た。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の真空バルブの第１の実施の形態について説明する。
【００５４】
本発明の第１の実施の形態の要旨は、Ｃｕ−Ｗ系接点を搭載した真空バルブに於いて、真空バルブの再点弧現象発生の抑制軽減化と接触抵抗の安定化の為に、所定のＷ（ＷＭｏ）とＣｕｘＳｂ化合物とＣｕ（ＣｕＳｂ固溶体）とで構成され、構成成分の量、大きさ、状態を最適に管理して効果を得た接点材料である。従って、構成成分の量、大きさ、状態（粒径や平均粒子間距離）の制御が重要なポイントとなる。
【００５５】
次に本実施の形態の効果を明らかにした評価条件、評価方法などを示す。
【００５６】
（１）再点弧特性
ー方が２５０ｍｍの曲率半径、他方が平面の接触面を１０μｍの平均表面粗さに仕上げ加工して対向接触させた直径３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状接点を、ディマウンタブル形真空バルブに装着し、６ｋＶ×５００Ａの回路を２００００回遮断した時の再点弧発生頻度を測定した。接点の装着に際しては、ベーキング加熱（４５０℃×３０分）のみ行い、ろう材の使用並びにこれに伴う加熱は行わなかった。
【００５７】
（２）接触抵抗特性
上記接点をディマウンタブル形真空バルブに装着した直後の接触抵抗を、両者間に１ｋｇの荷重を与えた状態で、２４Ｖ１１０Ａを印加した状態で接触面間の電位降下を求め、新品時（テスト前）の接触抵抗値（ｘ）を算出した。更に上記６ｋＶ×５００Ａの回路を２００００回遮断する再点弧テスト終了直後に、上記と同一電圧電流条件で電位降下を求めて、テスト後の接触抵抗値（ｙ）を算出した。
【００５８】
しかし、本例の接点材料に於いては、新品時であっても接点の諸条件や仕上げ加工の状況によって、接触抵抗は３０〜２００μΩの範囲に変動している。そこで、接触抵抗特性はテスト前とテスト後の比率によって評価した。テスト後の接触抵抗値（ｙ）が新品時の接触抵抗値（ｘ）の何倍に変化したか、（ｙ／ｘ）値を接触抵抗特性として図１の表図に示した。
【００５９】
（３）各接点の製造方法の一例
［Ｃｕ−Ｗ−ＣｕｘＳｂ］合金を製造する場合、工業的には５通りの方法の選択が可能である。
【００６０】
第１の方法は、まず予めＣｕｘＳｂ化合物を製造し、このＣｕｘＳｂ化合物を粉砕してＣｕｘＳｂ化合物粉末を製造する。次いでＣｕ粉末（又はＣｕＳｂ固溶体粉末）、Ｗ粉末、ＣｕｘＳｂ化合物粉末の各々を所定量秤量した後、充分混合し、例えば４トン／ｃｍ2 の加圧力で成型、焼結して接点素材とする。
【００６１】
第２の方法は、まず予め所定の空隙量に調整した（ＣｕＷ）スケルトン、（ＣｕＳｂ固溶体Ｗ）スケルトン、（Ｗ）スケルトンを例えば１２００℃で製造する。別にＣｕｘＳｂ化合物、ＣｕＳｂ合金を製造する。次いでいずれかのスケルトンの所定の空隙中に、Ｓｂ成分（前記ＣｕｘＳｂ化合物、ＣｕＳｂ合金）を例えば１１５０℃で溶浸し、接点素材とする。
【００６２】
第３の方法は、Ｃｕ−Ｗ合金中に占めるＣｕｘＳｂ化合物量が、（Ｃｕ＋Ｗ）量に比較して著しく少量な為、合金中でのＣｕｘＳｂ化合物の均質混合性を良くする必要がある。その手段として、例えば最終的に必要なＣｕｘＳｂ化合物量の内の一部または総てと、これとほぼ同容積のＷとを混合（必要によりＣｕを追加）して第１次混合粉を得る（必要によりこれを第ｎ次混合まで繰り返す）。
【００６３】
この第１次混合粉（又は第ｎ次混合粉）と残りのＷ粉とを再度混合し、最終的に十分に良好な混合状態にある（Ｗ＋ＣｕｘＳｂ化合物）混合粉を得る。この（Ｗ＋ＣｕｘＳｂ化合物）混合粉と所定量のＣｕ粉とを混合の後、水素雰囲気中（真空中でも可）で、例えば１０６０℃の温度での焼結と加圧とを１回若しくは複数回組合せて、Ｃｕ−Ｗ−ＣｕｘＳｂ接点素材を製造した後、これを所定形状に加工して接点とする。
【００６４】
また、最終的に必要なＣｕｘＳｂ化合物量の内の一部または総てと、これとほぼ同容積のＣｕとを混合（必要によりＷを追加）して第１次混合粉を得る（必要によりこれを第ｎ次混合まで繰り返す）。
【００６５】
この第１次混合粉（又は第ｎ次混合粉）と残りのＣｕ粉とを再度混合し、最終的に十分に良好な混合状態にある（Ｃｕ＋ＣｕｘＳｂ化合物）混合粉を得る。この（Ｃｕ＋ＣｕｘＳｂ化合物）混合粉と所定量のＷ粉とを混合の後、水素雰囲気中（真空中でも可）で、例えば１０６０℃の温度での焼結と加圧とを１回若しくは複数回組合せて、｛Ｃｕ−Ｗ−ＣｕｘＳｂ｝接点素材を製造して、所定形状に加工して接点とする。
【００６６】
第４の方法は、イオンプレーティング装置やスパッタリング装置を用いた物理的方法或いはボールミル装置を用いた機械的方法で、Ｗ粉の表面にＣｕｘＳｂ化合物を被覆したＷ粉を得て、このＣｕｘＳｂ化合物被覆Ｗ粉とＣｕ粉とを混合の後、水素雰囲気中（真空中でも可）で、例えば１０６０℃の温度での焼結と加圧とを１回若しくは複数回組合せて、｛Ｃｕ−Ｗ−ＣｕｘＳｂ｝接点素材を製造した。
【００６７】
第５の方法は、特にＣｕ粉、Ｗ粉とＣｕｘＳｂ化合物粉との均一混合技術に於いて、揺動運動と撹拌運動とを重畳させる方法も有益である。これによって、混合粉は一般に行われているアセトンなどの溶剤使用時に見られる固まりとなったり、凝集体となったりする現象がなく、作業性も向上する。
【００６８】
また混合作業での撹拌容器の撹拌運動の撹拌数Ｒと撹拌容器に与える揺動運動の揺動数Ｓとの比率Ｒ／Ｓをほぼ１０〜０．１程度の好ましい範囲に選択すれば、解砕、分散、混合中の粉末へのエネルギー入力が好ましい範囲となり、混合作業での粉末の変質や汚染の程度を低く押さえる事ができる特徴を有する。
【００６９】
従来のらいかい機などによる混合、粉砕では粉体を押し潰す作用が加わるが、揺動運動と撹拌運動とを重畳させる本方法では、前記Ｒ／Ｓ比率がほぼ１０〜０．１程度に分布している為、粉体同士が絡み合う程度の混合となり、良好な通気性を持つ為、焼結性が向上し、良質な成型体または焼結体あるいはスケルトンを得る。更に必要以上のエネルギー入力がなく、粉体が変質する事がない。この様な状態の混合粉を原料とすれば、焼結、溶浸後の合金も低ガス化が可能となり、再点弧特性の安定化に寄与している。
【００７０】
次に本発明の第２の実施の形態を以下に示す実施例を参照して詳細に説明する。
【００７１】
実施例１〜３
まず、遮断テスト用実験バルブの組立ての概要を示す。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：Ａｌ 2 ０ 3 ）を用意し、このセラミックス製絶縁容器に対して組立て前に１６５０℃の前加熱処理を施した。
【００７２】
封着金具として、板厚さ２ｍｍの４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金を用意した。
【００７３】
ロウ材として、厚さ０．１ｍｍの７２％Ａｇ−Ｃｕ合金板を用意した。
【００７４】
上記用意した各部材を被接合物間（セラミックス製絶縁容器の端面と封着金具）に気密封着接合が可能のように配置して、５×１０−４Ｐａの真空雰囲気で封着金具とセラミックス製絶縁容器との気密封着工程に供する。
【００７５】
次いで、供試接点材料の内容、評価内容と結果などについて示す。
【００７６】
｛Ｃｕ−Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金（ｘ＝２）に於いて、原料粉として平均粒径が１．５μｍのＷを用意し、前記第１〜第５の製造法を適宜選択しながら、｛６０〜９２質量％Ｗ−ＣｕｘＳｂ残部Ｃｕ｝の接点素材を製造した。これらの素材を所定形状の接点試験片に加工後、接触面の表面粗さを２μｍに仕上げ試験片とした。その内容を図１の表図に、評価条件と結果を図２の表図に示した。
【００７７】
まず、図１の表図の実施例２に示した｛７５％Ｗ−Ｃｕ２Ｓｂ残部Ｃｕ｝合金の再点弧特性、接触抵抗特性を測定し、その値を標準値とした。
【００７８】
これに対して、比較例１の｛６０％Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金の場合では、６ｋＶ×５００Ａの回路を２００００回遮断した時の再点弧特性は、１．３４〜２．１６％の高い再点弧発生頻度とばらつきを示し、標準とした実施例２の｛７５％Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金の場合よりも著しく劣り好ましくなかった。
【００７９】
再点弧特性測定後の接触抵抗特性は、実施例１では、合金中に占めるＣｕ量の効果によって、実施例１を１００にした場合の約１／２程度（４２．４〜６１．８倍）にあり、大部分の領域では低く安定した接触抵抗特性を発揮している。
【００８０】
一方、実施例１のように、Ｗ量が｛６５％のＷ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金及び実施例３のように、｛８５％Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金の場合に於いては、０．９６〜０．９９％、０．９３〜０．９５％の許容される範囲の再点弧発生頻度を示した。一方、実施例２の値を１００として対比した接触抵抗は、実質的には支障のない１００．１〜１２８倍、１１８．６〜１４２．５倍の範囲を示した。
【００８１】
これに対して、比較例２の｛９２％Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金の場合では、０．９１〜０．９４の範囲の安定した再点弧発生頻度とばらつき特性を示しているものの、接触抵抗値が７１９〜１６３４倍と著しく高く、且つ大きなばらつきを示し、実用には供し得ないのみならず、別のテストによれば、通電中の温度上昇値も高い。５００Ａ遮断により接点面には過熱により局部的に亀甲状の亀裂の発生が見られた。遮断表面に巨大な亀裂の生成とその一部の脱落が見られている。再点弧特性は好ましい範囲にあるもののＣｕ量の不足による導電性低下、ジュール熱の発生が主因となって接触抵抗値が大幅に高い部分が存在する。
【００８２】
以上のように比較例１の｛６０％Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金では、再点弧の多発、接触抵抗値の大幅な増加が見られ、又、比較例２の｛９２％Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金では、接触抵抗値のより大幅な増加が見られる等で好ましくなく、本発明の目的に対して、Ｗ量は６５〜８５％（実施例１〜３）の範囲が総合的に安定性を示していることが判明した。
【００８３】
実施例４〜７
前記実施例１〜３では、｛Ｗ−Ｃｕ２Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金中のＭｏ量を０（ゼロ）とした場合の効果について示したが、本発明の効果はこれに限ることなく発揮される。
【００８４】
即ち｛７５％Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金に於いて、Ｍｏ量を０．００１〜５％とした時、実施例２の再点弧特性を１．００とすると、０．９４〜０．９８倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。又、実施例２の接触抵抗値を１００とすると、９５．４〜１５９．６倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【００８５】
接点表面の観察によれば、Ｍｏ量の所定量の存在はＷの欠けをある程度抑止する傾向を持つ。しかし、比較例３でＭｏ量を１２％とした場合では、０．９６〜１．３６％の再点弧特性を示し、好まくなく、標準とする実施例２の特性より再点弧の多発、大幅なばらつきの発生が見られ、好ましくなかった上に、１２８．７〜２７３．２倍の接触抵抗値を示し、標準とする実施例２の特性より大幅なばらつきの発生が見られ、好ましくなかった。又、接点表面の観察によれば、Ｗの欠けを抑制する効果が低い事が示された。ＷＭｏ一体化粒子が組成的に偏析の状態となった。このような偏析にあると、再点弧特性、接触抵抗値にばらつきが発生する傾向にあった。従ってＭｏ量は図１の表図の実施例４〜７に示すように０．００１〜５％の範囲で総合的に安定性を示していることが判明した。
【００８６】
実施例８〜９
前記実施例１〜３及び比較例１〜２では、｛Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金中のＷ量を６０〜９２％とし、Ｗの平均粒子を１．５μｍとした場合の効果について、又、前記実施例４〜７及び比較例３では、｛ＷＭｏ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金中のＭｏ量を０．００１〜１２％とし、ＷＭｏ一体化粒子の平均粒子を１．５μｍとした場合の効果について示したが、本発明効果は平均粒子が１．５μｍに限ることなく発揮される。
【００８７】
即ち、図１の表図の実施例８〜９に示すように、Ｍｏ量を０とし、Ｗ量を７５％とした｛Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金とした場合に於いて、平均粒子が０．４μｍ、９μｍとしても再点弧発生倍率は０．８８〜１．０２の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した特性を示した。
【００８８】
接触抵抗倍率も実施例２を１００とすると、９５．２〜１３８．２倍の相対値を示し、実質的に好ましい範囲となっている。
【００８９】
これに対して、Ｗの平均粒子が０．１μｍ（比較例４）とした時には、接触抵抗倍率は９０．５〜９９．６の範囲にあり、極めて良好の範囲にあったが、再点弧発生倍率が２．６６〜３．１８を示し、標準とする実施例２の特性より再点弧特性の著しい低下が見られ好ましくなかった。その原因として、使用したＷの平均粒子が極めて微細の０．１μｍであった事に起因して、接点素材中のガス量を調査した結果、十分には除去できずに残存した事が特に再点弧の多発に影響したものと考えられる。
【００９０】
また、平均粒子が比較的粗粒子の１５μｍとした場合での再点弧発生倍率は３．４２〜６．２８（倍）の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と比較して大きなばらつきを示し、安定性に於いて欠落した特性を示した。接触抵抗倍率も実施例２を１００とすると、１１８〜７８４倍の相対値を示し、実質的に好ましく無い範囲となっている（比較例４〜５）。尚、再点弧が多発した為、評価は所定の２００００回を実施せず、２０００回で中止した。接点素材中のガス含有量が大幅に多かった。
【００９１】
実施例１０〜１５
前記実施例１〜９では、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中の補助成分は、ｘ＝２とした場合の効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【００９２】
即ち、図１の表図の実施例１０〜１５のように、補助成分のＣｕｘＳｂ中のｘを、１．９〜５．５とした時には、実施例２の再点弧特性を１．００とすると、０．９８〜１．０４倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。実施例２の接触抵抗値を１００とすると、９５．４〜１２４．１倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【００９３】
これに対して、比較例６のように、ＣｕｘＳｂＷの中のｘを１．９未満とした時には、接触抵抗倍率は９８．０〜１２４．１の範囲にあり、標準とする実施例２の特性と比較して同等の特性の範囲にあったが、再点弧発生倍率０．９８〜４．１８を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、ばらつきが大きく好ましくなかった。
【００９４】
その原因としてＣｕｘＳｂＷの中のｘを１．９未満とした為、Ｓｂの分布を十分均一に分散させる事が出来ず、場所によりＳｂが存在していない広範な領域（Ｓｂ偏析）が存在した。
【００９５】
以上から｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝合金中のｘは、ｘ＝２．７５〜５．５とする事が望ましいことが判った。
【００９６】
実施例１６〜１８
前記実施例１〜１５では、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂの量を０．１１質量％とした場合の効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【００９７】
即ち、図１の表図の実施例１６〜１８に示すように、ＣｕｘＳｂの量を、０．０９〜１．４％とした時には、実施例２の再点弧特性を１．００とすると、０．９４〜１．０１倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。実施例２の接触抵抗値を１００とすると、９９．７〜１４６．６倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【００９８】
これに対して、比較例７のように、ＣｕｘＳｂの量を０．０３％とした時には、実施例２の接触抵抗値を１００とすると、９０．０〜９５．９倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。しかし実施例２の再点弧特性を１．００とした時、０．３１〜３．３６倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、著しく大きなばらつきを示した。その原因として、合金製造時の技術的理由によって、ＣｕｘＳｂが十分均一に分散させた合金を経済的に得る事が出来なかった事に起因している。
【００９９】
更に、比較例８のように、ＣｕｘＳｂの量を２．３％とした時には、実施例２の接触抵抗値を１００とすると、１８１．５〜４４６．０倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、著しくばらつきの大きな接触抵抗特性を示した。又、この例では実施例２の再点弧特性を１．００とした時、２．０２〜６．６２倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、著しく大きなばらつきを示した。その原因として過大なＣｕｘＳｂ量によって、銀ロウ付け不良が起こり易い事、十分均一にＣｕｘＳｂを分散させた合金を経済的に得る事が出来なかった事に起因している。
【０１００】
以上から｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂの量は、０．０９〜１．４％の範囲とする事が望ましいことが判明した。
【０１０１】
実施例１９〜２０
前記実施例１〜１８では、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂ粒子の大きさを７μｍとした場合の効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１０２】
即ち、図１の表図の実施例１９〜２０に示すように、ＣｕｘＳｂ粒子の大きさを０．０２〜２０μｍとした時には、実施例２の再点弧特性を１．００とすると、０．９４〜０．９９倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。接触抵抗特性も、実施例２の接触抵抗値を１００とすると、９７．１〜１２４．８倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１０３】
これに対して、比較例９に示すように、補助成分ＣｕｘＳｂ粒子の大きさを０．０２μｍ未満とした時には、ＣｕｘＳｂ粒子を微細均一に分散させた組織を持つ接点素材の量産的製造が困難であった為、テストを中止し、有効範囲から除外した。
【０１０４】
更に、比較例１０に示すように、ＣｕｘＳｂ粒子の大きさを３４μｍとした時には、実施例２の接触抵抗値を１００とすると、２１６．３〜４１７．４倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、著しく劣化し、且つばらつきも大きな接触抵抗特性を示す。また実施例２の再点弧特性を１．００とした時、０．９９〜２．４６倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、著しく大きなばらつきを示した。
【０１０５】
その原因として接触抵抗の高い粗大なＣｕｘＳｂ粒子の存在の為接触点が丁度この粗大なＣｕｘＳｂ粒子上となる確率の問題から、接触抵抗に大きなばらつきとして表れる事、接合性の良くないＣｕｘＳｂ粒子の量が多い為、銀ロウ付け不良が起こり易い事、十分均一にＣｕｘＳｂを分散させた合金を経済的に得る事が出来なかった事に起因している。
【０１０６】
以上から｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂの大きさは０．０２〜２０．０μｍの範囲とする事が望ましい。
【０１０７】
実施例２１〜２４
前記実施例１〜２０では、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂ粒子の平均粒子間距離を２５μｍとした場合の効果について示したが、本発明効果ではこれに限ることなく発揮される。
【０１０８】
即ち、図１に示した表図の実施例２１〜２４のＣｕｘＳｂ粒子の平均粒子間距離を０．２〜３００μｍとした時には、実施例２の再点弧特性を１．００とすると、０．９８〜１．２４倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。接触抵抗特性も、実施例２の接触抵抗値を１００とすると、９５．３〜１４４．７倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１０９】
これに対して、比較例１１のように、補助成分ＣｕｘＳｂ粒子の平均粒子間距離を０．２μｍ未満とした時には、前記比較例９と同じ状況即ち、ＣｕｘＳｂ粒子間距離を０．２μｍ未満に微細に分散させた組織を持つ接点素材を量産的に製造する事が困難であった為、テストを中止しすると共に本発明の有効範囲から除外した。
【０１１０】
更に、比較例１１のように、ＣｕｘＳｂ粒子の平均粒子間距離を６００μｍとした時には、実施例２の再点弧特性を１．００とした時、２．１６〜５．５８倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、著しく劣り且つ大きなばらつきを示した。
【０１１１】
また実施例２の接触抵抗値を１００とすると、１２８．７〜２７５．５倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、著しく劣化し且つばらつきも大きな接触抵抗特性を示した。
【０１１２】
接触抵抗の高いＣｕｘＳｂ粒子とＣｕｘＳｂ粒子同士の間の間隔を大とした事により、比較的接触抵抗の低いＣｕ相若しくはＣｕＳｂ合金相の間隔も大となリ、従って組織的に粗大な組織状態となった事により、接触点の位置によって接触抵抗値に大きなばらつき幅を示した。再点弧特性に於いても粗大な組織状態が原因してカソードスポットの位置によって同様のばらつき状態が示され、再点弧値も大きなばらつき幅を示した。
【０１１３】
以上から｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂの平均粒子間距離は、０．２〜３００μｍの範囲とする事が望ましい。
【０１１４】
実施例２５〜２７
前記実施例１〜２４では、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中に於いて、導電性成分中のＳｂの量（ＣｕＳｂ固溶体中に固溶するＳｂの量）を０．０１％とした場合の効果について示したが、本発明効果ではこれに限ることなく発揮される。
【０１１５】
即ち、図１の表図の実施例２５〜２７に示すように、導電性成分中のＳｂの量を０．００４〜０．５質量％とした時には、実施例２の再点弧特性を１．００とすると、０．９０〜１．０２倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。接触抵抗特性も、実施例２の接触抵抗値を１００とすると、９８．３〜１４５．５倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１１６】
しかし、比較例１３のように、導電性成分中のＳｂの量を０．５質量％以上とした時には、実施例２の再点弧特性を１．００とした時、１．００〜２．２４倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例２の特性と比較して劣ることが分った。また、この比較例１３では実施例２の接触抵抗値を１００とすると、３９２．４〜６１７．７倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、著しく劣化し且つばらつきも大きな接触抵抗特性を示した。
【０１１７】
実施例２８、２９
前記実施例１〜２７では、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金に於いて、ＣｕＳｂ固溶体を導電性成分として採用した場合の効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１１８】
即ち、導電性成分として｛Ｃｕ＋ＣｕＳｂ固溶体｝の場合、｛Ｃｕ｝の場合のいずれとしても、実施例２の再点弧特性を１．００とすると、０．９６〜０．９９倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。接触抵抗特性も、実施例２の接触抵抗値を１００とすると、９０．８〜１２３．３倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１１９】
尚、上記実施例１〜２９では、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金を製造後、接触面の表面粗さ（Ｒａｖｅ．）を２μｍとした場合の再点弧特性、接触抵抗特性に及ぼす効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１２０】
即ち、平均表面粗さ（Ｒａｖｅ．）を１０μｍ以下、最小値（Ｒｍｉｎ．）を０．０５μｍ以上とした場合でも標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１２１】
上記実施例１〜２９では、電極や導電軸に｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金を直接銀ロウ付けして、電気回路を構成した場合の再点弧特性、接触抵抗特性に及ぼす効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１２２】
即ち、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金の接触面でない他方の面に少なくとも０．３ｍｍの厚さを有するＣｕ層を付与して、銀ロウ付け性を改善した場でも標準とする実施例２の特性と同等の安定した再点弧特性、接触抵抗特性を示した。
【０１２３】
上記実施例１〜２９では、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金を製造後、接触面の表面粗さ（Ｒａｖｅ．）を２μｍとした場合の再点弧特性、接触抵抗特性に及ぼす効果について示したが、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金で形成した接触面に、少なくとも１０ｋＶの電圧を印加した状態で、１〜１０ｍＡの電流を遮断させ表面仕上げする事によって、一層安定した再点弧特性、接触抵抗特性を示した。
【０１２４】
以下、本発明の真空バルブの第２の実施の形態について説明する。
【０１２５】
本発明の第２の実施の形態の要旨は、Ｃｕ−Ｍｏ系接点を搭載した真空バルブに於いて、真空バルブの再点弧現象発生の抑制軽減化と接触抵抗の安定化の為に、所定のＭｏ（又はＭｏＷ）とＣｕｘＳｂ化合物とＣｕ（ＣｕＳｂ固溶体）とで構成され、構成成分の量、大きさ、状態を最適に管理して効果を得た接点材料である。従って、構成成分の量、大きさ、状態（粒径や平均粒子間距離）の制御が重要なポイントとなる。
【０１２６】
尚、本実施の形態の効果を明らかにする評価は再点弧特性及び接触抵抗特性について行われ、前実施の形態のそれと同一である。
【０１２７】
次にＣｕ−Ｍｏ系接点の製造方法の一例について説明する。
【０１２８】
［Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ］合金を製造する場合、工業的には５通りの方法の選択が可能である。
【０１２９】
第１の方法は、まず、予めＣｕｘＳｂ化合物を製造する。ＣｕｘＳｂ化合物を粉砕してＣｕｘＳｂ化合物粉末を製造する。次いでＣｕ粉末（又はＣｕＳｂ固溶体粉末）、Ｍｏ粉末、ＣｕｘＳｂ化合物粉末の各々を所定量秤量した後、充分混合し、例えば４トン／ｃｍ２の加圧力で成型、焼結して接点素材とする。
【０１３０】
第２の方法は、まず、予め所定の空隙量に調整した（ＭｏＣｕ）スケルトン、（Ｍｏ−ＣｕＳｂ固溶体）スケルトン、（Ｍｏ）スケルトンを例えば１２００℃で製造する。別にＣｕｘＳｂ化合物、ＣｕＳｂ合金を製造する。次いでいずれかのスケルトンの所定の空隙中に、Ｓｂ成分（前記ＣｕｘＳｂ化合物、ＣｕＳｂ合金）を例えば１１５０℃で溶浸し、接点素材とする。
【０１３１】
第３の方法は、Ｃｕ−Ｍｏ合金中に占めるＣｕｘＳｂ化合物量が、（Ｃｕ＋Ｍｏ）量に比較して著しく少量な為、合金中でのＣｕｘＳｂ化合物の均質混合性を良くする必要がある。その手段として、例えば最終的に必要なＣｕｘＳｂ化合物量の内の一部または総てと、これとほぼ同容積のＭｏとを混合（必要によりＣｕを追加）して第１次混合粉を得る（必要によりこれを第ｎ次混合まで繰り返す）。
【０１３２】
この第１次混合粉（又は第ｎ次混合粉）と残りのＭｏ粉とを再度混合し、最終的に十分に良好な混合状態にある（Ｍｏ＋ＣｕｘＳｂ化合物）混合粉を得る。この（Ｍｏ＋ＣｕｘＳｂ化合物）混合粉と所定量のＣｕ粉とを混合の後、水素雰囲気中（真空中でも可）で、例えば１０６０℃の温度での焼結と加圧とを１回若しくは複数回組合せて、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝接点素材を製造した後、これを所定形状に加工して接点とする。
【０１３３】
また、最終的に必要なＣｕｘＳｂ化合物量の内の一部または総てと、これとほぼ同容積のＣｕとを混合（必要によりＭｏを追加）して第１次混合粉を得る（必要によりこれを第ｎ次混合まで繰り返す）。
【０１３４】
この第１次混合粉（又は第ｎ次混合粉）と残りのＣｕ粉とを再度混合し、最終的に十分に良好な混合状態にある（Ｃｕ＋ＣｕｘＳｂ化合物）混合粉を得る。この（Ｃｕ＋ＣｕｘＳｂ化合物）混合粉と所定量のＭｏ粉とを混合の後、水素雰囲気中（真空中でも可）で、例えば１０６０℃の温度での焼結と加圧とを１回若しくは複数回組合せて、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝接点素材を製造して、所定形状に加工して接点とする。
【０１３５】
第４の方法は、イオンプレーティング装置やスパッタリング装置を用いた物理的方法或いはボールミル装置を用いた機械的方法で、Ｍｏ粉の表面にＣｕｘＳｂ化合物を被覆したＭｏ粉を得て、このＣｕｘＳｂ化合物被覆Ｍｏ粉とＣｕ粉とを混合の後、水素雰囲気中（真空中でも可）で、例えば１０６０℃の温度での焼結と加圧とを１回若しくは複数回組合せて、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝接点素材を製造した。
【０１３６】
第５の方法は、特にＣｕ粉、Ｍｏ粉とＣｕｘＳｂ化合物粉との均一混合技術に於いて、揺動運動と撹拌運動とを重畳させる方法も有益である。これによって、混合粉は一般に行われているアセトンなど溶剤使用時に見られる固まりとなったり、凝集体となったりする現象がなく、作業性も向上する。
【０１３７】
また混合作業での撹拌容器の撹拌運動の撹拌数Ｒと撹拌容器に与える揺動運動の揺動数Ｓとの比率Ｒ／Ｓをほぼ１０〜０．１程度の好ましい範囲に選択すれば、解砕、分散、混合中の粉末へのエネルギー入力が好ましい範囲となり、混合作業での粉末の変質や汚染の程度を低く押さえる事ができる特徴を有する。
【０１３８】
従来機などによる混合、粉砕では粉体を押し潰す作用が加わるが、揺動運動と撹拌運動とを重畳させる本方法では、前記Ｒ／Ｓ比率をほぼ１０〜０．１程度に分布している為、粉体同士が絡み合う程度の混合となり、良好な通気性を持つ為、焼結性が向上し、良質な成型体または焼結体あるいはスケルトンを得る。
【０１３９】
更に必要以上のエネルギー入力がなく、粉体が変質する事がない。この様な状態の混合粉を原料とすれば、焼結、溶浸後の合金も低ガス化が可能となり、再点弧特性の安定化に寄与している。
【０１４０】
次に本発明の第２の実施の形態を以下に示す実施例を参照して詳細に説明する。
【０１４１】
実施例３０〜３２
また同様に、図３の表図に示した実施例３１の｛６０％Ｍｏ−Ｃｕ２Ｓｂ残部Ｃｕ｝合金の再点弧特性、接触抵抗特性を測定し、その値を標準値とした。
【０１４２】
これに対して比較例１４の｛４４％Ｍｏ−Ｃｕ２Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金の場合では、６ｋＶ×５００Ａの回路を２００００回遮断した時の再点弧特性は、１．３１〜２．０５％の高い再点弧発生頻度とばらつきを示し、標準とした実施例３１の｛６０％Ｍｏ−Ｃｕ2 Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金の場合よりも著しく劣り好ましくなかった。
【０１４３】
再点弧特性測定後の接触抵抗特性は、比較例１４では、合金中に占めるＣｕ量の効果によって、実施例３１を１００にした場合の約１／２程度（４０．２〜５８．７）にあり、大部分の領域では低く安定した接触抵抗特性を発揮している。
【０１４４】
一方、実施例３０のＭｏ量が｛５０％のＭｏ−Ｃｕ２Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金及び実施例３２の｛７５％Ｍｏ−Ｃｕ2 Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金の場合に於いては、夫々０．８６〜０．９０、０．８３〜０．８５の許容される範囲の再点弧発生頻度を示した。
【０１４５】
一方、実施例３１の値を１００として対比した接触抵抗は、実質的には支障のない９５．１〜１２１、１１２．６〜１３５．４の範囲を示した。
【０１４６】
これに対して比較例１５の｛８２％Ｍｏ−Ｃｕ２Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金の場合では、０．８〜０．８４％の範囲の安定した再点弧発生頻度を示しているものの、接触抵抗値が６８３．５〜１５５３．１倍と著しく高く且つ、大きなばらつきを示し、実用には供し得ないのみならず、別のテストよれば、通電中の温度上昇値も高く、５００Ａ遮断により接点面には過熱により局部的に亀甲状の亀裂の発生が見られた。その上、遮断表面に巨大な亀裂の生成とその一部の脱落が見られる。
結局、比較例１５では、再点弧特性は好ましい範囲にあるものの、Ｃｕ量の不足による導電性低下、ジュール熱の発生が主因となって接触抵抗値が大幅に高い部分が存在することが分った。
【０１４７】
以上のように、比較例１４の｛４４％Ｍｏ−Ｃｕ２Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金では、再点弧の多発、接触抵抗値の大幅な増加が見られ、又、比較例１５の｛８２％Ｍｏ−Ｃｕ２Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金では、接触抵抗値のより大幅な増加が見られる等で好ましくなく、本発明の目的に対してＭｏ量は実施例３０〜３２に示すように５０〜７５％の範囲が総合的に安定性を示していることが分かった。
【０１４８】
実施例３３〜３６
前記実施例３０〜３２では、｛Ｍｏ−Ｃｕ２Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金中のＷ量を０（ゼロ）とした場合の効果について示したが、本発明の効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１４９】
即ち、図４の表図に示したように実施例３３〜３６の｛６０％Ｍｏ−Ｃｕ２Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金に於いて、Ｗ量を０．００１〜５％とした時、実施例３１の再点弧特性を１．００とすると、０．８４〜０．８８倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。又、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、９０．６〜１２９．０倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１５０】
接点表面の観察によれば、Ｗの所定量の存在はＭｏの欠けをある程度抑止する傾向を持つ。しかし、比較例１６のようにＭｏ量を１２％とすると、０．８６〜１．３６の再点弧特性を示し好ましい範囲にあり、標準とする実施例３１の特性とほぼ同等の再点弧特性を発揮している。
【０１５１】
しかし、比較例１６の接触抵抗倍率は１２２．３〜２５９．５倍を示し、標準とする実施例３１の特性より大幅なばらつきの発生が見られ、好ましくなかった。又、接点表面の観察によれば、ＭｏＷ一体化粒子が組成的に偏析の状態となり、Ｍｏの欠けを抑制する効果が低いことが示された。このような偏析にあると、再点弧特性、接触抵抗値にばらつきが発生する傾向にあった。従って添加するＷ量は実施例３３〜３６のように０．００１〜５％の範囲で総合的に安定性を示していることが分った。
【０１５２】
実施例３７、３８
前記実施例３０〜３２及び比較例１４、１５では、｛Ｍｏ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金中のＭｏを４４〜８２％とし、Ｍｏの平均粒子を１．５μｍとした場合の効果について、又、前記実施例３３〜３６及び比較例１６では、｛ＭｏＷ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金中のＷ量を０．００１〜１２％とし、ＭｏＷ一体化粒子の平均粒子を１．５μｍとした場合の効果について示したが、本発明効果は平均粒子が１．５μｍに限ることなく発揮される。
【０１５３】
即ち、図３の表図に示した実施例３７、３８のＷ量を０とし、Ｍｏ量を６０％とした｛６０Ｍｏ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金とした場合に於いて、平均粒子が０．４μｍ〜９μｍとしても、再点弧発生倍率は０．７９〜０．９７の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した特性を示した。
【０１５４】
接触抵抗倍率も実施例３１を１００とすると、９０．４〜１３１．３倍の相対値を示し、実質的に好ましい範囲となっていることが分る。
【０１５５】
これに対して、比較例１７に示すように、Ｍｏの平均粒子が０．１μｍとした時には、接触抵抗倍率は８６．０〜９４．６倍の範囲にあり、極めて良好の範囲にあったが、再点弧発生倍率が２．３９〜２．８６を示し、標準とする実施例３１の特性よりも再点弧特性の著しい低下が見られて好ましくなかった。その原因として、使用したＭｏの平均粒子が極めて微細の０．１μｍであった事に起因して、接点素材中のガス量を調査した結果、十分には除去できずに残存した事が特に再点弧の多発に影響したものと考えられる。
【０１５６】
また、比較例１８に示すように平均粒子が比較的粗粒子の１５μｍとした場合では、再点弧発生倍率は３．０８〜５．６５（倍）の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と比較して大きなばらつきを示し、安定性に於いて欠落した特性を示した。接触抵抗倍率も実施例３１を１００とすると、比較例１８では、１１２．９〜７４５．４倍の相対値を示し、実質的に好ましく無い範囲となっている。尚、再点弧が多発した為、評価は所定の２００００回を実施せず、２０００回で中止した。接点素材中のガス含有量が大幅に多かった。
【０１５７】
実施例３９〜４４
前記実施例３０〜３８では、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中の補助成分は、ｘ＝２とした場合の効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１５８】
即ち、図４の表図に示した実施例３９〜４４の補助成分のＣｕｘＳｂ中のｘを、１．９〜５．５とした時には、実施例３１の再点弧特性を１．００とすると、０．８６〜１．０倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、実施例３９〜４４では、９０．６〜１１７．３倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１５９】
これに対して、比較例１９に示すように、ＣｕｘＳｂＭｏの中のｘを１．９未満とした時には、接触抵抗倍率は９３．１〜１１７．９倍の範囲にあり、標準とする実施例３１の特性と比較して同等の特性の範囲にあったが、再点弧発生倍率が０．８８〜３．９７を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して、ばらつきが大きく好ましくなかった。その原因として、比較例１９ではＣｕｘＳｂＷの中のｘを１．９未満とした為、Ｓｂの分布を十分均一に分散させる事が出来ず、場所によりＳｂが存在していない広範な領域（Ｓｂ偏析）が存在した。
【０１６０】
以上から｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝合金中のｘは、ｘ＝１．９以上〜５．５とする事が望ましい。
【０１６１】
実施例４５〜４７
前記実施例３０〜４４では、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂの量を０．１１質量％とした場合の効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１６２】
即ち、図４の表図に示した実施例４５〜４７のＣｕｘＳｂの量を、０．０９〜１．４％とした時には、実施例３１の再点弧特性を１．００とすると、０．８４〜０．９６倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、９９．７〜１４６．６倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１６３】
これに対して、比較例２０で、ＣｕｘＳｂの量を０．０３％とした時には、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、８５．５〜９１．１倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１６４】
しかし、又比較例２０では、実施例３１の再点弧特性を１．００とした時、０．２１〜２．３６倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して、著しく大きなばらつきを示した。その原因として、合金製造時の技術的理由によって、ＣｕｘＳｂが十分均一に分散させた合金を経済的に得る事が出来なかった事に起因している。
【０１６５】
更に、比較例２１でＣｕｘＳｂの量を２．３％とした時には、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、１７２．４〜４２３．７倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して、著しくばらつきの大きな接触抵抗特性を示した。
【０１６６】
又、比較例２１では実施例３１の再点弧特性を１．００とした時、１．９２〜６．２６倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して、著しく大きなばらつきを示した。その原因として過大なＣｕｘＳｂ量によって、銀ロウ付け不良が起こり易い。また十分に均一にＣｕｘＳｂを分散させた合金を経済的に得る事が出来ないという不利益も有する。
【０１６７】
以上から｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂの量は、実施例４５〜４７に示すように、０．０９〜１．４％の範囲とする事が望ましいことが分った。
【０１６８】
実施例４８、４９
前記実施例３０〜４７では、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂ粒子の大きさを７μｍとした場合の効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１６９】
即ち、図４の表図に示した実施例４８、４９のように、ＣｕｘＳｂ粒子の大きさを０．０２〜２０μｍとした時には、実施例３１の再点弧特性を１．００とすると、０．８５〜０．９０倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。接触抵抗特性も、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、９２．０〜１１８．６倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１７０】
これに対して、比較例２２で、補助成分ＣｕｘＳｂ粒子の大きさを０．０２μｍ未満とした時には、ＣｕｘＳｂ粒子を微細均一に分散させた組織を持つ接点素材の量産的製造が困難であった為、テストを中止し、有効範囲から除外した。
【０１７１】
更に、比較例２３で、ＣｕｘＳｂ粒子の大きさを３４μｍとした時には、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、２０５．５〜３９６．５倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して、著しく劣化し、且つばらつきも大きな接触抵抗特性を示した。また実施例３１の再点弧特性を１．００とした時、０．８９〜２．３４倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して、著しく大きなばらつきを示した。
【０１７２】
その原因として接触抵抗の高い粗大なＣｕｘＳｂ粒子の存在の為、接触点が丁度この粗大なＣｕｘＳｂ粒子上となる確率の問題から、接触抵抗に大きなばらつきとして表れる事、接合性の良くないＣｕｘＳｂ粒子の量が多い為、銀ロウ付け不良が起こり易い事、十分均一にＣｕｘＳｂを分散させた合金を経済的に得る事が出来なかった事に起因している。
【０１７３】
以上から｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂの大きさは０．０２〜２０．０μｍの範囲とする事が望ましいことが分った。
【０１７４】
実施例５０〜５３
前記実施例３０〜４９では、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中の補助成分、ＣｕｘＳｂ粒子の平均粒子間距離を２５μｍとした場合の効果について示したが、本発明効果ではこれに限ることなく発揮される。
【０１７５】
即ち、図４の表図に示した実施例５０〜５３で、ＣｕｘＳｂ粒子の平均粒子間距離を０．２〜３００μｍとした時には、実施例３１の再点弧特性を１．００とすると、０．８２〜１．１１倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。接触抵抗特性も、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、９０．５〜１３７．５倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１７６】
これに対して、比較例２４で、補助成分ＣｕｘＳｂ粒子の平均粒子間距離を０．２μｍ未満とした時には、前記比較例２２と同じ状況即ち、ＣｕｘＳｂ粒子間距離を０．２μｍ未満に微細に分散させた組織を持つ接点素材を量産的に製造する事が困難であった為、テストを中止すると共に本発明の有効範囲から除外した。 更に、比較例２５で、ＣｕｘＳｂ粒子の平均粒子間距離を６００μｍとした時には、実施例３１の再点弧特性を１．００とした時、１．９４〜５．３０倍の再点弧倍率を示した。又、比較例２５で、標準とする実施例３１の特性と比較して、著しく劣り且つ大きなばらつきを示した。また実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、１２２．３〜２６１．７倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して、著しく劣化し且つばらつきも大きな接触抵抗特性を示した。
【０１７７】
接触抵抗の高いＣｕｘＳｂ粒子とＣｕｘＳｂ粒子同士の間の間隔を大とした事により、比較的接触抵抗の低いＣｕ相若しくはＣｕＳｂ合金相の間隔も大となり、従って組織的に粗大な組織状態となった事により、接触点の位置によって接触抵抗値に大きなばらつき幅を示した。再点弧特性に於いても粗大な組織状態が原因してカソードスポットの位置によって同様のばらつき状態が示され、再点弧値も大きなばらつき幅を示した。
【０１７８】
以上から｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂの平均粒子間距離は、実施例５０〜５３に示すように、０．２〜３００μｍの範囲とする事が望ましいことが分った。
【０１７９】
実施例５４〜５６
前記実施例１〜５３では、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中に於いて、導電性成分中のＳｂの量（ＣｕＳｂ固溶体中に固溶するＳｂの量）を０．０１％とした場合の効果について示したが、本発明効果ではこれに限ることなく発揮される。
【０１８０】
即ち、図４の表図に示した実施例５４〜５６で、導電性成分中のＳｂの量を０．００４〜０．５質量％とした時には、実施例３１の再点弧特性を１．００とすると、０．８６〜０．９７倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。接触抵抗特性も、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、９５．７〜１３８．２倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１８１】
しかし、比較例２６のように、導電性成分中のＳｂの量を０．５質量％以上とした時には、実施例３１の再点弧特性を１．００とした時、０．９０〜２．０１倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して劣ることが分った。また、比較例２６では、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、３７２．４〜５８６．８倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して、著しく劣化し且つばらつきも大きな接触抵抗特性を示した。
【０１８２】
実施例５７、５８
前記実施例３０〜５６では、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金に於いて、ＣｕＳｂ固溶体を導電性成分として採用した場合の効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１８３】
即ち、図４の表図に示した実施例５７のように導電性成分が｛Ｃｕ＋ＣｕＳｂ固溶体｝の場合、実施例５８のように｛Ｃｕ｝の場合のいずれとしても、実施例３１の再点弧特性を１．００とすると、０．８６〜０．９６倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。接触抵抗特性も、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、８６．３〜１１７．０倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１８４】
尚、上記実施例１〜５６では、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金を製造後、接触面の表面粗さ（Ｒａｖｅ．）を２μｍとした場合の再点弧特性、接触抵抗特性に及ぼす効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１８５】
即ち、平均表面粗さ（Ｒａｖｅ．）を１０μｍ以下、最小値（Ｒｍｉｎ．）を０．０５μｍ以上とした場合でも、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１８６】
上記実施例１〜５８では、電極や導電軸に｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金を直接銀ロウ付けして、電気回路を構成した場合の再点弧特性、接触抵抗特性に及ぼす効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１８７】
即ち、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金の接触面でない他方の面に少なくとも０．３ｍｍの厚さを有するＣｕ層を付与して、銀ロウ付け性を改善した場合でも、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した再点弧特性、接触抵抗特性を示した。
【０１８８】
上記実施例１〜５８では、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金を製造後、接触面の表面粗さ（Ｒａｖｅ．）を２μｍとした場合の再点弧特性、接触抵抗特性に及ぼす効果について示したが、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金で形成した接触面に、少なくとも１０ｋＶの電圧を印加した状態で、１〜１０ｍＡの電流を遮断させて表面仕上げする事によって、一層安定した再点弧特性、接触抵抗特性を示した。
【０１８９】
尚、上記した第１、第２の実施の形態で説明した接点を備えた真空バルブは、真空開閉装置のみならず、真空遮断器にも搭載されて、同様の効果を得ることができる。
【０１９０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、接点として｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金を搭載し、しかも、合金中の耐アーク成分としてＷ、ＷＭｏを採用し、しかもその量を６５〜８５％、その粒子直径を０．４〜９μｍとした。更に補助成分としてＣｕｘＳｂを採用し、しかもＣｕｘＳｂ量を０．０９〜１．４％、ＣｕｘＳｂのｘをｘ＝１．９〜５．５、その粒子直径を０．０２〜２０μｍ、その平均粒子間距離を０．２〜３００μｍとした。更に導電成分としてＣｕ、ＣｕＳｂ固溶体を採用し、ＣｕＳｂ固溶体中に固溶状態として存在するＳｂ量を０．５％以下とした。その結果アークを受けた時に選択的に優先して蒸発するＣｕｘＳｂの飛散を少なくなる様に制御するのみならず、被アーク時の熱衝撃によっても接点面上には、再点弧発生に対して有害な著しい亀裂発生も抑止され、Ｗ粒子の飛散脱落も軽減された。この様にＣｕｘＳｂによって合金組織の均一化等の改良を図ったので、アークを受けた後でも接点表面の溶融、飛散損傷が少なくなり、再点弧抑止、接触抵抗特性の向上を図ることができる。
【０１９１】
又、接点として｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金を搭載し、しかも合金中の耐アーク成分としてＭｏ、ＭｏＷを採用し、しかもその量を５０〜７５％、その粒子直径を０．４〜９μｍとした。更に補助成分としてＣｕｘＳｂを採用し、しかもＣｕｘＳｂ量を０．０９〜１．４％、ＣｕｘＳｂのｘをｘ＝１．９〜５．５、その粒子直径を０．０２〜２０μｍ、その平均粒子間距離を０．２〜３００μｍとした。更に導電成分としてＣｕ、ＣｕＳｂ固溶体を採用し、ＣｕＳｂ固溶体中に固溶状態として存在するＳｂ量を０．５％以下とした。その結果アークを受けた時に選択的に優先して蒸発するＣｕｘＳｂの飛散を少なくなる様に制御するのみならず、被アーク時の熱衝撃によっても接点面上には、再点弧発生に対して有害な著しい亀裂発生も抑止され、Ｍｏ粒子の飛散脱落も軽減された。この様にＣｕｘＳｂによって合金組織の均一化等の改良を図ったので、アークを受けた後でも接点表面の溶融、飛散損傷が少なくなり、再点弧抑止、接触抵抗特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の真空バルブの第１の実施の形態を説明する実施例１〜２９と比較例１〜１３の条件を一覧とした表図である。
【図２】 本発明の真空バルブの第１の実施の形態を説明する実施例１〜２９と比較例１〜１３の特性を一覧とした表図である。
【図３】 本発明の真空バルブの第２の実施の形態を説明する実施例３０〜５８と比較例１４〜２６の条件を一覧とした表図である。
【図４】 本発明の真空バルブの第２の実施の形態を説明する実施例３０〜５８と比較例１４〜２６の特性を一覧とした表図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空中で電流の遮断導通を行う真空バルブとこの真空バルブを搭載した真空開閉装置に係り、特に真空バルブの接点の接触抵抗特性と再点弧特性との改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空開閉器や真空遮断器に搭載される真空バルブの接点は、耐溶着特性、耐電圧特性、遮断特性で代表される基本三要件の他に裁断特性、耐消耗性、接触抵抗特性、温度上昇特性など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。
【０００３】
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、高耐電圧用途などの様に特定用途に合った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。例えば基本三要件を満たした大電流遮断用接点材料として、ＢｉやＴｅの様な溶着防止成分を５質量％以下含有するＣｕ−Ｂｉ合金、Ｃｕ−Ｔｅ合金が知られている（特公昭４１−１２１３１号、特公昭４４−２３７５１号）。
【０００４】
Ｃｕ−Ｂｉ合金は結晶粒界に析出した脆いＢｉ、Ｃｕ−Ｔｅ合金は結晶粒界及び粒内に析出した脆いＣｕ2 Ｔｅが合金自体を脆化させて、低溶着引き外し力が実現したことから大電流遮断特性に優れている。
【０００５】
一方高耐圧・大電流遮断用接点材料として、Ｃｕ−Ｃｒ合金が知られている。
この合金は前記Ｃｕ−Ｂｉ合金、Ｃｕ−Ｔｅ合金よりも、構成成分間の蒸気圧差が少ない為、均一な性能発揮を期待し得る利点があり、使い方によっては優れたものである。また高耐電圧接点材料としてはＣｕ−Ｗ合金が知られている。この合金は高溶融点材料の効果によって優れた耐アーク性を発揮している。
【０００６】
真空遮断器や真空開閉器では、電流遮断後、真空バルブ内で閃絡が発生して接点間が再び導通状態になる（その後放電は継続しない）現象を誘起することがある。この現象は再点弧現象と呼ばれているが、その発生メカニズムは未解明である。電気回路が一度電流遮断状態となった後に導通状態に急激に変化する為、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事が観察される。その為、再点弧の発生抑制技術の開発が求められている。
【０００７】
上記した様に、再点弧現象の発生メカニズムは未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。その為、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。
【０００８】
しかし、近年の真空バルブに対する高耐電圧化要求、大電流遮断化要求、特に小形化要求には、接点の一層の低再点弧化が必要となってきた。即ち近年では、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。最近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応拡大が挙げられ、それに伴う接点材料の開発、改良が急務となっている。
【０００９】
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、接点の表面荒れや脱落消耗を招く。この様な表面荒れや脱落は、接触抵抗の上昇を招くと共にこれが原因となって再点弧発生の一因と考えられる。この様にどちらが最初の引き金かは不明であるが、原因と結果が繰り返され、再点弧現象の発生頻度と接触抵抗値が増大する。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拘らず、未だ防止技術はむろん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。
【００１０】
既に本発明者らは、Ｃｕ−Ｗ合金又はＣｕ−Ｍｏ合金の加熱過程で放出されるガス総量、ガスの種類並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を行ったところ、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事を見出だした。
【００１１】
そこで、Ｃｕ、Ｗ原料又はＣｕ、Ｍｏ原料やＣｕ−Ｗ接点合金又はＣｕ、Ｍｏ接点合金を予め溶融温度近傍若しくは溶融温度以上に加熱したり、予めＣｕ−Ｗ合金中又はＣｕ、Ｍｏ接点合金中の突発的ガス放出の一因を除去したり、Ｃｕ−Ｗ接点表面層又はＣｕ−Ｍｏ接点表面層を高温度エージングしておく事や、Ｃｕ−Ｗ合金又はＣｕ−Ｍｏ合金の合金中のポアや組織的偏析を抑制する様に焼結技術を改良する事などによって、再点弧現象の発生を低減させた。
【００１２】
しかし、近年の更なる再点弧発生抑制要求に対しては、一層の改善の必要性を認めると共に特に他の施策の開発が重要となっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した様に高耐圧接点材料としては、前記したＣｕ−Ｂｉ合金、Ｃｕ−Ｔｅ合金、Ｃｕ−Ｃｒ合金に優先して、Ｃｕ−Ｗ合金又はＣｕ−Ｍｏ合金を適用してきたが、更に強まる低再点弧化の要求に対しては十分な接点材料とはいえない実情となっている。即ち、今まで優先して使用してきたＣｕ−Ｗ合金又はＣｕ−Ｍｏ合金でも、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や、Ｃｕ−Ｗ合金又はＣｕ−Ｍｏ合金の材料特性に起因する接触抵抗特性の不安定さの存在が課題として指摘されている。
【００１４】
そこで上記基本三要件を一定レベルに維持した上で、特に再点弧特性と接触抵抗特性に優れた真空バルブ用接点材料の開発が望まれている。
【００１５】
そこで本発明の目的は上記の事情に鑑みてなされたもので、Ｃｕ−Ｗ合金又はＣｕ−Ｍｏ合金の冶金的諸条件を最適化することにより、接触抵抗特性と再点弧特性とを同時に向上させることが出来る接点を備えた真空バルブを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に従う真空内で接点の開閉を行うことで、電流の遮断、導通を行う真空バルブにおいて、前記接点は、耐アーク性成分として０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ６５〜８５質量％のＷと、再点弧安定化補助成分として０．０９〜１．４質量％のＣｕｘＳｂ化合物と、導電性成分としてＣｕ又はＣｕＳｂ合金を残部として構成した接点材料により製造する。
【００１７】
Ｗの平均粒子直径が９μｍを超えると、ＣｕｘＳｂ化合物の均一分散性を妨げる。０．４μｍ未満では、素材中に残存するガス量が多くなり、接点材料として好ましくない。Ｗ量が６５〜８５％の範囲において、接触抵抗特性と再点弧特性とを好ましい範囲で両立する。Ｗの量が８５％を超えると、接触抵抗特性が低下し、Ｗの量が６５％未満では再点弧特性が低下する。ＣｕｘＳｂ化合物の量が０．０９〜１．４％の範囲に於いて、接触抵抗特性と再点弧特性とを好ましい範囲で両立する。ＣｕｘＳｂ化合物の量が１．４％を超えると接触抵抗特性と再点弧特性が共に低下する。ＣｕｘＳｂ化合物の量が０．０９％未満では、接点合金中のＳｂ量の制御が困難で、接点面上でのＳｂ成分の均一な分散分布が得られず、接触抵抗特性と再点弧特性が共に低下する。
【００１８】
本発明に従う真空内で接点の開閉を行うことで、電流の遮断、導通を行う真空バルブにおいて、前記接点は、耐アーク性成分として０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ６５〜８５質量％のＷと０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ０．００１〜５質量％のＭｏとをその大きさが０．４〜１０μｍの範囲にあるように一体化したものと、再点弧安定化補助成分として０．０９〜１．４質量％のＣｕｘＳｂ化合物と、残部を導電性成分としてＣｕ又はＣｕＳｂ合金とで成る接点材料により製造される。
【００１９】
所定の少量のＭｏの存在は、遮断動作あるいは開閉動作に於いてＷが受ける熱的、機械的衝撃に対して、Ｗの塑性変形能力を改善し、Ｗの極めてミクロ部分での欠けを抑止する効果を発揮する。その結果再点弧発生頻度の特にばらつき幅の圧縮に寄与する。Ｍｏ量が５％を超えるとその効果が低くなる。
【００２０】
本発明に従う真空内で接点の開閉を行うことで、電流の遮断、導通を行う真空バルブにおいて、前記接点は、耐アーク性成分として０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ５０〜７５質量％のＭｏと、再点弧安定化補助成分として０．０９〜１．４質量％のＣｕｘＳｂ化合物と、導電性成分としてＣｕ又はＣｕＳｂ合金を残部として構成した接点材料により製造する。
【００２１】
Ｍｏの平均粒子直径が９μｍを超えると、ＣｕｘＳｂ化合物の均一分散性を妨げる。０．４μｍ未満では、素材中に残存するガス量が多くなり、接点材料として好ましくない。Ｍｏ量が５０〜７５％の範囲において、接触抵抗特性と再点弧特性とを好ましい範囲で両立する。Ｍｏの量が７５％を超えると、接触抵抗特性が低下し、Ｍｏの量が５０％未満では再点弧特性が低下する。ＣｕｘＳｂ化合物の量が０．０９〜１．４％の範囲に於いて、接触抵抗特性と再点弧特性とを好ましい範囲で両立する。ＣｕｘＳｂ化合物の量が１．４％を超えると接触抵抗特性と再点弧特性が共に低下する。ＣｕｘＳｂ化合物の量が０．０９％未満では、接点合金中のＳｂ量の制御が困難で、接点面上でのＳｂ成分の均一な分散分布が得られず、接触抵抗特性と再点弧特性が共に低下する。
【００２２】
本発明に従う真空内で接点の開閉を行うことで、電流の遮断、導通を行う真空バルブにおいて、前記接点は、耐アーク性成分として０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ５０〜７５質量％のＭｏと０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ０．００１〜５質量％のＷとをその大きさが０．４〜１０μｍの範囲にあるように一体化したものと、再点弧安定化補助成分として０．０９〜１．４質量％のＣｕｘＳｂ化合物と、残部を導電性成分としてＣｕ又はＣｕＳｂ合金とで成る接点材料により製造される。
【００２３】
所定の少量のＷ（Ｍｏと一体化してＭｏＷを形成）の存在は、遮断動作あるいは開閉動作に於いてＷが受ける熱的、機械的衝撃に対して、Ｍｏの塑性変形能力を改善し、接触面で起きるＭｏの極めてミクロ部分での欠けを抑止する効果を発揮する。その結果、再点弧発生頻度の特にばらつき幅の圧縮に寄与する。Ｗ量が５％を超えるとその効果が低くなる。
【００２４】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、前記ＣｕＳｂ合金は、Ｓｂを０．５％以下固溶している。
【００２５】
Ｓｂを０．５％以上固溶するＣｕＳｂ合金は、導電率を著しく低下させ接点材料として活用できない。
【００２６】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、前記ＣｕｘＳｂ化合物のｘは、ｘ＝１．９〜５．５である。
【００２７】
Ｃｕに対するｘの比率が１．９〜５．５の範囲以外では接点面の平滑性が得難い。
【００２８】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、前記ＣｕｘＳｂ化合物は、Ｃｕ5.5 Ｓｂ、Ｃｕ4.5 Ｓｂ、Ｃｕ3.65Ｓｂ、Ｃｕ3.5 Ｓｂ、Ｃｕ3 Ｓｂ、Ｃｕ11Ｓｂ4 、Ｃｕ2 Ｓｂの群の中のひとつ以上のいずれかである。
【００２９】
これらの形態を示す時には、銀ロウ付け工程後、遮断後の様な加熱後であっても接点中のＳｂ成分は安定して容易に均一に残存する。
【００３０】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、前記ＣｕｘＳｂ化合物の平均粒径（平面形状が円形の時にはその直径。長方形、楕円、多角形の時にはその面積を円形に換算しその直径）は、０．０２〜２０μｍの粒子寸法である。
【００３１】
２０μｍ以上では再点弧特性が著しく低下すると共に接触抵抗特性も著しく低下する。０．０２μｍ未満の素材は、均一な素材を製造する事が経済的に困難である。しかも０．０２μｍ未満の部分を選択して評価したが、接触抵抗特性は異常ないが再点弧特性に著しいばらつきが発生する。
【００３２】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、前記ＣｕｘＳｂ化合物の平均粒子間距離は、０．２〜３００μｍ隔離して高度に分散させている。
【００３３】
化合物粒子を０．２μｍ未満隔離させる事は、接点の製造技術上困難であった。３００μｍ以上隔離しているとＣｕｘＳｂ化合物は凝集し巨大化する傾向を示し、化合物の脱落など接点面の平滑性が得難い。また再点弧発生頻度に著しいばらつきが発生する。
【００３４】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、前記接点の前記接触面の平均表面粗さ（Ｒａｖｅ．）を１０μｍ以下、最小値（Ｒｍｉｎ．）を０．０５μｍ以上とする。
【００３５】
１０μｍ以上では、接触抵抗特性に著しくばらつきが見られる。０．０５μｍ未満の接点表面を得る事は生産性の点で課題を生ずる。
【００３６】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、前記接点の前記接触面の他方の面に少なくとも０．３ｍｍの厚さを有するＣｕ層を付与する。
【００３７】
電極や通電軸との銀ロウ付け作業を容易にする。
【００３８】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、前記接点の前記接触面に、少なくとも１０ｋＶの電圧を印加した状態で、１〜１０ｍＡの電流を遮断させ表面仕上げする。
【００３９】
１〜１０ｍＡの範囲に於いて再点弧発生頻度を著しく低減する。１ｍＡ未満では、その効果が見られない。１０ｍＡを超えると接触面に凹凸を与え、逆に再点弧発生にばらつきを生ずると共に接触抵抗にもばらつきを生ずる。
【００４０】
この発明の好ましい他の一態様に於いて、請求項１乃至４いずれかに記載の真空バルブを真空開閉装置に搭載する。
【００４１】
（作用）
実施例に於ける再点弧発生の一般的状況；
一般にアークはアーク電圧の低い部分に停滞、集中する傾向を示す。接点に磁界（例えば縦磁界技術）を作用させながら電流遮断を行うと、遮断により発生したアークは、アーク電圧の低い部分に停滞、集中することなく接点電極面上を移動する。これによって接点面上での局部的な過度の損傷を軽減化し、遮断特性の改善、再点弧発生率の低減化に寄与している。すなわち、接点電極上をアークは容易に移動するため、アークの拡散が促進され、遮断電流を処理する接点電極面積の実質的増加につながり、遮断電流特性の向上に寄与する。更にアークの停滞、集中が低減化される結果、接点電極の局部的異常蒸発現象の阻止、表面荒れの軽減化の利益も得られ、再点弧抑制に寄与する。
【００４２】
しかし、一定値以上の電流値を遮断すると、アークは接点面上の予測出来ない一点もしくは複数点の場所で停滞し、異常融解させ遮断限界に至る。また異常融解は接点電極材料の瞬時的爆発や蒸発を誘発し、それによって発生する金属蒸気は、開極過程（開極途中）にあった真空遮断器の絶縁回復性を著しく阻害し、遮断限界の一層の低下を招く。さらに前記異常融解は、巨大な融滴を作り接点電極面の荒れを招き耐電圧特性の低下、再点弧発生の増加、材料の異常な消耗をも招く。これらの現象の生成原因となるアークが、接点電極面上のどこで停滞するかは前述したように全く予測出来ない以上、発生したアークが停滞させることなく移動拡散できるような表面条件を接点に与えることが望ましい。
【００４３】
本発明での再点弧の発生時期；
前記した様に、再点弧現象の発生メカニズムは未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。その為、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、接点表面形態の最適化などを進め、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。再点弧の発生に対する本発明者らの前記模擬再点弧発生実験による詳細な解析結果では、接点材料が直接的に関与する場合と電極構造、シールド構造など設計に関与する場合と予期しない高電圧暴露など電気的機械的外部条件などが関係していた。しかし、近年の真空バルブに対する高耐電圧化要求、大電流遮断化要求、小形化要求には上記接点の改良のみではすでに限界と考えられ、これら以外に於いても改良最適化が必要となってきた。
【００４４】
本発明者らは、セラミックス製絶縁容器外管、接点、アークシールド、金属蓋体、通電軸、封着金具、ベローズなど各構成部材を適宜真空バルブ内へ装着したり取外ししたりしながら模擬再点弧発生実験を行ったところ、直接アークを受ける接点の組成、材質とその状態、その製造条件が再点弧発生に対して重要であるとの知見を得ている。特に材質的には脆性な為投入時、遮断時の衝撃によって電極空間への微小金属粒子の放出、飛散が多く観察されたＣｕ−Ｂｉ、Ｃｕ−Ｔｅ、Ｃｕ−Ｃｒ合金よりも高硬度、高融点性のＣｕ−Ｗ又はＣｕ−Ｍｏの方が有利であるとの知見も得ている。更に重要な観察知見は同じＣｕ−Ｗ又はＣｕ−Ｍｏであっても電極空間への微小金属粒子の放出、飛散にある程度のばらつきが存在し、Ｃｕ−Ｗ又はＣｕ−Ｍｏの製造過程での特に焼結温度の高い方が、再点弧発生の抑制に有利な傾向にある事であった。
【００４５】
また、本発明者らの再点弧現象の発生の時期とＣｕ−Ｗ又はＣｕ−Ｍｏの材料状態との関わりとを観察した結果では、（イ）接点組織およびその状態（偏析、均一性）については、製造プロセスの特に混合条件の最適化と相関し、電流遮断開閉の経過回数とは関係無くランダムな再点弧現象の発生がみられる特徴がある。（ロ）接点表面に付着、吸着したガスや水分の量、状態については、あらかじめ仕上げられた接点の加工後の管理環境の問題であって、直接焼結技術が関与するものではないが、電流遮断開閉回数の比較的初期から再点弧現象の発生が見られる特徴がある。（ハ）接点内部に内蔵している異物の量、状態などの接点内部の状態については、原料粉末の品質（Ｃｕ粉、Ｗ粉又はＭｏ粉の選択）及び原料の混合状態がポイントとなり、電流遮断回数の経過の比較的後半に発生した再点弧の原因と考えられるなど製造プロセスの重要性が示唆される。
【００４６】
以上から、再点弧現象の発生の時期は、電流遮断回数の進展に対して見掛け上では、関係無く見えるが、上記（イ）（ロ）（ハ）の様に各発生の時期によってその原因は異なっている事が判明した。このことが各真空バルブ毎に再点弧現象の発生にばらつきが生じていた重要な一因とも考えられた。
【００４７】
本発明合金の作用；
本発明合金は、接点全体の耐アーク性（アーク消耗）と、遮断投入動作や開閉動作に伴う機械的消耗特性とを向上させる機能を持つＷ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）と、接点全体の導電性を確保すると共に接触抵抗を低く安定に維持させる機能を持つＣｕ（ＣｕＳｂ固溶体）と、Ｗ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）の過熱によるＣｕ、ＣｕＳｂ固溶体、ＣｕｘＳｂ化合物の過度の蒸発損失を緩和させ、再点弧安定化成分としての機能を分担するＣｕｘＳｂ化合物とで構成される。ＣｕｘＳｂ化合物は結果的に再点弧安定化成分として機能した。
【００４８】
作用（１）：本発明合金はＣｕ−Ｗ合金中のＷ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）量やＷ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）粒径を最適化した事。Ｗ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）によって囲まれる導電性成分（Ｃｕ相、ＣｕＳｂ固溶体）の大きさも５０μｍ以下または５０μｍ以下所定面積以上占める様に制限し、接点合金全体の組織の微細均一化を図った事。さらにＣｕｘＳｂ化合物の粒径を所定値（０．０２〜２０μｍ）の範囲に制御した事、ＣｕｘＳｂ化合物の平均粒子間距離を所定値（０．２〜３００μｍ）の範囲に制御した事などによって、ＣｕｘＳｂ化合物を高度に分散させた状態とした上、ＣｕｘＳｂ化合物が接点面で凝集したり、接点面から脱落するのを軽減化したので、アークを受けた時に選択的に優先して蒸発、飛散するＣｕｘＳｂ化合物量を最小限化し、接点面にＣｕｘＳｂ化合物粒子を均一に分布させたり、接点面には薄膜状のＣｕｘＳｂ化合物成分を均一に分布させた。その効果として再点弧特性や接触抵抗特性の安定性を発揮させた。
【００４９】
作用（２）：合金中のＷ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）の平均粒径とＣｕｘＳｂ化合物の平均粒径とをほぼ同じレベル（大きさ）に制御した事によって、Ｗ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）粒子の飛散脱落も軽減させた。また、Ｃｕ（ＣｕＳｂ固溶体）とＷ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）との間の濡れ性を改良し、Ｗ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）粒子とＣｕ（ＣｕＳｂ固溶体）との密着強度をも向上させた。被アーク時の熱衝撃によっても、再点弧発生に対して有害な著しいＣｕｘＳｂ化合物の接点面からの欠け落ちをも抑止した。その効果として再点弧特性や接触抵抗特性の安定性を発揮させた。
【００５０】
作用（３）：Ｗ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）の存在状態の制御によって、合金組織の均一化を図ったので、アークを受けた後でも接点表面は再点弧発生に対して安定した状態を得た。
【００５１】
作用（４）：変形例としてＣｕ−Ｗ又はＣｕ−Ｍｏ中のＭｏ又はＷの存在は投入時、遮断時の衝撃による電極空間への微小金属粒子の放出、飛散の低減に有益である事を認めた。通常は投入、遮断時には、Ｗ又はＭｏ表面に欠けの発生が見られ、且つその一部は飛散したり脱落したりする場合があり、Ｃｕ−Ｗ又はＣｕ−Ｍｏの中へのＭｏ又はＷの存在によって、ＣｕとＭｏ又はＣｕとＷとの結び付きの強化と極く微小面積での塑性変形能力とを改善する。前記したＣｕｘＳｂ化合物の平均粒径と平均粒子間距離を所定値以内に制御した効果とが重畳される。
その結果脱落粒子の発生自体を少なくすると共に若し脱落粒子が存在してもその痕跡の先端部にある程度の丸みを与えている効果を発揮する。その為接点表面状態の程度を表現する電界強化係数βが、１００以上から１００以下に改善されていた。遮断中の電極空間への微小金属粒子の放出、飛散の低減に特に有益である。ＣｕｘＳｂ化合物は結果的に再点弧安定化成分として機能した事を示している。その結果投入時、遮断時の衝撃によっても微小金属粒子の生成が少なく抑制されると共にその放出、飛散量が少なくなり、再点弧抑制に寄与すると共に接触抵抗特性の安定化にも寄与している。この様に、最適化した平均粒径と平均粒子間距離を持つ前記したＣｕｘＳｂ化合物の効果と、Ｗ（ＷＭｏ）又はＭｏ（ＭｏＷ）による電界強化係数βの改善の利益は、安定した接触抵抗特性と再点弧特性とを同時に得る。
【００５２】
これらの望ましい作用の相乗的効果によって、本合金中のＣｕｘＳｂ化合物は、遮断電流特性を維持した上でＣｕ−Ｗ又はＣｕ−Ｍｏ合金の安定した接触抵抗特性と再点弧発生頻度の抑制を得た。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の真空バルブの第１の実施の形態について説明する。
【００５４】
本発明の第１の実施の形態の要旨は、Ｃｕ−Ｗ系接点を搭載した真空バルブに於いて、真空バルブの再点弧現象発生の抑制軽減化と接触抵抗の安定化の為に、所定のＷ（ＷＭｏ）とＣｕｘＳｂ化合物とＣｕ（ＣｕＳｂ固溶体）とで構成され、構成成分の量、大きさ、状態を最適に管理して効果を得た接点材料である。従って、構成成分の量、大きさ、状態（粒径や平均粒子間距離）の制御が重要なポイントとなる。
【００５５】
次に本実施の形態の効果を明らかにした評価条件、評価方法などを示す。
【００５６】
（１）再点弧特性
ー方が２５０ｍｍの曲率半径、他方が平面の接触面を１０μｍの平均表面粗さに仕上げ加工して対向接触させた直径３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状接点を、ディマウンタブル形真空バルブに装着し、６ｋＶ×５００Ａの回路を２００００回遮断した時の再点弧発生頻度を測定した。接点の装着に際しては、ベーキング加熱（４５０℃×３０分）のみ行い、ろう材の使用並びにこれに伴う加熱は行わなかった。
【００５７】
（２）接触抵抗特性
上記接点をディマウンタブル形真空バルブに装着した直後の接触抵抗を、両者間に１ｋｇの荷重を与えた状態で、２４Ｖ１１０Ａを印加した状態で接触面間の電位降下を求め、新品時（テスト前）の接触抵抗値（ｘ）を算出した。更に上記６ｋＶ×５００Ａの回路を２００００回遮断する再点弧テスト終了直後に、上記と同一電圧電流条件で電位降下を求めて、テスト後の接触抵抗値（ｙ）を算出した。
【００５８】
しかし、本例の接点材料に於いては、新品時であっても接点の諸条件や仕上げ加工の状況によって、接触抵抗は３０〜２００μΩの範囲に変動している。そこで、接触抵抗特性はテスト前とテスト後の比率によって評価した。テスト後の接触抵抗値（ｙ）が新品時の接触抵抗値（ｘ）の何倍に変化したか、（ｙ／ｘ）値を接触抵抗特性として図１の表図に示した。
【００５９】
（３）各接点の製造方法の一例
［Ｃｕ−Ｗ−ＣｕｘＳｂ］合金を製造する場合、工業的には５通りの方法の選択が可能である。
【００６０】
第１の方法は、まず予めＣｕｘＳｂ化合物を製造し、このＣｕｘＳｂ化合物を粉砕してＣｕｘＳｂ化合物粉末を製造する。次いでＣｕ粉末（又はＣｕＳｂ固溶体粉末）、Ｗ粉末、ＣｕｘＳｂ化合物粉末の各々を所定量秤量した後、充分混合し、例えば４トン／ｃｍ2 の加圧力で成型、焼結して接点素材とする。
【００６１】
第２の方法は、まず予め所定の空隙量に調整した（ＣｕＷ）スケルトン、（ＣｕＳｂ固溶体Ｗ）スケルトン、（Ｗ）スケルトンを例えば１２００℃で製造する。別にＣｕｘＳｂ化合物、ＣｕＳｂ合金を製造する。次いでいずれかのスケルトンの所定の空隙中に、Ｓｂ成分（前記ＣｕｘＳｂ化合物、ＣｕＳｂ合金）を例えば１１５０℃で溶浸し、接点素材とする。
【００６２】
第３の方法は、Ｃｕ−Ｗ合金中に占めるＣｕｘＳｂ化合物量が、（Ｃｕ＋Ｗ）量に比較して著しく少量な為、合金中でのＣｕｘＳｂ化合物の均質混合性を良くする必要がある。その手段として、例えば最終的に必要なＣｕｘＳｂ化合物量の内の一部または総てと、これとほぼ同容積のＷとを混合（必要によりＣｕを追加）して第１次混合粉を得る（必要によりこれを第ｎ次混合まで繰り返す）。
【００６３】
この第１次混合粉（又は第ｎ次混合粉）と残りのＷ粉とを再度混合し、最終的に十分に良好な混合状態にある（Ｗ＋ＣｕｘＳｂ化合物）混合粉を得る。この（Ｗ＋ＣｕｘＳｂ化合物）混合粉と所定量のＣｕ粉とを混合の後、水素雰囲気中（真空中でも可）で、例えば１０６０℃の温度での焼結と加圧とを１回若しくは複数回組合せて、Ｃｕ−Ｗ−ＣｕｘＳｂ接点素材を製造した後、これを所定形状に加工して接点とする。
【００６４】
また、最終的に必要なＣｕｘＳｂ化合物量の内の一部または総てと、これとほぼ同容積のＣｕとを混合（必要によりＷを追加）して第１次混合粉を得る（必要によりこれを第ｎ次混合まで繰り返す）。
【００６５】
この第１次混合粉（又は第ｎ次混合粉）と残りのＣｕ粉とを再度混合し、最終的に十分に良好な混合状態にある（Ｃｕ＋ＣｕｘＳｂ化合物）混合粉を得る。この（Ｃｕ＋ＣｕｘＳｂ化合物）混合粉と所定量のＷ粉とを混合の後、水素雰囲気中（真空中でも可）で、例えば１０６０℃の温度での焼結と加圧とを１回若しくは複数回組合せて、｛Ｃｕ−Ｗ−ＣｕｘＳｂ｝接点素材を製造して、所定形状に加工して接点とする。
【００６６】
第４の方法は、イオンプレーティング装置やスパッタリング装置を用いた物理的方法或いはボールミル装置を用いた機械的方法で、Ｗ粉の表面にＣｕｘＳｂ化合物を被覆したＷ粉を得て、このＣｕｘＳｂ化合物被覆Ｗ粉とＣｕ粉とを混合の後、水素雰囲気中（真空中でも可）で、例えば１０６０℃の温度での焼結と加圧とを１回若しくは複数回組合せて、｛Ｃｕ−Ｗ−ＣｕｘＳｂ｝接点素材を製造した。
【００６７】
第５の方法は、特にＣｕ粉、Ｗ粉とＣｕｘＳｂ化合物粉との均一混合技術に於いて、揺動運動と撹拌運動とを重畳させる方法も有益である。これによって、混合粉は一般に行われているアセトンなどの溶剤使用時に見られる固まりとなったり、凝集体となったりする現象がなく、作業性も向上する。
【００６８】
また混合作業での撹拌容器の撹拌運動の撹拌数Ｒと撹拌容器に与える揺動運動の揺動数Ｓとの比率Ｒ／Ｓをほぼ１０〜０．１程度の好ましい範囲に選択すれば、解砕、分散、混合中の粉末へのエネルギー入力が好ましい範囲となり、混合作業での粉末の変質や汚染の程度を低く押さえる事ができる特徴を有する。
【００６９】
従来のらいかい機などによる混合、粉砕では粉体を押し潰す作用が加わるが、揺動運動と撹拌運動とを重畳させる本方法では、前記Ｒ／Ｓ比率がほぼ１０〜０．１程度に分布している為、粉体同士が絡み合う程度の混合となり、良好な通気性を持つ為、焼結性が向上し、良質な成型体または焼結体あるいはスケルトンを得る。更に必要以上のエネルギー入力がなく、粉体が変質する事がない。この様な状態の混合粉を原料とすれば、焼結、溶浸後の合金も低ガス化が可能となり、再点弧特性の安定化に寄与している。
【００７０】
次に本発明の第２の実施の形態を以下に示す実施例を参照して詳細に説明する。
【００７１】
実施例１〜３
まず、遮断テスト用実験バルブの組立ての概要を示す。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：Ａｌ 2 ０ 3 ）を用意し、このセラミックス製絶縁容器に対して組立て前に１６５０℃の前加熱処理を施した。
【００７２】
封着金具として、板厚さ２ｍｍの４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金を用意した。
【００７３】
ロウ材として、厚さ０．１ｍｍの７２％Ａｇ−Ｃｕ合金板を用意した。
【００７４】
上記用意した各部材を被接合物間（セラミックス製絶縁容器の端面と封着金具）に気密封着接合が可能のように配置して、５×１０−４Ｐａの真空雰囲気で封着金具とセラミックス製絶縁容器との気密封着工程に供する。
【００７５】
次いで、供試接点材料の内容、評価内容と結果などについて示す。
【００７６】
｛Ｃｕ−Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金（ｘ＝２）に於いて、原料粉として平均粒径が１．５μｍのＷを用意し、前記第１〜第５の製造法を適宜選択しながら、｛６０〜９２質量％Ｗ−ＣｕｘＳｂ残部Ｃｕ｝の接点素材を製造した。これらの素材を所定形状の接点試験片に加工後、接触面の表面粗さを２μｍに仕上げ試験片とした。その内容を図１の表図に、評価条件と結果を図２の表図に示した。
【００７７】
まず、図１の表図の実施例２に示した｛７５％Ｗ−Ｃｕ２Ｓｂ残部Ｃｕ｝合金の再点弧特性、接触抵抗特性を測定し、その値を標準値とした。
【００７８】
これに対して、比較例１の｛６０％Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金の場合では、６ｋＶ×５００Ａの回路を２００００回遮断した時の再点弧特性は、１．３４〜２．１６％の高い再点弧発生頻度とばらつきを示し、標準とした実施例２の｛７５％Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金の場合よりも著しく劣り好ましくなかった。
【００７９】
再点弧特性測定後の接触抵抗特性は、実施例１では、合金中に占めるＣｕ量の効果によって、実施例１を１００にした場合の約１／２程度（４２．４〜６１．８倍）にあり、大部分の領域では低く安定した接触抵抗特性を発揮している。
【００８０】
一方、実施例１のように、Ｗ量が｛６５％のＷ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金及び実施例３のように、｛８５％Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金の場合に於いては、０．９６〜０．９９％、０．９３〜０．９５％の許容される範囲の再点弧発生頻度を示した。一方、実施例２の値を１００として対比した接触抵抗は、実質的には支障のない１００．１〜１２８倍、１１８．６〜１４２．５倍の範囲を示した。
【００８１】
これに対して、比較例２の｛９２％Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金の場合では、０．９１〜０．９４の範囲の安定した再点弧発生頻度とばらつき特性を示しているものの、接触抵抗値が７１９〜１６３４倍と著しく高く、且つ大きなばらつきを示し、実用には供し得ないのみならず、別のテストによれば、通電中の温度上昇値も高い。５００Ａ遮断により接点面には過熱により局部的に亀甲状の亀裂の発生が見られた。遮断表面に巨大な亀裂の生成とその一部の脱落が見られている。再点弧特性は好ましい範囲にあるもののＣｕ量の不足による導電性低下、ジュール熱の発生が主因となって接触抵抗値が大幅に高い部分が存在する。
【００８２】
以上のように比較例１の｛６０％Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金では、再点弧の多発、接触抵抗値の大幅な増加が見られ、又、比較例２の｛９２％Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金では、接触抵抗値のより大幅な増加が見られる等で好ましくなく、本発明の目的に対して、Ｗ量は６５〜８５％（実施例１〜３）の範囲が総合的に安定性を示していることが判明した。
【００８３】
実施例４〜７
前記実施例１〜３では、｛Ｗ−Ｃｕ２Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金中のＭｏ量を０（ゼロ）とした場合の効果について示したが、本発明の効果はこれに限ることなく発揮される。
【００８４】
即ち｛７５％Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金に於いて、Ｍｏ量を０．００１〜５％とした時、実施例２の再点弧特性を１．００とすると、０．９４〜０．９８倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。又、実施例２の接触抵抗値を１００とすると、９５．４〜１５９．６倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【００８５】
接点表面の観察によれば、Ｍｏ量の所定量の存在はＷの欠けをある程度抑止する傾向を持つ。しかし、比較例３でＭｏ量を１２％とした場合では、０．９６〜１．３６％の再点弧特性を示し、好まくなく、標準とする実施例２の特性より再点弧の多発、大幅なばらつきの発生が見られ、好ましくなかった上に、１２８．７〜２７３．２倍の接触抵抗値を示し、標準とする実施例２の特性より大幅なばらつきの発生が見られ、好ましくなかった。又、接点表面の観察によれば、Ｗの欠けを抑制する効果が低い事が示された。ＷＭｏ一体化粒子が組成的に偏析の状態となった。このような偏析にあると、再点弧特性、接触抵抗値にばらつきが発生する傾向にあった。従ってＭｏ量は図１の表図の実施例４〜７に示すように０．００１〜５％の範囲で総合的に安定性を示していることが判明した。
【００８６】
実施例８〜９
前記実施例１〜３及び比較例１〜２では、｛Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金中のＷ量を６０〜９２％とし、Ｗの平均粒子を１．５μｍとした場合の効果について、又、前記実施例４〜７及び比較例３では、｛ＷＭｏ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金中のＭｏ量を０．００１〜１２％とし、ＷＭｏ一体化粒子の平均粒子を１．５μｍとした場合の効果について示したが、本発明効果は平均粒子が１．５μｍに限ることなく発揮される。
【００８７】
即ち、図１の表図の実施例８〜９に示すように、Ｍｏ量を０とし、Ｗ量を７５％とした｛Ｗ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金とした場合に於いて、平均粒子が０．４μｍ、９μｍとしても再点弧発生倍率は０．８８〜１．０２の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した特性を示した。
【００８８】
接触抵抗倍率も実施例２を１００とすると、９５．２〜１３８．２倍の相対値を示し、実質的に好ましい範囲となっている。
【００８９】
これに対して、Ｗの平均粒子が０．１μｍ（比較例４）とした時には、接触抵抗倍率は９０．５〜９９．６の範囲にあり、極めて良好の範囲にあったが、再点弧発生倍率が２．６６〜３．１８を示し、標準とする実施例２の特性より再点弧特性の著しい低下が見られ好ましくなかった。その原因として、使用したＷの平均粒子が極めて微細の０．１μｍであった事に起因して、接点素材中のガス量を調査した結果、十分には除去できずに残存した事が特に再点弧の多発に影響したものと考えられる。
【００９０】
また、平均粒子が比較的粗粒子の１５μｍとした場合での再点弧発生倍率は３．４２〜６．２８（倍）の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と比較して大きなばらつきを示し、安定性に於いて欠落した特性を示した。接触抵抗倍率も実施例２を１００とすると、１１８〜７８４倍の相対値を示し、実質的に好ましく無い範囲となっている（比較例４〜５）。尚、再点弧が多発した為、評価は所定の２００００回を実施せず、２０００回で中止した。接点素材中のガス含有量が大幅に多かった。
【００９１】
実施例１０〜１５
前記実施例１〜９では、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中の補助成分は、ｘ＝２とした場合の効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【００９２】
即ち、図１の表図の実施例１０〜１５のように、補助成分のＣｕｘＳｂ中のｘを、１．９〜５．５とした時には、実施例２の再点弧特性を１．００とすると、０．９８〜１．０４倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。実施例２の接触抵抗値を１００とすると、９５．４〜１２４．１倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【００９３】
これに対して、比較例６のように、ＣｕｘＳｂＷの中のｘを１．９未満とした時には、接触抵抗倍率は９８．０〜１２４．１の範囲にあり、標準とする実施例２の特性と比較して同等の特性の範囲にあったが、再点弧発生倍率０．９８〜４．１８を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、ばらつきが大きく好ましくなかった。
【００９４】
その原因としてＣｕｘＳｂＷの中のｘを１．９未満とした為、Ｓｂの分布を十分均一に分散させる事が出来ず、場所によりＳｂが存在していない広範な領域（Ｓｂ偏析）が存在した。
【００９５】
以上から｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝合金中のｘは、ｘ＝２．７５〜５．５とする事が望ましいことが判った。
【００９６】
実施例１６〜１８
前記実施例１〜１５では、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂの量を０．１１質量％とした場合の効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【００９７】
即ち、図１の表図の実施例１６〜１８に示すように、ＣｕｘＳｂの量を、０．０９〜１．４％とした時には、実施例２の再点弧特性を１．００とすると、０．９４〜１．０１倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。実施例２の接触抵抗値を１００とすると、９９．７〜１４６．６倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【００９８】
これに対して、比較例７のように、ＣｕｘＳｂの量を０．０３％とした時には、実施例２の接触抵抗値を１００とすると、９０．０〜９５．９倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。しかし実施例２の再点弧特性を１．００とした時、０．３１〜３．３６倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、著しく大きなばらつきを示した。その原因として、合金製造時の技術的理由によって、ＣｕｘＳｂが十分均一に分散させた合金を経済的に得る事が出来なかった事に起因している。
【００９９】
更に、比較例８のように、ＣｕｘＳｂの量を２．３％とした時には、実施例２の接触抵抗値を１００とすると、１８１．５〜４４６．０倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、著しくばらつきの大きな接触抵抗特性を示した。又、この例では実施例２の再点弧特性を１．００とした時、２．０２〜６．６２倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、著しく大きなばらつきを示した。その原因として過大なＣｕｘＳｂ量によって、銀ロウ付け不良が起こり易い事、十分均一にＣｕｘＳｂを分散させた合金を経済的に得る事が出来なかった事に起因している。
【０１００】
以上から｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂの量は、０．０９〜１．４％の範囲とする事が望ましいことが判明した。
【０１０１】
実施例１９〜２０
前記実施例１〜１８では、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂ粒子の大きさを７μｍとした場合の効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１０２】
即ち、図１の表図の実施例１９〜２０に示すように、ＣｕｘＳｂ粒子の大きさを０．０２〜２０μｍとした時には、実施例２の再点弧特性を１．００とすると、０．９４〜０．９９倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。接触抵抗特性も、実施例２の接触抵抗値を１００とすると、９７．１〜１２４．８倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１０３】
これに対して、比較例９に示すように、補助成分ＣｕｘＳｂ粒子の大きさを０．０２μｍ未満とした時には、ＣｕｘＳｂ粒子を微細均一に分散させた組織を持つ接点素材の量産的製造が困難であった為、テストを中止し、有効範囲から除外した。
【０１０４】
更に、比較例１０に示すように、ＣｕｘＳｂ粒子の大きさを３４μｍとした時には、実施例２の接触抵抗値を１００とすると、２１６．３〜４１７．４倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、著しく劣化し、且つばらつきも大きな接触抵抗特性を示す。また実施例２の再点弧特性を１．００とした時、０．９９〜２．４６倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、著しく大きなばらつきを示した。
【０１０５】
その原因として接触抵抗の高い粗大なＣｕｘＳｂ粒子の存在の為接触点が丁度この粗大なＣｕｘＳｂ粒子上となる確率の問題から、接触抵抗に大きなばらつきとして表れる事、接合性の良くないＣｕｘＳｂ粒子の量が多い為、銀ロウ付け不良が起こり易い事、十分均一にＣｕｘＳｂを分散させた合金を経済的に得る事が出来なかった事に起因している。
【０１０６】
以上から｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂの大きさは０．０２〜２０．０μｍの範囲とする事が望ましい。
【０１０７】
実施例２１〜２４
前記実施例１〜２０では、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂ粒子の平均粒子間距離を２５μｍとした場合の効果について示したが、本発明効果ではこれに限ることなく発揮される。
【０１０８】
即ち、図１に示した表図の実施例２１〜２４のＣｕｘＳｂ粒子の平均粒子間距離を０．２〜３００μｍとした時には、実施例２の再点弧特性を１．００とすると、０．９８〜１．２４倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。接触抵抗特性も、実施例２の接触抵抗値を１００とすると、９５．３〜１４４．７倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１０９】
これに対して、比較例１１のように、補助成分ＣｕｘＳｂ粒子の平均粒子間距離を０．２μｍ未満とした時には、前記比較例９と同じ状況即ち、ＣｕｘＳｂ粒子間距離を０．２μｍ未満に微細に分散させた組織を持つ接点素材を量産的に製造する事が困難であった為、テストを中止しすると共に本発明の有効範囲から除外した。
【０１１０】
更に、比較例１１のように、ＣｕｘＳｂ粒子の平均粒子間距離を６００μｍとした時には、実施例２の再点弧特性を１．００とした時、２．１６〜５．５８倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、著しく劣り且つ大きなばらつきを示した。
【０１１１】
また実施例２の接触抵抗値を１００とすると、１２８．７〜２７５．５倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、著しく劣化し且つばらつきも大きな接触抵抗特性を示した。
【０１１２】
接触抵抗の高いＣｕｘＳｂ粒子とＣｕｘＳｂ粒子同士の間の間隔を大とした事により、比較的接触抵抗の低いＣｕ相若しくはＣｕＳｂ合金相の間隔も大となリ、従って組織的に粗大な組織状態となった事により、接触点の位置によって接触抵抗値に大きなばらつき幅を示した。再点弧特性に於いても粗大な組織状態が原因してカソードスポットの位置によって同様のばらつき状態が示され、再点弧値も大きなばらつき幅を示した。
【０１１３】
以上から｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂの平均粒子間距離は、０．２〜３００μｍの範囲とする事が望ましい。
【０１１４】
実施例２５〜２７
前記実施例１〜２４では、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中に於いて、導電性成分中のＳｂの量（ＣｕＳｂ固溶体中に固溶するＳｂの量）を０．０１％とした場合の効果について示したが、本発明効果ではこれに限ることなく発揮される。
【０１１５】
即ち、図１の表図の実施例２５〜２７に示すように、導電性成分中のＳｂの量を０．００４〜０．５質量％とした時には、実施例２の再点弧特性を１．００とすると、０．９０〜１．０２倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。接触抵抗特性も、実施例２の接触抵抗値を１００とすると、９８．３〜１４５．５倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１１６】
しかし、比較例１３のように、導電性成分中のＳｂの量を０．５質量％以上とした時には、実施例２の再点弧特性を１．００とした時、１．００〜２．２４倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例２の特性と比較して劣ることが分った。また、この比較例１３では実施例２の接触抵抗値を１００とすると、３９２．４〜６１７．７倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と比較して、著しく劣化し且つばらつきも大きな接触抵抗特性を示した。
【０１１７】
実施例２８、２９
前記実施例１〜２７では、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金に於いて、ＣｕＳｂ固溶体を導電性成分として採用した場合の効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１１８】
即ち、導電性成分として｛Ｃｕ＋ＣｕＳｂ固溶体｝の場合、｛Ｃｕ｝の場合のいずれとしても、実施例２の再点弧特性を１．００とすると、０．９６〜０．９９倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。接触抵抗特性も、実施例２の接触抵抗値を１００とすると、９０．８〜１２３．３倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１１９】
尚、上記実施例１〜２９では、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金を製造後、接触面の表面粗さ（Ｒａｖｅ．）を２μｍとした場合の再点弧特性、接触抵抗特性に及ぼす効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１２０】
即ち、平均表面粗さ（Ｒａｖｅ．）を１０μｍ以下、最小値（Ｒｍｉｎ．）を０．０５μｍ以上とした場合でも標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１２１】
上記実施例１〜２９では、電極や導電軸に｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金を直接銀ロウ付けして、電気回路を構成した場合の再点弧特性、接触抵抗特性に及ぼす効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１２２】
即ち、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金の接触面でない他方の面に少なくとも０．３ｍｍの厚さを有するＣｕ層を付与して、銀ロウ付け性を改善した場でも標準とする実施例２の特性と同等の安定した再点弧特性、接触抵抗特性を示した。
【０１２３】
上記実施例１〜２９では、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金を製造後、接触面の表面粗さ（Ｒａｖｅ．）を２μｍとした場合の再点弧特性、接触抵抗特性に及ぼす効果について示したが、｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金で形成した接触面に、少なくとも１０ｋＶの電圧を印加した状態で、１〜１０ｍＡの電流を遮断させ表面仕上げする事によって、一層安定した再点弧特性、接触抵抗特性を示した。
【０１２４】
以下、本発明の真空バルブの第２の実施の形態について説明する。
【０１２５】
本発明の第２の実施の形態の要旨は、Ｃｕ−Ｍｏ系接点を搭載した真空バルブに於いて、真空バルブの再点弧現象発生の抑制軽減化と接触抵抗の安定化の為に、所定のＭｏ（又はＭｏＷ）とＣｕｘＳｂ化合物とＣｕ（ＣｕＳｂ固溶体）とで構成され、構成成分の量、大きさ、状態を最適に管理して効果を得た接点材料である。従って、構成成分の量、大きさ、状態（粒径や平均粒子間距離）の制御が重要なポイントとなる。
【０１２６】
尚、本実施の形態の効果を明らかにする評価は再点弧特性及び接触抵抗特性について行われ、前実施の形態のそれと同一である。
【０１２７】
次にＣｕ−Ｍｏ系接点の製造方法の一例について説明する。
【０１２８】
［Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ］合金を製造する場合、工業的には５通りの方法の選択が可能である。
【０１２９】
第１の方法は、まず、予めＣｕｘＳｂ化合物を製造する。ＣｕｘＳｂ化合物を粉砕してＣｕｘＳｂ化合物粉末を製造する。次いでＣｕ粉末（又はＣｕＳｂ固溶体粉末）、Ｍｏ粉末、ＣｕｘＳｂ化合物粉末の各々を所定量秤量した後、充分混合し、例えば４トン／ｃｍ２の加圧力で成型、焼結して接点素材とする。
【０１３０】
第２の方法は、まず、予め所定の空隙量に調整した（ＭｏＣｕ）スケルトン、（Ｍｏ−ＣｕＳｂ固溶体）スケルトン、（Ｍｏ）スケルトンを例えば１２００℃で製造する。別にＣｕｘＳｂ化合物、ＣｕＳｂ合金を製造する。次いでいずれかのスケルトンの所定の空隙中に、Ｓｂ成分（前記ＣｕｘＳｂ化合物、ＣｕＳｂ合金）を例えば１１５０℃で溶浸し、接点素材とする。
【０１３１】
第３の方法は、Ｃｕ−Ｍｏ合金中に占めるＣｕｘＳｂ化合物量が、（Ｃｕ＋Ｍｏ）量に比較して著しく少量な為、合金中でのＣｕｘＳｂ化合物の均質混合性を良くする必要がある。その手段として、例えば最終的に必要なＣｕｘＳｂ化合物量の内の一部または総てと、これとほぼ同容積のＭｏとを混合（必要によりＣｕを追加）して第１次混合粉を得る（必要によりこれを第ｎ次混合まで繰り返す）。
【０１３２】
この第１次混合粉（又は第ｎ次混合粉）と残りのＭｏ粉とを再度混合し、最終的に十分に良好な混合状態にある（Ｍｏ＋ＣｕｘＳｂ化合物）混合粉を得る。この（Ｍｏ＋ＣｕｘＳｂ化合物）混合粉と所定量のＣｕ粉とを混合の後、水素雰囲気中（真空中でも可）で、例えば１０６０℃の温度での焼結と加圧とを１回若しくは複数回組合せて、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝接点素材を製造した後、これを所定形状に加工して接点とする。
【０１３３】
また、最終的に必要なＣｕｘＳｂ化合物量の内の一部または総てと、これとほぼ同容積のＣｕとを混合（必要によりＭｏを追加）して第１次混合粉を得る（必要によりこれを第ｎ次混合まで繰り返す）。
【０１３４】
この第１次混合粉（又は第ｎ次混合粉）と残りのＣｕ粉とを再度混合し、最終的に十分に良好な混合状態にある（Ｃｕ＋ＣｕｘＳｂ化合物）混合粉を得る。この（Ｃｕ＋ＣｕｘＳｂ化合物）混合粉と所定量のＭｏ粉とを混合の後、水素雰囲気中（真空中でも可）で、例えば１０６０℃の温度での焼結と加圧とを１回若しくは複数回組合せて、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝接点素材を製造して、所定形状に加工して接点とする。
【０１３５】
第４の方法は、イオンプレーティング装置やスパッタリング装置を用いた物理的方法或いはボールミル装置を用いた機械的方法で、Ｍｏ粉の表面にＣｕｘＳｂ化合物を被覆したＭｏ粉を得て、このＣｕｘＳｂ化合物被覆Ｍｏ粉とＣｕ粉とを混合の後、水素雰囲気中（真空中でも可）で、例えば１０６０℃の温度での焼結と加圧とを１回若しくは複数回組合せて、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝接点素材を製造した。
【０１３６】
第５の方法は、特にＣｕ粉、Ｍｏ粉とＣｕｘＳｂ化合物粉との均一混合技術に於いて、揺動運動と撹拌運動とを重畳させる方法も有益である。これによって、混合粉は一般に行われているアセトンなど溶剤使用時に見られる固まりとなったり、凝集体となったりする現象がなく、作業性も向上する。
【０１３７】
また混合作業での撹拌容器の撹拌運動の撹拌数Ｒと撹拌容器に与える揺動運動の揺動数Ｓとの比率Ｒ／Ｓをほぼ１０〜０．１程度の好ましい範囲に選択すれば、解砕、分散、混合中の粉末へのエネルギー入力が好ましい範囲となり、混合作業での粉末の変質や汚染の程度を低く押さえる事ができる特徴を有する。
【０１３８】
従来機などによる混合、粉砕では粉体を押し潰す作用が加わるが、揺動運動と撹拌運動とを重畳させる本方法では、前記Ｒ／Ｓ比率をほぼ１０〜０．１程度に分布している為、粉体同士が絡み合う程度の混合となり、良好な通気性を持つ為、焼結性が向上し、良質な成型体または焼結体あるいはスケルトンを得る。
【０１３９】
更に必要以上のエネルギー入力がなく、粉体が変質する事がない。この様な状態の混合粉を原料とすれば、焼結、溶浸後の合金も低ガス化が可能となり、再点弧特性の安定化に寄与している。
【０１４０】
次に本発明の第２の実施の形態を以下に示す実施例を参照して詳細に説明する。
【０１４１】
実施例３０〜３２
また同様に、図３の表図に示した実施例３１の｛６０％Ｍｏ−Ｃｕ２Ｓｂ残部Ｃｕ｝合金の再点弧特性、接触抵抗特性を測定し、その値を標準値とした。
【０１４２】
これに対して比較例１４の｛４４％Ｍｏ−Ｃｕ２Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金の場合では、６ｋＶ×５００Ａの回路を２００００回遮断した時の再点弧特性は、１．３１〜２．０５％の高い再点弧発生頻度とばらつきを示し、標準とした実施例３１の｛６０％Ｍｏ−Ｃｕ2 Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金の場合よりも著しく劣り好ましくなかった。
【０１４３】
再点弧特性測定後の接触抵抗特性は、比較例１４では、合金中に占めるＣｕ量の効果によって、実施例３１を１００にした場合の約１／２程度（４０．２〜５８．７）にあり、大部分の領域では低く安定した接触抵抗特性を発揮している。
【０１４４】
一方、実施例３０のＭｏ量が｛５０％のＭｏ−Ｃｕ２Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金及び実施例３２の｛７５％Ｍｏ−Ｃｕ2 Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金の場合に於いては、夫々０．８６〜０．９０、０．８３〜０．８５の許容される範囲の再点弧発生頻度を示した。
【０１４５】
一方、実施例３１の値を１００として対比した接触抵抗は、実質的には支障のない９５．１〜１２１、１１２．６〜１３５．４の範囲を示した。
【０１４６】
これに対して比較例１５の｛８２％Ｍｏ−Ｃｕ２Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金の場合では、０．８〜０．８４％の範囲の安定した再点弧発生頻度を示しているものの、接触抵抗値が６８３．５〜１５５３．１倍と著しく高く且つ、大きなばらつきを示し、実用には供し得ないのみならず、別のテストよれば、通電中の温度上昇値も高く、５００Ａ遮断により接点面には過熱により局部的に亀甲状の亀裂の発生が見られた。その上、遮断表面に巨大な亀裂の生成とその一部の脱落が見られる。
結局、比較例１５では、再点弧特性は好ましい範囲にあるものの、Ｃｕ量の不足による導電性低下、ジュール熱の発生が主因となって接触抵抗値が大幅に高い部分が存在することが分った。
【０１４７】
以上のように、比較例１４の｛４４％Ｍｏ−Ｃｕ２Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金では、再点弧の多発、接触抵抗値の大幅な増加が見られ、又、比較例１５の｛８２％Ｍｏ−Ｃｕ２Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金では、接触抵抗値のより大幅な増加が見られる等で好ましくなく、本発明の目的に対してＭｏ量は実施例３０〜３２に示すように５０〜７５％の範囲が総合的に安定性を示していることが分かった。
【０１４８】
実施例３３〜３６
前記実施例３０〜３２では、｛Ｍｏ−Ｃｕ２Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金中のＷ量を０（ゼロ）とした場合の効果について示したが、本発明の効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１４９】
即ち、図４の表図に示したように実施例３３〜３６の｛６０％Ｍｏ−Ｃｕ２Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金に於いて、Ｗ量を０．００１〜５％とした時、実施例３１の再点弧特性を１．００とすると、０．８４〜０．８８倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。又、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、９０．６〜１２９．０倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１５０】
接点表面の観察によれば、Ｗの所定量の存在はＭｏの欠けをある程度抑止する傾向を持つ。しかし、比較例１６のようにＭｏ量を１２％とすると、０．８６〜１．３６の再点弧特性を示し好ましい範囲にあり、標準とする実施例３１の特性とほぼ同等の再点弧特性を発揮している。
【０１５１】
しかし、比較例１６の接触抵抗倍率は１２２．３〜２５９．５倍を示し、標準とする実施例３１の特性より大幅なばらつきの発生が見られ、好ましくなかった。又、接点表面の観察によれば、ＭｏＷ一体化粒子が組成的に偏析の状態となり、Ｍｏの欠けを抑制する効果が低いことが示された。このような偏析にあると、再点弧特性、接触抵抗値にばらつきが発生する傾向にあった。従って添加するＷ量は実施例３３〜３６のように０．００１〜５％の範囲で総合的に安定性を示していることが分った。
【０１５２】
実施例３７、３８
前記実施例３０〜３２及び比較例１４、１５では、｛Ｍｏ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金中のＭｏを４４〜８２％とし、Ｍｏの平均粒子を１．５μｍとした場合の効果について、又、前記実施例３３〜３６及び比較例１６では、｛ＭｏＷ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金中のＷ量を０．００１〜１２％とし、ＭｏＷ一体化粒子の平均粒子を１．５μｍとした場合の効果について示したが、本発明効果は平均粒子が１．５μｍに限ることなく発揮される。
【０１５３】
即ち、図３の表図に示した実施例３７、３８のＷ量を０とし、Ｍｏ量を６０％とした｛６０Ｍｏ−Ｃｕ ２ Ｓｂ−残部Ｃｕ｝合金とした場合に於いて、平均粒子が０．４μｍ〜９μｍとしても、再点弧発生倍率は０．７９〜０．９７の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した特性を示した。
【０１５４】
接触抵抗倍率も実施例３１を１００とすると、９０．４〜１３１．３倍の相対値を示し、実質的に好ましい範囲となっていることが分る。
【０１５５】
これに対して、比較例１７に示すように、Ｍｏの平均粒子が０．１μｍとした時には、接触抵抗倍率は８６．０〜９４．６倍の範囲にあり、極めて良好の範囲にあったが、再点弧発生倍率が２．３９〜２．８６を示し、標準とする実施例３１の特性よりも再点弧特性の著しい低下が見られて好ましくなかった。その原因として、使用したＭｏの平均粒子が極めて微細の０．１μｍであった事に起因して、接点素材中のガス量を調査した結果、十分には除去できずに残存した事が特に再点弧の多発に影響したものと考えられる。
【０１５６】
また、比較例１８に示すように平均粒子が比較的粗粒子の１５μｍとした場合では、再点弧発生倍率は３．０８〜５．６５（倍）の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と比較して大きなばらつきを示し、安定性に於いて欠落した特性を示した。接触抵抗倍率も実施例３１を１００とすると、比較例１８では、１１２．９〜７４５．４倍の相対値を示し、実質的に好ましく無い範囲となっている。尚、再点弧が多発した為、評価は所定の２００００回を実施せず、２０００回で中止した。接点素材中のガス含有量が大幅に多かった。
【０１５７】
実施例３９〜４４
前記実施例３０〜３８では、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中の補助成分は、ｘ＝２とした場合の効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１５８】
即ち、図４の表図に示した実施例３９〜４４の補助成分のＣｕｘＳｂ中のｘを、１．９〜５．５とした時には、実施例３１の再点弧特性を１．００とすると、０．８６〜１．０倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、実施例３９〜４４では、９０．６〜１１７．３倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１５９】
これに対して、比較例１９に示すように、ＣｕｘＳｂＭｏの中のｘを１．９未満とした時には、接触抵抗倍率は９３．１〜１１７．９倍の範囲にあり、標準とする実施例３１の特性と比較して同等の特性の範囲にあったが、再点弧発生倍率が０．８８〜３．９７を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して、ばらつきが大きく好ましくなかった。その原因として、比較例１９ではＣｕｘＳｂＷの中のｘを１．９未満とした為、Ｓｂの分布を十分均一に分散させる事が出来ず、場所によりＳｂが存在していない広範な領域（Ｓｂ偏析）が存在した。
【０１６０】
以上から｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝合金中のｘは、ｘ＝１．９以上〜５．５とする事が望ましい。
【０１６１】
実施例４５〜４７
前記実施例３０〜４４では、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂの量を０．１１質量％とした場合の効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１６２】
即ち、図４の表図に示した実施例４５〜４７のＣｕｘＳｂの量を、０．０９〜１．４％とした時には、実施例３１の再点弧特性を１．００とすると、０．８４〜０．９６倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、９９．７〜１４６．６倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１６３】
これに対して、比較例２０で、ＣｕｘＳｂの量を０．０３％とした時には、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、８５．５〜９１．１倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１６４】
しかし、又比較例２０では、実施例３１の再点弧特性を１．００とした時、０．２１〜２．３６倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して、著しく大きなばらつきを示した。その原因として、合金製造時の技術的理由によって、ＣｕｘＳｂが十分均一に分散させた合金を経済的に得る事が出来なかった事に起因している。
【０１６５】
更に、比較例２１でＣｕｘＳｂの量を２．３％とした時には、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、１７２．４〜４２３．７倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して、著しくばらつきの大きな接触抵抗特性を示した。
【０１６６】
又、比較例２１では実施例３１の再点弧特性を１．００とした時、１．９２〜６．２６倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して、著しく大きなばらつきを示した。その原因として過大なＣｕｘＳｂ量によって、銀ロウ付け不良が起こり易い。また十分に均一にＣｕｘＳｂを分散させた合金を経済的に得る事が出来ないという不利益も有する。
【０１６７】
以上から｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂの量は、実施例４５〜４７に示すように、０．０９〜１．４％の範囲とする事が望ましいことが分った。
【０１６８】
実施例４８、４９
前記実施例３０〜４７では、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂ粒子の大きさを７μｍとした場合の効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１６９】
即ち、図４の表図に示した実施例４８、４９のように、ＣｕｘＳｂ粒子の大きさを０．０２〜２０μｍとした時には、実施例３１の再点弧特性を１．００とすると、０．８５〜０．９０倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。接触抵抗特性も、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、９２．０〜１１８．６倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１７０】
これに対して、比較例２２で、補助成分ＣｕｘＳｂ粒子の大きさを０．０２μｍ未満とした時には、ＣｕｘＳｂ粒子を微細均一に分散させた組織を持つ接点素材の量産的製造が困難であった為、テストを中止し、有効範囲から除外した。
【０１７１】
更に、比較例２３で、ＣｕｘＳｂ粒子の大きさを３４μｍとした時には、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、２０５．５〜３９６．５倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して、著しく劣化し、且つばらつきも大きな接触抵抗特性を示した。また実施例３１の再点弧特性を１．００とした時、０．８９〜２．３４倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して、著しく大きなばらつきを示した。
【０１７２】
その原因として接触抵抗の高い粗大なＣｕｘＳｂ粒子の存在の為、接触点が丁度この粗大なＣｕｘＳｂ粒子上となる確率の問題から、接触抵抗に大きなばらつきとして表れる事、接合性の良くないＣｕｘＳｂ粒子の量が多い為、銀ロウ付け不良が起こり易い事、十分均一にＣｕｘＳｂを分散させた合金を経済的に得る事が出来なかった事に起因している。
【０１７３】
以上から｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂの大きさは０．０２〜２０．０μｍの範囲とする事が望ましいことが分った。
【０１７４】
実施例５０〜５３
前記実施例３０〜４９では、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中の補助成分、ＣｕｘＳｂ粒子の平均粒子間距離を２５μｍとした場合の効果について示したが、本発明効果ではこれに限ることなく発揮される。
【０１７５】
即ち、図４の表図に示した実施例５０〜５３で、ＣｕｘＳｂ粒子の平均粒子間距離を０．２〜３００μｍとした時には、実施例３１の再点弧特性を１．００とすると、０．８２〜１．１１倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。接触抵抗特性も、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、９０．５〜１３７．５倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１７６】
これに対して、比較例２４で、補助成分ＣｕｘＳｂ粒子の平均粒子間距離を０．２μｍ未満とした時には、前記比較例２２と同じ状況即ち、ＣｕｘＳｂ粒子間距離を０．２μｍ未満に微細に分散させた組織を持つ接点素材を量産的に製造する事が困難であった為、テストを中止すると共に本発明の有効範囲から除外した。 更に、比較例２５で、ＣｕｘＳｂ粒子の平均粒子間距離を６００μｍとした時には、実施例３１の再点弧特性を１．００とした時、１．９４〜５．３０倍の再点弧倍率を示した。又、比較例２５で、標準とする実施例３１の特性と比較して、著しく劣り且つ大きなばらつきを示した。また実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、１２２．３〜２６１．７倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して、著しく劣化し且つばらつきも大きな接触抵抗特性を示した。
【０１７７】
接触抵抗の高いＣｕｘＳｂ粒子とＣｕｘＳｂ粒子同士の間の間隔を大とした事により、比較的接触抵抗の低いＣｕ相若しくはＣｕＳｂ合金相の間隔も大となり、従って組織的に粗大な組織状態となった事により、接触点の位置によって接触抵抗値に大きなばらつき幅を示した。再点弧特性に於いても粗大な組織状態が原因してカソードスポットの位置によって同様のばらつき状態が示され、再点弧値も大きなばらつき幅を示した。
【０１７８】
以上から｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−Ｃｕ｝合金中の補助成分ＣｕｘＳｂの平均粒子間距離は、実施例５０〜５３に示すように、０．２〜３００μｍの範囲とする事が望ましいことが分った。
【０１７９】
実施例５４〜５６
前記実施例１〜５３では、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金中に於いて、導電性成分中のＳｂの量（ＣｕＳｂ固溶体中に固溶するＳｂの量）を０．０１％とした場合の効果について示したが、本発明効果ではこれに限ることなく発揮される。
【０１８０】
即ち、図４の表図に示した実施例５４〜５６で、導電性成分中のＳｂの量を０．００４〜０．５質量％とした時には、実施例３１の再点弧特性を１．００とすると、０．８６〜０．９７倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。接触抵抗特性も、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、９５．７〜１３８．２倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１８１】
しかし、比較例２６のように、導電性成分中のＳｂの量を０．５質量％以上とした時には、実施例３１の再点弧特性を１．００とした時、０．９０〜２．０１倍の再点弧倍率を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して劣ることが分った。また、比較例２６では、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、３７２．４〜５８６．８倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と比較して、著しく劣化し且つばらつきも大きな接触抵抗特性を示した。
【０１８２】
実施例５７、５８
前記実施例３０〜５６では、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金に於いて、ＣｕＳｂ固溶体を導電性成分として採用した場合の効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１８３】
即ち、図４の表図に示した実施例５７のように導電性成分が｛Ｃｕ＋ＣｕＳｂ固溶体｝の場合、実施例５８のように｛Ｃｕ｝の場合のいずれとしても、実施例３１の再点弧特性を１．００とすると、０．８６〜０．９６倍の相対値を示し、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した再点弧特性を示した。接触抵抗特性も、実施例３１の接触抵抗値を１００とすると、８６．３〜１１７．０倍の相対値を示し、標準とする実施例２の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１８４】
尚、上記実施例１〜５６では、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金を製造後、接触面の表面粗さ（Ｒａｖｅ．）を２μｍとした場合の再点弧特性、接触抵抗特性に及ぼす効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１８５】
即ち、平均表面粗さ（Ｒａｖｅ．）を１０μｍ以下、最小値（Ｒｍｉｎ．）を０．０５μｍ以上とした場合でも、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した接触抵抗特性を示した。
【０１８６】
上記実施例１〜５８では、電極や導電軸に｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金を直接銀ロウ付けして、電気回路を構成した場合の再点弧特性、接触抵抗特性に及ぼす効果について示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮される。
【０１８７】
即ち、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金の接触面でない他方の面に少なくとも０．３ｍｍの厚さを有するＣｕ層を付与して、銀ロウ付け性を改善した場合でも、標準とする実施例３１の特性と同等の安定した再点弧特性、接触抵抗特性を示した。
【０１８８】
上記実施例１〜５８では、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金を製造後、接触面の表面粗さ（Ｒａｖｅ．）を２μｍとした場合の再点弧特性、接触抵抗特性に及ぼす効果について示したが、｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金で形成した接触面に、少なくとも１０ｋＶの電圧を印加した状態で、１〜１０ｍＡの電流を遮断させて表面仕上げする事によって、一層安定した再点弧特性、接触抵抗特性を示した。
【０１８９】
尚、上記した第１、第２の実施の形態で説明した接点を備えた真空バルブは、真空開閉装置のみならず、真空遮断器にも搭載されて、同様の効果を得ることができる。
【０１９０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、接点として｛Ｗ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金を搭載し、しかも、合金中の耐アーク成分としてＷ、ＷＭｏを採用し、しかもその量を６５〜８５％、その粒子直径を０．４〜９μｍとした。更に補助成分としてＣｕｘＳｂを採用し、しかもＣｕｘＳｂ量を０．０９〜１．４％、ＣｕｘＳｂのｘをｘ＝１．９〜５．５、その粒子直径を０．０２〜２０μｍ、その平均粒子間距離を０．２〜３００μｍとした。更に導電成分としてＣｕ、ＣｕＳｂ固溶体を採用し、ＣｕＳｂ固溶体中に固溶状態として存在するＳｂ量を０．５％以下とした。その結果アークを受けた時に選択的に優先して蒸発するＣｕｘＳｂの飛散を少なくなる様に制御するのみならず、被アーク時の熱衝撃によっても接点面上には、再点弧発生に対して有害な著しい亀裂発生も抑止され、Ｗ粒子の飛散脱落も軽減された。この様にＣｕｘＳｂによって合金組織の均一化等の改良を図ったので、アークを受けた後でも接点表面の溶融、飛散損傷が少なくなり、再点弧抑止、接触抵抗特性の向上を図ることができる。
【０１９１】
又、接点として｛Ｍｏ−ＣｕｘＳｂ−残部Ｃｕ｝合金を搭載し、しかも合金中の耐アーク成分としてＭｏ、ＭｏＷを採用し、しかもその量を５０〜７５％、その粒子直径を０．４〜９μｍとした。更に補助成分としてＣｕｘＳｂを採用し、しかもＣｕｘＳｂ量を０．０９〜１．４％、ＣｕｘＳｂのｘをｘ＝１．９〜５．５、その粒子直径を０．０２〜２０μｍ、その平均粒子間距離を０．２〜３００μｍとした。更に導電成分としてＣｕ、ＣｕＳｂ固溶体を採用し、ＣｕＳｂ固溶体中に固溶状態として存在するＳｂ量を０．５％以下とした。その結果アークを受けた時に選択的に優先して蒸発するＣｕｘＳｂの飛散を少なくなる様に制御するのみならず、被アーク時の熱衝撃によっても接点面上には、再点弧発生に対して有害な著しい亀裂発生も抑止され、Ｍｏ粒子の飛散脱落も軽減された。この様にＣｕｘＳｂによって合金組織の均一化等の改良を図ったので、アークを受けた後でも接点表面の溶融、飛散損傷が少なくなり、再点弧抑止、接触抵抗特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の真空バルブの第１の実施の形態を説明する実施例１〜２９と比較例１〜１３の条件を一覧とした表図である。
【図２】 本発明の真空バルブの第１の実施の形態を説明する実施例１〜２９と比較例１〜１３の特性を一覧とした表図である。
【図３】 本発明の真空バルブの第２の実施の形態を説明する実施例３０〜５８と比較例１４〜２６の条件を一覧とした表図である。
【図４】 本発明の真空バルブの第２の実施の形態を説明する実施例３０〜５８と比較例１４〜２６の特性を一覧とした表図である。
Claims (4)
- 真空内で接点の開閉を行うことで、電流の遮断、導通を行う真空バルブにおいて、
前記接点は、０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ６５〜８５質量％のＷと、
０．０２〜２０μｍの平均粒径と０．２〜３００μｍの平均粒子間距離を有し且つ０．０９〜１．４質量％のＣｕ３Ｓｂ、Ｃｕ２Ｓｂの少なくとも一方と、
残部のＣｕと、
で成る接点材料で製造されることを特徴とする真空バルブ。 - 真空内で接点の開閉を行うことで、電流の遮断、導通を行う真空バルブにおいて、
前記接点は、０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ６５〜８５質量％のＷと０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ０．００１〜５質量％のＭｏとをその大きさが０．４〜１０μｍの範囲にあるように一体化したものと、
０．０９〜１．４質量％のＣｕ３Ｓｂ、Ｃｕ２Ｓｂの少なくとも一方と、
残部のＣｕと、
で成る接点材料により製造したことを特徴とする真空バルブ。 - 真空内で接点の開閉を行うことで、電流の遮断、導通を行う真空バルブにおいて、
前記接点は、０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ５０〜７５質量％のＭｏと、
０．０９〜１．４質量％のＣｕ３Ｓｂ、Ｃｕ２Ｓｂの少なくとも一方と、
残部のＣｕと、
で成る接点材料で製造されることを特徴とする真空バルブ。 - 真空内で接点の開閉を行うことで、電流の遮断、導通を行う真空バルブにおいて、
前記接点は、０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ５０〜７５質量％のＭｏと０．４〜９μｍの平均粒径を有し且つ０．００１〜５質量％のＷとをその大きさが０．４〜１０μｍの範囲にあるように一体化したものと、
０．０９〜１．４質量％のＣｕ３Ｓｂ、Ｃｕ２Ｓｂの少なくとも一方と、
残部のＣｕと、
で成る接点材料により製造したことを特徴とする真空バルブ。
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