JPH01120718A - 電極とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガス開閉器の電力用開閉装置や真空開閉器等
で使用される電極とその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

電力用開閉装置や真空開閉器等で使用する電極は、第４
図に示すように、通電用台部材３の先端に、銅タングス
テン合金接点１が接合された構造をしていた。しかし、
最近では第３図に示すように、銅タングステン合金接点
Ｉを銅の溶浸によって形成し、さらに溶浸銅残部２を通
電用台部材３と直接接合した電極が使用されてきている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第４図に示すような場合、接合をろう接で行ったものは
、銅タングステン合金と他部材とのろう接が難しく接合
強度が安定していない。また、低融点、低電導率のろう
材が接合に介在しているため、短絡電流遮断時などの苛
酷な熱衝撃により、ろう接部骨より銅タングステン合金
接点が度々脱落した。そのため、電力の供給系統に大事
故が発生する危険性があった。

また、ろう材を使用しないで直接接合したものは、接合
時の加熱で通電用台部材が焼鈍され機械的強度が低下し
、さらに銅タングステン合金接点が酸化しやすいので、
接合部の加熱を最小限に留めなければならない。このた
め、直接接合方法として、従来摩擦圧接や電子ビーム溶
接を行っていた。しかし、これらの方法で接合しても銅
タングステン合金接点中のタングステン自体が酸化しや
すく、高融点金属であるために接合部で合金を造りにく
いうえ、また前記接点と通電用台部材の硬度差が大きい
と直接接合しにくいこともあって十分な接合強度が得ら
れなかった。

このため、高温でも安定な接合強度を有し、銅タングス
テン合金接点の酸化を防止するものとして、最近では第
３図に示すような銅タングステン合金接点ｌを銅の溶浸
によって形成し、この接点に接着した溶浸銅銭部２を通
電用台部材３と直接接合した電極が使用されてきている
。

しかし、前記のような溶浸銅銭部２を介して前記接点ｌ
と通電用台部材３を接合して電極を製造しても、溶浸銅
銭部には鋳造巣などの空孔が多数存在しているため、銅
タングステン合金接点と通電用台部材との接合強度が低
く、曲げ等に対する機械的強度も低く通電性に劣る欠点
があった。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 前記問題点を解決するためには、前記溶浸銅銭部を、通
電用台部材と接合する前に不活性ガス雰囲気中でヒータ
ーや電子ビーム等で加熱溶融し脱ガス処理し、冷間鍛造
等の硬化処理を行い空孔を除去するのが最適であること
を本発明者は見出した。

そして、前記処理をした溶浸銅銭部と通電用台部材を接
合するのに、不活性ガス雰囲気中での加熱圧接によれば
、接合強度も十分で安価に製造できる。摩擦圧接によれ
ば、更に大きな接合強度が得られる。特に通電用台部材
が銅または銅合金で製造されている場合、銅同士又は銅
と銅合金との接合となり接合強度が高く高温でも安定な
接合強度が得られる。

また、前記処理をした溶浸銅銭部と通電用台部材を接合
するのに電子ビームやレーザーを用いて溶接すれば容易
に強固な接合が得られる。

更に、溶浸銅銭部を多く生成させるようにし、本発明の
処理を施せば、これを直接通電用台部材として使用でき
、従来のような接点部と通電用台部材との接合の工程が
不用になり、しかも、電極としての強度が安定したもの
ができる。

前記の方法で作成した電極は、銅タングステン合金接点
と通電用台部材との接合の介在物である溶浸銅銭部には
、空孔がなく、また接合強度が極めて大きく、機械的強
度も向上し、通電性も良くなる。

以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。

（実施例） （１）タングステン粉末を圧力２ｔ／ｃｄ、形状φ１２
ｍＸ６ａｍに加圧成形し、１３００°Ｃの水素炉で焼結
してタングステンのスケルトンを作製した。そして前記
スケルトンをφ１２ｗＸ４０ｍｍの穴を明けたカーボン
ボックスに入れ、その上に銅の切断屑を詰めて前記の水
素炉で銅溶浸を行い、銅タングステン合金を作製した。

このとき、カーボン治具を用いて溶浸銅銭部が銅タング
ステン合金の片面に残るように工夫した。そして溶浸銅
銭部と一体となった前記合金を１１５０°Ｃの窒素炉に
入れて溶浸銅銭部を再溶融し、脱ガス処理を行なった。

それから溶浸銅銭部を冷間鍛造し、機械加工してφ２０
ｍｍＸ５０ｍ＋＋（ここでは銅タングステン合金厚さは
５閣）の形状に仕上げた。そして、この接点部材の組成
及び物性値を測定した。その結果を表１に示す。

表１ 次に、前記試料とφ３０３１Ｘ　１００１１１１の銅棒
を不活性ガス雰囲気中で加熱圧接、及び摩擦圧接と電子
ビーム溶接により接合した。そして、この接合部の硬度
を測定したが、前記３接合方法のいずれもＨＲＦ−７０
以上あった。溶浸銅残部を処理しない従来の方法のもの
は、ＨＲＦ−２５程度であるのに対して、４倍以上硬度
が高くなった。ロックウェルの６０ｋｇの荷重をかけた
鋼球圧子によっても接合面で剥がれや亀裂が生じなかっ
た。また、接合部分の断面写真を示す第２図によると、
溶浸銅残部２には空孔がなく、また接点部材１と溶浸銅
残部２、及び溶浸銅残部２と銅棒（通電用台部材３）が
強固に接合していることがわかる。以上のように接合部
において、機械的強度が向上していることがわかる。

（２）上記と同様に本発明の製造方法を用いて、厚さ５
ＩＩＩ１１の銅部材が一体形成されたφ３■×１閣の銅
タングステン合金接点の銅部材とφ３Ｉｍ×４腫の銅製
の通電用台部材とを、不活性ガス雰囲気中で加熱圧接し
たもの、及び摩擦圧接したものと電子ビーム溶接した電
極を作製した。比較試料として、従来から使用されてい
る銅溶浸によって形成された銅タングステン合金接点（
φ３ｍＸ１ｍ）の溶浸銅残部を無処理のまま銅製の通電
用台部材に、不活性ガス雰囲気中で加熱圧接したもの、
及び摩擦圧接したものと電子ビーム溶接した電極を前記
と同形状に作製した。さらに第４図に示すようなφ３■
Ｘ１ｍの銅タングステン合金接点をφ３　ｍ　Ｘ　４■
の銅棒にろう接した従来の電極を作成してＡＣ２２０Ｖ
、　３０００Ａの半サイクルアークを発生させて耐久試
験を行なった。試料はそれぞれ１０個試験した。その結
果を表２に示す。

表２から、溶浸銅残部を無処理のまま接点に接合して作
成した従来の電極より寿命が約２５〜４０数％以上延び
、接点をろう接したものと比較すると約２倍以上延びた
ことがわかった。本発明の製造方法を用いた電極は高温
でも安定な接合強度があることがわかった。更に本発明
の電極は、銅部材の電気伝導率を測定してみると溶浸銅
残部を処理しないで形成した従来の電極より良くなって
いる表２ ことがわかった。

〔発明の効果〕

本発明の電極を用いると、高温でも銅タングステン合金
接点の脱落が無く寿命が延び、接合部での機械的強度や
銅部材の通電性が向上する。

更に、本発明の電極の製造方法を用いると銅タングステ
ン合金接点を銅部材を介して通電用台部材に強固に接合
することができ接合時の加熱による通電用台部材の機械
的強度低下が抑制される。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の電極の断面図である。第２図は、本
発明の銅タングステン合金接点に一体形成された銅部材
と通電用台部材の接合部の断面組織写真を示す。第３図
は、溶浸銅残部を無処理のまま、通電用台部材と接合し
た従来の電極の断面図を示す。第４図は、ろう接により
形成された従来の電極の断面図を示す。図中、 １−銅タングステン合金接点、２−銅部材３−通電用台
部材、４−接合面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、銅タングステン合金接点が通電用台部材の先端に銅
   系部材を介して固着されている電極において、前記銅系
   部材が前記銅タングステン合金接点に溶浸固着した溶浸
   銅残部からなり、脱ガス、硬化されていることを特徴と
   する電極。 ２、銅タングステン合金接点が、タングステンスケルト
   ンへの銅の溶浸によって形成され、このとき銅タングス
   テン合金接点に溶浸固着している溶浸銅残部を不活性ガ
   ス雰囲気中で溶融脱ガスおよび鍛造硬化処理後、通電用
   台部材と接合して形成することを特徴とする電極の製造
   方法。 ３、前記接合が圧接によることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の電極の製造方法。 ４、前記接合が溶接によることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の電極の製造方法。 ５、前記圧接が摩擦圧接によることを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の電極の製造方法。