JPH01258330A - 真空バルブ用接点材料の製造方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、導電材料と耐弧材料とから構成される真空バ
ルブ用接点材料の製造方法に関する。

（従来の技術） 公知の真空バルブを第４図に、また、その電極部分を第
５図に示す。

第４図の真空バルブにおいては、絶縁材料によりほぼ円
筒状に形成された絶縁容器２と、この両端に封止金具３
ａ、３ｂを介して取付けた金属性の蓋体４ａ、４ｂとで
真空気密構成の遮断室１が形成されている。この遮断室
１内には、導電棒５゜６の対向する端部に取付けられた
１対の電極７゜８が配設され、上部の電極７を固定電極
、下部の電極８を可動電極としている。またこの可動電
極８の電極棒６には、ベローズ９が取付けられ、遮断室
１内を真空気密に保持しながら電極８の軸方向の移動を
可能にしている。また、このベローズ９上部には金属性
のアークシールド１０が設けられ、ベローズ９がアーク
蒸気で覆われるのを防止している。電極７．８を包囲す
るように遮断室１内に金属性のアークシールド１１が設
けられ、絶縁容器２がアーク蒸気に直接さらされるのを
防止している。電極７，８の対向面にはそれぞれ接点１
３ａ、１３ｂが設けられている。さらに電極８は、第２
図に拡大して示すように、導電棒６にろう何部１２によ
って固定されるか、または、かしめによって圧着接続さ
れる。接点１３ｂは、電極８にろう何部１４で固着され
ている。

本発明は、上記したような真空バルブにおける接点１３
ａ、１３ｂの双方またはいずれか一方を構成するのに適
した接点材料の製造方法に関するものである。

真空バルブ用接点材料に要求される特性としては、耐溶
着性、耐電圧性および遮断性能で示される基本三要件の
ほかに、温度上昇および接触抵抗が低く安定しているこ
とが重要な要件となっている。しかしながら、これらの
要件の中には相反する関係にあるものがあるので、単一
の金属材料によってすべての要件を満足させることは不
可能である。このため、実用されている多くの接点材料
においては、不足する性能を相互に補えるような２種以
上の元素を組合せ、かつ大電流用あるいは高電圧用等の
ように特定の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有するものが開発されている。し
かしながら、さらに強まる高耐圧化および大電流化の要
求を充分満足する真空バルブ用接点材料は未だ得られて
いないのが実状である。

たとえば、大電流化を指向した接点材料としてＢｉのよ
うな溶着防止成分を５％以下の量で含有するＣｕ−Ｂ１
合金が知られている（特公昭４１−１２１３１号公報）
が、Ｃｕ母相に対するＢｉの溶解度が極めて低いため、
しばしば偏析を生じ、遮断後の表面荒れが大きく、加工
成形が困難である等の問題点を有している。

また、大電流化を指向した他の接点材料として、Ｃｕ−
Ｔｅ合金も知られている（特公昭４４−２３７５１号公
報）。この合金は、Ｃｕ−Ｂ１系合金が持つ上記問題点
を緩和してはいるが、Ｃｕ−Ｂ１系合金に比較して、雰
囲気に対し、より敏感なため接触抵抗等の安定性に欠け
る。

さらに、これらＣｕ−Ｔｅ５Ｃｕ−Ｂｉ等の接点の共通
的特徴として、耐溶着性に優れているものの、耐電圧特
性が従来の中電圧クラスへの適用には充分であるとして
も、これ以上高い電圧分野への応用に対しては、必ずし
も満足でないことが明らかとなってきた。

一方、Ｃｕ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｗ合金等、耐弧材料と導
電材料を複合化した接点材料も知られている。この種の
接点材料は、高温下で耐弧材料と導電材料の性能が好ま
しい状態で発揮されるため、種々の真空バルブ用接点材
料として使用されている。

しかしながら、この合金の製造上の問題点として、耐弧
材料の偏析および導電材料中への耐弧材料の固溶、場合
によっては、耐弧材料中への導電材料の固溶という問題
がある。耐弧材料の偏析は、局所的な導電率の低下やヒ
ートショックに対する強度低下を引き起こす。また、導
電材料中への耐弧材料の固溶は、接点素材自体の導電率
の低下を引き起こす。

さらに、耐溶着性の面からＣｕ−Ｂ１．Ｃｕ−Ｔｅ合金
と、耐弧材料−導電材料合金とを比較すれば、後者が前
者に比して、大幅に劣っていることも広く知られている
事実である。

以上述べたように、耐弧材料と導電材料から構成される
真空バルブ用接点材料には、均一な特性、言い換えれば
均一組織を有する接点材料を製造するという信頼性の面
、および耐溶着性を考慮し、Ｃｕ−Ｂ１に比して大きい
引き離し力を備えた操作機構が不可欠である、という小
型化・経済性の点で不十分なところがある。

（発明が解決しようとする課題） 導電材料と耐弧材料かから構成される従来の真空バルブ
用接点材料には、素材の均一性と耐溶着特性の改良が問
題点として挙げられる。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、素
材の均一性および耐溶着特性に優れた、信頼性の高い、
導電材料と耐弧材料から構成される真空バルブ用接点材
料の製造方法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（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の真空バルブ用接点材
料の製造方法は、導電材料のすべておよび耐弧材料の少
なくとも一部分を溶融した後、急冷凝固させ、耐弧材料
を過飽和に含有した導電材料および／または導電材料を
過飽和に含有した耐弧材料を含む微細な組織を形成する
第１の工程と、前記過飽和成分を熱処理によって排除す
る第２の工程とを備えたことを特徴とする。

（作　用） 一般に、導電材料と耐弧材料から構成される接点材料の
製造方法には、固相焼結法と溶浸法の２通りがある。固
相焼結法で製造される接点において１００％の充填率を
得ることは困難であり、より確実な方法として溶浸法が
用いられる。しかし、この溶浸法においても、耐弧材料
の粒径が細かい場合、溶浸材である導電材料が十分に浸
入できない箇所が発生する場合が多い。これを防止する
ために、耐弧材料に導電材料の一部を添加してスケルト
ンを製作し、その後、導電材料を溶浸する方法も考えら
れている。この方法を用いれば、スケルトン全域にわた
って導電材料を溶浸することができる。しかしながら、
この方法によれば、スケルトン製作時に混合した導電材
料の塊がそのまま残存し、これが不均一組織を生じさせ
、アーク集中時等に発生する高温加熱による熱膨張差が
接点内部にクラックを発生させる原因となる。

研究によれば、耐弧材料および導電材料から構成される
接点組織の不均一化は、超微粒子耐弧材料を主成分とす
るスケルトンを製造する時点において、導電材料をある
程度添加することに起因する。しかし、この導電材料の
添加は次工程の溶浸工程を行う上において必要不可欠な
ものであり、溶浸工程を伴う製造方法にとって、致命的
なものである。この組織の不均一化が前述したようなヒ
ートショックによる接点材料の割れ等を発生させ、接点
機能を著しく低下させる。

本発明においては、この問題を解決するため導電材料の
みならず、耐弧材料をも少なくとも一部溶融させ、その
後、冷却・凝固させる。これによれば、導電材料および
耐弧材料の双方とも自由度が増加し、充分な充填率が得
られる。さらに付は加えれば、素材全体の自由度が増加
すれば良いのであるから、耐弧材料の一部が固体のまま
存在していても、全体の自由度に多大な影響を与えない
のは容易に理解できよう。

しかし、この製造方法には、２つの欠点がある。

１つは、導電材料と耐弧材料の分離および偏析という問
題であり、もう一つは接点素材としての導電率の低下に
よる耐溶着性の低下という問題である。

本発明においては、この分離・偏析に対しては、溶融後
の冷却条件を制約することにより防止する。

研究によれば、１０３℃／秒以上の冷却速度で溶融素材
を冷却することにより導電材料と耐弧材料の分離・偏析
が開始される前に素材全体を凝固させることができるこ
とが判明した。この時の耐弧材料を主成分とする粒子の
径は最大２０μｍ程度であった。１０３℃／秒より遅い
冷却速度の場合は、耐弧材料を主成分とした粒子の径は
２０μｍを超え、かつ、組織全体を観察すると、耐弧材
料と導電材料の偏析・分離も認められ、接点材料として
の機能を充分に果せるものではなかった。

このように溶融素材の冷却速度を制御することにより均
一な素材を製作することが可能になるが、この製造方法
によって製作された素材の導電率が、従来の同一成分の
素材よりも著しく低いという現象が発生した。この原因
は、導電材料中に多量の耐弧材料成分が含有されている
ためであると判断された。例えばＣｕ−Ｃｒ系合金の場
合、Ｃｕ中に約５〜１０ｗｔ％のＣｒが固溶しているこ
とが分った。そのために著しい導電率の低下が見られる
ことになる。この状態では接点材料として使用するには
特に耐溶着性の点から無理がある。この導電材料中の耐
弧材料成分を排除するために種々検討した結果、溶解後
の急冷凝固により微細な組織を得た後の冷却工程におい
て、温度制御を施すことにより解決できることを発見し
た。すなわち、溶融後の急冷凝固によって得られた素材
を、その凝固後の冷却において、好ましくは、８００℃
〜４００℃の温度区間のうち少なくとも１００℃の温度
差間を０．６〜６．０℃／分の冷却速度で行うことによ
り導電材料中の耐弧材料成分をほとんど排除できること
が判明した。ここで６℃／分を超える冷却速度では、導
電材料中の耐弧材料成分の排除は充分でなく、導電率の
大幅な回復は期待できず、０．６℃／分未満の冷却速度
では、導電率特性に対する悪影響は無いが、製造時間が
長時間化し、経済的に不利になる。

さらに本発明においては、溶融後の急冷凝固によって得
られた素材を、その凝固後の冷却工程において、８００
℃から４００℃の温度区間において、いずれかの温度で
少なくとも０．２５時間加熱保持することによっても導
電率の回復がなされることが見い出された。加熱保持に
よる耐弧材料の析出を利用したものであり、実験によれ
ば、最低０．２５時間の保持が析出に必要であった。こ
の加熱保持は、耐弧材料の析出を目的としたものである
から、溶融・急冷凝固素材について前述した２通りの温
度制御を行わず、例えば室温まで冷却したとしても、再
加熱により４００℃〜８００℃の温度区間で少なくとと
も０．２５時間加熱保持することによって導電率を回復
させることができる。

次に耐溶着性の改善作用について述べる。

一般に耐弧材料と導電材料から構成される接点材料の耐
溶着特性は、耐弧材料の粒径の小さい方が良好である。

ただし、Ｃｕ−Ｃｒ系接点において遮断時等に発生する
ＣｕおよびＣｒから構成される微細層は例外である。な
ぜならば、ＣｕとＣ「がお互いに固溶しているために、
ＣｕとＣｒの界面が非常に強固なものとなっているから
である。

以上のような背景のもとに、本発明においては、耐弧材
料の少なくとも一部および導電材料のすべてを溶融し、
急冷することにより、偏析がなく、耐弧材料を主成分と
する粒子の細かい接点素材を製造することができる。こ
の方法によれば、急冷の速度により、耐弧材料を主成分
とする粒子の大きさを制御することができ、１０３℃／
秒の急冷速度にすることによって、偏析のない２０μｍ
程度の耐弧材料を主成分とする粒子が得られる。さらに
冷却速度を向上させると粒子径はさらに小さくなり、よ
り良好な耐溶着特性を有する接点素材を製造することが
できる。しかしながら、前述したように、急冷したまま
では良好な接点材料を得ることは困難である。なぜなら
ば、導電材料中に多大な耐弧材料成分が過飽和状態で存
在し、導電率の低下を引き起すからである。この過飽和
の耐弧材料成分を除去するために、溶融・凝固後に適当
な温度制御を施すことが必要になるのである。

この温度制御の効果は前述した均一組織を得る条件のそ
れと一致する。

また、耐溶着性をより一層向上させる方法として、Ｂｉ
、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｅのうち少なくとも１つ以上を
合計で０．１−５ｗｔ％添加して、同様な製法で接点を
製作することも有効である。

上記添加元素は高導電材料への固溶度が低く、かつマト
リクスを脆化させる特徴を有しており、この元素の添加
により耐溶着性は一層大幅に向上する。ただし、これら
の元素は、いずれも蒸気圧が高いため、耐電圧特性を低
下させるおそれがあり、その添加量は微量な程良い。

（実施例） 次に、本発明による接点材料の製造方法の一例について
説明する。−例として、導電材料とじてＣｕを、耐弧材
料としてＣｒをそれぞれ原料とし、消耗電極アーク法を
用いた場合の製造方法について述べる。

第１図に示すように、平面方向から見て５ｍｍ（厚さ）
Ｘ３０ｍ＋ｅ（幅）の断面寸法を有する３枚のＣｒ片１
５と７．５ｍｕ（厚さ）Ｘ３０ｍ＋＊（幅）の断面寸法
を有する２枚のＣｕ片１６を厚さ方向に交互に積層し、
３０ｍｍＸ３０ｍｍの断面寸法を有する角材を形成し、
これを消耗電極１７とした。

この消耗電極１７を、第２図に示すように、内径６０ｍ
＋ｓの水冷銅るつぼ１８内に挿入する。るつぼ１８の内
壁面と消耗電極１７の外面との間に絶縁板１９を挿入し
て不必要な場所での放電を防ぐ。

次いで２００　ｍｍ１１ｇのアルゴン雰囲気中で消耗電
極１７とるつぼ１８との間に２０Ｖの電圧を印加し、１
５００Ａの電流により、その間で発弧させ、Ｃｕ−Ｃｒ
の溶融状態の複合体２０を得る。次に、この複合体２０
を８００℃ＸＩＨｒの熱処理を施し接点材料を得る。

このようにして製造されたＣｕ−Ｃｒ接点材料はＣｒを
主成分とする粒子の径が５μｍ程度で、かつＣｕ中のＣ
ｒ固溶量も０．０２％以下であり、Ｃｒの粒子径および
Ｃｕの導電率からも耐溶着性に優れた接点材料であり、
かつ、素材組織のバラツキも少ない。

したがって、上記製造方法により製造された接点材料に
おいては均一な組織が得られ、かつ耐溶着性にも優れて
おり、真空バルブ用接点材料として最適である。

以下に本発明の接点材料を評価したときの条件方法を第
１表に示す。

組織の均一性 製造された接点材料の断面を研摩し、鏡面仕上げした後
、光学顕微鏡で観察し、耐弧材料の凝集・導電材料の塊
が比較的少ないものを０印、それに比して著しく劣るも
のをＸ印、その中間をΔ印とした。したがって評価は、
相対評価である。

耐溶着性 外径２５ｍｍの一対の円板状試料に外径２５ｍｍ。

先端が曲率半径１００ｍ＋＊の球面をなす加圧ロッドを
対向させ、１００ｋｇの荷重を加え１０−５ｍｍＨｇの
真空中において、５０Ｈｚ、２０ＫＡの電流を２０ミリ
秒間通電し、その時の試料とロッド間の引き外しに必要
な力を測定し耐溶着性の判断をした。なお、評価は、比
較例１と１５に示した溶浸上りのＣｕ−Ｃｒ合金および
Ｃｕ−Ｗ合金の溶着引き外し力を１．００としたときの
相対的な値で比較した。第１表には上記接点数３個の測
定値におけるバラツキ幅を示す。

耐電圧特性 耐電圧特性の低下が心配される第３元素を添加した試料
についてのみ実施した。各接点合金についてパフ研摩に
より鏡面仕上げしたＮｉ針を陽極とし、同様に鏡面仕上
げした各試料を陰極とし、両極間のギャップを０．５ｍ
ｍとし、１０−６ｍｍＨｇの真空において徐々に電圧を
上げていってスパークを発生させたときの電圧値を測定
し、静耐圧値を求めた。第１表に示す測定データは３回
の繰返しテストを行なった時のバラツキ値を含めて、溶
浸上りのＣｕ−Ｃｒ合金（比較例１）との比較を、静耐
圧値を１．００としたときの相対的な値で示した。

導電率 製作した接点材料を粗さ番号３００まで研摩した後、シ
グマメータによって測定し、焼鈍された純Ｃｕに対する
導電率の比で示した。

なお、凝固速度は、以下のようにして求めた。

すなわち、電極１７の下面とるつぼ１８の底面との間隔
、電極素材の比熱、落下速度、および、るつぼ表面温度
から計算によって求めた。また、凝固速度を変化させる
場合には、電極１７の下面とるつぼ１８底面との間隔を
変化させることにより行った。

以上のようにして製造された各接点材料について検討し
、その最良値を求める。

※比較例１ 従来の製造方法の１つである溶浸法を用いたＣｕ−Ｃｒ
接点材料の例である。製造工程の概略を記すと、約１０
０μｍのＣｒ粉末をプレスし、真空中で９５０℃Ｘ３０
分の焼結を実施し、充填率約５０％の成形体を得る。次
に１１５０℃×６０分の加熱工程でＣｕを溶浸させ、所
定の成分のＣｕ−Ｃｒ接点を製造する。このような工程
を経て製造されたＣｕ−Ｃｒ接点は第１表に示すような
諸特性を示す。ただし、耐溶着性および耐電圧特性につ
いてはこの試料が基準であるため特性値を１．０とした
。

※比較例２ 比較例１と同様に従来の製造方法の１つである固相焼結
法を用いたＣｕ−Ｃｒ接点材料の例である。粒子径約１
００μｍのＣ「粉末と粒子径約１０μｍのＣｕ粉末を混
合し、圧カフｔ／ｃ−のプレス加工および１０００℃×
６０分の焼結を数回繰り返すことにより所定成分のＣｕ
−Ｃｒ接点材料を製造する。このような工程を経て得ら
れたＣｕ−Ｃｒ接点材料は第１表に示すように比較例１
と同等の諸特性を示し、本発明に対する基準となるもの
である。なお、比較例１，２共に、Ｃｒ粉末径が大きい
ために組織の不均一は見られない。

※実施例１〜３、比較例３ 凝固条件に対する諸特性の関係を調査するため、Ｃｕ−
Ｃｒを素材とし、前述の消耗電極アーク法により、凝固
速度を１５Ｘ１０　．７Ｘ１０３゜１Ｘ１０３．０，５
Ｘ１０３℃／秒と変化させた。

後工程の温度制御は８００℃×１時間の再加熱とアルゴ
ン（Ａｒ）雰囲気中での急冷凝固とした（実施例１〜３
．比較例４）。その特性を第１表に示す。その結果、導
電率はほぼ一定であるものの、耐弧材粒子径は冷却速度
と共に大きくなり（１，５，２０，３５μｍ）、耐溶着
性の改善率も低下してくる。ただし、その低下割合は冷
却速度１０３℃／秒、耐弧材粒子径２０μｍのものまで
は大きくなく、冷却速度０．５Ｘ１０３℃／秒、耐弧材
粒子径３５μｍのものでは明確な利点が得られず、かつ
バラツキが大きくなっている。これは組織の不均一さが
表面化されていることに起因していると推定できる。し
たがって、本実施例から、冷却速度は１０８℃／秒以上
であり、耐弧材径が２０μｍ程度のものが良好な特性を
得られると言うことができる。

※実施例４．比較例４〜５ 再加熱を施す場合の最適熱処理温度を考える。

実施例２と同一の製法で、再加熱時の保持温度だけを９
００℃、４００℃、３００℃としたものを試料とした（
比較例４．実施例４．比較例５）。

特性を第１表に示す。保持温度４００℃のものが良好な
特性を示したのに対し、９００℃のものは導電材料中へ
の耐弧材料の固溶、３００℃のものは、耐弧材料の析出
不足のため、良好な特性を得ることができなかった。こ
れらの実施例および実施例２の結果から、再加熱を施す
場合の保持温度は４００℃〜８００℃が望ましいと言え
る。

栗実施例５．比較例６ 再加熱を施す場合の最適保持時間を考える。

実施例２と同様な製法によって製作した。ただし、再加
熱時の保持時間を０．２５時間、０．１時間とした（実
施例５．比較例６）。特性を第１表に示す。保持時間を
０．２５時間としたものは、導電率・耐溶着性ともに良
好な値を示した。これに対し、保持時間０．１時間とし
たものは、不十分な耐弧材料の析出および質量効果のた
め良好な特性は得られなかった。したがって再加熱を施
す場合は、少なくとも０．２５時間の保持時間を要する
。

※実施例６〜７．比較例７〜９ 次に、溶融・凝固後の冷却工程において一時保持する場
合の最適値を求める。

まず、保持温度について考える。

素材を溶融・凝固した後、冷却する段階において、各々
１０００℃、８００℃、３００℃Ｘ０．２５時間の保持
を行った（比較例７．実施例６〜７．比較例８）。その
結果を第１表に示す。

再加熱の場合と同様に、９００℃のものは、導電材料中
への耐弧材料の固溶、３００℃のものは析出不足のため
、良好な特性を得ることができなかったのに対し、８０
０℃、４００℃のものは、導電率・耐溶着性ともに良好
な値を示した。

一方、保持時間について考える。

実施例６と同様な製法であるが、保持時間を０．１時間
と短縮した試料（比較例９）は、不十分な耐弧材料の析
出および質量効果のため、良好な特性を得ることができ
なかった。

以上の実施例により、溶融・凝固後、冷却工程の途中で
一定温度で保持し、導電率および耐溶着性を向上させる
には、保持温度範囲を４００℃〜８００℃、保持時間０
．２５時間以上とするのが望ましい。

米実施例８〜１０．比較例１０〜１４ 次に、溶融・凝固後に冷却する段階において、温度制御
を施す場合の最適値を求める。

まず、温度制御に有効な温度範囲を求める。この最適値
を求めるために、溶融・凝固を施した素材を冷却の段階
においてそれぞれ１０００℃から９００℃、８００℃か
ら７００℃、５００℃から４００℃、４００℃から３０
０℃という温度範囲で、６℃／分の冷却速度で徐冷、他
の範囲では３０℃／分の冷却を施し、試料製作を行った
（比較例１０．実施例８〜９．比較例１１）。その結果
を第１表に記す。８００℃から７００℃。

５００℃から４００℃の範囲で温度制御を行ったものは
耐弧材料の排除に成功し、良好な結果を得ている。これ
に対し、１０００℃から９００℃および４００℃から３
００℃という温度範囲では耐弧材料の排除が十分に行な
われておらず、導電率・耐溶着性ともに劣っている。

また、温度制御範囲を８００℃から７５０℃と短縮した
もの（比較例１２）についても良好な結果が得られてい
ない。

次に、温度制御の際の冷却速度に注目する。

８００℃から７００℃の温度制御範囲において、冷却速
度を各々１２℃／分、０．６℃／分、０．１℃／分とし
た試料を製作した（比較例１３゜実施例１０．比較例１
４）。その結果、冷却速度が１２℃／分のものは耐弧材
料の排除を充分にはできなかった。０．６℃／分、０．
１℃／分のものは、ともに良好な値が得られた。しかし
、０、　１℃／分という冷却速度は経済的面から非合理
的であることは言うまでもない。

以上、溶融・凝固後に冷却する段階において温度制御を
施す場合は、その温度制御範囲を４００℃から８００℃
とし、その区間は最低でも１００℃を要し、かつ、冷却
速度は経済性をも考慮し、０．６〜ｂ 米実施例１１〜１３ 前述したようにＢｉ、Ｔｅ等の低融点元素を微量添加す
ることにより耐溶着性を向上させることができる。

Ｃｕに０．３％Ｂｉ、　０．５％Ｔｅ、　０．３％Ｓｅ
と０．　５％Ｔｅ（それぞれｗｔ％）を各々添加したＣ
ｕ基材のブロックとＣ「ブロックを交互に組み合わせ、
前述したような寸法の電極を作成した。これを消耗電極
アーク法により溶融・凝固した。この時の凝固速度は各
々６．５Ｘ１０３゜６．５ｘｌＯ，６ｘｌＯ３℃／秒と
した。これに８００℃×１時間の再加熱を施すことによ
りＣｕ−Ｃｒ接点材料を製作した（実施例１１〜１３）
。なお、低融点成分は製造中に蒸気化しゃすいため、第
１表に示すような成分に減少した。

このようにして得られた接点材料は、組織も均一であり
、導電率・耐電圧の低下も少なく、耐溶着性は大幅に向
上した。

※実施例１４ 消耗電極アーク法以外の高エネルギー密度を照射する方
法としてエレクトロスラグ溶解を利用したものを、第３
図を参照して説明する。

消耗電極アーク法と同様な電極２１を用いる。

この先端を直径６０ｍｍの水冷銅るつぼ２２に充填した
スラグ２３中に埋入し、電極２１とるつぼ２２間に２０
Ｖ、１５０ＯＡの電流を電源Ｅから印加し、スラグ２３
を媒体として溶融・凝固を行った。凝固速度は６Ｘ１０
３℃／秒であった。その後、８００℃×１時間の再加熱
を施した（実施例１４）。

このようにして製造されたＣｕ−Ｃｒ接点材料は組織も
均一であり、導電率・耐溶着性とも良好であることが確
認された。

次にＣｕ−Ｗの例で調査する。

※比較例１５ 従来の製造方法である溶浸法によって製造されたＣｕ−
Ｗ合金の例である。３μｍ粒径のＷ粉末と１０μｍ粒径
のＣｕ粉末を５：１の割合で混合、プレス成形し、１０
００℃×６０分の条件で焼結し、８０％の充填率の成形
体を得る。次いで１１５０℃×６０分でＣｕを溶浸し、
Ｃｕ　−Ｗ接点材料を得る。このようにして得られた諸
特性をＣｕ−Ｗ基準とする。ただし、このようにして得
られたＣｕ−Ｗの接点の組織にはＣｕの凝集が見られる
不均一組織となっている。このため耐溶着性は０．９−
１．２の間でバラライでいる。

栗実施例１５〜１７．比較例１６ ５＋ｍＸ３０ｍｍの断面寸法を有する３枚のＷ片と５ｍ
ｍＸ３０ｍｍの断面寸法を有する２枚のＣｕ片とを交互
に積層し、２５ｏｍＸ３０ｍｍの断面寸法を有する角材
を形成し、これを消耗電極とした。これをＣｕ−Ｃｒの
消耗電極アーク法と同様な製法で溶融・凝固した。電気
条件は２０Ｖ、１８００Ａである。凝固速度は、１７Ｘ
１０３，７Ｘ１０３゜ｌＸ１０３．０．７Ｘ１０３℃／
秒の４通りとした。その後、８００℃×１時間の再加熱
を行った（実施例１５〜１７．比較例１６）。

このようにして得られたＣｕ　−Ｗ接点材料のＷ粒径は
各々１，７，２０．４０μｍであった。

Ｃｕ−ＷはＣｕ−Ｃｒに比して耐溶着性は良好であるた
め、本製造法において、顕著な耐溶着性の向上は見られ
なかったが、バラツキは小さくなった。また、凝固速度
が遅くなり、Ｗ粒径が大きくなるに従い、耐溶着性能は
低下し、４０μｍのものでは１．４−１．６と実機への
適用が困難となる。

次に組織の均一性について比べると、従来法である溶浸
法に比して、本方法によるものは均一性に富んでいる。

しかしながら冷却速度が遅い４０μｍのものでは徐々に
偏析が始まっている。以上の実験結果から、凝固条件は
１０３／秒以上の冷却速度で、耐弧材粒径が２０μｍ以
下のものが組織の均一性を示し、耐溶着性も従来と同様
でかつバラツキが小さいと言える。これによりヒートシ
ョック等による接点材料の割れを解消することができる
。

来実施例１８ 導電材料がＡｇである場合について確認する。

Ｃｕ−Ｗの消耗電極の構成要素のＣｕをＡｇに置き換え
ることにより消耗電極を作製した。これを２０Ｖ、１８
００Ａ（７）電気条件で、７Ｘ１０”℃／秒の凝固速度
で凝固させた。次いで８００℃×１時間の再加熱を施し
た（実施例１８）。この製造工程によって得られたＡｇ
−Ｗ接点材料も均一な組織が得られることが判明した。

なお、上記実施例で記述しなかったＭｏ、Ｔｉ。

Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｆｅの耐弧材料、ｐｂ、ｓｂの低融点
元素の添加についても同様な結果を得られることは容易
に想像できよう。

〔発明の効果〕

上記実施例の結果からも理解されるように本発明に係る
真空バルブ用接点材料の製造方法によれば、耐溶告性の
向上および組織の均一化を同時に達成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は接点素材を製造するための素材の斜視図、第２
図は消耗電極アーク法の模式図、第３図はエレクトロス
ラグ法の模式図、第４図は本発明の接点材料が適用され
る真空バルブの断面図、第５図は第４図の接点部の拡大
断面図である。 １・・・遮断室、２・・・絶縁容器、３ａ、３ｂ・・・
封止金具、４ａ、４ｂ・・・蓋体、５，６・・・導電棒
、７・・・電極（固定電極）、８・・・電極（可動電極
）、９・・・ベローズ、１０．１１・・・アークシール
ド、１２・・・ロウ付は部、１３ａ、１３ｂ・・・接点
、１４・・・取付は部、１５・・・Ｃｒブロック（耐弧
材料）、１６・・・Ｃｕブロック（導電材料）、１７・
・・電極、１８・・・るつぼ、１９・・・絶縁板、２０
・・・複合体、２１・・・電極、２２・・・るつぼ、２
３・・・スラグ、２４・・・複合体。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 為１図　　　　為２図 り１ 地３図 為４図 も５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導電材料と耐弧材料とから構成される真空バルブ用
   接点材料の製造方法において、 導電材料のすべておよび耐弧材料の少なくとも一部分を
   溶融した後、急冷凝固させ、耐弧材料を過飽和に含有し
   た導電材料および／または導電材料を過飽和に含有した
   耐弧材料を含む微細な組織を形成する第１の工程と、前
   記過飽和成分を熱処理によって排除する第２の工程とを
   備えたことを特徴とする真空バルブ用接点材料の製造方
   法。 ２、第１の工程において溶融から凝固までの急冷を１０
   ３℃／秒以上の冷却速度で行い、耐弧材料を主成分とす
   る高融点材料を直径２０μｍ以下の微細なものとした後
   、 （ａ）冷却温度区間８００℃から４００℃のうち少なく
   とも所定温度差間１００℃を冷却速度が０．６〜６．０
   ℃／分で冷却する、 （ｂ）冷却温度区間８００℃から４００℃のうちいずれ
   かの温度で少なくととも０．２５時間加熱保持する、 （ｃ）冷却温度区間８００℃から４００℃のうちいずれ
   かの温度で少なくとも０．２５時間再加熱する、 の３熱処理工程のうち少なくとも１つからなる第２の工
   程を施すことを特徴とする請求項１記載の真空バルブ用
   接点材料の製造方法。 ３、導電材料は、Ｃｕおよび／またはＡｇであることを
   特徴とする請求項１記載の真空バルブ用接点材料の製造
   方法。 ４、耐弧材料が素材中に２０〜８０ｗｔ％含有され、そ
   の成分はＣｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖおよび
   Ｆｅのうちの少なくとも１つを含有していることを特徴
   とする請求項１ないし３のいずれかに記載の真空バルブ
   用接点材料の製造方法。 ５、第１の工程における溶融は高エネルギー密度を有す
   るビーム照射により行われることを特徴とする請求項１
   ないし４のいずれかに記載の真空バルブ用接点材料の製
   造方法。 ６、溶融金属中にＢｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｅのうち
   の少なくとも１つ以上の元素を合計で０．１〜５ｗｔ％
   含有していることを特徴とする請求項１ないし５のいず
   れかに記載の真空バルブ用接点材料の製造方法。