JPH02226623A

JPH02226623A - 真空バルブ用接点

Info

Publication number: JPH02226623A
Application number: JP4681489A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yamamoto; 敦史山本; Isao Okutomi; 功奥富; Mitsutaka Honma; 三孝本間
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1990-09-10
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JP2695902B2

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、真空バルブ用接点に関する。

（従来の技術）第３図は、−船釣な真空バルブの内部構成を示す断面図
である。同図に示すように真空バルブは、絶縁材料から
なるほぼ円筒状の絶縁容器１と、その両端面に封止金具
２，３を介して装着された金属製の端板４，５とにより
絶縁容器が構成され、その内部に真空雰囲気の遮断室６
が形成されている。この遮断室６内には端板４を気密に
貫通して第１の導電棒７が固定して設けられ、端板５を
貫通して第２の導電棒８が軸方向に可動に設けられてい
る。第１の導電棒７および第２の導電棒８の対向端には
それぞれ接点９を有する固定電極１０および接点１１を
有する可動電極１２が互いに対向するように取り付けら
れている。第２の導電棒８と端板５との間には、両者の
間の気密性を保持するためにベローズ１３が取り付けら
れている。

また、このベローズ１３には両接点９，１１間に発生す
るアーク蒸気から保護するためにアークシールド１４が
設けられている。真空バルブとしての開閉操作は図示し
ていない駆動機構により第２の導電棒８を介して行われ
る。

第４図は、一般に用いられているＣｕ−Ｃｒ合金接点の
断面図である。同図に示すように、Ｃｕ−Ｃｒ合金接点
は、粒子状の耐弧材であるＣｒ１６と、その周囲の導電
材であるＣｕ１７から形成されている。Ｃｕ中の他元素
の固溶量は、導電性を考慮して、通常低く抑えられてい
る。

また、Ｃｕ−Ｃｒ合金接点の表面に、組織が微細な（微
細組織層）１８層を形成させた接点も用いられている。

その断面を第５図、そして微細組織層の部分を拡大して
第６図に示した。第６図に見られるように微細組織層は
数μｍ程度のＣｒ粒子１９と粒子間のＣｒ相２０から形
成されている。

（発明が解決しようとする課題）以上述べたような真空バルブ用接点は、再点弧特性の観
点から、接点表面が平滑でかつ接点の機械的強度が大き
いことが要求される。

前述の第４図の接点の場合、接点表面は加工したままの
状態であるため接点表面は微視的には非常に荒れた状態
となっている。また、ＣｕとＣｒは、固相状態ではほと
んど固溶しあうことがなく、液相状態においても通常の
溶解方法では、液相が２相分離してしまう。このため、
第４図に示したような合金接点は、一般に固相焼結法あ
るいは溶浸法において作成されており接点の機械的強度
はあまり大きくなく、従って再点弧の抑制には必ずしも
満足な状態ではない。

このような接点表面の平滑性および機械的強度の改善の
ために、接点表面を熱処理することによって接点表面に
微細組織層を形成させることが従来に行われている。

このような微細層が形成されることにより、接点表面は
かなり平滑になる。この微細層は接点表面の一部もしく
は全体がいったん溶融した後凝固して形成されたもので
ある。しかし、Ｃｕ−Ｃｒ系合金は前述したように液相
領域に、２層分離領域が存在し、しかもＣｕとＣｒの融
点には８００℃以上の差が存在するため最高到達温度お
よび冷却速度などの熱処理条件によって大きく変化する
。

従来の接点表面に見られる微細層は、第６図に示すよう
にＣｕ層２０中にＣｒ微粒子１９がまばらに分散したも
のであり、微細層の主体はＣｕ層である。このため従来
の接点は機械的強度の点で未だ満足のいくものではない
という問題がある。

本発明は、表面に非常に平滑でかつ機械的強度の極めて
大きい微細組織層を有するＣｕ−Ｃｒ合金接点を提供す
ることを目的とするものである。

〔発明の構成〕

（３題を解決するための手段）本発明は直径１０〜１５０μｍのＣｒ粒子と、それをと
り囲むＣｕ相とで構成された第１の相と、直径０．１〜
５μｍの微細Ｃｒ粒子とそれをとり囲むＣｕ相とで構成
された第２の相とからなるＣｕＣｒ合金接点であって、
上記第２相中の微細Ｃｒ粒子中に、微細Ｃｒ粒子径のほ
ぼ１／２〜１／１００の直径を有する複数のＣｕ粒子が
高度に分散していることを特徴とする真空バルブ用接点
である。

また、本発明においては、上記第２相中の微細Ｃｒ相中
には、少なくとも１ｗｔ％以上のＣｒが固溶されており
、かつ、第２相が接点表面層の少なくとも一部を形成し
ていることが好ましい。

さらに本発明においては、上記第２相中の微細Ｃｒ粒子
が相互に接触し連結しあっていることが好ましい。

本発明の接点は、接点表面に、急激でかつピーク温度の
非常に高い熱履歴を与えることにより容易に作成し得る
。

上記の非常に高いピーク温度とは、接点組織によって決
まる液相２相分離領域上限温度をはるかに越え、液相が
極めて短い時間内で均一化され得る程度の温度を意味し
、また急激な熱履歴とは、冷却時に液相２相分離温度領
域を通過するのに要する時間が非常に短く、上述したよ
うな極めて微細な組織が形成される程度、冷却速度が大
きいことを意味する。

（実施例）第４図に示したようなＣｕ−Ｃｒ合金接点表面に急激で
かつピーク温度の非常に高い熱履歴を与え接点表面に第
１図および第２図に示したような、組織が極めて微細な
層を形成させる。

ここでは、接点表面にアーク放電を印加することによっ
て熱履歴を与える場合について説明する。

放電の条件は、交流５０Ｈｚ、ｌ０ＫＡ、ギャップ長５
ｍｍ、アーク時間１０ｍ５で４回繰り返し行った。

放電後、接点の再点弧特性の評価を行なった。

評価結果を表１に示した。

以上説明した実施例と比較するため、従来の第５図およ
び第６図に示したような微細組織層を接点表面に形成さ
せ再点弧特性の評価を行なった。

この場合は、アーク放電により、実施例に比ベピーク温
度の低い熱履歴を接点表面に与えた。

放電条件は、直流５０Ａ１ギヤツプ長５ｍｍ。

アーク時間１０ｍ５で５０回繰り返し行なった。

放電後、同様に接点の再点弧特性の評価を行なった。こ
れを表１に比較例−１として示した。

加工したままの接点についても再点弧特性の評価を行な
い、比較例−２として表１に示した。

また、第１図および第２図と構造が同様であるが、寸法
の異なる組織を接点表面に形成させた場合についても評
価を行ない、比較例−３として示した。この場合は、実
施例に比べ、ピーク温度の高さが同等あるいはそれ以上
で冷却速度が比較的ゆるやかな熱履歴を接点表面に与え
°ることにより、容易に形成させることができる。ここ
では、−例として、交流５０Ｈｚ、５ＫＡ、ギャップ長
０．５ｍｍ、アーク時間１０ｍ５で４回行なった場合に
ついて示した。

さらに、第２図と構造、寸法とも同様であるが、接点表
面のわずかな部分にしか形成されない場合についても評
価し、比較例４として示した。このような状態は、実施
例と同様な熱処理を、その繰り返し回数を半減して行な
うことにより容易に実現できる。

表１に見られるように、従来の接点（比較例１および２
）では再点弧発生確立が２％前後見られているのに対し
、本発明の接点（実施例１）においては、再点弧発生が
極めて少なく、再点弧特性が顕著に改善されている。

また、微細層の構造が同一でも、粗大な組織となってい
る。比較例３、および微細層の生成が不十分な比較例４
では、十分な改善が見られていない。

なお、本実施例および比較例では、Ｃｕ−５０ｗｔ％Ｃ
ｒ合金接点を用いて検討したが、その他の組織について
も本発明は有効である。

なお、表面層を強化した本発明接点を使用した真空バル
ブに於ける耐溶着性は、この表面層で溶着を引きはずし
開極するという期待は低くなるため、特に耐溶着性を配
慮することを要求される場合には、例えばＢ１のような
耐溶着性向上成分を、再点弧発生を高めない程度の量添
加して、対応することが有効である。この場合には、第
４図の１７のマトリックスから破壊が起こる。

前記した実施例および比較例における、再点弧特性の評
価条件は次の通りである。

直径３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状接点片を、デイマウ
ンタプル形真空バルブに装着し、ｌ０ＫＶＸ５００Ａの
回路を２０００回遮断した時の再点弧発生頻度を測定し
、２台の遮断機（真空バルブとしては６本）の全体の発
生確率で示した。接点の装着に際しては、ベーキング加
熱（４５０℃、３０分）のみ行ない、ろう材の使用なら
びにこれに伴う加熱は行なわなかった。

〔発明の効果〕

本発明の接点は、機械的強度の非常に大きい極微細組織
を接点表面に有しているため再点弧発生確率を小さく維
持することが可能となる。したがって、本発明によれば
、信頼性の一層向上した真空バルブ用接点を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の接点の構成を示す断面図、第２図は本
発明の接点の表面の極微細組織層の構成を示す拡大断面
図、第３図は真空バルブの構成を示す断面図、第４図は
従来のＣｕ−Ｃｒ接点の一例の構成を示す断面図、第５
図は従来の微細層を有する接点の一例の構成を示す断面
図、第６図は、第５図に示す接点表面の微細層を示す拡
大断面図。１・・・絶縁容器、４．５・・・金属性の端板、７．８
・・・導電棒、９．１１・・・接点、１３・・・ベロー
ズ、１５・・・アークシールド、１６・・・接点素材中
のＣｒ粒子、１７・・・接点素材のＣｕマトリックス、
２１・・・極微細組織層、２２・・・極微細組織層中の
極微細Ｃｒ粒子、２３・・・極微細組織中のＣｕマトリ
ックス。

Claims

【特許請求の範囲】１、直径１０〜１５０μｍのＣｒ粒子と、それをとり囲
むＣｕ相とで構成された第１の相と、直径０．１〜５μ
ｍの微細Ｃｒ粒子とそれをとり囲むＣｕ相とで構成され
た第２の相とからなるＣｕ−Ｃｒ合金接点であって、前
記第２相中の微細Ｃｒ粒子中に、該微細Ｃｒ粒子径のほ
ぼ１／２〜１／１００の直径を有する複数のＣｒ粒子が
高度に分散していることを特徴とする真空バルブ用接点
。２、第２相中の微細Ｃｕ相中には、少なくとも１ｗｔ％
以上のＣｒが固溶されており、かつ、前記第２相が接点
表面層の少なくとも一部を形成していることを特徴とす
る、請求項１の真空バルブ用接点。３、第２相中の微細Ｃｒ粒子が相互に接触し連結し合っ
ていることを特徴とする、請求項１の真空バルブ用接点
。