JPH0254819A - 真空バルブ用接点材料 - 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） この発明は、真空バルブの接点材料に用いられる焼結合
金に関し、より詳細には、電流さい断時性および高周波
消弧特性を改良した真空バルブ用接点材料に関する。

（従来の技術） 真空中でのアーク拡散性を利用して高真空中で電流しゃ
断を行なわせる真空バルブの接点は、対向する固定、可
動の２つの接点から構成されている。この真空バルブを
用いて、電動機負荷などの誘導性回路の電流をしゃ断す
るとき、過度の異常サージ電圧が発生し、負荷機器を破
壊させる恐れがある。

この異常サージ電圧の発生原因は、例えば、真空中にお
ける小電流しゃ断時に発生するさい新現象（交流電流波
形の自然ゼロ点を待たずに強制的に電流しゃ断が行われ
ること）、或いは高周波消弧現象などによるものである
。

さい新現象による異常サージ電圧の値Ｖｓは、回路のサ
ージインピーダンスＺｏと、電流さい断値１ｃの積、す
なわちＶｓ−Ｚｏ−１ｃで表される。従って、異常サー
ジ電圧Ｖｓを低くするためには電流さい断値１ｃを小さ
くしなくてはならない。

上記の要求に対し−Ｃ５炭化タングステン（ＷＣ）と銀
（Ａｇ）とを複合化した合金の接点を用いた真空開閉器
が開発され（特願昭４２−６８４４７号、米国特許節３
６８３１３８号）、これが実用化されている。

このＡ　ｇ　−ＷＣ系合金の接点は、 （１）ＷＣの介在が電子放射を容易にさせ、（２）電界
放射電子の衝突による電極面の加熱に基ずく接点材料の
蒸発を促進さぜ、更に、（３）接点材料の炭化物がアー
クにより分解し、荷電体を生成してアークを接続する等
の点で優れた低さい断電流特性を発揮する。

また、低さい断電流特性を発揮する他の接点材料として
、ビスマス（Ｂｉ）と銅（Ｃｕ）とを複合化した合金が
製造され、この材料が真空バルブに実用化されている（
特公昭３５−１４９７４号、米国特許第２９７５２５６
号、特公昭４１−１２１３１号、米国特許第３２４６９
７９号）。この合金のうち、Ｂｉを１０重量％（以下ｗ
ｔ％）としたもの（特公昭３５−１４９７４号）は、そ
の適度な蒸気圧特性を有するので、低いさい断電流特性
を発揮し、また、Ｂｉを０．５ｗｔ％とした（特公昭４
１−１２１３１号）は、結晶粒界に偏析して存在する結
果、合金自体を脆化し、低い溶着力外力を実現し大電流
しゃ断性に優れている。

低さい断電流特性を得る他の接点材料として、ＡｇとＣ
ｕとの比率をはぼ７：３としたＡｇ−Ｃｕ−ＷＣ合金が
提案されている（特願昭５７−３９８５１号）。この合
金において、従来にない限定をしたＡｇとＣｕとの比率
を選択するので、安定したさい断電流特性を発揮すると
記載されている。

更に、特願昭６０−２１６６４８号公報には、耐弧性材
料の粒径（例えば、ＷＣの粒径）を０．２〜１μｍとす
ることにより、低さい断電流特性の改善に有効であるこ
とが示唆されている。

（発明が解決しようとする課題） 真空しゃ断器には、低サージ性が要求され、そのために
、従来では、上述のように低さい断電流特性（低チョッ
ピング特性）が要求されていた。

しかしながら、真空バルブは、近年、電導機等の誘導性
回路に適用されることが一層増えると共に、高サージイ
ンピーダンス負荷も出現したため、真空バルブは一層安
定した低さい断電流特性を持つことが望まれるのは勿論
のこと、高周波消弧特性（高周波電流しゃ断能力）につ
いても兼備し満足しなくてはならない。これは、電流さ
い断によるサージ以外に繰返し高周波再発弧によるサー
ジが負荷の絶縁にとって脅威となることが判明したから
である。

従来、これらの両特性を同時に満足させる接点材料はな
かった。

すなわち、前記電流さい断によるサージ（過電圧）は、
電流さい断値を小さくすることにより改善できるが、一
方の繰返し高周波再発弧によるサージは、電流さい断器
、電極間で絶縁破壊が発生した時に回路条件により流れ
る高周波電流をしゃ断することで、回復電圧値が増大し
、更に、電極間での絶縁破壊が発生する過程の繰返しに
よって回復電圧値が増大し、過大なサージ電圧を発生さ
せるものである。この場合では、高周波電流を消弧する
ために発生するものであり、高周波消弧特性をサージ電
圧が小さくなるように改善させることにより、発生サー
ジを低減させることができるため、高周波電流放電の続
弧特性の改良・安定化を計る必要がある。

ＷＣとＡｇとを複合化した合金の接点（特願昭４２−６
８４４７号、米国特許第３６８３１３８号）では、さい
断電流値自体が不十分であるのみならず、高周波消弧特
性の改善に対して何等の配慮がなされていない。

１０ｗｔ％のＢｉとＣｕとを複合化した合金（特公昭３
５−１４９７４号、米国特許第２９７５２５６号）では
、開閉回数の増大と共に電極間空間への金属供給量が減
少し、低さい断電流特性の劣化が現れ、高蒸気圧元素量
に依存して耐電圧特性の劣化も指摘されている。しかも
、高周波消弧特性を十分に満足していない。

０．５ｗｔ％のＢｉとＣｕとを複合化した合金（特公昭
４１−１２１３１号、米国特許第３２４６９７９号）で
は、低さい断電流特性が不十分である。

また、ＡｇとＣｕとの重量比率をはぼ７：３としたＡｇ
−Ｃｕ−ＷＣ合金（特願昭５７−３９８５１号）および
耐弧性材料の粒径を０，２〜１μｍとする合金（特願昭
６０−２１６６４８号）では、高周波消弧特性を十分に
満足していない。

この発明は上述の背景に基づきなされたものであり、そ
の目的とするところは、優れた低さい断電流特性と高周
波消弧特性を兼備し、苛酷化する真空しゃ断器への要求
に応える接点材料を提供することである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明者は、上記の課題解決のために研究開発を進め
た結果、Ａｇ−Ｃｕ−ＷＣ系接点材料において、Ａｇと
Ｃｕとの含有量、その比率および存在状態を最適化する
と共に、耐弧性成分のＷＣの粒径を一層微細化すれば、
この発明の目的達成に有効であるとの知見を得て、この
発明を完成するに至った。

すなわち、この発明のＡ主バルブ用接点材料は、Ａｇお
よびＣｕの高導電性成分とＷＣの耐弧性成分とを含むＡ
ｇ−Ｃｕ−ＷＣ系真空バルブ用接点材料であって、 （ｉ）　　高導電性成分の含有量は、ＡｇとＣｕとの総
計量（Ａｇ十Ｃｕ）が２５〜６５ｗｔ％であり、Ａｇと
Ｃｕとの総計量中に占めるＡｇの比率（Ａｇ／　（Ａｇ
＋Ｃｕ））が４ｏ〜８ｏｗｔ％であり、 （１１）耐弧性成分の含有量は、３５〜７５ｗｔ％であ
り、 （１１１）この接点材料の組織は、高導電性成分のマト
リックスおよび厚さまたは幅５μｍ以下の不連続相と、
１μｍ以下の耐弧性成分の不連続粒とからなり、高導電
性成分の不連続相が、マトリックス中で５μｍ以下の間
隔で微細にかつ均一に分散されていることを特徴とする
ものである。

この発明の好ましい態様において、１ｗｔ％以下のＣｏ
よりなる第１補助成分を含めることができる。

更に、この発明の好ましい態様において、１　ｐｐ１１
〜１０Ｘ１０２ｐｐＩＩのＣよりなる第２補助成分を含
めることができる。

この発明の御飯様では、高導電性成分の厚さまたは幅５
μｍ以下の不連続相がマトリックス中で５μｍ以下の間
隔で微細にかつ均一に分散されている存在状態を示す部
分において、 高導電性成分のマトリックスおよび不連続相が、各々、 Ａｇを溶解したＣｕ固溶体およびＣｕを溶解したＡｇ固
溶体もしくは、 Ｃｕを溶解したＡｇ固溶体およびＡｇを溶解したＣｕ固
溶体である。

この発明の望ましい御飯様において、第１補助成分のＣ
ｏは、平均粒径が１０μｍ以下であり、Ｃｏの一部また
は全部がＮＬまたは／およびＦｅによって置換すること
ができる。

この発明の望ましい別の態様において、第２補助成分の
Ｃは、平均粒径が１μｍ以下であり、かつＣがフリーカ
ーボンとして高導電性成分の不連続相と耐弧性成分の不
連続粒との界面に高度に分散している。

この発明の望ましい更に別の態様において、高導電性成
分について、厚さまたは幅５μｍ以下の不連続相がマト
リックス中で５μｍ以下の間隔で微細にかつ均一に分散
されている存在状態は、高導電性成分総計量のうちの少
なくとも５０面積％占める。

（作　用） 電流さい断時性の改善には、電流さい断値自体をより低
い値に維持すること以外に、そのばらつき幅を縮めるこ
とも極めて重要である。前述の電流さい新現象は、接点
間の蒸気量（材料物性としては蒸気圧、熱伝導）、接点
材料からの放出電子などと関係が深いとされ、発明者ら
の実験によれば、前者の方が寄与が大きいことが判明し
た。従って、蒸気を供給し易くするか、あるいは供給し
易い材料で接点を作成すれば？Ｓ流さい新現象が緩和で
きることが判明した。上述のＣｕ−Ｂ１系合金はこうし
た観点に立つもので、低いさい断値を有する。しかしな
がら、致命的な欠点として、Ｂｉが持つ低融点（２７１
℃）のために通常真空バルブで行われる６００℃近傍の
ベーキング或いは８００℃の銀ろう付は作業時に、Ｂｉ
の溶融による移動・凝集の結果、電流さい断時性を維持
すべきＢｉの存在が不均一になってしまう。このため、
電流さい断値のばらつき幅が増大する現象が見られる。

一方、Ａ　ｇ−ＷＣで代表されるＡｇ−耐弧性材料系合
金では、耐弧性材料（この場合ＷＣ）の沸点におけるＡ
ｇの蒸気量に左右されるものの他方、前記Ｃｕ−Ｂ１系
におけるＢｉの蒸気圧よりＡｇの蒸気圧は著しく低いた
めに接点のどの位置に（Ａｇか耐弧性材料か）にアーク
の足が固着するかによって、温度不足すなわち蒸気不足
を招くことがある。結果的には、電流さい断値のばらつ
き幅が現れることが確認された。このように電流さい断
終期の接点面の急激な温度低下をＡｇと耐弧性材料との
組合わせのみによる合金によって阻止しアークを維持さ
せることは既に限界であると考えられた。更に、高性能
化するためには、何等かの補助技術を付与する必要があ
るとの結論に至った。この改良の１つの考えとして前記
特願昭５７−３９８５１号明細書では、高導電性成分を
ＡｇとＣｕとの合金にすることによって結晶粒を細かく
分布させる技術を示唆している。この技術により飛躍的
に特性の安定化が図られた。アークが主として固着する
位置が、耐弧性成分の場合とＡｇ−Ｃｕ系合金との場合
があり、いずれの場合もＡｇ−Ｃｕ蒸気の供給による電
流さい新現象の緩和（改良）が行われるが、耐弧性成分
に固着した場合には、若干のばらつきが発生した。

一方、耐弧性成分をより微細化することで、ばらつき幅
の改善が見られる。従って、耐弧性成分の粒径が電流さ
い新現象に重要な役割を果たすことを示唆すると共に、
耐弧性成分が初期粒径のほぼ１０〜２０倍程の大きさに
偏析が見られた接点材料では著しいばらつきを示した観
察結果を併せて考慮すると、粒径に特定の範囲があるこ
とを示唆している。

しかしながら、特願昭５７−３９８５１号明細書のよう
に、ＡｇとＣｕとの量およびＷＣの粒径を所定の値に制
御して、さい断電流特性の改善に対しては、重要な技術
的進展が見られたものの、これらの技術から、より一層
の低さい断電流特性の向上および高周波消弧特性の確保
、特に高周波消弧特性の改善は得られなかった。

前述の様に、繰返し高周波再発弧によるサージは、電流
さい断器、電極間で絶縁破壊が発生した時に回路条件に
より流れる高周波電流をしゃ断することで、回復電圧値
が増大し、更に、電極間での絶縁破壊が発生する過程の
繰返しによって回復電圧値が増大し、過大なサージ電圧
を発生させるものである。過大なサージ電圧を抑制する
ためには、微小電極間ギャップでの絶縁破壊時に流れる
高周波電流放電を消弧させることなく、商用周波数の負
荷電流が立ち上がってくるまで、続弧させるのが望まし
い。

この商用周波数の負荷電流が立ち上がれば、次の電流ゼ
ロ点を向える時までには、しゃ断器は充分な電極間ギャ
ップ長に開離しているため、この電流ゼロ点後に電極間
で絶縁破壊を生じることなくまた繰返すことなくしゃ断
が完了する。このために前述したような過大なサージ電
圧の発生はない。

また、続弧には至らなくとも、高周波消弧能力を小さく
すれば、高周波再発弧によるサージが小さくなる。

すなわち、微小電極間ギャップでの高周波７１流放電の
続弧特性を改善すればよい。

この続弧特性の改善の為に、この発明では、まず第１に
、高導電性成分のＡｇとＣｕとを共存させる。しかも、
■Ｃｕを溶解したＡｇ固溶体および■Ａｇを溶解したＣ
ｕ固溶体の、マトリックスおよび不連続相（層状組織、
または棒状組織）を形成し、この不連続相の幅または厚
みを５μｍ以下とし、かつこの不連続相をマトリックス
中で５μｍ以下の間隔で微細にかつ均一に分散させるこ
とによって、アークスポット径の大きさに比べて同等若
しくは好ましくはそれ以下となるように設計される。そ
の結果、アークを維持・持続させる機能を主として分担
しているＡｇとＣｕ成分（以下、アーク維持材）の融点
を低下させると同時に蒸気圧を上昇させる。

次いで、第２に、ＷＣ粒の平均粒径を１μｍ以下、好ま
しくは０．８μｍ１より好ましくは０．６μｍ以下に設
定される。この要件により、アーク維持材の分散を、よ
り一層高度微細分散状態にするのを促進する。すなわち
、ただ、アーク維持材（ＡｇとＣｕ）の含有量およびそ
の比率を所定の範囲に選択しても、後述する実施例・比
較例に示すように、低さい所持性と高周波消弧特性との
両立が得られない。この発明により、ＷＣ粒の平均粒径
を所定の値と組合わせて初めてアーク維持材（ＡｇとＣ
ｕ）の組織を高度に微細化した効果を一層引出し、かつ
安定化させる。

一般に蒸気圧の高い材料の真空アーク中でのイオンの電
荷は低くなる傾向にある（参照、Ｃ，Ｗ。

Ｋ１ｗｂｌｌｎ著ｒＥｒｒｏｓｌｏｎ　ａｎｄ　Ｉｏｎ
ｉｚａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅＣａｔｈｏｄｅ　　５ｐ
ｏｔ　　Ｒｅｇｌｏｖｓ　　ｏｆ’　　Ｖａｃｕｕｍ　
　Ａｒｃｓ　　Ｊ　　、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｌ’　Ａｐ
ｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｌｃｓｓ　Ｖｏｌ、４４．Ｎｏ、
７゜ｐ３０７４．１９７３）。すなわち、蒸発量が増加
するだけではなく、イオン価数の低いイオンがアーク中
に多く存在することとなる。従って、微小電極間ギャッ
プでの高周波電流放電の際、電流ゼロ点を迎えるとき、
微小電極間ギャップ中に存在する残留プラズマ量は、ア
ーク維持材がＡｇのみ、或いはＣｕのみの場合よりも、
ＡｇとＣｕとが所定の条件で存在する場合の方が多いこ
とになる。これは、この発明の目的である低さい所持性
と高周波消弧特性との同時確保に好ましい。

更に、ＡｇよりもＣｕのイオンの方が質量が軽いが電流
ゼロ点時のイオンドリフト速度（Ｃｕでは９３０ｉ／ｓ
ｅｅ　ｓ　Ａ　ｇでは６３０ｔｓ／ｓｅｃ　）が大きい
為に（前記文献）、電極に衝突する時のエネルギーでは
、Ｃｕのエネルギーの方が大きい。このイオンインパク
トにより電極が局部的に加熱され、先に述べた残留プラ
ズマ量の効果と相乗して高周波小電流放電時に、電流ゼ
ロ点時を迎えても、新たにカソードとなる電極表面では
、新たなカソードスポットを生成し易くなり、高周波小
電流放電時での続弧特性を改善する。

この様な改善された続弧特性を有するために、微小電極
間ギャップ時、絶縁破壊が発生しても商用周波数の負荷
電流が立ち上がり易くなり、結果的に０．５サイクルア
一ク時間を延長することになり、電極が充分に開極した
後に電流ゼロ点時を迎えるために、過大なサージ電圧の
発生を抑えることができる。この様に、本願発明のＡｇ
とＣｕとの含有量、その比率および存在状態、更に、耐
弧性成分のＷＣの粒径を一層微細化することにより、低
さい所持性と高周波消弧特性とを同時に改良することが
できる。

（実施例） 図面を参照しつつ、この発明をより具体的に説明する。

第１図は真空バルブの断面図、第２図は真空バルブの電
極部の拡大断面図である。

第１図に於いて、しゃ断室１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を介して設けた金属性の蓋体４ａ、４ｂとで真
空密に構成されている。

前記しゃ断電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
たこの電極８の電極棒６には、ベローズ９が取付けられ
しゃ断電１内を真空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ことを防止している。又、前記電極
７，８を覆うようにしゃ断電１内に金属性のアークシー
ルド１１が設けられ、これにより絶縁容器２がアーク蒸
気で覆われることを防止している。更に電極８は、第２
図に拡大して示す如く導電棒６にろう材部１２によって
固定されるか、又はかしめによって圧若接続されている
。接点１３ａは電極８にろう付１４によってろう付で取
付けられる。なお、接点１３ｂは電極７にろう付により
取付けられる。

次に、この接点材料の製造方法の一例につき説明する。

製造に先立って、必要粒径別に耐弧性成分および補助成
分を分類する。分類作業は例えば篩分けと沈降法とを併
用して行うことで容易に所定粒径の粉末を得る。まず所
定粒径のＷＣとＣ。

および／またはＣを所定量および、所定粒径のＡｇを所
定量の一部用意し、これらを混合し、その後加圧成型し
て粉末成形体を得る。

ついで、この粉末成形体を露点が一５０℃以下の水素雰
囲気或いは真空度が、１．３Ｘ１０’Ｐａ以下で、所定
温度、例えば１１５０℃×１時間にて仮焼結し、仮焼結
体を得る。

ついで、この仮焼結体の残存空孔中に所定量および所定
比率のＡｇ−Ｃｕを１１５０”ＣＸ１時間で溶浸しＡｇ
　−Ｃｕ　−Ｃｏ−ＷＣ合金を得る。溶浸は主として真
空中で行うが、水素中でも可能である。

Ｃｏを配合しないＡｇ−Ｃｕ−ＷＣについても同様であ
りカーボンは、ＷＣ或いはＡｇ−Ｃｕといずれか又は双
方に、あらかじめ混合させておき、仮焼結体を得る。

尚、合金中の導電成分の比率Ａｇ／　（Ａｇ＋Ｃｕ）の
制御は、次の様にして行った。例えばあらかじめ所定比
率Ａｇ／　（Ａｇ＋Ｃｕ）を有するインゴットを、温度
１２００℃、真空度１．３×１０’Ｐａで真空溶解を行
ない、切断し溶浸用素材として用いた。導電成分の比率
Ａｇ／（Ａｇ＋Ｃｕ）の制御の他の方法は仮焼結体を作
る際、あらかじめ、所定量の一部をＷＣ中に混合させて
おき後から残余のＡｇ又はＡｇ＋Ｃｕを溶浸させること
でも、所望組成の接点合金を得ることが出来る。

次に、本発明実施例データを得た評価方法、および評価
条件につき述べる。

（１）電流さい断時性 各接点を取付けて１Ｏ−３Ｐａ以下に排気した組立て式
真空バルブを製作し、この装置を０．８ｍ／秒の開極速
度で開極させ遅れ小電流をしゃ断した時のさい断電流を
測定した。しゃ断電流は２０Ａ（実効値）、５０Ｈｚと
した。開極位相はランダムに行い５００回しゃ断された
ときのさい断電流を接点数３個につき測定しその平均値
および最大値を第１〜６表に示した。尚、数値は、実施
例２のさい断電流値の平均値を１．０とした場合の相対
値で示した。

（２）高周波消弧特性 遅れ力率の小電流を開閉したとき、電流さい断によって
負荷側に過電圧が発生すると、真空バルブの極間にはそ
の過電圧と電源電圧の差が加わる。

もし極間の電圧が接点間隙の耐電圧値を超えると絶縁破
壊して放電し、接点には過渡的な高周波電流が流れる。

この高周波電流がしゃ断されると再び最初の段階に戻っ
て過電圧が現われ、それがまた接点間隙の放電を起こさ
せるというくり返しになる。このようなくり返しの現象
は多重再発弧現象としてよく知られている。真空しゃ断
器のように高周波消弧能力の高いしゃ断器では、回路条
件によっては多重再発弧により大きなサージ電圧が発生
し、負荷機器（電動機や変圧器）の絶縁をおびやかすこ
とがある。一般に高周波消弧能力が小さいほど、再発弧
をくり返し難く、発生するサージは小さくなると言われ
ている。

この高周波消弧特性を各接点について調べるために、各
接点を取付けて１０’Ｐａ以下に排気した真空バルブを
製作し、この真空バルブを組込んだしゃ断器テロ、　１
６ｋＶ、　１５０ｋＶＡの単相変圧器の負荷電流しゃ断
試験を行った。しゃ断器と変圧器間は長さ１００ｍの６
．６ｋＶ単心ＣＶケーブル（導体断面積２００ｍｒｒ？
）で接続した。負荷電流は１０Ａ（実効値）、シゃ断器
の開極速度は０．８ｍ／秒（平均）とし、しゃ断器の開
極位相を制御し、多重再発弧が発生する位相でしゃ断さ
せた。多重再発弧時に接点に流れる過渡的な高周波電流
はしゃ断器廻りのインダクタンスと電源側、負荷側の浮
遊キャパシタンスにより決まる周波数をもち、今回の試
験では過渡的な高周波電流の周波数は約１００　ｋＨｚ
であった。高周波消弧能力のｎｌ定は各接点につき２０
回のしゃ断試験を行い、開極後ｌｌｌ５経過時の高周波
消弧能力の平均値を求めた。

表中の値は、実施例２の高周波消弧能力（上記条件で電
流しゃ断した電流零点時の電流減少率ｄｉ／ｄｔ［Ａ／
μ秒〕）を１００とした場合の相対値を示す。

供試接点の内容 第１〜第６表に供試接点の材料内容とその対応する特性
データを示す。

表のようにＡｇ　−Ｃｕ　−ＷＣ−Ｃｏ合金中のＡｇ＋
Ｃｕ量を１４．３ｖｔ％〜８２．２ｖｔ％、ＡｇとＣｕ
との比率Ａｇ／　（Ａｇ＋Ｃｕ）を０〜１００ｗｔ％の
範囲に変化させ、かつＡｇとＣｕとの存在状態が、すな
わち、高導電性成分の厚さまたは幅５μｍ以下の不連続
相（層状または／および棒状組ａ）がマトリックス中で
５μｍ以下の間隔で微細にかつ均一に分散されている存
在状態の領域の占める割合を、例えば７５〜１００面積
％、５０面積％、２５面積％、１０面積％以下に区別け
した。これらは各接点の冷却過程に於ける冷却速度、す
なわち１０００℃又はそれより高い温度より７７０℃ま
での間の温度区域のうちの、任意の温度での温度差１０
０℃間の平均冷却速度を上記面積％になるよう調整しな
がら得る。例えば好ましくは６℃／分より早い速度で冷
却しながら凝固させることによって得る。０．６℃／分
より遅い速度ではＡｇとＣｕの分散に不利となる。

更に、使用するＷＣの粒径を０．１μｍ〜９μｍの接点
につき評価すると共に、補助成分としてＣｏを使用した
場合（Ｃｏ＝０．０５〜３．５μｍ）、使用しない場合
（Ｃｏ−ゼロ）およびＣｏの粒径も０．１〜４４μｍの
場合につき夫々を関連づけて、その効果を検討した。

これらの条件と対応する結果を表１〜６に示した。

実施例１〜３、比較例１〜２ 平均粒径０．７μｍのＷＣ粉末および平均粒径１．５μ
ｍのＣｏ粉末を用意する。これらを所定比率混合後、焼
結後の残存空隙量を調整するよう成形圧をゼロ−８トン
／Ｃ−の範囲で適宜選択しながら成形する。この場合、
合金中のＡｇ＋Ｃｕｉの多い実施例３　（Ａｇ＋Ｃｕ＝
６５ｗｔ％）、比較例２　（Ａｇ＋Ｃｕ−８２，２ｗｔ
％）では、成形圧を特に、低くするか、若しくはあらか
じめＡｇ＋Ｃｕの一部をＷ　Ｃｓ　Ｃｏと共に混合した
混合粉を得て、これを成形する方法を採る。これらの混
合粉を成形後、実施例１、比較例１では、例えば１１０
０〜１３００℃で焼結し、ＷＣ−Ｃｏ焼結体を得る。実
施例２〜３、比較例２ではこれより低い焼結温度で焼結
し焼結体を得る。このようにして空隙量の異なる焼結体
の空隙中に、Ａｇ＋Ｃｕを溶浸しく又は必要によりＡｇ
のみを溶浸することもある）最終的にＡｇ　−Ｃｕ　−
ＷＣ−Ｃ。

合金中の（Ａｇ＋Ｃｕ）量が、１４〜８２　ｗ　ｔ％（
比較例１〜２、実施例１〜３）の合金を得る。

これらの接点素材を所定の形状に加工後、前述した評価
方法、条件にて、さい断時性および高周波消弧特性を評
価した。

前記したように、さい断時性の評価は、５００回しゃ断
させたときの特性で比較した。第１〜２表の比較例１〜
２、実施例１〜３に示すように合金中の（Ａｇ＋Ｃｕ）
Ｊｕｌでのさい断値の平均値は実施例２　（Ａｇ＋Ｃｕ
＝４６．１ｗｔ％、Ａｇ／（Ａｇ＋Ｃｕ）＝７３．５％
）を１．０とした相対値で比較した場合、２．０倍以下
の上昇（特性の劣化）になっているが、Ａｇ＋Ｃｕ−１
４，３ｗｔ％（比較例１）およびＡｇ＋Ｃｕ−８２，２
ｗｔ％（比較例２）では、最大値が、上昇しているのに
対しＡ４＋Ｃｕが２５〜６５ｗｔ％（実施例１〜３）で
は、比較値が２．　０倍以下に安定（特性良好）してい
る。特にＡｇ＋Ｃｕ−１４，３ｗｔ％（比較例１）のよ
うにＡｇ＋Ｃｕ量が少ない接点のさい断時性は、更に多
数回のしや断を行うと約２０００回開閉前後より、さい
断時性が劣化するのが見られる。

一方、高周波消弧特性の評価を行うと、同様に実施例２
の特性を標準とした相対値で検討すると、Ａｇ＋Ｃｕ量
が２５〜６５ｗｔ％（実施例１〜３）では安定した特性
を示すが、Ａｇ＋ｃｕｆｆｉが１４．３ｗｔ％（比較例
１）および８２．　２ｗｔ％（比較例２）では、前記相
対値が増加（特性の劣化）の傾向にあり、相対値が２０
０を越すことが認められる。従ってＡｇ−Ｃｕ−ＷＣ−
Ｃｏ合金中の　Ａｇ＋Ｃｕｊｉｋは、さい断時性および
高周波消弧特性の両親点から２５〜６５　ｗ　ｔ％の範
囲が好ましい。

実施ｆ！４４〜８、比較例３〜６ 前述したようにＡｇ＋ＣｕＱが好ましい範囲、すなわち
２５〜６５　ｗ　ｔ％の範囲であってもＡｇ−Ｃｕ−Ｗ
Ｃ−Ｃｏ合金中のＡｇとＣｕとの比率が適切でないとさ
い断時性、および高周波消弧特性が劣化することが判っ
た。すなわち、Ａｇ／（Ａｇ＋Ｃｕ）の値が４０％〜８
０ｗｔ％（実施例４〜８）では、好ましいさい断時性（
相対値が２．０以下）と高周波消弧特性（相対値が２０
０以下）が得られた。

尚、Ａｇ／（Ａｇ＋Ｃｕ）の値が９６．８ｗｔ％および
１００ｗｔ％（比較値３〜４）では高い熱伝導性が、ま
たＡ　ｇ／（Ａ　ｇ　＋　Ｃｕ　）の値が２１．２ｗｔ
％〜ゼロ（比較例５〜６）では、主として蒸気源となる
Ａｇの量的不足によってさい断時性の低下が見られてい
る。

実施例１〜８、比較例１〜６に於いては、さい断時性お
よび高周波消弧特性共にＡｇ＋Ｃｕ量、Ａｇ／（Ａｇ＋
Ｃｕ）比に対し、同じ傾向を示している。

実施例９〜１０、比較例７〜８ Ａｇ　−Ｃｕ　−ＷＣ−Ｃｏ合金中のＡｇ−Ｃｕ部分の
存在状態すなわち、高導電性成分の厚さまたは幅５μｍ
以下の不連続相（層状又は／および棒状組織）がマトリ
ックス中で５μｍ以下の間隔で微細にかつ均一に分散さ
れている存在状態の領域の占める割合を、前記通常の方
法でＡｇ＋Ｃｕを４５ｗｔ％近傍、Ａｇ／　（Ａｇ＋Ｃ
ｕ）を７０ｗｔ％近傍に作製した接点に対し、溶浸後の
冷却速度および８００℃〜１０００℃に約１時間、再。

加熱保持の熱処理を与えることによって各面積割合（％
）を有する接点とした。この面積割合が５０９６以上（
実施例９．１０）では、低いさい所持性の範囲にある上
に、高周波消弧特性も良好な値を示しているのに対し、
この面積割合が少ない比較例７〜８では、さい所持性の
劣化特に最大値の大幅な上昇（劣化）が見られると共に
、高周波消弧特性も上昇（劣化）した。従って、Ａｇと
Ｃｕとの存在状態の前記面積割合は、Ａｇ＋Ｃｕ相中に
５０％以上とすることが好ましい。

実施例１１〜１６、比較例９〜１０ Ａｇ−Ｃｕ−ＷＣ合金に於けるＣＯは、この合金製造時
にＷＣの偏析或いはボアの存在を抑制する補助成分とし
て使用する。しかしＣｏがゼロであっても偏析あるいは
、ボアの発生を制御するように注意深く作製したＡｇ−
Ｃｕ−ＷＣ合金（実施例１３）は、さい所持性、高周波
消弧特性共、性能上問題ない。

工業的には、所定値（Ｃｃｊｉ−１ｗｔ％、実施例１１
）以下のＣＯの存在は、さい断値が平均値、最大値共、
低い範囲にある（実施例１１〜１２）。

前記Ｃｏがゼロの場合も、平均値、最大値共、相対値は
２．０以下で実用の範囲にあるが、最大値に於いてＣｏ
ｊｌが１　ｗ　ｔ％、０．０５ｗｔ％（実施例１１〜１
２）に比較すると、差異があり、ばらつきがある傾向で
ある。

Ｃｏの存在は、高周波消弧特性に対しては、Ｃｏが３．
５ｗｔ％（比較例９）〜ゼロの範囲に於いては、相対値
は２００以内であり、特性上問題ないが、さい所持性の
最大値に於いて、高い値（倍率２．３）を示すＣｏ−３
，５ｗｔ％は除外され、Ａｇ　−Ｃｕ　−ＷＣ−Ｃｏ合
金中のＣｏは、さい所持性、高周波消弧特性の両観点か
らＣｏ−ゼロを含む１　ｗ　ｔ％以下が好ましい。

実施例１４〜１６、比較例１０ 上述した実施例１〜１２、比較例１〜９は総てＣＯの粒
径は１，５μｍを使用したが、Ｃｏの粒径は、特にさい
所持性の最大値に影響を与える。

すなわちさい所持性は、Ｃｏの粒径が０，１〜４４μｍ
（実施例１４〜１６、比較例１０）の総ての範囲に於い
て、相対値は２００以下を維持し問題ないが、Ｃｏの粒
径が４４μｍ（比較例１０）では、平均値は好ましい範
囲にあるが、最大値に於いて劣化している。

従ってＣｏ量がｌ　ｗ　ｔ　９６以’Ｆ（実施例１１〜
１３）のＡｇ　−Ｃｕ　−ＷＣ−Ｃｏ量金に於けるＣ。

の粒径は１０μｍ以下（実施例１４〜１６）が好ましい
ことが判る。

実施例１７〜１９、比較例ｌｌ Ａｇ　−Ｃｕ　−ＷＣ−Ｃｏ合金中のフリーカーボンの
量はさい所持性の改良に有益である。特に５７×１０２
ｐｐＩＩ　（比較例１１）では平均値、最大値共、優れ
た特性を示しているが、耐電圧値が標準とする実施例２
の１／２程度に劣化し、接点材料として好ましくなく、
本発明から除外する。

一方フリーカーボン量が１０×１０２ｐｐ１１〜０、Ｏ
ＩＸＩＯ２ｐｐｍ　　（実施例１７〜１９）では、耐電
圧特性を劣化させることなく、さい断値の相対値が低く
かつ高周波消弧特性も安定した値を示した。従ってフリ
ーカーボンの量は１０×１０２ｐｐｌＩまで許容される
。

尚、フリーカーボンの量が０．ＯＩＸＩＯ２ｐｐｍ　　
（実施例１９）では、１０×１０２〜０．３×１１０２
ｐｐのさい断値より上昇の傾向にあるが、実施例２に対
する相対値は２．０以下である。

実施例２０〜２１、比較例１２ Ａｇ　−Ｃｕ　−ＷＣ−Ｃｏ合金中のフリーカーボンの
量が上記好ましい範囲にある、例えば１×１０２ｐｐｍ
であっても、Ｃの粒径が２３ｔｔｍ　（比較例１２）で
あっては、さい断値の最大値が１ｐｐ１１〜０，１μｍ
と比較して上昇が見られるが、相対値は実施例２の２倍
以内にあり、さい所持性の観点からは問題はないが、し
かしフリーカーボンの粒径が２３μｍでは、実施例２の
耐圧値に対し２／３以下となり接点材料として好ましく
ないので、本発明から除外する。一方、粒径が１　ｐｐ
１１〜０．１μｍの範囲では、極めて安定したさい断特
性と高周波消弧特性とを得る。

実施例２２〜２４、比較例１３〜１４ ＷＣの粒径は、Ａｇ　−Ｃｕ　−ＷＣ−Ｃｏ合金のさい
断時性、高周波消弧特性に重要な関係を示す。

ＷＣ粒径が３．５μｍ（比較例１４）では、さい断値の
観点からは相対値は平均値、最大値共に２．０以下であ
り問題ないが高周波消弧特性に於いて劣化（相対値が２
００以上）が見られ更にＷＣ粒径が９μｍ（比較例１３
）ではさい断値の最大値が相対値に於いて２．０を越し
、ばらつきが大きくなる。

一方、ＷＣの粒径が１．　０μｍ以下（実施例２２〜２
４）では、さい断値の平均値、最大値とも著しく安定し
かつ高周波消弧特性も極めて好ましい相対値を示した。

従ってＷＣの粒径は１　ｐｐｍ〜０．１μｍ（実施例２
２〜２４）の範囲が好ましい。ＷＣの粒径が０．１μｍ
以下では取扱いの面で工業的でないのみならず、焼結性
も過度に進行し素材特性が安定しない。

尚、補助成分として、Ｃｏを中心で述べたが、Ｎｉ−Ｃ
ｏ粉末（実施例２５）であっても、またＮＬ−Ｆｅ（実
施例２６）であっても、Ｃｏと同以上述べた実施例のよ
うにＡｇとＣｕとからなる高導電材料の総計量（Ａｇ＋
Ｃｕ）と、ＡｇとＣｕとの比率Ａｇ／（Ａｇ＋Ｃｕ）比
とを所定値に制御し、かつＷＣの平均粒径を１μｍとし
ＡｇとＣｕとの存在形態を、高度均一分布させることに
よって、電流さい所持性を低く維持出来かつばらつきも
少なく管理することが出来き、さらに高周波消弧特性も
同時に充分低く維持することができる。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、次のような効果を
奏する。すなわち、電流さい所持性を低く維持出来かつ
ばらつきも少なく管理することが出来る。

さらに高周波消弧特性も同時に充分低く維持することが
できる。したがって、本発明の接点材料を真空バルブ接
点に用いれば、電流さい所持性およびしゃ所持性の良い
真空バルブが得られ、電流。

さい所持性の安定性をより一層向上した真空バルブの接
点合金を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による真空バルブ用の接点材料が適用さ
れる真空バルブの断面図、第２図は第１図に示す真空バ
ルブの電極部分の拡大断面図である。 １・・・しゃ断電、２・・・絶縁容器、３ａ、３ｂ・・
・封止金具、４ａｓ４ｂ・・・蓋体、５．６・・・導電
棒、７．８・・・電極、９・・・ベローズ、１０．１１
・・・７−クシールド、１２・・・ろう何部、１３ａ、
１３ｂ・・・接点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＡｇおよびＣｕの高導電性成分とＷＣの耐弧性成分
   とを含むＡｇ−Ｃｕ−ＷＣ系真空バルブ用接点材料にお
   いて、 高導電性成分の含有量は、ＡｇとＣｕとの総計量（Ａｇ
   ＋Ｃｕ）が２５〜６５重量％であり、ＡｇとＣｕとの総
   計量中に占めるＡｇの比率〔Ａｇ／（Ａｇ＋Ｃｕ）〕が
   ４０〜８０重量％であり、 耐弧性成分の含有量は、３５〜７５重量％であり、 該接点材料の組織は、高導電性成分のマトリックスおよ
   び厚さまたは幅５μｍ以下の不連続相と、１μｍ以下の
   耐弧性成分の不連続粒とからなり、高導電性成分の該不
   連続相が、該マトリックス中で５μｍ以下の間隔で微細
   にかつ均一に分散されていることを特徴とする真空バル
   ブ用接点材料。 ２、１重量％以下のＣｏよりなる第１補助成分を含む、
   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
   。 ３、１ｐｐｍ〜１０×１０＾２ｐｐｍのＣよりなる第２
   補助成分を含む、ことを特徴とする請求項１または２記
   載の真空バルブ用接点材料。 ４、高導電性成分の厚さまたは幅５μｍ以下の不連続相
   がマトリックス中で５μｍ以下の間隔で微細にかつ均一
   に分散されている存在状態を示す部分において、 高導電性成分のマトリックスおよび不連続相が、各々、 Ａｇを溶解したＣｕ固溶体およびＣｕを溶解したＡｇ固
   溶体もしくは、 Ｃｕを溶解したＡｇ固溶体およびＡｇを溶解したＣｕ固
   溶体、 であることを特徴とする請求項１、２および３記載の真
   空バルブ用接点材料。 ５、第１補助成分のＣｏは、平均粒径が１０μｍ以下で
   あり、Ｃｏの一部または全部がＮｉまたは／およびＦｅ
   によって置換されている、ことを特徴とする請求項１、
   ２、３または４記載の真空バルブ用接点材料。 ６、第２補助成分のＣは、平均粒径が１μｍ以下であり
   、かつＣがフリーカーボンとして高導電性成分の該不連
   続相と耐弧性成分の該不連続粒との界面に高度に分散し
   ている、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１
   項記載の真空バルブ用接点材料。 ７、接点材料の組織において、高導電性成分の厚さまた
   は幅５μｍ以下の不連続相がマトリックス中で５μｍ以
   下の間隔で微細にかつ均一に分散されている存在状態を
   、高導電性成分総計量のうちの少なくとも５０面積％、
   占める、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１
   項記載の真空バルブ用接点材料。