JPH03295118A - 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、電流さい所持性および大電流
遮断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Ｉｃの積、す
なわちＶｓｗＺｏ拳Ｉｃ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。

上記の要求に対して、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か
開発され（特願昭４２−６８４４７号、米国特許第３６
８３１３８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づく接点材料の
蒸発を促進させ、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用接点として実用化さ
れている（特公昭３５−１４９７４号、米国特許第２９
７５２５６号、特公昭４１−１２１３１号、米国特許第 ３２４６９７９号）。この合金のうち、Ｂｉを１０ｆｆ
ｉｆｆｉ％（以下ｗｔ％）としたもの（特公昭３５−１
４９７４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
％としたもの（特公昭４１−１２１３１号）は、Ｂｉが
結晶粒界に偏析して存在する結果、合金自体を脆化し、
低い溶着用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との比率をほぼ７：３としたＡｇ−Ｃｕ−ＷＣ合金が
提案されている（特開昭５８−１５７０１５号）。この
合金においては、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、特開昭６２−７７４３９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８） 真空しゃ断器には、低サージ性が要求され、そのために
、従来から、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、電動機等の誘導性
回路に適用されることが一層増えると共に、高サージイ
ンピーダンス負荷のものも出現したため、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、大電流遮断特性についても兼備し満足し
なくてはならない。

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（することにより改善できる。さい
断時性は一般に接点の熱伝導度を小とすること、電極空
間の金属蒸気量を多くすることによって特性の向上が得
られるが、一方の遮断特性は、これらと全く逆に熱伝導
度は大に、電極空間の金属蒸気量、ガス量を極力少なく
することが必要とされている。

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、遮断特性の改
善に対しても何等の配慮がなされていない。

１０　ｗ　ｔ％のＢｉとＣｕとを複合化した合金（特公
昭３５−１４９７４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
が減少して、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、遮断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との重量比率をほぼ７：３としたＡｇ
−Ｃｕ−ＷＣ合金（特開昭５８−１５７０１５号）およ
び耐弧性材料の粒径を０、　２〜１μｍとする合金（特
開昭６２−７７４３９号）では、遮断特性を十分に満足
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遮断
特性生を兼備し、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） 本発明者は、上記の課題解決のために研究開発を進めた
結果、高導電性成分と耐弧性成分とから構成された真空
バルブ用接点材料の高導電性成分中に所定粒径のＢを少
量含有させた接点を使用することによって、目的を達成
できることが判った。

発明の概要 すなわち、本発明の真空バルブ用接点材料は、Ａｇおよ
び／またはＣｕからなる高導電性成分と金属炭化物から
なる耐弧性成分とを含む真空バルブ用接点材料であって
、前記高導電性成分の含有量が２０〜６０重量％（接点
材料基準）であり、かつ前記高導電性成分中には平均粒
径が０．０５〜７μｍの範囲にあるＢ（ホウ素）を０．
５〜２ＸＩＯ’　ｐｐｍ　（高導電性成分基準）含有さ
せたこと、を特徴とするものである。

また、本発明の真空バルブは、上記接点材料からなる接
点を具備したものである。

発明の詳細な説明 以下、この発明を、図面を参照しつつ更に具体的に説明
する。

真空バルブ 第１図は、本発明の接点材料を適用する真空バルブの一
構成例を示す正断面図であり、第２図はその要部拡大図
である。図面を参照して、真空しゃ断器を説明する。し
ゃ断器１は、セラミック等の絶縁材料によりほぼ円筒状
に形成された絶縁容器２と、この容器の両端に密閉機構
３．３ａを介して設けられた金属製蓋体４および５とに
より真空気密に区画されている。そして、このしゃ新字
１内には、一対の電極棒６．７の互いに対向する端部に
それぞれ固定電極８および可動電極９が配設されている
。また上記可動電極９の電極棒７には、ベローズ１０が
取付けられ、しゃ新字１内を真空気密に保持しながら、
電極９の往復動による一対の電極８．９の開閉を可能に
している。またこのベローズ１０はフード１１により覆
われ、アーク蒸気のベローズ１０への被着を防止してお
り、またしゃ新字１内には更に円筒状金属容器１２が設
けられ、絶縁容器２へのアーク蒸気の被着を防止してい
る。

一方、可動電極９は、その拡大構造が第２図に示される
ように、導電棒７にロウ材１３によって固定されるか、
又はかしめによって圧着接続（図示せず）されており、
その上には可動接点１４がロウ材１５によって接合され
ている。また固定電極８の詳細構造（図示せず）も向き
が逆となるのみで上記可動電極とほぼ同様であり、これ
には固定接点１４ａが設けられている。本発明の接点材
料は、上記したような接点１４．１４ａの双方またはい
ずれか一方を構成するのに適したものである。

真空バルブ用接点材料 この発明の真空バルブ用接点材料は、Ａｇおよび／また
はＣｕよりなる高導電性成分と、金属炭化物からなる耐
弧性成分とからなる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２０〜６０重量％（接点材料基準
）であり、かつ、高導電性成分中には、平均粒径が０．
０５〜７μｍの範囲にあるＢ（ホウ素）を０．５〜２×
１０４ｐｐｍＣ高導電性成分基準）含有したものである
。

以下の記載において、量比を表す「％」は、特記しない
限り重量％を示すものとする。

この発明において導電性成分としては、Ａｇおよび／ま
たはＣｕが通常、主成分として用いられる。この導電性
成分が接点材料中に占める割合は２０〜６０　ｗ　ｔ％
（接点材料基準）である。２０ｗｔ％未満では、ＷＣは
８０％以上に相当し、熱電子放出が大であること、合金
の導電率が小であるためしゃ断時性が著しく低下し、一
方、６０％超過では、裁断現象の発生を軽減するのに関
連性の大きい、Ａｇ又はＡｇＣｕ蒸気量を適正量に制御
するのに重要な合金の熱伝導度を低く維持できずさい断
時性が劣化する。

この導電性成分は、必要に応じてその一部を５％（導電
性成分基準）未満のＦｅ、７％未満のＣＯまたは２％未
満のＮｉで置換することもできる。

また、この導電性成分の溶着防止成分として、Ｂｉ、Ｐ
ｂ、Ｔｅ、Ｓｅまたはｓｂの一種以上が用いられる。こ
れらの元素は本発明に適用される接点材料中に０．１〜
５％の量で用いられる。

０．１％未満では、大電流に対する耐溶着性が劣り、一
方、５％を越えると、接点製造時に偏析等を起こす傾向
にあること、およびしゃ所用接点としてロウ接合特性が
低下する傾向にあることなどのため、上記含有量の範囲
外では良好な接点素材を得難い。

次に、本発明に用いられる接点材料中の耐弧性成分は、
金属炭化物である。ここで、本発明に用いられる金属炭
化物としては、Ｗ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ５Ｖ、Ｎｂｓ　Ｔ
ａ％ＣｒおよびＭｏからなる群から選ばれた金属の炭化
物の少なくとも一種が好ましく用いられる。これらのう
ちで、さらに好ましくは、ＷＣである。これらの耐弧性
成分は、その平均粒径が０．１〜９μｍの範囲にあるこ
とが好ましい。０．１μｍ未満では、その粒径の制御が
難しく、一方、９μｍ超過では、さい断値の最大値が大
となり、さい断値にばらつきが発生する傾向がある。

本発明においては、電流さい断時性と大電流しゃ断時性
との両特性を同時に満足した真空バルブ用接点を得るた
めに、上記した高導電性成分中にその平均粒径が０．０
５〜７μｍの範囲にあり、その含有量が０．５〜２×１
０４　ｐｐｍの範囲にある８粒子を含有せしめる。

Ｂの含有量を上記の範囲に制御するのは、Ｂ量が０．５
ｐｐｍ未満では、さい断時性の安定性向上の効果が乏し
い上に、量的にも微量であるため、接点製造時のコント
ロールに困難があるからであり、一方、Ｂ、ｉｌが２％
（２×１０４ｐｐｍ）を越えると、Ｂの偏析が著しくな
るため、さい断時性およびしゃ断時性にばらつきが生じ
易いからである。従って、両特性を同時に満足させるＢ
ｊｌの範囲は０．５〜２×１０４　ｐｐｍである。

なお、使用される導電性成分材料および成分材料の品位
、溶解作業温度、真空度の変動等を考慮すると、上記Ｂ
量の範囲、特にその下限は、添加量ではなく、接点材料
中の含量として満足されるべきである。

高導電性成分中に析出する８粒子の大きさは、その平均
粒径が０．０５〜７μｍの範囲のものである。粒径が７
μｍ超過では電流さい断時性にばらつきが見られる。一
方、粒径が０．０５μｍ未満では、全ての８粒子の粒径
をこの範囲に制御することは工業的に難しい。

本発明においては、特に、高導電性成分中に含有せしめ
るＢは、高導電性成分中に粒子状として高度に分散され
、その粒径がその粒子の９０％以上のものか上記０．０
５〜７μｍの範囲にあることが好ましい。

粒径が上記０．０５〜７μｍの範囲にあるものの８粒子
の割合が９０％未満では、電流さい断時性にばらつきが
見られる。

高導電性成分中にＢが粒子状として高度に分散している
とは、８粒子が高導電性成分からなるマトリックス中に
実質的に均一に分散していることを意味する。しかしな
がら、必ずしも完全な均一性が要求されるものではなく
、多少の不均一性が残る分散であってもよい。８粒子が
高導電性成分中に実質的に均一に分散されていないとき
は、さい断時性およびしゃ断時性にばらつきが生じやす
い。

このように、高導電性成分のマトリックス中に８粒子が
高度に分散し、その粒子が所定の大きさであることによ
って、素材ロットによってみられる接点合金の特定のば
らつきをなくして、Ｂ含有による優れた効果を十二分に
発揮させることができる。

なお、この発明において、８粒子は純粋なりのみならず
、ホウ素化合物ならびにこれらの混合物をも含むものと
する。

接点合金の製造法 ここで接点合金を製造する方法について説明する。

まず導電性成分の製造について示す。たとえば、３ 真空度約ｌＸｌ０　〜ＩｌＸｌ０−６ｓｓＨ，１０００
〜１３００℃の条件で導電性成分を溶解した後、所定条
件で調製されたＢ源および場合によっては溶着防止成分
を溶解し、均一に溶解した後鋳型中で冷却固化するが、
必要によって指向性凝固を行なう。Ｂおよび溶着防止成
分の添加順序は任意であり、蒸発、飛散を防止するため
にこれら成分の添加はＡｒによって増圧後に行なうこと
もできる。

次いで、耐弧性成分の製造について示す。たとえば０．
５〜４トン／ａｄでプレス成形した耐弧性成分（ＷＣな
ど）の圧粉体を、真空度ｌ×１０４〜Ｉ　Ｘ　１０−０
−６ｍ１Ｈ温度１０００〜１５００℃で焼結し、耐弧性
成分のスケルトンを作る。

得られたスケルトン中の残存空孔のなかに１１００〜１
３００℃で前記導電性成分を溶浸することによって接点
素材を得る。

このようにして得られた接点材料は、必要に応じて切削
、研摩等の機械加工が施され、或いは圧延等の塑性加工
が施されて所望の形状の接点に加工される。

Ｂ（ホウ素）源の調製 この発明の接点合金を製造するにあたって、Ｂ源は、好
ましくは、所定の条件の下で調製されたものである。

ここで言う所定条件の第１は、Ｂの粒径が１ｕｒｎ−４
ｗｓ好ましくは４４μｍ〜３００μｍの範囲にあること
と共に、その範囲から選択したＢと、はぼ同等の粒径を
持つＣｕ（または／および・Ａｇ）とを使用することで
ある。その理由は、Ｂの粒径が１μｍ未満では、比表面
積が大きいことに起因する表面の酸化の程度が大きく、
保管管理の条件によってその状態が変動し、素材特性に
対しＢの効果を発揮するに際し、ばらつきを呈するので
好ましくないからである。一方、Ｂの粒径が４■■超過
では、合金中に８粒子が偏存する場合があり、裁断特性
にばらつきを呈することがある。

所定条件の第２は、前記粒径のほぼ揃った両粉末、すな
わちＢとＣｕ（または／およびＡｇ）とを特に充分よく
混合した混合体を作ることである。

充分よく混合するためには、例えばボ、−ルミル中で４
時間程度回転、攪拌混合を与える。混合体とする理由は
、溶解作業の効率を上げることと、得られた合金の均一
性すなわち溶解作業条件のばらつきに起因する合金特性
のばらつきを最少限におさえるために重要であり、前記
所定条件の第１で述べた両粉末の粒径をほぼ揃える効果
と相まって各合金間のばらつき及び１個の合金内部のば
らつきも、最少限に管理するために必要である。これら
の細かい管理はＢが活性であり、かつ粒径の小さい粉末
を取扱う為に重要な条件である。

所定条件の第３は、上記の混合粉体を一定の集合体とし
て用いることである。その理由は、細かいこれら両粉末
を効率よく合金組成として添加するための作業管理上重
要である。この集合体は、一定の形状に成型して得るこ
とができる。または、成型体とせず混合体を他の導電性
金属箔、好ましくは合金の主成分であるＣｕ（または／
およびＡｇ）箔で包むことでも、同じ目的を達し得る。

この合金の製造に用いるＢ源は、上記した第１．１２、
第３の所定条件を満すものである。これは、Ｂ−Ｃｕ（
または／およびＡｇ）合金の前述した数多くの利点を効
率的に得るのに有効である。

このようにして得たＢ源を溶融中のＣｕまたは／および
Ａｇ（Ｃｕに対しては１１００℃以上、Ａｇに対しては
１０００℃以上、真空度は好ましくは１０−５Ｔｏｒｒ
以下）溶湯へ投入するか、又は更に溶着防止成分も含有
した溶湯中へ投入し、約１５分攪拌し、加熱保持後鋳型
中へキャストするが、堆堝中で冷却固化し、溶着防止成
分を含有したＢ−Ｃｕ（または／およびＡｇ）合金素材
を得る。

またＢ源のなかのＢは、Ｂ単体のみならず、たとえばＣ
ｕ−Ｂのような母合金あるいはＦｅ−Ｂのようなホウ素
化合物の形態を有する粉末であって、これとＣｕ（また
は／およびＡｇ）粉とでＢ源を形成してもよい。

（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ｆｌ（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電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
た観念に立つもので、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か見ら
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、耐弧性成分の粒径に特定の範囲がある
ことを示唆している。

しかし、このように耐弧性成分の粒径を特定範囲に制御
した接点においても、電流さい新現象の改善は見られる
ものの、未だしゃ断時性につぃは十分に満足していない
。

本発明による接点材料を用いた真空バルブの電流さい断
時性は使用する接点を例えばＡ　ｇ　−ＷＣ合金とする
と電流しゃ断時に電極空間に存在するＡｇの蒸気ｆｆｉ
（Ａｇの方がｗｃより蒸気圧が高い）と関係する。すな
わち、電極空間のＡｇ蒸気量が多い程電流さい断値は低
く好ましい状態となる。

一方、上述のように電流さい断時性を左右するＡｇは、
ＷＣ粒子て構成するｗｃスケルトンのすき間に存在する
ため、Ａｇの大きさ、分散状態は、ＷＣ粒子の分布状態
に依存し、実際的にはまちまちの状態である。従って、
Ａｇの蒸発もまちまちとなり電流さい断値にばらつきが
発生する。

このような状態のＡｇのなかにＡｇよりはるかに高い電
気抵抗を持っＢが微細に高度に分散した状態で存在する
ことは、Ａｇの蒸発を促進させると共に、ＢがＡｇより
融点も高いため発熱体としての役目も持ち、電流開閉時
の熱エネルギによってスムーズなＡｇの蒸発を支援する
。

このようなりの作用によって電流さい断値を低く押える
と共に、そのばらつき幅の縮小の効果をも発揮する。

さらに、本発明の真空バルブ用接点材料中のＢは大電流
しゃ断時性の改良にも寄与している。すなわち、電極空
間に供給されるＡｇ蒸気（高導電性成分がＣｕのときに
はＣｕ蒸気）が多ければさい断時性を向上させるが、過
剰の場合にはしゃ断時性の低下を示す。しゃ断不能を起
こすような大電流しゃ断が行われたとき、Ａｇ中にＢが
存在するとＢがＡｇの蒸発熱を調整するように作用する
。

すなわち、結果的にＡｇの過剰な蒸発を抑制し、大電流
しゃ断時性の向上に寄与する。しかもＡｇの蒸発開始初
期には、ＢがＡｇよりも高抵抗でありかつ高融点である
特性が発揮され、Ａｇの蒸発をスムーズに促進するよう
に作用しさい断時性の向上にも好影響を与える。、この
ようにしてＡｇ中にＢが存在することによって大電流し
ゃ断時性の維持とさい断時性の維持の両立が達成される
。

上記はＡ　ｇ−ＷＣ合金を例として説明したものである
が、導電性成分として純Ｃｕ或いはＡｇおよびＣｕを用
いた場合、また、耐弧性成分としてＷＣ以外の金属炭化
物または複合金属炭化物、を用いた場合においても、導
電性成分中に分散したＢの作用は上記と同様に達成され
る。

（実施例） 以下、本発明を実施例及び比較例によって更に具体的に
説明する。

平均粒径が４４μｍの金属ホウ素とほぼ同じ粒径を有す
る還元電界銀粉とを夫々はぼ等量ずつ秤量後、乳ばちで
予備混合した。それをボールミルで約４時間、十分攪拌
混合作業を行ないＢ−Ａｇ混合体を得た。

上記混合粉体の一部を取り出し、直径５ｎ＋の金型を使
用し３．５トン／　ｃｄで成型し、成型体を得た。得ら
れた成型体を４　Ｘ　１０　’Ｔｏｒｒの真空中で、温
度１０７０℃で加熱し、ホウ素源を得た。

次に、上記ホウ素源を溶浸材として用いて接点を製造す
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−’ｍｍ）１ｇ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、先に作製したホウ素源と上記仮焼結体とを重ね
合わせるよう配置すると共にホウ素源の溶融点以上に加
熱し、上記仮焼結体の残存空孔中に所定量のＡｇを溶浸
しＡ　ｇ　−ＷＣ合金を得る。

尚、前記仮焼結体の作製において、粉末成形体中にあら
かじめＡｇを混合しておき、後から前述のホウ素源を用
いてＡｇを溶浸することによっても所望組成のＡ　ｇ−
ＷＣ合金を得ることができる。

いずれの場合も、所定量のＢをＡｇ中に含有した所定組
成の接点を得ることができる。

次に、本発明実施例データを得た計画方法、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１０’Ｐａ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
よび最大値を表１〜３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）シゃ断時性 接点径４５ｍｍ、厚さ５■■の円板状接点片を、ディマ
ンウタブル型の真空しゃ断装置に装着し、接触力３０ｋ
ｇて７．２ＫＶＸ１２．５ＫＶ（７）しゃ断電流につき
、“Ｏ”−“ＣＯ″→“ＣＯ”　　（４号責務）及びそ
の後“０”−“０”−“Ｏ”　（５号責務）の責務を与
えたときのしゃ断状況（例えばしゃ新生の再点弧の発生
の有無、アーク時間の長短などを観測）を、実施例−２
の特性値を１００としたときの相対値によって比較評価
した。

供試接点の内容 表−１，２，３に供試接点の材料内容とその対応する特
性データを示した。

表のように、合金中のＢの量をゼロから９×１０’ｐｐ
ｍの範囲に変化させ、かつ８粒子の粒径とその占める割
合の影響、さらに、高導電性成分の量の影響を調査する
と共に、耐弧性成分の粒径の範囲についても検討した。

実施例１〜５、比較例１〜２ 平均粒径０．　７μｍのＷＣ粉末および平均粒径３．０
μｍのＡｇ粉末を用意する。ＷＣとＡｇの一部を所定比
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／　ｃｄの範囲で適宜選択しながら成形し
、ＷＣ−Ａｇ成形体を得る。

次いで水素中１１００℃で前記ＷＣ−Ａｇ成形体を焼結
し、ＷＣ−Ａｇ焼結体を得る。

得らたれＷＣ−Ａｇ焼結体とあらかじめ調製されたホウ
素源（Ｂを含有したＡｇ）とを重ね合せて真空中１１５
０℃で加熱し、ホウ素源Ａｇ−ＢをＷＣ−Ａｇ焼結体の
空孔中に溶浸させる。

このようにして、Ｂ量が０．５〜９×１０４ｐｐｍ（実
施例１〜５、比較例−２）の試料を作製した。尚、Ｂ量
がゼロの試料（比較例−１）の場合には、前記ホウ素源
を用いず純Ａｇを溶浸材として用い同様に溶浸したもの
である。

これら接点素材を所定の形状に加工後、前述した評価方
法、条件にてさい所持性及びしゃ所持性を評価した。

前記したように、さい所持性の評価は、５００回しゃ断
させたときの特性で比較した。表−１の比較例１〜２、
実施例１〜５に示すように、合金中のＢ（ホウ素）量の
変化に対してのさい断値の平均値は、実施例２のＢ量−
４〜７ｐｐｍにおけるさい断値の平均値を１．０とした
ときの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、Ｂ量−ゼロ（比較例１）お
よびＢ量−９ｘｌＯ’　ｐｐｍ　（比較例２）では、さ
い断値の最大値が上昇している。これに対し、Ｂ量が０
．５〜２×１０４　ｐｐｍ　（実施例１〜５）では、比
較値が２．０倍以下に安定（特性良好）している。特に
Ｂ量−ゼロ（比較例１）のようにＢを含有しない接点の
さい所持性は、さい断値の最大値が実施例−２より上昇
の傾向にあった。

一方、しゃ所持性の評価を行うと、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、Ｂ量が０，５〜２
×１０４　ｐｐｍ　（実施例１〜５）では安定した特性
を示すが、Ｂ量がゼロ（比較例１）では、前記相対値か
減少（特性の劣化）の傾向にあり、相対値が５０に劣化
した。従って、合金中のＢｆｆｉは、さい所持性および
しゃ所持性の両観点から０．５〜２×１０４ｐｐｍの範
囲が好ましい（表−１）。

比較例３〜４ 前述したようにＢｊｌが好ましい範囲、すなわち４〜７
ｐｐｍの範囲であっても合金中に分布するＢの粒径が適
切でないと、さい所持性およびしゃ所持性か劣化するこ
とが判った。すなわち、Ｂの粒径か大きい場合（比較例
−３）には、さい所持性のト目々・Ｉ値か２．　０超過
となった。更にその粒径か好ましい範囲にある割合が少
ない分布を持っている場合（比較例−４）には、さい断
値の平均値は２．　０以下であるが、最大値が大となり
好ましくないばかりでなく、シゃ所持性の相対値が７０
に劣化した（表−１）。

実施例６〜７、比較例５〜６ Ｂの量及び８粒径とその分布がいずれも適切な範囲にあ
っても、Ｂ添加のさい断、しゃ断への効果は、合金中の
導電性成分の量が少ない合金Ａｇｍ１０ｗｔ％（比較例
−５）の場合には、さい断値は相対値が２．０以下と好
ましいものの、しゃ所持性が著しく低下した。

一方、合金中の導電性成分の量が多い合金Ａｇ−８０ｗ
ｔ％（比較例−６）の場合には、さい所持性が２．　０
超過と劣化した。これらより、合金中の導電性成分の含
有量が２０〜６０　ｗ　ｔ％の場合の合金に対してＢ添
加の効果が見られる（表−１）。

実施例９〜１１ 前記実施例１〜８および比較例１〜６は、すべて耐弧性
成分ＷＣの平均粒径を０．７μｍとし、導電性成分の量
及び導電性成分中のＢの量とその存在形態が前記の好ま
しい範囲にある場合につき述べたが、耐弧性成分ＷＣの
平均粒径も、さい断時性、しゃ断時性に影響を与えた。

すなわち、ＷＣの平均粒径が０．１〜９μｍ（実施例９
〜１１）では、さい断時性の平均値および最大値共に相
対値が２．０以下にあり、しゃ断時性も問題ない傾向を
示したが、ＷＣの平均粒径が更に粗の４４μｍ（比較例
−７）では、前述の所定範囲のＢ量とＢの存在形態であ
っても、さい断値の特に最大値が大となりばらつきが発
生して好ましくない傾向にあった。

従って、導電性成分の量、Ｂの量とその存在形態が好ま
しい範囲にあっても、耐弧性成分の粒径には、適切な範
囲が存在し、その値は０．１〜９μｍであった（表−２
）。

実施例１２〜１６ 前述した実施例１〜１１および比較例１〜７は、すべて
導電性成分として純Ａｇの場合を例示したが、Ｂの存在
の効果は純Ａｇ以外でも発揮される。

すなわち、ＷＣの焼結性の促進材として一般に用いられ
るＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉを含有したＡ　ｇ−ＷＣ合金（実施
例１２）　、Ａｇ−ＷＣ合金（実施例１３）　、Ａｇ−
ＷＣ合金（実施例１４）においても、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ
の含有量が導電性成分の性質を大幅に変化させない最大
５％（Ｃｏの場合）、７％（Ｆｅの場合）、２％（Ｎｉ
の場合）（導電性成分基準）未満の場合には、前記した
Ｂの量とＢの存在形態の範囲内であれば、Ｂの存在の効
果は有益に発揮され、表−２に示すように安定したさい
断時性およびしゃ断時性が得られた。

また、導電性成分が純Ｃｕの場合（実施例−１５）やＡ
ｇ−Ｃｕ合金の場合（実施例−１６）でも同様の効果が
得られた（表−２）。

実施例１７〜２５ 前述した実施例１〜１６および比較例１〜７における耐
弧性成分は、すべてＷＣについて例示した。しかし、本
発明真空バルブ用接点材料の目的達成のためのＢの存在
の効果は、ＷＣ以外の炭化物を耐弧性成分として用いて
も同様の効果が発揮されることが判った。すなわち、Ｗ
Ｃ以外の炭化物としてＴｉｃ、ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＶＣ，
ＮｂＣ。

ＴａＣ，Ｃｒ３Ｃ２，Ｍｏ２Ｃ（実施例１７〜２４）を
用いた場合においても、ＷＣの場合と同様、しゃ断時性
の相対値をほぼ１００に維持しつつ、安定したさい断時
性を得た。

また、耐弧性成分として２種以上の金属炭化物を併用し
た複合炭化物の場合（実施例−２５）についても、同様
の効果が得られた（表−３）。

以上述べた実施例のように、Ａｇおよび／またはＣｕか
らなる、又必要により５％未満７％未満、２％未満のｃ
ｏ、Ｆｅ、Ｎｉの少なくとも１つを含有する高導電性成
分の、この高導電性成分中に所定量のＢを所定の存在形
態で添加することにより、電流さい断時性を低く維持で
き、かつそのばらつきも少なく管理することができ、更
にしゃ断時性も同時に満足する真空バルブ用接点材料か
得られる。

〔発明の効果〕

以上詳述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、Ａｇおよび／またはＣｕからなる高
導電性成分と金属炭化物からなる耐弧性成分とを含有す
る接点材料の高導電性成分中に所定粒径のＢを少量含有
させることによって、電流さい所持性を低く維持でき、
かつそのばらつきも少なく管理した真空バルブ用接点材
料が製造できる。更に、しゃ所持性も同時に満足するこ
とができる。

従って、本発明の接点材料を真空バルブ用接点に用いれ
ば、信頼性の高い真空開閉装置を得ることができる。

１３゜ １５・・・ロウ材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ａｇおよび／またはＣｕからなる高導電性成分と金
   属炭化物からなる耐弧性成分とを含む真空バルブ用接点
   材料であって、 前記高導電性成分の含有量が２０〜６０重量％（接点材
   料基準）であり、かつ前記高導電性成分中には平均粒径
   が０．０５〜７μｍの範囲にあるＢ（ホウ素）を０．５
   〜２×１０＾４ｐｐｍ（高導電性成分基準）含有させた
   ことを特徴とする、真空バルブ用接点材料。 ２、前記金属炭化物がＷ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ
   、Ｔａ、ＣｒおよびＭｏからなる群から選ばれた一種以
   上の金属炭化物である、請求項１記載の真空バルブ用接
   点材料。 ３、前記金属炭化物がＷＣである、請求項２記載の真空
   バルブ用接点材料。 ４、前記金属炭化物からなる耐弧性成分の粒径が０．１
   〜９μｍの範囲にある、請求項１記載の真空バルブ用接
   点材料。 ５、前記高導電性成分中に含有するＢが該高導電性成分
   中に粒子状で実質的に均一に分散されている、請求項１
   記載の真空バルブ用接点材料。 ６、前記高導電性成分中に含有するＢ粒子の粒子径が、
   該粒子の９０％以上のものが０．０５〜７μｍの範囲に
   ある、請求項１記載の真空バルブ用接点材料。 ７、請求項１記載の真空バルブ用接点材料からなる接点
   を具備した真空バルブ。