JPH0347931A - 真空バルブ用接点材料 - Google Patents
真空バルブ用接点材料Info
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- JPH0347931A JPH0347931A JP18271589A JP18271589A JPH0347931A JP H0347931 A JPH0347931 A JP H0347931A JP 18271589 A JP18271589 A JP 18271589A JP 18271589 A JP18271589 A JP 18271589A JP H0347931 A JPH0347931 A JP H0347931A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/302—Cu as the principal constituent
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
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。
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、真空バルブ用接点材料に係り、特に耐溶着特
性及び耐電圧特性を改良した真空バルブ用接点材料に関
する。
性及び耐電圧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)
真空バルブ用接点材料に要求される特性としては、耐溶
着、耐電圧、遮断に対する各性能で示される基本三要件
と、この他に温度上昇、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ものかある関係上、単一の金属種
によって全ての要件を満足させることは不可能である。
着、耐電圧、遮断に対する各性能で示される基本三要件
と、この他に温度上昇、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ものかある関係上、単一の金属種
によって全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、かつ大電流用又は高電圧用などのように特定の用
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が、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。
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、かつ大電流用又は高電圧用などのように特定の用
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が、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。
例えば、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−Bi合
金材料が知られている(特公昭41−1.2131号公
報)がCu母相に対するBiの溶胛皮が極めて低いため
、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などの問題点を有している。
な溶着防止成分を5%以下の量で含有するCu−Bi合
金材料が知られている(特公昭41−1.2131号公
報)がCu母相に対するBiの溶胛皮が極めて低いため
、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など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合金材料も知られている(特公昭44−23751
号公報)。この合金は、Cu−Bi系合金材料が持つ上
記問題点を緩和してはいるが、Cu−Bi系合金材料に
比較して雰囲気に対し、より敏感なため接触抵抗などの
安定性に欠ける。
Te合金材料も知られている(特公昭44−23751
号公報)。この合金は、Cu−Bi系合金材料が持つ上
記問題点を緩和してはいるが、Cu−Bi系合金材料に
比較して雰囲気に対し、より敏感なため接触抵抗などの
安定性に欠ける。
さらに、これらCu−Te、Cu−Bi等の接点材料の
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適用に対しては、必
ずしも満足でないことが明らかとなってきた。
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適用に対しては、必
ずしも満足でないことが明らかとなってきた。
一方、Crを含有したCu−Cr合金材料が真空バルブ
用接点材料とし゛て、知られている。この接点材料は、
高温下でのCrとCuとの熱特性が好ましい状態で発揮
されるため高耐圧大電流用として優れた特性を有してい
る。すなわち、CuCr合金材料は、高耐圧特性と、大
容量遮断とを両立させ得る接点として多用されている。
用接点材料とし゛て、知られている。この接点材料は、
高温下でのCrとCuとの熱特性が好ましい状態で発揮
されるため高耐圧大電流用として優れた特性を有してい
る。すなわち、CuCr合金材料は、高耐圧特性と、大
容量遮断とを両立させ得る接点として多用されている。
しかしながら、Cu−Cr合金材料は、遮断器用接点材
料として一般に多用されている前述したBiを5%程度
以下添加したCu−Bi合金材料と比較して、耐溶着特
性が大幅に劣っている。
料として一般に多用されている前述したBiを5%程度
以下添加したCu−Bi合金材料と比較して、耐溶着特
性が大幅に劣っている。
溶着現象とは、接点同士の接触面に発生するジュール熱
により接点材料が溶融し、その後に凝固する場合、開閉
の瞬間に発生するアーク放電により接点材料が気化しそ
の後に凝固する場合の2通りに於いて発生する。Cu−
Cr合金材料に於いて、何れの場合も凝固する段階でC
rとCuが1μm以下の微粒子となり互いに入り乱れた
状態で数μm〜数百μl程度の層を形成する。
により接点材料が溶融し、その後に凝固する場合、開閉
の瞬間に発生するアーク放電により接点材料が気化しそ
の後に凝固する場合の2通りに於いて発生する。Cu−
Cr合金材料に於いて、何れの場合も凝固する段階でC
rとCuが1μm以下の微粒子となり互いに入り乱れた
状態で数μm〜数百μl程度の層を形成する。
一般に、組織の超微細化は、材料の強度向上に寄与する
要因の一つであり、この場合も例外ではない。しかして
、この超微細Cu−Cr層の強度がCu−Cr合金材料
のマトリクスの強度に優れ、かつ、マトリクス強度が設
計された引外し力を超えた時にも溶着が発生する。
要因の一つであり、この場合も例外ではない。しかして
、この超微細Cu−Cr層の強度がCu−Cr合金材料
のマトリクスの強度に優れ、かつ、マトリクス強度が設
計された引外し力を超えた時にも溶着が発生する。
したがって、Cu−Cr材料を用いた真空バルブを駆動
させる操作機構は、Cu−Biに比べ弓外し力を大きく
設計する必要があり、小形化や経済性の点で困難である
。
させる操作機構は、Cu−Biに比べ弓外し力を大きく
設計する必要があり、小形化や経済性の点で困難である
。
また、Cu−Cr材料の耐溶着性を改良した接点として
、Cu−Cr接点にBiを添加したCu−Cr−Bi接
点が知られている(特公昭61−41091号公報)。
、Cu−Cr接点にBiを添加したCu−Cr−Bi接
点が知られている(特公昭61−41091号公報)。
この接点は、−船釣にCuCr材料の耐溶着性の改善に
は効果を示すが、Bi添加の影響の為、素材が著しく脆
化し、耐圧特性の低下及び再点弧発生確率の増加を再発
させる欠点を有する。
は効果を示すが、Bi添加の影響の為、素材が著しく脆
化し、耐圧特性の低下及び再点弧発生確率の増加を再発
させる欠点を有する。
(発明が解決しようとする課題)
上記した様に、Cu−Cr−Bi接点材料は一般的に従
来のCu−Cr接点材料に比較して、耐溶着性は改善さ
れるが、耐電圧及び再点弧発生の面で問題が残っている
。
来のCu−Cr接点材料に比較して、耐溶着性は改善さ
れるが、耐電圧及び再点弧発生の面で問題が残っている
。
そこで、本発明は、真空バルブ用Cu−CrBi接点材
料の耐溶着性を維持したまま、耐電圧の低下及び再点弧
発生確率の低下を極力抑えた真空バルブ用接点材料を提
供することを目的とする。
料の耐溶着性を維持したまま、耐電圧の低下及び再点弧
発生確率の低下を極力抑えた真空バルブ用接点材料を提
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)
本発明は上記目的を達成するため、Cr含有晟が20〜
60wt%(重量%)であり、かつ、Bi含有量がCu
含有量の0.05−1.0wt%であるCuとBi及び
Crから構成される真空バルブ用接点材料に於いて、C
r粒子を包含するCuを主成分とする導電材料の平均結
晶粒径が0.7111m以上である事を特徴とするもの
である。
60wt%(重量%)であり、かつ、Bi含有量がCu
含有量の0.05−1.0wt%であるCuとBi及び
Crから構成される真空バルブ用接点材料に於いて、C
r粒子を包含するCuを主成分とする導電材料の平均結
晶粒径が0.7111m以上である事を特徴とするもの
である。
また、上記Cr粒子を包含したCuを主成分とする導電
材料の結晶粒内に、Bi単体又は/及びBiを主成分と
するBi金合金存在する事を特徴とするものである。
材料の結晶粒内に、Bi単体又は/及びBiを主成分と
するBi金合金存在する事を特徴とするものである。
(作用)
上記した手段の様に、Cu−Cr−Bi接点材料に於い
て、Cr粒子を包含した導電材料の平均結晶粒径を0.
7mm以上とする事によって、Cu−Cr−Bi接点の
耐溶着特性を維持したまま、Cu−Cr接点材料とほぼ
同等の耐電圧、再点孤発生確率とする事ができる。
て、Cr粒子を包含した導電材料の平均結晶粒径を0.
7mm以上とする事によって、Cu−Cr−Bi接点の
耐溶着特性を維持したまま、Cu−Cr接点材料とほぼ
同等の耐電圧、再点孤発生確率とする事ができる。
すなわち、その作用について具体的に述べる。
Cu−Cr−Bi接点材料に於いてBiの存在形態は次
の4つに分類される。■Cuへの固溶■Cr粒子とCu
を主成分とする導電材料(Cuマトリクス)界面への存
在■Cuマトリクス結晶粒界への存在■Cuマトリクス
結晶粒内への存在である。これら存在形態のうち接点強
度に一番強い影響を与えるのは、Cuマトリクス結晶粒
界へのBiの存在であり、ここへのBi量が多い程接点
強度が脆く結果として耐電圧の低下及び再点弧発生確率
の助長を促す事を本発明者らはつきとめた。
の4つに分類される。■Cuへの固溶■Cr粒子とCu
を主成分とする導電材料(Cuマトリクス)界面への存
在■Cuマトリクス結晶粒界への存在■Cuマトリクス
結晶粒内への存在である。これら存在形態のうち接点強
度に一番強い影響を与えるのは、Cuマトリクス結晶粒
界へのBiの存在であり、ここへのBi量が多い程接点
強度が脆く結果として耐電圧の低下及び再点弧発生確率
の助長を促す事を本発明者らはつきとめた。
本発明者らの実験によれば、Cuへの固溶及びCr粒子
とCuマトリクス界面に存在するBiff1は、同一原
料使用の場合、はぼ一定であるが、Cuマトリクスの結
晶粒径の大きさにより、BiのCuマトリクス結晶粒界
への存在量とCuマトリクス結晶粒内への存在量が異な
ってくる。即ち、Cuマトリクス結晶粒径か細い場合、
BiはCuマトリクス結晶粒界に存在し易くなり、逆に
Cuマトリクス結晶粒径が大きい場合は、Cuマトリク
ス結晶粒内に存在する8 1 kmが多く、結晶粒界へ
の存在は少ない。
とCuマトリクス界面に存在するBiff1は、同一原
料使用の場合、はぼ一定であるが、Cuマトリクスの結
晶粒径の大きさにより、BiのCuマトリクス結晶粒界
への存在量とCuマトリクス結晶粒内への存在量が異な
ってくる。即ち、Cuマトリクス結晶粒径か細い場合、
BiはCuマトリクス結晶粒界に存在し易くなり、逆に
Cuマトリクス結晶粒径が大きい場合は、Cuマトリク
ス結晶粒内に存在する8 1 kmが多く、結晶粒界へ
の存在は少ない。
上述の要因により、接点母料強度はCuマトリクス結晶
粒径が大きい方か強く、耐電圧特性及び再点弧発生確率
も従来のCu−Cr接点並みとなる。
粒径が大きい方か強く、耐電圧特性及び再点弧発生確率
も従来のCu−Cr接点並みとなる。
(実施例)
以下、本発明の実施例を具体的実施態様に基づいて説明
するが、はじめに本発明の接点材料が適用される真空バ
ルブの構成を第1図および第2図を参照して説明する。
するが、はじめに本発明の接点材料が適用される真空バ
ルブの構成を第1図および第2図を参照して説明する。
第1図は、本発明の接点材料を適用する真空バルブの構
成例を示すもので、同図に於いて、1は遮断室を示し、
この遮断室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3a、3bを介し
て設けた金属性の蓋体4a、4bとで真空気密に11〜
1成されている。しかして、上記遮断室1内には、導電
棒5,6の対向する端部に取イ」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、こ
のベローズ9上部には金属性のアークシールド10か設
けられ、ベローズ9がアク蒸気で覆われることを防止し
ている。11は、上記電極7,8を覆うようにして遮断
室1内に設けられた金属性のアークシールドで、絶縁容
器2かアーク蒸気で覆われることを防止している。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、かしめに
よって圧着接続されている。接点13aは、電極8にろ
う付け14で固着されている。なお、第1図における1
、3bは固定側接点である。
成例を示すもので、同図に於いて、1は遮断室を示し、
この遮断室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3a、3bを介し
て設けた金属性の蓋体4a、4bとで真空気密に11〜
1成されている。しかして、上記遮断室1内には、導電
棒5,6の対向する端部に取イ」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、こ
のベローズ9上部には金属性のアークシールド10か設
けられ、ベローズ9がアク蒸気で覆われることを防止し
ている。11は、上記電極7,8を覆うようにして遮断
室1内に設けられた金属性のアークシールドで、絶縁容
器2かアーク蒸気で覆われることを防止している。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、かしめに
よって圧着接続されている。接点13aは、電極8にろ
う付け14で固着されている。なお、第1図における1
、3bは固定側接点である。
本発明に係る接点材料は、上記したような接点13a、
13bの双方または何れか一方を構成するのに適したも
のである。
13bの双方または何れか一方を構成するのに適したも
のである。
次に、本発明に係る接点材料の製造方法について説明す
る。本発明のCu−Cr−Bi接点材料の製造方法は大
きく2つに大別され、その1つは溶浸法であり、もう1
つは固相法である。
る。本発明のCu−Cr−Bi接点材料の製造方法は大
きく2つに大別され、その1つは溶浸法であり、もう1
つは固相法である。
まず溶浸法の一例について記す。
所定粒径のCr粉末を加圧成形して粉末成形体を得る。
次いて、この粉末成形体を露点か一50℃以下の水素雰
囲気または真空度かI X 1O−3Torr以下で、
所定温度例えば950°CX1時間にて仮焼結し、仮焼
結体を得る。
囲気または真空度かI X 1O−3Torr以下で、
所定温度例えば950°CX1時間にて仮焼結し、仮焼
結体を得る。
次いで、この仮焼結体の残存空孔中に予め所定の81%
を含有したCu−Bi合金材料を例えば1100℃X3
0分で溶浸した後、所定の冷却方法で冷却凝固し、CL
I−Cr−Bi合金材料を得る。
を含有したCu−Bi合金材料を例えば1100℃X3
0分で溶浸した後、所定の冷却方法で冷却凝固し、CL
I−Cr−Bi合金材料を得る。
溶浸は主として真空中で行うが、水素中でも行い得る。
ここで、焼結熱処理又は/及び溶浸熱処理温度を高めに
選択すると、Cu及びBiの蒸発か激しく、その成分量
の制御か重要となる。しかし、炉の性能、または−度に
熱処理する素Hの量、大きさ、熱容量などによって熱処
理温度は変動するので、その温度を普遍的に表現するこ
とは無理てあ]0 リ、実際には残存するCu量を、例えばX線法によって
直接的に決定し管理する方法が取られ得るが、概して1
300℃以上の温度の選択はCuの存在を少なくシ、好
ましくないことが明らかになっている。
選択すると、Cu及びBiの蒸発か激しく、その成分量
の制御か重要となる。しかし、炉の性能、または−度に
熱処理する素Hの量、大きさ、熱容量などによって熱処
理温度は変動するので、その温度を普遍的に表現するこ
とは無理てあ]0 リ、実際には残存するCu量を、例えばX線法によって
直接的に決定し管理する方法が取られ得るが、概して1
300℃以上の温度の選択はCuの存在を少なくシ、好
ましくないことが明らかになっている。
一方、下限温度は、焼結熱処理に於いては、原料または
成形体の脱ガスの観点から600℃以上、好ましくは9
00℃以上を必要とし、また溶浸熱処理に於いては、ス
ケルトンを脱ガスし、かっCuを溶融する必要性から少
なくとも1100℃を必要とする。
成形体の脱ガスの観点から600℃以上、好ましくは9
00℃以上を必要とし、また溶浸熱処理に於いては、ス
ケルトンを脱ガスし、かっCuを溶融する必要性から少
なくとも1100℃を必要とする。
更にCuマトリクスの結晶粒度の面から溶浸後の冷却速
度がポイントとなる。本発明者らの知見によれば、溶浸
時のポート下方に水冷機構を設け、その冷却水温度及び
水の流量によって溶浸材の冷却速度を調整し、Cuマト
リクスの結晶粒度を調整する事は可能であった。
度がポイントとなる。本発明者らの知見によれば、溶浸
時のポート下方に水冷機構を設け、その冷却水温度及び
水の流量によって溶浸材の冷却速度を調整し、Cuマト
リクスの結晶粒度を調整する事は可能であった。
次いで、固相焼結法の一例について記す。
所定のCr粉末Cu粉末およびBi粉末を混合した後、
プレス機にて圧粉体を成形し、次いで露1 点が一50℃以下の水素雰囲気またはI X 10−’
Torr以下の真空雰囲気にて焼結する。このプレス工
程と焼結工程を複数回繰り返し、目的とするCu−Cr
−Bi接点材料を得る。
プレス機にて圧粉体を成形し、次いで露1 点が一50℃以下の水素雰囲気またはI X 10−’
Torr以下の真空雰囲気にて焼結する。このプレス工
程と焼結工程を複数回繰り返し、目的とするCu−Cr
−Bi接点材料を得る。
ここで、注意を要するのは、焼結後のプレス圧力による
加工率であり、更に焼結条件である。本発明者らの研究
によれば、本発明の特徴であるCuマトリクスの結晶粒
度を決定する因子は、最終工程のプレス及び焼結条件で
あり、例えば最終工程でのプレスによる加工歪(堆積変
化)は数%程度であり、焼結条件は1000℃x2Hr
(時間)保持によってCuマトリクスの結晶粒度を0,
7關とすることができる。
加工率であり、更に焼結条件である。本発明者らの研究
によれば、本発明の特徴であるCuマトリクスの結晶粒
度を決定する因子は、最終工程のプレス及び焼結条件で
あり、例えば最終工程でのプレスによる加工歪(堆積変
化)は数%程度であり、焼結条件は1000℃x2Hr
(時間)保持によってCuマトリクスの結晶粒度を0,
7關とすることができる。
この様にして製造された接点材料はCuマトリクスの結
晶粒径が1 am以上であり、接点中のBiの分布から
、耐圧特性がBi無添加のCu−Cr接点と同等であり
、真空パルプ用接点材料として最適である。
晶粒径が1 am以上であり、接点中のBiの分布から
、耐圧特性がBi無添加のCu−Cr接点と同等であり
、真空パルプ用接点材料として最適である。
次に、以上のようにして製造された各接点材料の比較例
と対比して示す。なお、この各側におい2 て評価したときの条件、方法は、次の通りである。
と対比して示す。なお、この各側におい2 て評価したときの条件、方法は、次の通りである。
(1)耐溶着性
外径25+nmφの一対の円板状試料に外径25關φ先
端が100Rの球面をなす加圧ロッドを対向させ、10
0kgの荷重を加え10−5mm1g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−ロッド間の引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2に示した溶
浸上りのCu−Cr合金材料の溶着引外し力を1.00
としたときの相対的な値で比較した。6表には上記接点
数3個の測定値におけるばらつき幅を示す。
端が100Rの球面をなす加圧ロッドを対向させ、10
0kgの荷重を加え10−5mm1g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−ロッド間の引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2に示した溶
浸上りのCu−Cr合金材料の溶着引外し力を1.00
としたときの相対的な値で比較した。6表には上記接点
数3個の測定値におけるばらつき幅を示す。
(2)耐電圧特性
各接点合金についてパフ研磨により鏡面仕上をしたNi
針を陽極とし、同じように鏡面仕上をした各試料を陰極
とし、両極間のギャップを0.5mmとし、10−6m
n+Hgの真空において徐々に電圧を上昇しスパークを
発生したときの電圧値を測定し、静耐圧値を求めた。第
2表に示す測定データは、3回の繰返しテストを行った
ときのばらつき値を含3 めて、溶浸上りのCu−Cr合金の静耐圧値を1.00
(第1表に示す比較例1)としたときの相対的な値で
示した。
針を陽極とし、同じように鏡面仕上をした各試料を陰極
とし、両極間のギャップを0.5mmとし、10−6m
n+Hgの真空において徐々に電圧を上昇しスパークを
発生したときの電圧値を測定し、静耐圧値を求めた。第
2表に示す測定データは、3回の繰返しテストを行った
ときのばらつき値を含3 めて、溶浸上りのCu−Cr合金の静耐圧値を1.00
(第1表に示す比較例1)としたときの相対的な値で
示した。
(3)再亦孤特性
径30mm、厚さ5 mm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、6 K V x 5
00Aの回路を2000回しゃ断した時の再点弧発生頻
度を測定し、2台のしゃ断器(バルブとして6本)のば
らつき幅(最大および最小)で示した。接点の装着に際
しては、ベーキング加熱(450℃、30分)のみ行い
、ろう材の使用ならびにこれに伴う加熱は行わなかった
。
ンタプル形真空バルブに装着し、6 K V x 5
00Aの回路を2000回しゃ断した時の再点弧発生頻
度を測定し、2台のしゃ断器(バルブとして6本)のば
らつき幅(最大および最小)で示した。接点の装着に際
しては、ベーキング加熱(450℃、30分)のみ行い
、ろう材の使用ならびにこれに伴う加熱は行わなかった
。
実施例1〜2、比較例−2
Cu量約50vt%、B i / Cu 十B i量0
.5vt%(重量%)、溶浸温度1100℃一定とし、
冷却条件のみを変えCuマトリクスの平均結晶粒径を3
mm so 、 7 +am、1001と異なるCu
−Cr−Bi接点を製作した(各々、実施例1,2、比
較例−3)。
.5vt%(重量%)、溶浸温度1100℃一定とし、
冷却条件のみを変えCuマトリクスの平均結晶粒径を3
mm so 、 7 +am、1001と異なるCu
−Cr−Bi接点を製作した(各々、実施例1,2、比
較例−3)。
各々の特性は第1表に示す通り、耐溶着特性はBiを添
加していないCu−Cr接点(比較例4 −])に比して大幅に良好であるが、耐電圧特性並びに
再点弧発生確率は結晶粒径が小さい程低下し、特に 1
00μmのもの(比較例−3)に於いては、再点弧発生
確率が大幅に上昇し、使用不可と判断される状態であっ
た。以上の結果よりCuマトリクスは0.7n+m以上
の結晶粒が望ましい。
加していないCu−Cr接点(比較例4 −])に比して大幅に良好であるが、耐電圧特性並びに
再点弧発生確率は結晶粒径が小さい程低下し、特に 1
00μmのもの(比較例−3)に於いては、再点弧発生
確率が大幅に上昇し、使用不可と判断される状態であっ
た。以上の結果よりCuマトリクスは0.7n+m以上
の結晶粒が望ましい。
実施例2〜4、比較例3〜4
Cui50wi%、溶浸温度、冷却条件を一定とし、B
i含有量を0.01,0.05,0.4g、1.0,5
.3と変化させCu−Cr−Bi接点を製作した(各々
比較例−3、実施例−3,2,4、比較例−4)。第1
表に示す様にBi含有量の少ないもの(比較例−3)は
、耐電圧特性再点弧発生確率は良好であったが、耐溶着
性の改善はほとんど見られなかった。一方Bi含有量の
多いもの(比較例−4)では、Cu結晶粒か細いものと
同様に再点弧発生確率及び耐電圧特性の低下が著しかっ
た。以上よりB i / Cu 十B i 量は0.0
5〜1.0が適当であると言える。
i含有量を0.01,0.05,0.4g、1.0,5
.3と変化させCu−Cr−Bi接点を製作した(各々
比較例−3、実施例−3,2,4、比較例−4)。第1
表に示す様にBi含有量の少ないもの(比較例−3)は
、耐電圧特性再点弧発生確率は良好であったが、耐溶着
性の改善はほとんど見られなかった。一方Bi含有量の
多いもの(比較例−4)では、Cu結晶粒か細いものと
同様に再点弧発生確率及び耐電圧特性の低下が著しかっ
た。以上よりB i / Cu 十B i 量は0.0
5〜1.0が適当であると言える。
5
実施例−5
溶浸温度と冷却条件の相互効果について検討する。溶浸
温度1300℃、冷却条件を10°CXI/分の冷却と
して0.7+nmの平均結晶粒径を得た。この特性は、
耐溶着特性・耐電圧特性、再点弧発生確率のいずれも良
好な特性を得られるものであった。
温度1300℃、冷却条件を10°CXI/分の冷却と
して0.7+nmの平均結晶粒径を得た。この特性は、
耐溶着特性・耐電圧特性、再点弧発生確率のいずれも良
好な特性を得られるものであった。
この結果から、耐溶着特性・耐電圧特性・再点弧発生確
率のいずれも満足するには、Bi量及びCuマトリクス
の結晶粒径の制御が必要である事が再確認できた。
率のいずれも満足するには、Bi量及びCuマトリクス
の結晶粒径の制御が必要である事が再確認できた。
今まで実施例として溶浸法を取扱ってきた。溶浸法の場
合、Cu結晶粒径へ最も影響を及はず因子はCu凝固時
の冷却条件であり、これは熱源を切断した事による自然
冷却を考えれば、炉内の熱容量の他に炉自体の特性と見
るところも有る。しかし仮に熱源の切断によって得られ
るCuマトリクスの平均結晶粒径が0 、7 ++on
に満たない様な特性をもった炉であれば、冷却条件を熱
源の切断ではなく、熱入力を徐々に低下させる事によっ
てCuマトリクス結晶粒径を制御する事が可能である。
合、Cu結晶粒径へ最も影響を及はず因子はCu凝固時
の冷却条件であり、これは熱源を切断した事による自然
冷却を考えれば、炉内の熱容量の他に炉自体の特性と見
るところも有る。しかし仮に熱源の切断によって得られ
るCuマトリクスの平均結晶粒径が0 、7 ++on
に満たない様な特性をもった炉であれば、冷却条件を熱
源の切断ではなく、熱入力を徐々に低下させる事によっ
てCuマトリクス結晶粒径を制御する事が可能である。
6
固相焼結法の実施例について記す。
比較例−5〜6、実施例−6
最終工程の加工率及び焼結条件によって100μmのC
u結晶粒径を得たBiを含まないCuCr接点(比較例
−5)及び100μ刊のCu結晶粒径を得たCu−Cr
−Bi接点(比較例−6)、1、 +on+のCu−C
r−Bi接点(実施例−6)について比較検討する。
u結晶粒径を得たBiを含まないCuCr接点(比較例
−5)及び100μ刊のCu結晶粒径を得たCu−Cr
−Bi接点(比較例−6)、1、 +on+のCu−C
r−Bi接点(実施例−6)について比較検討する。
Biを含有しない固相Cu−Cr接点(比較例−5)は
溶浸法Cu−Cr接点と比較して、若干の耐溶着性の改
善を示すが、まだ満足できる値ではない。Cuマトリク
ス平均結晶粒径が100沖のCu−Cr−Bi接点(比
較例−6)は、耐溶着性の改善はされるものの、耐電圧
・再点弧発生確率に欠点を有している。これに対し、C
uマトリクス平均結晶粒径が1m[1のCu−Cr−B
i接点(実施例−6)は、いずれも良好な特性を示した
。
溶浸法Cu−Cr接点と比較して、若干の耐溶着性の改
善を示すが、まだ満足できる値ではない。Cuマトリク
ス平均結晶粒径が100沖のCu−Cr−Bi接点(比
較例−6)は、耐溶着性の改善はされるものの、耐電圧
・再点弧発生確率に欠点を有している。これに対し、C
uマトリクス平均結晶粒径が1m[1のCu−Cr−B
i接点(実施例−6)は、いずれも良好な特性を示した
。
以上より本発明は溶浸法のみならず、固相焼結法にも適
用できる事が証明された。
用できる事が証明された。
コア
実施例7〜8、比較例7〜8
Cr含有量の有効範囲について検討する。Bi量及びC
uマトリクス平均結晶粒径を一定としてCr含有量を
10.6,20.5,39.3.85.6wt%となる
Cu−Cr−Bi接点を製作した(比較例−7、実施例
−7,8、比較例−8)。諸特性を評価したところ、耐
溶着特性は全て良好であった。
uマトリクス平均結晶粒径を一定としてCr含有量を
10.6,20.5,39.3.85.6wt%となる
Cu−Cr−Bi接点を製作した(比較例−7、実施例
−7,8、比較例−8)。諸特性を評価したところ、耐
溶着特性は全て良好であった。
しかし、耐電圧の面では、Cr 量10.6wt%(比
較例−7)なる接点はCu量が多すぎたため著しい耐電
圧の低下が認められた。但し再点弧発生の面では問題が
なかった。また85.6シt%Cr量の接点(比較例−
8)ではCrが多量の為、累月の脆化がさらに進み、耐
電圧特性、再点弧発生確率とも良好な結果を得られなか
った。一方、Cr量20.5,59.3wt%の接点は
全て良好な結果を示した。
較例−7)なる接点はCu量が多すぎたため著しい耐電
圧の低下が認められた。但し再点弧発生の面では問題が
なかった。また85.6シt%Cr量の接点(比較例−
8)ではCrが多量の為、累月の脆化がさらに進み、耐
電圧特性、再点弧発生確率とも良好な結果を得られなか
った。一方、Cr量20.5,59.3wt%の接点は
全て良好な結果を示した。
以上の結果よりCr%は20〜60wt%が望ましい。
以上述べた実施例では、溶浸法および固相焼結法に於け
るCuマトリクスの平均結晶粒径か0.7mm以上のC
u−Cr−Bi接点の製造例を示したが、ここに記述し
ていない他の方法を用いて同様 8 な接点を製作しても得られる緒特性は同等である事は明
らかである。
るCuマトリクスの平均結晶粒径か0.7mm以上のC
u−Cr−Bi接点の製造例を示したが、ここに記述し
ていない他の方法を用いて同様 8 な接点を製作しても得られる緒特性は同等である事は明
らかである。
0
[発明の効果コ
以上述べた本発明によれば、真空バルブ用Cu−Cr−
Bi接点材料の耐溶性性を維持したまま、耐電圧特性お
よび再点孤発/J:確率が低下しない真空バルブ用接点
材料を提供する事ができる。
Bi接点材料の耐溶性性を維持したまま、耐電圧特性お
よび再点孤発/J:確率が低下しない真空バルブ用接点
材料を提供する事ができる。
第1図は本発明が適用される真空バルブの断面図、第2
図は接点部の拡大断面図である。 1・・・遮断室、2・・・絶縁容器、3a・・・封着金
具、3b・・・封着金具、4a・・・蓋体、4b・・・
蓋体、5・・・導電棒、6・・・導電棒、7・・・固定
電極、8・・・固定電極、9・・・ベローズ、lO・・
・アークシールド、11・・・アークシールド、12・
・・ロウ付部、13a・・・可動側接点、13b・・・
固定側接点、14・・・ロウ付部。
図は接点部の拡大断面図である。 1・・・遮断室、2・・・絶縁容器、3a・・・封着金
具、3b・・・封着金具、4a・・・蓋体、4b・・・
蓋体、5・・・導電棒、6・・・導電棒、7・・・固定
電極、8・・・固定電極、9・・・ベローズ、lO・・
・アークシールド、11・・・アークシールド、12・
・・ロウ付部、13a・・・可動側接点、13b・・・
固定側接点、14・・・ロウ付部。
Claims (2)
- (1)Cr含有量が20〜60重量%であり、かつ、B
i含有量がCu含有量の0.05〜1.0重量%である
CuとBi及びCrから構成される真空バルブ用接点材
料に於いて、Cr粒子を包含するCuを主成分とする導
電材料の平均結晶粒径が0.7mm以上である事を特徴
とする真空バルブ用接点材料。 - (2)Cr粒子を包含したCuを主成分とする導電材料
の結晶粒内に、Bi単体又は/及びBiを主成分とする
Bi合金が存在する事を特徴とする請求項1記載の真空
バルブ用接点材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1182715A JP2878718B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 真空バルブ用接点材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1182715A JP2878718B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 真空バルブ用接点材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0347931A true JPH0347931A (ja) | 1991-02-28 |
JP2878718B2 JP2878718B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
ID=16123172
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1182715A Expired - Lifetime JP2878718B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 真空バルブ用接点材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2878718B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5972068A (en) * | 1997-03-07 | 1999-10-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Contact material for vacuum valve |
JP2002015644A (ja) * | 2000-06-29 | 2002-01-18 | Toshiba Corp | 真空遮断器用接点材料、その製造方法および真空遮断器 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6141091A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 湯水混合制御装置 |
-
1989
- 1989-07-17 JP JP1182715A patent/JP2878718B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6141091A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 湯水混合制御装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5972068A (en) * | 1997-03-07 | 1999-10-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Contact material for vacuum valve |
JP2002015644A (ja) * | 2000-06-29 | 2002-01-18 | Toshiba Corp | 真空遮断器用接点材料、その製造方法および真空遮断器 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2878718B2 (ja) | 1999-04-05 |
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