JPH04141924A - 電極材料の製造方法 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、低融点金属の分布のばらつきが少ない均質な
電極材料の製造方法に関し、特にビスマスを添加した銅
−クロム系の電極材料に応用して好適なものである。

Ｂ０発明の概要 銅よりも高融点金属の粉末上に銅とこの銅よりも低融点
金属との合金及び銅塊からなる溶浸材料を載置し、これ
らを加熱して高融点金属の空隙部分に溶浸材料を溶浸さ
せるようにした電極材料の製造方法であり、高融点金属
の粉末の表面と溶浸材料の底面との間に空間を形成し、
これらの接触面積を少なくすることにより、高融点金属
の空隙部分からのガスの放散性を向上させ、巣の発生を
抑制して所望の性能を有する均質な電極材料を製造し得
るようにしたものである。

Ｃ１従来の技術 真空インタラプタの電極材料として要求される重要な性
能の−っとして、電流遮断性能の高いことが挙げられる
。

近年、この電流遮断性能が非常に優れている銅〜クロム
系の材料に、電流遮断後の接触抵抗値の上昇を抑制する
目的でビスマスを添加したものを、真空インクラブタの
電極材料として使用することが試みられている。

従来、このビスマスを添加した銅−クロム系の電極材料
の製造方法としては、銅とクロムとビスマスとの混合粉
末を一括して焼結するようにしたものや、容器内に充填
されたクロムとビスマスとの混合粉末上に銅塊を載資し
、これらを非酸化性雰囲気にて銅の融点以上に加熱し、
クロム及びビスマスの空隙部分に銅塊を溶浸さぜるよう
にしたもの、或いは予め焼結された銅とクロムとからな
る多孔質の溶浸母材の空隙部分にビスマスを溶浸させる
ようにしたもの等が知られている。

なお、ビスマスを添加した銅−クロム系の電極材料の組
成として一般的には、銅が２０から９８重ｔ％の範囲、
クロムが２から８０重量％の範囲、ビスマスがＯ７１か
ら１５重量％の範囲に調整されている。

Ｄ８発明が解決しようとする課題 ビスマスを添加した銅−クロム系の金属材料に対する従
来の製造方法の内、銅とクロムとビスマスとの混合粉末
を一括して焼結するようにした方法及びクロム及びビス
マスの空隙部分に銅塊を溶浸さぜるようにした方法では
、ビスマスは蒸気圧が高（て融点が低いことから、銅塊
を溶浸させる加熱工程において銅よりも融点の低いビス
マスの蒸発量が非常に多く、一つの容器内で製造される
電極材料中のビスマスの分布が著しく不均一となって製
品の均質性を損なう虞がある上、電極材料中に占めるビ
スマスの割合を設計通りに保つことが困難である。

一方、銅とクロムとの焼結体の空隙部分にビスマスを溶
浸させるようにした方法では、上述の如き不具合はない
ものの、所定量のビスマスを含有する電極材料を製造す
るためには、銅とクロムとの焼結体の空隙率の調整が極
めて重要となる。しかし、従来の方法では銅とクロムと
の焼結体を所望の空隙率に調整することが非常に難しい
ことに加え、一つの焼結体内での空隙率のばらつきも多
いことから、電極材料中のビスマスの分布が不均一とな
って、製品の均質性を損なう虞があった。

Ｅ、課題を解決するための手段 本発明による電極材料の製造方法は、銅よりも高融点の
スケルトンを構成する高融点金属の粉末及び銅とこの銅
よりも低融点の低融点金属との合金及び銅塊を非酸化性
雰囲気にて銅の融点以上に加熱保持し、前記鋼と低融点
金属との合金及び前記銅塊からなる溶浸材料を前記高融
点金属の空隙部分に溶浸さぜるようにした電極材料の製
造方法において、前記高融点金属の粉末の表面と前記溶
浸材料の底面との間に空間を形成し、前記高融点金属の
粉末と前記溶浸材料との接触面積を少なくしたことを特
徴とするものである。

なお、前記高融点金属としてはクロム等を挙げることが
できる。又、前記低融点金属としてはビスマス笠を挙げ
ることができる。ここで、高融点金属としてクロムを採
用すると共に低融点金属としてビスマスを採用したもの
において、銅が２０重１％未満の場合には、導電率が低
下して発熱量が多（なり、逆・に銅が９８重量％を越え
るど耐溶着性の低下や電流さい断値の増大をもたらす。

又、クロムが２１量％未満の場合には、電流さい断値が
増大し、逆にクロムが８０重量％を越える場合には、電
流遮断性能が低下してしまう。一方、ビスマスが０．１
重量％未満の場合には、電流遮断後の接触抵抗値を抑制
する効果が薄れてしまい、逆にビスマスが１重量％を越
えると、耐電圧特性等の真空インタラプタとしての性能
に悪影響を及ぼす。

従って、高融点金属としてクロムを採用すると共に低融
点金属としてビスマスを採用したものにおいては、銅は
２０から９８重量％の範囲、クロムは２から８０重量％
の範囲、ビスマスは０．１から１重量％の範囲にそれぞ
れあることが望ましい。

Ｆ０作用 銅と低融点金属との合金中に占める低融点金属の一部は
、銅の結晶粒中に固溶している。

固溶限界を越えた低融点金属は銅の結晶粒界に析出する
が、この析出状態の低融点金属は合金表面のみならず合
金内部にも当然存在する。

このような状態の銅と低融点金属との合金を銅塊と共に
高融点金属の粉末上に載置してこれらを加熱すると、銅
と低融点金属との合金から低融点金属が蒸発するのは、
銅の結晶粒界に沿ってこの銅と低融点金属との合金の表
面からだけとなり、銅と低融点金属との合金中の銅が溶
けるまでは、低融点金属の蒸発が抑制された状態となる
。

この加熱操作に伴って、高融点金属の粉末の空隙部分か
らガスが放出されるが、高融点金属の粉末の表面と溶浸
材料の底面との間には空間が形成され、これらの接触面
積を少なくしたことにより、ガスの放出が円滑に行われ
て高融点金属の空隙部分に銅とビスマスとが溶浸して行
（。

Ｇ、実施例 真空インタラプタは、その概略構造の一例を表す第３図
に示すようなものであり、相互に一直線状をなす一対の
リード棒１１，１２の対向端面には、それぞれ電極１３
．１４が一体的に設けである。これら電極１３．　Ｉ　
４を囲む筒状のシールド１５の外周中央部は、このシー
ルド１５を囲む一対の絶縁筒１６゜１７の間に挟まれた
状態で保持されている。

一方の前記リード棒１１は、一方の絶縁筒１６の一端に
接合された金属端板１８を気密に貫通した状態で、この
金属端板１８に一体的に固定されている。図示しない駆
動装置に連結される他方のり一ド棒１２は、他方の絶縁
筒１７の他端に気密に接合された他方の金属端板１９に
ベローズ２０を介して連結され、駆動装置の作動に伴っ
て電極１３．１４の対向方向に往復動可能に可動側の電
極１４が固定側の電極１３に対して開閉動作するように
なっている。

前記電極１３．１４は、クロム（Ｃｒ）と、銅（Ｃｕ）
と、これらクロムと銅との界面に分散するビスマス（Ｂ
ｉ）とからなる複合金属で構成される。

本発明によるこの電極材料の製造方法の一例を第１図に
基づいて以下に記すと、まず５Ｘ　ｌ　Ｏ−”Ｔｏｒｒ
の真空溶解炉にて銅を１１００℃に溶融させ、所定量の
ビスマスを銅の溶湯中に添加してこれらを攪拌した後、
冷却してビスマスを０．５重量％含む銅ビスマス合金Ａ
を得る。

一方、−１００メツシユの粒度のクロムの粉末を内径が
６８ｍｍのアルミナセラミックス製の容器Ｂ中に１７０
ｇ装入し、これを５×１０−’Ｔｏｒｒの真空炉内で脱
ガスしながら１２００°Ｃに加熱保持し、クロム粒子を
相互に拡散結合させて多孔質の溶浸母材Ｃを得た。

そして、この容器Ｂ内の溶浸母材Ｃ上にそれぞれ直径が
２０ｍｍで高さが２０−の丸棒状をなす三つの銅塊Ｄ（
合計で１７０ｇ）を載置し、更にこれら鋼塊りの上に１
７０ｇの銅ビスマス合金Ａを重ねた後、容器Ｂにアルミ
ナセラミックス製の蓋Ｅを被せた。

しかる後、これらを５　ｘ　１０−”Ｔｏｒｒの真空炉
内にて脱ガスしつつ１１００℃に１時間加熱処理し、溶
浸母材Ｃの空隙部分に銅及びビスマスを溶浸させこれに
よって得られた電極材料を容器Ｂから取り出し、直径６
０ｍｍで厚さが１０順の円板状に機械加工した。

このようにして、 Ｃｕ：５５．００重Ｒ’Ｍｉ Ｃｒ：４４．７５重量％ Ｂｉ：　　０９２５重量％ からなる電極材料を作成した。

この方法によって、合計で２５の試料を作成し、電極材
料中に占めるビスマスの割合を調査した結果、ビスマス
の割合の平均値が０．２５重１％でその標準偏差が０．
　Ｏ２９６となり、ビスマスの割合のばらつきが非常に
小さいことが判明した。又、容器Ｃから取り出した２５
の試料には、銅及びビスマスの溶浸が不十分となるため
に発生する微細な空隙、いわゆる巣がほとんど認められ
なかった。

なお、本実施例では溶浸母材Ｃであるクロムの多孔質焼
結体の上に、銅塊りと銅ビスマス合金へとを載置するよ
うにしたが、クロムの焼結工程を省略し、その粉末上に
銅塊りと銅ビスマス合金Ａとを載置し、これらをクロム
の空隙部分に綻渡させても同様な結果を得ることができ
る。又、クロムの空隙部分からのガスの放散性をより一
層向上させるため、溶浸作業の途中まで、容器ＢとＭＥ
との間に隙間が形成されるようしても良い。

このような本発明による電極材料の製造方法の他の一例
を表す第２図に示すように、容器Ｂ内の溶浸母材Ｃ上に
銅塊りを載せ、この銅塊りの上に銅の丸棒Ｆと１７０ｇ
の銅ビスマス合金へとを重ね、この銅の丸棒Ｆによって
蓋Ｅを容器Ｂから浮き上がらせ、この状態から加熱作業
を開始するようにしても良い。

この場合、溶浸母材Ｃを先の実施例と同量に設定し、銅
塊りと銅の丸棒Ｆとの合計重量を先の実施例と同様に１
７０ｇに設定した。

Ｈ１発明の効果 本発明の電極材料の製造方法によると、スケル）・ンを
構成する高融点金属の粉末の表面と、銅と低融点金属と
の合金及び銅塊からなる溶浸材料の底面との間に空間を
形成し、高融点金属の粉末と溶浸材料との接触面積を少
な（したことにより、これらの加熱時に高融点金属の粉
末から発生するガスを円滑に抜くことができ、巣の発生
を未然に防止できるど共に低融点金属の蒸発量を従来の
方法よりも抑制することが可能となり、電極材料中の低
融点金属の分布が均一となって製品の均質性が向上し、
電極材料中に占める低融点金属の割合を設計通りに保つ
ことができる。

この結果、電流遮断後における接触抵抗値や電流連断性
能等の特性が全体的に向上した電極材料を得ることがで
きる。特に、多数回の開閉操作後でも接触抵抗値が低く
安定しているため、開閉のための操作装言を小形化でき
ると共に発熱が少ないことと相俟ってギュービクルを小
形化できる。

又、銅ど低融点金属との合金の他に銅塊を用意するよう
にしたので、銅と低融点金属との合金のみを用いる場合
と比較すると、銅と低融点金属との合金の使用量を少な
くすることができ、生産性の向上に伴う製造コストの低
減を企図し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電極材料の製造方法の一実施例を
表す断面図、第２図は本発明による電極材料の製造方法
の他の一実施例を表す断面図、第３図は真空インタラプ
タの一例を表す断面図である。 又、図中の符号でＡは銅ビスマス合金、Ｂは容器、Ｃは
溶浸母材、Ｄは銅塊、Ｅは蓋、Ｆは銅の丸棒、１１．１
２はリード捧、１３．１４は電極である。 特許出願人　株式会社　明　電　舎 代理人　弁理士　光石英俊（他１名） 第 図 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）銅よりも高融点のスケルトンを構成する高融点金
   属の粉末及び銅とこの銅よりも低融点の低融点金属との
   合金及び銅塊を非酸化性雰囲気にて銅の融点以上に加熱
   保持し、前記銅と低融点金属との合金及び前記銅塊から
   なる溶浸材料を前記高融点金属の空隙部分に溶浸させる
   ようにした電極材料の製造方法において、前記高融点金
   属の粉末の表面と前記溶浸材料の底面との間に空間を形
   成し、前記高融点金属の粉末と前記溶浸材料との接触面
   積を少なくしたことを特徴とする電極材料の製造方法。
2. （２）高融点金属がクロムであることを特徴とする請求
   項（１）に記載した電極材料の製造方法。
3. （３）低融点金属がビスマスであることを特徴とする請
   求項（１）に記載した電極材料の製造方法。