JPH04334832A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、銅よりもそれぞれ融点
の高い複数の高融点金属と銅とからなる電極材料を焼結
法により生産性良く製造し得る方法に関し、特に銅−モ
リブデン−クロム系の電極材料に応用して好適なもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】真空インタラプタの電極材料として特開
昭５９−２７４１８号公報等に開示された溶浸型の複合
金属材料である銅−モリブデン−クロム（以下、Ｃｕ−
Ｍｏ−Ｃｒと記述する）複合金属は、従来から知られて
いる銅−ビスマス（Ｃｕ−Ｂｉ）複合金属や銅−タング
ステン（Ｃｕ−Ｗ）複合金属等と比較して、耐溶着性が
良好であることに加え、電流しゃ断能力や絶縁耐力等の
電気的特性が優れた材料であることが知られている。

【０００３】この、Ｃｕ−Ｍｏ−Ｃｒ複合金属を製造す
る場合の従来の製造方法の一例を図６に示す。

【０００４】図５において、銅やモリブデン或いはクロ
ムと反応しない高温でも安定なアルミナセラミックス製
の容器１内に銅よりも融点の高いモリブデンとクロムと
の混合粉体２を充填すると共にこの上に銅塊３を載せて
アルミナセラミックス製の蓋４を被せ、これらを非酸化
性雰囲気にて銅の融点以下の温度で加熱し、まずモリブ
デンとクロムとの多孔質焼結体を容器１内で形成させた
後、脱ガス処理しながら非酸化性雰囲気にて銅の融点以
上且つモリブデン及びクロムの融点以下の温度でこれら
を加熱し、銅塊３をこの多孔質焼結体中に溶浸させてＣ
ｕ−Ｍｏ−Ｃｒ複合金属を製造していた。

【０００５】非酸化性雰囲気でのこれらの加熱処理は、
通常、真空炉内で行われることが多い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図６に示す溶浸法の場
合には、モリブデン及びクロムの粒径や嵩密度或いはこ
れらの粒度分布等の粉体の物性値によりスケルトンとな
る多孔質焼結体の空隙率が決まってしまうため、銅とモ
リブデン及びクロムとの割合を任意に変更することが非
常に難しい。

【０００７】又、Ｃｕ−Ｍｏ−Ｃｒ複合金属のインゴッ
トが容器の内壁に接触状態にあるため、容器１からイン
ゴットを抜き出しにくく、容器１の欠損を招くことが多
いことから、生産性の向上を阻害する要因となる。

【０００８】そこで、このような溶浸法による不具合の
ない焼結法によって、Ｃｕ−Ｍｏ−Ｃｒ複合金属の製造
を試みた。

【０００９】即ち、銅が８０重量％，モリブデンが１５
重量％，クロムが５重量％の割合となるように、粒径が
５０μｍの銅の粉体と、粒径が３μｍのモリブデンの粉
体と、粒度が−１００メッシュのクロムの粉体とを均一
に混合した後、これを内径が６０ｍｍの金型に８０ｇ充
填して１ｃｍ２当たり２トンの圧力で円柱状に加圧成形
し、充填率が６４％となったこの加圧成形体を５×１０
−５Ｔｏｒｒの真空中で１０５０℃で２時間焼結して上
述した割合の焼結法による電極材料を製造した。

【００１０】このようにして得られた電極材料の結晶構
造をＸ線回折法より検査した結果、図７に示すようにモ
リブデン及びクロム単体のピークが存在し、これらの固
溶体が充分生成していないことが判明した。又、この電
極材料の充填率は７３％しかなく、焼結による収縮が余
り発生していないことから、その組織を顕微鏡で観察し
たところ、非常に多くの巣（気孔）が存在することも判
明した。

【００１１】つまり、構成金属の粉末を単に混合して焼
結するだけでは、電極材料として使用できないのである
。

【００１２】

【発明の目的】本発明は、銅と高融点金属との割合を任
意に変更可能な焼結法による電極材料、特にＣｕ−Ｍｏ
−Ｃｒ系の巣のない高品質な電極材料を生産性良く製造
し得る方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【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、銅よりもそれぞれ融点の高いスケルトンと
なる複数の高融点金属の混合粉末を銅の融点以上に加熱
して得られる反応生成物を粉砕し、この粉砕された反応
生成物と銅の粉末と混合して加圧成形し、これを非酸化
性雰囲気にて銅の融点以下に加熱して焼結するようにし
たことを特徴とするものである。

【００１４】なお、前記複数の高融点金属としてはモリ
ブデン及びクロム等を挙げることができる。ここで、複
数の高融点金属としてモリブデン及びクロムを採用した
ものにおいて、モリブデンが１重量％未満の場合には、
絶縁耐力が急激に低下して電流しゃ断後の接触抵抗値を
抑制する効果が薄れてしまい、逆にモリブデンが７０重
量％を越えると、大電流に対するしゃ断能力が急激に低
下して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。一方、クロムが１重量％未満の場合に
は、電流さい断値が増大し、逆にクロムが３０重量％を
越える場合には、電流しゃ断性能が低下してしまう。

【００１５】従って、高融点金属としてモリブデン及び
クロムを採用したものにおいては、モリブデンを１から
７０重量％の範囲、クロムを１から３０重量％の範囲に
それぞれ設定し、残りをすべて銅にすることが望ましい
。

【００１６】一方、高融点金属の混合粉末を銅の融点以
上に加熱して得られる反応生成物を粉砕し、この粉砕さ
れた反応生成物と銅の粉末と混合するに際し、これらの
粒径が大きいと相互に焼結しにくくなることから、これ
らの粒径が小さいほど結合力を大きくすることができる
。このような観点から、反応生成物を１５０μｍ以下の
粒径に粉砕することが好ましく、同様に、全体の６０％
以上が１００μｍ以下（好ましくは６０μｍ以下）の粒
径となった銅の粉末を使用することが望ましい。

【００１７】

【作用】複数の高融点金属の混合粉末を銅の融点以上に
加熱することにより、これらが相互に反応して単一の固
溶体を形成する。この反応生成物である固溶体を粉砕し
、この粉砕された反応生成物と銅の粉末とを混合して加
圧成形し、これを非酸化性雰囲気にて銅の融点以下に加
熱して焼結することにより、この焼結に伴う収縮により
加圧成形体の空隙部分が銅で埋まり、固溶体と銅とが強
固に結合した状態となる。

【００１８】ここで、銅と高融点金属との割合は粉砕さ
れた反応生成物と銅の粉末との混合割合を変更すること
で任意に調整される。又、複数の高融点金属相互の割合
はこれらの粉末の混合割合を変更することで任意に調整
される。

【００１９】

【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５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が一体的に設けてある。これら電極１
３，１４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
のリード棒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１
３に対して開閉動作するようになっている。

【００２０】前記電極１３，１４は、銅（Ｃｕ）と、モ
リブデン（Ｍｏ）と、クロム（Ｃｒ）とからなる複合金
属で構成される。

【００２１】本発明によるこの電極材料の製造方法の一
例を以下に記すと、粒径が５０μｍの銅と、粒径が３μ
ｍのモリブデンと、−１００メッシュの粒度のクロムと
を用意し、まずモリブデンとクロムとの重量割合が３対
１となるように、モリブデンの粉末とクロムの粉末とを
均一に攪拌混合する。

【００２２】そして、この混合粉体を内径７０ｍｍのア
ルミナセラミックス製の容器に１３０ｇ充填し、これを
１×１０−４Ｔｏｒｒの真空炉内で脱ガスしながら１１
３０℃に１時間加熱保持し、モリブデン粒子及びクロム
粒子を相互に拡散結合させて反応生成物であるモリブデ
ン−クロム（以下、Ｍｏ−Ｃｒと記述する）固溶体を得
た。次に、このＭｏ−Ｃｒ固溶体を粉砕して分粒し、−
２７５メッシュの粒度のＭｏ−Ｃｒ固溶体の粉体と前記
銅の粉末とを均一に攪拌混合した後、これを直径が６０
ｍｍの金型内に充填し、１ｃｍ２当たり１．６トン（充
填率が６５％）及び２．０トン（充填率が６８％）及び
３．２トン（充填率が７５％）に加圧して円柱状に成形
した加圧成形体を得る。

【００２３】この加圧成形体を内径７０ｍｍのアルミナ
セラミックス製の容器に入れ、この容器にアルミナセラ
ミックス製の蓋を被せ、これを５×１０−５Ｔｏｒｒの
真空炉内で脱ガスしながら１０５０℃に２時間加熱保持
して加圧成形体の焼結を行い、これによって得られた焼
結体を容器から取り出し、所定の寸法形状に機械加工し
てＣｕ：８０重量％ Ｍｏ：１５重量％ Ｃｒ：　　５重量％ からなる電極材料を作成した。

【００２４】このようにして得られた電極材料の結晶構
造をＸ線回折法より検査した結果、図１に示すようにＭ
ｏ−Ｃｒ固溶体が生成し、これらモリブデン及びクロム
単体のピークが存在していないことが判明した。又、こ
の電極材料の組織を顕微鏡で観察しても巣がほとんど存
在せず、その加圧成形体の成形圧力に対する充填率の変
化を表す図２に示すように、焼結後の充填率が８３％〜
９０％にも達し、同様に加圧成形体の成形圧力に対する
導電率の変化を表す図３に示すように、焼結後の導電率
が４２％〜５０％となり、これらの結果から加圧成形体
の成形圧力が高いほど緻密化することは明らかであるが
、何れにしても電極材料として充分使用できる。

【００２５】なお、加圧成形体の成形圧力に対する収縮
率の変化を表す図４に示すように、焼結に伴って加圧成
形体がその径方向及び厚さ方向にそれぞれ収縮し、より
緻密となっていることが判る。

【００２６】

【発明の効果】本発明の電極材料の製造方法によると、
予め複数の高融点金属の混合粉末を加熱してこれらの固
溶体を形成し、この固溶体を粉砕したものと銅の粉末と
を混合して加圧成形し、この加圧成形体を焼結させるよ
うにしたので、単に構成金属の粉末を相互に混合して焼
結した場合よりも焼結後の充填率が非常に高くなり、巣
のない高品質な電極材料を製造することができる。

【００２７】又、焼結法によって電極材料を製造するよ
うにしているので、この電極材料中に占める高融点金属
の割合を任意に設定することができる。

【００２８】この結果、電流しゃ断後における接触抵抗
値や電流しゃ断性能等の特性が全体的に向上した電極材
料を生産効率良く、低コストにて製造ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法によって製造した電極材料のＸ線回
折結果を表すグラフである。

【図２】本発明方法によって製造した電極材料において
、その加圧成形体の成形圧力に対する充填率の変化を表
すグラフである。

【図３】本発明方法によって製造した電極材料において
、その加圧成形体の成形圧力に対する導電率の変化を表
すグラフである。

【図４】本発明方法によって製造した電極材料において
、その加圧成形体の成形圧力に対する収縮率の変化を表
すグラフである。

【図５】真空インタラプタの一例を表す断面図である。

【図６】溶浸法による従来の電極材料の製造方法の一例
を表す概念図である。

【図７】銅及びモリブデン及びクロムの混合粉末を加圧
成形したものを焼結することによって製造した従来の電
極材料のＸ線回折結果を表すグラフである。

【符号の説明】

１１，１２　　リード棒 １３，１４　　電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　銅よりもそれぞれ融点の高いスケルト
   ンとなる複数の高融点金属の混合粉末を銅の融点以上に
   加熱して得られる反応生成物を粉砕し、この粉砕された
   反応生成物と銅の粉末と混合して加圧成形し、これを非
   酸化性雰囲気にて銅の融点以下に加熱して焼結するよう
   にしたことを特徴とする電極材料の製造方法。
2. 【請求項２】　　複数の高融点金属がモリブデン及びク
   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。