JPH0443521A - 真空バルブ用接点 - Google Patents

真空バルブ用接点

Info

Publication number
JPH0443521A
JPH0443521A JP2147491A JP14749190A JPH0443521A JP H0443521 A JPH0443521 A JP H0443521A JP 2147491 A JP2147491 A JP 2147491A JP 14749190 A JP14749190 A JP 14749190A JP H0443521 A JPH0443521 A JP H0443521A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
contact
heat treatment
alloy
vacuum
withstand voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2147491A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2878787B2 (ja
Inventor
Keisei Seki
経世 関
Isao Okutomi
奥冨 功
Shigeaki Sekiguchi
関口 薫旦
Atsushi Yamamoto
敦史 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2147491A priority Critical patent/JP2878787B2/ja
Priority to TW080104393A priority patent/TW237551B/zh
Priority to US07/711,072 priority patent/US5246512A/en
Priority to DE69111701T priority patent/DE69111701T2/de
Priority to EP91109314A priority patent/EP0460680B1/en
Priority to CN91104551A priority patent/CN1024860C/zh
Priority to KR1019910009387A priority patent/KR950006738B1/ko
Publication of JPH0443521A publication Critical patent/JPH0443521A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2878787B2 publication Critical patent/JP2878787B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/0203Contacts characterised by the material thereof specially adapted for vacuum switches

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Contacts (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。

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大電流遮
断或いは定格電流開閉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
このような真空バルブ用接点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がある関係上、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。しかし、さらに強まる高耐
圧化及び大電流化の要求を充分満足する真空バルブ用接
点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としてB1のような溶
着防止成分を5%以下の量で含有するCu ’−B i
合金が知られている(特公昭41−12131号公報)
。しかし、このCu−B1合金は、Cu母相に対するB
1の溶解度が極めて低いため、しばしば偏析を生じ、遮
断後の表面荒れが大きく、また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として、Cu−Te
合金が知られている(特公昭44−23751号公報)
。この合金は、Cu−B1合金が持つ上記問題点を緩和
してはいるが、Cu−B1合金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−B f等の材料から
なる接点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
一方、Crを含有したCu−Cr合金が真空バルブ用接
点材料として、知られている。このCu−Cr合金接点
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。即ち、Cu−Cr合金は、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合金は、遮断器用接点として
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−B1合金と比較して、耐溶着特性が大幅に劣
っている。
ここで溶着現象とは、接点同士の接触面に発生するジュ
ール熱により接点が溶融しその後に凝固する場合と、開
閉の瞬間に発生するアーク放電により接点が気化しその
後に凝固する場合の2通りにおいて発生する。
Cu−Cr合金においては、上記何れの場合も凝固する
段階でCr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μm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ときにも溶着が発生する。
したがって、Cu−Cr合金の接点を用いた真空バルブ
を駆動させる操作機構は、Cu−B1合金接点を用いた
ものに比べ引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合金の耐溶着性を改良した接点として
、Cu−Cr合金にBiを添加したCu−Cr−B1合
金接点が知られている(特公昭61−41091号公報
)。このCu−Cr−B1合金接点は、−船釣にCu−
Cr合金の耐溶着性の改善には効果を示すが、Bi添加
の影響のため、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) 上記したように、Cu−Cr−B1合金の接点は一般的
にCu−Cr合金の接点と比較して、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、Cu−Cr−B1合金接点の持つ耐
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ることのできる真空バルブ用接点を
提供することを目的とする。
[発明の構成] (R題を解決するための手段) 上記課題を解決するために、本発明の真空バルブ用接点
は、第1に、Cr含有量が20〜60重量%であり、B
i含有量がCu含有量の0,05〜1.0重量%である
(u、Bi及びC「から構成される接点材料を接点形状
に加工し、真空熱処理を施してなることを要旨とする。
第2に、前記真空熱処理の温度は、300乃至1083
℃であることを要旨とする。
(作用) Cu−Cr−Bi金合金接点において、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
弧発生確率の助長が促される。
これに対し、本発明では、Cu−Cr−B1の接点材料
を接点形状に加工した後、真空中での熱処理を施すこと
により、接点表層部のBiが除去され、これとともに、
熱処理前までBiを介して接触していたCuを主成分と
する結晶粒及び/又はC「粒子の一部分或いは全てが、
Biの排除によって、より密接に接合される。この結果
、表面強度が向上し、接点表面の脆化が抑制され、耐電
圧及び再点弧発生確率の低下が抑えられる。また、Bi
の除去は接点表層部のみで行われ、表層部直下の部分に
は、なお規定量のBiが存在してその部分から溶着1外
しが行われて耐溶着性は殆んど低下しない。そして、(
Cu+Bi)中のBi含有量が0.05重量%より少な
いと上記の耐溶着性の改善はみられず、またBi含有量
が1.0重量%より大きいと熱処理を施す効果が認めら
れず耐電圧及び再点弧発生確率の低下が著しくなる。
また、真空熱処理の温度に関しては、300℃より低い
と接点表層部のBiの除去が不十分となって耐電圧の向
上及び再点弧発生確率の改善が不十分となる。一方、C
uの融点を越えると接点表面の荒れが著しくなる。した
がって真空熱処理は300〜1083℃の温度範囲がよ
く、この熱処理は、接点形状への加工後、1回以上が行
われる。
Cr含有量に関しては、20重量%より少ないと、Cu
含有量が多くなり過ぎて耐電圧が低下する。また、60
重量%より多いと、Cr量過多となって真空熱処理によ
る接点表面の脆化防止が不可能となり、耐電圧及び再点
弧発生確率の低下を抑制し得なくなる。
上述の要因により、本発明の真空バルブ用接点は、Cu
−Cr−B1接点材料を接点形状に加工した後、真空熱
処理を施すことによって、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、再点弧発生確
率とすることが可能となる。
(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。
まず、本実施例に係る接点の製造方法について説明する
。本実施例のCu−Cr−B1合金接点の製造方法は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。
次いで、この粉末成形体を露点が一50℃以下の水素雰
囲気又は真空度がlX1O−3T。
「r以下で、所定温度、例えば950℃×1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Bi量
を含有したCu−B1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、Cu
−Cr−B1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B1の蒸発が激しく、その成分量
の制御が重要となる。しかし、炉の性能、又は−度に熱
処理する素材の量、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
は無理である。
そして実際には残存する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
1300℃以上の温度の選択はCuの存在を少なくし、
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、焼結熱処理においては、原料又は成
形体の脱ガスの観点から600℃以上、好ましくは90
0℃以上を必要とし、また溶浸熱処理においては、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。
以上のようにして溶浸法のCu−Cr−B1接点材料を
得る。
次いで、固相焼結法の一例について記す。
所定のCr粉末Cu粉末及びBi粉末を混合した後、プ
レス機にて圧粉体を成形し、次LNで露点が一50℃以
下9水素雰囲気又は1×10″3TOrr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−B1接点材料を得る
このようにして製造された溶浸法又は固相焼結法のCu
−Cr−B1接点材料を所定の接点形状に加工し、その
後、例えば800℃×30分の熱処理を例えば10″5
Torrの真空度にて行う。
このようにして製造されたCu−Cr−B1合金接点は
、耐圧特性がBi無添加のCu−Cr合金接点と同等で
あり、真空バルブ用接点として最適である。
次に、第1図の表を用いて、以上のようにして製造され
た各接点例を比較例と対比して示す。なお、この各接点
例におい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25mmφの一対の円板状試料に、外径25mmφ
で先端が10ORの球面をなす加圧ロッドを対向させ、
100Kgの荷重を加え10′5mmHg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1に示した
溶浸上りのCu−Cr合金材料の溶着1外し力を1.0
0としたときの相対的な値で比較した。表中の各側には
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後、真空熱処
理を施した各試料を陰極とし、両極間のギャップを0.
5mmとし、10−’mmHg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。表中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めて、溶浸上
りのCu−Cr合金の静耐圧値を1.00 (比較例1
)としたときの相対的な値で示した。
(3)再点弧特性 外径3Qmm、厚さ5mm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、6KVX500A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(
最大及び最小)で示した。
実施例1〜3、比較例1〜4 Cr量置駒Qwt%、Bi/(Cu+Bi)置駒Q、5
wt%の接点を用い、熱処理条件を、なし、200℃×
IH「、300℃×IH「、800℃XIHr、105
0℃XIHr、1200℃XIHrとし、各特性を評価
した(各々比較例−2,3、実施例1〜3、比較例4)
。各々の特性は表中に示す通り、耐溶着特性に関しては
Biを添加していないCu−Cr接点(比較例−1)に
比べて大幅に良好となっているが耐電圧特性並びに再点
弧発生確率は熱処理温度に大きく依存した。
即ち、接点加工後の熱処理を実施しなかったもの(比較
例−2)及び熱処理温度が2CO℃のもの(比較例−3
)は、接点表面のBi除去が不十分なため、耐電圧の向
上及び再点弧発生確率の改善が見られなかった。また、
熱処理温度がCuの融点を越えたもの(比較例−4)は
、接点表面の荒れが著しく、各特性を測定する事が不可
能であった。これに対し、熱処理温度300℃、800
℃、1050℃のもの(実施例−1,2,3)は、耐電
圧特性、再点弧発生確率とも向上が認られた。
実施例2.4.5、比較例5〜6 Cr量50 w t%、Bi/(Cu+Bi)量を、0
.01.0,05.0.43.0.97.5.6wt%
と変化させたCu−Cr−B1接点の特性を評価した(
比較例−5、実施例4.2.5、比較例−6)。表中に
示すようにBi含有量の少ないものく比較例−5)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
の改善は殆んど見られなかった。一方、Bi含有量の多
いもの(比較例−6)では、熱処理を施す効果は認めら
れす、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Bi/(Cu+Bi)量は0.05〜l、
Qwt%が適当であると言える。
実施例6〜8−比較例7.8 Cr含有量の有効範囲について検討する。Cr含有量を
12.3.22.5.47,9.59゜1.87.6w
t%となるCu−Cr−B1合金接点につき検討した(
比較例7、実施例6〜8、比較例8)。各接点例につい
て諸特性を評価したところ、耐溶着性は全て良好であっ
た。しかし、耐電圧の面では、Cr量12.3wt%(
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、87.6wt%Cr量の接点(比
較例8)ではCr量過多のため、熱処理による接点表面
の脆化防止が不可能であり、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22
.5.47.9.59.1wt%の接点(実施例6〜8
)は全て良好な結果を示した。以上の結果より、C「%
は20〜60 w t%が望ましい。
以上で述べた各実施例は、接点単体につき熱処理を施し
たものであるが、本発明の特徴である熱処理は、接点単
体にて実施するだけではなく、真空バルブに組み立てる
までの何れの工程で実施しても上記と同様な諸特性の改
善を得られることは明らかである。
[発明の効果コ 以上述べたように、本発明によれば、真空バルブ用Cu
−Cr−B1合金接点の耐溶着性を維持したまま、耐電
圧特性及び再点弧発生確率の低下を極力抑えることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る真空バルブ用接点の各実施例で得
られる耐溶着特性、耐電圧特性及び再点弧発生確率の各
特性データを比較例と対比して示す表である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Cr含有量が20〜60重量%であり、Bi含有
    量がCu含有量の0.05〜1.0重量%であるCu、
    Bi及びCrから構成される接点材料を接点形状に加工
    し、真空熱処理を施してなることを特徴とする真空バル
    ブ用接点。
  2. (2)前記真空熱処理の温度は、300乃至1083℃
    であることを特徴とする請求項1記載の真空バルブ用接
    点。
JP2147491A 1990-06-07 1990-06-07 真空バルブ用接点 Expired - Fee Related JP2878787B2 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2147491A JP2878787B2 (ja) 1990-06-07 1990-06-07 真空バルブ用接点
TW080104393A TW237551B (ja) 1990-06-07 1991-06-04
DE69111701T DE69111701T2 (de) 1990-06-07 1991-06-06 Kontakt für einen Vakuumschalter.
EP91109314A EP0460680B1 (en) 1990-06-07 1991-06-06 Contact for a vacuum interrupter
US07/711,072 US5246512A (en) 1990-06-07 1991-06-06 Contact for a vacuum interrupter
CN91104551A CN1024860C (zh) 1990-06-07 1991-06-07 真空断路器的触头成型材料及其制造方法
KR1019910009387A KR950006738B1 (ko) 1990-06-07 1991-06-07 진공 인터럽터용 접점

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2147491A JP2878787B2 (ja) 1990-06-07 1990-06-07 真空バルブ用接点

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0443521A true JPH0443521A (ja) 1992-02-13
JP2878787B2 JP2878787B2 (ja) 1999-04-05

Family

ID=15431595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2147491A Expired - Fee Related JP2878787B2 (ja) 1990-06-07 1990-06-07 真空バルブ用接点

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2878787B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6437275B1 (en) 1998-11-10 2002-08-20 Hitachi, Ltd. Vacuum circuit-breaker, vacuum bulb for use therein, and electrodes thereof
JP2006032036A (ja) * 2004-07-14 2006-02-02 Toshiba Corp 真空バルブ用接点材料
JP2007123053A (ja) * 2005-10-27 2007-05-17 Toshiba Corp 真空バルブ用接点材料、その製造方法および真空バルブ

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6437275B1 (en) 1998-11-10 2002-08-20 Hitachi, Ltd. Vacuum circuit-breaker, vacuum bulb for use therein, and electrodes thereof
JP2006032036A (ja) * 2004-07-14 2006-02-02 Toshiba Corp 真空バルブ用接点材料
JP2007123053A (ja) * 2005-10-27 2007-05-17 Toshiba Corp 真空バルブ用接点材料、その製造方法および真空バルブ

Also Published As

Publication number Publication date
JP2878787B2 (ja) 1999-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH04206121A (ja) 真空バルブ用接点材料
US4008081A (en) Method of making vacuum interrupter contact materials
JP3663038B2 (ja) 真空バルブ
JP3773644B2 (ja) 接点材料
JP2908071B2 (ja) 真空バルブ用接点材料
US5489412A (en) Electrode material
KR950006738B1 (ko) 진공 인터럽터용 접점
JPH0443521A (ja) 真空バルブ用接点
US6346683B1 (en) Vacuum interrupter and vacuum switch thereof
JP2653461B2 (ja) 真空バルブ用接点材料の製造方法
JP4515696B2 (ja) 真空遮断器用接点材料
JP2878718B2 (ja) 真空バルブ用接点材料
JPS5914218A (ja) 真空しや断器用接点材料
JP3909804B2 (ja) 真空バルブ用接点材料
KR0171607B1 (ko) 진공회로 차단기용 전극 및 진공회로 차단기
JP4156867B2 (ja) 接点及びそれを搭載した真空遮断器
JPH10199379A (ja) 真空遮断器用接点材料
JP2831834B2 (ja) 真空バルブ用接点材料の製造方法
KR820000166B1 (ko) 진공 차단기
JPH01140526A (ja) 真空バルブ用接点材料およびその製造方法
JPS6314448B2 (ja)
JP3688473B2 (ja) 真空バルブ用接点材料の製造方法
JP2004076141A (ja) 真空遮断器に用いる真空バルブ及び電気接点の製法
JPH04324219A (ja) 真空バルブ用接点材料
JPH03295118A (ja) 真空バルブ用接点材料

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080122

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090122

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100122

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees