JPH05117721A - 電極材料の製造方法 - Google Patents
電極材料の製造方法Info
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- JPH05117721A JPH05117721A JP28138891A JP28138891A JPH05117721A JP H05117721 A JPH05117721 A JP H05117721A JP 28138891 A JP28138891 A JP 28138891A JP 28138891 A JP28138891 A JP 28138891A JP H05117721 A JPH05117721 A JP H05117721A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガスアトマイズ法により得られた銅−クロム
合金粉末より、欠けや割れのない電極材料を得る。 【構成】 ガスアトマイズ法により得られた銅−クロム
合金粉末に電解銅粉末を添加して成形性を向上させ、こ
の粉を加圧成形し、焼結させることにより電極材料を得
る。
合金粉末より、欠けや割れのない電極材料を得る。 【構成】 ガスアトマイズ法により得られた銅−クロム
合金粉末に電解銅粉末を添加して成形性を向上させ、こ
の粉を加圧成形し、焼結させることにより電極材料を得
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスアトマイズ法によ
り得た銅（Ｃｕ）−クロム（Ｃｒ）合金の粉末を用いて
電極材料を製造する方法に関し、特に真空インタラプタ
の電極の材料の製造に用いて好適なものである。
り得た銅（Ｃｕ）−クロム（Ｃｒ）合金の粉末を用いて
電極材料を製造する方法に関し、特に真空インタラプタ
の電極の材料の製造に用い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要求
される重要な性能の一つに電流しゃ断性能の高いことが
挙げられる。
される重要な性能の一つに電流しゃ断性能の高いことが
挙げられる。
【０００３】銅（Ｃｕ）−クロム（Ｃｒ）合金は、この
電流しゃ断性能が非常に優れている電極材料として知ら
れており、従来では電解法等により製造された銅の粉末
と、粉砕法等により製造されたクロムの粉体とを混合し
たものを圧縮加圧成形し、これを高温で焼結する粉末冶
金法による製造方法が一般的である。
電流しゃ断性能が非常に優れている電極材料として知ら
れており、従来では電解法等により製造された銅の粉末
と、粉砕法等により製造されたクロムの粉体とを混合し
たものを圧縮加圧成形し、これを高温で焼結する粉末冶
金法による製造方法が一般的である。
【０００４】この他、圧縮加圧成形した銅の粉体の空隙
部分にクロムを溶浸させる溶浸法や、或いは銅とクロム
との混合粉体を圧縮加圧成形し、これを低温で焼結した
後、その空隙部分に銅を溶浸させるようにした方法、或
いは鋳造による方法等も試みられている。
部分にクロムを溶浸させる溶浸法や、或いは銅とクロム
との混合粉体を圧縮加圧成形し、これを低温で焼結した
後、その空隙部分に銅を溶浸させるようにした方法、或
いは鋳造による方法等も試みられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この銅−クロム合金
は、銅のマトリックス中にクロムが分散したものである
が、電極材料としての電気的特性に着目した場合、微細
なクロムが銅マトリックス中に均一に分散している方が
好ましい。
は、銅のマトリックス中にクロムが分散したものである
が、電極材料としての電気的特性に着目した場合、微細
なクロムが銅マトリックス中に均一に分散している方が
好ましい。
【０００６】ところが、粉末冶金法により製造される従
来の銅−クロム合金の場合、粉砕法により機械的に粉砕
して得られるクロム粉末の粒度分布の幅が非常に大き
く、しかもその平均粒径が４０μｍ程度にも達するた
め、銅の粉体とクロムの粉体とを混合する際にこれらの
比重差や粉体の粒度、或いは粒度分布の相違により、均
一に混合され難い欠点を有する。この結果、焼結後にお
ける銅マトリックス中のクロムが微細且つ均一に分散せ
ず、その電気的特性が期待できるほど良好ではなかっ
た。
来の銅−クロム合金の場合、粉砕法により機械的に粉砕
して得られるクロム粉末の粒度分布の幅が非常に大き
く、しかもその平均粒径が４０μｍ程度にも達するた
め、銅の粉体とクロムの粉体とを混合する際にこれらの
比重差や粉体の粒度、或いは粒度分布の相違により、均
一に混合され難い欠点を有する。この結果、焼結後にお
ける銅マトリックス中のクロムが微細且つ均一に分散せ
ず、その電気的特性が期待できるほど良好ではなかっ
た。
【０００７】そこで、クロム粉末を更に機械的に粉砕し
てその粒径を小さくすることが考えられるが、この場合
には粉砕の過程及び保管時にクロム粉体の表面が酸化が
進行し、酸素含有量の増加に伴って焼結性が低下してし
まう問題も生ずる。又、粉砕法により得られるクロム粉
末をふるいで分級し、微細径のクロム粉末のみを使用す
ることも考えられるが、この方法では歩留りが極めて悪
くなってしまい、製造コストが嵩む原因となる。
てその粒径を小さくすることが考えられるが、この場合
には粉砕の過程及び保管時にクロム粉体の表面が酸化が
進行し、酸素含有量の増加に伴って焼結性が低下してし
まう問題も生ずる。又、粉砕法により得られるクロム粉
末をふるいで分級し、微細径のクロム粉末のみを使用す
ることも考えられるが、この方法では歩留りが極めて悪
くなってしまい、製造コストが嵩む原因となる。
【０００８】一方、溶浸法により製造される従来の銅−
クロム合金の場合、クロム粉体は酸化し易いため、その
品質管理を徹底する必要がある上、表面が酸化したクロ
ムの粉末は銅との濡れ性が悪く、溶浸ができなくなる欠
点を有する。
クロム合金の場合、クロム粉体は酸化し易いため、その
品質管理を徹底する必要がある上、表面が酸化したクロ
ムの粉末は銅との濡れ性が悪く、溶浸ができなくなる欠
点を有する。
【０００９】又、鋳造法により製造される従来の銅−ク
ロム合金の場合、凝固時の冷却速度が遅いため、銅のマ
トリックス中のクロム粒子が成長してしまい、均一で微
細なクロムの分散が困難となる上、凝固偏析が生じ易い
ことから得られる銅−クロム合金の品質にばらつきが生
じ易い欠点を有する。
ロム合金の場合、凝固時の冷却速度が遅いため、銅のマ
トリックス中のクロム粒子が成長してしまい、均一で微
細なクロムの分散が困難となる上、凝固偏析が生じ易い
ことから得られる銅−クロム合金の品質にばらつきが生
じ易い欠点を有する。
【００１０】本発明者らは、微細化が困難で表面酸化の
問題を抱えたクロムの機械的粉砕法を採用せず、アトマ
イズ法により銅−クロム合金の微粉末を得た。
問題を抱えたクロムの機械的粉砕法を採用せず、アトマ
イズ法により銅−クロム合金の微粉末を得た。
【００１１】アトマイズ法による粉末の製造方法として
は、媒体にガスを用いたガスアトマイズ製法と水を用い
た水アトマイズ製法がある。
は、媒体にガスを用いたガスアトマイズ製法と水を用い
た水アトマイズ製法がある。
【００１２】ガスアトマイズ粉は、ガス含有量が少ない
ため真空インタラプタ用電極材料として適しているが、
その粉体形状は球形であり、そのため、プレス成形によ
り電極材料を製造すると、粉体の変形が小さいことから
成形性が悪く、図６に示すように、成形体１に欠け２や
割れ３が発生してしまう。
ため真空インタラプタ用電極材料として適しているが、
その粉体形状は球形であり、そのため、プレス成形によ
り電極材料を製造すると、粉体の変形が小さいことから
成形性が悪く、図６に示すように、成形体１に欠け２や
割れ３が発生してしまう。
【００１３】一方、水アトマイズ粉は、粉体形状が異形
であるため成形性は良好であるが、水噴霧により得られ
るため、粉体に水分が残留しやすく、粉体の表面酸化を
生じることがある。このため、水アトマイズ粉を原料と
して用いる場合には、噴霧後に充分な乾燥と還元処理を
必要とする。
であるため成形性は良好であるが、水噴霧により得られ
るため、粉体に水分が残留しやすく、粉体の表面酸化を
生じることがある。このため、水アトマイズ粉を原料と
して用いる場合には、噴霧後に充分な乾燥と還元処理を
必要とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記事情にか
んがみ、ガスアトマイズ粉の特徴を生かしつつ、成形性
の良好な電極材料の製造方法を提供することを目的とし
てなされたもので、その構成は、ガスアトマイズ法によ
り得られた８０〜９５重量％銅−５〜２０重量％クロム
組成の合金粉体に、粒径が１５０μｍ以下の銅粉を５重
量％以上５０重量％以下の割合で添加し、得られた混合
粉末を加圧成形し、得られた成形体を不活性雰囲気で加
熱して焼結させることを特徴とする。
んがみ、ガスアトマイズ粉の特徴を生かしつつ、成形性
の良好な電極材料の製造方法を提供することを目的とし
てなされたもので、その構成は、ガスアトマイズ法によ
り得られた８０〜９５重量％銅−５〜２０重量％クロム
組成の合金粉体に、粒径が１５０μｍ以下の銅粉を５重
量％以上５０重量％以下の割合で添加し、得られた混合
粉末を加圧成形し、得られた成形体を不活性雰囲気で加
熱して焼結させることを特徴とする。
【００１５】
【作用】ガスアトマイズ法により得られた銅−クロム合
金粉末は酸素含有量は低いが、成形性はあまり良くな
い。この合金粉末に、例えば電解銅粉を混ぜることによ
り、その異形性により成形性は向上する。したがって、
この混合粉体を成形し、加熱焼結することにより、微細
なクロムが均一に分散した、しゃ断性能等のすぐれた電
極材料を得ることができる。
金粉末は酸素含有量は低いが、成形性はあまり良くな
い。この合金粉末に、例えば電解銅粉を混ぜることによ
り、その異形性により成形性は向上する。したがって、
この混合粉体を成形し、加熱焼結することにより、微細
なクロムが均一に分散した、しゃ断性能等のすぐれた電
極材料を得ることができる。
【００１６】
【実施例】まず、本発明に係る方法により得られる電極
材料の適用例の一例である真空インタラプタを図１に示
す。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が図示しないろ
う材を介して一体的に設けてある。これら電極１３，１
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１３に
対して開閉動作するようになっている。
材料の適用例の一例である真空インタラプタを図１に示
す。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が図示しないろ
う材を介して一体的に設けてある。これら電極１３，１
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１３に
対して開閉動作するようになっている。
【００１７】電極１３、１４の電極材料を製造するため
の出発原料である銅−クロム合金粉末はガスアトマイズ
法により得られる。
の出発原料である銅−クロム合金粉末はガスアトマイズ
法により得られる。
【００１８】例えば、８０重量％銅−２０重量％クロム
の混合物を真空中で加熱溶解した後、アルゴル（Ａｒ）
ガスにより５〜８ＭＰａの圧力で噴霧することにより製
造される。
の混合物を真空中で加熱溶解した後、アルゴル（Ａｒ）
ガスにより５〜８ＭＰａの圧力で噴霧することにより製
造される。
【００１９】上記ガスアトマイズに際し、溶融前の銅と
クロムとの混合物における銅とクロムとの重量割合を
４：１に設定する。クロムの重量割合がこれよりも多く
なると、クロムのマトリックス中に銅が分散したものが
生成してしまい、目標とする銅−クロム合金粉末が得ら
れない。
クロムとの混合物における銅とクロムとの重量割合を
４：１に設定する。クロムの重量割合がこれよりも多く
なると、クロムのマトリックス中に銅が分散したものが
生成してしまい、目標とする銅−クロム合金粉末が得ら
れない。
【００２０】又、銅とクロムとの混合物を溶融する際に
は、溶湯の酸素含有量を低減するために酸素含有量の低
い銅及びクロムを選定する一方、上述した非酸化性雰囲
気にて溶融するか、或いは、脱酸して酸素含有量を１０
００ppm 以下に抑える。
は、溶湯の酸素含有量を低減するために酸素含有量の低
い銅及びクロムを選定する一方、上述した非酸化性雰囲
気にて溶融するか、或いは、脱酸して酸素含有量を１０
００ppm 以下に抑える。
【００２１】これにより得られた銅−クロム合金粉末の
粒径は１５０μｍ以下であり、その成分割合も元の銅と
クロムとの混合物の割合と同等であった。又、この銅−
クロム合金微粉末を電子顕微鏡にて観察した結果、５μ
ｍ以下のクロム粒子が銅マトリックス中に均一に分散さ
れていることを確認できた。
粒径は１５０μｍ以下であり、その成分割合も元の銅と
クロムとの混合物の割合と同等であった。又、この銅−
クロム合金微粉末を電子顕微鏡にて観察した結果、５μ
ｍ以下のクロム粒子が銅マトリックス中に均一に分散さ
れていることを確認できた。
【００２２】上記製法により得られた銅−クロム合金粉
末に、粒径５０μｍの電解銅を５重量％以上５０重量％
以下の範囲で混合し、混合粉体を得る。
末に、粒径５０μｍの電解銅を５重量％以上５０重量％
以下の範囲で混合し、混合粉体を得る。
【００２３】混合粉体を直径４０mm金型に充填し、９８
〜４９０ＭＰａ（１０００〜５０００kgf ／cm2 ）の圧
力で加圧成形し、成形体（圧粉体）を得る。ガスアトマ
イズ粉体に、成形性の良い電解銅粉が混合されているの
で、この時の成形は容易かつ強固になされ、割れや欠け
の発生のおそれがない。
〜４９０ＭＰａ（１０００〜５０００kgf ／cm2 ）の圧
力で加圧成形し、成形体（圧粉体）を得る。ガスアトマ
イズ粉体に、成形性の良い電解銅粉が混合されているの
で、この時の成形は容易かつ強固になされ、割れや欠け
の発生のおそれがない。
【００２４】次に、得られた成形体を真空炉（真空圧：
５×１０-5Torr）中において融点直下で加熱処理し、焼
結体とする。得られた電極材料の充填密度、導電率と電
解銅粉添加量との関係を図２、図３に示す。
５×１０-5Torr）中において融点直下で加熱処理し、焼
結体とする。得られた電極材料の充填密度、導電率と電
解銅粉添加量との関係を図２、図３に示す。
【００２５】図２、図３からわかるように、電解銅粉の
添加量の増加に伴って充填密度、導電率とも向上する。
特に、銅粉を１０〜２５重量％添加した場合には、最も
高いしゃ断電流値を示す。なお、成形性は、銅粉体を１
０重量％以上添加することにより向上した。したがっ
て、銅粉の添加量は５重量％以上５０重量％以下の範囲
であり、好ましいのは、１０重量％以上２５重量％以下
の範囲である。また、この焼結段階において、焼結温
度、時間を変えることにより、銅マトリックス中のクロ
ムの粒径を調整できる。
添加量の増加に伴って充填密度、導電率とも向上する。
特に、銅粉を１０〜２５重量％添加した場合には、最も
高いしゃ断電流値を示す。なお、成形性は、銅粉体を１
０重量％以上添加することにより向上した。したがっ
て、銅粉の添加量は５重量％以上５０重量％以下の範囲
であり、好ましいのは、１０重量％以上２５重量％以下
の範囲である。また、この焼結段階において、焼結温
度、時間を変えることにより、銅マトリックス中のクロ
ムの粒径を調整できる。
【００２６】得られた焼結体を直径４０mmのスパイラル
電極形状に機械加工し、しゃ断性能と接触抵抗とを試験
した結果を図４、図５に示す。図から明らかなように、
銅−クロム合金のガスアトマイズ粉をそのまま使う場合
（図中の黒点）に比べ、良好な性能が得られた。
電極形状に機械加工し、しゃ断性能と接触抵抗とを試験
した結果を図４、図５に示す。図から明らかなように、
銅−クロム合金のガスアトマイズ粉をそのまま使う場合
（図中の黒点）に比べ、良好な性能が得られた。
【００２７】
【発明の効果】本発明による電極材料の製造方法によれ
ば、ガスアトマイズ法により得られた銅−クロム合金粉
末をそのまま使わずに、銅粉末を添加して混合粉として
成形、焼結を行うので、欠けや割れのないしゃ断性能の
すぐれた電極材料を得ることができる。
ば、ガスアトマイズ法により得られた銅−クロム合金粉
末をそのまま使わずに、銅粉末を添加して混合粉として
成形、焼結を行うので、欠けや割れのないしゃ断性能の
すぐれた電極材料を得ることができる。
【図１】真空インタラプタの一例を表す断面図である。
【図２】銅粉添加量と充填密度との関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図３】銅粉添加量と導電率との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図４】銅粉添加量としゃ断電流値との関係を示すグラ
フである。
フである。
【図５】銅粉添加量と接触抵抗値との関係を示すグラフ
である。
である。
【図６】成形体に欠け等が生じた状態の外観図である。
１１，１２ リード棒 １３，１４ 電極
Claims (1)
- 【請求項１】 ガスアトマイズ法により得られた８０〜
９５重量％銅−５〜２０重量％クロム組成の合金粉体
に、粒径が１５０μｍ以下の銅粉を５重量％以上５０重
量％以下の割合で添加し、得られた混合粉末を加圧成形
し、得られた成形体を不活性雰囲気で加熱して焼結させ
ることを特徴とする電極材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28138891A JP3168635B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 電極材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28138891A JP3168635B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 電極材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05117721A true JPH05117721A (ja) | 1993-05-14 |
| JP3168635B2 JP3168635B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=17638450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28138891A Expired - Fee Related JP3168635B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 電極材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3168635B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2343719A1 (en) * | 2008-10-31 | 2011-07-13 | Japan AE Power Systems Corporation | Electrode material for vacuum circuit breaker and method for producing same |
| JP2023126111A (ja) * | 2022-02-28 | 2023-09-07 | 山陽特殊製鋼株式会社 | ３ｄ造形用混合粉末の製造方法 |
-
1991
- 1991-10-28 JP JP28138891A patent/JP3168635B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2343719A1 (en) * | 2008-10-31 | 2011-07-13 | Japan AE Power Systems Corporation | Electrode material for vacuum circuit breaker and method for producing same |
| EP2343719A4 (en) * | 2008-10-31 | 2013-11-20 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | ELECTRODE MATERIAL FOR VACUUM CIRCUIT BREAKER AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME |
| JP2023126111A (ja) * | 2022-02-28 | 2023-09-07 | 山陽特殊製鋼株式会社 | ３ｄ造形用混合粉末の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3168635B2 (ja) | 2001-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010213 |
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