JPH05198231A - 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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- JPH05198231A JPH05198231A JP904292A JP904292A JPH05198231A JP H05198231 A JPH05198231 A JP H05198231A JP 904292 A JP904292 A JP 904292A JP 904292 A JP904292 A JP 904292A JP H05198231 A JPH05198231 A JP H05198231A
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- Manufacture Of Switches (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 銅と鉄とクロムとからなる電極材料を生産性
の良い焼結法によって製造し得ると共に銅及び鉄及びク
ロムの割合を任意に変更可能で巣のない高品質なものを
製造し得る方法を提供する。 【構成】 鉄及びクロムの混合粉末を銅の融点以上且つ
鉄の融点未満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。
の良い焼結法によって製造し得ると共に銅及び鉄及びク
ロムの割合を任意に変更可能で巣のない高品質なものを
製造し得る方法を提供する。 【構成】 鉄及びクロムの混合粉末を銅の融点以上且つ
鉄の融点未満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。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、銅と鉄とクロムとから
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
に関する。
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
に関する。
【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６０−１０５２１号公報等に開示された溶浸型の複合
金属材料である銅−鉄−クロム（以下、Cu−Fe−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。
昭６０−１０５２１号公報等に開示された溶浸型の複合
金属材料である銅−鉄−クロム（以下、Cu−Fe−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−Fe−Cr複合金属を製造する場合
の従来の製造方法の一例を表す図２に示すように、銅や
鉄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鉄とクロ
ムとの混合粉体２を充填し、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を被せる。そして、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
ず鉄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
上且つ鉄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ることによ
り、Cu−Fe−Cr複合金属を製造している。
の従来の製造方法の一例を表す図２に示すように、銅や
鉄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鉄とクロ
ムとの混合粉体２を充填し、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を被せる。そして、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
ず鉄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
上且つ鉄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ることによ
り、Cu−Fe−Cr複合金属を製造している。
【０００４】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。
通常、真空炉内で行われることが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図２に示す溶浸法の場
合には、鉄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、銅と鉄及びクロ
ムとの割合を所望の割合に変更することが非常に難し
い。
合には、鉄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、銅と鉄及びクロ
ムとの割合を所望の割合に変更することが非常に難し
い。
【０００６】又、Cu−Fe−Cr複合金属のインゴットが容
器１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。
器１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。
【０００７】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−Fe−Cr複合金属の製造を試み
た。
ない焼結法によって、Cu−Fe−Cr複合金属の製造を試み
た。
【０００８】即ち、銅が５０重量％,鉄が２５重量％,ク
ロムが２５重量％の割合となるように、粒径が５０μｍ
の銅の粉体と、粒度がそれぞれ−１００メッシュの鉄及
びクロムの粉体とを均一に混合した後、これを内径が６
０mmの金型に１２０ｇ充填して１cm2当たり３トンの圧
力で円柱状に加圧成形し、これによって得られる加圧成
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。
ロムが２５重量％の割合となるように、粒径が５０μｍ
の銅の粉体と、粒度がそれぞれ−１００メッシュの鉄及
びクロムの粉体とを均一に混合した後、これを内径が６
０mmの金型に１２０ｇ充填して１cm2当たり３トンの圧
力で円柱状に加圧成形し、これによって得られる加圧成
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。
【０００９】このようにして得られた電極材料の結晶構
造を検査した結果、鉄とクロムとの間に銅が介在してい
るため、鉄とクロムとの相互拡散が阻害されて鉄及びク
ロムがそのまま存在し、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、この電極材料は焼結による
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。
造を検査した結果、鉄とクロムとの間に銅が介在してい
るため、鉄とクロムとの相互拡散が阻害されて鉄及びク
ロムがそのまま存在し、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、この電極材料は焼結による
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。
【００１０】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。
結するだけでは、電極材料として使用できないのであ
る。
【００１１】
【発明の目的】本発明は、銅と鉄とクロムとからなる電
極材料を生産性の良い焼結法によって製造し得ると共に
銅及び鉄及びクロムの割合を任意に変更可能で巣のない
高品質なものを製造し得る方法を提供することを目的と
する。
極材料を生産性の良い焼結法によって製造し得ると共に
銅及び鉄及びクロムの割合を任意に変更可能で巣のない
高品質なものを製造し得る方法を提供することを目的と
する。
【００１２】
【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、鉄及びクロムの混合粉末を銅の融点以上且
つ鉄の融点未満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。
製造方法は、鉄及びクロムの混合粉末を銅の融点以上且
つ鉄の融点未満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。
【００１３】ここで、鉄の割合が５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、逆に鉄が４０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５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４０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。
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、逆に鉄が４０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５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４０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。
【００１４】従って、高融点金属として鉄及びクロムを
採用したものにおいては、鉄を５から４０重量％の範
囲、クロムを５から４０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く、この場合に
おいても銅は２０から７０重量％の範囲に設定して導電
性を確保すると同時に鉄及びクロムを添加したことによ
る効果を得られるように配慮することが望ましい。
採用したものにおいては、鉄を５から４０重量％の範
囲、クロムを５から４０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く、この場合に
おいても銅は２０から７０重量％の範囲に設定して導電
性を確保すると同時に鉄及びクロムを添加したことによ
る効果を得られるように配慮することが望ましい。
【００１５】一方、鉄とクロムとの混合粉末を銅の融点
以上且つ鉄の融点未満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。
以上且つ鉄の融点未満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。
【００１６】
【作用】鉄とクロムとの混合粉末を銅の融点以上且つ鉄
の融点未満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。
の融点未満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。
【００１７】ここで、銅と鉄及びクロムとの割合は粉砕
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、鉄とクロムとの割合はこれ
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。
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、鉄とクロムとの割合はこれ
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。
【００１８】
【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１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の間に囲
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
０に対して開閉動作するようになっている。
表す第１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の間に囲
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
０に対して開閉動作するようになっている。
【００１９】前記電極１３,１４は、Cu−Fe−Crからな
る複合金属で構成される。
る複合金属で構成される。
【００２０】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、−１００メ
ッシュの粒度の鉄及びクロムとを用意し、まず鉄とクロ
ムとの重量割合が１対１となるように、鉄の粉末とクロ
ムの粉末とを均一に攪拌混合する。
例を以下に記すと、粒径が５０μｍの銅と、−１００メ
ッシュの粒度の鉄及びクロムとを用意し、まず鉄とクロ
ムとの重量割合が１対１となるように、鉄の粉末とクロ
ムの粉末とを均一に攪拌混合する。
【００２１】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充填し、これを１×１０-4
Torrの真空炉内で脱ガスしながら１１３０℃に１時間加
熱保持し、鉄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鉄−クロム（以下、Fe−Crと記述す
る）固溶体を得た。次に、このFe−Cr固溶体を粉砕して
分粒し、−２７５メッシュの粒度のFe−Cr固溶体の粉体
と前記銅の粉末との重量割合が１対１となるように、こ
れらFe−Cr固溶体の粉体と銅の粉末とを均一に攪拌混合
した後、これを直径が６０mmの金型内に充填し、１cm2
当たり３.０トンに加圧して円柱状に成形した加圧成形
体を得る。
ミナセラミックス製の容器に充填し、これを１×１０-4
Torrの真空炉内で脱ガスしながら１１３０℃に１時間加
熱保持し、鉄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鉄−クロム（以下、Fe−Crと記述す
る）固溶体を得た。次に、このFe−Cr固溶体を粉砕して
分粒し、−２７５メッシュの粒度のFe−Cr固溶体の粉体
と前記銅の粉末との重量割合が１対１となるように、こ
れらFe−Cr固溶体の粉体と銅の粉末とを均一に攪拌混合
した後、これを直径が６０mmの金型内に充填し、１cm2
当たり３.０トンに加圧して円柱状に成形した加圧成形
体を得る。
【００２２】しかる後、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：５０重量％ Fe：２５重量％ Cr：２５重量％ からなる電極材料を作成した。
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：５０重量％ Fe：２５重量％ Cr：２５重量％ からなる電極材料を作成した。
【００２３】このようにして得られた電極材料の結晶構
造を検査した結果、Fe−Cr固溶体が生成してこれら鉄及
びクロムがそのまま存在していないことを確認できた。
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を高くするほ
ど緻密化して電極材料としての使用が充分可能であるこ
とが判明した。
造を検査した結果、Fe−Cr固溶体が生成してこれら鉄及
びクロムがそのまま存在していないことを確認できた。
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を高くするほ
ど緻密化して電極材料としての使用が充分可能であるこ
とが判明した。
【００２４】
【発明の効果】本発明の電極材料の製造方法によると、
予め鉄とクロムと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。
予め鉄とクロムと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。
【００２５】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。
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。
【００２６】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。
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１】真空インタラプタの一例を表す断面図である。
【図２】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。
を表す概念図である。
１１,１２：リード棒 １３,１４：電極
Claims (1)
- 【請求項１】 鉄及びクロムの混合粉末を銅の融点以上
且つ鉄の融点未満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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00904292A JP3298129B2 (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | 電極材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00904292A JP3298129B2 (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | 電極材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05198231A true JPH05198231A (ja) | 1993-08-06 |
| JP3298129B2 JP3298129B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=11709591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00904292A Expired - Fee Related JP3298129B2 (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | 電極材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3298129B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021036548A (ja) * | 2014-10-13 | 2021-03-04 | イートン コーポレーションＥａｔｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 真空遮断器用の耐アーク性シールド複合体、及び、これを成形するための方法 |
-
1992
- 1992-01-22 JP JP00904292A patent/JP3298129B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021036548A (ja) * | 2014-10-13 | 2021-03-04 | イートン コーポレーションＥａｔｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 真空遮断器用の耐アーク性シールド複合体、及び、これを成形するための方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3298129B2 (ja) | 2002-07-02 |
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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