JPH0612646B2

JPH0612646B2 - 真空バルブ用接点材料

Info

Publication number: JPH0612646B2
Application number: JP60216647A
Authority: JP
Inventors: 功奥富; 誠司千葉; 薫旦関口
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-09-30
Filing date: 1985-09-30
Publication date: 1994-02-16
Anticipated expiration: 2009-02-16
Also published as: JPS6276219A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技術分野］本発明は、再点弧発生率を軽減できる真空バルブ用接点
材料に関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点］真空バルブ用接点に要求される特性は、耐溶着、耐電
圧、高しゃ断性である。

しかしこれら３要件に対しては相反する物理的性質が要
求されるので理想的に両立させることは困難であり、適
用する回路の優先要件を第１にして、他の要件は若干犠
牲にして対応しているのが現状である。

例えば従来、高耐圧、大容量真空しゃ断器においては、
溶着防止成分（Ｂｉ，Ｔｅ，Ｐｂなど）を５重量％以下
含有する銅（以下Ｃｕと称す）合金を電極接点として具
備したものが特公昭４１−１２１３１号で公知である。

ところが、近年の高電圧化要求に対しては、耐電圧の面
で十分ではない。すなわち、真空しゃ断器は小形軽量、
メンテナンスフリー環境調和など、他のしゃ断器に比べ
優れた特徴を有するために、年々、その適用範囲も拡大
され、従来一般的に使用されていた３６ｋＶ以下の回路
から更に高電圧の回路への適用が行われると共に、特殊
回路例えばコンデンサ回路を開閉する需要も急増してい
るので、一層の耐高電圧化が必要となっている。

その達成を阻害している重量な要因の１つとして再点弧
現像、再発弧現象が挙げられる。

再点弧現象は、製品の信頼性向上の観点から重要視され
ているにもかかわらず、未だ防止技術は勿論のこと直接
的な発生原因についても明らかになっていない。

前記高耐圧化に伴って、接点材料に対しても、更に高耐
圧でかつ再点弧現象の発生頻度の低い特性を持つことが
要求されている。

接点材料の高耐圧化、無再点弧化を図るには、耐圧的に
欠陥となる脆弱な溶着防止成分の量そのものを極力少な
くしたり、過度に集中するのを避けること、ガス不純物
やピンホール等を極力少なくすること、接点合金自体の
強度を大きくすることなどが望ましい。

これらの観点から銅Ｃｕ−ビスマスＢｉ合金は満足でき
るものではない。

一方、高耐圧、かつ大電流しゃ断を要求する分野では、
銅Ｃｕ−クロムＣｒ合金が適用される場合がある。Ｃｕ
−Ｃｒ合金は、他の接点材料ほどには、構成材料間の蒸
気圧差がないため、均一な性能発揮を期待し得る利点が
あり、使い方によっては、その特徴を十分利用すること
の出来る接点合金である。

この合金は、一般に粉末冶金的手法によって製作される
ため原料粉末の物理的化学的状態、接点合金の焼結技術
などが、再点弧現象の発生に対して特に関与している項
目と考えられる。

前者の原料粉末について、本発明者らは接点材料を加熱
する過程で放出されるガスの総量ならびに放出の形態に
ついて詳細な観察を行ったところ、これら要因と再点弧
現象の発生には重要な相関があり、特に接点材料を構成
する原材料の個々について、これらガスの放出、なかで
も融点近傍で突発的に発生するガスの放出、を制御する
ことにより、再点弧現象を効果的に抑制できることを見
出した。

すなわち、接点材料を加熱していくと、吸着ガスのほと
んどは溶融点以下で脱ガスされ、溶融点近傍で固溶した
ガスが放出されるが、さらに溶融点以上で加熱放置する
と、極めて短時間（例えば数ミリ秒程度）ではあるがパ
ルス的な突発性ガスの放出（数回ないし数百回突発す
る）が観察される。

これら突発性ガスにはアセチレンＣ_２Ｈ_２、メタンＣＨ
_４等が若干含まれるが、主体はＣＯ，ＣＯ_２，Ｏ_２等の
酸素系であることから、これら突発性ガスは接点材料に
混入している酸化物の分解により放出されるものと考え
られる。

本発明者らの研究によれば、この再点弧現象の多く発生
する接点材料には、突発性ガスの放出も多い。

従って、前述の知見よりすれば、接点材料をその融点以
上の温度で保持して、この突発性ガスを予め放出させて
おくことにより、再点弧現象の発生を防止することが考
えられる。又、初めから酸化物の形態を持ち、原料粉中
に混入している酸化物などの異物については、原料粉と
の比重の違いを利用した沈降法による除去或いは、粒径
の違いを利用し主として篩いわけで、予め除去するか、
スケルトン中に高導電性材料を溶浸する際の、溶浸工程
を一方向から行うことで前記酸化物などの異物を一カ所
に集めることが出来、これらの作業を与えることによっ
て同じく再点弧現象の発生を軽減化させ得ることを確認
した。

しかし問題は、原料中に固溶或いは析出した存在する不
純物である。これらは篩いわけ、比重差或いは溶浸工程
では除去することが出来ず、潜在的な再点弧の一要因を
占めていることが考えられた。しかしそれでもその解決
の一つの手段として原料粉（Ｃｒ粉）を十分吟味し、介
在物のより少なく原料粉を選択することで、再点弧現象
の発生は、より一層軽減化される傾向にあることを認め
た。

このように主として介在物（ここでは主として酸化物）
の少ない原料粉の選択は再点弧現象の軽減に対して効果
は認めたものの厳密な実験を進めると未だ改善の余地の
あることが判った。

すなわちＣｒ粉中の介在物が実質的に認められないロッ
トを選択し、これをＣｒ原料とし、Ｃｕについても十分
吟味したロットを原料とし夫々を使用しＣｕ−Ｃｒ合金
としたところ合金中に析出物の存在を認める合金と、析
出物の存在のない合金とが製造され、再点弧発生は前者
の析出物の存在する合金を使用した真空バルブに、より
多く発生していることが判った。

結局、Ｃｒ粉中に固溶していた或る種の元素と、焼結中
の雰囲気との反応によって生成した介在物であると推考
され、従って再点弧特性を飛躍的に改善させるために
は、原料に単に混入している酸化物などの不純物以外
に、原料に特に固溶している或る種の元素（固溶状態に
あるため顕微鏡的には、一般に検出確認出来ない）に注
目する必要性のあることを示唆している。

微小分析の結果、前述した或る種の元素は、アルミニウ
ム（以下Ａｌと称す）、シリコン（以下、Ｓｉと称
す）、バナジウム（以下Ｖと称す）、カルシウム（以下
Ｃａと称す）であることが確認され、焼結、溶浸処理
後、これらの酸化物を生成し、顕微鏡的観察が可能とな
る介在物を形成していることも確認した。

一方、真空バルブの溶着、耐圧、さい断特性に対してＣ
ｒ粒径の重要性を特開昭５４−157284号公報、特開昭５
６−１９８３２号公報が指摘している。耐圧は、Ｃｒ粒
径が小さい程優れていることを示唆しているが、本発明
者らの実験によればこの傾向は、製造時の何らかの条件
に左右され、特に再点弧現象に対して単に粒径のみを管
理したのでは一定の特性を得ることが出来ないことが判
った。ここで言う何らかの条件とは再点弧発生現象に対
し、Ｃｒ粒径の影響を効果的に発揮させる他の要因を指
すものでその１つは、前述の原料Ｃｒ・Ｃｕ中に固溶又
は析出している介在物であることは勿論であり、その元
素の種類（Ａｌ，Ｓｉ，Ｖ，Ｃａ，Ｏ_２，Ｎ_２）とその
量であり、他の１つは、合金中のＣｒ量が所定範囲内
（Ｃｒ＝２０〜８０重量％）にあることが必要である。
すなわち再点弧現象を充分に把握するためには、これら
の３者、原料Ｃｒ中の不純物の種類とその量、Ｃｒ粒
径、Ｃｒ量の夫々の管理が必要であり、再点弧現象には
相互が関与している。

［発明の目的］本発明は、前述した知見にもとづきなされたもので、再
点弧発生頻度が飛躍的に低減する真空バルブ用接点材料
を提供することを目的としている。

［本発明の概要］本発明は、前記目的を達成するために次のようにしたも
のである。すなわち、第１番目の発明は銅Ｃｕ又は／及
び銀Ａｇより選ばれた高導電性材料とクロームＣｒより
なる耐火性材料との合金であって、前記Ｃｒが前記合金
中に２０〜８０重量％を占めたＣｒ−Ｃｕ又は／及びＡ
ｇ合金において、前記Ｃｒは合金中に粒状で一様に分散
しその平均粒径が５〜150μｍの範囲にあり、かつ前記
Ｃｒ中に不純物として存在するアルミニウムＡｌ成分の
量が１０ppm以下、前記Ｃｒ中に不純物として存在する
シリコンＳｉ成分の量が２０ppm以下、前記Ｃｒ中に不
純物として存在するバナジウムＶ成分の量が１０ppm以
下、前記Ｃｒ中に不純物として存在するカルシウムＣａ
成分の量が１０ppm以下であり、しかも前記Ｃｒ中の酸
素が１０００ppm以下、窒素が１０００ppm以下でかつＣ
ｒ中の酸素と窒素の合計量が１０００ppm以下で、さら
にＣｕ又は／及びＡｇ中の酸素が１０００ppm以下、窒
素が１００ppm以下でかつＣｕ又は／及びＡｇ中の酸素
と窒素の合計量が１００ppm以下であることを特徴とす
る真空バルブ用接点材料である。第２番目の発明は銅Ｃ
ｕ又は／及び銀Ａｇより選ばれた高導電性材料とクロー
ムＣｒよりなる耐火性材料との合金であって、前記Ｃｒ
が前記合金中に２０〜８０重量％を占めたＣｒ−Ｃｕ又
は／及びＡｇ合金において、前記Ｃｒは合金中に粒状で
一様に分散しその平均粒径が５〜150μｍの範囲にあ
り、かつ前記Ｃｕ又は／及びＡｇ中に不純物として存在
するアルミニウムＡｌ成分の量が１０ppm以下、前記Ｃ
ｕ又は／及びＡｇ中に不純物として存在するシリコンＳ
ｉ成分の量が２０ppm以下、前記Ｃｕ又は／及びＡｇ中
に不純物として存在するバナジウムＶ成分の量が１０pp
m以下、前記Ｃｕ又は／及びＡｇ中に不純物として存在
するカルシウムＣａ成分の量が１０ppm以下であり、し
かも前記Ｃｒ中の酸素が１０００ppm以下、窒素が１０
００ppm以下でかつＣｒ中の酸素と窒素の合計量が１０
０ppm以下で、さらにＣｕ又は／及びＡｇ中の酸素が１
００ppm以下、窒素が１００ppm以下でかつＣｕ又は／及
びＡｇ中の酸素と窒素の合計量が１００ppm以下である
ことを特徴とする真空バルブ用接点材料である。

［発明の具体的説明］以下、本発明について更に詳細に説明するが、はじめに
本発明に係る接点材料を適用する真空バルブの構成例に
ついて第１図を参照して説明する。同図に於いて、１は
しゃ断室を示し、このしゃ断室１は絶縁材料によりほぼ
円筒状に形成された絶縁容器２と、この両端に封止金具
３ａ，３ｂを介して設けた金属製の蓋体４ａ，ｄｂとで
真空気密に構成されている。しかして前記しゃ断室１内
には、導電棒５，６の対向する端部に取付けられた１対
の電極７，８が配設され、上部の電極７を固定電極、下
部の電極８を可動電極としている。またこの可動電極８
の電極棒６には、ベローズ９が取付けられしゃ断室１内
を真空気密に保持しながら電極８の軸方向の移動を可能
にしている。またこのベローズ９上部には金属製のアー
クシールド１０が設けられ、ベローズ９がアーク蒸気で
覆われることを防止している。また、１１は、前記電極
７，８を覆うようにしてしゃ断室１内に設けられた金属
製のアークシールドで絶縁容器２がアーク蒸気で覆われ
ることを防止している。さらに電極８は、第２図に拡大
して示す如く、導電棒６にろう付部１２によって固定さ
れるか、または、かしめによって圧着接続されている。
接点１３ａは、電極８にろう付け１４で固着されてい
る、接点１３ｂは接点１３ａと同様に電極７にろう付け
で固着されている。

本発明の接点材料は、前記接点１３ａ，１３ｂの双方ま
たはいずれか一方を構成するのに適したものである。

以下、本発明に係る真空バルブ用接点材料について説明
する。ここで実施例の具体的な説明前に本発明にいたる
までの経緯について簡単に説明する。

本発明接点材料を製造するために用いるＣｒは、従来の
それと大いに異なるものである。すなわちＣｒを粉砕す
る過程でＣｒ粉に吸着するガス、混入する異物などは、
充分制御した雰囲気での熱処理及び管理した粉砕、篩い
わけ工程によって一定のレベルまでは充分取除くことが
出来る。また不純物として酸化物などが混入しているＣ
ｒ粉も顕微鏡的な分別が可能である。

しかしＣｒ中に固溶状態にあるＡｌ，Ｓｉ，Ｖ，Ｃａ，
Ｏ_２，Ｎ_２は、顕微鏡的に分別することが不可能であり
（これが前述したように焼結、溶浸雰囲気との反応によ
って好ましくない酸化物を形成する）、また巻込まれた
状態にあるＡｌ，Ｓｉ，Ｖ，Ｃａも取除くことが困難で
あり、再点弧現象特性を飛躍的に改善させるためにこれ
らの存在及びその量は最も注目を要する点である。

本発明接点合金を製造する製造方法の一例は、下記の如
くである。すなわち平均粒径が５〜１５０μｍの粒度を
有し、かつＣｒ中のＡｌ，Ｓｉ，Ｖ，Ｃａ，Ｏ_２，Ｎ_２
の量に関し前記厳選した条件を満すＣｒ粉を用意する。
用意したＣｒ粉の所定量とＣｕ又は／及びＡｇの所定量
との混合粉末を例えば１．５トン／cm²程度の圧力で成
型する。必要によってはＣｒ粉のみを成型してもよい。
得られた成型体を水素又は１×１０^−３mmＨｇより高真
空で９００゜C又はこれより高い温度で仮焼結又は本焼結
を行う。仮焼結体についてはスケルトン中の空孔中に水
素または１×１０^−３mmＨｇ程度より高真空でＣｕを溶
浸する（Ｃｕの場合は１１００゜C程度又はこれより高い
温度、Ａｇの場合は1000゜C程度又はこれより高い温
度）。更に必要によって溶着防止成分（Ｂｉ，Ｐｂ，Ｔ
ｅ，Ｓｅ，Ｓｂなど）を所定量含有したＣｕ又は／及び
Ａｇを溶浸材としてもよい。

これらのプロセスは十分に管理した状態のるつぼまたは
容器を用いて、接点材料へのるつぼなどからの不純物、
ガスなどの侵入、拡散を防止し、突発性ガスの発生の要
因となる可能性のある因子を削減して行うことがポイン
トである。

その意味において事前にるつぼなどを所定条件で空焼す
ることはすぐれた状態に管理するために重要である。

るつぼなどの状態を管理すること以外に、その材質の選
択も突発性ガスの軽減化に対して重要な技術である。

厳しく管理した条件下では、カーボン、石英なども所定
値以下の突発性ガスに維持出来るが、特に昇華の性質を
持つ窒化ベリリウムＢＮ，窒化アルミニウムＡｌＮ，四
窒化三ケイ素Ｓｉ_３Ｎ_４などは、その表面をクリーンに
維持する観点から効果が容易に得られる。本発明合金の
効果を十分に発揮させる為のサポート技術として、るつ
ぼ−ボートなどは重要である。

すなわち仮焼結、本焼結、溶浸時に接点合金を収容する
るつぼ、ボート、板などの容器材料は、その状態を十分
クリーンに管理したものを用いることによつて突発性ガ
スの少ない接点素材を得るための効果的サポート技術で
ある。得られた接点素材について必要に応じて切削研磨
などの加工を行い、或いは可能なものは鍜造圧延など塑
性加工を与えることにより所望の形状の接点が得られ
る。

尚、前に述べた本発明に於ける厳選した条件を満すＣｒ
粉とは、粉末状態でのＣｒ中の酸素量、窒素量が所定値
以下であること及びＣｒ中のＡｌ，Ｓｉ，Ｖ，Ｃａの量
が所定値以下であることの二つの要件を同時に満すこと
を意味するものである。

現在、工業的に供給されているＣｒは、四酸化ニクロム
鉄ＦｅＣｒ_２Ｏ_４、四酸化ニクロムマグネシウムＭｇＣ
ｒ_２Ｏ_４などのＣｒ鉱石をＡｌ或いはＳｉなど他の金属
で還元し、金属Ｃｒを得る方法及び前記Ｃｒ鉱石を溶解
し、未溶解の非金属不純物の分離、Ｃｒ以外の金属の分
離を行い、これを電解液とし電気分解して金属ＣｒＦｅ
得る方法が主体である。しかし前者の方法によるＣｒ
は、ガス量（酸素，窒素）は１，０００ppm程度である
のに対して、Ａｌ，Ｓｉ，Ｆｅなど不純物を数１，００
０ppm〜１０，０００ppm含有するのに対し、後者の方法
によるＣｒは、逆にガス量（酸素，窒素）が１，０００
ppm〜１０，０００ppmと著しく多く、Ａｌ等の不純物は
少なく、例えば数１００ppm程度以下含有するのが一般
的である。すなわち前記の２つの方法によるＣｒは、前
者方法によるＣｒはガス量が少なく不純物が多いのに対
し、後者はこれと互いに逆である特徴を持っていること
になる。それにもかかわらず、本発明に於ける真空バル
ブ用接点材料としてのＣｒ原料に対しては、前記ガス量
と不純物の両者を或るレベル以下に制御したものが要求
される。

従って、本発明に於ける厳選した条件を満すＣｒ粉の調
製は、例えば下記のように行う。すなわち、まずＣｒ含
有率のなるべく多いＣｒ鉱石から、金属Ｃｒを得る。次
にこの金属Ｃｒに必要に応じて真空熱処理、水素熱処理
を与えた後非酸化性雰囲気中で粉砕し、かつ酸化アルミ
ニウムＡｌ_２Ｏ_３、酸化ケイ素ＳｉＯ_２、酸化バナジウ
ムＶ_２Ｏ_５、酸化カルシウムＣａＯ、酸化鉄ＦｅＯなど
未だ粒状として混在している非金属粒子を浮遊選鉱など
の手段で除去すると共に、水素中熱処理と、真空中熱処
理との適宜組合せによって、主として酸素、窒素、水素
ガスを除去し、目的とする粒度を持つＣｒ粉を調製す
る。このプロセスによって例えば粒子状の酸化アルミニ
ウムＡｌ_２Ｏ_３、酸化ケイ素ＳｉＯ_２、酸化鉄ＦｅＯな
どの混合物は、十分取り除けるが、Ｃｒ中に固溶状態で
存在するＡｌ，Ｓｉなどについては、勿論除去困難であ
る。従って固溶状態にあるＡｌ，Ｓｉ，Ｖ量の制御に
は、スタート時のＣｒ鉱石の選択が重要である。このよ
うにして得た本発明接点に使われる原料Ｃｒ中のガス量
は、先に示した工業的に供給される通常のＣｒの値であ
る1,000ppmより著しく少ない数１０ppm程度を確保し
た。

再点弧現象の発生頻度の高いＣｕ−Ｃｒ合金は、前述し
たようにＣｒ中のＡｌ及びＳｉ量が多い傾向にあり明快
な相関性が得られている。再点弧発生頻度の一層の軽減
化の為に本発明者らが更に厳密に検討を加えたところＡ
ｌ及びＳｉ量に注目して再点弧発生頻度を整理すると、
発生頻度は高いレベルにあるものの高いレベルのなかで
もばらつきがあることを認めた。特に接点が開離し消弧
後極めて短時間に発弧する現象にばらつきが見られた。
前記再点弧のみならずこの発弧までも加味し、軽減化さ
せるためにはＡｌ，Ｓｉ量を１００ppm程度に抑制した
のみでは、必ずしも充分でなく、一層厳しく１０〜２０
ppm程度に管理すると共に、Ｖ，Ｃａについても併せ注
目し同程度以下に管理し、更に酸素Ｏ_２、窒素Ｎ_２につ
いてもＣａ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｖの管理と併せて所定値以下
（1000ppm以下）にすることが重要であることが判っ
た。

再点弧発生頻度に及ぼすＣｒ粒径の影響は、未だ明らか
にされていないが、本発明者らの実験によれば平均粒径
が５μｍ程度までは粒径が小の程、その頻度が小さい傾
向にある知見を得ている。更に、再点弧発生頻度に対し
て重大な影響を与える要因は前記したように原料Ｃｒ中
に存在するＡｌ，Ｓｉ，Ｖ，Ｃａ，Ｏ_２，Ｎ_２であり、
この傾向はＣｒ粒径が５μｍ以上では明確に示されるが
これより以下では、発生頻度は大きなばらつきを示すよ
うになり不安定となる。他方、Ｃｒ粒径が150μｍ以上
では、特に合金中のＣｒ量が少ない２０％程度でかつＣ
ｒ粒径が大きい例えば１５０μｍ以上では、耐溶着性の
低下の傾向が大である。

［発明の実施例および比較例］以下サンプルテストによって本発明の真空バルブ用接点
材料をさらに具体的に説明する。

なお接点材料の評価は下記に示す再点弧発生確率にもと
づいて行なった。

再点弧発生確率径３０mm、厚さ５mmの円板状接点片を、デイマウンタブ
ル形真空バルブに装着し、６ｋＶ×５００Ａの回路を２
０００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（最大お
よび最小）で示した。接点の装着に際しては、ベーキン
グ加熱（４５０゜C、３０分）のみ行い、ろう材の使用な
らびにこれに伴なう加熱は行なわなかった。

サンプルテストの結果を第１表に示す。尚、第１表には
前記のように再点弧発生頻度を測定したときのオッシロ
記録紙上から読みとった発弧についても併記した。

前記サンプルテストを行うにあたって、次のように行
う。すなわち、各種状態、グレードのＣｕ粉、Ｃｕ塊、
Ｃｒ粉を用意する。Ｃｕ粉の一部については、露点マイ
ナス７０゜Cの水素中で３５０゜C×１時間還元処理を行
い、Ｃｒ粉と混合しＣｒ−Ｃｕ圧粉体を得るための原料
とする。Ｃｕ塊の一部については更に１×１０^−５Ｔor
rの真空中約１５００゜Cで１時間、黒鉛坩堝中で加熱し
指向性凝固を行い溶浸用Ｃｕの一部とする。Ｃｕ粉、Ｃ
ｕ塊のいずれもＡｌ，Ｓｉ，Ｖ，Ｃａ，Ｏ_２，Ｎ_２など
微量不純物元素の種類とその量を求め品位分けを行う。

一方、Ｃｒ粉についても複数種のＣｒ粉を用意し、同様
に各Ｃｒ粉中に存在するＡｌ，Ｓｉ，Ｖ，Ｃａ，Ｏ_２，
Ｎ_２など微量不純物元素の種類とその量を求め区別し前
述の厳選した条件を満すＣｒ粉（原料）とする。

真空中２０００゜Cで前加熱処理を与えた黒鉛製容器中に
前述した各厳選した条件を満すＣｒ粉を収容後、真空度
約５×１０^−６Ｔorr中で１２００゜C×１時間焼結処理
を行いＣｒスケルトンを得る。Ｃｒ粉はＣｕ量の調製の
ため必要に応じ加圧成型体を使用してもよく、またＣｒ
粉は、前記Ａｌ，Ｓｉなど微量不純物の量を代えたもの
を適宜使用し、各不純物量の異なるＣｒスケルトンを得
る。

得られた各種品位のＣｒスケルトン又はＣｒ−Ｃｕスケ
ルトンと前記溶浸用Ｃｕ塊とを接触させ一体とした状態
で、前記真空中２０００゜Cで前加熱処理した黒鉛容器中
に設置し、再度真空度５×１０^−６Ｔorr中で１１５０゜
C×１時間加熱し、Ｃｒスケルトン内の空孔中にＣｕを
溶浸させＣｕ−Ｃｒ合金を得る。勿論、Ｃｕ−Ｃｒ合金
中のガス量、ガスの種類の調整のためにこれらの処理の
一部又は全部を水素中で行うことも出来る。

第１表において、比較例１〜７、実施例１については、
前記のように焼結温度１２００゜C、溶浸温度１１５０゜C
で作製したものである。実施例−２については、厳選し
た条件を満すＣｒ粉を焼結用黒鉛容器へ収納する前に約
６トン／cm²で成型し、焼結は真空度２×１０^−６Ｔorr
中で、１３５０゜C×１時間処理を行いＣｒスケルトンと
し前記厳選したＣｕ塊をと共に真空度５×１０^−６Ｔor
r中で１１５０゜C×１時間加熱処理を行った。又、実施
例−３については溶浸材用の厳選した条件を有するＣｕ
塊以外に、同等以上の品位を有するＣｕ粉を、更に水素
中であらかじめ表面還元処理を行いＣｕ粉として用意す
る。このＣｕ粉と前記厳選した条件を有するＣｒ粉とを
同量混合し、この混合粉を前記前加熱処理を施した黒鉛
容器中に収容し１２００゜C×１時間、水素中加熱によつ
てＣｕ−Ｃｒスケルトンを得て、残存空孔中を前記溶浸
材用の厳選したＣｕ塊によって、真空度５×１０^−６Ｔ
orr、１１５０゜C×１時間の加熱処理で溶浸した。

実施例−４については、９９．９９％のＡｇを更に真空
中１２００゜C×１時間、黒鉛坩堝中で脱ガス加熱後指向
性凝固させ厳選した条件を満す溶浸用Ａｇ塊とした。Ｃ
ｒは前記厳選した条件を満すＣｒ粉をジルコニア坩堝中
で真空度４×１０^−６Ｔorrで、１０００゜C×１時間加
熱し、作製したＣｒスケルトンと、前記Ａｇ塊とを一体
化しジルコニア坩堝中に収納し真空度５×１０^−６Ｔor
rで、１０５０゜C×１時間加熱処理を行い、Ａｇ−Ｃｒ
合金を得た。

実施例−５については厳選した条件を満し、所定のＡｇ
とＣｕの比率を有する溶浸用Ａｇ−Ｃｕ塊を用意し、実
施例−１に準じて焼結、溶浸を行った。

Ｃｒ粒子のなかに存在するＡｌ，Ｓｉ，Ｖ，Ｃａ，
Ｏ_２，Ｎ_２量と、再点弧発生率、発弧とを第１表に対比
させて示した。

ここでＡｌ，Ｓｉ，Ｖ，Ｃａ量は、イオンマイクロ・ア
ナライザを用いて既知量の不純物を含有させたＣｕ−Ｃ
ｒ合金を標準試料とし強度比較によって求めると共に、
前記Ｃｕ−Ｃｒ合金中のＣｒ及びＣｕを酸などを用いて
化学的に分類しＣｒのみ或いはＣｒを除いたＣｕ溶液と
し、Ｃｒ中或いはＣｕ中のＡｌ，Ｓｉ，Ｖ，Ｃａ量を夫
々発光分光法によって定量分析し、比較確認したもので
ある。

原料Ｃｒ粉には酸化アルミニウムＡｌ_２Ｏ_３、酸化ケイ
素ＳｉＯ_２、酸化バナジウムＶ_２Ｏ_５、酸化カルシウム
ＣａＯなどの非金属混入物がないのは勿論である。接点
合金中のＣｒ粒子のなかに存在するＡｌ，Ｓｉ，Ｖ，Ｃ
ａ量が２０００ppm〜１０００ppm（比較例１〜３）では
いずれも0.4％以上の高い再点弧発生確率を示してい
る。一方前記Ａｌ，Ｓｉ，Ｖ，Ｃａ量が数１０〜150ppm
では、再点弧発生率が少ないにもかかわらず、発弧が、
多い傾向にある（比較例４，５，７）。尚比較例−６も
前記Ａｌ，Ｓｉ，Ｖ，Ｃａ量が前述と同様数１０ppmの
範囲にあり少ないが、第１表のように酸素、窒素量が著
しく多く（５０００ppm以上）、発弧、再点弧共に高い
発生頻度を示した。

これに対して実施例−１〜３に示したようにＡｌ，Ｓ
ｉ，Ｖ，Ｃａ量が夫々１〜２０ppm以内と低いレベルに
制御され、かつ酸素量も１０００ppm未満、窒素の量も
１００ppm未満と低いレベルに制御されており、これに
対応しその効果として再点弧発生頻度、発弧の両者が前
記比較例１〜７と比較して著しく向上している。しかも
この効果は実施例−１で示したＣｒ量が約５０重量％の
Ｃｕ−Ｃｒ合金のみでなく、Ｃｒ量が約８０重量％（分
析値７６．６％、実施例−２）及びＣｕ量が２０重量％
（実施例−３）についても同様にＡｌ，Ｓｉ，Ｖ，Ｃ
ａ，Ｏ_２，Ｎ_２量が同時に低く制御されたときには、効
果が見られた。

更に、前述の比較例１〜７、実施例１〜３ではＣｕ−Ｃ
ｒ合金について調査した結果であるが、高導電性材料が
Ｃｕの代りにＡｇであっても（実施例−４）又、Ｃｕ−
Ａｇ合金であっても（実施例−５）、同様の効果が得ら
れている。

尚、Ａｌ，Ｓｉ，Ｖ，Ｃａ量が１０〜２０ppm未満であ
って、かつ酸素、窒素の夫々が1000ppm未満であって
も、酸素、窒素の合計が約1400ppmを持つ比較例−８で
は、第１表のように再点弧発生頻度は低いレベルである
が、発弧が多い。

以上の実験結果から、Ｃｒ粒子のなかに存在するＡｌ
量、Ｖ量、Ｃａ量は夫々１０ppm以下、Ｓｉ量は２０ppm
以下に制限することが必要で、かつ酸素量、窒素量は夫
々１０００ppm以下で両者の合計量も１，０００ppm以下
に制限することが必要で、これらが同時に満されること
が必要である。上、下限量はＡｌ，Ｓｉ，Ｖ，Ｃａの合
計量として管理すべきで、上限は前記制限値の総量が目
安となるが、下限量は計測精度並びに除去技術に制約さ
れるが、その値は１ppmが現実的な目安となる。

以上Ｃｕ−Ｃｒ合金中のＣｒについて検討を加え厳選し
た条件を満すＣｒ粉を確認したが、他の構成元素である
Ｃｕ又は／及びＡｇについてもＣｒに対する制約条件を
適用することが出来、Ｃｕ−Ｃｒ合金の信頼性の立場か
ら、不可欠である。

［発明の効果］以上述べた本発明によれば、再点弧発生頻度を飛躍的に
低減し、これによって真空バルブの信頼性が向上する真
空バルブ用接点材料を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の真空バルブ用接点材料が適用される
真空バルブの断面図であり、第２図は、接点部の拡大断
面図である。１…しゃ断室、２…絶縁容器、３ａ，３ｂ…封止金具、
４ａ，４ｂ…蓋体、５，６…導電棒、７…電極（固定電
極）、８……電極（可動電極）、９…ベローズ、１０，
１１…アークシールド、１２…ロウづけ部、１３ａ，１
３ｂ…接点、１４…ロウづけ取付け部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｈ 33/66 Ｂ 8121−5Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅Ｃｕ又は／及び銀Ａｇより選ばれた高導
電性材料とクロームＣｒよりなる耐火性材料との合金で
あって、前記Ｃｒが前記合金中に２０〜８０重量％を占
めたＣｒ−Ｃｕ又は／及びＡｇ合金において、前記Ｃｒ
は合金中に粒状で一様に分散しその平均粒径が５〜１５
０μｍの範囲にあり、かつ前記Ｃｒ中に不純物として存
在するアルミニウムＡｌ成分の量が１０ppm以下、前記
Ｃｒ中に不純物として存在するシリコンＳｉ成分の量が
２０ppm以下、前記Ｃｒ中に不純物として存在するバナ
ジウムＶ成分の量が１０ppm以下、前記Ｃｒ中に不純物
として存在するカルシウムＣａ成分の量が１０ppm以下
であり、しかも前記Ｃｒ中の酸素が1000ppm以下、窒素
が1000ppm以下でかつＣｒ中の酸素と窒素の合計量が100
0ppm以下で、さらにＣｕ又は／及びＡｇ中の酸素が1000
ppm以下、窒素が１００ppm以下でかつＣｕ又は／及びＡ
ｇ中の酸素と窒素の合計量が１００ppm以下であること
を特徴とする真空バルブ用接点材料。
【請求項２】銅Ｃｕ又は／及び銀Ａｇより選ばれた高導
電性材料とクロームＣｒよりなる耐火性材料との合金で
あって、前記Ｃｒが前記合金中に２０〜８０重量％を占
めたＣｒ−Ｃｕ又は／及びＡｇ合金において、前記Ｃｒ
は合金中に粒状で一様に分散しその平均粒径が５〜１５
０μｍの範囲にあり、かつ前記Ｃｕ又は／及びＡｇ中に
不純物として存在するアルミニウムＡｌ成分の量が１０
ppm以下、前記Ｃｕ又は／及びＡｇ中に不純物として存
在するシリコンＳｉ成分の量が２０ppm以下、前記Ｃｕ
又は／及びＡｇ中に不純物として存在するバナジウムＶ
成分の量が１０ppm以下、前記Ｃｕ又は／及びＡｇ中に
不純物として存在するカルシウムＣａ成分の量が10ppm
以下であり、しかも前記Ｃｒ中の酸素が1000ppm以下、
窒素が1000ppm以下でかつＣｒ中の酸素と窒素の合計量
が1000ppm以下で、さらにＣｕ又は／及びＡｇ中の酸素
が１００ppm以下、窒素が１００ppm以下でかつＣｕ又は
／及びＡｇ中の酸素と窒素の合計量が１００ppm以下で
あることを特徴とする真空バルブ用接点材料。