JPH0711357A - 真空インタラプタ用電極材料 - Google Patents

真空インタラプタ用電極材料

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Publication number
JPH0711357A
JPH0711357A JP5151747A JP15174793A JPH0711357A JP H0711357 A JPH0711357 A JP H0711357A JP 5151747 A JP5151747 A JP 5151747A JP 15174793 A JP15174793 A JP 15174793A JP H0711357 A JPH0711357 A JP H0711357A
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JP
Japan
Prior art keywords
electrode
powder
electrode material
vacuum interrupter
grain size
Prior art date
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Pending
Application number
JP5151747A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuyuki Yoshioka
信行 吉岡
Toshimasa Fukai
利眞 深井
Nobunao Suzuki
伸尚 鈴木
Taiji Noda
泰司 野田
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.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
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Priority to US08/233,887 priority patent/US5489412A/en
Priority to DE69411803T priority patent/DE69411803T2/de
Priority to EP94106496A priority patent/EP0622816B1/en
Priority to CN94105230A priority patent/CN1057633C/zh
Priority to KR1019940009244A priority patent/KR0124483B1/ko
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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

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  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Switches (AREA)
  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Contacts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遮断性能が優れ、接触抵抗が低く、かつ溶着
性能にも優れる真空インタラプタ用電極材料を得る。 【構成】 50重量%から95重量%のAg粉体と粒径
が60μm以下のCr粉体5重量%から50%重量とを
混合し、この混合粉体を3.5ton/cm2 の圧力でプレス成
形し、得られた成形体を、真空中(5×10-5Torr)
で、Agの融点直下の温度、例えば950℃で2時間加
熱し、焼結体を得、これを電極材料とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、銀(以下、Agと記
す)とクロム(以下、Crと記す)からなる低接触抵抗
で遮断能力の優れた真空インタラプタ用電極材料に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に真空インタラプタ用の電極材料
は、銅(以下、Cuと記す)−ビスマス(以下、Biと
記す)系の材料が従来から用いられている。また、近年
では、Cu−Cr系からなる材料も用いられるようにな
って来ている。
【0003】Cu−Bi系電極材料は、主成分がCuで
あり、耐溶着性を高めるために1%程度以下のBiを含
有させたものである。この電極材料は接触抵抗が低いた
め、大電流通電用に適するが、耐電圧、遮断性能はCu
−Cr系電極材料に比べて劣る。
【0004】Cu−Cr系電極材料はCuマトリックス
中にCrが分散した組織を持つもので、耐電圧、遮断性
能は優れているが、接触抵抗が高い。特に、電流遮断後
の接触抵抗の増加が大きい。
【0005】なお、これらのほかにAg系の電極材料も
あるが、遮断性能が劣るため、主にAg−WC系で事故
電流遮断の責務のないスイッチに用いられるにとどまっ
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】近年における真空イン
タラプタの性能の向上等の要求に応えるため、Cu−B
i系電極材料よりも耐電圧、遮断性能の優れた大電流通
電用の接触抵抗の低い電極材料が臨まれているが、未だ
実現するに至っていない。
【0007】一方、電極材料の製造方法としては、機械
加工では価格上昇の不具合があることから、粉末冶金法
による製造の適用が望まれている。つまり、例えば、特
開昭53−149676号公報等に開示されているよう
に、金属の粉末材料を加圧成形し、これを焼結するので
ある。したがって、上記性能を有する電極材料でしかも
粉末治金法により製造されることが必要である。
【0008】
【課題を解決するための手段】本件発明者らは、接触抵
抗の低下に寄与し得るAg粉末を含むAg−Cr系電極
材料について、その組成及びCrの粒径を変えて電極材
料を成形し、実際に電極として採用して性能を調べた。
【0009】−150μmのCr粉体と、−80μmの
Ag粉体とを表1に示す割合で混合し、3.5ton/cm2
圧力でプレス成形し、得られた成形体を5×10-5Torr
の真空中で、950℃で2時間加熱して焼結し、電極イ
ンゴットを作成した。インゴットの密度比及び導電率を
併せて表1に示す。
【0010】
【表1】
【0011】得られた電極を真空インタラプタに組み込
み、電流遮断能力を調べた結果を図1に示す。尚、電流
遮断を繰り返しても、抵抗値の上昇は少なく、Cu−C
r電極に比較し、通電能力が著しく向上したことが確認
された。図3には電極の組織の顕微鏡写真を図面に表し
たものを示す。
【0012】−60μmのCr粉体と、−80μmのA
g粉体とを表2に示す割合で混合し、3.5ton/cm2 の圧
力でプレス成形し、得られた成形体を5×10-5Torrの
真空中で、2時間加熱して焼結し、電極インゴットを作
製した。インゴットの密度比及び導電率を併せて表2に
示す。
【0013】
【表2】
【0014】得られた電極を真空インタラプタに組み込
み、電流遮断能力を調べた結果を図1に示す。尚、電流
遮断を繰り返しても、抵抗値の上昇は少なく、Cu−C
r電極に比較し、通電能力が著しく向上したことが確認
されたのは前例と同様である。図4には電極の顕微鏡写
真を図面に表したものを示す。
【0015】−10μmのCr粉体と、−80μmのA
g粉体とを表3に示す割合で混合し、3.5ton/cm2 の圧
力でプレス成形し、得られた成形体を5×10-5Torrの
真空中で、950℃で2時間加熱して焼結し、電極イン
ゴットを作製した。インゴットの密度比及び導電率を併
せて表3に示す。
【0016】
【表3】
【0017】得られた電極を真空インタラプタに組み込
み、電流遮断能力を調べた結果を図1に示す。尚、電流
遮断を繰り返しても、抵抗値の上昇は少なく、Cu−C
r電極に比較し、通電能力が著しく向上したことが確認
されたことは前例と同様である。図5にはこの電極の顕
微鏡写真を図面に表したものを示す。
【0018】また、以上の三例の溶着力とCr含有量と
の関係を図2に示す。図では、Cu−20Crの溶着力
を比較のため併せて示してある。
【0019】以上より、Ag−Cr電極は遮断後の接触
抵抗の上昇がなく、接触抵抗はCrの粒径には依存せ
ず、Cr含有量とともに接触抵抗値は大きくなるが電流
遮断による上昇がないことがわかる。また、Cu−Cr
電極に比べ溶着性能にすぐれている。
【0020】一方、遮断性能はCrの粒径が小さいほう
がすぐれている。これは、Cr粒径が大きいと接点部で
発生したアークがCr粒子内で停滞し、アーク移動が速
やかに行われないが、Cr粒径が小さい場合には、Cr
粒子内での停滞がないためアークの移動が速く、電流遮
断が迅速に完了するものと考えられる。Cr粒径と遮断
性能との関係を図6に示す。この図2と前述の図1よ
り、遮断性能を維持するためには、Crの粒径が60μ
m以下であることが望ましいことがわかる。
【0021】前述の第三例と第一例により得られた電極
の電流遮断後の断面組織を図7、8に示す。これらは、
金属組織の顕微鏡写真を図で表したものである。これら
の図より、Crの粒径が大きいと組織が不均一となり、
Cr粒子とAgの接触部が少なくなってAgの局部的な
蒸発、母材のひきはがれ等により表面に凹凸が発生して
しまうが、Crの粒径が細かい場合には、上記現象がな
く遮断後の電極表面は均一となることがわかる。
【0022】図6に示したCr粒径の小さいAg−Cr
電極との比較としてCu−Cr電極の電流遮断後の組織
を図9に示す。図9に示すように、Cu−Cr電極の表
面は溶融層で覆われており、その組織は、0.5μm以下
のCrが微細分散した構造となっている。これは、電流
遮断時のエネルギーで電極が溶融した際、Cu、Crの
均一の液相が形成され、瞬時に急冷されるため形成され
たものと考えられる。Crの微細分散により硬度が大き
いため、接触抵抗値が大きくなると考えられる。
【0023】また、成形体の焼結温度は、Agの融点直
下の温度(800〜950℃)がよいことがわかった。
800℃以下では、焼結が進行せず、所期の電極特性が
得られず、さらに、950℃以上では、電極の一部が溶
融したり、フクレ等の変形が生じてしまう。さらに、電
極密度は90%以上であることが要求される。90%以
下では導電率が低く、かつ焼結不足となり、強度が低下
してしまうからである。
【0024】したがって、本発明に係る真空インタラプ
タ用電極材料は、50重量%から95重量%の銀粉体と
粒径が60μm以下のクロム粉体5重量%から50重量
%とを混合し、この混合粉体を圧縮成形し、銀の融点直
下の温度で焼結して、密度が90%以上となるようにし
たことを特徴とするものである。
【0025】
【実施例】次に、本発明に係る真空インタラプタ用電極
材料の一実施例について説明する。出発原料として、ふ
るい分けされた粒径が10μm以下(−10μm)のC
r粉体と粒径が80μm以下(−80μm)のAg粉体
とを前述の表3に示した割合で混合して混合粉体を得、
この混合粉体を金型に充填し、3.5ton/cm2 の圧力でプ
レス成形し、直径85mmの成形体を得た。
【0026】次いで、得られた成形体を、真空中(5×
10-5Torr)で、Agの融点直下の温度である950℃
で2時間加熱して焼結し、電極用インゴットを得た。得
られた電極用インゴットの密度比は前述の表3の通りで
あった。また、得られた電極用インゴットを電子顕微鏡
で観察すると、図5に示したように、Agマトリックス
中にCr粒子が均一に分散していることが確認された。
【0027】得られた電極用インゴットを直径80mmの
スパイラル電極形状に機械加工し、これを真空インタラ
プタに組み込み、電流遮断能力、接触抵抗を測定した。
その結果は、前述の図1の通りであった。また、大電流
遮断後の電極の断面は、図7に示したように、Cr粒径
が小さく、均一な組織であり、表面にAgの局部的溶融
は見られない。
【0028】
【発明の効果】本発明に係る真空インタラプタ用電極材
料によれば、粒径を特定したCrの粉体とAgの粉体と
の割合を特定し、特定の温度下で焼結し、密度も特定し
たことにより、Ag−WC系電極に比べて遮断性能がす
ぐれ、かつCu−Cr系電極に比べて接触抵抗が低く、
しかも溶着性能にもすぐれる真空インタラプタを得るこ
ができる。溶着性能にすぐれることから、操作器のひき
はずし力が小さくできるため遮断器の小型化が可能とな
り、電極に高価なAgを用いても充分に安価な遮断器を
提供できる。
【0029】さらに、Cu−Cr系電極を使用した真空
インタラプタの場合には、操作器の主体路導体が大き
く、かつ放熱用の大きなフィンが必要なため高価で寸法
も大きくなっていたが、本発明に係る電極材料によれ
ば、これらの問題も解決される。
【図面の簡単な説明】
【図1】Cr含有量と遮断電流との関係を示すグラフで
ある。
【図2】Cr含有量と溶着力との関係を示すグラフであ
る。
【図3】Cr粒径が100μmのAg−Cr電極の焼結
後の金属組織を示す断面図である。
【図4】Cr粒径が60μmのAg−Cr電極の焼結後
の金属組織を示す断面図である。
【図5】Cr粒径が10μmのAg−Cr電極の焼結後
の金属組織を示す断面図である。
【図6】Crの粒径と遮断性能との関係を示すグラフで
ある。
【図7】Cr粒径が10μmのAg−Cr電極の電流遮
断後の金属組織を示す断面図である。
【図8】Cr粒径が100μmのAg−Cr電極の電流
遮断後の金属組織を示す断面図である。
【図9】Cu−20重量%Crの電極の電流遮断後の組
織状況の説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 泰司 東京都品川区大崎二丁目1番17号 株式会 社明電舎内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 50重量%から95重量%の銀粉体と粒
    径が60μm以下のクロム粉体5重量%から50重量%
    とを混合し、この混合粉体を圧縮成形し、銀の融点直下
    の温度で焼結して、密度が90%以上となるようにした
    ことを特徴とする真空インタラプタ用電極材料。
JP5151747A 1993-04-30 1993-06-23 真空インタラプタ用電極材料 Pending JPH0711357A (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5151747A JPH0711357A (ja) 1993-06-23 1993-06-23 真空インタラプタ用電極材料
US08/233,887 US5489412A (en) 1993-04-30 1994-04-26 Electrode material
DE69411803T DE69411803T2 (de) 1993-04-30 1994-04-26 Elektrode und Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenmaterials
EP94106496A EP0622816B1 (en) 1993-04-30 1994-04-26 Electrode and process for forming an electrode material
CN94105230A CN1057633C (zh) 1993-04-30 1994-04-28 电极材料
KR1019940009244A KR0124483B1 (ko) 1993-04-30 1994-04-29 전극 형성 공정

Applications Claiming Priority (1)

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JP5151747A JPH0711357A (ja) 1993-06-23 1993-06-23 真空インタラプタ用電極材料

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A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020507