JPH0779013B2 - Contact material for vacuum valve - Google Patents

Contact material for vacuum valve

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JPH0779013B2
JPH0779013B2 JP24446887A JP24446887A JPH0779013B2 JP H0779013 B2 JPH0779013 B2 JP H0779013B2 JP 24446887 A JP24446887 A JP 24446887A JP 24446887 A JP24446887 A JP 24446887A JP H0779013 B2 JPH0779013 B2 JP H0779013B2
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薫旦 関口
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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
    • H01H1/0206Contacts characterised by the material thereof specially adapted for vacuum switches containing as major components Cu and Cr

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

Description

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の接点材料が適用される真空しゃ断器
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、1
0,11……アークシールド、12……ロウづけ部、13a,13b
……接点、14……取付け部。
FIG. 1 is a sectional view of a vacuum breaker to which the contact material of the present invention is applied, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of a contact portion. 1 ... Shut-off chamber, 2 ... Insulation container, 3a, 3b ... Sealing metal fittings, 4a, 4b ... Lid, 5,6 ... Conductive rod, 7 ... Electrode (fixed electrode), 8 ... Electrode (Movable electrode), 9 ... Bellows, 1
0,11 …… Arc shield, 12 …… Brazed part, 13a, 13b
...... Contact point, 14 …… Mounting part.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(イ)平均粒径が44〜250μmの範囲のCr
からなる耐弧材料、(ロ)Cuまたは/及びAgからなる高
導電材料、および(ハ)前記Crからなる耐弧材料に対し
て低い固溶度を有すると共に、前記耐弧材料と同等もし
くは低い蒸気圧を有し、かつ、前記耐弧材料より小さい
平均粒径を有する補助材料、によって形成されたことを
特徴とする、真空バルブ用接点材料。
1. A Cr having an average particle size in the range of 44 to 250 μm.
(B) Highly conductive material consisting of (b) Cu or / and Ag, and (c) a low solid solubility with respect to the arc resistant material consisting of Cr, and having the same or lower level as the arc resistant material. A contact material for a vacuum valve, which is formed of an auxiliary material having a vapor pressure and an average particle diameter smaller than that of the arc-resistant material.
【請求項2】前記(ハ)補助材料は、Mo、W、Tiおよび
Crからなる群より選ばれた金属の炭化物またはホウ化物
であり、かつ、その粒径が0.5〜10μmの範囲にある、
特許請求の範囲第1項に記載の接点材料。
2. The (c) auxiliary material is Mo, W, Ti and
A metal carbide or boride selected from the group consisting of Cr, and having a particle size in the range of 0.5 to 10 μm,
The contact material according to claim 1.
【請求項3】前記(イ)Crよりなる耐弧材料の容積A
と、前記(ハ)補助材料の容積Cとの比率が、 の範囲にあり、これらの合計(イ)+(ハ)が、合計材
料中で20〜80容積%を占め、残部がCu又は/及びAgより
なる導電材料で構成された、特許請求の範囲第1項また
は第2項に記載の真空バルブ用接点材料。
3. The volume A of the arc resistant material composed of (a) Cr.
And the ratio (c) of the auxiliary material (C) is And the total of (a) + (c) occupies 20 to 80% by volume in the total material, and the balance is made of a conductive material composed of Cu or / and Ag. The contact material for a vacuum valve according to item 1 or 2.
【請求項4】合金中の前記補助材料の平均粒径DとCrよ
りなる耐弧材料の平均粒径Bとの比D/Bが、0.2以下であ
る、特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれか1項
に記載の真空バルブ用接点材料。
4. The ratio D / B between the average particle diameter D of the auxiliary material and the average particle diameter B of the arc-resistant material made of Cr in the alloy is 0.2 or less. The contact material for a vacuum valve according to any one of 3 above.
【請求項5】CuとAgとの比率が、ほぼ共晶組成(Ag:Cu
≒7:3)である、特許請求の範囲第1項ないし第4項の
いずれか1項に記載の真空バルブ用接点材料。【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、真空バルブに係り、特に耐溶着特性が改善さ
れた真空バルブ用接点材料に関する。 (従来の技術) 真空バルブ用接点材料に要求される特性としては、耐溶
着、耐電圧、しゃ断に対する各性能で示される基本三要
件とこの他の温度上昇、接触抵抗が低く安定しているこ
と及びさい断電流値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材料においては、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
電流用あるいは高電圧用等のように特定の用途に合った
接点材料の開発かが行なわれ、それなりに優れた特性を
有するものが開発されているが、さらに強まる高耐圧化
および大電流化の要求を充分満足する真空バルブ用接点
材料は未だ得られていないのが実情である。 たとえば、大電流化を指向した接点材料としてBiのよう
な溶着防止成分を5%以下の量で含有するCu−Bi合金が
知られている(特公昭41-12131号公報)が、Cu母相に対
するBiの溶解度が極めて低いため、しばしば偏析を生
じ、しゃ断後の表面荒れが大きく、加工成形が困難であ
る等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材料として、Cu−Te
合金も知られている(特公昭44-23751号公報)。この合
金は、Cu−Bi系合金が持つ上記問題点を緩和してはいる
が、Cu−Bi系合金に比較して雰囲気に対し、より敏感な
ため接触抵抗等の安定性に欠ける。さらに、これらCu−
Te、Cu−Bi等の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
の応用に対しては、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合金が真空しゃ断器用接点材
料として、知られている。この接点合金は、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
圧大電流用としてすぐれた特性を有している。すなわ
ち、Cu−Cr合金は、高耐圧特性と大容量しゃ断とを両立
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、しゃ断器用接点材料として一般に利用され
ている前記Biを5%程度以下添加したCu−Bi接点と比較
して、耐溶着特性が大幅に劣っている。従って、この材
料を用いた真空バルブを駆動させる操作機構は、Cu−Bi
に比べ引き離し力を大きく設計する必要があり、小型
化、経済性の点で不利がある。 またCu−Cr系合金に前記Bi、Teなどの溶着防止金属を添
加したCu−Cr−Bi合金なども知られている。この合金に
よって材料の耐溶着性は、著しく向上するが、ベーキン
グ、ロウづけなどの加熱処理時の条件によって蒸発する
Bi量が異なるため、その結果、耐溶着性にばらつきが生
じるという新たな問題が発生する。 更に、Cu−Cr接点は、上述のように優れたしゃ断特性を
有するため、逆にさい断電流値が高く(劣る)、かつそ
のばらつき幅が大きいなどさい断電流特性が好ましくな
い状態にあることが指摘されている。 (発明が解決しようとする問題点) 上述したように、従来のCu又は/及びAg−Cr系接点材料
は、耐溶着性とさい断特性との双方の向上という点で
は、必ずしも十分満足し得るものではない。 本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされた
ものであり、耐溶着特性とさい断特性の双方に優れたCu
−Cr系接点材料を提供し、真空バルブの信頼性を高めよ
うとするものである。 すなわち、本発明は、接点における溶着引きはずし力の
低減とそのばらつき幅の縮少、ならびにさい断電流値の
低減とそのばらつき幅の縮少が図られた真空バルブ用接
点合金を提供することを目的としている。 〔発明の構成〕 (問題点を解決するための手段および作用) 概要 本発明者らは、Cu又は/およびAg−Cr系接点材料を具備
した真空バルブの耐溶着性及びさい断電流特性の安定化
のために、種々検討した結果、本発明を完成するに至っ
たものである。 すなわち、本発明に係る真空バルブ用接点合金は、
(イ)平均粒径が44〜250μmの範囲の Crからなる耐弧材料、(ロ)Cuまたは/およびAgからな
る高導電材料、および(ハ)前記Crらなる耐弧材料に対
し低い固溶度を有すると共に、前記耐弧材料と同等もし
くは低い蒸気圧を有し、かつ、前記耐弧材料より小さい
平均粒径を有する補助材料、によって形成されたことを
特徴としている。 本発明では、Cu(又は/及びAg)とCrよりなる合金材料
において、Cu(又は/及びAg)領域中にCr粒径より著し
く微細な補助成分が分散した構成を有しているので、Cu
(又は/及びAg)部分もこの補助成分にって微細、分散
化した形態となり(すなわちCu部分及び補助成分が高度
に分散した状態となり)、アークが前記Cu(又は/及び
Ag)部分に固着した場合によく見られるような著しい荒
れ、或いは大きな面積での溶着を有効に阻止することが
でき、結果的に、耐溶着特性の向上に寄与する。更に、
このような高度な微細分散はさい断電流値のばらつき幅
の縮少にも好ましい影響を与えるなど、さい断特性の向
上も同時に得られる。 また、本発明においては、補助成分の性質として、Cu
(又は/及びAg)に対し著しく小さい固溶度を有する材
料を選択しているので、補助成分は、Cu(又は/及びA
g)に固溶したり、化合物を形成したりすることがな
く、このため前記微細高度分散化が容易かつ安定して得
られる。 更に、補助成分の蒸気圧がCrと同等かそれよりも低くし
てあるので、この補助成分のみが選択的に優先して損失
することがなく、従って上記微細高度分散の効果は、し
ゃ断を繰返しても安定して得られる。 発明の具体的説明 以下、本発明を具体的実施態様に基づいて説明するが、
はじめに本発明の接点材料が適用される真空バルブの構
成について、第1図および第2図を参照して説明する。 第1図は、本発明に係る接点材料を適用する真空しゃ断
器の構成例を示すもので、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
介して設けた金属性の蓋体4a,4b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上部には金属性のアークシールド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性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1
4で固着されている。なお、第1図における13bは固定側
接点である。 本発明の接点材料は、上記したような接点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。 ここで、本発明の接点材料を得るまでの考察について説
明する。 研究によれば、Cu−Cr基接点材料の上記不安定性は、
Cu−Cr基合金中の組成の変動、Cr粒子の粒径、粒度分
布、偏析の程度、前記合金中に存在する空孔の程度に
依存することが判明した。そして、これらの解決は原料
Crの選択と焼結技術の管理が有効であることを認めた
が、より一層の安定性の維持を向上させるためには上記
、、に加えて更に細かな素材及び焼結技術の管理
が必要であることが判った。すなわち上記特性と、その
不安定性はCrよりなる耐弧成分の大きさ(通常、粒径)
とCuなどよりなる高導電材料の大きさにある種の相関性
があることを見出した。 電流さい断特性の改善には、電流さい断値自体をより低
い値に維持すること以外に、そのばらつき幅を縮めるこ
とも極めて重要である。前記電流さい断現象は、接点間
の蒸気量(蒸気圧、熱伝導)、接点材料からの放出熱電
子などと関係が深いとされ、発明者らの実験によれば前
者の方が寄与が大であることが判明した。したがって、
蒸気を供給し易くするか、あるいは供給し易い材料で接
点を作成すれば電流さい断現象が緩和できることが判明
した。Biを例えば10%以上のように多量に含有したCu−
Bi合金はこうした観点に立つもので、低いさい断値を有
するが、致命的な欠点として、Biが持つ低溶融点(271
℃)のため通常真空バルブで行なわれる600℃近傍のベ
ーキング或いは800℃の銀ろう付け作業時に、Biの溶融
による移動、凝集の結果、電流さい断特性を維持すべき
Biの存在が不均一になってしまう。このため、電流さい
断値のばらつき幅が増大する現象を確認した。 一方、Ag(又は/及びAg)−Crで代表されるAg−耐火材
料系合金では、耐弧材料(この場合Cr)の沸点における
Ag(あるいはCu)の蒸気量に左右されるものの、他方、
前記Cu−Bi系におけるBiの蒸気圧よりAgのそれは著しく
低いため接触点のどの位置(耐弧材料かAgか)にアーク
の足が固着するかによって、時折は温度不足即ち蒸気不
足を招いてしまう。そして、結果的には電流さい断値の
ばらつき幅が表われることが確認された。このように電
流しゃ断終期の接点面の急激な温度低下を耐弧材料とAg
(又はCu)との組合せのみによる合金によって阻止しア
ークを持続させることはすでに限界と考えられ、更に高
性能化するためには、何らかの補助技術の付与が必要で
あるという結論に至った。 本発明者らの研究によれば、耐弧材料(Cr)をより微細
化することで、特にばらつき幅の改良が見られた。従っ
て、耐弧材料の粒径が、電流さい断現象に重要な役割を
持つことを示唆すると共に、耐弧材料が初期粒系のほぼ
10〜20倍程の大きさに偏析が見られた接点材料では著し
いばらつきを示した観察結果を併考し、粒径に特定の範
囲があることが見出された。 このように前記Cu−Bi合金及びAg−Cr合金(Ag−耐弧材
料系)の2つの考察結果は、電流さい断特性の安定した
接点として、新規の補助技術が必要で、その条件は、ベ
ーキングなどの熱処理に於ける安定性を有することが不
可欠であることを示唆している。すなわちCrよりなる耐
弧材料と、補助材料の導入によって粒径範囲を合理的に
選択することによって、高導電性成分の実質的分布を従
来以上に均一化し、電流さい断特性の安定化をはかるこ
とが必要である。 すなわち、Cu−Cr系合金において、Cr粉の粒径は、健全
なCu−Cr素材を得るための製造技術の難易性及び接点特
性そのものに重要な影響を与える。 活性度の高いCr粉(粒)の表面には、通常、Cr2O3皮膜
が生成することを無視することは出来ない。そのため、
Cr粉の平均粒度があまり小さいと、得られるCrスケルト
ンのガス含有量が大となり、逆にあまり大きいものの場
合では、均質な素材が得がたくなるため、Crの平均粒径
は44〜250μmのものが選定される。 すなわち、Cr粉の平均粒径が44μm未満では、活性度の
高いCr表面の前記汚染皮膜量が相対的に多く、Cr粉末を
清浄な状態で工業的に管理するには、技術上問題があ
り、そのような状態のCr粉を原料として使用したCu−Cr
合金においては、焼結又は/及び溶浸後のスケルトン又
は/及び接点素材中にしばしば好ましくない気孔を生じ
易くなり、また、それに応じて吸着又は内蔵ガスも多く
残存する傾向にあり、真空バルブとしての接点合金とし
て好ましい素材とは言えない。 しかし、Cu−Cr接点の特性上のばらつき(例えば耐溶着
特性、さい断電流特性)は、CuやCrのような材料物性上
著しく特性を異にするもの同士が混存した状態にあるた
めに、発弧(アーク)点が、CuかCrかで、発弧のたびに
接点としての電気特性が大幅に違うためにばらつきとし
て生ずるとの知見を得ている。従って、CuとCrとは微細
かつ均一に分散していることが、上述したばらつき幅を
縮少するために有利となる。本発明において、特にCrの
下限を44μmとしたのは、健全なCu−Cr素材を得るとい
う観点からの設定であって、本来、真空バルブ用接点材
料としては、上述知見のように更に細かいCrの使用が、
ばらつき幅の縮少に有益であるのは明らかである。しか
し、本発明では、微細化による利益を、欠点のあるCrに
よって行なうのでなく、Crより安定な所定条件を備えた
補助材料、すなわちWなどの炭化物、ホウ化物の使用に
よって達成したものである。 また、Cr粉の平均粒径が250μmを超えると、Cr同士、C
u同士の接触確立の増大、すなわち発弧点がCu−Cr両成
分にまたがる好ましい状態が減少し、CuのみもしくはCr
のみのケースが増加してしまうという不利がある。その
結果、耐溶着特性の劣化(溶着引きはずし力の増加とそ
のばらつき幅の増加)及びさい断特性の低下(さい断電
流値の増加とそのばらつき幅の増加)が見られ、その傾
向は、本発明の補助材料(Wなどの炭化物、ホウ化物)
の添加によっても(Cu−Cr系合金が本来有している優れ
たしゃ断特性など他の接点特性を維持、確保する範囲内
では)改良できない範囲外の粒径となる。 以上のように、本発明においては、Cu−Cr系接点材料の
有する遮断特性、耐電圧特性など高耐圧大電流しゃ断性
能を維持しつつ、他の機能、特に耐溶着性およびさい断
電流特性の向上の為に、本来、より微細なCr粉の採用が
必要なところを、他の安定した補助材料(Wなどの炭化
物、ホウ化物)の添加によって微細なCrを採用したとき
に生ずる不利益を回避しつつ上記目的を達成しようとす
るものである。 上記効果を、より安定的に得るためには、Cr粒径の制約
に加えて、本発明で使用する補助材料にも或る種の制約
が必要である。 本発明で使用する第3成分としての補助材料としては、
特に、Mo、W、TiおよびCrからなる群より選ばれた金属
の炭化物またはホウ化物が好ましく用いられ得る。 また、上記補助材料の粒径の選択も、本発明の主旨から
極めて重要である。その理由は、前記Crよりなる耐弧材
料の粒径選択と同様である。すなわち、補助材料の粒径
が0.5μm未満の場合には、補助材料同士の凝集が多く
見られること、及び焼結・溶浸後のCu(又は/及びAg)
−Cr−補助材料系の素材中に残存ポア(空孔)が多くみ
られることなど、品質ばらつきをなくす配慮からであ
る。また、補助材料の粒径が10μmを超える場合には、
発弧点が補助材料のみに当るチャンスが多く発生し、特
性ののばらつき幅の圧縮の目的に対して好ましくない結
果をもたらす。従って、補助成分の粒径は、0.5〜10μ
mの範囲からの選択が特に好ましい。 ところで、補助成分の上記粒径範囲は、前述の本発明の
主旨から、その目的達成のためには、Crよりなる耐弧材
料の粒径との相関性を有している。すなわち、Cr粒径よ
りも補助成分の粒径が大のときには、Cu又は/及びAgよ
りなる導電材料を微細に分散させる効果がないのは明ら
かである。よって、本発明の目的達成のためには、補助
成分は、Crよりも充分小さい粒径、たとえば、1/10以下
であることが好ましい。一般には、Crの粒径(B)と補
助成分の粒径(D)との比D/Bが0.2以下であればよい傾
向にある。これについては後述する実施例1〜18にも示
されている。 しかも、補助成分はCu(又は/及びAg)よりなる導電材
料に対し、固溶度をほとんど有しない材料が好ましい。
このような固溶し難い材料を補助材料として用いる理由
は、導電材料と補助材料との固溶体の形成による著しい
導電率の低下を阻止し、これによりしゃ断性能ならびに
定格通電容量を確保するためである。従って、その条件
を満す材料の具体例としては、前述の様なW、Mo、Tiお
よびCrから選ばれた少なくとも1種の金属の炭化物もし
くはホウ化物が有利である。 更に、補助材料は、Crからなる耐弧材料と同等かそれ以
下の蒸気圧を持つものである必要がある。その理由は、
Crより蒸気圧が高い補助材料を用いた場合には、補助材
料が優先して、選択蒸発し、初期時点で、Cu又は/及び
Agよりなる高導電材料を微細に分散させていた効果が上
記補助材料の蒸発損失と共に失われてしまい、このため
開閉或いは、しゃ断経過と共に、接点特性が変動するた
めである。補助材料の蒸気圧が耐弧材料と少なくとも同
等であれば、上述のような選択損失は生じず、Crと同時
に蒸発するので問題がない。このような条件を前記炭化
物もしくはホウ化物が、満足する。 更に、上記の様な補助材料を用いる場合、Cr−補助材料
系中でCrの占める量は、40〜90容積%が好ましい。その
理由は、Cu(又は/及びAg)−Cr基の有する高耐圧、か
つしゃ断能力を生かすためであり、そのためにCu−Crの
優位性が損われない上記範囲で加える。Crが40%未満で
は、補助成分が50%以上となり補助成分の熱電子放出が
盛んとなり、しゃ断電流特性の低下が起こる。 また、Crからなる耐弧材料と補助材料との合計量が合金
材料の全量に対して80容量%を超える場合、しゃ断性
能、温度上昇の点で不満足である。一方、20%未満で
は、相対的にCu又は/及びAgが多くなる結果、耐溶着性
に問題が生ずる。従って、耐弧材料と補助材料の合計量
は、20〜80容量%の範囲とすることが肝要である。 なお、上記接点材料においては、CuとAgとの比率が、ほ
ぼ共晶組成(Ag:Cu≒7:3)であることが好ましい。 また、本発明においては、付加的成分として、更にBi、
Pb、Te、Se、Sbの少なくとも1種を0.1〜10重量%添加
することもできる。 製造方法 次に、この接点材料の製造方法の一例について説明す
る。製造に先立って、必要粒径別に耐火材料及び補助材
料を分類する。分類作業は例えば篩分けと沈降法とを併
用して行うことで所定粒径の粉末を得ることができる。
まず所定粒径の例えばWCとCrを所定量及び、所定粒径の
Cu又は/及びAgを所定量の一部用意し、これらを混合
し、その後加圧成型して粉末成形体を得る。 ついで、この粉末成形体を露点が−50℃以下の水素雰囲
気或いは真空度が1×10-3Torr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。 ついで、この仮焼結体の残存空孔中にCu又は/及びAgを
例えば1050℃×1時間で溶浸しCu又は/及びAg−Cr−WC
合金を得る。溶浸は主として真空中で行うが、水素中で
も行ない得る。 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、Ag又は/及びCuの蒸発が激く、その成分量
の制御が困難となる。しかし、炉の性能、或いは一度に
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
は無理であり、実際には残存するCu又は/及びAg量を、
例えばX線法によって直線的に、決定し管理する方法が
採られ得るが、概して1300℃以上の温度の選択はCu又は
/及びAg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、焼結熱処理に於いて
は、原料或いは成型体の脱ガスの観点から600℃以上、
好ましくは900℃以上を必要とし、また溶浸熱処理に於
ては、スケルトンを脱ガスし、かつAgを溶融する必要性
から少なくとも1000℃を必要とする。 尚、溶着防止材(極く少量のTe、Biなど)を含有した接
点は、上記に於て、Cu又は/及びAgを溶浸するときにCu
又は/及びAgと溶着防止成分との合金或いは混合物とし
て使用すればよく、上記と同じ技術によって作製でき
る。 前述したように、WC、Cr、Ag又は及びCuの粒径を適切に
選択することによって、Ag又は/およびCuよりなる適切
な蒸気圧値を有する材料を微細にかつ均一に分散させる
ことにより、しゃ断時のアークが接点面上の特定の場所
に局部的にとどまることを防ぎアークが接点面上に均一
に広がることを促進させる効果をもたらすものと考えら
れる。従って、本発明の焼結合金は、電流さい断性に優
れたもので、真空バルブ用接点材料として最適である。 以下に本発明の接点材料を評価する場合の条件、方法を
示す。 耐溶着性 外径25mmφの一対の円板状試料に外径25mmφ先端が100R
の球面をなす加圧ロッドを対向させ100kgの荷重を加え1
0-5mmHg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−ロッド間の引きはずしに必要
な力を測定し耐溶着性の判断をした。尚評価は比較例2
に示した補助材料を含有しないCu−Cr合金の溶着引はず
し力を1.00としたときの相対的な値で比較した。下記第
1表には接点数3個の測定におけるばらつき幅を示す。 さい断電流値 直径10mm、厚さ4mmで一方は平面、他方は200mmRの球面
を有する一対の供試験接点に400℃のベーキング、放電
エージングを行った後、これらに直列に挿入した同軸形
シャントの電圧降下をシンクロスコープで観測した。接
点には、L,C,回路を経て44Aの交流を与え、接触圧力10k
gでの300回の開閉におけるさい断電流値のばらつき範囲
を比較例−2に示した補助材料を含有していないCu−Cr
合金の値を1.00として比較値で示した。 (実施例) 次に、前記の方法で製造される各接点材料の実施例、比
較例について検討し、その最良の含有割合を求める。 低いさい断電流特性を有する接点材料として、第1表の
比較例−3に示すようにCu−13%Bi合金が知られてい
る。これは純Cu(比較例−1)、Cu−56%Cr(比較例−
2)よりさい断電流特性は大幅に向上(改善)するが、
前記Cu−Bi合金では、開閉回数を重ねることにより特性
(さい断電流値の上昇)が著しく劣化する。 実施例1〜3、比較例4〜5 平均粒形105μmのCr粉(耐弧材料)を用意する。更
に、平均粒径0.1μmのWC粉(補助材料)を用意する。
これらをボールミルにて混合後、2トン/cm2にて成型
して得た成型体を、焼結してCr−WCスケルトンを作る。
次いで、前記スケルトン中の残存空孔中に1100℃でCuを
溶浸しCu−Cr−WC素材(比較例−4)を得た。 また、同じCr粉に対し、各種平均粒径0.5μm、3.36μ
m、9.4μm、44μmのWC粉を用意し前記と同様接点素
材を作製した(実施例1〜3、比較例−5)。 これらの特性を第1表に示す。 合金中の高導電材料Cuの量、Crよりなる耐弧材料の量が
ほぼ同量、更には使用したCrの粒径(約105μm)もほ
ぼ同じにもかかわらず、補助材料の粒径が44μm(比較
例−5)の場合、耐溶着性及びさい断電流特性の両方に
おいて、特性の劣化が見られる。すなわち、補助材料WC
の存在しない比較例−2と比較し、補助材料の粒径が0.
5(実施例−1)〜9.4(実施例−3)では、両特性の著
しい改善が見られる。補助材料の存在が組織を微細化さ
せているため、これらの特性のばらつき幅の縮少に寄与
している。尚、補助材料が著しく細かい比較例−1で
は、耐溶着性に対しては改善の傾向にあるものの素材中
に空孔が残り易く、また、ガス含有量も多く、健全な素
材を工業的に得るには問題がある。従って補助材料の粒
径は、0.5〜10μmの範囲が好ましい。 実施例4〜5、比較例6〜7 Crよりなる耐弧材料の量(A)と補助材料の量(C)と
の合計(A+C)がほぼ一定下で、これらの容積比率
(A/A+C)が変動した場合(但し合金中の高導電材料C
uの量は一定)の接点素材を前記と同様な方法で作製し
た。 (A/A+C)の量が0.98(比較例−6)では、補助材料
の量が少なすぎ、合金中の組織への影響がなく、補助成
分の存在しない比較例−2の特性と大差ないが、(A/A
+C)の量が、0.9(実施例−4)では、高導電材料の
微細化へ効果が発揮され、耐溶着性及びさい断特性の改
善効果が見られる。更に、(A/A+C)量が0.4(実施例
−5)に於ては、同様に特性の改善が見られ、特にさい
断電流特性の改善に著しい効果が見られる。しかし、
(A/A+C)の量が更に少なく、0.26の場合には、相対
的に補助成分の量が多くなるため、Crの効果が相殺さ
れ、大電流しゃ断特性に劣化が見られた。従って、(A/
A+C)の量も、Cu−Cr合金の特性に重要な影響を与
え、その数値は、0.4〜0.9の範囲とすべきであることが
判る。 比較例8〜9 前記実施例1〜5及び、比較例2、4〜7については使
用するCrの粒径を一定(平均粒径105μm)として検討
したがCr粒径(B)は健全な接点素材を得るのに重要で
ある。すなわちCr粒径が5μm又はそれ以下(比較例−
8)では、前記と同様、高導電材料Cuの量、Crの容積%
(A)、補助材料の量(C)、などが一定であっても、
Crが細かすぎることに起因する素材中の残存ガス量が多
く、素材品質を工業的に一定にすることが難しくなる。
更に、Cr粒径(B)が590μmの試料では、Cr粒子が大
きすぎ、混合が充分に行なえず、偏析が見られるなど、
素材的に均質なものを工業的に得ることが難しい。従っ
て、合金中のCrの粒径(B)は、44μm(実施例−6)
〜250μm(実施例−7)の範囲が好ましい。 実施例15〜16、比較例10−11 合金中の高導電材料Cuの量は、大電流しゃ断性能に影響
を与えるが、しゃ断特性以下にさい断特性及び耐溶着性
にも影響を与えている(第3表)。すなわち、合金中の
高導電性材料Cuの量が89.2%(比較例−10)では、耐溶
着性及びさい断特性の両者が、著しく低下する。この合
金系のさい断電流値の低下に寄与するCu上記の電極空間
への供給が、熱伝導性が良すぎるために不足し、このた
めさい断値が高くなっていると考えられる。Cuの量が7
9.8%(実施例−15)程度になれば、上記のさい断特性
は改善されている。一方、Cuの量が3.8%では逆に導電
性が低下し、その結果、空間へのCuの供給量に不安定さ
が表われ、さい断電流値にもばらつきが見られている
(比較例−11)のみならず、Cu量の不足による素材の導
電性の低下によってしゃ断特性の低下も招いている。合
金中のCu量が20.3%(実施例−16)では、さい断特性、
耐溶着特性の両者がほぼ好ましい状態にあることから合
金中のCu量は、20〜80%の範囲でバランスされる。 実施例8〜14 補助材料としてWCを選択し、本発明につき説明したが補
助材料は前述したように高導電材料に対して著しく低い
固溶度と耐弧材料に対し同等若しくは低い蒸気圧を有し
ていれば、WC以外であっても本発明の効果が得られる。
すなわち、補助材料がMo2C、TiC、Cr3C2、WB、MoB、TiB
2、CrBであっても有効である(第2表)。 実施例17−18 高導電材料としたCuの例につき示したが、Agであっても
(実施例−17)、また、Ag−Cu合金であっても(実施例
−18)、耐溶着性、及びさい断特性の双方において、補
助材料のない比較例−2に比較し、改善が見られる。特
にAgとCuの比率がほぼ7:3(すなわち共晶組成)の実施
例−18ではさい断値のばらつき幅が著しく改善される。 〔発明の効果〕 上記実施例の結果からも理解されるように、本発明に係
る真空バルブ用接点材料は、耐溶着特性及びさい断値の
双方が調和的に改良され、そのばらつき幅も著しく低減
する点できわめてすぐれた効果を有している。
5. The ratio of Cu and Ag is almost eutectic composition (Ag: Cu
≈7: 3), which is defined in claims 1 to 4
The contact material for a vacuum valve according to any one of claims. Of the invention
DETAILED DESCRIPTION [Object of the Invention] (Industrial field of application) The present invention relates to a vacuum valve, and in particular to an improved welding resistance property.
Contact material for vacuum valves. (Prior art) The characteristics required for contact materials for vacuum valves are:
Three basics that are indicated by each performance against wear, withstand voltage and cutoff
And other factors such as temperature rise and contact resistance are low and stable.
It is important that the tripping current value is low and stable.
It is a matter. However, some of these requirements
Because there are conflicting things, all can be done with a single metal species.
It is impossible to satisfy the requirement of. For this reason,
Insufficient performance for many used contact materials
A combination of two or more elements that complement each other and
Suitable for specific applications such as current or high voltage
Contact materials have been developed, and they have excellent characteristics
Some products have been developed, but have higher withstand voltage
And contacts for vacuum valves that fully meet the requirements for high current
The reality is that the material has not yet been obtained. For example, Bi is used as a contact material for high current.
Cu-Bi alloy containing 5% or less
It is known (Japanese Patent Publication No. 41-12131), but it is not suitable for Cu matrix.
Bi has a very low solubility and often causes segregation.
Surface roughening after cutting and cutting, making processing and molding difficult
There are problems such as In addition, as another contact material aimed at increasing the current, Cu-Te
Alloys are also known (Japanese Patent Publication No. 44-23751). This case
Gold alleviates the above problems of Cu-Bi alloys
However, it is more sensitive to the atmosphere than Cu-Bi alloys.
Therefore, it lacks stability such as contact resistance. Furthermore, these Cu-
As a common feature of contacts such as Te and Cu-Bi, it has excellent welding resistance.
However, the withstand voltage characteristics are
Even if it is sufficient for application, it will be applied to higher voltage fields.
Clearly not always satisfactory for the application of
It's coming. On the other hand, a Cu-Cr alloy containing Cr is a contact material for vacuum circuit breakers.
Known as a fee. This contact alloy is
High resistance as the thermal properties of Cr and Cu are exhibited in a favorable state
It has excellent characteristics for high pressure current. Sanawa
The Cu-Cr alloy has both high withstand voltage characteristics and large capacity interruption.
It is often used as a contact point. However, Cu
-Cr alloy is commonly used as a contact material for circuit breakers.
Compared with the Cu-Bi contact in which about 5% or less of Bi is added.
As a result, the welding resistance property is significantly inferior. Therefore, this material
The operating mechanism that drives the vacuum valve using the material is Cu-Bi.
It is necessary to design a large detaching force compared to
There is a disadvantage in terms of efficiency and economy. In addition, the anti-fusing metal such as Bi and Te is added to the Cu-Cr alloy.
Added Cu-Cr-Bi alloys are also known. To this alloy
Therefore, although the welding resistance of the material is significantly improved, the baking
Evaporates depending on heat treatment conditions such as gluing and brazing
As the Bi content is different, as a result, the welding resistance varies.
A new problem of twisting occurs. Furthermore, the Cu-Cr contacts have the excellent breaking characteristics described above.
On the contrary, because of this, the breaking current value is high (inferior) and
If the breaking current characteristics are not desirable
It is pointed out that it is in a bad state. (Problems to be Solved by the Invention) As described above, conventional Cu or / and Ag-Cr-based contact materials
In terms of improving both welding resistance and cutting characteristics
Is not always completely satisfactory. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional technology.
And excellent in both welding resistance and cutting characteristics.
-Provide Cr-based contact materials to improve the reliability of vacuum valves.
It is the one to try. That is, the present invention is directed to the welding tripping force at the contact.
Reduction and reduction of the variation width, and the breaking current value
Vacuum valve connection with reduced and narrowed variation
The purpose is to provide a point alloy. [Structure of the Invention] (Means and Actions for Solving Problems) Outline The present inventors have provided a Cu or / and Ag—Cr-based contact material.
Stabilization of welding resistance and breaking current characteristics of a vacuum valve
Therefore, as a result of various studies, the present invention was completed.
It is a thing. That is, the vacuum valve contact alloy according to the present invention,
(A) An arc resistant material consisting of Cr with an average particle size in the range of 44 to 250 μm, (b) consisting of Cu or / and Ag
High-conductivity material, and
It has a low solid solubility and is equivalent to the above arc resistant materials.
Has a low vapor pressure and is smaller than the arc resistant material
Formed by an auxiliary material, which has an average particle size
It has a feature. In the present invention, an alloy material composed of Cu (or / and Ag) and Cr
In the Cu (or / and Ag) region,
Since it has a structure in which fine auxiliary components are dispersed, Cu
(Or / and Ag) part is also fine and dispersed by this auxiliary component
It becomes a morphology (that is, Cu part and auxiliary components are highly
And the arc is Cu (or / and
Significant roughening, as is often the case when adhered to the Ag) part
Or effectively prevent welding on a large area.
As a result, it contributes to the improvement of welding resistance. Furthermore,
With such a high degree of fine dispersion, the fluctuation range of the breaking current value
It also has a positive effect on the reduction of
You can get the top at the same time. In addition, in the present invention, as a property of the auxiliary component, Cu
(Or / and Ag) Material with a remarkably small solid solubility
Since the material is selected, the auxiliary component is Cu (or / and A
It does not form a solid solution with or form compounds.
Therefore, it is possible to easily and stably obtain the fine and highly dispersed particles.
To be In addition, the vapor pressure of the auxiliary component should be equal to or lower than that of Cr.
Therefore, only this auxiliary component selectively loses priority.
Therefore, the effect of the above fine high dispersion is
It can be obtained stably even after repeated disconnections. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described based on specific embodiments,
First, the structure of a vacuum valve to which the contact material of the present invention is applied.
The formation will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a vacuum cutoff to which the contact material according to the present invention is applied.
Fig. 1 shows an example of the configuration of the vessel. In the figure, 1 is the isolation chamber.
This cutting chamber 1 is made into a substantially cylindrical shape by an insulating material.
Formed insulating container 2 and sealing metal fittings 3a, 3b at both ends
It is vacuum-tightly constructed with the metallic lids 4a, 4b provided via
Has been. Then, in the shut-off chamber 1, conductive rods 5, 6
A pair of electrodes 7,8 mounted on opposite ends of the
The upper electrode 7 is a fixed electrode and the lower electrode 8 is a movable electrode.
I am trying. In addition, the electrode rod 6 of the movable electrode 8 is
The vacuum chamber 9 is attached to the vacuum chamber 1
This enables the axial movement of the stray electrode 8. Again this
Above the bellows 9 is a metallic arc shield 10
To prevent the bellows 9 from being covered with arc vapor.
There is. Further, 11 is a shield so as to cover the electrodes 7 and 8.
Insulation capacity is provided by a metallic arc shield installed inside the chamber 1.
It prevents the vessel 2 from being covered with arc vapor. Furthermore
The electrode 8 is attached to the conductive rod 6 as shown in an enlarged view in FIG.
It is fixed by brazing part 12 or by caulking.
Are connected by crimping. The contact 13a is brazed to the electrode 8 1
It is fixed at 4. In addition, 13b in FIG. 1 is a fixed side
It is a contact point. The contact material of the present invention is a composite of the contacts 13a and 13b as described above.
Suitable for configuring either or both
It Here, the considerations for obtaining the contact material of the present invention are explained.
Reveal. Studies have shown that the instability of Cu-Cr based contact materials is
Fluctuation of composition in Cu-Cr base alloy, particle size of Cr particles, particle size distribution
Cloth, degree of segregation, degree of voids present in the alloy
Turned out to depend. And these solutions are raw materials
Admitted that selection of Cr and control of sintering technology are effective
However, in order to improve the maintenance of stability,
In addition to ,, and management of finer materials and sintering technology
Was found necessary. That is, the above characteristics and
Instability is the size of the arc-resistant component made of Cr (usually particle size)
Correlation between sizes of highly conductive materials such as Cu and Cu
Found that there is. To improve the current cutoff characteristics, lower the current cutoff value itself.
In addition to maintaining a high value,
Both are extremely important. The current interruption phenomenon occurs between contacts
Amount of steam (vapor pressure, heat conduction), thermoelectric emission from contact material
It is said that it is closely related to children, etc.
It was found that those who contributed more. Therefore,
Make it easy to supply steam, or connect with a material that is easy to supply.
It turned out that the current interruption phenomenon can be mitigated by creating points
did. Cu containing a large amount of Bi such as 10% or more
Bi alloy is based on this point of view and has a low threshold value.
However, the fatal drawback is that Bi has a low melting point (271
℃), the temperature around 600 ℃ usually performed with a vacuum valve.
Melting of Bi during baking or brazing at 800 ℃
As a result of migration and aggregation due to electric shock, current breaking characteristics should be maintained
The existence of Bi becomes uneven. Therefore, the current
It was confirmed that the variation range of the cutoff value increases. On the other hand, Ag-refractory materials represented by Ag (or / and Ag) -Cr
In alloys with alloys, at the boiling point of the arc resistant material (Cr in this case)
Although it depends on the amount of vapor of Ag (or Cu), on the other hand,
In the Cu-Bi system, that of Ag is remarkably higher than that of Bi
Since it is low, the position of the contact point (arc resistant material or Ag) arcs
Depending on whether the feet of the
I invite my legs. And as a result, the current threshold
It was confirmed that the variation range appears. Like this
The sudden temperature drop of the contact surface at the end of the flow interruption is caused by the arc resistant material and Ag.
(Or Cu) only prevents the alloy from blocking the alloy.
It is already considered to be the limit to sustain
In order to improve performance, it is necessary to give some kind of assistive technology.
I came to the conclusion that there is. According to the research of the present inventors, the arc-resistant material (Cr) is
In particular, improvement of the variation width was observed. Obey
Therefore, the grain size of the arc-resistant material plays an important role in the current interruption phenomenon.
In addition to suggesting that the arc-resistant material is
It is notable for contact materials that show segregation in the size of 10 to 20 times.
Considering the observation results showing the variation,
It was found that there was a fence. Thus, the Cu-Bi alloy and Ag-Cr alloy (Ag-arc resistant material
The results of the two studies are that the current cutoff characteristics are stable.
New auxiliary technology is required as a contact point, and the condition is
It is not possible to have stability in heat treatment such as baking.
It suggests that it is essential. That is, the resistance made of Cr
Rationalization of particle size range by introducing arc material and auxiliary material
By choosing, the substantial distribution of highly conductive components is
More uniform than before, to stabilize the current cutoff characteristics.
And are required. That is, in the Cu-Cr alloy, the particle size of Cr powder is
The difficulty of manufacturing technology and contact characteristics to obtain various Cu-Cr materials
Have an important effect on sex itself. The surface of highly active Cr powder (grain) is usually 2 O 3 Film
You cannot ignore what is generated by. for that reason,
If the average particle size of Cr powder is too small, the resulting Cr skeleton
If the gas content of the gas becomes large and conversely it is too large,
However, it is difficult to obtain a homogeneous material, so the average particle size of Cr is
Is selected to be 44 to 250 μm. That is, when the average particle size of Cr powder is less than 44 μm, the activity of
The amount of the contamination film on the high Cr surface is relatively large,
There are technical problems in industrial control in a clean state.
Cu-Cr using Cr powder in such a state as a raw material
In alloys, skeletons after sintering or / and infiltration or
And / or often creates unwanted porosity in the contact material
It becomes easier, and the amount of adsorbed or built-in gas increases accordingly.
It tends to remain as a contact alloy as a vacuum valve.
Is not a preferable material. However, variations in the characteristics of Cu-Cr contacts (for example, welding resistance
Characteristics and breaking current characteristics) are related to the physical properties of materials such as Cu and Cr.
There is a mixture of substances with markedly different characteristics.
In order to make sure that the arc point is Cu or Cr,
Since the electrical characteristics of the contact differ greatly,
We have obtained the knowledge that it will occur. Therefore, Cu and Cr are fine
In addition, the fact that they are distributed evenly means that
It is advantageous because it is reduced. In the present invention, especially of Cr
The lower limit of 44 μm means that a sound Cu-Cr material is obtained.
From the viewpoint of the above, it is originally a contact material for vacuum valves.
As a material, the use of finer Cr, as described above,
Clearly, it is beneficial to reduce the variation range. Only
However, in the present invention, the benefit of miniaturization is reduced to Cr with defects.
Therefore, it has a certain condition that is more stable than Cr.
For the use of auxiliary materials, ie, carbides such as W, borides
Therefore, it was achieved. Moreover, when the average particle size of Cr powder exceeds 250 μm, Cr particles are
Increased contact between u, i.e., the arcing point is Cu-Cr
The preferred state across minutes is reduced, only Cu or Cr
There is a disadvantage that the number of cases increases. That
As a result, the deterioration of the welding resistance characteristics (increased welding removal force and
Variation range) and deterioration of cutting characteristics (breaking voltage)
The increase of the flow value and the variation width of
For the auxiliary material of the present invention (carbide such as W, boride)
Addition of (excellently possessed by Cu-Cr alloys)
Within the range to maintain and secure other contact characteristics such as breaking characteristics
Then, the particle size is outside the range that cannot be improved. As described above, in the present invention, the Cu-Cr contact material
High breakdown voltage and high current interruption characteristics such as cutoff characteristics and withstand voltage characteristics
Function while maintaining other functions, especially welding resistance and cutting.
Originally, finer Cr powder should be used to improve current characteristics.
Where necessary, other stable auxiliary materials (carbonization such as W
When fine Cr is adopted by adding
To achieve the above objectives while avoiding the disadvantages of
It is something. In order to obtain the above effect more stably, restrictions on the Cr particle size
In addition to certain restrictions on the auxiliary materials used in the present invention,
is necessary. As the auxiliary material as the third component used in the present invention,
In particular, a metal selected from the group consisting of Mo, W, Ti and Cr
Carbides or borides of the above can preferably be used. In addition, the selection of the particle size of the above-mentioned auxiliary material is also based on the gist of the present invention.
Extremely important. The reason is that the arc resistant material made of Cr
This is the same as selecting the particle size of the material. That is, the particle size of the auxiliary material
When the value is less than 0.5 μm, there is a large amount of agglomeration of auxiliary materials.
Seen and Cu (or / and Ag) after sintering / infiltration
-Cr-There are many residual pores (holes) in the auxiliary material system.
From the consideration of eliminating quality variations.
It When the particle size of the auxiliary material exceeds 10 μm,
There are many chances that the arc point will hit only the auxiliary material,
Unfavorable results for the purpose of compression of the variation width of sex
Bring fruit. Therefore, the particle size of the auxiliary component is 0.5-10 μm.
Selection from the range of m is particularly preferred. By the way, the above particle size range of the auxiliary component is not limited to the above-mentioned range of the present invention.
In order to achieve that purpose, the arc-resistant material made of Cr
It has a correlation with the particle size of the material. That is, it depends on the Cr grain size.
When the particle size of the auxiliary component is large, Cu or / and Ag
It is clear that there is no effect of finely dispersing the conductive material
It is. Therefore, in order to achieve the object of the present invention,
The component is a particle size sufficiently smaller than Cr, for example, 1/10 or less
Is preferred. Generally, the particle size (B) of Cr and
The ratio D / B with the particle size (D) of the auxiliary component should be 0.2 or less.
In the direction. This is also shown in Examples 1 to 18 described later.
Has been done. Moreover, the auxiliary component is a conductive material made of Cu (or / and Ag)
A material having little solid solubility in the material is preferable.
Reasons for using such a material that is difficult to form a solid solution as an auxiliary material
Due to the formation of a solid solution of the conductive material and the auxiliary material
Prevents a decrease in conductivity, and
This is to ensure the rated current carrying capacity. Therefore, the condition
Specific examples of materials satisfying the above are W, Mo, Ti and the like as described above.
Carbide of at least one metal selected from Cr and Cr
Kubo is advantageous. In addition, the auxiliary material is equivalent to or better than the arc resistant material made of Cr.
It must have a vapor pressure below. The reason is,
If an auxiliary material with a higher vapor pressure than Cr is used, the auxiliary material
Material preferentially evaporates selectively, and Cu or / and / or
The effect of finely dispersing a highly conductive material made of Ag is improved.
It is lost along with the evaporation loss of the auxiliary material, which is why
The contact characteristics fluctuate with opening / closing or interruption.
It is. The vapor pressure of the auxiliary material is at least the same as that of the arc resistant material.
If it is equal, the selective loss as described above does not occur, and it is
There is no problem because it evaporates to. Under such conditions,
Thing or boride is satisfied. Furthermore, when using the above auxiliary materials, Cr-auxiliary materials
The amount of Cr in the system is preferably 40 to 90% by volume. That
The reason is that the Cu (or / and Ag) -Cr group has a high breakdown voltage.
This is to make use of the breaking ability, and for that reason Cu-Cr
Add within the above range so that superiority is not impaired. Cr is less than 40%
Is 50% or more of the auxiliary component, and the thermionic emission of the auxiliary component is
It becomes active and the cut-off current characteristics deteriorate. In addition, the total amount of arc resistant material consisting of Cr and auxiliary material is alloy.
If the amount of the material exceeds 80% by volume, the cutoff property
Performance and temperature are not satisfactory. On the other hand, below 20%
Has a relatively large amount of Cu and / or Ag, resulting in welding resistance
Causes a problem. Therefore, the total amount of arc resistant material and auxiliary material
Is important to be in the range of 20 to 80% by volume. In the above contact material, the ratio of Cu and Ag is almost
The eutectic composition (Ag: Cu≈7: 3) is preferable. Further, in the present invention, as an additional component, Bi,
Add 0.1 to 10% by weight of at least one of Pb, Te, Se and Sb
You can also do it. Manufacturing Method Next, an example of a method for manufacturing the contact material will be described.
It Prior to manufacturing, refractory materials and auxiliary materials according to the required particle size
Classify fees. For example, classification work can be carried out by combining sieving and sedimentation methods.
It is possible to obtain a powder having a predetermined particle size by carrying out.
First, for example, a predetermined amount of WC and Cr with a predetermined particle size and a predetermined particle size
Prepare a certain amount of Cu or / and Ag and mix them
Then, pressure molding is performed to obtain a powder compact. Then, the powder compact was placed in a hydrogen atmosphere with a dew point of -50 ° C or lower.
Qi or vacuum is 1 × 10 -3 Below Torr, a predetermined temperature such as
Temporary sintering is performed at 950 ° C. for 1 hour to obtain a temporary sintered body. Then, Cu or / and Ag are added to the remaining pores of this temporary sintered body.
For example, 1050 ℃ × 1 hour infiltration with Cu or / and Ag-Cr-WC
Get an alloy. Infiltration is mainly performed in vacuum, but in hydrogen
Can also be done. Here, increase the sintering heat treatment and / or the infiltration heat treatment temperature.
When selected, Ag and / or Cu vaporize rapidly, and the amount of its components
Becomes difficult to control. But the performance of the furnace, or at once
Depending on the amount, size and heat capacity of the material to be heat treated,
Since the theoretical temperature fluctuates, it should be expressed universally.
Is impossible, and the amount of Cu or / and Ag remaining actually is
For example, the method of linearly determining and managing by the X-ray method
However, in general, the temperature of 1300 ° C or higher is selected as Cu or
/ And the presence of Ag are reduced, which is not desirable
It has become. On the other hand, the lower limit temperature is
Is 600 ° C or higher from the viewpoint of degassing raw materials or molded products,
900 ° C or higher is preferable, and in infiltration heat treatment
Need to degas the skeleton and melt Ag
Requires at least 1000 ° C. It should be noted that a welding material containing an anti-fusing material (a very small amount of Te, Bi, etc.)
The point is that when Cu or / and Ag is infiltrated in the above
Or / and an alloy or mixture of Ag and an anti-fusing component
It can be produced by the same technique as above.
It As mentioned above, the particle size of WC, Cr, Ag or Cu should be adjusted appropriately.
Appropriate consisting of Ag or / and Cu depending on your choice
Disperses materials with various vapor pressure values finely and uniformly
This ensures that the arc during interruption will not be
Prevents the arc from remaining locally and the arc is uniform on the contact surface
It is thought to bring about the effect of promoting spreading to
Be done. Therefore, the sintered alloy of the present invention is excellent in current cutting ability.
It is the most suitable as a contact material for vacuum valves. The conditions and methods for evaluating the contact material of the present invention are described below.
Show. Welding resistance A pair of disk-shaped samples with an outer diameter of 25 mmφ have an outer diameter of 25 mmφ and the tip is 100R.
Apply a 100 kg load with the pressure rods forming the spherical surface facing each other 1
0 -Five 20 ms current at 50 Hz and 20 KA in mmHg vacuum
Required for tripping between sample and rod at that time
The force was measured to determine the welding resistance. The evaluation is Comparative Example 2
Welding of Cu-Cr alloys containing no auxiliary materials shown in
The comparison was made with a relative value when the force was set to 1.00. The following
Table 1 shows the variation width in the measurement with three contact points. Breaking current value 10 mm in diameter and 4 mm in thickness, one is flat and the other is 200 mmR spherical
Baking and discharging at 400 ℃ on a pair of test contacts with
After aging, coaxial type inserted in series with these
The shunt voltage drop was observed with a synchroscope. Contact
An AC of 44A is applied to the point via L, C, and circuit, and the contact pressure is 10k.
Variation range of breaking current value when opening and closing 300 times with g
Cu-Cr containing no auxiliary material shown in Comparative Example-2
The value of the alloy was set to 1.00 and shown as a comparative value. (Example) Next, an example of each contact material manufactured by the above method, a ratio
The comparative examples are examined and the best content ratio is obtained. As a contact material with low breaking current characteristics,
Cu-13% Bi alloy is known as shown in Comparative Example-3.
It This is pure Cu (Comparative Example-1), Cu-56% Cr (Comparative Example-
2) Although the breaking current characteristic is greatly improved (improved),
With the Cu-Bi alloy, characteristics can be
(Increase in breaking current value) is significantly deteriorated. Examples 1 to 3 and Comparative Examples 4 to 5 Cr powder (arc resistant material) having an average grain size of 105 μm is prepared. Change
First, WC powder (auxiliary material) with an average particle size of 0.1 μm is prepared.
2 tons / cm after mixing them in a ball mill 2 Molded in
The obtained molded body is sintered to make a Cr-WC skeleton.
Next, Cu was added to the remaining holes in the skeleton at 1100 ° C.
A Cu-Cr-WC material (Comparative Example-4) was obtained by infiltration. Also, for the same Cr powder, various average particle sizes of 0.5μm and 3.36μ
m, 9.4 μm, 44 μm WC powder is prepared and contact elements are the same as above.
A material was produced (Examples 1 to 3 and Comparative Example-5). These characteristics are shown in Table 1. The amount of highly conductive material Cu and the amount of arc resistant material made of Cr in the alloy
Approximately the same amount, and the particle size of Cr used (about 105 μm)
Despite the same, the particle size of the auxiliary material is 44 μm (compared
In the case of Example-5), both welding resistance and breaking current characteristics
Here, the deterioration of the characteristics can be seen. That is, auxiliary material WC
In comparison with Comparative Example-2, in which the particle size of the auxiliary material is 0.
In 5 (Example-1) to 9.4 (Example-3), the characteristics
A significant improvement can be seen. The presence of auxiliary materials makes the structure finer
Therefore, it contributes to the reduction of the variation width of these characteristics.
is doing. In Comparative Example-1, the auxiliary material is extremely fine.
Is in the material though it tends to improve in terms of welding resistance.
Voids are likely to remain in the
There is a problem in obtaining the material industrially. Therefore auxiliary material grains
The diameter is preferably in the range of 0.5 to 10 μm. Examples 4 to 5 and Comparative Examples 6 to 7 Amount of arc resistant material (A) and amount of auxiliary material (C)
Under the condition that the total of (A + C) is almost constant, these volume ratios
When (A / A + C) fluctuates (however, the highly conductive material C in the alloy
Make a contact material with the same amount of u) by the same method as above.
It was When the amount of (A / A + C) is 0.98 (Comparative Example-6), the auxiliary material is
Is too small, has no effect on the structure in the alloy,
Although there is not much difference from the characteristics of Comparative Example-2, in which
When the amount of + C) was 0.9 (Example-4),
Effective for miniaturization, improved welding resistance and cutting characteristics
Good effect can be seen. Furthermore, the amount of (A / A + C) is 0.4 (Example
In the case of -5), similarly, the improvement of the characteristics was observed, and especially
A remarkable effect is seen in the improvement of the breaking current characteristic. But,
If the amount of (A / A + C) is even smaller and 0.26, the relative
As the amount of auxiliary components increases, the effect of Cr is canceled out.
As a result, the large current cutoff characteristic was deteriorated. Therefore, (A /
The amount of A + C) also has an important effect on the properties of Cu-Cr alloys.
Well, that number should be in the range of 0.4-0.9
I understand. Comparative Examples 8 to 9 Examples 1 to 5 and Comparative Examples 2, 4 to 7 were used.
Examining the particle size of Cr to be used as constant (average particle size 105 μm)
However, the Cr particle size (B) is important for obtaining a sound contact material.
is there. That is, the Cr grain size is 5 μm or less (Comparative Example-
In 8), the amount of highly conductive material Cu and volume% of Cr are the same as above.
Even if (A), the amount of auxiliary material (C), etc. are constant,
There is a large amount of residual gas in the material due to Cr being too fine.
Therefore, it becomes difficult to make the material quality industrially constant.
Furthermore, in the sample with a Cr particle size (B) of 590 μm, the Cr particles are large.
Too much, mixing cannot be performed sufficiently, segregation is observed, etc.
It is difficult to industrially obtain a homogeneous material. Obey
The grain size (B) of Cr in the alloy is 44 μm (Example-6).
The range of up to 250 μm (Example-7) is preferable. Examples 15 to 16 and Comparative Example 10-11 The amount of the highly conductive material Cu in the alloy affects the large current interruption performance.
The cutoff characteristics and welding resistance.
It also affects (Table 3). That is, in the alloy
When the amount of highly conductive material Cu is 89.2% (Comparative Example-10),
Both the adherence and the breaking properties are significantly reduced. This case
Cu that contributes to the reduction of the breaking current of the gold system
The thermal conductivity was too low to supply
It is considered that the threshold value is high. Cu amount 7
If it becomes about 9.8% (Example-15), the above cutting characteristics
Has been improved. On the other hand, when the amount of Cu is 3.8%, conductivity is reversed.
Property, resulting in instability in the amount of Cu supplied to the space.
Appears, and there are variations in the breaking current value.
Not only (Comparative Example-11), but also due to lack of Cu content
The decrease in electrical properties also causes a decrease in blocking characteristics. Combined
When the Cu content in gold is 20.3% (Example-16), the cutting characteristics,
Since both of the welding resistance properties are in a nearly preferable state,
The amount of Cu in gold is balanced in the range of 20-80%. Examples 8 to 14 WC was selected as an auxiliary material to explain the present invention.
The auxiliary material is significantly lower than the highly conductive material as described above.
Has solid solubility and vapor pressure equivalent to or lower than arc resistant materials
If it is, the effect of the present invention can be obtained even if it is other than WC.
That is, the auxiliary material is Mo 2 C, TiC, Cr 3 C 2 , WB, MoB, TiB
2 , CrB are also effective (Table 2). Example 17-18 Although an example of Cu used as the highly conductive material is shown, even if Ag is used,
(Example-17) Even if it is an Ag-Cu alloy (Example-
-18), welding resistance, and severing characteristics.
An improvement is seen as compared with Comparative Example-2, which has no auxiliary material. Special
A ratio of Ag to Cu of approximately 7: 3 (that is, eutectic composition)
In Example-18, the variation range of the threshold value is remarkably improved. [Effects of the Invention] As can be understood from the results of the above-described embodiments, the present invention
The contact materials for vacuum valves that have
Both have been harmoniously improved, and the variation range has been significantly reduced.
It has a very good effect in terms of doing.
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