JPH08209268A - Ｃｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合材料及びその製造方法 - Google Patents
Ｃｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合材料及びその製造方法Info
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- JPH08209268A JPH08209268A JP7013995A JP1399595A JPH08209268A JP H08209268 A JPH08209268 A JP H08209268A JP 7013995 A JP7013995 A JP 7013995A JP 1399595 A JP1399595 A JP 1399595A JP H08209268 A JPH08209268 A JP H08209268A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｃｒ粒子がＣｕ素地に強固に密着しており、
そのため、Ｃｒ粒子のアーク衝撃による素地からの剥離
脱落が起こり難く、真空断熱器の電極材料等として用い
た場合に優れた電極特性の安定維持が図れるＣｕ−Ｃｒ
−Ｎｉ系複合材料を提供する。 【構成】 重量比で、Ｃｒ；５〜６０％、Ｎｉ：０．５
〜３０％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物から
なる組成を有し、且つＣｕ合金素地中に分散するＣｒ粒
子と素地との間にＮｉを含有する拡散層が生成されてい
ることを特徴とする材料であって、Ｎｉを含有する拡散
層が隙間を埋めてＣｒ粒子とＣｕ合金素地との密着性を
高めており、アーク衝撃によるＣｒ粒子の剥離脱落が生
じ難い。
そのため、Ｃｒ粒子のアーク衝撃による素地からの剥離
脱落が起こり難く、真空断熱器の電極材料等として用い
た場合に優れた電極特性の安定維持が図れるＣｕ−Ｃｒ
−Ｎｉ系複合材料を提供する。 【構成】 重量比で、Ｃｒ；５〜６０％、Ｎｉ：０．５
〜３０％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物から
なる組成を有し、且つＣｕ合金素地中に分散するＣｒ粒
子と素地との間にＮｉを含有する拡散層が生成されてい
ることを特徴とする材料であって、Ｎｉを含有する拡散
層が隙間を埋めてＣｒ粒子とＣｕ合金素地との密着性を
高めており、アーク衝撃によるＣｒ粒子の剥離脱落が生
じ難い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アーク放電に対する耐
久性が重要視される真空遮断器の電極材料として特に有
用なＣｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系の複合材料とその材料の製造方
法に関する。
久性が重要視される真空遮断器の電極材料として特に有
用なＣｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系の複合材料とその材料の製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】真空遮断器用電極材料として提案されて
いるＣｕ−Ｃｒ系合金は、ＣｕとＣｒが互いに固溶しな
い２相分離型の合金系であるため、鋳造法や粉末冶金法
で製造されている。
いるＣｕ−Ｃｒ系合金は、ＣｕとＣｒが互いに固溶しな
い２相分離型の合金系であるため、鋳造法や粉末冶金法
で製造されている。
【０００３】鋳造法によると、溶解・凝固過程を取るた
め、析出する組織が粗大化する欠点がある。これは上述
したように、ＣｕとＣｒが互いに殆ど固溶しないことか
ら、冷却速度が小さいと鋳造凝固過程において安定な合
金組織、すなわち、ほぼ純Ｃｕと純Ｃｒに分離し、且つ
粗大化した両者が混在した組織を形成する。その結果、
真空遮断器の電極材料として用いた場合、アーク放電時
にＣｒが素地から剥離・脱落して接点表面の肌荒れを起
こし、さい断値・遮断値特性を劣化させるといった問題
が生じる。
め、析出する組織が粗大化する欠点がある。これは上述
したように、ＣｕとＣｒが互いに殆ど固溶しないことか
ら、冷却速度が小さいと鋳造凝固過程において安定な合
金組織、すなわち、ほぼ純Ｃｕと純Ｃｒに分離し、且つ
粗大化した両者が混在した組織を形成する。その結果、
真空遮断器の電極材料として用いた場合、アーク放電時
にＣｒが素地から剥離・脱落して接点表面の肌荒れを起
こし、さい断値・遮断値特性を劣化させるといった問題
が生じる。
【０００４】そこで、特開平６−９６６４７号公報は、
鋳造法において冷却速度を制御することにより微細組織
層を有するＣｕ−Ｃｒ系合金を提案している。しかしな
がら、この合金の場合、微細なＣｒ相は素地のＣｕに対
して金属学的に強固に密着していない。つまり、Ｃｕと
Ｃｒの界面において反応層、或いは拡散層を形成してお
らず、そのため、アーク放電時のアーク衝撃によりＣｒ
相が素地から脱落し、電極表面の肌荒れの原因となり、
接触抵抗値が劣化したり、安定な電極特性を得ることが
困難となる。
鋳造法において冷却速度を制御することにより微細組織
層を有するＣｕ−Ｃｒ系合金を提案している。しかしな
がら、この合金の場合、微細なＣｒ相は素地のＣｕに対
して金属学的に強固に密着していない。つまり、Ｃｕと
Ｃｒの界面において反応層、或いは拡散層を形成してお
らず、そのため、アーク放電時のアーク衝撃によりＣｒ
相が素地から脱落し、電極表面の肌荒れの原因となり、
接触抵抗値が劣化したり、安定な電極特性を得ることが
困難となる。
【０００５】一方、粉末冶金法によると、先ずＣｒ粉末
を焼結して気孔率の高いスケルトン（骨格）を作製した
後、低融点のＣｕをスケルトンの気孔内に溶融・含浸さ
せる方法がある。しかしながら、この含浸法では微細な
Ｃｒ粒子からなる構造のスケルトンを得ることが困難で
あり、たとえ、Ｃｒ粒子のスケトルンが作製できたとし
ても、Ｃｕを溶浸させるとスケルトンの気孔内に空隙が
残り易くて緻密な組織を得ることができず、その結果真
空遮断器の電極材料としての優れた特性を得ることが困
難である。
を焼結して気孔率の高いスケルトン（骨格）を作製した
後、低融点のＣｕをスケルトンの気孔内に溶融・含浸さ
せる方法がある。しかしながら、この含浸法では微細な
Ｃｒ粒子からなる構造のスケルトンを得ることが困難で
あり、たとえ、Ｃｒ粒子のスケトルンが作製できたとし
ても、Ｃｕを溶浸させるとスケルトンの気孔内に空隙が
残り易くて緻密な組織を得ることができず、その結果真
空遮断器の電極材料としての優れた特性を得ることが困
難である。
【０００６】そこで、Ｃｒ粒子の微細化および焼結体の
緻密化を実現するべく、特開平６−３３０１０１号公報
は、機械的合金化手法（メカニカルアロイング／ＭＡ）
を適用することで、ＣｕとＣｒが均一な強制固溶体に近
い状態になり、しかもＣｒ粒子が微細に析出している組
織を実現することを提案している。
緻密化を実現するべく、特開平６−３３０１０１号公報
は、機械的合金化手法（メカニカルアロイング／ＭＡ）
を適用することで、ＣｕとＣｒが均一な強制固溶体に近
い状態になり、しかもＣｒ粒子が微細に析出している組
織を実現することを提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平６−３３０
１０１号の製法で作れたＣｕ−Ｃｒ系材料は、微細なＣ
ｒ粒子がＣｕ素地中に均一に分散しており、真空遮断器
用電極に用いた場合、他の粉末冶金法や鋳造法で作った
材料に比べて優れた電極特性を有することが確認され
た。しかし、Ｃｒ粒子は微細に分散しているものの、Ｃ
ｕマトリックスとＣｒ粒子の界面部に反応拡散層が生じ
ておらず、また、両者の界面に微小な隙間が存在するた
め、電極材料として用いた場合、繰り返しの開閉作動に
おけるアーク衝撃によりＣｕマトリックスからＣｒ粒子
が脱落し、安定した電極特性が早いうちに損なわれるこ
とが予想される。
１０１号の製法で作れたＣｕ−Ｃｒ系材料は、微細なＣ
ｒ粒子がＣｕ素地中に均一に分散しており、真空遮断器
用電極に用いた場合、他の粉末冶金法や鋳造法で作った
材料に比べて優れた電極特性を有することが確認され
た。しかし、Ｃｒ粒子は微細に分散しているものの、Ｃ
ｕマトリックスとＣｒ粒子の界面部に反応拡散層が生じ
ておらず、また、両者の界面に微小な隙間が存在するた
め、電極材料として用いた場合、繰り返しの開閉作動に
おけるアーク衝撃によりＣｕマトリックスからＣｒ粒子
が脱落し、安定した電極特性が早いうちに損なわれるこ
とが予想される。
【０００８】そこで、本発明は、アーク衝撃によるＣｒ
粒子の剥離、脱落が起こり難く、安定した電極特性を長
期にわたって維持できる電極用の複合材料とその製造方
法を提供することを目的としている。
粒子の剥離、脱落が起こり難く、安定した電極特性を長
期にわたって維持できる電極用の複合材料とその製造方
法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題の解決策とし
て提供する本発明のＣｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合材料は、重
量比で、Ｃｒ；５〜６０％、Ｎｉ：０．５〜３０％を含
有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる組成を有
し、且つＣｕ合金素地中に分散するＣｒ粒子と素地との
間にＮｉを含有する拡散層が生成されていることを特徴
とするものである。
て提供する本発明のＣｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合材料は、重
量比で、Ｃｒ；５〜６０％、Ｎｉ：０．５〜３０％を含
有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる組成を有
し、且つＣｕ合金素地中に分散するＣｒ粒子と素地との
間にＮｉを含有する拡散層が生成されていることを特徴
とするものである。
【００１０】この複合材料は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉのほか
に、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｂの中から選ばれた１種又は２種以
上の元素を０．０１〜８重量％含有した組成であるとよ
り好ましい。
に、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｂの中から選ばれた１種又は２種以
上の元素を０．０１〜８重量％含有した組成であるとよ
り好ましい。
【００１１】また、Ｃｒ粒子の平均粒径は３０μｍ以下
にするのが望ましい。
にするのが望ましい。
【００１２】かかる本発明の複合材料は、所要元素（Ｃ
ｕ、Ｃｒ、Ｎｉ又はこれ等とＢｉ、Ｔｅ、Ｓｂの中の少
なくともどれかひとつ）の粉末を所定の割合で配合して
出発原料粉末を準備する工程、該出発原料粉末の機械的
混合・粉砕・合金化処理を行う工程、該合金化処理粉末
を冷間成形して圧粉体を得る工程、該圧粉体を不活性ガ
ス雰囲気、還元ガス雰囲気、又は真空中において５００
℃以上で焼結する工程、該焼結体を１００℃以下で冷間
鍛造する工程、続いて該鍛造体を５００℃以上で再度焼
結する工程を経て製造する。
ｕ、Ｃｒ、Ｎｉ又はこれ等とＢｉ、Ｔｅ、Ｓｂの中の少
なくともどれかひとつ）の粉末を所定の割合で配合して
出発原料粉末を準備する工程、該出発原料粉末の機械的
混合・粉砕・合金化処理を行う工程、該合金化処理粉末
を冷間成形して圧粉体を得る工程、該圧粉体を不活性ガ
ス雰囲気、還元ガス雰囲気、又は真空中において５００
℃以上で焼結する工程、該焼結体を１００℃以下で冷間
鍛造する工程、続いて該鍛造体を５００℃以上で再度焼
結する工程を経て製造する。
【００１３】なお、出発原料粉末の中のＣｕ、Ｃｒ、Ｎ
ｉについては、粉末配合時の配合形態として次の４つの
組合わせが考えられる。Ｃｕ粉末＋Ｃｒ粉末＋Ｎｉ粉
末、Ｃｕ粉末＋Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末、Ｃｕ−Ｎｉ合
金粉末＋Ｃｒ粉末、Ｃｕ−Ｎｉ合金粉末＋Ｎｉ−Ｃｒ
合金粉末。この〜の配合形態のどれを選んでも、各
金属元素の量を規定範囲内に納めて本発明の方法による
製造を行えば、目的とする複合材料になる。
ｉについては、粉末配合時の配合形態として次の４つの
組合わせが考えられる。Ｃｕ粉末＋Ｃｒ粉末＋Ｎｉ粉
末、Ｃｕ粉末＋Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末、Ｃｕ−Ｎｉ合
金粉末＋Ｃｒ粉末、Ｃｕ−Ｎｉ合金粉末＋Ｎｉ−Ｃｒ
合金粉末。この〜の配合形態のどれを選んでも、各
金属元素の量を規定範囲内に納めて本発明の方法による
製造を行えば、目的とする複合材料になる。
【００１４】
【作用】本発明者らは、上記の目的を達成すべく種々の
実験および検討を行った結果、Ｃｕ合金素地中に微細且
つ均一に分散するＣｒ粒子と素地との間に成分の相互拡
散層を生成させることに成功した。その拡散層がＣｒ粒
子とＣｕ合金素地との密着性を高めてアーク衝撃による
Ｃｒ粒子の剥離、脱落を抑制し、これにより、優れた電
極特性の安定維持が図られる。
実験および検討を行った結果、Ｃｕ合金素地中に微細且
つ均一に分散するＣｒ粒子と素地との間に成分の相互拡
散層を生成させることに成功した。その拡散層がＣｒ粒
子とＣｕ合金素地との密着性を高めてアーク衝撃による
Ｃｒ粒子の剥離、脱落を抑制し、これにより、優れた電
極特性の安定維持が図られる。
【００１５】以下に、本発明のＣｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合
材料において、上記の如く合金組成および組織形態を設
定した理由を説明する。
材料において、上記の如く合金組成および組織形態を設
定した理由を説明する。
【００１６】先ず、本発明材料の最大の特徴は、Ｃｒ粒
子とＣｕマトリックスの界面部に拡散層を生成すること
である。
子とＣｕマトリックスの界面部に拡散層を生成すること
である。
【００１７】上述したように、ＣｕとＣｒは互いに非固
溶であるので両者間で拡散層を生成させることは非常に
困難である。そこで、本発明者らはＣｕと固溶し易く、
且つＣｒとも固溶し易い金属元素であるＮｉに着目し
た。つまり、ＮｉはＣｕおよびＣｒと全率固溶であるこ
とから、Ｎｉが素地中、或いはＣｒ粒子中、或いは両方
に存在することでＣｕマトリックスとＣｒ粒子の界面部
にＮｉを含有する拡散層を生成することが可能であると
考えた。しかも、Ｎｉは比較的融点が高い金属元素であ
ることから電極材料に添加しても特性を低下させること
はない。
溶であるので両者間で拡散層を生成させることは非常に
困難である。そこで、本発明者らはＣｕと固溶し易く、
且つＣｒとも固溶し易い金属元素であるＮｉに着目し
た。つまり、ＮｉはＣｕおよびＣｒと全率固溶であるこ
とから、Ｎｉが素地中、或いはＣｒ粒子中、或いは両方
に存在することでＣｕマトリックスとＣｒ粒子の界面部
にＮｉを含有する拡散層を生成することが可能であると
考えた。しかも、Ｎｉは比較的融点が高い金属元素であ
ることから電極材料に添加しても特性を低下させること
はない。
【００１８】以上の理由から、本発明においては、Ｃｕ
−Ｃｒ系合金にＮｉを加えた。次に、各元素の働きとそ
の量の限定理由を述べる。
−Ｃｒ系合金にＮｉを加えた。次に、各元素の働きとそ
の量の限定理由を述べる。
【００１９】Ｃｒ：このＣｒは、耐アーク性を有する材
料であり、接触抵抗、さい断値、遮断値等の電極特性を
改善する効果がある。その添加量が５重量％未満ではこ
のような効果が十分に得られず、一方、６０重量％を越
えて添加しても効果は更に向上しない。従って、Ｃｒの
適正含有量は５〜６０重量％である。また、Ｃｒ粒径に
関しては、素地中に分散するＣｒ粒子の平均粒径が３０
μｍよりも大きい場合、Ｃｒの存在しない領域、つまり
Ｃｕ素地領域においてアークが点孤する確率が増え、そ
の結果、アークが局所的に集中し、Ｃｕ素地部の溶融に
よる電極の欠損が生じる。また、Ｃｒ粒子径が小さいほ
ど、焼結した際に焼結体内部に空孔が発生しにくいこと
を見いだした。従って、局所的なアークの集中を防止
し、安定した電極特性および耐アーク消耗性を得るため
には、Ｃｕ素地中に分散するＣｒ粒子の平均粒径は３０
μｍ以下であることが好ましい。
料であり、接触抵抗、さい断値、遮断値等の電極特性を
改善する効果がある。その添加量が５重量％未満ではこ
のような効果が十分に得られず、一方、６０重量％を越
えて添加しても効果は更に向上しない。従って、Ｃｒの
適正含有量は５〜６０重量％である。また、Ｃｒ粒径に
関しては、素地中に分散するＣｒ粒子の平均粒径が３０
μｍよりも大きい場合、Ｃｒの存在しない領域、つまり
Ｃｕ素地領域においてアークが点孤する確率が増え、そ
の結果、アークが局所的に集中し、Ｃｕ素地部の溶融に
よる電極の欠損が生じる。また、Ｃｒ粒子径が小さいほ
ど、焼結した際に焼結体内部に空孔が発生しにくいこと
を見いだした。従って、局所的なアークの集中を防止
し、安定した電極特性および耐アーク消耗性を得るため
には、Ｃｕ素地中に分散するＣｒ粒子の平均粒径は３０
μｍ以下であることが好ましい。
【００２０】Ｎｉ：上述したように、ＮｉはＣｕおよび
Ｃｒとの全率固溶型元素であることから、素地のＣｕと
Ｃｒ粒子の間で拡散層を生成させる効果がある。このよ
うな効果を得るためには、Ｎｉを０．５重量％以上含有
する必要があるが、３０重量％を越えて含有しても効果
は更には向上しない。一方、Ｎｉ含有量が０．５重量％
未満である場合、十分な拡散層が必要箇所に形成され
ず、アーク衝撃によりＣｕ素地からＣｒ粒子が剥離・脱
落し、安定した電極特性を確保できなくなるといった問
題が生じる。従って、Ｎｉの適正含有量は０．５〜３０
重量％である。
Ｃｒとの全率固溶型元素であることから、素地のＣｕと
Ｃｒ粒子の間で拡散層を生成させる効果がある。このよ
うな効果を得るためには、Ｎｉを０．５重量％以上含有
する必要があるが、３０重量％を越えて含有しても効果
は更には向上しない。一方、Ｎｉ含有量が０．５重量％
未満である場合、十分な拡散層が必要箇所に形成され
ず、アーク衝撃によりＣｕ素地からＣｒ粒子が剥離・脱
落し、安定した電極特性を確保できなくなるといった問
題が生じる。従って、Ｎｉの適正含有量は０．５〜３０
重量％である。
【００２１】Ｂｉ，Ｔｅ，Ｓｂ：これらの元素の中の少
なくともどれか１種を添加すると、本発明のＣｕ−Ｃｒ
−Ｎｉ系材料の電極特性が更に改善される。特に、これ
らの元素はアーク放電時に接点間で蒸発し易く、その結
果、電流さい断値を低い状態で安定させる効果がある。
このような効果を得るためには、これらの元素のうち、
１種或いは２種以上を、合計で０．０１％以上含有する
必要がある。一方で、これらの元素は比較的融点が低い
ために、含有量が８重量％を越えると電極材料のろう付
け過程で流出したり、焼結材料の機械的特性を低下させ
るといった問題が生じる。従って、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｂの
適正含有量は０．０１〜８重量％である。
なくともどれか１種を添加すると、本発明のＣｕ−Ｃｒ
−Ｎｉ系材料の電極特性が更に改善される。特に、これ
らの元素はアーク放電時に接点間で蒸発し易く、その結
果、電流さい断値を低い状態で安定させる効果がある。
このような効果を得るためには、これらの元素のうち、
１種或いは２種以上を、合計で０．０１％以上含有する
必要がある。一方で、これらの元素は比較的融点が低い
ために、含有量が８重量％を越えると電極材料のろう付
け過程で流出したり、焼結材料の機械的特性を低下させ
るといった問題が生じる。従って、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｂの
適正含有量は０．０１〜８重量％である。
【００２２】また、電極材料としての要求特性の一つで
ある電気伝導度を向上させるため、本発明においては母
体となる残りの部分にＣｕを選択した。
ある電気伝導度を向上させるため、本発明においては母
体となる残りの部分にＣｕを選択した。
【００２３】なお、特開平５−２３０５６５号公報は、
真空バルブ用接点材料の一例としてＣｕ、Ｃｒ、Ｎｉの
３者を含む材料を示しているが、ここでのＮｉは、補助
成分として添加され、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ等の耐孤成
分と反応して接点材料の基地を強化し、耐消耗性を改善
する効果がある添加元素であり、本発明が提案するよう
な、Ｃｕ素地とＣｒ析出相との界面部に拡散層を形成し
て両者の密着性を高めることを狙いとしたものではな
く、また、ＴｉＢ2 やＡｌ2 Ｏ3 を必須成分として加え
た同公報に開示の組成では、本発明の効果が発揮される
かどうかも判らない。
真空バルブ用接点材料の一例としてＣｕ、Ｃｒ、Ｎｉの
３者を含む材料を示しているが、ここでのＮｉは、補助
成分として添加され、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ等の耐孤成
分と反応して接点材料の基地を強化し、耐消耗性を改善
する効果がある添加元素であり、本発明が提案するよう
な、Ｃｕ素地とＣｒ析出相との界面部に拡散層を形成し
て両者の密着性を高めることを狙いとしたものではな
く、また、ＴｉＢ2 やＡｌ2 Ｏ3 を必須成分として加え
た同公報に開示の組成では、本発明の効果が発揮される
かどうかも判らない。
【００２４】次に、上記の組成を有するＣｕ−Ｃｒ−Ｎ
ｉ系複合材料の製造方法に関して以下に詳細に記載す
る。
ｉ系複合材料の製造方法に関して以下に詳細に記載す
る。
【００２５】先ず、上述の如くＣｒ粒子の平均粒径を３
０μｍ以下に微細化し、且つ、ＣｕとＣｒ粒子の界面に
Ｎｉを含有する拡散層を生じさせるためのキーテクノロ
ジーは、メカニカルアロイング（ＭＡと略記する）に代
表される粉末の機械的粉砕・混合・合金化処理であり、
本発明の製造方法における最大の特徴である。
０μｍ以下に微細化し、且つ、ＣｕとＣｒ粒子の界面に
Ｎｉを含有する拡散層を生じさせるためのキーテクノロ
ジーは、メカニカルアロイング（ＭＡと略記する）に代
表される粉末の機械的粉砕・混合・合金化処理であり、
本発明の製造方法における最大の特徴である。
【００２６】つまり、所定の配合組成からなるＣｕ−Ｃ
ｒ−Ｎｉ系混合粉末を、ＭＡ処理を行うことでＣｕと
Ｎｉとの合金化、およびＣｒとＮｉとの合金化が進行
し、その結果、ＭＡ処理を施した状態で、粉末素地を構
成するＣｕとＣｒ粒子の界面部に、Ｎｉを含有した拡散
層が生成され、Ｃｕ素地とＣｒ粒子の密着性を改善でき
ること、Ｃｒ粒子を微細化してＣｕ素地中に均一に分
散・析出させることができ、その結果、優れた電極特性
を発現できることを見い出した。また、後述するよう
に、焼結過程においてＣｕ−ＮｉおよびＣｒ−Ｎｉの間
で相互拡散現象が更に進行し、その拡散層がＣｒ粒子と
Ｃｕ素地との界面の隙間を埋める結果両者の密着性が顕
著に向上することを確認した。
ｒ−Ｎｉ系混合粉末を、ＭＡ処理を行うことでＣｕと
Ｎｉとの合金化、およびＣｒとＮｉとの合金化が進行
し、その結果、ＭＡ処理を施した状態で、粉末素地を構
成するＣｕとＣｒ粒子の界面部に、Ｎｉを含有した拡散
層が生成され、Ｃｕ素地とＣｒ粒子の密着性を改善でき
ること、Ｃｒ粒子を微細化してＣｕ素地中に均一に分
散・析出させることができ、その結果、優れた電極特性
を発現できることを見い出した。また、後述するよう
に、焼結過程においてＣｕ−ＮｉおよびＣｒ−Ｎｉの間
で相互拡散現象が更に進行し、その拡散層がＣｒ粒子と
Ｃｕ素地との界面の隙間を埋める結果両者の密着性が顕
著に向上することを確認した。
【００２７】この電極材料は、真空中で使用するため、
酸素濃度を極力抑える必要がある。したがって、Ｃｕ、
Ｃｒ、Ｎｉ粉末を所定の成分に配合した混合粉末のＭＡ
処理は、Ａｒ等の不活性ガス中で行う。また、本発明に
おけるＭＡ処理は乾式条件下で行うが、場合によっては
ＰＣＡ（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｇｅｎ
ｔ）としてステアリン酸やアルコールなどを少量添加す
ることで過度の凝集を防ぐこともある。処理装置はアト
ライタやボールミルが適当である。前者は粉砕効率に優
れていることから高速処理には適しており、また後者は
処理時間が長くなるが雰囲気制御が容易であり、投入エ
ネルギの設計さえ適切に行えば、それほど時間をかけな
くても目標とする粉末の組織構造が実現できることか
ら、比較的経済性に優れた製法である。
酸素濃度を極力抑える必要がある。したがって、Ｃｕ、
Ｃｒ、Ｎｉ粉末を所定の成分に配合した混合粉末のＭＡ
処理は、Ａｒ等の不活性ガス中で行う。また、本発明に
おけるＭＡ処理は乾式条件下で行うが、場合によっては
ＰＣＡ（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｇｅｎ
ｔ）としてステアリン酸やアルコールなどを少量添加す
ることで過度の凝集を防ぐこともある。処理装置はアト
ライタやボールミルが適当である。前者は粉砕効率に優
れていることから高速処理には適しており、また後者は
処理時間が長くなるが雰囲気制御が容易であり、投入エ
ネルギの設計さえ適切に行えば、それほど時間をかけな
くても目標とする粉末の組織構造が実現できることか
ら、比較的経済性に優れた製法である。
【００２８】また、所定の成分組成を有する出発原料粉
末を準備するには、Ｃｕ粉末、Ｃｒ粉末、Ｎｉ粉末をそ
れぞれ配合する方法以外に、Ｃｕ粉末に代わりＣｕ−Ｎ
ｉ合金粉末を、Ｃｒ粉末に代わりＣｒ−Ｎｉ合金粉末を
使用しても、ＭＡ処理を施すことによりＣｕ素地とＣｒ
粒子間にＮｉを含有する拡散層を生成させることが可能
である。
末を準備するには、Ｃｕ粉末、Ｃｒ粉末、Ｎｉ粉末をそ
れぞれ配合する方法以外に、Ｃｕ粉末に代わりＣｕ−Ｎ
ｉ合金粉末を、Ｃｒ粉末に代わりＣｒ−Ｎｉ合金粉末を
使用しても、ＭＡ処理を施すことによりＣｕ素地とＣｒ
粒子間にＮｉを含有する拡散層を生成させることが可能
である。
【００２９】Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｂ等の粉末は、機械的粉砕
・混合・合金化処理を行う前に、事前にＣｕ−Ｃｒ−Ｎ
ｉ系混合粉末中に配合しておくと、例えば、ＭＡ処理を
行った際に、これらの元素は粉末内部に均一に分散し、
凝集・偏析等の問題が起こらない。
・混合・合金化処理を行う前に、事前にＣｕ−Ｃｒ−Ｎ
ｉ系混合粉末中に配合しておくと、例えば、ＭＡ処理を
行った際に、これらの元素は粉末内部に均一に分散し、
凝集・偏析等の問題が起こらない。
【００３０】次に、ＭＡ処理粉末を冷間成形し、これを
不活性ガス、還元ガス、或いは真空中において、５００
℃以上で焼結した後、冷間鍛造により緻密化し、更に５
００℃以上の温度にて再焼結することでＣｕ−Ｃｒ−Ｎ
ｉ系焼結体を作り出す。
不活性ガス、還元ガス、或いは真空中において、５００
℃以上で焼結した後、冷間鍛造により緻密化し、更に５
００℃以上の温度にて再焼結することでＣｕ−Ｃｒ−Ｎ
ｉ系焼結体を作り出す。
【００３１】焼結を行う雰囲気に関しては、上述したよ
うに酸素濃度を抑えると共に、窒化物の生成を抑制する
観点から、水素ガスやアルゴンガス、或いは真空中であ
ることが好ましい。また、ＭＡ処理粉末を焼結させるた
めには、５００℃以上に加熱・保持する必要がある。５
００℃未満で焼結した場合、粉末間で焼結現象が十分に
進行せず、そのために焼結体の内部に空孔が多く存在
し、後工程の冷間鍛造において焼結体の密度を上昇させ
ることが困難となり、その結果、電気伝導度が低下する
といった問題が生じる。
うに酸素濃度を抑えると共に、窒化物の生成を抑制する
観点から、水素ガスやアルゴンガス、或いは真空中であ
ることが好ましい。また、ＭＡ処理粉末を焼結させるた
めには、５００℃以上に加熱・保持する必要がある。５
００℃未満で焼結した場合、粉末間で焼結現象が十分に
進行せず、そのために焼結体の内部に空孔が多く存在
し、後工程の冷間鍛造において焼結体の密度を上昇させ
ることが困難となり、その結果、電気伝導度が低下する
といった問題が生じる。
【００３２】次に、このようにして得た焼結体を冷間鍛
造し、更に５００℃以上で再焼結する訳であるが、ここ
での冷間鍛造は焼結体の密度を上昇させる目的で行い、
再焼結は電気伝導度を上昇させる目的で行う。特に本発
明者らは、真空遮断器の電極材料としての要求特性を満
足する電気伝導度を得るためには、冷間で鍛造した後、
再焼結することが有効であることを見い出した。これ
は、再焼結により粉末間の結合力が向上することで、電
気伝導度が上昇したものと考える。そのための再焼結条
件として、５００℃以上での加熱が必要である。再焼結
の雰囲気に関しては特に制約はないが、非酸化性雰囲気
であることが望ましい。
造し、更に５００℃以上で再焼結する訳であるが、ここ
での冷間鍛造は焼結体の密度を上昇させる目的で行い、
再焼結は電気伝導度を上昇させる目的で行う。特に本発
明者らは、真空遮断器の電極材料としての要求特性を満
足する電気伝導度を得るためには、冷間で鍛造した後、
再焼結することが有効であることを見い出した。これ
は、再焼結により粉末間の結合力が向上することで、電
気伝導度が上昇したものと考える。そのための再焼結条
件として、５００℃以上での加熱が必要である。再焼結
の雰囲気に関しては特に制約はないが、非酸化性雰囲気
であることが望ましい。
【００３３】
−実施例１− 平均粒径２２μｍ（最大粒径３５μｍ以下）の電解純Ｃ
ｕ粉末、平均粒径４８μｍ（最大粒径７４μｍ以下）の
電解Ｃｒ粉末、平均粒径２７μｍ（最大粒径４０μｍ以
下）の純Ｎｉ粉末、最大粒径１４９μｍ以下のＢｉ、Ｔ
ｅ、Ｓｂ粉末をそれぞれ準備し、これ等を表１に示す割
合で配合し、各混合粉末を振動ボールミルを用い、Ａｒ
ガス中でＭＡ処理を行った。そして、得られた粉末中に
おけるＣｒ粒子とＣｕ素地の界面部での拡散層の有無を
ＥＭＰＡライン分析により調査すると共に、Ｃｒ粒子の
平均粒径を測定した。その結果を表１に併せて示す。な
お、表１中のＭＡ時間０は、各粉末を配合しただけで、
ＭＡ処理未実施を意味する。
ｕ粉末、平均粒径４８μｍ（最大粒径７４μｍ以下）の
電解Ｃｒ粉末、平均粒径２７μｍ（最大粒径４０μｍ以
下）の純Ｎｉ粉末、最大粒径１４９μｍ以下のＢｉ、Ｔ
ｅ、Ｓｂ粉末をそれぞれ準備し、これ等を表１に示す割
合で配合し、各混合粉末を振動ボールミルを用い、Ａｒ
ガス中でＭＡ処理を行った。そして、得られた粉末中に
おけるＣｒ粒子とＣｕ素地の界面部での拡散層の有無を
ＥＭＰＡライン分析により調査すると共に、Ｃｒ粒子の
平均粒径を測定した。その結果を表１に併せて示す。な
お、表１中のＭＡ時間０は、各粉末を配合しただけで、
ＭＡ処理未実施を意味する。
【００３４】表１中の試料Ｎｏ．１〜８は本発明用の粉
末、Ｎｏ．９〜１２は比較用の粉末である。
末、Ｎｏ．９〜１２は比較用の粉末である。
【００３５】
【表１】
【００３６】これに見るように、本発明用のＭＡ処理粉
末においては、素地のＣｕとＣｒ粒子の間に幅６〜１２
μｍ程度のＮｉを含有する拡散層が存在することが、Ｅ
ＰＭＡライン分析の結果から判った。また、Ｃｒ粒子の
平均粒径は５〜１０μｍと小さく、且つＭＡ粉末内部に
均一に分散しており、さらに必要に応じて添加したＢ
ｉ、Ｔｅ、Ｓｂも同様に、ＭＡ粉末のＣｕ素地中に均一
に分散していることを確認した。
末においては、素地のＣｕとＣｒ粒子の間に幅６〜１２
μｍ程度のＮｉを含有する拡散層が存在することが、Ｅ
ＰＭＡライン分析の結果から判った。また、Ｃｒ粒子の
平均粒径は５〜１０μｍと小さく、且つＭＡ粉末内部に
均一に分散しており、さらに必要に応じて添加したＢ
ｉ、Ｔｅ、Ｓｂも同様に、ＭＡ粉末のＣｕ素地中に均一
に分散していることを確認した。
【００３７】これに対し、比較例Ｎｏ．９〜１２におい
ては以下のような問題が認められた。即ち、試料Ｎｏ９
はＮｉを含有しないため、一方、試料Ｎｏ１０はＮｉ量
が０．２％と少ないため、Ｃｕ素地とＣｒ粒子の界面部
に拡散層が生じていない。また、試料Ｎｏ１１、１２は
ＭＡ処理を行わなかったため、その拡散層が生じていな
い。
ては以下のような問題が認められた。即ち、試料Ｎｏ９
はＮｉを含有しないため、一方、試料Ｎｏ１０はＮｉ量
が０．２％と少ないため、Ｃｕ素地とＣｒ粒子の界面部
に拡散層が生じていない。また、試料Ｎｏ１１、１２は
ＭＡ処理を行わなかったため、その拡散層が生じていな
い。
【００３８】なお、試料Ｎｏ１３〜１６は、他の試料か
ら拡散層が生じていることを予測できたので、その層の
有無等についての調査は行わなかった。
ら拡散層が生じていることを予測できたので、その層の
有無等についての調査は行わなかった。
【００３９】次に、上のようにして得られた各ＭＡ粉末
を面圧８ｔｏｎ／ｃｍ2 で冷間成形した後、真空中で１
０００℃にて３時間焼結した。更に、この焼結材を常温
にて８ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で冷間鍛造を行い、続いて
真空中で８００℃にて３時間再焼結を行なってＣｕ−Ｃ
ｒ−Ｎｉ系複合材を作製した。そして、これを真空遮断
器の電極材料に用いて１万回の開閉動作を行い、終了後
のさい断値を評価すると共に、電極表面の損傷状況を調
査した。Ｃｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合材料中のＣｒ粒子の平
均粒径、さい断値、および試料表面の損傷状況を表２に
示す。
を面圧８ｔｏｎ／ｃｍ2 で冷間成形した後、真空中で１
０００℃にて３時間焼結した。更に、この焼結材を常温
にて８ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で冷間鍛造を行い、続いて
真空中で８００℃にて３時間再焼結を行なってＣｕ−Ｃ
ｒ−Ｎｉ系複合材を作製した。そして、これを真空遮断
器の電極材料に用いて１万回の開閉動作を行い、終了後
のさい断値を評価すると共に、電極表面の損傷状況を調
査した。Ｃｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合材料中のＣｒ粒子の平
均粒径、さい断値、および試料表面の損傷状況を表２に
示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】この表２から判るように、本発明の複合材
料は、ＥＰＭＡライン分析の結果、焼結、再焼結により
ＭＡ処理で生じた拡散層が更に広がっている。また、Ｃ
ｒ粒子は、その平均粒径が焼結、再焼結で少し大きくな
ってはいるが、８〜１５μｍと小さく、且つ焼結体中に
均一に分散しており、さらに必要に応じて添加したＢ
ｉ、Ｔｅ、Ｓｂも同様に、焼結体の素地中に均一に分散
していることを確認した。更に、１万回の開閉動作を終
了した試験後の試料表面は肌荒れやＣｒ粒子の脱落もな
く良好な性状であった。Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｂを含有すると
さい断値は更に低くなることも確認できた。
料は、ＥＰＭＡライン分析の結果、焼結、再焼結により
ＭＡ処理で生じた拡散層が更に広がっている。また、Ｃ
ｒ粒子は、その平均粒径が焼結、再焼結で少し大きくな
ってはいるが、８〜１５μｍと小さく、且つ焼結体中に
均一に分散しており、さらに必要に応じて添加したＢ
ｉ、Ｔｅ、Ｓｂも同様に、焼結体の素地中に均一に分散
していることを確認した。更に、１万回の開閉動作を終
了した試験後の試料表面は肌荒れやＣｒ粒子の脱落もな
く良好な性状であった。Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｂを含有すると
さい断値は更に低くなることも確認できた。
【００４２】これに対し、比較材Ｎｏ９〜１６について
は、以下の問題が認められた。 Ｎｏ９、１０：Ｎｉを含有しないため、Ｃｒ粒子とＣｕ
素地間に拡散層が生成せず、その結果、開閉作動時にＣ
ｒ粒子が脱落して安定した電極特性が得られなかった。
は、以下の問題が認められた。 Ｎｏ９、１０：Ｎｉを含有しないため、Ｃｒ粒子とＣｕ
素地間に拡散層が生成せず、その結果、開閉作動時にＣ
ｒ粒子が脱落して安定した電極特性が得られなかった。
【００４３】Ｎｏ１１、１２：ＭＡ処理を行わなかった
ため、焼結体中のＣｒ粒子の平均粒径が大きくて、良好
な電極特性が得られず、また、拡散層が無いため、試験
後の材料表面にＣｒの脱落による肌荒れが認められた。
ため、焼結体中のＣｒ粒子の平均粒径が大きくて、良好
な電極特性が得られず、また、拡散層が無いため、試験
後の材料表面にＣｒの脱落による肌荒れが認められた。
【００４４】Ｎｏ１３：Ｃｒ量が２％と少ないため、ア
ーク放電時にＣｕ素地部の溶融・肌荒れが生じて良好な
電極特性が得られなかった。
ーク放電時にＣｕ素地部の溶融・肌荒れが生じて良好な
電極特性が得られなかった。
【００４５】Ｎｏ１４：Ｎｉ添加量が３０重量％を越え
ているのにさい断値はＮｉ添加量５重量％のＮｏ３に比
べて高まっていない。このＮｉの過剰添加はＣｕ量の減
少を意味し、電気伝導度等の低下につながるので好まし
くない。
ているのにさい断値はＮｉ添加量５重量％のＮｏ３に比
べて高まっていない。このＮｉの過剰添加はＣｕ量の減
少を意味し、電気伝導度等の低下につながるので好まし
くない。
【００４６】Ｎｏ１５：Ｂｉ添加量が１０％と多いた
め、材料の強度が低下し、開閉動作により電極表面に割
れが発生したので、開閉試験を途中で中止した。
め、材料の強度が低下し、開閉動作により電極表面に割
れが発生したので、開閉試験を途中で中止した。
【００４７】Ｎｏ１６：Ｔｅ添加量が９％と多いため、
材料の強度が低下し、Ｎｏ１５と同じ結果を招いた。
材料の強度が低下し、Ｎｏ１５と同じ結果を招いた。
【００４８】−実施例２− 平均粒径２２μｍ（最大粒径３５μｍ以下）の電解純Ｃ
ｕ粉末、平均粒径４０μｍ（最大粒径６５μｍ以下）の
Ｃｒ−１０（重量％）Ｎｉ電解粉末を準備し、両者を重
量比でＣｕ：Ｃｒ：Ｎｉ＝５０：４５：５となるように
配合し、この混合粉末を振動ボールミルによりＡｒガス
中で１２時間のＭＡ処理を行った。そして、得られたＭ
Ａ粉末中におけるＣｒ粒子とＣｕ素地の界面部での拡散
層の有無をＥＭＰＡライン分析により調査した。
ｕ粉末、平均粒径４０μｍ（最大粒径６５μｍ以下）の
Ｃｒ−１０（重量％）Ｎｉ電解粉末を準備し、両者を重
量比でＣｕ：Ｃｒ：Ｎｉ＝５０：４５：５となるように
配合し、この混合粉末を振動ボールミルによりＡｒガス
中で１２時間のＭＡ処理を行った。そして、得られたＭ
Ａ粉末中におけるＣｒ粒子とＣｕ素地の界面部での拡散
層の有無をＥＭＰＡライン分析により調査した。
【００４９】その結果Ｃｒ−１０％Ｎｉ粒子側からＣｕ
素地中にＮｉが１２μｍ、Ｃｒが５μｍそれぞれ拡散し
ており、またＣｕがＣｒ−１０％Ｎｉ粒子内部に７μｍ
拡散しており、Ｃｒ粒子とＣｕ素地間に拡散層を形成
し、その層により両者が隙間なく密着していることが判
った。
素地中にＮｉが１２μｍ、Ｃｒが５μｍそれぞれ拡散し
ており、またＣｕがＣｒ−１０％Ｎｉ粒子内部に７μｍ
拡散しており、Ｃｒ粒子とＣｕ素地間に拡散層を形成
し、その層により両者が隙間なく密着していることが判
った。
【００５０】−実施例３− 平均粒径３０μｍ（最大粒径４４μｍ以下）のＣｕ−１
５（重量％）Ｎｉアトマイズ粉末、平均粒径４８μｍ
（最大粒径７４μｍ以下）の純Ｃｒ電解粉末を準備し、
両者を重量比でＣｕ：Ｃｒ：Ｎｉ＝５１：４０：９とな
るように配合し、この混合粉末を振動ボールミルにより
Ａｒガス中で１０時間のＭＡ処理を行った。そして、得
られたＭＡ粉末中におけるＣｒ粒子とＣｕ素地の界面部
での拡散層の有無をＥＭＰＡライン分析により調査し
た。
５（重量％）Ｎｉアトマイズ粉末、平均粒径４８μｍ
（最大粒径７４μｍ以下）の純Ｃｒ電解粉末を準備し、
両者を重量比でＣｕ：Ｃｒ：Ｎｉ＝５１：４０：９とな
るように配合し、この混合粉末を振動ボールミルにより
Ａｒガス中で１０時間のＭＡ処理を行った。そして、得
られたＭＡ粉末中におけるＣｒ粒子とＣｕ素地の界面部
での拡散層の有無をＥＭＰＡライン分析により調査し
た。
【００５１】その結果Ｃｕ−１５％Ｎｉ粒子側からＣｒ
粒子内部にＮｉが８μｍ、Ｃｕが４μｍそれぞれ拡散し
ており、またＣｒがＣｕ合金素地中に４μｍ拡散してお
り、Ｃｒ粒子とＣｕ合金素地が界面の隙間をも埋めた拡
散層を介して良好に密着していることが判った。
粒子内部にＮｉが８μｍ、Ｃｕが４μｍそれぞれ拡散し
ており、またＣｒがＣｕ合金素地中に４μｍ拡散してお
り、Ｃｒ粒子とＣｕ合金素地が界面の隙間をも埋めた拡
散層を介して良好に密着していることが判った。
【００５２】−実施例４− 平均粒径２２μｍ（最大粒径３５μｍ以下）の電解純Ｃ
ｕ粉末、平均粒径３０μｍ（最大粒径４４μｍ以下）の
Ｃｕ−１５（重量％）Ｎｉアトマイズ粉末、平均粒径４
０μｍ（最大粒径６５μｍ以下）のＣｒ−１０（重量
％）Ｎｉ電解粉末を準備し、それぞれの粉末を重量比で
Ｃｕ：Ｃｒ：Ｎｉ＝５７：３７：６となるように配合
し、この混合粉末を振動ボールミルによりＡｒガス中で
９時間のＭＡ処理を行った。このＭＡ粉末も、実施例
２、３と同様の調査を行った結果、Ｃｒ粒子とＣｕ合金
素地間にＮｉ、Ｃｕ、Ｃｒから成る拡散層が生じて両者
が隙間なく密着していた。
ｕ粉末、平均粒径３０μｍ（最大粒径４４μｍ以下）の
Ｃｕ−１５（重量％）Ｎｉアトマイズ粉末、平均粒径４
０μｍ（最大粒径６５μｍ以下）のＣｒ−１０（重量
％）Ｎｉ電解粉末を準備し、それぞれの粉末を重量比で
Ｃｕ：Ｃｒ：Ｎｉ＝５７：３７：６となるように配合
し、この混合粉末を振動ボールミルによりＡｒガス中で
９時間のＭＡ処理を行った。このＭＡ粉末も、実施例
２、３と同様の調査を行った結果、Ｃｒ粒子とＣｕ合金
素地間にＮｉ、Ｃｕ、Ｃｒから成る拡散層が生じて両者
が隙間なく密着していた。
【００５３】−実施例５− 平均粒径２２μｍ（最大粒径３５μｍ以下）の電解純Ｃ
ｕ粉末、平均粒径４８μｍ（最大粒径７４μｍ以下）の
電解Ｃｒ粉末、平均粒径２７μｍ（最大粒径４０μｍ以
下）の純Ｎｉ粉末、最大粒径１４９μｍ以下のＢｉ粉末
を準備し、これらを重量比でＣｕ：Ｃｒ：Ｎｉ：Ｂｉ＝
５４：４１：４：１となるように配合した後、振動ボー
ルミルによりＡｒガス中で１０時間のＭＡ処理を行っ
た。
ｕ粉末、平均粒径４８μｍ（最大粒径７４μｍ以下）の
電解Ｃｒ粉末、平均粒径２７μｍ（最大粒径４０μｍ以
下）の純Ｎｉ粉末、最大粒径１４９μｍ以下のＢｉ粉末
を準備し、これらを重量比でＣｕ：Ｃｒ：Ｎｉ：Ｂｉ＝
５４：４１：４：１となるように配合した後、振動ボー
ルミルによりＡｒガス中で１０時間のＭＡ処理を行っ
た。
【００５４】得られた各ＭＡ粉末を面圧８ｔｏｎ／ｃｍ
2 で冷間成形し、その後、表３に示す製造条件に基づい
て、焼結→冷間鍛造→再焼結を行った。そして、各条件
で製造した焼結体により真空遮断器の電極材料を作成し
て１万回の開閉動作を行い、終了後のさい断値を評価す
ると共に、電極表面の損傷状況を調査した。Ｃｕ−Ｃｒ
−Ｎｉ系複合材料の真密度比、電気伝導度、電流さい断
値、および開閉動作試験後の試料表面の損傷状況を表３
に示す。
2 で冷間成形し、その後、表３に示す製造条件に基づい
て、焼結→冷間鍛造→再焼結を行った。そして、各条件
で製造した焼結体により真空遮断器の電極材料を作成し
て１万回の開閉動作を行い、終了後のさい断値を評価す
ると共に、電極表面の損傷状況を調査した。Ｃｕ−Ｃｒ
−Ｎｉ系複合材料の真密度比、電気伝導度、電流さい断
値、および開閉動作試験後の試料表面の損傷状況を表３
に示す。
【００５５】
【表３】
【００５６】Ｎｏ．１７〜１９は、本発明の製造条件で
作製した焼結体、Ｎｏ．２０〜２４は比較例を指してい
る。
作製した焼結体、Ｎｏ．２０〜２４は比較例を指してい
る。
【００５７】この結果から判るように、本発明の製造条
件に基づいて作製したＣｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合材料は真
密度比で９７％以上の密度を有しており、電気伝導度も
５０％ＩＡＣＳ以上である。
件に基づいて作製したＣｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合材料は真
密度比で９７％以上の密度を有しており、電気伝導度も
５０％ＩＡＣＳ以上である。
【００５８】また、１万回の開閉動作を終了した後にお
いても、さい断値は１．２〜１．４Ａと低く、しかも安
定しており、且つ、試験後の試料表面は肌荒れやＣｒ粒
子の脱落もなく、顕著な溶融損傷もなく良好な性状であ
った。
いても、さい断値は１．２〜１．４Ａと低く、しかも安
定しており、且つ、試験後の試料表面は肌荒れやＣｒ粒
子の脱落もなく、顕著な溶融損傷もなく良好な性状であ
った。
【００５９】一方、比較例Ｎｏ．２０〜２４には以下の
問題点が認められた。 Ｎｏ．２０：焼結温度が３００°Ｃと低いため、焼結が
十分に進まず、冷間鍛造を行った結果、試料に割れが発
生して開閉動作試験が実施できなかった。
問題点が認められた。 Ｎｏ．２０：焼結温度が３００°Ｃと低いため、焼結が
十分に進まず、冷間鍛造を行った結果、試料に割れが発
生して開閉動作試験が実施できなかった。
【００６０】Ｎｏ．２１：大気中で焼結を行ったため、
加熱中に焼結体内部および表面にブリスタ状の空孔が発
生し、良好な焼結体試料が得られず、試験片の作製がで
きなかった。
加熱中に焼結体内部および表面にブリスタ状の空孔が発
生し、良好な焼結体試料が得られず、試験片の作製がで
きなかった。
【００６１】Ｎｏ．２２：冷間鍛造を２ｔ／ｃｍ2 と低
い面圧で行ったため、焼結体中に空孔が多く存在し、そ
の結果、開閉試験にてアークが空孔周辺の凹凸部に集中
して表面の肌荒れや消耗が発生した。
い面圧で行ったため、焼結体中に空孔が多く存在し、そ
の結果、開閉試験にてアークが空孔周辺の凹凸部に集中
して表面の肌荒れや消耗が発生した。
【００６２】Ｎｏ．２３：再焼結を行わなかったため、
焼結体の電気伝導度が低下し、その結果、開閉試験時に
おいて電流さい断値が上昇した。
焼結体の電気伝導度が低下し、その結果、開閉試験時に
おいて電流さい断値が上昇した。
【００６３】Ｎｏ．２４：再焼結温度が２００°Ｃと低
いため、焼結体の電気伝導度が低下し、その結果、開閉
試験時において電流さい断値が上昇した。
いため、焼結体の電気伝導度が低下し、その結果、開閉
試験時において電流さい断値が上昇した。
【００６４】
【発明の効果】本発明によれば、メカニカルアロイング
法に代表される機械的粉砕・混合・合金化処理により、
互いに非固溶のＣｕとＣｒとの微細な析出相からなる組
織を作製し、且つ、ＣｕとＣｒとの界面にＮｉを含有す
る拡散層を形成することにより、Ｃｒ粒子をＣｕ素地に
強固に密着させることが可能となり、その結果、真空遮
断器の電極材料として優れた電極特性を安定して発現で
きるＣｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合材料を経済的に提供するこ
とができる。
法に代表される機械的粉砕・混合・合金化処理により、
互いに非固溶のＣｕとＣｒとの微細な析出相からなる組
織を作製し、且つ、ＣｕとＣｒとの界面にＮｉを含有す
る拡散層を形成することにより、Ｃｒ粒子をＣｕ素地に
強固に密着させることが可能となり、その結果、真空遮
断器の電極材料として優れた電極特性を安定して発現で
きるＣｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合材料を経済的に提供するこ
とができる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年３月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】一方、粉末冶金法によると、先ずＣｒ粉末
を焼結して気孔率の高いスケルトン（骨格）を作製した
後、低融点のＣｕをスケルトンの気孔内に溶融・含浸さ
せる方法がある。しかしながら、この含浸法では微細な
Ｃｒ粒子からなる構造のスケルトンを得ることが困難で
あり、たとえ、Ｃｒ粒子のスケルトンが作製できたとし
ても、Ｃｕを溶浸させるとスケルトンの気孔内に空隙が
残り易くて緻密な組織を得ることができず、その結果真
空遮断器の電極材料としての優れた特性を得ることが困
難である。
を焼結して気孔率の高いスケルトン（骨格）を作製した
後、低融点のＣｕをスケルトンの気孔内に溶融・含浸さ
せる方法がある。しかしながら、この含浸法では微細な
Ｃｒ粒子からなる構造のスケルトンを得ることが困難で
あり、たとえ、Ｃｒ粒子のスケルトンが作製できたとし
ても、Ｃｕを溶浸させるとスケルトンの気孔内に空隙が
残り易くて緻密な組織を得ることができず、その結果真
空遮断器の電極材料としての優れた特性を得ることが困
難である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】Ｃｒ：このＣｒは、耐アーク性を有する材
料であり、接触抵抗、さい断値、遮断値等の電極特性を
改善する効果がある。その添加量が５重量％未満ではこ
のような効果が十分に得られず、一方、６０重量％を越
えて添加しても効果は更に向上しない。従って、Ｃｒの
適正含有量は５〜６０重量％である。また、Ｃｒ粒径に
関しては、素地中に分散するＣｒ粒子の平均粒径が３０
μｍよりも大きい場合、Ｃｒの存在しない領域、つまり
Ｃｕ素地領域においてアークが点孤する確率が増え、そ
の結果、アークが局所的に集中し、Ｃｕ素地部の溶融に
よる電極の欠損が生じる。また、実施例で証明されるよ
うに、本発明の条件を満たすものは、Ｃｒ粒径が３０μ
ｍ以下ならば、さい断値も良好である。更に、Ｃｒ粒子
径が小さいほど、焼結した際に焼結体内部に空孔が発生
しにくいことを見いだした。従って、局所的なアークの
集中を防止し、安定した電極特性および耐アーク消耗性
を得るためには、Ｃｕ素地中に分散するＣｒ粒子の平均
粒径は３０μｍ以下であることが好ましい。
料であり、接触抵抗、さい断値、遮断値等の電極特性を
改善する効果がある。その添加量が５重量％未満ではこ
のような効果が十分に得られず、一方、６０重量％を越
えて添加しても効果は更に向上しない。従って、Ｃｒの
適正含有量は５〜６０重量％である。また、Ｃｒ粒径に
関しては、素地中に分散するＣｒ粒子の平均粒径が３０
μｍよりも大きい場合、Ｃｒの存在しない領域、つまり
Ｃｕ素地領域においてアークが点孤する確率が増え、そ
の結果、アークが局所的に集中し、Ｃｕ素地部の溶融に
よる電極の欠損が生じる。また、実施例で証明されるよ
うに、本発明の条件を満たすものは、Ｃｒ粒径が３０μ
ｍ以下ならば、さい断値も良好である。更に、Ｃｒ粒子
径が小さいほど、焼結した際に焼結体内部に空孔が発生
しにくいことを見いだした。従って、局所的なアークの
集中を防止し、安定した電極特性および耐アーク消耗性
を得るためには、Ｃｕ素地中に分散するＣｒ粒子の平均
粒径は３０μｍ以下であることが好ましい。
Claims (8)
- 【請求項１】 重量比で、Ｃｒ；５〜６０％、Ｎｉ：
０．５〜３０％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純
物からなる組成を有し、且つＣｕ合金素地中に分散する
Ｃｒ粒子と素地との間にＮｉを含有する拡散層が生成さ
れていることを特徴とするＣｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合材
料。 - 【請求項２】 重量比で、Ｃｒ；５〜６０％、Ｎｉ：
０．５〜３０％、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｂの中から選ばれた１
種又は２種以上の元素を０．０１〜８％含有し、残部が
Ｃｕ及び不可避的不純物からなる組成を有し、且つＣｕ
合金素地中に分散するＣｒ粒子と素地との間にＮｉを含
有する拡散層が生成されていることを特徴とするＣｕ−
Ｃｒ−Ｎｉ系複合材料。 - 【請求項３】 上記Ｃｒ粒子の平均粒径が３０μｍ以下
である請求項１又は２記載のＣｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合材
料。 - 【請求項４】 Ｃｕ粉末、Ｃｒ粉末、Ｎｉ粉末を所定の
割合で配合して出発原料粉末を準備する工程、該出発原
料粉末の機械的混合・粉砕・合金化処理を行う工程、該
合金化処理粉末を冷間成形して圧粉体を得る工程、該圧
粉体を不活性ガス雰囲気、還元ガス雰囲気、又は真空中
において５００℃以上で焼結する工程、該焼結体を１０
０℃以下で冷間鍛造する工程、続いて該鍛造体を５００
℃以上で再度焼結する工程からなることを特徴とする請
求項１記載のＣｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合材料の製造方法。 - 【請求項５】 前記出発原料粉末の準備工程においてＣ
ｕ粉末、Ｃｒ粉末、Ｎｉ粉末に更に、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｂ
の中から選ばれた１種又は２種以上の元素の粉末を加
え、この出発原料粉末の準備工程以降の工程は請求項４
と同じにして請求項２記載の複合材料を得るＣｕ−Ｃｒ
−Ｎｉ系複合材料の製造方法。 - 【請求項６】 前記Ｃｒ粉末、Ｎｉ粉末に代えてＣｒ−
Ｎｉ合金粉末を用いる請求項４又は５に記載のＣｕ−Ｃ
ｒ−Ｎｉ系複合材料の製造方法。 - 【請求項７】 前記Ｃｕ粉末、Ｎｉ粉末に代えてＣｕ−
Ｎｉ合金粉末を用いる請求項４又は５に記載のＣｕ−Ｃ
ｒ−Ｎｉ系複合材料の製造方法。 - 【請求項８】 前記Ｃｕ粉末、Ｃｒ粉末、Ｎｉ粉末に代
えてＣｕ−Ｎｉ合金粉末とＣｒ−Ｎｉ合金粉末を用いる
請求項４又は５に記載のＣｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合材料の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7013995A JPH08209268A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | Ｃｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7013995A JPH08209268A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | Ｃｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合材料及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08209268A true JPH08209268A (ja) | 1996-08-13 |
Family
ID=11848821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7013995A Pending JPH08209268A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | Ｃｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系複合材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08209268A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002161327A (ja) * | 2000-11-21 | 2002-06-04 | Toshiba Corp | 遮断器用接点材料，その製造方法および遮断器 |
| JP2008290079A (ja) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Nippon Steel Corp | スポット溶接用電極 |
| JP2009149967A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-07-09 | Jfe Seimitsu Kk | Ｃｒ−Ｃｕ合金板およびそれを用いた電子機器用放熱板と電子機器用放熱部品 |
-
1995
- 1995-01-31 JP JP7013995A patent/JPH08209268A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002161327A (ja) * | 2000-11-21 | 2002-06-04 | Toshiba Corp | 遮断器用接点材料，その製造方法および遮断器 |
| JP2008290079A (ja) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Nippon Steel Corp | スポット溶接用電極 |
| JP2009149967A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-07-09 | Jfe Seimitsu Kk | Ｃｒ−Ｃｕ合金板およびそれを用いた電子機器用放熱板と電子機器用放熱部品 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050726 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051122 |