JPH09213153A - 真空遮断器用接点材料及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐溶着特性及び耐消耗特性を安定させると共
に、遮断特性に優れた真空遮断器用接点材料を得る。 【解決手段】 Ｃｕ又はＡｇの少なくとも１種よりなる
高導電性成分と、粒子径が、 0.1〜 150μｍであって少
なくとも全体の90容積％を占めるＣｒよりなる耐弧性成
分と、粒子径が 0.1〜 150μｍであるＡｌ又はＳｉの少
なくとも１種よりなる第１補助成分と均一に混合して混
合粉にすると共に、この混合粉に対して相対密度を88％
以上にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空遮断器用接点
材料及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空中でのアーク拡散性を利用して高真
空中で電流遮断を行わせる真空バルブの接点は、対向す
る固定、可動の２つの接点から構成されている。真空遮
断器には、大電流断性能、耐電圧性能及び耐溶着性能の
基本的３要件の他に、接点の耐消耗特性が重要な要件と
なっている。

【０００３】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総ての要
件を満足させる事は不可能である。この為、実用されて
いる多くの接点材料に於いては、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る事によって、例
えば大電流用、高耐圧用などのように特定の用途に合っ
た接点材料の選択採用が行われ、それなりに優れた特性
を持つ真空バルブが開発されている。しかし、さらに強
まる要求を充分満足する真空バルブは、未だ得られてい
ないのが実情である。

【０００４】例えば、大電流遮断性を目的とした接点と
して、Ｃｒを50wt％程度含有させたＣｕ−Ｃｒ合金（例
えば、特公昭45-35101）が知られている。この合金は、
Ｃｒ自体がＣｕと略同等の蒸気圧特性を保持し、かつ強
力なガスのゲッタ作用を示す等の効果で高電圧大電流断
性を実現している。すなわち、Ｃｕ−Ｃｒ合金は、高耐
圧特性と大容量遮断とを両立させ得る接点として多用さ
れている。

【０００５】また、ＣｕＣｒ合金の接点特性の安定化に
は、合金中のＣｒ量の変動、Ｃｒ粒子の粒度、粒度分
布、Ｃｒの偏析の程度、合金中に存在する空孔の程度な
どに依存することが判明し、より一層の安定性の維持向
上には、加えてＣｕＣｒ合金に添加するＡｌ，Ｓｉの量
が極めて重要であることが判った。すなわち、真空バル
ブの再点弧現象の発生頻度に注目した時には、合金中の
Ａｌ，Ｓｉの量は各々100ppm以下〜１ppm の範囲で存在
させることによって、再点弧抑制効果が発揮される（例
えば、特開昭 62-5525，特開昭 62-150618）。これらに
は、Ａｌ，Ｓｉの量がこれより多くなると再点弧特性が
著しく低下する傾向にあることが示されている。

【０００６】一方、ＣｕＣｒ接点は、活性度の高いＣｒ
を使用している事から、接点素材の製造（焼結工程な
ど）、接点素材から接点片へと加工する時などに於い
て、原料粉の選択、不純物の混入、雰囲気の管理などに
配慮しながら製造している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、高耐圧大
容量化が望めるＣｕＣｒ接点は、両者の高温度での蒸気
圧特性が近似していることなどが主因となって、遮断し
た後でも比較的平滑な表面損傷特性を示し安定した電気
特性を発揮している。ところが、近年一層の大電流遮断
や、より高電圧が印加される可能性のある回路への適応
が日常的に行われることから、接点に著しい消耗や強固
な溶着現象が見られる様になってきた。真空バルブに於
いて、遮断によって異常的に損傷・消耗した接点では、
次の定常電流の開閉時の接触抵抗の異常上昇や温度の異
常上昇を引起こしたり、耐電圧不良を引起こすことがあ
る。このため、より一層の大容量遮断や高耐圧化を実現
するには、接点の異常的損傷・消耗は極力抑制する必要
がある。

【０００８】しかしながら、上述したような所望の機能
を満足するようなＣｕＣｒ接点であっても、近年の適応
状況においては耐溶着特性と耐消耗特性にばらつきがみ
られ、必ずしも満足する機能が得られるとはいえなくな
ってきた。本発明の目的は、耐溶着特性及び耐消耗特性
を安定させると共に、遮断特性に優れた真空遮断器用接
点材料及びその製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、Ｃｕ又はＡｇの少なくとも１種よりなる高
導電性成分と、粒子径が、 0.1〜 150μｍであって少な
くとも全体の90容積％を占めるＣｒよりなる耐弧性成分
と、粒子径が 0.1〜 150μｍであるＡｌ又はＳｉの少な
くとも１種よりなる第１補助成分と均一に混合して混合
粉にすると共に、この混合粉に対して相対密度（各々の
理論密度に基づいて算出される）を88％以上にしたこと
を要旨とする。

【００１０】また、このような真空遮断器用接点材料を
得るため、上記混合粉を非酸化性雰囲気中においてＣｕ
の溶融温度以上〜Ｃｕの溶融温度以下の温度で焼結して
接点素材を得るようにしたことを要旨とする。このよう
な構成において、耐溶着特性及び耐消耗特性のばらつき
を低減させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を具体的
に説明する。まず、本実施例に係る接点の評価条件およ
び結果について説明する。 耐溶着性：外径25mmΦの一対の円盤状の試料に、外径25
mmΦで先端が 100Ｒの球面をなす加圧ロッドを対向さ
せ、100kg の荷重を与え、10−５Ｐａの真空中に於い
て、50Hz，20kAの電流を20mm秒通電し、その時の試料−
ロッド間の引き外しに必要な力を測定し耐溶着性の判断
を行った。なお、評価は実施例９に示したＣｕ−Ｃｒ接
点の耐溶引き外し力を 1.0とした時の相対的な値で比較
した。表中の各例には実施例９を除き上記接点数３個の
測定値に於けるばらつき幅を示した。

【００１２】耐消耗特性：表面粗さを５μｍに仕上げた
フラット接点と同じ表面粗さを持つ曲率半径 100Ｒの凸
状接点とを対向させる。両接点を開閉機構を持つ真空度
10−５Ｐａに排気した着脱可能な簡易型真空バルブに取
り付け、40kgの加重を与えた上で、 7.2kV，31.4kAの電
力を４回投入・遮断させた。この投入・遮断前後の接点
表面の損傷状況から材料の消耗量を（平均損傷深さ×損
傷面積）として算出した。なお評価は３本の簡易型真空
バルブの各々フラット接点と凸状接点の両方についてそ
の表面を３カ所ずつ計18点測定し、表１にはその最大値
と平均値を記載した。

【００１３】遮断特性：参考として遮断テストも実施し
た。遮断テストは接点間ギャップ８mmに対向させた直径
20mmの接点を上記着脱可能な簡易型真空バルブに組み込
み、ベーキング、電圧エージングなどを与えた後、 7.2
kV，50Hzで１kAずつ電流を増加させながら遮断限界を調
べた。なお評価は３本の簡易型真空バルブについて測定
したもので、後述する表中には実施例９に示したＣｕ−
Ｃｒ接点のデータを 1.0とした時の相対的な値で比較し
た。表中の各例には実施例９を除きばらつき幅（最大値
と最低値）を示した。

【００１４】次いで、本発明を実施するに於いて、接点
製造には例えば溶浸法、固相焼結法、アークメルト法な
どを選択し適宜使用した。ここでは、高導電性成分とし
てＣｕを、耐弧性成分としてはＣｒを、第１補助成分と
してＡｌ（Ｓｉ）を代表金属として選択し説明する。

【００１５】例えば、固相焼結法を選択して本実施例の
接点を製造するには、Ｃｕ粉、Ｃｒ粉、Ａｌ粉の各々を
所定の粒子径範囲に調整する。これらの各々を均一に混
合し［Ｃｕ・Ｃｒ・Ａｌ］混合粉を得る。次いでプレス
機にて前記混合粉を成型し成型体を得た後、例えば水素
ガス、アルゴンガス、窒素ガスなどでは露点を−70℃程
度又は真空雰囲気では真空度を１×10^-3Ｐａ．程度の雰
囲気にて、 900℃〜Ｃｕの溶融点以下の焼結温度（Ａｇ
の場合にはＡｇの溶融点以下の温度）で約１時間焼結し
供試接点とした。必要によりこの過程を複数回繰り返し
接点の相対密度を88％以上に調節し供試接点とした。焼
結温度、時間を適宜選択することによっても接点密度を
調節し供試接点とした。88％より低い時には、接点の耐
溶着性は、相対密度がほぼ 100％の接点の１／３〜２／
３程度に改善されるものの、接点の耐消耗性が相対密度
がほぼ 100％の接点の 1.3〜 3.5倍程度に増加（特性が
劣化）すると共に耐電圧特性も 0.8〜 0.4倍に低下（特
性が劣化）する傾向にあり、更に 800℃での銀ロウ付け
処理を行った時、５mmの厚さの接点内部の空隙を貫通し
て接点表面層にまで銀ロウがしみでてきて、耐電圧特性
の一層の低下が見られる。従って、本実施例での接点の
相対密度を88％以上とする事によって、第１補助成分の
効果が充分発揮される。

【００１６】また、溶浸法を選択して本実施例の接点の
製造は、Ｃｒ粉、Ａｌ粉の各々を所定の粒子径範囲に調
整する。まず必要により少量のＣｕ粉を混合したＣｒ粉
又はＣｒ・Ａｌ粉を所定の粒子径範囲に調整し、これを
露点が−70℃程度の水素、アルゴン、窒素などの雰囲気
で又は真空度が１×10^-3Ｐａ．程度の真空雰囲気にて、
900℃〜Ｃｕの溶融点以下の焼結温度（Ａｇの場合には
Ａｇの溶融点以下の温度）例えば、 950℃で約１時間仮
焼結し、Ｃｒ，ＣｒＣｕ，ＣｒＡｌ、ＣｒＡｌＣｕ仮焼
結体を得る。次いで、これら仮焼結体の残存空孔中にＣ
ｕ（導電成分がＡｇの場合にはＡｇ）をＣｕの溶融点以
上の温度例えば1150℃で１時間溶浸させ供試接点とし
た。一部の接点では溶浸工程の後の冷却工程を凝固温度
近傍から約650℃近傍の温度区間の冷却速度をＣｕマト
リックト中にＣｒが大量には固溶しないように制御しな
がら冷却し導電率を調整し供試接点とした。

【００１７】さらに、アークメルト法を選択して本実施
例の接点の製造は、ラバープレスしたＣｒ粉，ＣｕＣ
ｒ、ＣｒＡｌ、ＣｕＣｒＡｌ混合粉を水素中で例えば 8
00℃で約１時間仮焼結して得た仮焼結体、又はＣｕとＣ
ｒとＡｌを重ね合わせたＣｕＣｒＡｌ合わせ板を製造し
た後これを電極としアルゴン中で例えば2000Ａでエレク
トロンビーム溶解させながら水冷銅ルツボで凝固させ供
試接点とした。

【００１８】また、溶融吹付け法を選択して本発明の接
点の製造は、１〜10mm程度の厚さのＣｕ板表面上に溶融
Ｃｕ、溶融Ｃｒ、溶融Ａｌを同時に又は溶融ＣｕＣｒＡ
ｌを吹付け凝固させて供試点とした。

【００１９】更に、直接溶融法を選択して本発明実施の
接点の製造は、Ｃｕ板表面上に設置した固体状のＣｒＡ
ｌ混合体、ＣｕＣｒＡｌ混合体に直接例えばエレクトロ
ンビームを照射しＣｕ板の一部又は全部と共に溶融しＣ
ｕＣｒＡｌ供試接点とした。

【００２０】供試するＣｒ粉は、上記の様にＣｒ粉単体
で良いが、その表面をあらかじめ 0.01 〜50μｍの厚さ
のＦｅ，Ｗなどで被覆したものを使用する事によって、
混合過程でのＣｒ粉の変質を軽減出来るため、必要によ
り適宜採用した。

【００２１】また、Ａｌなど第１の補助成分やＢｉなど
第２の補助成分の量は、Ｃｕなどの高導電性成分やＣｒ
などの耐弧性成分の量に比べて著しく微量な為、これら
の混合には十分な管理の基で実施したが、より確実にす
る為にまず第１補助成分や第２補助成分の量とほぼ同量
の高導電性成分や耐弧性成分とを１次混合し、得られた
１次混合粉と残部の高導電性成分や耐弧性成分とを混合
することが、均一分散混合に対して有効であるため必要
により適宜採用した。

【００２２】また、各製法によって得た接点に対しても
さらに非酸化性雰囲気中で少なくとも 350℃の熱処理を
追加することは、接点の硬さ、加工性、導電率などの調
整に対して有益である為必要により適宜採用した。上記
したいずれの方法を選択してもよい。次に、このように
して製造された接点について、条件についてまとめた表
１及び表２、評価結果についてまとめた表３及び表４を
参照しながら説明する。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】

【表４】

【００２７】（実施例１〜３，比較例１〜２）第１補助
成分（Ａｌ量）が諸特性に及ぼす効果を明らかにする為
に、まず、耐弧成分Ｃｒの粒径を10〜90μｍ一定として
Ｃｕ量をほぼ75％とした上で、Ａｌ量を 0.008〜 2.2％
の範囲に変化させた75％Ｃｕ−Ｃｒ−Ａｌ接点を製造し
た。製造にあたっては、原料Ｃｒ粉中のＡｌの量を 0.0
02％近傍に調製したＣｒ粉を出発粉として採用した。す
なわちＡｌ量が 0.008％（比較例１）の如く、極めて少
量のＡｌ量を含有させた接点を製造するには、目標とす
るＡｌ量から原料Ｃｒ粉（出発粉）中のＡｌの量を差引
いた量だけを、混合工程で追加する方法を採用した（実
施例１〜３も同様）。すなわち具体的には、Ａｌが量的
に極めて微量である為、Ａｌ量とほぼ同量（同容積）の
Ｃｕ又は／およびＣｒを１次混合し（１次混合粉），得
られた前記１次混合粉とほぼ同量（同容積）のＣｕとを
２次混合（２次混合粉）する方式によって均一混合粉を
得た。この様にして得た均一混合粉の所定量とＣｕ、Ｃ
ｒとを充分混合後例えば７トン／cm² で成型し真空中10
00℃で焼結して75％Ｃｕ−Ｃｒ−Ａｌ接点素材を得た
後、所定接点形状に加工し接点とした。一方目標とする
Ａｌ量が 2.2％（比較例２）の様に前記より多い時に
は、上記した様な１次混合粉、２次混合粉を作っても良
いが、必ずしもこの方法でなく、直接Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ
粉を混合する通常の方法でも目標成分量を得る。

【００２８】製造した接点を前記した着脱式の簡易型真
空バルブに装着し、前記した耐溶着性、耐消耗特性及び
参考として遮断特性を評価した。その結果を表に示す。
表から明らかな様に、75％Ｃｕ−Ｃｒ−Ａｌ接点中のＡ
ｌ量が 0.008％（比較例１）では、標準試料とした後述
する実施例９の特性と比較して、50Hz，20kAの電流を20
mm秒通電しその時の試料−ロッド間の引き外しに必要な
力によって評価した耐溶着性及び参考として評価した
7.2kV，50Hzで１kAずつ電流を増加させながら調査した
遮断限界値では大差なかったが、 7.2kV，31.4kAを４回
投入・遮断させた後の接点表面の損傷状況（平均損傷深
さ×損傷面積）から算出した耐消耗特性に於いて平均
値、最大値とも大きな増加が見られた。

【００２９】一方、該接点中のＡｌ量が 0.02 ％， 0.1
％ 1.0％（実施例１〜３）では、標準試料とした後述す
る実施例９の特性と比較して、耐溶着性、遮断特性及び
耐消耗特性に於いてほぼ同等の好ましい値の範囲にあっ
た。

【００３０】しかし該接点中のＡｌ量が 2.2％（比較例
２）では、標準試料とした後述する実施例９の特性と比
較して、耐消耗特性に於いて平均値、最大値とも大きな
増加とばらつきが見られ、さらに耐溶着性、遮断特性に
於いて著しい劣化が見られた。つまり、接点材料中のＡ
ｌの量が 0.02 ％以下では、遮断による接点材料の消耗
量が大きい。また、１％以上では、遮断時の大きなエネ
ルギー処理の為の接点片表面の荒れなどで耐消耗特性
と、ジュール溶着が多くなるなど耐溶着特性の低下を招
くので好ましくない。従って、75％Ｃｕ−Ｃｒ−Ａｌ接
点中のＡｌ量は、 0.02 〜 1.0（実施例１〜３）の範囲
が望ましい。

【００３１】（実施例４〜５，比較例３〜４）上述した
実施例１〜３，比較例１〜２では、耐弧成分Ｃｒの粒径
を10〜90μｍ一定としてＣｕ量をほぼ75％としたＣｕ−
Ｃｒ−Ａｌ接点について、第１補助成分としてＡｌを例
として選択し、Ａｌ量の添加効果を検討した結果を示し
た。しかし、本発明では第１補助成分としてはＡｌに限
ることなく実施が可能である。

【００３２】すなわち、第１補助成分としてＳｉを選択
した時の調査結果を述べる。第１補助成分（Ｓｉ量）が
諸特性に及ぼす効果を明らかにする為に、まず、Ｃｕ量
をほぼ75％とした上で、Ｓｉ量を 0.007〜 2.2％の範囲
に変化させた75％Ｃｕ−Ｃｒ−Ｓｉ接点を製造した（実
施例４〜５，比較例３〜４）。製造にあたっては、原料
Ｃｒ粉中のＳｉの量を 0.002％近傍に調製したＣｒ粉を
出発粉として採用した。

【００３３】すなわちＳｉ量が 0.007％（比較例３）の
如く、極めて少量のＳｉ量を含有させた接点を製造する
には、目標とするＳｉ量から原料Ｃｒ粉（出発粉）中の
Ｓｉの量を差引いた量だけを、混合工程で追加する方法
を採用した（実施例４〜５も同様）。すなわち具体的に
は、Ｓｉが量的に極めて微量である為、Ｓｉ量とほぼ同
量（同容積）のＣｕ又は／およびＣｒとを１次混合し
（１次混合粉），得られた前記１次混合粉とほぼ同量
（同容積）のＣｕとを２次混合（２次混合粉）する方式
によって均一混合粉を得た。この様にして得た均一混合
粉の所定量とＣｕ、Ｃｒとを充分混合後例えば７トン／
cm² で成型し真空中1000℃で焼結して75％Ｃｕ−Ｃｒ−
Ｓｉ接点素材を得た後、所定接点形状に加工し接点とし
た。一方目標とするＳｉ量が 2.5％（比較例４）の様に
前記より多い時には、上記した様な１次混合粉、２次混
合粉を作っても良いが、必ずしもこの方法でなく、直接
Ｃｕ、Ｃｒ、Ｓｉ粉を混合する通常の方法でも目標成分
量を得る。

【００３４】製造した接点を前記した着脱式の簡易型真
空バルブに装着し、前記した耐溶着性、耐消耗特性及び
参考として遮断特性を評価した。その結果を表に示す。
表から明らかな様に、75％Ｃｕ−Ｃｒ−Ｓｉ接点中のＳ
ｉ量が 0.007％（比較例３）では、標準試料とした後述
する実施例９の特性と比較して、耐溶着性及び遮断特性
では大差なかったが、耐消耗特性に於いて平均値、最大
値とも大きな増加が見られ好ましくなかった。

【００３５】一方該接点中のＡｉ量が 0.02 ％， 1.0％
（実施例４〜５）では、標準試料とした後述する実施例
９の特性と比較して、耐溶着性、遮断特性及び耐消耗特
性に於いてほぼ同等の好ましい値の範囲にあった。

【００３６】しかし該接点中のＡｌ量が 2.5％（比較例
６）では、標準試料とした後述する実施例９の特性と比
較して、耐消耗特性に於いて平均値、最大値とも大きな
増加とばらつきが見られ、さらに耐溶着特性、遮断特性
に於いても著しい劣化が見られた。従って、上述した結
果から75％Ｃｕ−Ｃｒ−Ａｌ接点中のＳｉ量は、 0.02
〜1.0％（実施例４〜５）の範囲が望ましい事が判っ
た。

【００３７】（実施例６〜７，比較例５〜６）上述した
実施例１〜５，比較例１〜４では、Ｃｕ量をほぼ75％と
したＣｕ−Ｃｒ−Ａｌ接点について、第１補助成分とし
てＡｌ，Ｓｉの各々を単独で添加した添加結果を示し
た。しかし本発明ではこれに限ることなく第１補助成分
としてＡｌ、Ｓｉを同時に添加しても効果が確認され
た。

【００３８】すなわち第１補助成分としてＡｌとＳｉと
を同時添加した場合の調査結果を述べる。第１補助成分
（Ａｌ＋Ｓｉ量）が諸特性に及ぼす効果を明らかにする
為に、まず、耐弧成分Ｃｒの粒径を10〜90μｍ一定とし
てＣｕ量をほぼ75％とした上で、（Ａｌ＋Ｓｉ）量を
0.008〜 2.6％の範囲に変化させた75％Ｃｕ−Ｃｒ−Ｓ
ｉ接点を製造した（実施例６〜７，比較例５〜６）。製
造にあたっては、原料Ｃｒ粉中のＡｌの量、Ｓｉの量に
ついては前記実施例１〜５，比較例１〜４の場合と同じ
配慮をしたＣｒ粉を出発粉として採用した。

【００３９】接点素材の製造に於いても、（Ａｌ＋Ｓ
ｉ）量を少量とした実施例６〜７，比較例５では、前記
と同じ混合法を採った。一方目標とする（Ａｌ＋Ｓｉ）
量が 2.6％（比較例６）の様に前記より多い時には直接
Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｓｉ粉を混合する通常の方法によっ
て目標成分量を得た。

【００４０】製造した接点を前記した着脱式の簡易型真
空バルブに装着し、前記した耐溶着性、耐消耗特性及び
参考として遮断特性を評価した。その結果を表に示す。
表から明らかな様に、75％Ｃｕ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｓｉ接点
中の（Ａｌ＋Ｓｉ）量が 0.08 ％（比較例５）では、標
準試料とした後述する実施例９の特性と比較して、耐溶
着性及び遮断特性では大差なかったが、耐消耗特性に於
いて平均値、最大値とも大きな増加が見られ好ましくな
かった。この傾向はＡｌ、Ｓｉが量であっても同等であ
った。

【００４１】従って、上述した結果から75％Ｃｕ−Ｃｒ
−Ａｌ−Ｓｉ接点中の（Ａｌ＋Ｓｉ）量は、前記単独で
添加した場合と同様に 0.02 〜 1.0％（実施例６〜７）
の範囲が望ましい事が判った。

【００４２】（実施例８〜10，比較例７）上述した実施
例１〜５，比較例１〜４では耐弧成分Ｃｒの粒径を10〜
90μｍ一定としてＣｕ量をほぼ75％としたＣｕ−Ｃｒ−
Ａｌ接点について、第１補助成分としてＡｌ又は／及び
Ｓｉを添加した効果を示した。

【００４３】しかし、本発明のＡｌ又は／及びＳｉの添
加効果は、耐弧成分Ｃｒの粒径の範囲は先に述べた10〜
90μｍに限ることなく発揮された。すなわち耐弧成分Ｃ
ｒの粒径範囲が諸特性に及ぼす効果を明らかにする為
に、第１の補助成分としてＡｌを 0.03 ％、Ｃｕ量をほ
ぼ75％とした上で、耐弧成分Ｃｒの粒径の範囲を 0.1〜
150μｍの範囲に変化させた75％Ｃｕ−Ｃｒ−Ａｌ接点
を製造した（実施例８〜10，比較例７）。製造にあたっ
ては、原料Ｃｒ粉中のＡｌの量、Ｓｉの量については前
記実施例１〜７，比較例１〜６の場合と同じ配慮をした
Ｃｒ粉を出発粉として採用した。また接点素材の製造に
於いても、Ａｌ量が少量のため前記と同じ混合法を採っ
た。

【００４４】製造した接点を前記した着脱式の簡易型真
空バルブに装着し、前記した耐溶着性、耐消耗特性及び
参考として遮断特性を評価した。その結果を表に示す。
表から明らかな様に、75％Ｃｕ−Ｃｒ−Ａｌ接点中で用
いた耐弧成分Ｃｒの粒径が 150μｍ以上（比較例７）で
は、標準試料とした実施例９の特性と比較して、耐消耗
特性に於いて平均値、最大値とも大きな増加とばらつき
が見られた上、さらに耐溶着性、遮断特性に於いて著し
い低下が見られた。特に消耗テスト後の接点断面の金属
顕微鏡的観察によると、 150μｍ以上の巨大Ｃｒ粒子と
Ｃｕとの界面が起点となった長く連続した亀裂が多数発
生した。他の粒子直径のＣｒを使用した接点では、同じ
Ｃｒ量であっても亀裂発生が少ない事がわかった。耐弧
成分Ｃｒの粒径が 0.1〜20μｍ，70〜 150μｍ（実施例
８，10）では、標準試料とした実施例９（10〜90μｍ）
の特性とほぼ同等の好まして範囲であった。

【００４５】従って、上述した結果から、本発明である
第１補助成分のＡｌ又は／及びＳｉの添加効果を十分発
揮させるには、使用する耐弧成分のＣｒの粒子直径は、
0.1〜 150μｍの範囲のものを選択する必要がある。

【００４６】（実施例11〜12，比較例８〜９）上述した
実施例１〜５，比較例１〜４では、Ｃｕ量をほぼ75％と
したＣｕ−Ｃｒ−Ａｌ接点について、第１補助成分とし
てＡｌ又は／及びＳｉを添加した添加結果を示した（実
施例１〜９）。また同じくＣｕ量をほぼ75％としたＣｕ
−Ｃｒ−Ａｌ接点について、第１補助成分の添加効果を
充分に発揮させるのに有効な耐弧成分Ｃｒの粒子径の選
択範囲も確認した（実施例８〜10）。

【００４７】しかし本発明の第１補助成分の添加効果
は、上記例のＣｕ量をほぼ75％としたＣｕ−Ｃｒ−Ａｌ
接点に限ることなく、一定のＣｕ量のＣｕ−Ｃｒ−Ａｌ
接点についても、第１補助成分の添加効果が確認され
た。

【００４８】すなわち、Ｃｕ量を40％としたＣｕ−Ｃｒ
−Ａｌ接点、Ｃｕ量を90％としたＣｕ−Ｃｒ−Ａｌ接点
（実施例11，12）では、表に示した如く標準試料とした
実施例９の特性と比較して、耐溶着性、遮断特性及び耐
消耗特性に於いてほぼ同等の好ましい値の範囲にあっ
た。

【００４９】これに対してＣｕ量を25％としたＣｕ−Ｃ
ｒ−Ａｌ接点（比較例８）では、大幅な耐溶着性の低下
が見られた。耐消耗特性、遮断特性に於いても好ましく
なかった。またＣｕ量を95％としたＣｕ−Ｃｒ−Ａｌ接
点（比較例８）では、耐消耗特性テストに於いて激しい
接点損傷が起こり著しく耐消耗性が劣った上、溶着特性
に於ていも大きなばらつきが見られた。従って、上述し
た結果から、Ｃｕ量が40〜90％のＣｕ−Ｃｒ−Ａｌ接点
に於いて、本発明である第１補助成分のＡｌ又は／及び
Ｓｉの添加効果が十分発揮される。

【００５０】なお比較例８に示した25％Ｃｕ−Ｃｒ−Ａ
ｌ接点は、あらかじめ1030℃で作成Ｃｒスケルトン（必
要により少量のＣｕを含有させても良くまた更にＡｌも
含有させて於いても良い）の残存空隙中に1150℃で残余
のＣｕ（必要とする所定のＡｌ量がこのＣｕ中から供給
されるようにしても良い）を溶浸させて製造した。

【００５１】また実施例11に示した40％Ｃｕ−Ｃｒ−Ａ
ｌ接点は、所定比率のＣｕ板とＣｒ板を複数組みを重合
わせたＣｕＣｒを消耗電極としたアーク溶解法によって
も製造供給して、固相焼結法、溶浸法によって各々製造
した接点と比較したが、アーク溶解法による接点では特
に耐消耗特性に、また固相焼結法による接点では特に耐
溶着特性に、溶浸法による接点では特に遮断特性に優位
にある傾向を示したが、互いに許容範囲の特性を示し、
本発明である第１補助成分のＡｌ又は／及びＳｉの添加
効果を発揮させる製造方法としていずれも実用上有益な
製造方法である事が判った。

【００５２】更に、内径50mmの水冷Ｃｕるつぼの中に、
外径が約50mm、厚さ約６mmのＣｕ板とほぼ75％Ｃｕ粉、
0.1％Ａｌ粉、残部Ｃｒの比率となる様に混合した混合
粉を成型した直径50mm、厚さ約１mmの成型体とを重ねる
様にして設置した後、Ｃｕ−Ａｌ−Ｃｒ成型体の表面エ
レクトロンビームを下部に配置したＣｕ板の表面一部が
同時に溶融するようビーム深さ、ビームの焦点、照射時
間、照射速度を調節しながら溶融させて接点素材を得
た。所定計上に加工後同様の電気的評価に供したが、本
発明である第１補助成分のＡｌ又は／及びＳｉの添加効
果を充分発揮し、良好な耐消耗特性、耐溶着特性を発揮
した。

【００５３】（実施例13〜15）本発明の第１補助成分の
添加効果は、上記例のＣｕ−Ｃｒ−Ａｌ又は／及びＳｉ
接点に限ることなく、さらに第２補助成分を添加した接
点材料に対しても有効である事が判った。

【００５４】すなわちＢｉ，Ｔｅ，Ｓｂなど耐溶着性を
改善する第２補助成分を含有したＣｕ−Ｃｒ−Ａｌ系接
点に於いて、表に示した如く標準試料とした実施例９の
特性と比較して、遮断特性及び耐消耗特性に於いてほぼ
同等の好ましい値の範囲にあった上に、特に耐溶着性に
おいてはＢｉ，Ｔｅ，Ｓｂとの相乗的効果が発揮され著
しい向上が見られている（実施例13〜15）。

【００５５】（実施例16〜23）上述した実施例１〜15，
比較例１〜９では、本実施例に於いて使用した耐弧成分
はＣｒであった。本発明の第１補助成分の添加効果は、
表１に示した様に、耐弧成分がＣｒの場合のみならずＣ
ｒの一部をＴｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗで合金化し
たＣｕ−ＣｒＴｉ，Ｃｕ−ＣｒＶ，Ｃｕ−ＣｒＮｂ，Ｃ
ｕ−ＣｒＴａ，Ｃｕ−ＣｒＭｏ，Ｃｕ−ＣｒＷ系接点で
あっても、耐消耗特性、耐溶着特性、遮断特性に於いて
同等であった（実施例16〜23）。

【００５６】（実施例24〜32）本発明を実施するに於い
て使用した耐弧成分Ｃｒは、その表面をＦｅ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗで被覆したＣｕ−
Ｃｒ系接点であっても、耐消耗特性、耐溶着特性、遮断
特性に於いて同等であった（実施例24〜32）。なお、被
覆方法は電気メッキ法、スパッタリング、イオンプレー
ティングなど通常の技術を利用した。

【００５７】（実施例33〜34）上述した実施例１〜32，
比較例１〜９では、高導電性成分としてＣｕを使用した
例について示したが、本発明の第１補助成分の添加効果
は、高導電性成分としてＡｇ，ＡｇＣｕであっても、耐
消耗特性、耐溶着特性、遮断特性に於いて同等であった
（実施例33〜34）。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、Ｃｕ又は
Ａｇの少なくとも１種よりなる高導電性成分と、粒子径
が、 0.1〜 150μｍであって少なくとも全体の90容積％
を占めるＣｒよりなる耐弧性成分と、粒子径が 0.1〜 1
50μｍであるＡｌ又はＳｉの少なくとも１種よりなる第
１補助成分と均一に混合して混合粉にすると共に、この
混合粉に対して相対密度を88％以上にしたので、耐溶着
特性及び耐消耗特性を安定させると共に、遮断特性に優
れた真空遮断器用接点材料及びその製造方法を提供する
ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 経世 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 草野 貴史 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 山本 敦史 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃｕ又はＡｇの少なくとも１種よりなる
   高導電性成分と、粒子径が、 0.1〜 150μｍであって少
   なくとも全体の90容積％を占めるＣｒよりなる耐弧性成
   分と、粒子径が 0.1〜 150μｍであるＡｌ又はＳｉの少
   なくとも１種よりなる第１補助成分とを均一に混合して
   混合粉にすると共に、この混合粉に対して相対密度を88
   ％以上にしたことを特徴とする真空遮断器用接点材料。
2. 【請求項２】 前記混合粉は、高導電性成分としてＣｕ
   が40〜90重量％、第１補助成分としてＡｌ又はＳｉのい
   ずれか１種が 0.02 〜 1.0％、残部が耐弧性成分として
   Ｃｒを含有したものであることを特徴とする請求項１記
   載の真空遮断器用接点材料。
3. 【請求項３】 前記混合粉は、高導電性成分としてＣｕ
   が40〜90重量％、第１補助成分としてＡｌ又はＳｉの合
   計量が 0.02 〜 1.0％、残部が耐弧性成分としてＣｒを
   含有したものであることを特徴とする請求項１記載の真
   空遮断器用接点材料。
4. 【請求項４】 前記混合粉は、 0.05 〜５％のＢｉ、Ｔ
   ｅ、Ｓｅ、Ｐｂ及びＳｂの内のいずれか１種からなる第
   ２補助成分が含有されたことを特徴とする請求項１〜請
   求項３のいずれかに記載の真空遮断器用接点材料。
5. 【請求項５】 前記耐弧性成分のＣｒの一部が、Ｃｒ量
   に対して 0.1〜50％のＴｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ及び
   Ｗの内のいずれか１種で置換されたことを特徴とする請
   求項１〜請求項４のいずれかに記載の真空遮断器用接点
   材料。
6. 【請求項６】 前記耐弧性成分のＣｒの表面は、厚さ
   0.01 〜50μｍのＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、
   Ｔａ、Ｍｏ及びＷの内のいずれか１種で被覆されたこと
   を特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の真
   空遮断器用接点材料。
7. 【請求項７】 Ｃｕ又はＡｇの少なくとも１種よりなる
   高導電性成分と、粒子径が、 0.1〜 150μｍであって少
   なくとも全体の90容積％を占めるＣｒよりなる耐弧性成
   分と、粒子径が 0.1〜 150μｍであるＡｌ又はＳｉの少
   なくとも１種よりなる第１補助成分とを均一に混合して
   混合粉を製造する工程と、この混合粉を非酸化性雰囲気
   中においてＣｕの溶融温度以上〜Ｃｕの溶融温度以下の
   温度で焼結して接点素材を得る工程とを有する真空遮断
   器用接点材料の製造方法。
8. 【請求項８】 前記混合粉に対して混合粉自体の自重の
   みによる圧力〜８トン／cm² 以下の圧力を与えて成型体
   とし、この成型体を非酸化性雰囲気中においてＣｕの溶
   融温度以上〜Ｃｕの溶融温度以下の温度で焼結して接点
   素材を得るようにしたことを特徴とする請求項７記載の
   真空遮断器用接点材料の製造方法。
9. 【請求項９】 所定のＣｕ板と前記混合粉とを接触させ
   て載置する工程と、載置された前記Ｃｕ板及び混合粉を
   非酸化性雰囲気中において 900℃以上〜Ｃｕの溶融温度
   以下の温度で焼結し、少なくとも一面に高導電性成分層
   を持つ接点素材を得る工程とを有する真空遮断器用接点
   材料の製造方法。
10. 【請求項１０】 第１補助成分量と略同容積のＣｕ、Ａ
    ｇ及びＣｒの内の少なくとも１種を１次予備混合し、こ
    の１次予備混合粉と残部のＣｕ、Ａｇ及びＣｒとを充分
    混合してなる請求項７〜請求項９のいずれかに記載の真
    空遮断器用接点材料の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記混合粉には 0.05 〜５％のＢｉ、
    Ｔｅ、Ｓｅ、Ｐｂ及びＳｂの内のいずれか１種からなる
    第２補助成分が含有され、この第２補助成分量と略同容
    積のＣｕ、Ａｇ及びＣｒの内の少なくとも１種を１次予
    備混合し、この１次予備混合粉と残部のＣｕ、Ａｇ及び
    Ｃｒとを充分混合してなる請求項７〜請求項10のいずれ
    かに記載の真空遮断器用接点材料の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記１次予備混合粉と残部のＣｕ、Ａ
    ｇ及びＣｒの内の少なくとも１種を２次予備混合し、こ
    の２次予備混合粉と残部のＣｕ、Ａｇ及びＣｒとを少な
    くとも１回充分混合してなる請求項10又は請求項11に記
    載の真空遮断器用接点材料の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記接点素材に対し、非酸化性雰囲気
    中において少なくとも350℃の温度での加熱処理を少な
    くとも１回施すことを特徴とする請求項７〜請求項12の
    いずれかに記載の真空遮断器用接点材料の製造方法。