JPH10245652A - 接点材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は信頼性の高い接点材料を提供するこ
とを課題としている。 【解決手段】 本発明の接点材料は、平均粒径が０．１
乃至６μｍの炭化タングステンＷＣを重量割合で５５乃
至７０％含有する銀−炭化タングステン合金からなる接
点材料に於いて、等価直径が０．０１乃至５μｍで、し
かも非固溶状態もしくは非化合物形成状態にあるカーボ
ンＣが重量割合で０．００５乃至０．２％存在している
ことを特徴としている。 【効果】 本発明により接点材料の遮断性能を向上させ
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、優れた裁断特性と
耐電圧特性を必要とする真空遮断器などの開閉電極に用
いられる接点材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の真空バルブの接点は、耐溶着特
性、耐電圧特性および遮断特性で代表される基本三要件
の他に、裁断特性、耐消耗性、接触抵抗特性および温度
上昇特性などを維持し向上させるために種々の素材から
構成されている。しかし、上述の要求特性は互いに相反
する材料物性を要求する場合が多いことから、１っの元
素で十分満足させることは不可能とされている。そこ
で、材料の複合化や素材張り合わせなどによって、大電
流遮断用途、高耐電圧用途または低裁断用途などのよう
に特定の用途に合った接点材料の開発が行われ、それな
りに優れた特性を発揮している。

【０００３】上記基本三要件を満たした大電流遮断用接
点材料として、例えば特公昭４１−１２１３１号や特公
昭４４−２３７５１号に記載されているとうに、ビスマ
スＢｉやテルルＴｅのような溶着防止成分を５重量％以
下含有する銅−ビスマス（Ｃｕ−Ｂｉ）合金や、銅−テ
ルル（Ｃｕ−Ｔｅ）合金などが知られている。

【０００４】しかし、銅−ビスマス合金は結晶粒界に析
出した脆いビスマスＢｉが、また、銅−テルル合金は結
晶粒界および結晶粒内に析出した脆いＣｕ₂ Ｔｅが合金
自体を脆化させ、低溶着引き外し力が実現したことから
大電流遮断特性に優れている。 同じく基本三要件を満
たした高耐圧・大電流遮断用接点材料としては、銅−ク
ロム（Ｃｕ−Ｃｒ）合金が知られている。この銅−クロ
ム合金は銅−ビスマス合金や銅−テルル合金よりも、構
成成分間の蒸気圧差が少ないため、均一な性能発揮を期
待し得る利点があり使い方によっては優れたものであ
る。

【０００５】一方、低裁断性接点材料としては、例えば
特願昭４２−６８４４７号に記載されているように、銀
−炭化タングステン（Ａｇ−ｗｃ）合金（銀が４０％）
が知られている。この合金は炭化タングステンＷＣの熱
電子放出効果と銀Ａｇの適度な蒸気圧との相乗的な作用
によって優れた低裁断性を発揮するので広く多用されて
いる。

【０００６】それで、真空遮断器は下記２つの課題を一
層改善すれば更に高性能化が計られると言える。その１
つは、真空バルブを十分に配慮することなしに電動機負
荷などの誘導性回路に用いて電流を遮断する時には、過
渡の異常サージ電圧が発生し、負荷機器の絶縁性に悪影
響を与える場合があると言うことである。

【０００７】この異常サージ電圧の発生原因は、真空中
に於ける遮断時に、低電流側で発生する裁断現象（交流
電流波形の自然零点を待たずに強制的に電流遮断を行う
こと）によるものである。この場合、異常サージ電圧の
値Ｖｓは、回路のサージインピーダンスＺｏと電流裁断
値Ｉｃに比例する。従って、異常サージ電圧の値Ｖｓを
低く抑制するための一手段としては、電流裁断値Ｉｃを
低くする必要があり、銀−炭化タングステン合金がこの
要求に対して有益な接点合金の１つとして利用されてい
る。

【０００８】他の１つは、真空遮断器には電流遮断後に
真空バルブ内で閃絡が発生し、接点間が再び導通状態に
なる（その後放電は継続しない）現象を誘起する場合が
ある。この現象を再点弧と呼び、その発生メカニズムは
未解明であるが、電気回路がー度電流遮断状態となった
後に、再び導通状態に急激に変化するため、異常過電圧
が発生しやすい。

【０００９】銀−炭化タングステン合金を使用した遮断
器でも、コンデンサバンク（群）を遮断させ再点弧を発
生させる実験によれば、極めて大きな過電圧の発生や、
過大な高周波電流の発生が観測されるため、銀−炭化タ
ングステン合金に対して再点弧発生を抑制させる技術の
開発が求められている。

【００１０】銀−炭化タングステン合金の再点弧現象の
発生メカニズムは未だ知られていないが、本発明者らの
実験における観察によれば、再点弧は真空バルブ内の接
点／接点間、接点／アークシールド間でかなり高い頻度
で発生している。その為、本発明者らは、例えば接点が
アークを受けた時に放出される突発性ガスを抑制する技
術や接点の表面形態を最適化する技術など、再点弧の発
生抑制に極めて有効な技術を明らかにし、再点弧発生の
抑制に貢献した。

【００１１】すなわち、銀−炭化タングステン合金の加
熱過程で放出されるガス総量、ガスの種類並びに放出形
態に注目し、再点弧発生との相関を詳細に観察を行った
ところ、溶融点の近傍で極めて短時間ではあるが、パル
ス状に突発的に放出されるガスが多い接点では、再点弧
発生率も高くなることを見出だした。

【００１２】そこで銀Ａｇの溶融温度以上にて加熱する
など、予め銀−炭化タングステン合金中の突発的ガス放
出の一因を除去しておくことや、銀−炭化タングステン
合金の中のポアや組織的偏析を抑制するように焼結技術
を改良することなどによって、再点弧現象の発生を低減
させた。しかし、近年の更なる再点弧発生抑制要求に対
しては、尚、改善の必要性を認めると共に他の施策の開
発が重要となっている。

【００１３】近年では、顕著な傾向としてリアクトル回
路、コンデンサ回路などへの適応拡大など、需要家の使
用条件の過酷化と共に負荷の多様化が進行し、低裁断性
の銀−炭化タングステン合金に対しても、一層の低裁断
化と、一層の低再点弧性をも兼備することの要求が高ま
り、それに伴う接点材料の開発や改良が急務となってい
る。特に、コンデンサ回路では通常の２倍、３倍の電圧
が印加される関係上、電流遮断や電流開閉時のア−クに
よって接点の表面が著しく損傷し、その結果、接点の表
面荒れや脱落消耗を招き、再点弧発生の一因と考えられ
ることから接点消耗についても低消耗化が必要である。
しかし、再点弧現象は製品の信頼性向上の観点から重要
であるにもかかわらず、未だ防止技術はむろんのこと、
直接的な発生原因についても明らかにはなっていない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】低裁断型接点材料とし
ては、前記した銅−ビスマス合金、銅−テルル合金ある
いは銅−クロム合金に優先して銀−炭化タングステン合
金を適用してきたが、さらに強まる低再点弧化の要求に
対しては十分な接点材料とはいえない実情である。すな
わち今まで低裁断型接点材料として優先して使用してき
た銀−炭化タングステン合金でも、より過酷な高電圧領
域及び突入電流を伴う回路では、やはり再点弧現象の発
生が観察されている。そこで上記基本三要件を一定レベ
ルに維持した上で、特に低裁断性と再点弧特性とに優れ
た接点材料の開発が望まれている。

【００１５】そこで本発明は上記の事情に鑑みてなされ
たもので、銀−炭化タングステン合金の冶金的諸条件を
最適化することにより、裁断特性と再点弧特性とを向上
させることが出来る接点材料を提供することを目的とし
ている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した接点
材料は、平均粒径０．１〜６μｍの炭化タングステンＷ
Ｃを５５〜７０％（重量％。以下同様）含有する銀−炭
化タングステン合金に於いて、大きさが０．０１〜５μ
ｍ（球に換算した時の直径。以下同様）の範囲にあり、
かつ非固溶状態もしくは非化合物形成状態にあるカーボ
ンＣが０．００５〜０．２％存在していることを特徴と
している。

【００１７】請求項２に記載した接点材料は、平均粒径
０．１〜５μｍのコバルトＣｏを５％以下（ゼロ含
む）、平均粒径０．１〜６μｍの炭化タングステンＷＣ
を５５〜７０％含有するＡｇ−ＷＣ−Ｃｏ合金に於い
て、大きさが０．０１〜５μｍの範囲にあり、かつ非固
溶状態もしくは非化合物形成状態にあるカーボンＣが
０．００５〜０．２％存在している事を特徴としてい
る。

【００１８】請求項３に記載した接点材料は、鉄Ｆｅを
０．０１〜０．５％含有した銀−炭化タングステン合金
または銀−炭化タングステン−コバルト合金に於いて、
大きさが０．０１〜５μｍの範囲にあり、かっ非固溶状
態もしくは非化合物形成状態にあるカーボンＣが０．０
０５〜０．２％存在していることを特徴としている。

【００１９】請求項４に記載した接点材料は、ビスマス
Ｂｉ、アンチモンＳｂおよびテルルＴｅのうち少なくと
も１っを０．０５〜０．５％含有した銀−炭化タングス
テン合金、銀−炭化タングステン−コバルト合金に於い
て、大きさが０．０１〜５μｍの範囲にあり、かつ非固
溶状態もしくは非化合物形成状態にあるカーボンＣが
０．００５〜０．２％存在していることを特徴としてい
る。

【００２０】請求項５に記載した接点材料は、非固溶状
態もしくは非化合物形成状態にあるカーボンＣは銀−炭
化タングステン系合金中に高度に分散分布し、そのカー
ボン粒子の間隙は、最隣接するカーボン粒子の大きさよ
り大きく十分隔離していることを特徴としている。

【００２１】請求項６に記載した接点材料は、接点材料
接触面から内部の方向（垂直の方向）に向かってＣｕ量
を増加させたことを特徴としている。

【００２２】請求項７に記載した接点材料は、接点材料
接触面の他方の面にＣｕ層を付与したことを特徴として
いる。

【００２３】請求項８に記載した接点材料は、接点材料
接触面の厚さを０．３ｍｍ以上の厚さとしたことを特徴
としている。

【００２４】請求項９に記載した接点材料は、接点材料
接触面の平均表面粗さ（Ｒａｖｅ．）を１０μｍ以下、
最小値を０．０５μｍ以上としたことを特徴としてい
る。

【００２５】請求項１０に記載した接点材料は、接点材
料接触面の表面に１０ｋＶ以上の電圧を印加した状態で
１〜１０ｍＡの電流を遮断させ表面仕上げしたことを特
徴としている。

【００２６】前記した様に、銀−炭化タングステン合金
は低裁断性接点材料として安定した特性を発揮する接点
として使用されている。しかし、前記した裁断特性と再
点弧特性を同時に改善する要求に対しては更に改良する
必要がある。近年の遮断器では両特性をより低い値にす
ること事と同時に、特に所定回数を開閉させた後もその
低い値を維持する事とそのばらつき幅も低い値とする事
が極めて重要である。銀−炭化タングステン接点に外部
磁界（例えば縦磁界技術）を与え、大電流を遮断した場
合、遮断により発生したアークは、アーク電圧の低い部
分に停滞し集中することが抑止され、接点電極面上を移
動する。これによって低裁断特性を維持した上、再点弧
発生率の低減化に寄与している。すなわち、接点電極上
をアークは容易に移動するため、アークの拡散が促進さ
れ、遮断電流を処理する接点電極面積の実質的増加につ
ながり、アークの停滞、集中が低減化される結果、接点
電極の局部的異常蒸発現象の阻止、表面荒れの軽減化の
利益も得られ、再点弧抑制に寄与する。

【００２７】しかし、一定値以上の電流値を遮断する
と、アークは予測出来ない一点もしくは複数点の場所で
停滞し、異常融解させ遮断限界に至る。また、異常融解
は銀−炭化タングステン接点材料の、瞬時的爆発的な蒸
発によって発生した金属蒸気は、開極過程にあった真空
遮断器の絶縁回復性を著しく阻害し、遮断限界の一層の
劣化を招く。

【００２８】さらに、異常融解は巨大な融滴を作り、接
点電極面の荒れを招き、耐電圧特性の低下、再点弧発生
率の増加、材料の異常な消耗をも招く。これらの現象の
原因となるア−クが、接点電極面上のどこで停滞するか
は前述したように全く予測出来ない以上、発生したアー
クが停滞させることなく移動拡散できるような表面条件
を接点に与えることが望ましい。

【００２９】その望ましい条件として、本発明では銀−
炭化タングステン合金中の炭化タングステンＷＣの量や
カーボンＣの量を最適化すると共に、カーボンＣの大き
さを最適化した。その結果再点弧抑制に有効な炭化タン
グステン粒子とカーボン粒子との密着強度の向上、接点
材料中の銀Ａｇと炭化タングステンＷＣとの組織的均一
性をを図った。

【００３０】その結果、アークを受けた時に選択的に優
先して蒸発、飛散する銀Ａｇの量を少なくなるように制
御するのみならず、被アーク時の熱衝撃によっても接点
面上には、再点弧発生に対して有害な著しい亀裂発生も
抑止され、タングステン粒子の飛散脱落も軽減された。
特にカーボン量を最適量としその大きさを０．０１〜５
μｍ以下に制限した接点合金組織が、再点弧特性の劣化
を最小限にとどめた上で、裁断特性向上と安定化に寄与
した。

【００３１】以上は主として銀−炭化タングステンを代
表例として示したが、銀−炭化タングステン−コバルト
合金、銀−炭化タングステン−鉄合金あるいは銀−炭化
タングステン−コバルト−鉄合金に対しても所定条件の
カーボンＣの存在は同じ傾向の効果を得る。

【００３２】なお実験によれば、銀−炭化タングステン
中でのカーボンＣの量や大きさを最適化することによっ
て合金組織の均一化、銀Ａｇ、炭化タングステンＷＣお
よびカーボンＣの一体化等の改良を図ったので、アーク
を受けた後でも、接点表面の溶融、飛散損傷が少なくな
り、再点弧抑止に重要な影響を及ぼす接点表面荒れを少
なくし、耐アーク消耗性の向上にも有益となった。

【００３３】さらに、耐アーク消耗性の向上は接点表面
の平滑化を持たらし、多数回開閉後でも裁断特性、再点
弧特性のばらつき（散在）幅の縮小に有益となってい
る。これらの相乗的効果によって、裁断特性を維持した
上で銀−炭化タングステン合金の再点弧発生頻度の抑制
と耐消耗性の向上を得た。

【００３４】所定比率の銀−炭化タングステン中に存在
するカーボンＣが非固溶状態もしくは化合物非形成状態
にあることが好ましく、この様な状態（カーボンＣが非
固溶状態もしくは化合物非形成状態）にないと，多数回
開閉後の裁断特性安定性特にそのばらつき幅が増大する
傾向となる。また、多数回開閉後の再点弧発生率に大き
なばらつきを生じさせている。

【００３５】前記した様に、再点弧現象の発生メカニズ
ムは未だ知られていないが、実験の観察によれば、再点
弧は真空バルブ内の接点／接点間、接点／アークシール
ド間でかなり高い頻度で発生している。その為、例えば
接点がアークを受けた時に放出される突発性ガスの抑
制、接点表面形態の最適化などを進め、再点弧の発生抑
制に極めて有効な技術を明らかにし、再点弧発生数を大
幅に低減化した。

【００３６】しかし、近年の真空バルブに対する高耐電
圧化要求、大電流遮断化要求、小形化要求には上記接点
の改良のみではすでに限界と考えられ、これら以外に於
いても改良最適化が必要となってきた。

【００３７】なお実験によれば、銀−炭化タングステン
中でのカーボンＣの量や大きさを最適化することによっ
て合金組織の均一化、銀Ａｇ、炭化タングステンＷＣお
よびカーボンＣの一体化等の改良を図ったので、アーク
を受けた後でも、接点表面の溶融、飛散損傷が少なくな
り、再点弧抑止に重要な影響を及ぼす接点表面荒れを少
なくし、耐アーク消耗性の向上にも有益となった。

【００３８】さらに、耐アーク消耗性の向上は接点表面
の平滑化を持たらし、多数回開閉後でも裁断特性、再点
弧特性のばらつき（散在）幅の縮小に有益となってい
る。これらの相乗的効果によって、裁断特性を維持した
上で銀−炭化タングステン合金の再点弧発生頻度の抑制
と耐消耗性の向上を得た。

【００３９】所定比率の銀−炭化タングステン中に存在
するカーボンＣが非固溶状態もしくは化合物非形成状態
にあることが好ましく、この様な状態（カーボンＣが非
固溶状態もしくは化合物非形成状態）にないと，多数回
開閉後の裁断特性安定性特にそのばらつき幅が増大する
傾向となる。また、多数回開閉後の再点弧発生率に大き
なばらつきを生じさせている。

【００４０】前記した様に、再点弧現象の発生メカニズ
ムは未だ知られていないが、実験の観察によれば、再点
弧は真空バルブ内の接点／接点間、接点／アークシール
ド間でかなり高い頻度で発生している。その為、例えば
接点がアークを受けた時に放出される突発性ガスの抑
制、接点表面形態の最適化などを進め、再点弧の発生抑
制に極めて有効な技術を明らかにし、再点弧発生数を大
幅に低減化した。

【００４１】しかし、近年の真空バルブに対する高耐電
圧化要求、大電流遮断化要求、小形化要求には上記接点
の改良のみではすでに限界と考えられ、これら以外に於
いても改良最適化が必要となってきた。

【００４２】さらに、再点弧の発生に対する模擬実験に
よって詳細な解析した結果、接点材料が直接的に関与す
る場合と、電極構造やシールド構造など設計に関与する
場合と、予期しない高電圧暴露など電気的や機械的な外
部条件などが関係していた。また、セラミックス製の絶
縁容器の外管、接点、アークシールド、金属蓋体、通電
軸、封着金具およびベローズなど各構成部材を、適宜、
真空バルブ内へ装着したり取外ししたりしながら模擬再
点弧発生実験を行ったところ、直接アークを受ける接点
の組成、材質とその状態、その製造条件が再点弧発生に
対して重要であるとの知見を得た。特に、材質的には脆
性なため、投入時や遮断時の衝撃によって電極空間への
微小金属粒子の放出や飛散が多く観察された銅−ビスマ
ス、銅−テルルあるいは銅−クロム合金よりも高硬度で
高融点性のある銀−炭化タングステンの方が有利てある
との知見も得た。

【００４３】更に重要な観察的な知見は同じ銀−炭化タ
ングステンであっても、電極空間への微小金属粒子の放
出や飛散にある程度のばらつきが存在し、銀−炭化タン
グステンの製造過程での特に焼結温度の高い方が、再点
弧発生の抑制に有利な傾向にあることであった。この観
察的な知見は銀−炭化タングステン合金の改良の必要性
と共に再点弧抑制の可能性を示唆している。

【００４４】そこで、補助成分として銀−炭化タングス
テン中での所定条件の鉄Ｆｅの存在が投入時や遮断時の
衝撃による電極空間への微小金属粒子の放出や飛散の低
減に有益であることを認めた。通常は投入、遮断後の接
点表面は多数の微細突起（凹凸）が発生し、かつその一
部は飛散したり脱落したりしているが、本発明では銀−
炭化タングステン中の鉄Ｆｅの存在によって、銀Ａｇと
炭化タングステンＷＣとの結び付きの強化と、極く微小
面積での延性（伸び）とを改善し、その結果微細凹凸の
発生自体を少なくすると共に、微細凹凸の先端部にある
程度の丸みを与えている効果を発揮した。そのため接点
表面の電界強化係数βは１００以上から１００以下に改
善されていた。

【００４５】このように銀−炭化タングステン中のカー
ボンＣ、鉄Ｆｅの存在による電界強化係数βの改善の利
益は接点表面の平均表面粗さ（Ｒａｖｅ．）を改善し、
重畳させる示唆ともなっている。

【００４６】以上のように銀−炭化タングステンの製造
プロセスに於いて、焼結、溶浸条件や［Ａｇ・ＷＣ］混
合粉体の解砕・分散・混合条件を組合わせて真空バルブ
を作り、再点弧発生状況を観察した実験によると、高硬
度、高融点性を保持した銀−炭化タングステンに於い
て、混合条件の最適化、組織状態の最適化、焼結技術の
最適化を行うことが再点弧抑制に有益であることを示し
ている。そして、混合条件の最適化に於いては、特に後
記する製法例１〜５で示す原料粉［銀Ａｇ］と［炭化タ
ングステンＷＣ］とカーボンＣとの均一混合方法や、原
料粉［銀Ａｇ］と［炭化タングステンＷＣ］に揺動運動
と攪拌運動とを重畳させながら混合する混合方法が有効
であつた。

【００４７】すなわち、再点弧現象の発生の時期と銀−
炭化タングステンの材料状態との関わりとを観察した結
果では、 （イ） 接点組織およびその状態（偏析、均一性）につ
いては、製造プロセスのうち特に混合条件の最適化と相
関し、電流遮断開閉の経過回数とは関係無くランダムな
再点弧現象の発生がみられる特徴がある。

【００４８】（口） 接点表面に付着、吸着したガスや
水分の量、状態については、予め仕上げられた接点の加
工後の管理環境の問題であって、直接的に焼結技術が関
与するものではないが、電流遮断開閉の回数の比較的初
期から再点弧現象の発生が見られる特徴がある。

【００４９】（ハ） 接点内部に内蔵している異物の
量、状態などの接点内部の状態については、原料粉末の
品質（Ａｇ粉、ＷＣ粉の選択）及び原料の混合状態がポ
イントとなり、電流遮断回数の経過の比較的後半に発生
した再点弧の原因と考えられるなど製造プロセスの重要
性が示唆される。

【００５０】以上から、再点弧現象の発生の時期は、電
流遮断回数の進展に対して見掛け上では、関係無く見え
るが、上記（イ）（口）（ハ）の様に各発生の時期によ
ってその原因は異なっている事が判明した。このことが
各真空バルブ毎に再点弧現象の発生にばらつきが生じて
いた重要な一因とも考えられた。

【００５１】従って再点弧の各発生の時期の総てを抑制
もしくは軽減化するには、品質的に好ましい状態の原料
粉［銀Ａｇ］と［炭化タングステンＷＣ］とを得た後、
これらを解砕・分散・混合しながら均一で微細な［銀−
炭化タングステン］混合粉体を得る必要があり、更に所
定量のカーボンＣや鉄Ｆｅの存在によって、投入、遮断
による接点表面の微細凹凸の発生の低減化と電極空間へ
の微小金属粒子の放出、飛散の低減の効果を得る事が重
要である。

【００５２】

【発明の実施の形態】次に本発明の接点材料の実施の形
態を説明する。

【００５３】本発明の要旨は、Ａｇ−ＷＣ系接点を搭載
した真空バルブに於いて、補助的成分としてのＣの存在
は、Ｃ量を増加させると電流裁断特性は概略向上する
が、再点弧特性は概略劣化する。この様に二律背反的関
係にある真空バルブの電流裁断特性（低裁断化とその安
定化）と再点弧現象発生の軽減化とを同時に達成させる
ために、所定量のＡｇ−ＷＣ中に存在するＣを非固溶状
態若しくは化合物形成状態とし、Ｃ量を０．００５〜
０．２％の範囲に管理すると共に接点中に存在するその
大きさを０．０１〜１０μｍ（マイクロメートル）の範
囲に管理し、効果を得たものである。従って、Ａｇ−Ｗ
Ｃ系接点材料中のＣの平均粒径と量が重要なポイントと
なる。

【００５４】以下に本発明の効果を明らかにした評価条
件、評価方法などを示す。

【００５５】（１） 裁断特性；直径２０ｍｍ、厚さ４
ｍｍで、一方は平面、他方が５０ｍｍＲの所定接点を着
脱式の裁断電流テスト用真空遮断装置に装着する。１０
^−３Ｐａ（パスカル）以下に排気し、接点表面をベーキ
ング、放電エージングなどで清浄化した後、この装置を
０．８ｍ／秒の開極速度で開極させた。裁断電流値はＬ
Ｃ回路を経て５０Ｈｚ（ヘルツ）、実効値４４Ａの回路
電流を開閉中の初期（１〜１００回開閉中）および後期
（１９，９００〜２０，０００回開閉中）の接点に直列
に挿入した同軸型シャント（分流器）の電圧降下を観測
することによって求めたものである。 なお、測定結果
は実施例５の裁断電流値の平均値を１．０としその値と
相対比較したものである。この裁断電流値はその値が小
さく、ばらつき範囲も小さい程優れた裁断特性を有して
いる。

【００５６】（２） 再点弧特性；径３０ｍｍ，厚さ５
ｍｍの円盤状接点をディマウンタブル（取り外し可能）
形真空バルブに装着し、６ｋｖ×５００Ａの回路を１〜
１，０００回遮断、または１，００１〜２０，０００回
遮断した時の再点弧発生頻度を２台の遮断器（真空バル
ブとして６本）のバラツキ値を考慮して表１乃至表３に
示した。

【００５７】

【表１】

【表２】

【表３】 接点の装着に際しては、ベーキング加熱（４５０℃×３
０分）のみ行い、ろう材の使用並びにこれに伴う加熱は
行わなかった。なお測定結果はばらっきを考慮して上限
値と下限値を示した。この再点弧発生頻度はその値が小
さく、ばらつき範囲も小さい程優れた再点弧特性を有し
ている。

【００５８】（３） 耐アーク消耗性；各接点を着脱式
の真空遮断装置に装着し、接点電極表面のベーキング、
電流、電圧エージング、開極速度条件を一定同一とした
後、７．２ｋＶ、４．４ｋＡを１０００回遮断前後の表
面凹凸から損失重量を計算した後、実施例５の値を１．
０とし相対比較した。

【００５９】（４） 各接点の製造方法の一例；本発明
接点の製造の一例について説明する。この接点材料の製
造方法は大別すると、炭化タングステンＷＣとカーボン
Ｃで構成したスケルトンに銀Ａｇを溶かし流し込む溶浸
法と、炭化タングステンＷＣとカーボン粉と銀粉とを所
定割合で混合した粉末を焼結又は成型焼結する焼結法が
ある。

【００６０】従来より銀−炭化タングステン合金中のカ
ーボンＣはその量を多くすると、再点弧発生率が増大
（特性低下）する傾向にあることが知られている。本発
明では再点弧発生率の引き金の１つとされているこのカ
ーボンＣの銀−炭化タングステン合金中での存在状態を
最適化し、裁断特性と再点弧特性とを両立させたもの
で、従って、カーボンＣの存在状態を左右する銀−炭化
タングステン合金中へのカーボンＣの合金化の方法も重
要である。

【００６１】銀−炭化タングステン合金中へのカーボン
Ｃの合金化の方法は、カーボンＣの量が炭化タングステ
ン量，銀量に比較し少量であるため、均質混合性を良く
する必要がある。その手段として、例えば最終的に必要
な炭化タングステン量（５５〜７０％）の内の一部から
取り出した極く少量の炭化タングステンＷＣと、カーボ
ン粉とを混合（必要によりビスマスＢｉ、アンチモンＳ
ｂおよびテルルＴｅのうち少なくとも１つを追加する。
以下ビスマスＢｉで代表する。また鉄ＦｅやクロムＣｏ
も同様に取り扱っても良い）して得た第１次混合粉を得
る（必要によりこれを第ｎ次混合まで繰り返す）。この
第１次混合粉（又は第ｎ次混合粉）と残りの炭化タング
ステン粉とを再度混合し，最終的に十分に良好な混合状
態にある［炭化タングステンＷＣ、カーボンＣ］粉を得
る。この［炭化タングステンＷＣ、カーボンＣ］粉と所
定量の銀粉とを混合の後、水素雰囲気中（真空中でも
可）で、例えば９３０℃の温度での焼結と加圧とを１回
もしくは複数回組合せて、Ａｇ−ＷＣ−Ｃ接点素材（又
はＡｇ−ＷＣ−ＣｏーＣ，Ａｇ−ＷＣ−Ｆｅ−Ｃ、Ａｇ
−ＷＣ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃ、Ａｇ−ＷＣ−ＣｏーＣ−Ｂｉ
接点素材など）を製造（以下Ａｇ−ＷＣ−Ｃで代表す
る）し、所定形状に加工して接点とした（製法例１）。
別の合金化の方法として、逆に最終的に必要な銀量の
内の一部から取り出した極く少量の銀Ａｇ（必要により
ビスマスＢｉを追加、また必要により鉄Ｆｅ、コバルト
Ｃｏを追加）と、カーボン粉とを混合して得た第１次混
合粉を得る（必要によりこれを第ｎ次混合まで繰り返
す）。この第１次混合粉（又は第ｎ次混合粉）と残りの
銀粉とを再度混合し，最終的に十分に良好な混合状態に
ある［Ａｇ，Ｃ］粉を得る。

【００６２】この［Ａｇ，Ｃ］粉と所定ＷＣ粉（最終的
に必要なＷＣ量）とを混合した後、水素雰囲気中（真空
中でも可）で、例えば９４０℃の温度での焼結と加圧と
を１回若しくは複数回組合せて、Ａｇ−ＷＣ−Ｃ接点素
材又はＡｇ−ＷＣ−Ｃ−Ｂｉ接点素材を製造した（製法
例２）。

【００６３】他の製造方法としては、上記方法で製造し
た第ｎ次混合［ＷＣ，Ｃ］粉または［ＷＣ，Ｃｏ，Ｃ］
粉を，１２００℃の温度で焼結し所定空隙率を持つ｛Ｗ
Ｃ，Ｃ｝スケルトンを作製し、その空孔中にＡｇ（必要
によりＢｉを追加）を例えば１０５０℃の温度で溶浸
し，Ａｇ−ＷＣ−Ｃ接点素材又はＡｇ−ＷＣ−Ｃ−Ｂｉ
接点素材を製造した（製法例３）。

【００６４】また別の合金化の方法としては、［ＷＣ、
Ｃ］粉または［ＷＣ、Ｃｏ、Ｃ］粉を１５００℃の温度
で焼結し所定空隙率を持つスケルトンを作製し、その空
孔中に別途用意したＡｇを例えば１０５０℃の温度で溶
浸しＡｇ−ＷＣ−Ｃ接点素材を製造した。（必要により
前記ＣｕＭｏ（Ｆｅ）にＢｉを追加しＡｇ−ＷＣーＣ−
Ｂｉ接点素材を製造した）（製法例４）。

【００６５】また別の合金化の方法としては、イオンプ
レーティング装置やスパッタリング装置を用いた物理的
方法、或いはボールミル装置を用いた機械的方法で、Ｗ
粉の表面にＣを被覆（必要によりＢｉも同時に）したＷ
Ｃ粉を得て、このＭｏ（Ｆｅ）被覆Ｗ粉とＣｕ粉（必要
によりＢｉを同時に添加）とを混合の後、水素雰囲気中
（真空中でも可）で、例えば１０６０℃の温度での焼結
と加圧とを１回若しくは複数回組合せて、Ａｇ−ＷＣ−
Ｃ接点素材又はＡｇ−ＷＣ−Ｃ−Ｂｉ接点素材を製造し
た（製法例５）。

【００６６】また別の合金化の方法としては、特にＡｇ
粉、ＷＣ粉とＣ粉との均一混合技術に於いて、揺動運動
と攪拌運動とを重畳させる方法も有益である。これによ
って、混合粉は一般に行われているアセトンなど溶剤使
用時に見られる固まりとなったり凝集体となったりする
現象がなく、作業性も向上する。

【００６７】また，混合作業での攪拌容器の攪拌運動の
攪拌数Ｒと攪拌容器に与える揺動運動の揺動数Ｓとの比
率Ｒ／Ｓをほぼ１０〜０．１程度の好ましい範囲に選択
すれば、解砕、分散、混合中の粉末へのエネルギー入力
が好ましい範囲となり、混合作業での粉末の変質や汚染
の程度を低く押さえる事ができる特徴を有する。

【００６８】従来のらいかい機などによる混合、粉砕で
は粉体を押し潰す作用が加わるが、揺動運動と攪拌運動
とを重畳させる本発明の方法では、前記Ｒ／Ｓ比率をほ
ぽ１０〜０．１程度に分布しているため、粉体同士が絡
み合う程度の混合となり、良好な通気性を持つ為焼結性
が向上し、良質な成型体または焼結体あるいはスケルト
ンを得る。

【００６９】更に必要以上のエネルギ−入力がなく粉体
が変質することがない。このような状態の混合粉を原料
とするれば、焼結、溶浸後の合金も低ガス化が可能とな
り、遮断性能、再点弧特性の安定化に寄与している（製
法例６）。

【００７０】本発明実施例では、これらの方法を適宜選
択し採用したもので、いずれの技術の選択でも本発明の
効果を発揮する接点材料を得ることが出来る。

【００７１】以下に本発明の実施例を詳細に説明する。

【００７２】実施例１〜２，比較例１〜２ まず、遮断テスト用実験バルブの組立ての概要を示す。
端面の平均表面粗さを約１．５μｍに研磨したセラミッ
クス製絶縁容器（主成分：ＡＬ２０３）を用意し、この
セラミックス製絶縁容器に対して組立て前に１６５０℃
の前加熱処理を施した。

【００７３】封着金具として、板厚さ２ｍｍの４２％Ｎ
ｉ−Ｆｅ合金を用意し、ロウ材として厚さ０．Ｉｍｍの
７２％Ａｇ−Ｃｕ合金板を用意し、用意した各部材を被
接合物間（セラミックス製絶縁容器の端面と封着金具）
に気密封着接合が可能のように配置して、５×１０−４
Ｐａ．の真空雰囲気で封着金具とセラミックス製絶縁容
器との気密封着工程に供する。

【００７４】次いで、供試接点材料の内容、評価内容と
結果などを表１乃至表７に示す。

【００７５】

【表４】

【表５】

【表６】

【表７】 Ａｇ−ＷＣに於いて、原料粉として平均粒径が０．８〜
１．０μｍのＷＣ、０．５μｍのＣ、５μｍのＣｏを用
意し、前記製造法１〜６の方法を適宜選択しながら、Ｗ
Ｃ，Ｃ粉混合粉を得て６２重量％ＷＣ−Ｃｏ−Ｃ残部Ａ
ｇの接点素材を１１００度Ｃで製造した。

【００７６】供試接点は試作した接点素材から顕微鏡組
織観察によって、非固溶状態もしくは化合物非形成状態
にある時のＣ量を０．００５％以下（比較例１），０．
００５％〜０．２０％（実施例１〜２）、０．９５％
（比較例２）含有したＡｇ−ＷＣ合金を選出したもので
ある。

【００７７】これらの素材を厚さ３ｍｍ、接触面の平均
表面粗さを０．３μｍの所定形状に加工し試験片とし裁
断特性、再点弧特性、耐消耗性を測定した。その内容を
表１乃至表３に、評価条件と結果を表４乃至表７に示し
た。

【００７８】Ｃ量が０．００５％以下のＡｇ−ＷＣ合金
の場合（比較例１）では、表１乃至表７から明らかな様
に、裁断特性は開閉初期（１〜１００回開閉中）と開閉
後期（１９，９００〜２０，０００回開閉中）とを比較
しても好ましい裁断値と低い変動幅を示し許容範囲にあ
り、かつ接点の耐消耗性も良好であったが、一方６ｋＶ
×５００Ａの回路を２０，０００回を遮断した時の再点
弧特性では、１，０００回を遮断した時の場合に比べ再
点弧発生率が著しく増大していると共にばらつきも大幅
に増大し好ましくなかった。

【００７９】表面の顕微鏡観察によれば、２０，０００
回開閉させ再点弧特性を評価した接点では、接点表面は
Ｃ量の不足による表面損傷及びＡｇの飛散した痕跡を示
す軽い凹凸が広い範囲に亘って存在しているのが観察さ
れた。

【００８０】これに対して、Ｃ量が０．００５％〜０．
２０％のＡｇ−ＷＣ合金の場合（実施例１〜２）では、
０〜２０×１０^−３％以下の許容される範囲の再点弧発
生頻度を示した。一方裁断特性に於いても、０．９Ａ〜
１．３Ａの好ましい範囲にあり、耐消耗性に於いても，
相対値が許容される範囲の０．９〜２．５にある事を示
し、開閉回数の経過に対して裁断特性、再点弧特性、耐
消耗性の総てに於いて安定した特性を示した。２０，０
００回開閉させ再点弧特性を評価した後の接点表面の顕
微鏡観察によれば、接点表面は所定条件のＣの分布効果
によって、広い範囲に亘って上記比較例１より平滑な状
態が観察された。

【００８１】一方、Ｃ量が０．９５％のＡｇ−ＷＣ合金
の場合（比較２）では、裁断特性は開閉初期（１〜１０
０回開閉中）と開閉後期（１９，９００〜２０，０００
回開閉中）とを比較しても好ましい裁断値と低い変動幅
を示し許容範囲にあっが、７．２ｋｖ×４．４ｋＡを
１、０００回遮断させた時の接点の耐消耗性は、実施例
１〜２，比較例１に比較して著しく大きくかつ接点間の
ばらっきも多く、６ｋＶ×５００Ａの回路を２０，００
０回を遮断した時の再点弧特性では、１，０００回を遮
断した時の場合に比べ再点弧発生率が著しく増大してい
ると共にばらっきも大幅に大きく好ましくなかった。

【００８２】２０，０００回開閉させ再点弧特性を評価
した接点表面の顕微鏡観察によれば、接点表面は広い範
囲に亘ってＡｇが飛散揮発した痕跡を示す著しい凹凸が
存在し、かつ遮断表面に巨大なＣの脱落跡による凹凸も
観察された。これらより、Ａｇ−ＷＣ中の非固溶状態も
しくは化合物非形成状態にあるＣ量は、０．００５〜
０．２％の範囲に於いて本発明効果を発揮する。

【００８３】なお、Ａｇ−ＷＣ中のＣ量は、上記実施例
２同じ量の０．２０％であっても、非固溶状態もしくは
化合物非形成状態にあるＣ量が実施例１で示している
０．００５％以下の時には、耐消耗特性、再点弧特性は
同等の値を維持するものの、裁断特性が劣化し、裁断特
性と再点弧特性と耐消耗性とのバランスを欠く傾向にあ
り好ましくない。以上のようにＣ量が０．００５％〜
０．２０％のＡｇ−ＷＣ合金の場合では、再点弧の多
発、大幅な接点消耗損失の発生、裁断特性の低下等が著
しく好ましくなく、本発明の目的に対してＣ量は０．０
０５〜０．２％げ施例１〜２）の範囲が総合的に安定性
を示している。

【００８４】また、観察の結果Ａｇ−ＷＣ中のＣ量が同
量であっても、所定量のＣが非固溶状態もしくは炭化物
などの化合物非形成状態にある時には、多数回開閉後で
も裁断特性を維持した上で少ない再点弧頻度と少ないば
らつき幅を得るのに有利である事が判った。すなわちＣ
量は、総Ｃ量でなく非固溶状態もしくは化合物非形成状
態にあるＣ量が重要であることを示している。これに対
してＣが固溶状態もしくは化合物形成状態にあるＡｇ−
ＷＣでは、開閉回数の進行とともに接点表面荒れのが多
くなる傾向を示し、再点弧発生頻度が増加した。複数の
素材間には再点弧発生頻度に大きなばらつきが観察され
た。接点消耗量の増加も見られた。

【００８５】実施例３〜７，比較例３ 前記実施例１〜２，比較例１〜２では、Ａｇ−ＷＣ合金
中のＣ量が０．００５％以下、０．００５％〜０．９５
％の合金中のについて、Ｃｏ量を０．７％に一定とした
時の本発明効果を示したが、本発明効果はＣｏ量をこれ
に限ることなく発揮される。すなわちＣｏ量をゼロ、
０．７〜１０．０％とした６２％ＷＣ残部Ａｇ合金（実
施例３〜７）に於いて、同様の評価を実施したところ再
点弧発生率は４〜３１×１０^−３％の範囲の好ましい範
囲にあり、特に遮断回数が１，０００回と２０，０００
回を比較しても両者間には顕著な差異は見られずもばら
つきも少ない。消耗量は０．９〜２．３％の範囲にあ
り、裁断値も０．９５〜１．８Ａの範囲にあり安定した
再点弧特性、裁断特性、耐消耗性を示した。従って本発
明は、Ａｇ−ＷＣ接点、Ａｇ−ＷＣ−Ｃｏ接点の再点弧
特性と裁断特性と耐消耗性のバランスに対して有効であ
る。

【００８６】しかし、Ｃｏ量を１０％とした６２％ＷＣ
残部Ａｇ合金（比較例３）に於いて同様の評価を実施し
たところ、裁断電流値が大幅に増加（特性が劣化）し
た。Ｃｏ量が１０％存在した事による合金自体の導電率
した事と、ＷＣ自体の熱電子断特性を維持した上で少な
い再点弧頻度と少ないばらつき幅を得るのに有利である
事が判った。すなわちＣ量は、総Ｃ量でなく非固溶状態
もしくは化合物非形成状態にあるＣ量が重要であること
を示している。これに対してＣが固溶状態もしくは化合
物形成状態にあるＡｇ−ＷＣでは、開閉回数の進行とと
もに接点表面荒れのが多くなる傾向を示し、再点弧発生
頻度が増加した。複数の素材間には再点弧発生頻度に大
きなばらつきが観察された。接点消耗量の増加も見られ
た。

【００８７】実施例３〜７，比較例３ 前記実施例１〜２，比較例１〜２では、Ａｇ−ＷＣ合金
中のＣ量が０．００５％以下、０．００５％〜０．９５
％の合金中のについて、Ｃｏ量を０．７％に一定とした
時の本発明効果を示したが、本発明効果はＣｏ量をこれ
に限ることなく発揮される。すなわちＣｏ量をゼロ、
０．７〜１０．０％とした６２％ＷＣ残部Ａｇ合金（実
施例３〜７）に於いて、同様の評価を実施したところ再
点弧発生率は４〜３１×１０^−３％の範囲の好ましい範
囲にあり、特に遮断回数が１，０００回と２０，０００
回を比較しても両者間には顕著な差異は見られずもばら
つきも少ない。消耗量は０．９〜２．３％の範囲にあ
り、裁断値も０．９５〜１．８Ａの範囲にあり安定した
再点弧特性、裁断特性、耐消耗性を示した。従って本発
明は、Ａｇ−ＷＣ接点、Ａｇ−ＷＣ−Ｃｏ接点の再点弧
特性と裁断特性と耐消耗性のバランスに対して有効であ
る。

【００８８】しかし、Ｃｏ量を１０％とした６２％ＷＣ
残部Ａｇ合金（比較例３）に於いて同様の評価を実施し
たところ、裁断電流値が大幅に増加（特性が劣化）し
た。Ｃｏ量が１０％存在した事による合金自体の導電率
した事と、ＷＣ自体の熱電子放出能を低下させてしまっ
たことが一因と考えられた。

【００８９】更に上記実施例４の１，０００回遮断時の
再点弧発生頻度を基本として、比較例３の再点弧発生頻
度比較を比較すると、比較例３では１０００回遮断で３
〜７倍に増加（特性低下）、２０，０００回遮断では５
〜８倍に増加した。

【００９０】顕微鏡観察の結果によれば、所定量以上の
Ｃｏは、組織中で過剰のＣｏとして存在し組織中のＣを
凝集、粗大化させる傾向にあり、Ｃの偏析が再点弧発生
頻度を増大させた一因と考えられた。従って再点弧特性
と裁断特性と耐消耗性のバランスを得る為には実施例７
で示したＣｏ量５％を上限（前記実施例１に示している
様にＣｏゼロも含む）としたＡｇ−ＷＣ接点に於いて、
本発明技術が有効に発揮される。

【００９１】実施例８〜１０，比較例４ 前記実施例１〜７ではＡｇ−ＷＣ合金中のＦｅ量をゼロ
として、Ｃｏ量を０〜５％とし場合の本発明効果につい
て示したが、本発明効果はこれに限ることなく発揮され
る。すなわちＣｏ量を０．７％とし、Ｆｅ量を０．０１
〜０．５％とした６２％ＷＣ−Ｃｏ残部Ａｇ合金（実施
例８〜１０）とした場合に於いて、再点弧発生率は５〜
２５×１０^−３％、消耗量は１．０〜１．７％以下、電
流裁断値は０．９５〜１．４Ａを示し、標準とする実施
例４の特性と同等の安定した再点弧特性、裁断特性、耐
消耗性を示した。

【００９２】しかし、Ｆｅ量を１０％とした６２％ＷＣ
残部Ａｇ合金（比較例４）に於いて同様の評価を実施し
たところ、１〜１００回開閉中、１９、９００〜２０，
０００回開閉中の裁断電流値は、両者共に大幅に増加
（特性が劣化）した。Ｆｅ量が１０％存在した事による
合金自体の導電率した事と、ＷＣ自体の熱電子放出能を
低下させてしまった事とが一因と考えられた。更に比較
対象としている実施例４の１，０００回遮断時の再点弧
発生頻度を基本として、比較例４の再点弧発生頻度比較
を比較すると、比較例４では１０００回遮断で４〜７．
５倍に増加（特性低下）、２０，０００回遮断では５〜
８倍に増加した。

【００９３】顕微鏡観察の結果によれば、所定量以上の
Ｆｅは、組織中で過剰のＦｅとして存在し組織中のＣを
凝集、粗大化させる傾向にあり、Ｃの偏析が再点弧発生
頻度を増大させた一因と考えられた。従って再点弧特性
と裁断特性と耐消耗性のバランスを得る為には実施例１
０で示したＦｅ量０．５％を上限Ａｇ−ＷＣ接点に於い
て、本発明技術が有効に発揮される。

【００９４】実施例１１〜１２，比較例５〜６ 前記実施例１〜１０，比較例１〜４では、Ａｇ−ＷＣ、
Ａｇ−ＷＣ−Ｃｏ，Ａｇ−ＷＣ−Ｃｏ−Ｆｅ合金中のＷ
Ｃ量を６２％とした場合の本発明効果にっいて示した
が、本発明効果はＷＣ量はこれに限ることなく発揮され
る。すなわちＷＣ量を５５〜７５％とした時には、標準
としている実施例４と比較して、裁断特性、再点弧発生
率、耐消耗性のいずれもがほぽ同等の良好な特性を発揮
している（実施例９〜１０）。

【００９５】しかしＷＣ量を３６％とした０．７％Ｃｏ
残部Ａｇ（比較例５）に於いて同様の評価を実施したと
ころ、耐消耗性は標準としている実施例４と比較して、
１．０５〜１．２５倍程度の消耗で好ましい範囲であっ
たが、しかし、同様の評価を実施したところ、１〜１０
０回開閉の範囲では特性の低下は無かったが、１９、９
００〜２０，０００回開閉中の裁断電流値に於いて２倍
程度に若干増加（特性劣化）が見られた。

【００９６】また再点弧発生率に於いて大幅な増加（特
性劣化）とばらつきとが見られた。すなわち比較対象と
している実施例４の１，０００回遮断時の再点弧発生頻
度を基本として、比較例４の再点弧発生頻度比較を比較
すると、比較例４では１０００回遮断で３倍に増加（特
性低下）、２０，０００回遮断では２〜４．５倍に増加
した。顕微鏡観察の結果によれば、接点表面にＡｇの凝
集が見らた。

【００９７】一方、ＷＣ量を８５％としたＷＣ残部Ａｇ
（比較例６）に於いて同様の評価を実施したところ、１
〜１００回開閉中、１９、９００〜２０，０００回開閉
中の裁断電流値は、標準とする実施例４の特性と比較し
ても同等以上の極めて良好な特性を示したが、再点弧発
生率、耐消耗性に於いて大幅な増加（特性劣化）とばら
っきとが見られた。

【００９８】すなわち、比較対象としている実施例４の
１，０００回遮断時の再点弧発生頻度を基本として、比
較例６の再点弧発生頻度比較を比較すると、比較例６で
は１０００回遮断で５〜１０倍に増加（特性低下）、２
０，０００回遮断では６〜１２倍に大幅に増加（特性低
下）した。顕微鏡観察の結果によれば、接点表面はＡｇ
の不在部分の点在、ＷＣの凝集とＷＣの脱落が見らた。
従って再点弧特性と裁断特性と耐消耗性のバランスを得
る為には実施例９〜１０で示したＷＣ量５５〜７５％に
於いて、本発明技術が有効に発揮される。

【００９９】実施例１３〜１５，比較例７〜８ 前記実施例１〜１２，比較例１〜６では、Ａｇ−ＷＣ）
Ａｇ−ＷＣ−Ｃｏ，Ａｇ−ＷＣ−Ｃｏ−Ｆｅ合金中のＷ
Ｃ粒子の平均粒径（粒子を球体とした時の直径）を０．
８〜１．０μｍとした場合の本発明効果について示した
が、本発明効果は平均粒径はこれに限ることなく発揮さ
れる。

【０１００】すなわち、ＷＣの平均粒径を０．１〜６μ
ｍとして、上記同様の評価を実施したところ、標準とし
ている実施例４と比較して、裁断特性、再点弧発生率、
耐消耗性のいずれもがほぽ同等の良好な特性を発揮して
いる（実施例１３〜１５）。しかしＷＣの平均粒径を１
２μｍとした６２％ＷＣ−Ｃｏ残部Ａｇ（比較例８）に
於いて同様の評価を実施したところ、耐消耗性は標準と
している実施例４と比較して、１０〜１８倍程度の大幅
な消耗量を示した。更に裁断特性に於いても１〜１００
回開閉の範囲では実施例４と比較して特性の低下は無か
ったが、１９、９００〜２０，０００回開閉中の裁断電
流値に於いて１．５〜４．６倍程度に増加（特性劣化）
している。また、再点弧発生率に於いても大幅な増加
（特性劣化）とばらつきとが見られた。

【０１０１】すなわち、比較対象としている実施例４の
１，０００回遮断時の再点弧発生頻度を基本として、比
較例４の再点弧発生頻度比較を比較すると、比較例８で
は１０００回遮断で３〜５倍に増加（特性低下）、２
０，０００回遮断でも３〜５倍に増加した。顕微鏡観察
の結果によれば、接点表面にＷＣの凝集とＡｇの欠落部
分が存在している。

【０１０２】ＷＣの平均粒径を０．１μｍ以下とした６
２％ＷＣ−Ｃｏ残部Ａｇ（比較例７）に於いては，接点
合金中に残存する気孔のやガスが多く良質の接点合金が
得難く、その為評価中に接点に亀裂、破断が発生し一部
の評価を中止した。以上からＡｇ−ＷＣ−Ｃｏ合金中の
ＷＣの平均粒径は、０．１〜６μｍの範囲を選択した接
点である事が望ましい。

【０１０３】なお各接点に於ける所定粒径のＷＣ粒子の
選別は、篩（ふるい）などで選別した上、合金化した接
点素材も顕微鏡的組織測定によって確認、選別して供試
接点片とした。

【０１０４】実施例１６〜１８，比較例９ 前記実施例１〜１５，比較例１〜８では、Ａｇ−ＷＣ−
Ｃｏ，Ａｇ−ＷＣーＣｏ−Ｆｅ合金中のＣｏ粒子の平均
粒径（粒子を球体とした時の直径）を５μｍとした場合
の本発明効果について示したが、本発明効果は平均粒径
はこれに限ることなく発揮される。

【０１０５】すなわちＷＣの平均粒径を０．７μｍとし
た上で、Ｃｏ粒子の平均粒径を０．１〜１０μｍとして
上記同様の評価を実施したところ、標準としている実施
例４と比較して、裁断特性、再点弧発生率、耐消耗性の
いずれもがほぽ同等の良好な特性を発揮している（実施
例１６〜１８）。

【０１０６】しかし、Ｃｏの平均粒径を４４μｍとした
６２％ＷＣ−Ｃｏ残部Ａｇ（比較例９）に於いて同様の
評価を実施したところ、耐消耗性は標準としている実施
例４と比較して、１５〜２５倍程度の大幅な消耗量を示
した。更に裁断特性に於いても１〜１００回開閉の範囲
では実施例４と比較して、最大値が２．５倍程度に増加
した。１９、９００〜２０，０００回開閉中の裁断電流
値に於いても最大値が３倍以上に増加（特性劣化）して
いる。また、再点弧発生率に於いても大幅な増加（特性
劣化）とばらつきとが見られた。

【０１０７】すなわち、比較対象としている実施例４の
１，０００回遮断時の再点弧発生頻度を基本として、比
較例４の再点弧発生頻度比較を比較すると、比較例９で
は１０００回遮断で６〜１１倍に増加（特性低下）、２
０，０００回遮断でも１５〜１７倍に増加した。顕微鏡
観察の結果によれば、接点表面にＷＣとＣｏの凝集、Ａ
ｇの欠落部分が存在した。以上から、再点弧特性と裁断
特性と耐消耗性のバランスを得る為には実施例３，実施
例１６〜１８で示したＣｏの平均粒径は１０μｍ以下に
於いて、本発明技術が有効に発揮される。

【０１０８】実施例１９〜２１，比較例１０ 前記実施例１〜１８，比較例１〜９では、合金中のＣの
平均粒径（粒子を球体とした時の直径）を０．５μｍと
した場合の本発明効果について示したが、本発明効果は
Ｃの平均粒径はこれに限ることなく発揮される。

【０１０９】すなわち、Ｃの平均粒径を０．０１〜５μ
ｍとして上記同様の評価を実施したところ、裁断特性、
再点弧発生率、耐消耗性のいずれもがほぽ同等の良好な
特性を発揮している（実施例１９〜２１）。

【０１１０】しかしＣの平均粒径を２０μｍとした６２
％ＷＣ−Ｃｏ残部Ａｇ（比較例１０）に於いて同様の評
価を実施したところ、耐消耗性は標準としている実施例
４と比較して、２０〜４４倍と大幅な消耗量を示した。
更に裁断特性に於いても１〜１００回開閉の範囲では実
施例４と比較して、最大値が２．６倍程度に増加し、、
１９、９００〜２０，０００回開閉中の裁断電流値に於
いても最大値が４．８倍に増加（特性劣化）している。
また、再点弧発生率に於いても大幅な増加（特性劣化）
とばらつきとが見られた。

【０１１１】すなわち、比較対象としている実施例４の
１，０００回遮断時の再点弧発生頻度を基本として、比
較例４の再点弧発生頻度比較を比較すると、比較例９で
は１０００回遮断で２．７〜４．５倍に増加（特性低
下）、２０，０００回遮断でも６〜８倍に増加した。顕
微鏡観察の結果によれば、Ｃの平均粒径を２０μｍとし
た比較例１０では、接点表面にＣの凝集とＣの欠落部分
が存在した。以上から、再点弧特性と裁断特性と耐消耗
性のバランスを得る為には実施例１９〜２１で示したＣ
の平均粒径は，０．０１〜５μｍ以下に於いて、本発明
技術が有効に発揮される。

【０１１２】実施例２２〜２４ 前記実施例１〜２１，比較例１〜１０では、Ａｇ−Ｗ
Ｃ、Ａｇ−ＷＣ−Ｃｏ，Ａｇ−ＷＣ−Ｃｏ−Ｆｅ合金中
について、合金中に存在した非固溶状態もしくは化合物
非形成状態にあるＣ量が０．００５〜０．２％の範囲に
於いて本発明効果を発揮する事を示したが、本発明効果
はこれに限ることなく発揮される。合金中のＣの存在効
果は溶着防止成分として、Ｂｉ，Ｓｂ，Ｔｅを含有した
これらの合金に対しても同様に効果を示した（実施例２
２〜２４）。

【０１１３】すなわち、上記同様の評価を実施したとこ
ろ、裁断特性、再点弧発生率、耐消耗性のいずれもがほ
ぽ同等の良好な特性を発揮している（実施例１９〜２
１）。なお、これら溶着防止成分は、０．０５％以下で
はＡｇ−ＷＣ、Ａｇ−ＷＣ−Ｃｏ，Ａｇ−ＷＣ−Ｃｏ−
Ｆｅ合金の耐溶着性の改善に効果が少なく、また０．５
％以上では再点弧特性に悪影響を示す。従って、Ａｇ−
ＷＣ、Ａｇ−ＷＣ−Ｃｏ，Ａｇ−ＷＣ−Ｃｏ−Ｆｅ合金
中の溶着防止成分の量は、０．０５％〜０．５％の範囲
に於いて、再点弧特性と裁断特性と耐消耗性と耐溶着性
のバランスを得る。

【０１１４】比較例１１ 前記実施例１９〜２１，比較例１０に示したＡｇ−ＷＣ
−Ｃｏ合金について、非固溶状態もしくは化合物非形成
状態にあるＣの粒子の分布状態を更に詳細に分析するた
めに、各合金についてＣの粒子の分散度（最近接するＣ
粒子の間隔）を観察すると、実施例１９〜２１の合金で
は、最近接する２つのＣ粒子の間隔Ｌが、小さい方のＣ
粒子の直径ｄと同等若しくは同等以上離れていた（Ｌ≧
ｄ）。すなわち、良好な分散状態にあった。

【０１１５】これに対して比較例１０の合金では、Ｃ粒
子の直径ｄの方がＣ粒子の間隔Ｌより大であ．事が判っ
た（Ｌ＜ｄ）。すなわち、Ｃ粒子は局部的に凝集状態が
見られ分散状態は良好ではなかった。

【０１１６】そこで、比較例１０の素材から、Ｌ＜ｄで
Ｃ粒径が０．５μｍの接点を選択し、前記と同様の評価
を実施したところ、特に再点弧発生率に於いて、上記実
施例４の１，０００回遮断時の再点弧発生頻度を基本と
して、比較例１１の再点弧発生頻度を比較すると、比較
例１１では１０００回遮断で２倍程度の増加（特性低
下）に止まっていたが、２０，０００回遮断では２．６
〜１３倍に増加していると共に発生頻度には大きなばら
つきも見られた。

【０１１７】裁断耗性は標準としている実施例４と比較
して、同様の評価を実施したところ、１〜１００回開閉
の範囲では１．２〜１．４５倍程度の増加であったが、
１９、９００〜２０，０００回開閉中の裁断電流値に於
いて３倍以上の増加（特性劣化）が見られた。

【０１１８】実施例２５〜２６，比較例１２ 前記実施例１〜２４，比較例１〜１１では、供試接点の
合金層の厚さを３ｍｍに一定に揃えた時についての本発
明効果を示したが、本発明効果はこれに限ることなく発
揮される。すなわち、接点の厚さが０．３ｍｍで好まし
い特性を発揮している（実施例２５）。その厚さが更に
厚い６ｍｍの場合でも同様である（実施例２６）。

【０１１９】しかしながら、合金層の厚さが０．１ｍｍ
（比較例１２）では、遮断特性評価後の接点面の一部分
に下地材である純Ａｇ層の露出や合金層に亀裂、破断が
認められている。これが一因となって再点弧特性、耐消
耗性の評価を中止した。従って合金層の厚さは、０．３
ｍｍ以上とすることが望ましい。Ａｇ−ＷＣ接点の内部
方向（垂直の方向）に向かってＡｇ量を増加させたり、
この合金層の下部にＣｕ層を付与するなどによって接点
素材としての導電率を改善する事も可能である。

【０１２０】実施例２７〜２９，比較例１３ 前記実施例１〜２６，比較例１〜１２では、接点面の平
均表面仕上げの粗さを０．３μｍに一定に揃えた時につ
いての本発明効果を示したが、本発明効果はこれに限る
ことなく発揮される。すなわち、接触面の平均表面仕上
げの粗さを０．０５μｍ、１μｍ、１０μｍとしても好
ましい特性を発揮した（実施例２７〜２９）。

【０１２１】なお、接触面の平均表面仕上げの粗さを逆
に極端に平滑とすると、仕上げ加工の条件によっては、
加工の途中にＡｇのみが除去されることがあり、ＷＣの
みが表面に残りＡｇ相の存在が少ない接触面となりやす
い。その結果接触抵抗特性、温度上昇特性に問題を生ず
る。

【０１２２】一方、接触面の平均表面仕上げの粗さを２
５μｍ（比較例１３）とした時には、再点弧発生頻度が
著しく増大しかつばらつき幅も大となった。すなわち、
比較対象としている実施例４の１，０００回遮断時の再
点弧発生頻度を基本として、比較例１３の再点弧発生頻
度比較を比較すると、比較例１３では１０００回遮断で
４〜２０倍に増加（特性低下）、２０，０００回遮断で
も３．５〜２７．５倍に増加した。消耗量も４．４〜１
９．６倍に増加した。従って接触面の平均表面仕上げの
粗さは、０．０５〜１０μｍとすることが望ましい。な
お接触面の平均表面粗さを、前記０．０５〜１０μｍに
仕上げした接触面に対して、電圧１０ｋＶを印加した状
態で電流１〜１０ｍＡを遮断させ、表面を追加仕上げす
ることによって、再点弧特性の一層の安定化に寄与し
た。

【０１２３】上記実施例の結果からも理解される様に、
本発明に係わる真空遮断器用接点材料は、Ａｇ−ＷＣ合
金中のＣ量や存在状態を最適化すると共に補助成分とし
てＣｏ、Ｆｅ，Ｂｉ，Ｓｂ，Ｔｅなどを合金化させてる
事によって、特性の安定性を向上させた。

【０１２４】すなわち、非固溶状態もしくは化合物非形
成状態にある時のＣ量と間隙を最適化を図った。その結
果アークを受けた時に選択的に優先して蒸発、飛散する
Ａｇを少なくなる様に制御するのみならず被アーク時の
熱衝撃によっても接点面上には、再点弧発生に対して有
害な著しい亀裂発生も抑止され、ＷＣ粒子の飛散脱落も
軽減された。

【０１２５】この様に合金組織の均一化等の改良を図っ
たので、アークを受けた後でも接点表面の溶融、飛散損
傷が少なくなり、再点弧抑止に重要な影響を及ぽす接点
表面荒れを少なくし、耐アーク消耗性の向上にも有益と
なり、優れた特性を有する真空遮断器用接点材料を提供
できる。

【０１２６】

【発明の効果】本発明により、接点材料の信頼性を向上
させることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関口 薫旦 神奈川県川崎市川崎区日進町７番地１ 東 芝電子エンジニアリング株式会社内 (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 (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

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均粒径が０．１乃至６μｍの炭化タン
   グステンＷＣを重量割合で５５乃至７０％含有する銀−
   炭化タングステン合金からなる接点材料に於いて、等価
   直径が０．０１乃至５μｍで、しかも非固溶状態もしく
   は非化合物形成状態にあるカーボンＣが重量割合で０．
   ００５乃至０．２％存在していることを特徴とする接点
   材料。
2. 【請求項２】 重量割合で５％以下のコバルトＣｏと、
   平均粒径が０．１乃至６μｍの炭化タングステンＷＣを
   重量割合で５５乃至７０％含有する銀−炭化タングステ
   ン−コバルト合金からなる接点材料に於いて、等価直径
   が０．０１乃至５μｍで、しかも非固溶状態もしくは非
   化合物形成状態にあるカーボンＣが重量割合で０．００
   ５乃至０．２％存在していることを特徴とする接点材
   料。
3. 【請求項３】 重量割合で０．０１乃至０．５５％の鉄
   Ｆｅを含有した前記銀−炭化タングステン合金または前
   記銀−炭化タングステン−コバルト合金からなる接点材
   料に於いて、等価直径が０．０１乃至５μｍで、しかも
   非固溶状態もしくは非化合物形成状態にあるカーボンＣ
   が重量割合で０．００５乃至０．２％存在していること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載した接点材
   料。
4. 【請求項４】 ビスマスＢｉ、アンチモンＳｂおよびテ
   ルルＴｅのうち少なくとも１つを重量割合で０．０５乃
   至０．５％含有した前記銀−炭化タングステン合金また
   は前記銀−炭化タングステン−コバルト合金からなる接
   点材料に於いて、等価直径が０．０１乃至５μｍで、し
   かも非固溶状態もしくは非化合物形成状態にあるカーボ
   ンＣが重量割合で０．００５乃至０．２％存在している
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載した接点
   材料。
5. 【請求項５】 前記非固溶状態もしくは非化合物形成状
   態にあるカーボンＣが前記銀−炭化タングステン合金中
   に高度に分散分布し、それらのカーボン粒子間の間隙が
   最隣接するカーボン粒子の大きさより十分に隔離してい
   ることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載した接
   点材料。
6. 【請求項６】 接触面を請求項１乃至請求項５に記載し
   た接点材料で構成し、前記接触面から内部垂直の方向に
   向かって銅の含有量を次第に増加させたことを特徴とす
   る請求項１乃至請求項５に記載した接点材料。
7. 【請求項７】 接触面を請求項１乃至請求項６に記載し
   た接点材料で構成し、前記接触面の他方の面に銅の層を
   付与したことを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載
   した接点材料。
8. 【請求項８】 接触面を請求項１乃至請求項７に記載し
   た接点材料で構成し、前記銅の層の厚さを０．３ｍｍ以
   上としたことを特徴とする請求項１乃至請求項７に記載
   した接点材料。
9. 【請求項９】 接触面を請求項１乃至請求項８に記載し
   た接点材料で構成し、前記接触面の平均表面粗さを１０
   乃至０．０５μｍとしたことを特徴とする請求項１乃至
   請求項８に記載した接点材料。
10. 【請求項１０】 接触面を請求項１乃至請求項９に記載
    した接点材料で構成し、前記接触面に１０ｋＶ以上の電
    圧を印加した状態で１乃至１０ｍＡの電流を遮断させる
    ことによって表面仕上げを行なったことを特徴とする請
    求項１乃至請求項９に記載した接点材料。