JPH11195323A - 接点材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流裁断特性及び耐電圧特性を兼備した接点
材料を得ること。 【解決手段】 平均粒径が０．１〜９μｍであって含有
量が３０〜７０容積％ＴｉＣ、Ｖ及びＶＣの内の少なく
とも１種で成る耐弧成分と、含有量が耐弧成分に対して
０．００５〜０．５重量％であって、形状を球に換算し
たときの直径が０．０１〜５μｍで且つ非固溶状態又は
化合物非形成状態であるＣと、残部がＣｕで成る導電成
分とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電流裁断特性と耐
電圧特性とに優れた接点材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば真空バルブの接点は、耐溶着特
性、耐電圧特性、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、温度上昇特性
などを維持向上させるために種々の素材から構成されて
いる。

【０００３】しかし、上述要求特性は一般に互いに相反
する材料物性を要求する場合が多いことから、１つの元
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、素材張合わせなどによって、大電流
遮断用途、高耐電圧用途、低裁断用途などの様に特定用
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のが現状である。

【０００４】汎用の真空遮断器の基本三要件を満たす為
の大電流遮断用接点材料として、例えばＢｉやＴｅの様
な溶着防止成分を５重量％以下含有するＣｕ−Ｂｉ合
金，Ｃｕ−Ｔｅ合金が知られている（特公昭４１−１２
１３１号、特公昭４４−２３７５１号）。Ｃｕ−Ｂｉ合
金では、結晶粒界に析出した脆いＢｉ、Ｃｕ−Ｔｅ合金
は結晶粒界及び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
流遮断特性にも優れている。この合金のうちＢｉを例え
ば１０重量％程度とした接点では、適度な蒸気圧特性を
有するので、優れた電流裁断特性を発揮している（特公
昭３５−１４９７４号）。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、Ｃｕ−Ｃｒ合
金が知られている。この合金は前記Ｃｕ−Ｂｉ合金，Ｃ
ｕ−Ｔｅ合金よりも、構成成分間の蒸気圧差が少ない為
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、近年高信頼度形化と小形化を志向す
る真空遮断器としては、電流裁断特性と耐電圧特性（再
点弧特性）を一層改善する事が必要となっている。第１
としては、真空中でのアークの拡散性を利用して、高真
空中で電流裁断（あるいは電流開閉）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。真空バルブを十分な配慮なしに電動機負
荷など誘導性回路に用いて電流を遮断（しゃ断）する
時、過度の異常サージ電圧が発生し負荷機器の絶縁性に
影響を与える場合がある。この異常サージ電圧の発生原
因は、真空中に於ける小電流遮断（しゃ断）時に、低電
流側で発生する裁断（さい断）現象（交流電流波形の自
然ゼロ点を待たずに強制的に電流遮断が行われる事）、
あるいは高周波消弧現象などによるものである。異常サ
ージ電圧の値Ｖｓは、回路のサージインピーダンスＺ₀
と電流裁断（さい断）値Ｉｃに比例する。従って、異常
サージ電圧の値Ｖｓを低く抑制する為の１手段として電
流裁断値Ｉｃを低くする必要がある。ここで、Ａｇ−Ｗ
Ｃ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。

【０００６】この低裁断性用接点材料として、ＷＣの熱
電子放出効果とＡｇの適度の蒸気圧との相乗的作用によ
って優れた低裁断性を発揮するＡｇ−ＷＣ合金（Ａｇが
４０％）が知られている（特願昭４２−６８４４７
号）。また、耐弧成分材料の粒子直径（例えばＷＣの粒
径）を０．２〜１μｍとした接点材料の採用により、裁
断電流特性の改善に有効である事が示唆されている（特
公平５−６１３３８号）。さらに、ＷＣ−Ｃｏの粒子間
距離を０．３〜３μｍとした接点材料の採用により、ア
ーク陰極点の易動度が良好となり大電流遮断特性の向上
を計った接点材料も知られている（特開平４−２０６１
２１号）。

【０００７】第２としては、真空遮断器には電流遮断後
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、電気回路が一度電流遮断状態となった後
に導通状態に急激に変化する為、異常過電圧が発生しや
すい。電流遮断特性として好ましいＡｇ−ＷＣ合金を搭
載した遮断器でも、コンデンサバンクを遮断させ再点弧
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察される為、Ａｇ−Ｗ
Ｃ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。Ａｇ−ＷＣ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の抑制技術、接点表面形態の最
適化技術など、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。すなわち、
Ａｇ−ＷＣ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事を見出だした。そ
こで、Ａｇの溶融温度以上にて加熱するなど、あらかじ
めＡｇ−ＷＣ合金中の突発的ガス放出の一因を除去して
おく事や、Ａｇ−ＷＣ合金の合金中のポアや組織的偏析
を抑制する様に焼結技術を改良する事などによって、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。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Ａｇ−ＷＣ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事の要
求が高まり、それに伴う接点材料の開発、改良が急務と
なっている。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、電流開閉時のアーク
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、脱落消耗を招き、再点弧発生の一因と考えられる
事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。

【０００８】

【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Ｃｕ−Ｂｉ合金、Ｃｕ−Ｔｅ合金、Ｃｕ
−Ｃｒ合金に優先してＡｇ−ＷＣ合金を適用してきた
が、さらに強まる低裁断化と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となった上、両特性
をより高度に両立させる事が要望されてきている。すな
わち、今までに低裁断型接点材料として優先して使用し
てきたＡｇ−ＷＣ合金であっても、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、特に低裁断特性と再点弧特性とを
両立させた接点材料の開発が望まれている。本発明の目
的は、電流裁断特性と再点弧特性とを兼備した接点材料
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、平均粒径が０．１〜９μｍであって含有量
が３０〜７０容積％ＴｉＣ、Ｖ及びＶＣの内の少なくと
も１種で成る耐弧成分と、含有量が耐弧成分に対して
０．００５〜０．５重量％であって、形状を球に換算し
たときの直径が０．０１〜５μｍで且つ非固溶状態又は
化合物非形成状態であるＣと、残部がＣｕで成る導電成
分とを備えたことを要旨とする。

【００１０】ところで、前記した様に、Ａｇ−ＷＣ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が、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同時に改善する事と同
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
となっている。

【００１１】本発明におけるＣｕ−ＴｉＣ−Ｃ系接点に
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、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。

【００１２】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Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃ系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。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
なるアークが、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。

【００１３】その望ましい条件として、本発明ではＣｕ
−ＴｉＣ−Ｃ系合金中のＴｉＣ量やＣ量を最適化すると
共にＣの大きさを最適化した。その結果、再点弧抑制に
有効なＴｉＣ粒子とＣ粒子との密着強度の向上、接点材
料中のＣｕとＴｉＣとの組織的均一性をも図った。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Ｃｕ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、ＴｉＣ粒子の飛
散脱落も軽減された。特に、非固溶状態若しくは化合物
非形成状態にあるＣ量をＴｉＣ量に対して、０．００５
〜０．５（重量％）とし最適量化し、かつその大きさを
０．０１〜５μｍ以下（球に換算した時の直径）に制限
した。この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。

【００１４】以上は主としてＣｕ−ＴｉＣ−Ｃを代表例
として示したが、Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃｏ合金、Ｃｕ−Ｔｉ
Ｃ−Ｆｅ合金、Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｎｉ合金に対しても所定
条件のＣの存在は同じ傾向の効果を得る。

【００１５】なお、本発明者らの実験によれば、Ｃｕ−
ＴｉＣ中でのＣの量や大きさを最適化する事によって、
合金組織中でのＣｕ、ＴｉＣ，Ｃの均一分布化、Ｃｕ、
ＴｉＣ，Ｃの互いの密着強さ等の改良を図ったので、ア
ークを受けた後でも再点弧発生に有害となる巨大溶融痕
跡、飛散損傷などが少なくなると共に再点弧抑止上で重
要な影響を及ぼす接点表面荒れも少なくなり、耐アーク
消耗性の向上にも有益となった。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、裁断特性を向上さ
せた上でＣｕ−ＴｉＣ合金の再点弧発生頻度の抑制と耐
消耗性の向上を得た。

【００１６】所定比率のＣｕ−ＴｉＣ中の存在するＣが
非固溶状態若しくは化合物非形成状態にある事が好まし
く、この様な状態（Ｃが非固溶状態若しくは化合物非形
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。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、本発明者らの実験観察によれば、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。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。

【００１７】再点弧の発生に対する本発明者らの模擬再
点弧発生実験による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、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
機械的外部条件などが関係していた。本発明者らは、セ
ラミックス製絶縁容器外管、接点、アークシールド、金
属蓋体、通電軸、封着金具、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
は脆性な為、投入時、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、飛散が多く観察されたＣｕ−Ｂ
ｉ，Ｃｕ−Ｔｅ，Ｃｕ−Ｃｒ合金よりも高硬度、高融点
性のＣｕ−ＴｉＣの方が有利であるとの知見も得た。更
に重要な観察知見は、同じＣｕ−ＴｉＣであっても電極
空間への微小金属粒子の放出、飛散にある程度のばらつ
きが存在した。Ｃｕ−ＴｉＣの製造過程での特に接点の
仕上げ加工面など表面粗さがある程度平滑な程好まし
く、また焼結温度の高い方が再点弧発生の抑制に有利な
傾向にある事であった。

【００１８】この観察知見は、Ｃｕ−ＴｉＣ系合金の改
良の必要性と共に再点弧抑制の可能性を示唆している。
そこで本発明者らは補助成分としてＣｕ−ＴｉＣ中での
所定条件のＦｅの存在が投入時、遮断時の衝撃による電
極空間への微小金属粒子の放出、飛散の低減に、有益で
ある事を認めた。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Ｃｕ−ＴｉＣ中の
Ｆｅの存在によって、ＣｕとＴｉＣ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
為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。この様にＣｕ−ＴｉＣ中のＣ，Ｆ
ｅ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。以上の様にＣｕ−ＴｉＣの製造プロ
セスに於いて、焼結、溶浸条件や［Ｃｕ・ＴｉＣ］混合
粉体の解砕・分散・混合条件を組合わせて真空バルブよ
う接点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Ｃｕ−ＴｉＣ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
を行う事が再点弧抑制に有益であることを示している。
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［Ｃｕ］と［ＴｉＣ］と［Ｃ］との均一
混合方法や、原料粉［Ｃｕ］と［ＴｉＣ］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
あった。

【００１９】すなわち本発明者らの再点弧現象の発生の
時期とＣｕ−ＴｉＣ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。
（ロ）：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、あらかじ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、直接焼結技術が関与するもの
ではないが、電流遮断開閉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。（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（Ｃｕ粉、ＴｉＣ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。

【００２０】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）（ロ）（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推察された。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。

【００２１】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［Ｃｕ］と［ＴｉＣ］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［ＣＵ・ＷＣ］混合粉体
を得る必要があり、更に所定量のＣや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。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。本発明の要旨は、Ｃｕ−ＴｉＣ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
る為に、Ｃｕ−ＴｉＣ中に存在するＣを非固溶状態若し
くは化合物非形成状態とし、その量をＴｉＣ量に対し
て，０．００５〜０．５（重量％）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０．０１〜５μｍ
（球に換算した時の直径）の範囲としたことにより、前
記効果を得たものである。従って、Ｃｕ−ＴｉＣ系接点
材料中のＣの平均粒径と量とその分散度が重要なポイン
トとなる。以下に本実施の形態の効果を明らかにした評
価条件、評価方法などを示す。

【００２３】（１） 裁断特性 直径２０ｍｍ，厚さ４ｍｍで、一方は平面、他方が５０
ｍｍＲ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ＬＣ回路を経て５０Ｈｚ，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（１
９，９００〜２０，０００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２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。

【００２４】（２） 再点弧特性 計３０ｍｍ，厚さ５ｍｍの円盤状接点をディマウンタブ
ル形真空バルブに装着し、６ｋＶ×５００Ａの回路を１
〜１，０００回遮断、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に示した。接点
の装着に際しては、ベーキング加熱（４５０℃×３０
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つきを考慮して６本の
真空バルブの上限値の平均と、下限値の平均を示した。
この再点弧発生頻度はその値が小さく、ばらつき範囲も
小さいほど優れた再点弧特性を有していると言える。

【００２５】（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２の値を１．０とし相対比較した。

【００２６】（４） 接点の製造方法の一例 本実施の形態に置ける接点材料の製造に供した方法の一
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、ＴｉとＣで構成したスケルトンにＣｕを溶かし流
し込む溶浸法と、ＴｉＣ，Ｃ粉とＣｕ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。

【００２７】本実施の形態では、再点弧発生率の引き金
の１つとされているＣｕ−ＴｉＣ合金中でのＣ（非固溶
若しくは化合物非形成状態）の存在状態とその量とを最
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、Ｃｕ−ＴｉＣ合金中でのＣの存在状態を左右す
るＣｕ−ＴｉＣ合金の製造方法も重要である。

【００２８】すなわち、本発明の実施に於いて好適なＴ
ｉＣ粉は、例えば加熱処理温度及び時間、雰囲気などを
制御する事によって、非固溶若しくは化合物非形成状態
にあるＣ量及び粒径、粒度分布を調整すると共に化学量
論的には（ＴｉＣ_{1 0.7} ）の範囲にあるＴｉＣを選択
する。著しく微量なＣ（非固溶若しくは化合物非形成状
態）の量の制御技術として、上記したＴｉＣ粉を加熱処
理する方法以外には例えばＴｉＣと共にある種の有機物
を熱分解させた時、ＴｉＣ表面に分解析出したＣを利用
する事によっても得る事が出来る。またＴｉＣ表面にＣ
スパッタ膜を付着させた後これを原料ＴｉＣとして利用
する方法も選択した。

【００２９】このＣｕ−ＴｉＣ合金中のＣ（非固溶若し
くは化合物非形成状態）の量及び大きさは、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。なお
Ｃｕ−ＴｉＣ合金中のＴｉＣの総量も多くすると同様に
再点弧発生率が増大（特性低下）する傾向にある。

【００３０】Ｃｕ−ＴｉＣ合金中の製造方法は、Ｃの量
がＴｉＣ量，Ｃｕ量に比較し極めて少量ない為、均質混
合性を良くする事が重要な課題である。その均質混合性
を良くする手段として、本発明では、例えば最終的に必
要なＴｉＣ量（３０〜７０容積％）の内の一部から取り
出した極く少量のＴｉＣとＣ粉とを（好ましくは近似の
容積）を混合（必要によりＢｉ、Ｓｂ，Ｔｅの少なくと
も１つを追加。またＦｅ，Ｃｏ、Ｎｉ，Ｃｒ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ＴｉＣ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［ＴｉＣ，
Ｃ］粉を得る。この［ＴｉＣ，Ｃ］粉と所定量のＣｕ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回若しくは複数
回組合せて、Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃ接点素材（又はＣｕ−Ｔ
ｉＣ−Ｃｏ−Ｃ，Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｆｅ−Ｃ、Ｃｕ−Ｔｉ
Ｃ−Ｎｉ−Ｃ，Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃ、Ｃｕ−
ＴｉＣ−Ｃｏ−Ｃ−Ｂｉ接点素材など）を製造（以下Ｃ
ｕ−ＴｉＣ−Ｃで代表）し、所定形状に加工して接点と
した（製法例１）。

【００３１】別の合金化の方法として、逆に最終的に必
要なＣｕ量の内の一部から取り出した極く少量のＣｕと
Ｃ粉とを（好ましくは近似の容積）を混合（必要により
Ｂｉを追加、また必要によりＦｅ，Ｃｏ、Ｎｉ，Ｃｒ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Ｃｕ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［Ｃ
ｕ，Ｃ］粉を得る。この［Ｃｕ，Ｃ］粉と所定ＴｉＣ粉
（最終的に必要なＴｉＣ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、Ｃｕ−Ｔｉ
Ｃ−Ｃ接点素材又はＣｕ−ＴｉＣ−Ｃ−Ｂｉ接点素材を
製造した（製法例２）。

【００３２】他の製造方法としては、上記方法で製造し
た第ｎ次混合［ＴｉＣ，Ｃ］粉または［ＴｉＣ，Ｃｏ，
Ｃ］粉を，１２００℃の温度で焼結し所定空隙率をもつ
｛ＴｉＣ，Ｃ｝スケルトンを作製し、その空孔中にＣｕ
（必要によりＢｉも追加）を例えば１１５０℃の温度で
溶浸しＣｕ−ＴｉＣ−Ｃ接点素材又はＣｕ−ＴｉＣ−Ｃ
−Ｂｉ接点素材を製造した（製法例３）。

【００３３】また別の合金化の方法としては、［Ｔｉ
Ｃ，Ｃ］粉または［ＴｉＣ，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Ｃｕを例えば１１５０℃の温
度で溶浸しＣｕ−ＴｉＣ−Ｃ接点素材を製造した（製法
例４）。

【００３４】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、Ｔｉ粉の表面にＣを被覆
（必要によりＢｉも同時に）したＣ被覆Ｔｉ粉を得て、
このＣ被覆Ｔｉ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１０５０℃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、Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃ接点素材又はＣｕ
−ＴｉＣ−Ｃ−Ｂｉ接点素材を製造した（製法例５）。

【００３５】また別の合金化の方法としては、特にＣｕ
粉、ＴｉＣ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。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。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
とを重畳させる本方法では、前記Ｒ／Ｓ比率をほぼ１０
〜０．１程度に分布している為、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。更に必要以上のエネルギー入力がなく粉体が変質す
る事がない。この様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）。

【００３６】Ｃｕ−ＶＣ−Ｃの場合も同じ製法が選択出
来る。本実施の形態では、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。以下、評価条件
を表１及び表２、結果を表３及び表４にまとめる。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表３】

【００４０】

【表４】

【００４１】次に、本発明の実施の形態につき、表１乃
至表４を参照しながら詳細に説明する。 （実施例１〜３，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：ＡＬ₂ Ｏ₃ ）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。

【００４２】封着金具として、板厚さ２ｍｍの４２％Ｎ
ｉ−Ｆｅ合金を用意した。ロウ材として、厚さ０．１ｍ
ｍの７２％Ａｇ−Ｃｕ合金板を用意した。上記用意した
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^-4Ｐａ．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。

【００４３】平均粒径が１．３μｍのＴｉＣ_1.0 粉、粒
子直径（大きさ）が０．０５μｍのＣ（非固溶若しくは
化合物非形成状態にあるＣ）を０．０５重量％，粒子直
径（大きさ）が１〜１０μｍのＣｏを０．９重量％とし
たＣｕ−ＴｉＣ合金を前記製造法１〜６の方法を適宜選
択しながら、２０〜８０容積％ＴｉＣ−Ｃｏ−Ｃ残部Ｃ
ｕの接点素材を製造した（実施例１〜３，比較例１〜
２）。

【００４４】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
にある時にＣ量が０．０５％のＣｕ−ＴｉＣ−Ｃ合金を
選出したものである。

【００４５】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、耐消耗性を測定し実施例２の特性
を標準に比較検討した。その内容を表に示した。なお、
本実施の形態に於いては、便宜上ＴｉＣ、残部Ｃｕを容
積％とし、他の元素は作業上便利な為、重量％（ＴｉＣ
量に対する）として実施した。

【００４６】ＴｉＣ量を３０〜７０容積％とした時に
は、裁断特性、再点弧発生率、耐消耗製のいずれもが良
好な特性を発揮している（実施例１〜３）。しかしＴｉ
Ｃ量を２０容積％とし残部Ｃｕ（比較例１）としたＣｕ
−ＴｉＣ−Ｃ合金に於いて、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２と比較して、
１．０５〜１．２倍程度の消耗で好ましい範囲であった
が、しかし、裁断特性評価を実施したところ、開閉初期
（１〜１００回開閉中）の範囲では特性の低下はわずか
であったが、開閉後期（１９，９００〜２０，０００回
開閉中）の裁断電流値に於いて、２倍程度の若干増加
（特性劣化）した。また再点弧発生率においては、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２の１，０００回遮断時の再
点弧発生頻度を基本として、比較例１の再点弧発生頻度
比較を比較すると、比較例１では１０００回遮断で３５
〜７０倍に増加（特性低下）、２０，０００回遮断では
１２〜１１６倍に増加（特性低下）した。

【００４７】一方ＴｉＣ量を８０容積％とし残部Ｃｕ
（比較例２）としたＣｕ−ＴｉＣ−Ｃ合金では、同様の
評価を実施したところ、開閉初期（１〜１００回開閉
中）、開閉後期（１９，９００〜２０，０００回開閉
中）の裁断電流値は、標準とする実施例２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
らつきとが見られた。すなわち比較対象としている実施
例２の１，０００回遮断時の再点弧発生頻度を基本とし
て、比較例２の再点弧発生頻度比較を比較すると、比較
例２では１，０００回遮断で７０〜１３０倍に増加（特
性低下）、２０，０００回遮断では９３〜１０３倍に大
幅に増加（特性低下）した。耐消耗性（７．２ｋＶ，
４．４ｋＡを１，０００回遮断させた後の重量変化）
は、比較例２は、比較対象としている実施例２の３．６
〜６．６倍に増加した。

【００４８】顕微鏡観察の結果によれば、接点表面はＣ
ｕの不在部分の点在、ＴｉＣの凝集とＴｉＣの脱落が見
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１〜３で示したＴｉＣ量３０
〜７０容積％の範囲に於いて有効に発揮される。

【００４９】（実施例４〜５，比較例３〜４）前記実施
例１〜３，比較例１〜２では、非固溶状態もしくは化合
物非形成状態にあるＣ量を０．０５重量％とし、ＴｉＣ
の平均粒径（粒子を球体とした時の直径）を１．３μｍ
とした場合の各特性に及ぼすＴｉＣ量の効果について示
したが、非固溶状態もしくは化合物非形成状態にある時
のＣ量は０．０５重量％に限ることなく効果は発揮され
る。

【００５０】すなわち、上記Ｃ量を０．００５重量％以
下、０．００５重量％〜１．５重量％含有するＣｕ−Ｔ
ｉＣ−Ｃ系合金を前記方法を選択して製造した。Ｃ量が
０．００５重量％以下のＣｕ−ＴｉＣ−Ｃ合金の場合
（比較例３）では、裁断特性は開閉初期（１〜１００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。

【００５１】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Ｃｕ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。

【００５２】これに対して前記Ｃ量が０．００５重量％
〜０．５重量％（実施例３〜４）では、裁断特性、再点
弧発生率、耐消耗性のいずれもが良好な特性を発揮して
いる。すなわち、Ｃ量が０．００５重量％〜０．５重量
％のＣｕ−ＴｉＣ合金の場合（実施例４〜５）では、
０．４〜３×１０^-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、実施例２と
同レベル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０．８５〜１．１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，
０００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３より平滑な
状態が観察された。

【００５３】一方、前記Ｃ量を１．５重量％としたＣｕ
−ＴｉＣ−Ｃ系合金（比較例４）に対して同様の評価を
実施したところ、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
許容範囲にあったが、７．２ｋＶ×４．４ｋＡを１，０
００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
つきも多く、６ｋＶ×５００Ａの回路を２０，０００回
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大きく好ましくなかった。２０，０
００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Ｃｕ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。顕微鏡観
察の結果によれば、接点表面にＣｕの欠乏層やＴｉＣの
凝集、脱落が見られた。これらより、Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃ
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、０．００５〜０．５％の範囲に於いて効果を発揮す
る。

【００５４】観察の結果、Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃ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（本発明）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が非固溶状態もしくは炭化物など
の化合物非形成状態にないＣｕ−ＴｉＣ−Ｃでは、開閉
回数の進行ととも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。

【００５５】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、合金中に非固溶状態もしく
は化合物非形成状態にあるＣ量は、実施例３〜４で示し
た０．００５重量％〜０．５重量％（実施例３〜４）の
範囲に於いて有効に発揮される。

【００５６】（実施例６〜８，比較例５）前記実施例１
〜５，比較例１〜４では、Ｃｕ−ＴｉＣ合金中のＣｏ量
を０．９％に一定とした時の本発明効果を示したが、本
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、０．２〜１０．０重量％とした場合の
５０容積％ＴｉＣ残部Ｃｕ合金（実施例６〜８）に於い
て、同様の評価を実施したところ再点弧発生率は、０．
４〜１．８×１０^-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。

【００５７】裁断特性も、開閉初期（１〜１００回開閉
中）の０．８〜１．５Ａ、開閉後期（１９，９００〜２
０，０００回開閉中）の１．１〜１．６Ａが示す様に好
ましい裁断値と低い変動幅を示し許容範囲であった。

【００５８】耐消耗性も、実施例２と比較して０．９〜
３．１倍の範囲にあった。しかし、Ｃｏ量を１０％とし
た５０重量％ＴｉＣ残部Ａｇ合金（比較例５）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
合金自体の導電率が向上した事と、ＴｉＣ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。
更に上記実施例２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する
と、比較例３では１，０００回遮断で１．７〜３倍に増
加（特性低下）、２０，０００回遮断では２〜３倍に増
加した。

【００５９】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
凝集させ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ためには実
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Ｃｕ−ＴｉＣ接点に
於いて有効に発揮される。

【００６０】（実施例９〜１１）上記実施例６〜８，比
較例５ではＣｏを補助成分として使用したＣｕ−ＴｉＣ
−Ｃ合金の諸特性について示したが、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ
であっても比較対象とした実施例２と同等の裁断特性、
再点弧特性、耐消耗性を発揮する（実施例９〜１１）。

【００６１】（実施例１２〜１５，比較例６〜７）前記
実施例１〜１１，比較例１〜５では、Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃ
系合金，Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃｏ−Ｃ系合金中のＴｉＣ粒子
の平均粒径（粒子を球体とした時の直径）を１．３μｍ
とした場合の本発明効果について示したが、本効果は平
均粒径はこれに限ることなく発揮される。

【００６２】（実施例１６〜１９，比較例８）前記実施
例１〜１５，比較例１〜７では、Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃ系合
金中を、より一層健全な接点素材とする為の補助成分と
して、粒径が１〜５μｍのＣｏを選択し焼結した例につ
いて示した。本発明ではＴｉＣの粒径を１．３μｍとし
た上で、補助成分としてＣｏ以外のＦｅ，Ｎｉを選択し
ても同様の効果が得られている。すなわち、補助成分と
して５μｍの粒径よりなるＮｉ、１０μｍの粒径よりな
るＦｅに於いて、裁断特性、再点弧発生率、耐消耗性の
いずれもが標準としている実施例２と比較して、ほぼ同
等の特性を発揮している（実施例１６〜１７）。補助成
分とし、更にＣｒを選択しても同様の効果が得られてい
る。すなわち、補助成分として０．１〜２μｍの粒径よ
りなるＣｒに於いても、裁断特性、再点弧発生率、耐消
耗性のいずれもが標準としている実施例２と比較して、
ほぼ同等の特性を発揮している（実施例１８〜１９）。

【００６３】しかし、補助成分として４４μｍの粒径よ
りなるＣｒでは、同様の評価を実施したところ、裁断特
性では、開閉初期（１〜１００回開閉中）の範囲では、
比較対象としている実施例２の約２倍程度に若干増加
（特性劣化）し、開閉後期（１９，９００〜２０，００
０回開閉中）では、１．５〜２．５倍に増加（特性劣
化）した。また再点弧発生率に於いては、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２の１，０００回遮断時の再点弧発
生頻度を基本として、比較例８の再点弧発生頻度比較を
比較すると、比較例８では１，０００回遮断で３５〜６
０倍に増加（特性低下）、２０，０００回遮断では５６
〜６０倍に増加（特性低化）した。耐消耗性（７．２ｋ
Ｖ，４．４ｋＡを１，０００回遮断させた後の重量変
化）は実施例２の消耗を１，０とした時の消耗特性は、
１０．６〜２１．８倍に達した（比較例８）。

【００６４】顕微鏡観察の結果によれば、比較例８接点
の表面はＣｕ部分が選択的に著しい凹凸損傷を受けてい
る。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、Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃ系合金に於いて、Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｒより選択した補助成分の粒径は、
実施例１６〜１９及び実施例１〜１５で示した様に、１
０μｍ以下の範囲に於いて、本技術が有効に発揮され
る。

【００６５】（実施例２０〜２３，比較例９）前記実施
例１〜１９，比較例１〜７では、Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃ系合
金中に非固溶状態もしくは化合物非形成状態で存在して
いるＣの大きさ（Ｃの粒径，Ｃが凝集している時にはそ
の集団を指す。Ｃが不定形の時にはその不定形を円に換
算した時の直径で示した）が０．０５μｍの場合につい
て示したが、本発明効果はＣの平均粒径は０．５μｍに
限ることなく発揮される。

【００６６】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ぼ同等の良好な
特性を発揮している（実施例２０〜２３）。

【００６７】しかしＣの平均粒径を２５μｍとした５０
％ＴｉＣ−５Ｃｏ残部Ｃｕ（比較例１０）に於いて同様
の評価を実施したところ、裁断特性は、開閉初期（１〜
１００回開閉中）では、比較対象としている実施例２の
０．９〜１．８倍の範囲であり、許容される程度である
が、開閉後期（１９，９００〜２０，０００回開閉中）
では、２．３〜３．４倍に増加（特性劣化）した。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。すなわち比較対象としている実施例
２の１，０００回遮断時の再点弧発生頻度を基本とし
て、比較例２の再点弧発生頻度比較を比較すると、比較
例９では１，０００回遮断で１５０〜６７．５倍に増加
（特性低化）、２０，０００回遮断でも１２３〜９３倍
に増加した。耐消耗性（７．２ｋＶ，４．４ｋＡを１，
０００回遮断させた後の重量変化）は、標準としている
実施例２の消耗を１．０とした時の消耗特性は、１０．
６〜２１．８倍に達し大幅な消耗量を示した（比較例
９）。顕微鏡観察の結果によればＣの平均粒径を２５μ
ｍとした比較例９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２０〜２３で示し
たＣの平均粒径は、０．０１〜５μｍに於いて有効に発
揮された。

【００６８】（実施例２４〜２５，比較例１０）前記実
施例１〜２３，比較例１〜９では、ＴｉとＣとの化学量
論的な比率として、ＴｉＣ_1.0 を使用した合金中につい
て本効果を発揮する事を示したが、ＴｉＣ_1.0 に限るこ
となく実施出来る。ＴｉＣとして、ＴｉＣ_0.95，ＴｉＣ
_0.70に於いても同様に効果を示した（実施例２４〜２
５）。すなわち上記同様の評価を実施したところ、裁断
特性としては開閉初期（１〜１００回開閉中）では、比
較対象としている実施例２の１．２〜１．１倍、開閉後
期（１９，９００〜２０，０００回開閉中）でも、１．
３〜１．２の範囲であり許容される変化を示した。再点
弧特性も比較対象としている実施例２の１，０００回遮
断時の再点弧発生頻度を基本として、比較例２の再点弧
発生頻度比較を比較すると、比較例１０では１，０００
回遮断で１．５〜１．３倍、２０，０００回遮断でも
１．３〜２．６倍程度の変化であった。耐消耗性（７．
２ｋＶ，４．４ｋＡを１，０００回遮断させた後の重量
変化）も、標準としている実施例２の消耗を１．０とし
た時の消耗特性は、１．０５〜１．１倍でほぼ変化のな
い消耗量を示した。以上が示している様にいずれもがほ
ぼ同等の良好な特性を発揮している（実施例２４〜２
５）。これに対して、ＴｉとＣとの化学量論的な比率と
して、ＴｉＣ_0.55（比較例１０）のＴｉＣを使用した時
には、裁断特性としては開閉初期（１〜１００回開閉
中）では、比較対象としている実施例２の１．４〜１．
４倍、開閉後期（１９，９００〜２０，０００回開閉
中）では、１．８〜３．３の範囲に増加した。再点弧特
性も比較対象としている実施例２の１，０００回遮断時
の再点弧発生頻度を基本として、比較例２の再点弧発生
頻度比較を比較すると、比較例１０では１，０００回遮
断で１３〜７．２倍、２０，０００回遮断でも９．３〜
１２．３倍に増加している。耐消耗性（７．２ｋＶ，
４．４ｋＡを１，０００回遮断させた後の重量変化）
も、標準としている実施例２の消耗を１．０とした時の
比較値は、１８．４〜２４．８倍になり、消耗量の大幅
な増加を示した（比較例１０）。

【００６９】（実施例２６，比較例１１）本実施の形態
におけるＣｕ−ＴｉＣ−Ｃ系接点材料では、ＴｉＣ量、
ＴｉとＣとの化学量論的な形態、ＴｉＣの大きさ（平均
粒子直径）が裁断特性と再点弧特性と耐消耗性の維持に
重要である事を示した。さらにＣｕ−ＴｉＣ−Ｃ系合金
中に非固溶状態もしくは化合物非形成状態で存在してい
るＣの大きさ（Ｃの粒径，Ｃが凝集している時にはその
集団を指す。Ｃが不定形の時にはその不定形を円に換算
した時の直径で示した）も、前記特性を好ましい範囲に
バランスさせる上で極めて重要である事が判った。

【００７０】しかし、本発明では上述したＴｉＣの存在
形態（ＴｉＣの量、ＴｉとＣとの化学量論的な形態、Ｔ
ｉＣ大きさ）、Ｃの存在形態（Ｃの量、Ｃの大きさ）の
みでなく、さらに、合金中でのＣの分散度（最近接する
Ｃ粒子間の間隔）を好ましい範囲に制御する事もによっ
て効果、信頼性を一層向上させる事を出来る。

【００７１】すなわち、Ｃの分散度として、最近接する
２個のＣ粒子間の間隔Ｌが、２個のＣ粒子の内の小さい
方のＣ粒子の直径ｄ以上に隔離しているＬ＞ｄの場合
（記号；Ｘ）、最近接する２個のＣ粒子間の間隔Ｌが、
２個のＣ粒子の内の小さい方のＣ粒子の直径ｄと同等か
それ以上に隔離しているＬ≧ｄの場合（記号；Ｙ）、上
記実施例１〜２５，比較例１〜１０では、Ｘ又はＸ〜Ｙ
について示したが、本発明の実施では、Ｙの範囲であっ
ても良好な特性を示している（実施例２６）。

【００７２】しかしＣの分散度が逆に近接する２個のＣ
粒子間の間隔Ｌが、２個のＣ粒子の内の小さい方のＣ粒
子の直径ｄ以下に近接しているＬ≦ｄの場合（記号；
Ｚ）では、著しい特性の低下を示好ましくなかった（比
較例１１）。

【００７３】（実施例２７，比較例１２）前記実施例１
〜２６，比較例１〜１１では、供試接点の厚さ３ｍｍに
一定に揃えた時についての効果を示したが、効果は接点
厚さは３ｍｍ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２７）。しかしながら、合金層の厚さを０．０
５ｍｍ（比較例１２）とした場合では、遮断特性評価後
の接点面の一部分に下地材である純Ｃｕ層の露出や合金
層に亀裂、破断が認められ、更には開閉或いは遮断の途
中で接点が台から脱落し、その為再点弧特性、耐消耗性
の評価を中止した。従って合金層の厚さは、０．３ｍｍ
以上とすることが望ましい。

【００７４】Ｃｕ−ＴｉＣ接点の内部方向（垂直の方
向）に向かってＣｕ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。

【００７５】（実施例２８〜２９，比較例１３）前記実
施例１〜２７，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
効果を示したが、効果は平均表面粗さは０．３μｍ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、１０μｍとしても好ましい
特性を発揮した（実施例２８〜２９）。なお、接触面の
平均表面仕上げの粗さを逆に極端に平滑にする事は、経
済性に問題を残す為、本発明では除外した。

【００７６】一方、接触面の平均表面仕上げの粗さを３
６μｍ（比較例１３）とした時には、裁断特性としては
開閉初期（１〜１００回開閉中）では、比較対象として
いる実施例２の１．２〜１．１倍、開閉後期（１９，９
００〜２０，０００回開閉中）でも、１．０倍であり極
めて安定した好ましい特性を示している。しかし、再点
弧特性はその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２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１，０００回遮断で３２〜２３．５倍に増加（特性低
下）、２０，０００回遮断でも３５〜３４倍に増加（特
性低下）した。消耗量も６．２〜２０．６倍に増加し
た。

【００７７】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の小電流を遮断させ、接点表面に追加仕上
げを与える事によって、再点弧特性の一層の安定化に寄
与した。

【００７８】また、本発明は次のようにしてもよい。 （変形例−１）上記実施例１〜２９，比較例１〜１３
は、耐弧成分としてＴｉＣを使用した場合について示し
たが、ＴｉＣの一部もしくは総てをＶＣ（バナジウム炭
化物）に置換しても全く同等の特性効果を得る事ができ
る。すなわち実施例２で示したＣｕ−５０容積％ＴｉＣ
−０．０５重量％Ｃ合金（補助成分として０．９重量％
Ｃｏ）のＴｉＣをＶＣに代替した（実施例３０）。Ｔｉ
Ｃの一部１／２をＶＣに代替した（実施例３１）につい
て、同様の評価を実施した結果、両者とも、裁断特性は
開閉初期（１〜１００回開閉中）の０．９〜１．１倍、
開閉後期（１９，９００〜２０，０００回開閉中）も
１．０〜１．２倍の範囲で安定し好ましい裁断特性と低
い変動幅を示し許容範囲であった。また再点弧発生率
も、１．２〜１．３倍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。耐消耗性も、１．１〜１．３倍の範囲にありほぼ同
等の特性を示した。

【００７９】（変形例−２）上記実施例１〜２９，比較
例１〜１３、および変形例１では、Ｃｕ−ＴｉＣ−Ｃ系
合金を主体として、その裁断特性、再点弧特性、耐消耗
性の評価結果について示したが、特に耐溶着性を要求す
る真空遮断器に対しては、本合金に０．０５〜０．５重
量％の溶着防止成分の添加が有効である。すなわち実施
例２で示したＣｕ−５０容積％ＴｉＣ−０．０５重量％
Ｃ合金（補助成分として０．９重量％Ｃｏ）に例えば
０．２重量％のＢｉを含有した合金（実施例３２）につ
いて、前記と同条件のテストを実施したところ、裁断特
性は開閉初期（１〜１００回開閉中）の０．８〜１．１
倍、開閉後期（１９，９００〜２０，０００回開閉中）
も１．０〜１．３倍の範囲で安定し好ましい裁断特性と
低い変動幅を示し許容範囲であった。また再点弧発生率
も、０．９〜１．０倍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。耐消
耗性も、１．１〜１．２倍の範囲にありほぼ同等の特性
を示した。

【００８０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、平均粒径
が０．１〜９μｍであって含有量が３０〜７０容積％Ｔ
ｉＣ、Ｖ及びＶＣの内の少なくとも１種で成る耐弧成分
と、含有量が耐弧成分に対して０．００５〜０．５重量
％であって、形状を球に換算したときの直径が０．０１
〜５μｍで且つ非固溶状態又は化合物非形成状態である
Ｃと、残部がＣｕで成る導電成分とを備えたので、電流
裁断特性及び耐電圧特性を兼備した接点材料を得ること
ができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大島 巖 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 (72)発明者 本間 三孝 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

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均粒径が０．１〜９μｍであって含有
   量が３０〜７０容積％ＴｉＣ、Ｖ及びＶＣの内の少なく
   とも１種で成る耐弧成分と、含有量が前記耐弧成分に対
   して０．００５〜０．５重量％であって、形状を球に換
   算したときの直径が０．０１〜５μｍで且つ非固溶状態
   又は化合物非形成状態であるＣと、残部がＣｕで成る導
   電成分とを有する接点材料。
2. 【請求項２】 平均粒径が１０μｍ以下であって含有量
   が前記耐弧成分に対して５重量％以下のＣｏ、Ｎｉ及び
   Ｆｅの内のいずれか１種から成る第一の補助成分、もし
   くは平均粒径が１０μｍ以下であって含有量が前記耐弧
   成分に対して２重量％以下のＣｒから成る第二の補助成
   分が含有したことを特徴とする請求項１記載の接点材
   料。
3. 【請求項３】 前記Ｃは、前記導電成分と耐弧成分との
   合金中に分散分布し、当該Ｃ粒子の間隙は最隣接するＣ
   粒子の大きさよりも大きく隔離していることを特徴とす
   る請求項１又は請求項２記載の接点材料。
4. 【請求項４】 Ｂｉ、Ｓｂ及びＴｅの内の少なくとも１
   種を０．０５〜０．５重量％含有したことを特徴とする
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の接点材料。
5. 【請求項５】 前記耐弧成分がＴｉＣであって、当該Ｔ
   ｉＣの化学量論的な比率Ｔｉ：Ｃは１：１〜１：０．７
   であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれ
   かに記載の接点材料。
6. 【請求項６】 厚さが０．３ｍｍ以上であることを特徴
   とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の接点材
   料。
7. 【請求項７】 平均表面粗さＲａｖｅが０．０５〜１０
   μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のい
   ずれかに記載の接点材料。
8. 【請求項８】 接触面から他方側の非接触面に向かって
   Ｃｕ量が増加するように傾斜分布させる又は前記非接触
   面にＣｕ層を付与したことを特徴とする請求項１乃至請
   求項７のいずれかに記載の接点材料。