JPH1139973A

JPH1139973A - 真空バルブ用接点材料

Info

Publication number: JPH1139973A
Application number: JP9192966A
Authority: JP
Inventors: Isao Okutomi; 功奥富; Keisei Seki; 経世関; Atsushi Yamamoto; 敦史山本; Takashi Kusano; 貴史草野
Original assignee: SHIBAFU ENG KK; Toshiba Corp
Current assignee: SHIBAFU ENG KK; Toshiba Corp
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】再点弧発生確率を抑制し、安定した耐電圧特
性が得られる真空バルブ用接点材料を提供する。【解決手段】電極７、８のそれぞれに固着される固定
側接点１３ａ及び可動側接点１３ｂの少なくとも一方の
接点材料は、Ｃｕ及びＡｇのうちの少なくとも１種から
成る導電成分と、１５重量％〜８０重量％であってＣ
ｒ、Ｗ、Ｍｏ及びＴｉのうち少なくとも１種から成る耐
弧成分とで主成分が構成されると共に、導電成分の原子
量以下であって導電成分に固溶する金属元素及び反金属
元素のうちの少なくとも一方を有する補助成分が、０．
２重量％以下とした酸素含有量の０．５倍以上含有され
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空バルブ用接点
材料に係り、特に再点弧発生に係わる耐電圧特性を改良
した真空バルブ用接点材料に関する。

【０００２】

【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・遮断に対する各性能で示さ
れる基本三要件と、この他に温度上昇・接触抵抗が低く
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、これらの要件のなか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、実用化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、大電流用または高電圧
用等のように特定の用途に合った接点材料の開発が行わ
れ、それなりに優れた特性を有するものが開発されてい
たが、更に強まる高耐圧化・大電流遮断化を満足する真
空バルブ用接点材料は未だ得られていないのが実状であ
る。

【０００３】近年では、この要求を満たすために、耐電
圧特性に優れた例えばＣｕＣｒ接点が汎用遮断器の主流
になっており、更に第３元素の添加によって例えば遮断
性能が向上した接点も使用されている。

【０００４】ここで、耐電圧特性に関与する再点弧発生
に関し、接点表面からの微粒子の放出や突発的なガス放
出が、その原因として挙げられている。前者の原因を低
減する目的で、耐弧成分と導電成分界面を強固にした
り、耐弧成分の粒子を破壊しにくいものにすることが試
みられている。一方、後者に関しては、ガス低減が試み
られており、耐弧成分と導電成分から構成される接点材
料に於いては、酸素含有量が少ない方が良好な特性を得
られるような傾向にある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガス成
分をゼロにすることは不可能に近く、例えば市販の無酸
素銅でさえ数ｐｐｍの酸素を含有している。また、溶浸
法や固相焼結法にて製造した接点材料の場合には、少な
くとも数十〜数百ｐｐｍオーダーの酸素含有量を有して
いる。

【０００６】特に、導電成分よりも原子量が小さく、且
つ導電成分に固溶するような元素は、一般に活性である
ため、これらの元素を第３元素として添加した場合に
は、製造工程中においてガス成分をより一層含有し易く
なる。

【０００７】従って、第３元素を添加して所定の接点特
性の向上を図る場合でも、十分に再点弧発生確率を抑制
できないことから、耐電圧特性を必ずしも改善すること
ができなかった。本発明の目的は、十分に再点弧発生確
率を抑制し、安定した耐電圧特性が得られる真空バルブ
用接点材料を提供することにある。

【０００８】

【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及びＡｇのうちの少なくとも１種から
成る導電成分と、１５重量％〜８０重量％であってＣ
ｒ、Ｗ、Ｍｏ及びＴｉのうちの少なくとも１種から成る
耐弧成分とで主成分が構成されると共に、導電成分の原
子量以下であって導電成分に固溶する金属元素及び半金
属元素のうちの少なくとも一方を有する補助成分が、
０．２重量％以下とした全体の酸素含有量の０．５％以
上含有されたことを要旨とする。

【０００９】このような構成において、酸素等のガス成
分が多くなっても、補助成分の添加量を制御することに
よって、再点弧発生率を抑制することができる。この原
因として考えられることは、補助成分の添加が酸素等の
ガス成分を瞬時に捕獲し、耐電圧を維持するためと思わ
れる。従って、酸素量に見合うだけの補助成分の添加が
必要になると思われたが、酸素含有量の半分程度であれ
ば充分な効果を発揮することが判明した。これは、酸素
原子が、電流遮断時のアーク中にだけ存在するのではな
く、周囲に拡散する可能性もあるからと推定できる。逆
に、多寡の補助成分の添加は、導電率を低下させ、通電
容量の妨げになる傾向にあった。従って、再点弧発生頻
度を抑制するには、補助成分を過不足なく、即ち酸素含
有量の１／２以上で且つ導電率が２５ＩＡＣＳ％以上を
保つ量だけ添加するのが好ましい。また、開閉器の引き
外し力の低減の観点から、若干の溶着防止成分を添加す
ることも効果的であることを見出した。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を具体的実
施態様に基づいて説明する。まず、本発明の実施の形態
を示す真空バルブ用接点材料が適用される真空バルブの
構成について、図１及び図２を参照して説明する。

【００１１】図１は、本発明の真空バルブ用接点材料を
適用する真空バルブの構成図である。同図に於て、１は
遮断室を示し、この遮断室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３
ａ，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、上記遮断室１内に
は、導電棒５，６の対向する端部に取り付けられた一対
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の導電棒６には、ベローズ９が取り付けられ遮断室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、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。１１は、上記電極７，８を覆うよ
うにして遮断室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７は、図２に拡大して示すよう
に、導電棒５にロウ付け部１２によって固定されるか、
また、かしめによって圧着接続されている。固定側接点
１３ａは、固定電極７にロウ付け１４で固着されてい
る。なお、図１における１３ｂは可動側接点である。

【００１２】本発明に係わる真空バルブ用接点材料は、
上記したような接点１３ａ，１３ｂの双方または何れか
一方を構成するのに適したものである。一方、本実施の
形態における真空バルブ用接点材料の評価方法、特に耐
電圧特性の評価方法は次の通りである。すなわち、固相
焼結法にて製作した接点をφ４５ｍｍｘ５ｍｍの所定の
接点形状に加工した後、所定の真空バルブに組み込み、
進み小電流試験にて再点弧発生率にて評価した。電流
は、５００Ａであり、回復電圧は、１２．５ｋＶであ
る。試験回数は２０００回である。（比較例１，実施例１〜４）平均粒径が１００μｍのＣ
ｒ粉末と平均粒径が４４μｍ以下のＣｕ粉末と平均粒径
が４４μｍ以下のＭｇ粉末を混合し、成形、焼結して、
Ｃｕ−５０％Ｃｒ−０．１％Ｍｇ（重量％，Ｃｕは残
部）を製作した。焼結に当たって、真空雰囲気を制御す
ることによって、Ｏ，Ｎ，Ｈの合量が、０．３％，０．
１５％，０．０８％，０．０３％，０．０１％の５種類
の接点を製作した。（各々比較例１，実施例１，２，
３，４）これを、所定の形状に加工し、真空バルブに組
み込み再点弧特性を評価した。この評価結果を表１に示
す。

【００１３】

【表１】

【００１４】この結果から、０．１５〜０．３％の酸素
含有量の領域に、再点弧特性を改善できる酸素量が存在
することが判る。更に、この第３成分（補助成分）量
は、酸素量の１／２以上であることも判る。（実施例５，６，７，比較例２）実施例１と同様の原料
を使用し、Ｍｇ添加量を変化させ、Ｍｇ含有量が、０．
０５，０．１，０．２，０．５％の接点を製作し、導電
率との相関について検討した（各々実施例５，６，７，
比較例２）。この評価結果を表２に示す。

【００１５】

【表２】

【００１６】この結果に示すように、導電率は、直接再
点弧発生には影響を及ぼさないが、大電流通電特性に対
しては不向きであり、用途が限られることが判った。換
言すれば、導電率を２５ＩＡＣＳ％以上とすれば、再点
弧発生率も大電流通電特性も満足したものが得られる。（比較例３，実施例８，９，１０，１１，比較例４）実
施例１と同様の原料を使用し、耐弧成分量を変化させ、
耐弧成分量が８％，２０％，５０％，６５％，８５％の
接点を製作し、再点弧特性を評価した（各々比較例３，
実施例８，９，１０，比較例４）。この結果を表３に示
す。

【００１７】

【表３】

【００１８】この結果から判るように、耐弧成分量が８
％と少なくても、また、８５％と多くても、再点弧特性
が低下する傾向にあった。前者は接点自体の耐電圧特性
が低下し、後者は、耐弧成分同士の密着力が低下したた
めと思われる。（実施例１１，１２，１３，１４，１５）金属間化合物
粉末（実施例１１），固溶体粉末（実施例１２）や、他
の耐弧成分と導電成分と前記第３成分によって製造され
た接点は、遮断性能を除外し、再点弧特性だけに注目す
れば、十分に使用可能であることも判明した（実施例１
３，１４，１５）。尚、評価結果は表４に示す通りであ
る。

【００１９】

【表４】

【００２０】以上の実施例から明らかなように、耐弧成
分と導電成分から構成される接点材料に於いて、酸素含
有量の０．５倍以上の軽元素を添加することによって、
再点弧特性は改善される。これは、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｍｇ系
のみならず、実施例に示したように、他の組成系に於い
ても同様な効果を得られることが確認された。

【００２１】更に、これらの組成に溶着防止成分であ
る、Ｂｉ，Ｔｅ，Ｓｂを１％以下添加して、同様な評価
を実施したところ、開閉器の機構の負担が大幅に軽減さ
れ、再点弧発生確率の抑制に対しても良い方向に働い
た。

【００２２】以上のように、酸素含有量と補助成分の添
加量を制御することによって、再点弧発生頻度を抑制で
きることを見いだした。本発明を用いることにより、耐
電圧特性の優れた接点を供給できる。なお、耐弧成分の
組合せ方は本実施例に述べたものに留まらないのは明白
である。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、Ｃｕ及び
Ａｇのうちの少なくとも１種から成る導電成分と、１５
重量％〜８０重量％であってＣｒ、Ｗ、Ｍｏ及びＴｉの
うちの少なくとも１種から成る耐弧成分とで主成分が構
成されると共に、導電成分の原子量以下であって導電成
分に固溶する金属元素及び半金属元素のうちの少なくと
も一方を有する補助成分が、０．２重量％以下とした酸
素含有量の０．５％以上含有されたので、再点弧発生確
率を抑制し、安定した耐電圧特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す真空バルブ用接点
材料が適用された真空バルブの断面図。

【図２】［図１］の電極部の拡大断面図。

【符号の説明】

７…固定電極、８…可動電極、１３ａ…固定側接点、１
３ｂ…可動側接点

フロントページの続き (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

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃｕ及びＡｇのうちの少なくとも１種か
ら成る導電成分と、１５重量％〜８０重量％であってＣ
ｒ、Ｗ、Ｍｏ及びＴｉのうちの少なくとも１種から成る
耐弧成分とで主成分が構成されると共に、前記導電成分
の原子量以下であって導電成分に固溶する金属元素及び
半金属元素のうちの少なくとも一方を有する補助成分
が、０．２重量％以下とした酸素含有量の０．５％以上
含有されたことを特徴とする真空バルブ用接点材料。
【請求項２】前記補助成分は、導電率が２５ＩＡＣＳ
％以上を維持するように含有されたことを特徴とする請
求項１記載の真空バルブ用接点材料。
【請求項３】前記補助成分は、Ｂ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓ
ｉ、Ｔｉ、Ｖ及びＣｒのうちの少なくとも１種から成る
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空バル
ブ用接点材料。
【請求項４】Ｂｉ、Ｔｅ及びＳｂのうちの少なくとも
１種を１体積％以下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真空バルブ用接点材
料。