JPS5914218A - 真空しや断器用接点材料 - Google Patents

真空しや断器用接点材料

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JPS5914218A
JPS5914218A JP57123291A JP12329182A JPS5914218A JP S5914218 A JPS5914218 A JP S5914218A JP 57123291 A JP57123291 A JP 57123291A JP 12329182 A JP12329182 A JP 12329182A JP S5914218 A JPS5914218 A JP S5914218A
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JP
Japan
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contact
welding
component
resistance
contact material
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JP57123291A
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English (en)
Inventor
功 奥富
関口 薫旦
宮前 清文
千葉 誠司
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、真空しゃ断器用接点に係り、特に焼結系接点
合金の耐溶着性、電流さい断時性および銀ロウ接合特性
の改良に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
真空しゃ断器は、小型、軽量、メンテナンスフリー、環
境調和など、他のしゃ断器に比べ優れた特徴を有するた
め、近年1次第にその適用範囲が拡大している。このよ
うな真空しゃ断器用接点に要求される基本的三要件とし
て、(1)溶着性が少いこと、(2)耐電圧が高いこと
、(3Lや断時性がよいこと、が挙げられ、この他にさ
い断電流値が小さいこと、接触抵抗が低く安定している
こと、耐消耗性がよいこと等が重要な性質となる。
しかじなが′ら、これら要求特性のい(つかは相反する
ものであり、列置、単一の金属種によって全てを満すこ
とは不可能である。このため、実用される多(の接点に
おいては、不足する性能を相互に補えるような2m以上
の元素を組合せ、且つ大電流用或いは高圧用等のように
特定の用途に適した接定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るが、一層強
まる高耐圧化および大電流化の要求を充分に満足する真
空しゃ断器用接点材料は未だ得られていないのが実情で
ある。
例えば、大電流化を指向した接点として、Bi等の溶着
防止成分を5%以下の量で含有するCu−Br  合金
接点が知られている(特公昭41−12131号公報)
が、 Cu母相に対するB1の溶解度が極めて低いため
、しばしば偏析を生じ、しゃ断器の表面荒れが太き(、
加工成形が困難である等の問題点を有している。また、
大電流化を指向した他の接点としてCu −Te合金接
点も知られている(特公昭44−g3751号公報)。
この接点では、Cu−B1系接点が持つ前記問題点は緩
和されているものの、Cu−B1系接点に比べて雰囲気
に対しより敏感なため接触抵抗等の安定性に欠ける。
更に、これらCu −Te、 Cu −B1等の接点の
共通の特徴として、耐溶着性に優れているものの、耐電
圧特性が、従来の中電圧クラスへの適用には充分である
としても更に高い電圧分野への応用に対しては必ずしも
満足でないことが明らかとなってきた。
一方、高耐圧化を指向した接点として、Cu(又はAg
)等の高導電性成分とW(又はwe)等の高融点成分と
の焼結合金からなる接点が知られている。すなわち、W
、 Mo、 Cr、 TI又はこれらの炭化物からなる
高融点成分を含む接点は、発生アークに対して優れた抵
抗性を示し、耐消耗性が良好であるが、電気伝導度が余
りよくないのと硬さが大きいため接触抵抗が高くなり、
加工性についても問題がある。また、この型の接点は、
二種の成分が固溶体というよりは、混合体として存在す
るため、耐電圧特性が優れているという特徴がある反面
、溶着力が太きいという欠点がある。
上記の焼結型接点合金、例えばCu−W合金の耐溶着性
を改善するために、 Bi、 Te、 Pb、 Sb等
の溶着防止成分を添加した接点材料も知られている。こ
れにより一定の高耐圧性を維持しつつ耐浴着性の改善に
対して一応の効果が得られる。しかしながら、本発明者
らの研究によれば、上記のような溶着防止成分の添加に
も問題がある。丁なわち、Biおよびpbの添加は、加
熱工程で合金接点表面に融出する結果、ロウ付げ性の低
下をもたらし、多葉の添加による耐溶着性の向上は不可
能である。またSb の添加も接点合金の脆弱化を招く
傾向にあり、多量に添加すると電流開閉或いはしゃ断器
接点表面内に微小な亀裂を生ずることがある。一方、T
e の耐溶着性防止効果は、Bi。
pb、 sbに比べて幾分劣る。−また、これらの接点
合金系は、真空しゃ断装置用接点の重要な特性の一つで
あり開閉サージの原因となるさい断電流値が未だ高く且
つ不安定にばらつ(という難点もある。
〔発明の目的〕
本発明は、上述した従来の焼結型合金接点材料を改良し
、高耐圧特性、耐消耗性等の長所を維持しつつ、耐溶着
性および電流さい断時性の一層改善され1こ真空しゃ断
装置用接点材料を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明者らの研究によれば、焼結型接点合金に添加する
溶着防止成分としてTeと、B1、pbおよびsbの少
なくとも一種とを併用するこ゛とが上述の目的の達成に
極めて有効であることが見出された。すなわち、溶着防
止成分としてのTeは、B1、pb、 sbに比べてそ
れ自体の耐溶着性は劣る。しかし、’peを、ni、 
pb、 sb ト併用−t−ルト、cれら元素を安定化
することができ、これら元素を単独で添加1゛る場合に
は問題となる加熱時の融出を防止し、また機械加工或い
は電流しゃ断時等における機械的又は熱的衝撃による微
小クラックの発生進展を防止し或いは抑制することが可
能となる。
このため、 Teとの併用下においては、Bi、Pbあ
るいはsbを比較的大量に添加することができ、その耐
溶着防止効果を充分に発揮させることができる。またT
eと、ni、 pb、 Sbとを併用添加することによ
り、電流開閉のくり返しによりさい断電流が増大し或い
はそのばらつきが大ぎ(なる現象を抑制することもでき
る。更に上述したnt、pb等の耐溶着成分の接点表面
への融出がTe  との′併用により防止される結果、
ロウ付特性が改善されるだけでな(、靜耐圧値のばらつ
き幅の減少も得られる。
本発明の真空しゃ断器用接点材料は、上述の知見に基づ
(ものであり、より詳しくは、CU又は/及びAg よ
りなる高導電性成分と、WlMO。
Cr%Tiおよびこれらの炭化物より選ばれた耐アーク
性成分と、浴着防止成分とよりなり、該溶着防止成分が
Te  1〜10M1%と、Bi   O,2〜10重
童%、 Pb  O,2〜10重量%、および Sb0.05〜10重量% の少(とも一種との組合せからなり、且つ溶着防止成分
の合計量が15菫量%以下であることを特徴とするもの
である。
以下、本発明を更に詳細に説明する。以下の記載におい
て1組成を表わす「%」はいずれも憲量第1図は、本発
明の接点材料を適用する真空しゃ断器の一構成例を示す
正断面図であり、第2図はその要部拡大図である。図面
を参照して、しゃ断案1は、セラミック等の絶縁材料に
よりほぼ円筒状に形成された絶縁容器2と、この両端に
密閉機構3,3aを介して設けた金属製蓋体4および5
とで真空気密に区画されている。しかして、このしゃ断
案1内には、一対の電極棒6、。7の互いに対向する端
部にそれぞれ固定電極8および可動電極9が配設されて
いる。また上記可動電極9の電極棒7には、ベローズ・
lOが取付けられ、しゃ断案1内を真空気密に保持しな
がら、電極9の往復動による一対の電極8.9の開閉を
可能にしている。またこのベローズ10はフード11に
より覆われ、アーク蒸気の被着を防止しており、またし
ゃ断案1内には更に円筒状金属容器12が設けられ、絶
縁容器2へのアーク蒸気の被着を防止している。
一方、可動電極9は、その拡大構造を第2図に示すよう
に、導電棒7にロウ材13によって固定されるか、又は
かしめによって圧着接続(図示せず)されており、その
上には可動接点14がロウ材15t/cよって接合され
ている。また固定電極8の詳細構造(図示せず)も向き
が逆となるのみでほぼ同様であり、これには固定接点1
4aが設けられている。
本発明の接点材料は、上記したような接点14%14a
の双方またはいずれか一方を構成す°るのに適したもの
である。
本発明の接点材料は、Teと、Bi、 Pbまたはsb
 との組合せからなる浴着防止成分を使用することを除
き、従来の焼結型合金接点材料と特に異るものではない
。すなわち高導電性成分としては、Cu又は/及びAg
が用いられ、これら高導電性成分は、本発明の接点材料
の15〜65%をなす量で用いられる。15%未満では
接触抵抗が高(且つ不安定となり65%を超えると、耐
アーク性が不足し、さい断電流値が烏(なる。
一般に耐溶着性および耐アーク性(耐消耗性)を重視す
るときはCuを、また低接触抵抗を重視するときはAg
を主成分として用いる。
一方、耐アーク性成分としては、W、 MO,Or、T
I またはCれらの炭化物が用いられる。これら耐アー
ク性成分は、上記した高導電性成分および後述する溶着
防止成分の残部をなす童で用いられる。
本発明の特徴とする溶着防止成分は、Te  1〜10
%と、Bi O,2〜10%、Pb O,2〜10%ま
たは8b O,05〜10%とからなるものである。T
Oの含量が1%未満では上述したような、Bi、Pbお
よびsbの安定化効果が乏しく、またそれ自体の耐溶着
防止寄与効果も少ない。−万Teが10%を超えると、
析出物の溶融点を低下させ接点表面への析出物のはい上
り現象を促進すると共に、接触抵抗の増大にも関係し好
ましくない。
一方、 nt、pb、 sbの童が、下限未満であると
所望の浴着防止効果ならびにTe との併用に伴う上述
した効果が乏しい。一方、Biまたはpbの含有量が1
0%を超えると、加熱時にこれら成分が接点表面に融出
する結果、ロウ付性の低下および靜耐圧値のばらつきの
増大等の不都合の原因となる。
また、sbの含有量が10%を超えると接点材料が脆弱
化し、[流開閉あるいは機械加工における゛熱的あるい
は機械的衝撃により微小クラックの発生、進展が認めら
れる。また溶着防止成分の合計量は15%以下と丁べき
であり、これを超えると、やばし り析出物の接点表面への溶出が媛文なり好ましくな(、
更に、ロウ付げにも悪影響を及ぼす。
一般にBi、Pb、 Sbの含有量の増大につれて、T
e量を増大することがBi 等の単独添加に伴なう悪影
響を除くうえで望ましい。
本発明の接点材料の製造法は、耐アーク性成分を含む焼
結型凄点の製造法と特に異るものではない。すなわち、
たとえば耐アーク性材料粉末に1%前後の〕にラフイン
を粘結材として添加混合し。
乾燥後ふるい分を行い、1005400メツシュi度の
原料粉を得、この原料粉を1〜7トン/α2の圧力で成
形し、成形体を非酸化性界囲気中1000〜1200℃
程度の温度で焼結して、空隙車間〜(資)容量%程度の
圧粉焼結体を得る。この圧粉焼結体に、別途用意した耐
浴着成分を含むCu又はAgの溶湯な例えば黒鉛容器中
1100〜1300℃で含浸させ、その後、所定形状に
加工して接点とする。
圧粉成形原料中のパラフィン等の粘結材の代りに或いは
これとともに、 Cu又は/及びAgからなる高導電性
材料の一部を用いこれと耐アーク性粉末との混合粉末か
ら得た圧粉焼結体に、耐溶着成分を含む高導電性材料の
残部の浴湯を含浸させる方法を採ることもできる。
〔発明の¥流側、比較例〕
実施例1〜4、比較例1〜10 W粉末に1%のパラフィン粉末を添加混合して得た27
0〜400メツシユの粒度分布を何する原料粉末を得、
この原料粉末を1〜7トン/cIIL2 の圧力で成形
し、成形体を非酸化性芥囲気中1200℃の温度で焼結
して所望の異なる空隙率をl’fる圧粉焼結体15種を
得、この焼結体にTe又は/及びniを含むCu溶湯を
木葉雰囲気中1100〜1300℃で含浸させ、同化後
1機械加工を行うことにより下表−1に組成を示す15
補の接点材料を得た。
次いで、これら接点材料から、それぞれ所定形状の試験
片を切り出し、それらの試料について以下の方法により
耐溶着性、さい断電流値、ロウ付物°性を測定した。
結果をまとめて表−1に記す。
耐溶着性 外径25鰭φの一対の円板状試料に外径25龍φ先端が
10ORの球面をなす加圧ロッドを対向させ100Kp
の荷重を加え10 1111H#の真空中において50
tlz、 20KAの電流を加ミリ秒間通電し、その時
の試料−ロッド間の引きはずしに必要な力を測定し耐溶
着性の判断をした。表−11、:には上記3回の測定に
おけるばらつき幅を示す。
さい断電流匝 (1径10朋、厚さ4朋で一部は平面、他方は2003
811 Rの球面な打する一対の供試接点に400℃の
ベーキング、放電エージングを行った後、これらに直列
に挿入した同軸形シャントの電圧降下をシンクロスコー
プで観測した。接点には、L、C,回路を経て44Aの
電流を与え、接触圧力10に9での300回の開閉にお
けるさい断電流値のばらつき範囲を表41−に示す。
ロウ付特性 各接点素材と純鋼材との間にAg72%−Cu残の組成
を荷する銀ロウ材をはさみ、H24囲気中800℃で加
分間加熱時の接合状況を見た。
/ / 、/′ / 表−1より明らかなように、本発明に係る実施例1〜4
の接点材料)LIOKF以下の良好な引きはずし力(耐
溶着性)と、2〜3A以下のさい断電流値を示し、且つ
そのばらつき幅も小さいという接点材料として優れた特
性を示す。
これに対し、従来の代表的接点材料であるW−26,2
%Cu(比較例−10) 、 W−26,7%Cu−0
,13%Bi(比較例−1) 、 W−26,5%Cu
−0,73%Te(比較例−2)、W−25,6%Cu
−3,97%’re(比較例−5)では、さい断電流値
が高(且つそのばらつき幅が大である。更に比較例1.
4.7.9の試料では接合の熱処理により表面にBi 
の融出が認められ、特にB1 の多く含まれる比較例4
,7.9では接合に支障が認められた。またこれら試料
では、さい断電流値測定の後半に高い値が発生し、実施
例の一定の水準とは異なる傾向を示した。
上述の結果は、いずれも本発明による’feとBiとの
併用添加による効果を明瞭に示すものと考えられる。
実施例5〜16.比較例11〜14 高専−性成分、耐アーク性成分、溶着防止成分のそれぞ
れについて、種類および添加量を変えた以外は実施例1
〜4と同様にして得た16種の接点材料について、同様
にして耐溶着性、さい断電流特性、ロウ付特性を評価し
た。
結果をまとめて、下表−2に示す。
表−2の結果は、本発明による効果がTe−B1のみな
らずTe −Pb、Te −Sbの併用添加系について
も同様に認められ且つAg系接点ならびに多様な耐アー
ク性成分を使用する場合にも認められることを示すもの
である。
〔発明の効果〕
上述したように、本発明によれば、高導電性成分と附子
−り性成分とからなる焼結型接点材料に浴着防止成分と
してTeと、Bi、 Pb、 Sbとを併用添加するこ
とにより、優れた耐溶着性を付与し、巨つ電流さい断時
性とロウ付特性をも改善するものであり、これにより高
い信頼性を有する真空しゃ断器用接点材料が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の接点材料を適用する真空しゃ断器の一
構成例を示す正断面図、第2図はその要部拡大図である
。 ■・・・しゃ断案、2・・・絶縁容器、6.7・・・電
極棒。 8・・・固定電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 Cu又は/及びAgよりなる高導電性成分と、W
    、 Mo、 Cr、 TIおよびこれらの炭化物より選
    ばれた耐アーク性成分と、溶着防止成分とよりなり、該
    溶着防止成分がTe  1〜10重量%と、Bi   
    O,2〜10重量%。 Pb  O,2〜10重量%、および Sb   O,05〜10重量% の少(とも一種との組合せからなり、且つ溶着防止成分
    の合計量が15重量%以下であるこ1とを特徴とする真
    空しゃ断器用接点材料。 2、耐アーク性成分の圧粉焼結体の空隙に溶着防 、止
    成分を添加した高導電性成分の溶湯を含浸し固化させて
    形成した特許請求の範囲第1項の接点材料。
JP57123291A 1982-07-15 1982-07-15 真空しや断器用接点材料 Pending JPS5914218A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5098655A (en) * 1988-05-28 1992-03-24 Omron Tateisi Electronics Co. Electrical contact alloy
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