JPS59154721A - 真空しや断器用接点材料 - Google Patents

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材料に係り、特に加工特
性を改善し、再点弧現象の発生頻度を減少した接点材料
に関する。

し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、次第にその適用範囲が拡大され、従来より一
般に使用されている３５ＫＶ以下の回路から、例えば７
２ＫＶ以上というような更に高圧の回路への適用が行な
われている。このような高圧化に伴い、再点弧現象の発
生の少ない接点材料の開発が望まれている。この要求に
対しては、従来より高耐圧、大容量真空しゃ断器用の接
点材料として用いられているＢｉ、　Ｐｂ％Ｔｅ、　Ｓ
ｂ等の溶着防止成分を配合したＣＵ基合金は必ずしも満
足すべきものとは云い難い。

上記した高圧下においても再点弧現象を起しにくい接点
材料を得るためには、一般に（１）耐圧的に欠陥となり
やすい脆弱な溶着防止成分を極力少なくすること、（２
）ガス不純物やピンホール等を極力少々くすること、が
望ましい。これに対し、上記したようにＤｉ、’　Ｐｂ
、　Ｔｅなどの蒸気圧の高い元素を含有する接点合金で
は、鋳塊に気泡が発生しやすく、特に径の小さな鋳型に
鋳込む際には、気泡か表面付近に多く発生したり、又内
部に引は巣を生じたりするなどの重大な鋳造欠陥が生ず
ることも多い。このような欠陥を生じさせないために、
一方向凝固法も採用されているが、この場合も上記溶着
防止成分の添加に伴なう弊害は十分には避けられない。

特に上記した溶着防止成分を含む接点合金は、これら成
分の母相への固溶度か低いためしばしば偏析を生ずるこ
と、脆く加工性が劣ること等の欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の合金は、上述した事情に鑑み、所望の耐溶着性
を維持しつつ、溶着防止成分の添加に伴う、加工性の低
下、再点弧現象の発生等の欠点の少ない真空しゃ断器接
点材料を提供することを目的とする。

し発明の概要〕 本発明は、従来の真空しゃ断器用接点材料に０．０５４
未満のＰ又はＭｇを合金又は化合物の形で少量添加させ
ることにより、加工性の改善、再点弧現象の発生を防止
を図かったことを特徴とするものである。

本発明におい〔、このような少量のＰ又はＭｇの添加に
よって、加工時に生ずる欠け、剥離などの欠陥を除去す
る加工性の改善のみでなく、再点弧現象の発生しにくい
接点拐料が得られる理由は、必ずしも明らかでないが、
結晶粒界、結晶粒内の清浄化及び組織の改善が原因にな
っているものと考えられる。すなわち、従来の真空しゃ
断器用接点材料（合金）においては、添加されるＢｉ、
　Ｐｂ。

Ｔｅ、　Ｓｂ　等の溶着防止成分が、Ｃｕ、Ａｇ等より
なる高導電性成分マトリクスに対する固溶度が低く、合
金の結晶粒界に析出し、結晶粒界の脆弱化を招く。その
結果、接点合金の加工時に、欠け、剥離等の加工欠陥を
起し、製品歩留りの低下を招くだけでなく、このように
加工性が悪いことにより生ずる表面荒れが再点弧現象の
発生を促進していると考えられる。また、接点材料が合
金に対してロウ材により接合される場合ＩＺは、ロウ材
料成分が粒界腐食（ペネトレーション）或いは亀裂を起
した結晶粒界を容易に拡散し、接点材料の接合面と逆側
の表面、すなわち接触面に浸出する現象（ロウ材のはい
上り）を起し、これまた再点弧発生の促進等により信頼
性の低下を招く。これに対し、本発明にしたがいＰ又は
Ｍｇ　ｆ添加すると、島導”重性成分と溶着防止成分と
の相溶性が改善され、溶着防止成分の偏析が防止される
とともに、結晶粒の微細化ならびに結晶粒界の強化など
の微細組織の改善が行なわれる。このため、加工性の改
善のみならず、加工性の改善に伴なう表面精度の向上お
よびロウ材のはい上り防止を通じ再点弧発生の防止等の
接点特性の向上が得られるものと考えられる。本発明に
したがい得ら庇る接点材料は、結晶粒界の強化のため、
しゃ断時に接点が受ける１、＆量的、熱的衝撃により微
細なりラックが進展することも少ない。

一方、Ｐ及びＭｇは鋼中の酸素を除去する脱酸剤として
よく用いる例があるが接点材料中に添加′ｆることによ
って単にガスを除くのでなく、”等の溶着防止成分の存
在に起因し、特に再点弧発生に相関性の深い極め°Ｃ短
時間にパルス的に溶融中の接点から放出される突発性ガ
スを除くのに有効であり、再点弧の軽減（−作用する。

ＰをＪｌ、空ス・インチ用接点として用いる例が、將願
昭　−に示されているが、これは接点材相中にＣｕ、　
Ｐを十分析出する量を加えかつＣｕ３Ｉ）の分解により
放出される高蒸気圧性のＰによる電流さい新現象の低減
化を意図したもので、本発明で使うＰとは量的にも又目
的とする接点現象とも異なるものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を更に詳細にｉＧｔ、明する。なお、本明
細書において、組成を表わす「チ」はいずれも「重量係
」を意味するものとする。

第１図は、本発明の接点材料を適用する真空しゃ断器の
一構成例を示す断面図であり、第２図はその要部拡大図
である。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ｈ　２と、この両端に封
止金具３，３ａを介して設けた金属製端板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
［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
。また上記可動電植９の竜極梓７には、ベローズＩＯが
数句けられ、しゃ断案１内を真空気密に保持しながら、
電極９の往り動による一対の電極８．９の開閉を可能に
している。壕だこのベローズｌＯはアークシールド１１
により俊われ、アーク蒸気の被着を防止しており、また
しゃ断案［内には更に他のアークシールド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Ｌ４がロウ材１５に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
となるのみではぼ同様であり、これには固定接点１４ａ
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ｉ４＋Ｌ４ａ
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Ｐ又はＭｇを含有するととを除き、
従来のそれと特に異るものではない。すなわら、高導電
性成分としては、　ＣＬＩ又は／およびＡｇが通常、用
いられるが、必要に応じてこれらの一部を５％（高導電
性成分基準）未満のＦｅ、５多未満のＣｏ　ｉたは１％
未満のＣｒで置換することもできる。なかでも、導電性
成分としては、Ｃｕまたは、これを主成分とするものが
、本発明の目的１畷ま適する。これら導電性成分は、後
述する成分の残部をなす量で用いられる。

溶着防止成分としては、たとえばＢｉ、　Ｐｂ、　Ｔｅ
。

ｓｂの一種以上が用いられる。これら元素は本発明の接
点材料中に０．１〜１５襲の量で用いられる。

０、１％未満では、大電流に対する耐溶着性が劣り、ま
た１％を超えると、製造時に偏析等を起こし、健全な接
点素材か得がたい。

本発明にし、だがい、加工性ならびに再点弧防止特性等
に優れた接点材料を得るために、上記した高導電性成分
および溶着防止成分に加えて、接点材料には０．０５％
未満、好ましくはｏ、ｏｏｔ〜Ｑ、０１％のＰ又はＭｇ
を含有させる。ｏ、ｏｏｔｓ未満では、鼠の制御がむず
かしく、又、不足した場合、再点弧防止効果が急識−［
る。一方０．０５襲を超えると、再点弧防止（二対しそ
れ以上の改善は得られずかえって４Ｓ電率の低下を起す
ようになり更に、ＭｇＯの増加による再点弧の増加が認
められ不都合である。使用される高導電性成分材料２よ
び溶着防止成分材料の品位、溶解作業温度、真空度の変
動等の影響％ｙ考慮すると、上記Ｐ又はＭｇ　の量の範
囲、特に下限は添加量でなく、接点材料中の含量として
満されるべきである。

本発明の接点材料を得る場合、たとえば、真空Ｌ・ｙ約
ＬＸｔｏ’〜ＬｘＬＯ”＋ｍＨｇ　１１０００〜１３０
０″Ｃの条件で高導電性成分を溶解した後、Ｐ又はＭｇ
および溶着防止成分を溶解し、均一に溶解した後、鋳型
中でｔ′マ却同化するが、必要１：よって指向性凝固を
行う。

Ｐ又はＭｇおよび溶着防止成分の添加順序は、任意であ
り、蒸発、飛散を防止するためにこれら成分の添加はＡ
ｒ　によって増圧後に行うこともできる。Ｐ又はＭｇは
単体のみならず例えばＰの場合Ｃｕ−Ｐ合金（含Ｃｕ、
Ｐ　化合物）、Ｎ１−Ｐ合金（含Ｎ１５Ｐ化合物）　、
Ｍｇの場合Ｃｕ−Ｍｇ合金（含Ｃｕ２Ｍｇ化合物）、ｈ
ｉｇ−Ｎｉ合金（含ｈｉｇ２Ｎｉ）のような形態で添加
してもよい。

得られた接点材料について必要に応じて、切削研摩等の
機械加工を行い、あるいは鍛造等の塑性加工を行うこと
により所望の形状の接点が得られる。

以下、実施例、比較例により本発明を更に具体的に説明
する。

実施例１−１４、比較例１〜７ 真空度約１０　ｍＨｇ、　１２００℃でＣＵ　を溶解し
充分に脱ｉス後、Ｃｕ−Ｐ合金（Ｐ含量１２チ）又はＮ
　ｉ　−Ｍｇ合金（Ｍｇ含量１７％）および溶着防止成
分（ｊＪｉ。

Ｐｂ、ｌｌｌｅ％ｓｂ）の各々を適宜加えて溶解し、鋳
型に注入して冷却固化することにより、第・１表、第２
表に組成を示す２１種類の接点合金素材を得た。

次いで、これら接点累月から所定形状に切出した各試験
片（二ついて、以下の試験法により加工による表面荒れ
および再点弧発生確率を測定した。

結果は第１表、第２表に示す。

目標測定し、試料数６についての最大、最小値の１１Ｊ
をル己す。

径３０眉、厚さ５闘の円板状接点片を、デイマウタブル
型真空パルプに装着し、　６ＫＶＸ５００Ａの回路を２
０００回しゃ断した時の再点弧発生頻度を測定し、２台
のしゃ断器（真空バルブとして６本）のばらつき幅（最
大および最小）で示した。接点の装着に際しては、ベー
キング加熱（４５０°Ｃ１３０分）のみ行い、ロウ材の
使用ならびにこれに伴なう加熱は行なわなかった。

第１表、第２表から明らかなように、Ｐ又はＭｇが含ま
れていない従来の接点材料（比較例１〜７）では、加工
による表面荒れが多く、これに対応して再点弧発生確率
も高い。これに対して本発明のＰ又はＭｇを所定量添加
した接点材料では、加工性ならびに再点弧発生確率につ
い゛Ｃ改善が得られていることが理解できよう。なお、
導電率について言えば、Ｐ又はＭｇを含まない比較例１
の材料が、９６〜９７％Ｉ、Ａ１Ｃ％Ｓであるのに対し
てＰ又はＭｇを添加した実施例１〜１４はいずれも８０
％Ｉ、Ａ、　Ｃ，Ｓ　　以上を維持しＣおり、実用上問
題ない範囲であるが、比較例２，３は８０チ■、Ａ、　
Ｃ，Ｓに達しなく不都合である。又、比較例１の材料の
酸素含有誕は７ｐｐｍであるのに対し、実施例２゜５の
それは１／４〜１／ＬＯに減少しており、又はＭｇの脱
ガス作用も認められる。更に接点が融体下にあるときに
パルス的に極めて短時間に放出される突発ガスも激減し
でいる。表面の荒れの防止と共にこれらも再点弧発生防
止に寄与していると考えられる。

以下余白 第３表 実施例１５〜２２．比較例８〜１０ 高導電性成分としてＣｕ単独の代りにＣｕの一部を第３
表の割合のＦｅ、Ｃｏ、Ｃｒで置換した高導電性成分を
用いる以外は、実施例り等と同様にして、接点累月を調
製し以降実施例１等と全く同様な方法で再点弧発生確率
を測定した。結果を第３表に併記したが、ここでもＰ又
はＭｇの添加による再点弧発生確率の低下効果が認めら
れている。尚、高導電性成分としてＣｕ単独の代りにＣ
ｕの一部又は全部をＡｇ　で置換しても第３表に併記し
たように同様の効果が認められた。

〔発明の効果〕

上述したように本発明によれば、Ｃｕ又は／およびＡｇ
を主成分とし、必要に応じてその一部をＦｅ、　Ｃｏ、
　Ｃｒに置換してなる高導電性成分と、Ｂ１１Ｐｂ、　
Ｔｅ、　Ｓｂ等の溶着防止成分とよりなる接点材料に、
更に少量のＰ又はＭｇを含有した合金、化合物を添加す
ることにより、接点材料の導電性等の基本特性を損とな
うことなく、加工性および再点弧防止特性を改善した真
空しゃ断器用接点材料が得られる。

【図面の簡単な説明】

２＃Ｓ　１図は本発明の接点材料番適用する真空しゃ１
析器の一桐成例を示す断面図、第２図はその要部拡大図
である。 １・・・しゃ断定　　　　２・・・絶縁容器６．７・・
・電極棒　　　　８・・・固定電極９・・・可動電極　
　　　１４＋１４ａ・・・接点１３．１５・・・ロウ材 （７３１７）　　代理人弁理士　則　近　憲　佑　（ほ
か１名）第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＣＵ及びＡｇの一種以上又はこれらの一部を５チ未満の
   ＣＯもしくは１％のＣｒで置換した金属よりなる高導電
   成分と、Ｂｉ　、Ｐｂ　、Ｔｅ、８ｂの少なくとも一種
   の元素よりなる溶着防止成分とからなる真空しゃ断器用
   接点材料において、Ｐ又は碌合金もしくは化合物を、Ｐ
   又はＭｇ量としてｏ、０５重量％以下含有させ、溶融状
   態で放出される突発性放出ガスを軽減化したことを特徴
   とする真空しゃ断器用接点材料。