JPS59169012A - Contact material for vacuum breaker - Google Patents

Contact material for vacuum breaker

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JPS59169012A
JPS59169012A JP4485883A JP4485883A JPS59169012A JP S59169012 A JPS59169012 A JP S59169012A JP 4485883 A JP4485883 A JP 4485883A JP 4485883 A JP4485883 A JP 4485883A JP S59169012 A JPS59169012 A JP S59169012A
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JP
Japan
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weight
amount
contact
added
contact material
Prior art date
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Pending
Application number
JP4485883A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
播磨 三弘
村上 省自
奥村 博司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、耐電圧特性に優れ、かつ高い電流しゃ断性
能を有する真空しゃ断器用接点材料に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a contact material for a vacuum breaker that has excellent withstand voltage characteristics and high current interrupting performance.

真空しゃ断器用接点材料の満足すべき特性として、(1
)シゃ断容量が大きいこと、(2)耐電圧が高いこと、
(3)接触抵抗が小さいこと、(4)溶着力が小さいこ
と、(5)接点消耗量が小さいこと、(6)さい断電流
値が小さいこと、(7)加工性が良いこと、(8)十分
な機械的強度を有すること、等がある。
Satisfactory characteristics of contact material for vacuum breaker include (1
) have large breaking capacity, (2) have high withstand voltage,
(3) Low contact resistance, (4) Low welding force, (5) Low contact wear, (6) Low cutting current value, (7) Good workability, (8) ) have sufficient mechanical strength, etc.

従来、この種の接点材料として銅−ビスマス(以下Cu
 −B iと表示する。他の元素および元素の組み合せ
からなる合金についても同様に元素記号で表示する。)
、Cu−Cr−B1 、 Cu −Co−Bi 、 C
u−Cr等が使用されていた。しかし、Cu−81等の
低融点金端を含有する合金接点では排気工程中の高温加
熱により、その一部が接点内から拡散、蒸発し、真空容
器内の金属シールドや絶縁容器に付着する。
Conventionally, copper-bismuth (hereinafter Cu) has been used as this type of contact material.
-Display as B i. Alloys made of other elements and combinations of elements are similarly indicated by element symbols. )
, Cu-Cr-B1, Cu-Co-Bi, C
u-Cr etc. were used. However, in the case of an alloy contact containing a low melting point gold tip such as Cu-81, a part of the metal diffuses and evaporates from within the contact due to high temperature heating during the evacuation process, and adheres to the metal shield or insulating container in the vacuum container.

これが真空しゃ断器の耐電圧を劣化させる大きな因子の
ひとつになっている。また、負荷開閉や大電流しゃ断時
にも低融点金属の蒸発、飛散が生じて耐電圧の劣化、し
ゃ断性能の低下が見られる。
This is one of the major factors that degrades the withstand voltage of vacuum breakers. Furthermore, when switching loads or cutting off large currents, low melting point metals evaporate and scatter, resulting in deterioration of withstand voltage and deterioration of cutoff performance.

上記の欠点を除くために真空耐電圧に優れたCr。Cr has excellent vacuum withstand voltage to eliminate the above drawbacks.

Coなどを添加したCu −Cr−Biなどにおいても
、低融点金属による上記の欠点は根本的に解決されず、
高電圧、大電流には対応できない。一方、Cu −Cr
などのように真空耐電圧に優れた金pA(Cr、C。
Even with Cu-Cr-Bi added with Co etc., the above-mentioned drawbacks due to low melting point metals are not fundamentally solved,
Cannot handle high voltage and large current. On the other hand, Cu-Cr
Gold pA (Cr, C) has excellent vacuum withstand voltage, such as gold pA (Cr, C).

など)と電気伝導度に優れたCuとの組み合せからなる
材料は耐溶着性能に関しては低融点金属を含有する接点
材料に比較して、やや劣るが、しゃ断性能や耐電圧性能
が優れているため、高電圧、大電流域ではよく使用され
ている。さらに、Cu−Cr合金などにおいても、しゃ
断性能には限界があるために、接点の形状を工夫し、接
点部の電流経路を操作することで、磁場を発生させ、こ
の力で大電流アークを強制駆動して、しゃ断性能を上げ
る努力がなされていた。
) and Cu, which has excellent electrical conductivity, is slightly inferior in terms of welding resistance compared to contact materials containing low melting point metals, but has superior breaking performance and withstand voltage performance. , often used in high voltage and large current ranges. Furthermore, since there is a limit to the breaking performance of Cu-Cr alloys, by devising the shape of the contact and manipulating the current path of the contact, a magnetic field is generated, and this force can be used to generate a large current arc. Efforts were being made to improve the breaking performance by force driving.

さらに、特公昭56−40457公報に、Cu −Be
 −Al系に高蒸気圧低融点材料(Bi 、 Te、 
Seなど)を添加した真空接点材が提案されている。し
かしながら、この接点材のAI添加範囲が4〜9重量%
の範囲では、我々の実験によれば接触抵抗が増大し、低
融点材料添加範囲が0.1〜10重量%の範囲では機械
的強度の低下現象などが見られた。
Furthermore, in Japanese Patent Publication No. 56-40457, Cu-Be
- High vapor pressure low melting point materials (Bi, Te,
Vacuum contact materials to which Se, etc.) are added have been proposed. However, the AI addition range of this contact material is 4 to 9% by weight.
According to our experiments, in the range of 0.1 to 10% by weight, the contact resistance increases, and when the low melting point material is added in the range of 0.1 to 10% by weight, phenomena such as a decrease in mechanical strength are observed.

しかし、近年真空しゃ断器の高電圧化、大電流化が進む
につれ、上記従来の接点材料などでは新しい要求内容を
満足させることが困難となってきている。
However, in recent years, as the voltage and current of vacuum breakers have increased, it has become difficult to satisfy the new requirements with the conventional contact materials.

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、大電流しゃ断性能に優れ、かつ高
耐電圧性能を有する真空しゃ断器用接点材料を提供する
ことを目的としている。
This invention was made to eliminate the drawbacks of the conventional products as described above, and an object of the present invention is to provide a contact material for a vacuum breaker that has excellent large current interrupting performance and high withstand voltage performance.

我々はCuを主体とし、これに各種金属を添加した材料
を真空溶解法で作製し、これを真空スイッチ管に組みこ
んで各種特性を巾広く検討した。
We fabricated a material consisting primarily of Cu with the addition of various metals using a vacuum melting method, incorporated it into a vacuum switch tube, and extensively investigated its various properties.

この発8Aは、Cu、 Be O,5〜3.5重量%、
およびAl3.5重量%以下を含有すると共に、Tiお
よびZrの内の少くとも一種を2.5重量%以下含有し
ていることを特徴としている。
This release 8A contains Cu, Be O, 5 to 3.5% by weight,
and 3.5% by weight or less of Al, and 2.5% by weight or less of at least one of Ti and Zr.

第1図は真空スイッチ管の断面図で、(1)真空絶縁容
器、前記真空絶縁容器(1)の両端を閉塞する端板(2
)および(3)とにより形成された容器内部に接点(4
)および(5)がそれぞれ電極棒(6)および(7)の
一端にお互いが対向するよう配置されている。前記電極
棒(7)は、ベローズ(8)を介して前記端板(3)に
気密を損なうことなく軸方向の動作が可能なように接合
されている。シールド(9)および(10)がアークに
より発生する蒸気で汚染されることがないよう、それぞ
れ前期真空絶縁容器(1)の内面、および前記ベローズ
(8)を覆っている。接点(4)および(5)の構成を
第2図に示す。接点(5)はその背面で電$1(7)に
ろう材(11)を介挿してろう付けされている。前記接
点(4) (5)はこの発明の−、−Be −AI −
(Ti 、 Zr)  系接点材料で構成されている。
Figure 1 is a sectional view of a vacuum switch tube, showing (1) a vacuum insulating container, and end plates (2) closing both ends of the vacuum insulating container (1).
) and (3).
) and (5) are arranged at one end of the electrode rods (6) and (7), respectively, so as to face each other. The electrode rod (7) is joined to the end plate (3) via a bellows (8) so as to be movable in the axial direction without compromising airtightness. The shields (9) and (10) cover the inner surface of the vacuum insulating container (1) and the bellows (8), respectively, to prevent contamination with vapor generated by the arc. The structure of contacts (4) and (5) is shown in FIG. The contact (5) is brazed to the electric wire (7) with a brazing material (11) interposed on its back side. The contacts (4) and (5) are -, -Be -AI - of the present invention.
(Ti, Zr) system contact material.

以下に種々の測定あるいは試験を行なった結果について
説明する。
The results of various measurements or tests will be explained below.

なお、第3図、第4図および表では、現用されているC
u=25重量%Cr合金の接点材料との比較値で示した
In addition, in Figures 3 and 4 and the table, the currently used C
It is shown as a comparative value with a contact material of u=25% by weight Cr alloy.

第3図は、合金中のBe量を1重量%に、Ti量を1重
量%に固定したものに添加したAl量としゃ断谷量の関
係を示したものであり、Al量が3.5重量%以下の範
囲で現用品(Cu−25重量%Cr合金)に比較してし
ゃ断性能が上昇していることがわかる。
Figure 3 shows the relationship between the amount of Al added to the alloy with the amount of Be fixed at 1% by weight and the amount of Ti fixed at 1% by weight and the amount of shear. It can be seen that the breaking performance is improved compared to the current product (Cu-25% by weight Cr alloy) within the range of % by weight or less.

AIの添加量としては、1〜2重量%の範囲に最適組成
の存在が見られ、3.5重量%以上の添加ではむしろ、
しゃ断容量が低下する傾向が見られる。
As for the amount of AI added, the existence of an optimal composition is seen in the range of 1 to 2% by weight, and if it is added more than 3.5% by weight,
There is a tendency for the breaking capacity to decrease.

この原因としては、後述の表に示すように、接点材料の
導電率低下と関連があるものと思われる。
As shown in the table below, the cause of this seems to be related to the decrease in the conductivity of the contact material.

第4図は、第3図に示したのと同じく、Be量、Ti量
を固定したものに添加したAl量と耐電圧の関係を示し
たものであり、Al量が0.5重量%以上でかなりの効
果がみられ、AI添加量を増加しても耐電圧特性に大き
な差はみられなかった。
Figure 4, like that shown in Figure 3, shows the relationship between the amount of Al added and the withstand voltage when the amount of Be and Ti are fixed, and the amount of Al is 0.5% by weight or more. A considerable effect was seen in the results, and no significant difference was observed in the withstand voltage characteristics even when the amount of AI added was increased.

表に、各金属の各添加量により試作した接点の添加量と
導電率(IAC5:International An
nealedCopper 5tandard )およ
び19過重のビッカース硬さくHv)の測定例を示す。
The table shows the additive amount and conductivity (IAC5: International An
An example of measuring the Vickers hardness (nealed copper 5 standard) and 19 overweight Vickers hardness (Hv) is shown.

それによると、All含有率5試試品の導電率の不足を
除いて、他の試作例ではとくに実用に当って不都合な特
性ではないが、Cu−25重量%Cr合金に比較して導
電率は低く、ビッカース硬さは高くなる特長を示してい
る。
According to this, except for the lack of electrical conductivity in the sample with an All content of 5%, the other prototypes have no particularly disadvantageous characteristics in practical use, but the electrical conductivity is lower than that of the Cu-25 wt% Cr alloy. is low and Vickers hardness is high.

表 次に、この発明の接点材料を形成する合金成分の添加効
果と添加量限定について説明する。
Next, the effect of adding the alloy components forming the contact material of the present invention and the limitations on the amount added will be explained.

まスBe添加についてはマ) IJラックス形成するC
u合金の導電率を余り損なうことなく、硬度を高くシ、
耐電圧性を向上させる効果は公知であるが、発明者等の
実験においてもBe O,5重量%以下では耐電圧、し
ゃ所持性に効果がみられず、一方、加工性、公害の問題
から多量のBe添加は好ましくないため、Be添加量は
0.5〜3.5重量%に限定する。
(Ma) Regarding Be addition, (Ma) C forming IJ lux.
The hardness can be increased without significantly reducing the conductivity of the u-alloy.
The effect of improving voltage resistance is well known, but in experiments conducted by the inventors, no effect on voltage resistance or shielding property was observed with BeO of 5% by weight or less; on the other hand, due to processability and pollution problems Since it is not preferable to add a large amount of Be, the amount of Be added is limited to 0.5 to 3.5% by weight.

つぎにA1添加についてはCu−Be合金接点の硬度、
耐電圧を改善することは公知といえるが、第4元素を添
加することでとくにAI含有量のすくない範囲において
特性の改善効果が著しく、逆にAI3.5重量%以上に
なると導電率の低下傾向が激しく、しゃ断容量の低下現
象とともに接点材料としては好ましくない。したがって
AI添加量3.5重量%以下に限定するものである。
Next, regarding A1 addition, the hardness of the Cu-Be alloy contact,
Although it is known that it improves withstand voltage, adding a fourth element has a remarkable effect of improving properties, especially in a range where the AI content is low, and conversely, when the AI content exceeds 3.5% by weight, the electrical conductivity tends to decrease. This is not preferable as a contact material, as the breaking capacity decreases. Therefore, the amount of AI added is limited to 3.5% by weight or less.

さらにTi 、 ZrあるいはTi十Zrの添加はCu
−Be−Al合金全体の結晶粒の粗大化を押え、組織を
微細化することによりBeあるいはAIの低い添加範囲
においても硬度、耐電圧を改善する効果がある。しかし
ながらTiとZrの合計添加量が2.5%をこえると加
工性、しゃ断性能等に問題がある。したがってTi1ま
たはZr、あるいは二者の合計添加量は2,5重量%以
下に限定するものである。
Furthermore, the addition of Ti, Zr or Ti + Zr
-By suppressing the coarsening of the crystal grains of the entire -Be-Al alloy and refining the structure, it is effective to improve the hardness and withstand voltage even in a low addition range of Be or AI. However, if the total amount of Ti and Zr added exceeds 2.5%, there are problems with workability, breaking performance, etc. Therefore, the amount of Ti1 or Zr, or the total amount of the two added, is limited to 2.5% by weight or less.

また上記合金にBi 、 Te、 5e1Sb、 Mg
、およびPbの低融点材料のうちの少なくとも一種を8
重量%以下添加した場合にはCu −Be −A I合
金系の耐電圧、しゃ所持性を温なうことなく、耐溶着性
、さい所持性の著しい改善効果がみられ、高耐圧大電流
しゃ所持性を持ち、かつ溶着、さい断性の優れた接点材
料が得られることを確認した。しかしながら低融点材の
添加量が増えると機械的強度の低下による脆化現象がみ
られ好ましくない、したがって低融点材料の添加は8重
量%以下の範囲に限定する。
In addition, Bi, Te, 5e1Sb, Mg are added to the above alloy.
, and at least one of Pb low melting point materials.
When added in weight percent or less, significant improvements in welding resistance and shielding properties are observed without increasing the dielectric strength and shielding properties of the Cu-Be-A I alloy system, resulting in high withstand voltage and large current shielding properties. It was confirmed that a contact material with excellent welding and cutting properties as well as good welding and cutting properties could be obtained. However, if the amount of the low melting point material added increases, embrittlement phenomenon due to a decrease in mechanical strength is observed, which is undesirable. Therefore, the addition of the low melting point material is limited to a range of 8% by weight or less.

以上のように、この発明によれば、Cu、 Be O,
5〜3.5重量%、およびAI 3.5重量%以下を含
有すると共に、TiおよびZrの内の少なくとも一種を
2.5重量%以下含有することを特徴とするものである
ので、十分なしゃ断容量、耐電圧性を有するものであり
、かつ他の物理特性も洞足する信頼性の高い真空しゃ断
器用接点材料が得られる効果がある。
As described above, according to the present invention, Cu, Be O,
5 to 3.5% by weight, and 3.5% by weight or less of AI, and 2.5% by weight or less of at least one of Ti and Zr. This has the effect of providing a highly reliable contact material for a vacuum breaker that has breaking capacity and voltage resistance, and also has other physical properties.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例を適用する真空スイッチ管
の構造を示す断面図、第2図はその第1図の接点部分の
拡大図、第3図はこの発明の接点材料におけるBe量を
1%に、Ti量を1%に固定した合金に対してAI添加
量を変化させた時のしゃ断容量の変化を示す特性図、第
4図はこの発明の接点材料におけるBe量を1%に、T
i量を1%に固定した合金に対してAI添加量を変化さ
せた時の耐電圧性能の変化を示す特性図である。 (1)・・・真空絶縁容器、(2)、 (3)・・・端
板、(4L (s)・・・接点 、(6)、(7)・・
・電極棒、(8)・・ベローズ、(9) 、 (10)
・・・(9) シールド、(51)・・・ろう材 (10) 第1図 第2図 第3図 AI流Iu童渣漫%)
Fig. 1 is a sectional view showing the structure of a vacuum switch tube to which an embodiment of the present invention is applied, Fig. 2 is an enlarged view of the contact portion of Fig. 1, and Fig. 3 is the amount of Be in the contact material of the present invention. Figure 4 is a characteristic diagram showing the change in breaking capacity when the amount of AI added is changed for an alloy in which the amount of Be is fixed at 1% and the amount of Ti is fixed at 1%. ni, T
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the change in voltage resistance performance when the amount of AI added is changed for an alloy in which the amount of i is fixed at 1%. (1)...Vacuum insulation container, (2), (3)...End plate, (4L (s)...Contact, (6), (7)...
・Electrode rod, (8)...Bellows, (9), (10)
... (9) Shield, (51) ... Brazing material (10) Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 AI style Iu simulation%)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) Cu 、 Be O,5〜3.5重量%、およ
びAl1.5重量%以下を含有すると共に、Tiおよび
Zrの内の少なくとも一種を2.5重量%以下含有する
ことを特徴とする真空しゃ断器用接点材料。
(1) It is characterized by containing Cu, BeO, 5 to 3.5% by weight, and 1.5% by weight or less of Al, and 2.5% by weight or less of at least one of Ti and Zr. Contact material for vacuum breaker.
(2) Bi、Te、Se、Sb、Mg、およびPbの
うちの少なくとも一種を8重量%以下含有することを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の真空しゃ断器用接
点材料。
(2) The contact material for a vacuum breaker according to claim 1, which contains at least 8% by weight of at least one of Bi, Te, Se, Sb, Mg, and Pb.
JP4485883A 1983-03-15 1983-03-15 Contact material for vacuum breaker Pending JPS59169012A (en)

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