JPS59171421A - 真空しや断器用Ｃｕ−Ｃｒ接点 - 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】 本発明は真空しゃ断器に用いられるＣｕ−Ｃｒ焼結接点
の原料であるＣｒ粉末の改良に関する。

大電流しゃ断性能を要求される真空しゃ断器に用いられ
る接点材料としては、従来がらＣｕ−Ｂ１系合金および
Ｃｕ−Ｃｒ系合金が知られている。これらの中Ｃｕ−Ｂ
１系合金はしゃ断注蛯、耐溶着性などの点ですぐれてい
るが、この接点合金中に含まれているＢｉが真空しゃ断
器の耐電圧特性を劣化させる要因になりやすいという欠
点をもっている。

一方、Ｃｕ−Ｃｒ系合金は、しゃ断性能、耐電圧特性、
電流さい断性性が相対的にすぐれ、この接点の構成元素
となっているＣｒがガスを吸収するゲッター作用を有す
るために、真空し中断器用として有効な接点であること
が一般に認められている。

このＣｕ−Ｃｒ系合金はＣｒを２０−（イ）重量％含有
しているが、元来ＣｕとＣｒが互に溶融し難いために、
通常はＣｕとＣｒのそれぞれの粉末を、所定の比率に秤
量、混合してこれを加圧成形した後、真空もしくは還元
性雰囲気中で焼結する粉末冶金技術により製造されるの
が普通である。

しかしながら、ＣｕとＣｒのそれぞれの粉末から、焼結
接点を得るための過程には次のようないくつかの欠点を
もっている。

（イ）ＣｕおよびＣｒの粉末をミキサーで機械的に混合
するのでは、これらの粉末が所定の比率に配合された均
一な分散状態とはなり難（、またこの混合に多大の時間
を要するだけでなく、ＣｕとＣｒの混合粉末を加圧成形
した圧粉体は焼結の進行が遅いので、焼結体に所要の密
度を付与させるためには高温で長時間かけなければなら
ない。

（ロ）Ｃｒ粉末は酸化しやすいので、焼結雰囲気とじて
還元性ガス、例えば純化された水素ガスを用いるときは
、焼結温度１０００〜１３００℃において、Ｃｒ粉末の
表面酸化物を除くためには、焼結炉内の露点は一３０℃
を要するが、通常の焼結設備では、この程度の低露点を
保持することはかなり困難である。その意味で焼結過程
を真空中で行うこともできるが、純化された水素ガス雰
囲気に比べるとＣｒ酸化物の還元能力が劣る。

Ｃ９一方、焼結溶浸法を用いて、はじめにＣｒの焼結体
をつくっておき、これにＣｕを溶浸させてＣｒ焼結体の
空孔を埋めることにより、Ｃｕ−Ｃｒ接点をつくること
もできるが、この方法は焼結と溶浸という異る二つの工
程を必要とするので手数がかかる。

本発明の目的は上述の欠点を除去し、焼結過程を円滑に
効率よく行うことができる原材料粉末を用いた真空しゃ
断器用接点を提供することにある、以下本発明を実施例
に基づき説明する。

本発明に使用できる粉末は、電気的、化学的あるいは物
理的などの手法を用いて、Ｃｒ粉末表面にＣｕまたはＣ
ｕ合金を被覆せしめたものであればよい。このような原
料粉末を用いて焼結体を製造するには、従来の混合粉を
用いた場合と同様な方法を採用することができる。すな
わち、圧粉体を成形して、Ｃｕの融点以下で成形する固
相焼結の工程、同相焼結した成形体をさらに熱間で再加
圧して密度をあげる工程、あるいは成形された圧粉体を
Ｃｕの融点以上の温度で液相焼結し、焼結体の組織を均
一にする工程などが対応している。

次にＣｕ被覆Ｃｒ粉末と、ＣｕおよびＣｒのそれぞれの
粉末を機械的に混合した粉末との二種類の原料粉末を用
いて製作した真空しゃ断器用の焼結接点について両者の
比較において述べる。

例えば１００〜２５０メツシユの範囲に粉度分布をもつ
Ｃｒ粉末に電気めっき法により重量比で５０％になるよ
うにＣｕを被覆した粉末と、上記のＣｒ粉と平均粒度部
μｍの電解Ｃｕ粉末を重量比で５０　：５０になるよう
に秤量し、これを■ミキサーで２時間混合したものを原
料粉末としてそれぞれ露点Ｏ℃の水素雰囲気中と真空度
５Ｘ１０　　ｔｏｒｒ以下の真空中においてこれら二種
類の粉末の焼結体を作製した。

なおその他の条件は成形圧５　ｔｏｎ／ｍ　ｓ　　焼結
温度１０５０℃、２時間、焼結後の再加圧７ｔｏｎ／ｄ
とし、両者同一条件となるように設定しである。

上記二つの異る雰囲気で焼結したＣｕ被覆粉末と混合粉
末の焼結体材料の緒特性を第１表に示す。

第１表 第１表によりＣｕ被覆粉と混合粉から得られた焼結体の
特性値を比較すると、相対密度比はＣｕ被覆粉の方が高
く、中でも真空焼結が効果的であることを示している。

導電率もＣｕ被覆粉の方が高い値（５） となっており、このことは連続したＣｕマトリック中に
Ｃｒが均一に分散して存在する合金組織を有しているた
めと考えられる。ビッカース硬さは、原料粉の種類と焼
結雰囲気による相違はないが、抗折力の値はＣｕ被覆粉
の方が高く、混合粉よりも粉末粒子間の結合が強固にな
っているものとみられる。また真空し中断器の真空パル
プの寿命に大きな影響をおよぼす溶存酸素量は、Ｃｕ被
覆粉末を原料として用いたものの方が明らかに少なく良
好であることを示している。とくに混合粉末を用いた場
合は、水素雰囲気中で焼結すると、溶存酸素量が非常に
多く、同じ水素雰囲気中でもＣｕ被覆粉末の方には、こ
のように多量の酸素が生じていないのは、焼結過程にお
ける原料粉末の酸化が原因であるとみなされ、このこと
は混合粉の水素雰囲気で焼結したものが、その焼結体表
面にＣ「酸化物の生成が認められることからも理解でき
る所である。

これに対して、Ｃｕ被覆粉の水素雰囲気焼結体は、雰囲
気の露点が十分低くないにもかかわらず、表面に酸化物
が生成するという現象はみられない。

（６） 次にこれらの接点を用いて真空しゃ断器の真空バルブに
組込んで電気試験を行い、さらにその加速試験によって
真空の寿命を確かめたが、Ｃｕ被覆粉末を原料として水
素雰囲気中で焼結した接点は数１（■、数十ｋＡの電流
しゃ断が可能であり、接点の開閉による消耗状態は特に
異常現象の発生もなく、電気的加速試験では、３０年に
相肖する真空寿命のあることカζわかった。これに対し
て、混合粉を原料として水素雰囲気で焼結した接点はし
ゃ断性能。

真空寿命のいずれも使用に堪えないものであった。

以上説明したごと（、真空しゃ断器用の接点として、例
えばＣｕ−Ｃｒ合金を用いるとき、従来は焼結ψ溶浸法
により製造しているのに対し、本発明では接点材料の構
成金属である高融点金属成分のＣｒ粉末表面に、同じく
低融点金属成分のＣｕを被覆した粉末を焼結した接点で
あり、次のような種々の利点を有するものである。

（１）　Ｃｒ粉末に父重量％までのＣｕを被覆すること
ができるので、これ以下のＣｕ配合量のものは粉末を混
合する工程は必要がなく、また５０重量％以上のＣｕ成
分とするときでも、Ｃｕ粉末の余剰添加量は少量で済み
混合も極めて簡単となる。

（２１Ｃｒ粉末はＣｕで被覆されているので、Ｃｒ粉末
自体は外気に曝されることなく、酸化しゃすいＣｒの酸
化を効果的に防ぐことができ、接点の溶存酸素量が低減
される。したがって焼結雰囲気として、アルゴン、窒素
、水素などのガスが使用でき、その雰囲気における露点
を一３０℃という低温に保つことなく、厳密な露点の制
御を必要としない。

（３）固相焼結の場合はＣｕ同志の接触となるから容易
に拡散して一体化し緻密な結合となり、同様に液相焼結
でも短時間に密度をあげることができる。

（４）連続したＣｕマトリックス中にＣｒが均一に分散
して存在する金属組織を有するので、従来の焼結・溶浸
法による接点に比べて物理的・機械的性質にすぐれ、そ
のため真空しゃ断器の接点として電気的性能を向上させ
る。

なおＣｒ粉末にＣｕの被覆量を重量比で３０％および４
０％とした接点たついても前述と同様の結果が得られて
おり、関重量％以下のＣｕ被覆を施したＣｒ粉末でも有
効である。

（９）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）合金成分となる高融点金属粉末の表面に、前記合金
   成分の低融点金属の被覆層を設けた粉末を焼結してなる
   ことを特徴とする真空しゃ断器用Ｃｕ−Ｃｒ接点。