JPS59201334A - 真空しや断器用接点材料 - Google Patents
真空しや断器用接点材料Info
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- JPS59201334A JPS59201334A JP7672083A JP7672083A JPS59201334A JP S59201334 A JPS59201334 A JP S59201334A JP 7672083 A JP7672083 A JP 7672083A JP 7672083 A JP7672083 A JP 7672083A JP S59201334 A JPS59201334 A JP S59201334A
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- JP
- Japan
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- weight
- amount
- performance
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- vacuum breaker
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発8AI′i、大電流しゃ断性能に優れ、かつ耐電
圧性能の良好な真空しゃ断器用接点材料に関するもので
ある。
圧性能の良好な真空しゃ断器用接点材料に関するもので
ある。
真空しゃ断器は、その無保守、無公害性、優れたしゃ断
性能等の利点を持つため、適用範囲が急速に拡大して来
ている。また、それに伴い、より大きなしゃ断容量や高
い耐電圧が要求されている。
性能等の利点を持つため、適用範囲が急速に拡大して来
ている。また、それに伴い、より大きなしゃ断容量や高
い耐電圧が要求されている。
一方、真空しゃ断器の性能は真空容器内の接点材料によ
って決定される要素がきわめて大である。
って決定される要素がきわめて大である。
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。
)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。
実際の接点材料では、これらの特性を全て満足させるこ
とは、かなり困難であって、一般には用途に応じて特に
重要な特性を満足させ、他の特性をある 犠牲にした
材料を使用しているのが実状である。
とは、かなり困難であって、一般には用途に応じて特に
重要な特性を満足させ、他の特性をある 犠牲にした
材料を使用しているのが実状である。
従来、この種の接点材料として銅〜ビスマス(以下Cu
−B1と表示する。他の元素および元素の組み合せから
なる材料についても同様に元素記号で表示する)、Cu
−Cr−Bi %Cu−Co−B1 、 Cu−Cr
等が使用されていた。しかし、Cu−B1等の低融点金
属を含有する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。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一つになっている。捷
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。上記の欠点を除くために真空耐電圧に優れたCr、
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属(Cr、Co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。
−B1と表示する。他の元素および元素の組み合せから
なる材料についても同様に元素記号で表示する)、Cu
−Cr−Bi %Cu−Co−B1 、 Cu−Cr
等が使用されていた。しかし、Cu−B1等の低融点金
属を含有する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。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一つになっている。捷
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。上記の欠点を除くために真空耐電圧に優れたCr、
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属(Cr、Co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。
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。
しかし、大電流化、高電圧化への要求はさらにきびしく
、従来の接点材料では要求性能を十分満足させることが
困難となっている。又、真空しゃ断器の小型化に対して
も同様に従来の接点性能では十分でなく、より優れた性
能を持つ接点材料が求められていた。
、従来の接点材料では要求性能を十分満足させることが
困難となっている。又、真空しゃ断器の小型化に対して
も同様に従来の接点性能では十分でなく、より優れた性
能を持つ接点材料が求められていた。
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、かつ耐
電圧性能の良好な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。
めになされたもので、大電流しゃ断性能に優れ、かつ耐
電圧性能の良好な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。
発明者等けCuに種々の金属、合金、金属間化合物を添
加した接点材料を試作し、真空スイッチ管に組み込んで
種々の実験を行なった。これまでに先行技術(特願昭5
7−202530号明細書)としてCu%Cr、Nbか
ら構成されている材料のしゃ断性能が従来品(Cu−2
5重量%Cr合金)に比較して非常に優れていることを
見出しているが、さらにNbを有効に活用するために多
くの実験をくり返した結果、Cu1Cr、Nbを主成分
として、Tiを少量添加した場合に一段としゃ断性能が
優れ、耐電圧性能が良好であることがわかった。この発
明の真空しゃ断器用接点材料はCuを含有すると共に、
他の成分としてCrが10〜35重量%、Nbが15重
量%以下で、かつTiが1重量%以下の範囲含有するこ
とを特徴としている。
加した接点材料を試作し、真空スイッチ管に組み込んで
種々の実験を行なった。これまでに先行技術(特願昭5
7−202530号明細書)としてCu%Cr、Nbか
ら構成されている材料のしゃ断性能が従来品(Cu−2
5重量%Cr合金)に比較して非常に優れていることを
見出しているが、さらにNbを有効に活用するために多
くの実験をくり返した結果、Cu1Cr、Nbを主成分
として、Tiを少量添加した場合に一段としゃ断性能が
優れ、耐電圧性能が良好であることがわかった。この発
明の真空しゃ断器用接点材料はCuを含有すると共に、
他の成分としてCrが10〜35重量%、Nbが15重
量%以下で、かつTiが1重量%以下の範囲含有するこ
とを特徴としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図は真空スイッチ管の構造図で、真空絶縁容器(1
)とこの真空絶縁容器(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電極(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
型ai(7)は、ベローズ(8)を介して前記端板(3
)K気密を損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
ぞれ前記真空絶縁容器(1)の内面および前記ベローズ
(8)を覆っている。電極(5)は¥12図のようにそ
の背面で電極棒(7)にろう材(51)を介挿してろう
益されている。前記電極(4)、(5)はこの発明のC
u−Cr−Nb −T +系接点材料から成っている。
)とこの真空絶縁容器(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電極(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
型ai(7)は、ベローズ(8)を介して前記端板(3
)K気密を損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
ぞれ前記真空絶縁容器(1)の内面および前記ベローズ
(8)を覆っている。電極(5)は¥12図のようにそ
の背面で電極棒(7)にろう材(51)を介挿してろう
益されている。前記電極(4)、(5)はこの発明のC
u−Cr−Nb −T +系接点材料から成っている。
第3図は合金中のCr量を25重量%に固定し、さらK
Nb量を0.1.3.5.10.15.20重量%に固
定した場合に添加したTi量としゃ断谷量の関係を示し
たものである。
Nb量を0.1.3.5.10.15.20重量%に固
定した場合に添加したTi量としゃ断谷量の関係を示し
たものである。
図の縦軸は従来品(Cu−25Cr品)のしゃ新客量を
1とした場合の比率を示し、横軸はTiの添加量を示す
。図中囚は従来品(Cu−25Cr品)のしゃ新客量で
ある。第3図かられかるように各Nb量に対して添加し
たTi量と共にしゃ新客量が上昇して、Ti量が0.5
重量%のとき、しゃ新客量のピークに達する。しかし、
Nb量が15重量%のときけTi量が0.5重量%以下
では、しゃ断性能に変化はなく、Tiが0.5重量%を
越えるとむしろ、しゃ断容量の低下が生じる。また、
Nb量が20重量%になると、Tiを添加すると共にし
ゃ断容量が低下する。即ち、Ti添加によるしゃ断性能
向上の効果はNb量が15重量%以下で有効であり、N
b量が3重量%の場合にはTiをO5重量%添加するこ
とによって、従来品(Cu −25Cr品)の1.9倍
のしゃ断容量に達する。しかし、この場合も必要以上に
Tiを添加するとむしろ、しゃ断性能の低下が生じる。
1とした場合の比率を示し、横軸はTiの添加量を示す
。図中囚は従来品(Cu−25Cr品)のしゃ新客量で
ある。第3図かられかるように各Nb量に対して添加し
たTi量と共にしゃ新客量が上昇して、Ti量が0.5
重量%のとき、しゃ新客量のピークに達する。しかし、
Nb量が15重量%のときけTi量が0.5重量%以下
では、しゃ断性能に変化はなく、Tiが0.5重量%を
越えるとむしろ、しゃ断容量の低下が生じる。また、
Nb量が20重量%になると、Tiを添加すると共にし
ゃ断容量が低下する。即ち、Ti添加によるしゃ断性能
向上の効果はNb量が15重量%以下で有効であり、N
b量が3重量%の場合にはTiをO5重量%添加するこ
とによって、従来品(Cu −25Cr品)の1.9倍
のしゃ断容量に達する。しかし、この場合も必要以上に
Tiを添加するとむしろ、しゃ断性能の低下が生じる。
これは、Nb量の比較的少ない場合にはTiが他の元素
と適度に反応して形成される合金や化合物が均一微細に
分散して、しゃ断性能を著しく上昇させ、しかもCu量
が十分にあるので電気伝導度や熱伝導度を低下させるこ
ともないので、アークによる熱入力をすみやかに放散す
ることができるが、Nb叶が多くなると、必然的にCu
量が減少するので、そのCuとTiが反応して形成され
る合金、化合物そのものはしゃ断性能を上昇させる要素
を持っていても、電気伝導度や熱伝導度を低下させる悪
影響のほうが大きくなって、Tiと他の元素の反応で生
じるしゃ断性能向上要素を打ち消して、トータルとして
けしや断性能の向上は生じないし、むしろ、低下させる
ためであると思われる。又Ti量が必要以上添加された
場合も同様にして、Cuの電気伝導度や熱伝導度を低下
させる方向に強く働くためであると思われる。
と適度に反応して形成される合金や化合物が均一微細に
分散して、しゃ断性能を著しく上昇させ、しかもCu量
が十分にあるので電気伝導度や熱伝導度を低下させるこ
ともないので、アークによる熱入力をすみやかに放散す
ることができるが、Nb叶が多くなると、必然的にCu
量が減少するので、そのCuとTiが反応して形成され
る合金、化合物そのものはしゃ断性能を上昇させる要素
を持っていても、電気伝導度や熱伝導度を低下させる悪
影響のほうが大きくなって、Tiと他の元素の反応で生
じるしゃ断性能向上要素を打ち消して、トータルとして
けしや断性能の向上は生じないし、むしろ、低下させる
ためであると思われる。又Ti量が必要以上添加された
場合も同様にして、Cuの電気伝導度や熱伝導度を低下
させる方向に強く働くためであると思われる。
なお、この実験に使用したCu −Cr −Nb −T
i合金はCu、Cr1Nb、Ti粉を各々必要量配合
した混合粉を成形、焼結して得られたものである。
i合金はCu、Cr1Nb、Ti粉を各々必要量配合
した混合粉を成形、焼結して得られたものである。
第4図は合金中のCr量を25重量%に固定し、さらに
、Ti量を0.0.5.1.0.1.5重量%に固定し
た場合の添加したNb量としゃ断容量との関係を示した
ものであり、図の縦軸は従来品(Cu−25Cr品)の
しゃ断容量を1とした場合の比率を示し、横軸けNb1
7)添加量を示す。第3図、第4図かられかるように、
Ti量が0.5重量%の七きTi添加によるしゃ断容量
向上の効果が見られるのはNb量が15重量%以下の範
囲の時である。一方、Ti量が1重量%ではNb量が1
重量%程度の場合にのみ、しゃ断性能を向上させる効果
がある。よって、Tiの添加は1重量%以下が望ましい
。捷た、Ti量が0.5重量%以下のときNb量の最も
広い範囲、即ち、15重量%以下の範囲で、しゃ断性能
向上の効果がある。
、Ti量を0.0.5.1.0.1.5重量%に固定し
た場合の添加したNb量としゃ断容量との関係を示した
ものであり、図の縦軸は従来品(Cu−25Cr品)の
しゃ断容量を1とした場合の比率を示し、横軸けNb1
7)添加量を示す。第3図、第4図かられかるように、
Ti量が0.5重量%の七きTi添加によるしゃ断容量
向上の効果が見られるのはNb量が15重量%以下の範
囲の時である。一方、Ti量が1重量%ではNb量が1
重量%程度の場合にのみ、しゃ断性能を向上させる効果
がある。よって、Tiの添加は1重量%以下が望ましい
。捷た、Ti量が0.5重量%以下のときNb量の最も
広い範囲、即ち、15重量%以下の範囲で、しゃ断性能
向上の効果がある。
Cu −Cr−Nbの3元合金に対して、Tiを添加す
ることによって3元合金のしゃ断性能をより向上させる
ことを目的とした場合、3元合金のしゃ断容量のピーク
値を越える条件としてはTiはOB重量%以丁、Nbは
2〜7重量%の範囲が望ましい。
ることによって3元合金のしゃ断性能をより向上させる
ことを目的とした場合、3元合金のしゃ断容量のピーク
値を越える条件としてはTiはOB重量%以丁、Nbは
2〜7重量%の範囲が望ましい。
発明者等は第3図、第4図に示すような実験をCr量を
種々変化させて行なったが、Criが10〜35重鮭%
の範囲でTi添加によるしゃ断性能の向上が見られたが
、Cr量が10重量%より少ない範囲ではTiを添加し
ても変化はなく逆にCr量が35重量%を越えるとしゃ
断性能の低下も生じる。
種々変化させて行なったが、Criが10〜35重鮭%
の範囲でTi添加によるしゃ断性能の向上が見られたが
、Cr量が10重量%より少ない範囲ではTiを添加し
ても変化はなく逆にCr量が35重量%を越えるとしゃ
断性能の低下も生じる。
一方、Cu−Cr −Nb−Ti系合金でCrを10〜
35重量%、Nbが15重量%以下、Tiが1重量%以
下の範囲含有する接点材料は従来品(Cu−25Cr品
)と比較して、接触抵抗も劣ることはなく、耐電圧性能
も劣らないことを図示しないが種々の実験で確認しlO
島 ている。
35重量%、Nbが15重量%以下、Tiが1重量%以
下の範囲含有する接点材料は従来品(Cu−25Cr品
)と比較して、接触抵抗も劣ることはなく、耐電圧性能
も劣らないことを図示しないが種々の実験で確認しlO
島 ている。
また、図示しないが、上記合金にBi 、 Te、 S
b。
b。
Tz、Pb%Se、Ce、及びCaのうちの少なくとも
一つの低融点単体金属、その合金、その金属間化合物、
並び釦その酸化物のうち少なくとも1種を20重量%以
下添加した低さい断真空しゃ断器用接点においても、前
記実施例と同様にしゃ断性能の上昇や良好な耐電圧性能
があることを確認している。
一つの低融点単体金属、その合金、その金属間化合物、
並び釦その酸化物のうち少なくとも1種を20重量%以
下添加した低さい断真空しゃ断器用接点においても、前
記実施例と同様にしゃ断性能の上昇や良好な耐電圧性能
があることを確認している。
なお、上述の低融点単体金属、その合金、その金属間化
合物、並びにその酸化物のうち少なくとも1種を20重
量%以上添加した場合には著しく、しゃ断性能や耐電圧
性能が低下した。又、低融点単体金属がCeあるいはC
aの場合は若干特性が劣る。
合物、並びにその酸化物のうち少なくとも1種を20重
量%以上添加した場合には著しく、しゃ断性能や耐電圧
性能が低下した。又、低融点単体金属がCeあるいはC
aの場合は若干特性が劣る。
なお、上記実施例では、この発明をCu −Cr −N
b−Ti合金により説明したが、上記合金の各元素が単
体、囲者、王者もしくけ王者の合金、囲者、三者もしく
は王者の金属間化合物又はそれらの複合体として分布し
ている場合にも所期の目的を達する。
b−Ti合金により説明したが、上記合金の各元素が単
体、囲者、王者もしくけ王者の合金、囲者、三者もしく
は王者の金属間化合物又はそれらの複合体として分布し
ている場合にも所期の目的を達する。
以上のように、この発明によれば、銅を含有す(10)
ると共に他の成分としてクロムが10〜35重量%、二
オシが15重量%以下で、かつチタンが1重量%以下の
範囲含有することを特徴とするものであるので、しゃ断
性能に優れ、かつ良好な耐電圧性能を有する真空しゃ断
器用接点材料が得られる効果がある。
オシが15重量%以下で、かつチタンが1重量%以下の
範囲含有することを特徴とするものであるので、しゃ断
性能に優れ、かつ良好な耐電圧性能を有する真空しゃ断
器用接点材料が得られる効果がある。
第1図は一般的な真空スイッチ管の構造を示す断面図、
第2図はその第1図の電極部分の拡大断面図、第3図は
この発明の実施例の接点材料において、Cr量を25重
量%に固定し、Nb量を0.1.3.5.10.15.
20重量%に固定した合金に対してTi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
発明の実施例の接点材料において、Cr量を25重量%
に固定し、Ti量を0.0,5.1.0.1.5重量%
に固定した合金に対してNb量を変化させた時のしゃ断
容量の変化を示す特性図である。 図において、(1)は真空絶縁容器、(2) (3)は
端板、(4) (5)は電極、(6)(7)は電極棒、
(8)はベローズ、(9X10)(11) はシールド、(51)はろう材、(5)は従来品(Cu
−25Cr品)のしゃ断容量である。 代理人大岩 増雄 (12) 第1図 第2図 第3図 全 く
第2図はその第1図の電極部分の拡大断面図、第3図は
この発明の実施例の接点材料において、Cr量を25重
量%に固定し、Nb量を0.1.3.5.10.15.
20重量%に固定した合金に対してTi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
発明の実施例の接点材料において、Cr量を25重量%
に固定し、Ti量を0.0,5.1.0.1.5重量%
に固定した合金に対してNb量を変化させた時のしゃ断
容量の変化を示す特性図である。 図において、(1)は真空絶縁容器、(2) (3)は
端板、(4) (5)は電極、(6)(7)は電極棒、
(8)はベローズ、(9X10)(11) はシールド、(51)はろう材、(5)は従来品(Cu
−25Cr品)のしゃ断容量である。 代理人大岩 増雄 (12) 第1図 第2図 第3図 全 く
Claims (4)
- (1)銅を含有すると共に、他の成分としてクロムが1
0〜35重量%、ニオブが15重量%以下で、かつチタ
ンが1重量%以下の範囲含有することを特徴とする真空
しゃ断器用接点材料。 - (2)チタンが0.8重量%以下の範囲含有することを
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。 - (3)ニオブが2〜7重量%の範囲含有することを特徴
とする特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の真空し
ゃ断器用接点材料。 - (4)ビスマス、テルル、アンチモン、タリウム、鉛、
セレン、セリタム、及びカルシタムのうちの少なくとも
1つの低融点単体金属、その合金、その金属間化合物、
並びにその酸化物のうち少なくとも1種を20重量%以
下含有していることを特徴とする特許請求の範囲第1項
ないし第3項のいずれかに記載の真空しゃ断器用接点材
料。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7672083A JPS59201334A (ja) | 1983-04-29 | 1983-04-29 | 真空しや断器用接点材料 |
DE8383111417T DE3362624D1 (en) | 1982-11-16 | 1983-11-15 | Contact material for vacuum circuit breaker |
EP83111417A EP0109088B1 (en) | 1982-11-16 | 1983-11-15 | Contact material for vacuum circuit breaker |
US06/552,442 US4575451A (en) | 1982-11-16 | 1983-11-16 | Contact material for vacuum circuit breaker |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7672083A JPS59201334A (ja) | 1983-04-29 | 1983-04-29 | 真空しや断器用接点材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59201334A true JPS59201334A (ja) | 1984-11-14 |
Family
ID=13613396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7672083A Pending JPS59201334A (ja) | 1982-11-16 | 1983-04-29 | 真空しや断器用接点材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59201334A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5409519A (en) * | 1993-02-05 | 1995-04-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Contact material for vacuum valve |
US5500499A (en) * | 1993-02-02 | 1996-03-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Contacts material for vacuum valve |
-
1983
- 1983-04-29 JP JP7672083A patent/JPS59201334A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5500499A (en) * | 1993-02-02 | 1996-03-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Contacts material for vacuum valve |
US5409519A (en) * | 1993-02-05 | 1995-04-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Contact material for vacuum valve |
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