JPS5925903A - 真空しや断器用接触子材料の製造方法 - 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

〔従来技術〕

真空遮断器用接触子材料としてはすでに約４０ないし６
０．％のクロムを含むＣｒＣｕ複合月オ′・トが良いこ
とが分かつている。この材料によれば、成分の銅が十分
な電気伝導度および熱伝導度を保証し、一方、基拐のク
ロムがアークによる消耗を減らし斗だタングステンに比
較して低い２１７３に＋７）融点によって有害な熱市子
放出の危険を除く。そのほかにクロムは接触子のＷ＋　
５に性を著しく低減し、・１〜かも良好なブラタ−性を
有する。 ＣｒＣｕ複合相料の製造に対しては、Ｃｒ−Ｃｕ系に混
合ギャップがあるため、４０ないし６０係というクロム
含有歇の所望の濃度範囲においては、粉末冶金法だけが
考慮される。最も普通には、りａノ、粉末またはＣｒＣ
ｕ粉末混合物から圧縮体を作成し、圧縮体の空孔が焼結
後、溶けた銅によって充てんされる＋５法が最も普通に
行なわれている。 そのような焼結溶浸法も普通の公知の粉末冶金法も、ク
ロムの酸化傾向のために制１ｉ１１１するのが困朝１で
ある。特１・こ、個々の粒子面のぶれ性か悪いこと、ま
だは不働態膜が形成されることによる空孔欠陥９険があ
る。この空孔欠陥ま−だは溶 浸欠陥が５ないし５０　ｎ　ｍ種度の大きさで存在する
場合でも、これらの欠陥によって遮断特性を害するおそ
れがある。実際上は、それから遮断能力にあるばらつき
幅が生ずる。 他の公知の方法では、例えば純粋のり「コム粉末からな
るか、または・焼結の際の敵相を得るために一つ且たは
複数の別の粉末添加物がクロム粉末に混合された金属粉
末の圧縮１だは注ぎ込みにより多孔質の中１用生１２い
勿が作られる。それに）売く高−東空あるいは純粋な保
護ガス中での１５７３にないし１７７３ｒ（の温１−Ｔ
に゛おける焼結により、粉末核の間に所望の焼結ブリッ
ジが形成され、その結果基イオ強ｌＷは十昇し、焼結過
８後の多孔質焼結中間生成物の問題のない取扱いか可能
となる。別の工程（こおいて中間生成物は溶浸型の中に
入れられるか溶侵台の上に載せられ、被覆物または基台
と１７で空孔容積に相応する鼠の溶浸金属、この場合は
胴かｆ・］加され、そして再び高真空中あるい（は、純
粋な保護ガス中で溶浸金１属の融点μ上に加熱される。 そ１〜で毛管力によって多孔質の基材に溶浸が起こる。 しかしながら、Ｃｒ−Ｃｕ複合祠孝−１製４のンｖめの
−１−述の溶浸法によっては、慎東な作業方法にも拘ら
ず、完全に欠陥のない溶浸ｆｄ得られない。それは木７
１的に次の三つの理由に基づくものである。 焼結工程および溶浸工程の間の炉の装人憤えの際、強い
ｒツタ活性のり

【′ｊム基イ」の場合には薄い酸化物皮
膜または化学的に吸着されたガス皮膜に１、？　、ｌ、
ｌ；　ＪＡ表面が析しく被覆され、それがｍけた容どジ
金属とのＭ３れを困９１１ｔにする。熱力学的ｌｃ即由
かＥ）、この酸ｆヒ過程（・」、高！Ｘ空によひ純粋な
保護ｔｆスス中さえ、４′Ｊｉ　０００　Ｋより低いと
ころてオー（Ａｔｅ−起こる。なぜなら経済的に使用で
きるような炉においてな」、Ｉ　Ｑ　　”　１１１１）
以（：の酸素外１（二が得られないからである。この現
象の結果として、微小や洞に−ｊひ空孔の形であられれ
る溶Ｕ欠陥が生（′る。 焼結過程とそれに結び付いて生ずる焼Ｓ、１．］゛リッ
ジの形成によって、溶はプ切容浸金属が全然向ｉｌｌ。 ないか不完全に到達するだけの、入りにくいり）＋、孔
領誠が得られる。それによつ−Ｃ１例えば炭素のような
還元゛吻質を、溶けた溶浸金属相を介して基利命属にも
たらず可能性も制約され、その結果焼結グリッジ形成に
基づくこの残留空孔領域中に残留酸化物が（ｒ、在１２
、それが接触子利料のしゃ断能力を害する。 固い焼結ブリッジの硬直化作用により、基、（４の−９
形にλ・ｊする可能性ｌｉ著しく低減される。銅あるい
なよその合金によって浸透されたクロム基（４が、溶け
／こ溶浸金属の溶浸温度から冷却される場合、クロトお
よび銅の間の異なる熱膨張の／こめに、暴利金属および
溶浸金属の共通のつりあった収縮によって吸収すること
のできない容積不足があられれる。この公知の現象ｄ、
同様に欠陥部および光学顕微鏡て観桜できない微小空孔
に導き、それが高負荷遮断責務に対する４ｇ料の品質を
劣化させることがあり得る。 これらの障害を除去することが研究されてきた。 すなわち、例えばクロム粉末および銅粉末を混合り、そ
れによってクロム粉の直接の接触が広範囲に行われない
ようにし、つづく焼結過程において変形を妨げる離れ割
れの焼結ブリッジが全く形成されないか、まだに［ご〈
僅か形成されるようにすることができる。この；挿漬工
程がクロｌ−粒子の立体障害を打消すとしても、そのよ
うな月Ｘ・１によっては十分な遮断能力をイ！Ｉること
かできない。その原因は通常約５００ｐｐｍの酸素不純
物を含む銅粉末とゲッタ活性のクロム粉末との間の相互
作用である。すてに１２７３により低温で、すなわち１
０００′Ｃですでに、Ｃ１１２０解離を使用する場合、
酸化しやすいクロム粉末が酸化される。クロムの高い酸
化熱のために、安定な表面酸化物が形成され、それは普
通の真空脱ガスではもはや除去することができない。 〔発明の開示〕 それ数本発明の目的ｉｊ：、３６ｋＶまでの１吏用電圧
と３０　ｋＡ以」二の遮断電流の真空高圧用遮断器の要
求を満足し、」二連の欠陥源ならびに付加的に高い酸素
含有量の銅粉末の使用が礒けられるクロトど銅とからｊ
ｊ’ｉる高性能接触子材料を製造することかり能な方θ
てを得ることにある。 本発明によればこの目的は、クロム粉末を脱ガスされた
７−（！＋の中に注き込み、そのクロム粉末上に低酸素
の銅からなる片を置き、つづいて型を多孔質の許て閉じ
、それからその型を高真空炉中で室温において１０’ｍ
ｂより低い圧力に達する寸て脱ガスし、その後炉温を銅
の融点よりドのできるだけ高い温度に高め、との炉温を
１０’ｍｂより低い一定の炉内圧力が得られる寸で一定
に保持し、つづいて中間冷却なしに炉温を銅の融点の一
ヒエ００にないし２００にの最終値までさらに高め、こ
の温度をクロム粉末混合物中に含まれる多孔部分が溶け
た銅によって完全に満されるまで保持することによって
達１戊される。 銅の融点のすぐ下におかれる炉温６−」１、工業的に実
施されろ場合には１２７３Ｋ（＋５Ｏ−−２０Ｋ）に選
ぶことができる。炉はこの温度に約１時間保持され、そ
の際炉内圧力は１０−５ｍｂの範囲に得られ右利である
。銅の融点より一１二に保持する時間は２０ないし３０
分が有利である。 本発明の方法に対しては、アルミノサーミツク１だは電
解的に作られプこクロムを使用することができる。第一
の方υその場合、゛クロム粉末は５０μ＋ｎないし２０
０μ夏１】の粒子分布を持っているのが望外しく、とり
わけ少くとも１５０μＩｎの成分を持つたものが庁利で
ある。第二の方法の場合（ｌ′ｃに、粒−子の大きさｄ
、それ以下、すなわち２５μ＋１１より［；の範囲にお
くことができる。 芥だ、グラファイトから１戊るイ乍業り朝を月ｊいるの
か有利なことが分った。それは溶けた銅に炭素か少畦溶
けており、それ故溶融相における移送を介してクロム酸
化不純物に対する還元剤とし２て用いられるからである
。 本発明にも・いては、強度を高める焼結過秤か安定な・
焼結ブリッジの形成によって行なわれるのて（ｄ、なぐ
、型の中に注き込まれたクロノ・〕分末から出発する点
て特に有利である。炉の装入切替や焼結中間生成物の付
加的操作なしに、注き込んだ粉末の多孔容積（ｄ溶けた
銅て完全に満たすことができ、その結果実用上孔部のな
い保合材料か得られる。 〔発明の実施例〕 次ｐｃ本発明を実施例について詳細に説明する。 ５００　ｐ　＋）＋１１の最大酸素含有量を持ちアルミ
ノサーミソクに作られたクロムを使用する場合、少くと
も１５０μｍの成分を持つ粒子の大きさのクロム粉末を
、予め脱ガスされた黒鉛型の中に充てんする。るつは（
ｄｌ、例えＶコ、ｓ　５＋ｎｍ　（７）　７１径ど２５
　Ｑ　１１１ｍ　ノ長さを持ち、約１８０　ｍｍの高さ
寸てりＤ　ｌｙ粉末で満たされている。クロム粉末の上
に塊状の低酸素銅片を置き、それかるつほの残りの内芥
積をイ′１（にｉ’Ｃずようにする。そのるつほを多孔
質の黒鉛薔て閑さし、高真空炉中て先ず室府、で１０　
　’＋１１１）の域、すなわち１０　　ｍｌ）より低い
ところに達する省て脱ガスする。つついて加熱を始める
が、それ（ｌ、１、圧力が１０　　’　＋１１１）以上
に劉ると常に中断する。約１２７３Ｋ（＋５０に、−２
０Ｋ）の温度において、すなわＬＯ）全回の酸ｌ！、改
（”　Ｓ　、、、−１＋３５６＋＜、　）よりトのｌ晶
１隻において、本来の脱ガスγ、旧廷に達し、この温度
を１時間、し、かＬ２少なくとも１．０　　ｍｌ）より
低い炉内圧力に丙ひ達する斗で保１−１１する。つづい
て中間冷却な１．に霊１ｕを、銅の融点より１．００　
Ｋないし２００に上にある最、終値までさらに高める。 そのγ１情度は例えば１４７３１（であり、この？晶Ｉ
庭におし）て約３０分後に（ｄ、注き込まれたクロノ、
中の孔部は溶けた銅で実用上完全に満たされる。 本発明の他の実施例においては、同様に最高５００１）
　Ｉ）Ｉｌ＋の酸素を含有した電解的に作られたクロト
が用いられる。それから作られたり【コム粉末は、この
場合にはアルミノサーミックに作られたクロムより小さ
い、例えば２５μｍより小さい粒子の大きさ分布を持っ
たものとすることができる。 それ以タトの個々の製造工程は第一の実施例と同様であ
る。 孔部が完全に満たされた後、」二連の両実施例により作
られプこ中間生成物は真空中で冷却される。 冷えた後Ｃｒ−Ｃｕ複合ブロックは必すな幾何学ａ面形
状を持った接触子片に分けられる。この月利の顕微境組
織によれば、本発明方トノミによって作られた複合利子
゛Ｉか、強度を高める焼結ブリッジも、多孔部も実際」
二持たないことが認められる。したがって本発明方法に
よれば、Ｃｒ−Ｃｕを基礎にした接触子片を再現性よく
作ることができ、しかもそれは高圧真空しゃ断２；÷に
適しプこ性質を持っている。 Ｃｒ−Ｃｕを基礎にして説明した実施例において、公知
の方法で化の元素を添加物として用いることがてきる。 例えば、銅に対する合金成分としてチタン、ジルコニウ
ムを用いると、ゲッタ特性が改善される。また、鉄、コ
バルト、寸だけニッケルをクロム粉末に添加すると、儒
れ性が改善される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ａ）クロム粉末を脱ガスされた型の中に注き込む工
   程と、 １））クロム粉末」二に低酸素の銅から成る片を置く工
   程と、 ０）続いて型を多孔質の蓋で閉じる工程と、ｄ）型を高
   真空Ｘす中で室温において１０−４ｍ１）より低い圧力
   に達する寸で脱がスする工程と、 ｅ）次いて炉温を銅の融点より士°のてきるたけ高い温
   度に高める］１稈と、 １’）　＋ｉｉＪ記炉昌を１．０　　’ｍｂ　　より低
   イ一定ノ炉内１１カが得られるまて一定に保４”４ｉす
   る工程と、 ｇ）次いで中間冷却なしに、炉？１′ｌ□Ｉ’ｌを銅の
   融点より１００にないし２００　Ｋ高い最Ｐ　（直ｔて
   さらに高め、この温度をりＯｌ、粉末中に含まれる多孔
   部分が溶けだ銅によって完全に満たされる寸で一定に保
   ト’ｊする工程とから１戊ることを！庁徴とするクロｔ
   、とｔｌｉｌとの複合材料から成る真空しゃ断器用接触
   子イぢ料の製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、工程ｅ
   ）の炉品力４２７３に、（＋５０に、−２０Ｋ）Ｔある
   ことを特徴どする真空しゃ断器用接触子飼料の製造方法
   。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法にお
   いて、工程ｄ）およびｒ）の圧力が１０−５１１１１〕
   の域にあることを特徴とする真空しゃ断器用接触子イ」
   １Ｆの製造方法。 ４）！１〒♂「請求の範囲第１項記載の方法において、
   工程ｆ）における保持時間が約１時間であることを特徴
   とする真空しゃ断器用接触Ｔ−拐料の労、前方１人。 ５）牛ｌＩｒ「請求の範囲第１項記載の方法において、
   工程ｇ）における保持時間が２０ないし３０分であるこ
   とを特徴とする真空しゃ断器用接触子材料の製造方法。 ６）特許請求の範囲第１項記載の方法において、アルミ
   ノサーミツクに作られたクロトを用い、それから得たク
   ロム粉末が５０μＩ１１ないし２００　／Ｊ　Ｉ７＋の
   粒子の大きさ分布を６することを特徴とする真空しゃ断
   器用接触子材料の（製造方法０ ７）特許請求の範囲第６項記載の方θ；如おいて、少く
   とも１５０μｍ１］の成分を持つ粒子の大きさのクロｔ
   ・粉末を用いることを特徴とする真空しゃ断器用接触子
   材料の製造方法。 ８）特許請求の範囲第１項記載の方法において、竜角Ｙ
   的に作られたクロムを用い、それからに４＋だクロム粉
   末が２５μｍ口ないし２００μ！１〕の粒子の大きさ分
   布を有することを特徴とする方法において、黒鉛から成
   る型を用いることｆ：特徴とする真空しゃ断器剛接ｆ！
   ｙＪ：子イ１料α縛直方法。