JPS6023927A - 真空しや断器用接点の製造方法 - Google Patents

真空しや断器用接点の製造方法

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JPS6023927A
JPS6023927A JP12950183A JP12950183A JPS6023927A JP S6023927 A JPS6023927 A JP S6023927A JP 12950183 A JP12950183 A JP 12950183A JP 12950183 A JP12950183 A JP 12950183A JP S6023927 A JPS6023927 A JP S6023927A
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JP
Japan
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contact
layer
vacuum breaker
manufacturing
protective layer
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JP12950183A
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青木 英一
杉山 貞夫
功 奥富
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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】 〔発明の技術外野〕 本発明は、真空しゃ断器に係ジ%に接点の加工方法を改
善し、安価でかつ製作直後の接触抵抗の安定性を向上し
た真空しゃ断器用接点の製造方法に関する。
〔発明の技術的背景と問題点〕
周知の゛ように真空しやIf Bgの接点に要求される
王な榮件には、しゃ断時性、耐電圧特性、耐溶看性の3
条件があり、これらの条件をほぼ満足する接点材料とし
て、0u−Bi、 0u−Te、 0u−8b、 0u
−8e。
0u−Pb系などの合金が知られている。
ところでこれらの合金は、Bj、 PI)、 Te、 
Se又はSb等の取外の母相への固溶度が低く、かつも
ろい性質を有するため、接点形状Vこ加工するとき通常
行なわれている冷間加工や切削加工では、クラックや欠
けなどを生じ易く、加工形成に時間を要するのみでなく
加工がきわめて困難なものもある。
したがって、予め溶解し鋳造した後切削して接点を装作
するようにしていた。しかしながら、この方法では高価
な接点材料を、切削ぐずとして捨てる量が多く、経済的
に不利となる。又鋳造のみによって製作した接点では、
一般に組織が粗く、析出物の外苑や形状の均一性に欠け
ることがらり、しや…[器として特性の不揃いを生じる
。さらに鋳造法では鋳込み中に溶湯が凝固して鋳型内の
流動が悪くなったシ、円部に引は巣を)6生じたりする
ことがあり、接点材料として重大な欠陥を生じる。
Bi、 Pb、 Te、 Se又はSbは蒸気圧が高い
ため、気泡が発生し易く、特に小径の湯口に鋳込む際に
は、気色が表面に発生し易い等の欠点がある。しかも接
点の形状及び寸法には、定格に応じて多種類があるため
、切削歩溜りの向上を図かるには、多数の鋳型を必要と
し経費の増大を招く欠点がある。
そこで、これらの欠点を除去するために、7500C乃
至800°Cの温度で最初の鍛造による加工率を10乃
至15%とし、以後入棺(加工率を上昇させる製造方法
が提案されている。この製造方法によれば、確かに析出
物の夕±布や形状の均一な接点材料を得ることができる
しかしながら、近年真空しゃ断器の簡耐圧化や大電流化
に伴なって、接点も直径か大きくかつ不純物やガス等の
少ない高品質の接点が必要となってきたが、上述の鍛造
による製造方法では、脆い接点素材表面に生じるクラッ
クを通じて表面から内部へガスが侵入したシ、クラック
に酸化物等の異物が堆積した9巻込まれたりするので、
高品質で直径の大きい接点素材を製造することは困難と
なるばかシでなく、表面層を除去しなければならないの
で、部側な接点素材の損失が大きく、その損失fは直径
が大きくなればなるほど大きくなってしまう。
。C そこでこの欠点を改善する技術として、600V1′t
J至800°Cで熱間ロール加工することも考えられて
いるが、やけ9表面からガスの拡散、異物の侵入等のた
め表面部の接点素材の一定量を同様に除去するので、生
産性及び経済性の両面で必ずしも満足のものではない。
又このようにして製作された接点素材においては、旋盤
による接点表面の最終仕上加工時のはく離、欠けが組立
直後の接触抵抗値並びにその変動幅を大きくする欠点が
ある。
これらBi、 Pb、 Te、 Se又はSb等を含有
する接点を、真空しゃ断器の構成部品として電極軸に接
合する場合、一般的には銀−鋼糸(Ag−Ou)金属ろ
う材を使用し、真空、不活性又は水素等の雰囲気中でろ
う付は接合を行なっている。このろう付は部の品質は、
真空しゃ断器の品質に大きな影響を与えるので、ろう付
は部の不良となる例えば加熱温度1雰囲気、加熱時間等
の諸条件の管理又は接点材料や電極軸の機械加工精度、
更Vころう材の管理を厳重にする等の工夫をこらし、ろ
う付は部の品質を向上させるようにしていた。
しかしながら、これらBi、 Pb、 Te、 Se又
はsb等を含有する接点材料のろう付性は、厳加金属の
母相への固溶度が低く、かつ合金全体が脆い性質を有す
るため、ろう付部の品質の安定性を欠く原因となってい
た。このようなろう付部の欠陥は、結果的に接合面積を
減少させることになり、ひいては使用中に接点の脱落事
故を訪発する原因となっていた。
前述したように Ouを基材とし、これにB i 、P
b 。
Te、Se又はSbを含有する接点素材は、母相に対す
る固溶度が極めて低く、合金の結晶粒界に析出し、粒界
の脆弱化を誘発し、通常は脆い析出物の粒界への集中等
によって板状に加工することは困難であった。
これらの接点素材を従来のように、鍛造用ノ・ンマー又
は圧延用ロールが直接接点素材に触れるような加工方法
では、接点素材の特に端部にクラックが発生し易いこと
以外に、加熱によって生成した酸化物を除去するために
表面層を切削除去しても、鍛造又は圧延の際の異物は内
部に混入しておシ、クラックを介してガスが内部に拡欣
しているのを防去することはできない。
僅かにCu−Te合金が厳しく管理された条件下で、少
しばかりの加工ができる8にであるQこのように製作さ
れた接点素材を、旋盤等により最終製品形状、寸法に加
工する除、欠けやはく離等の加工欠陥を発生し、製品歩
溜りの著しい低下を招くだけでなく、表面欠陥は組立直
後の接触抵抗値の変動幅を大きくする。
これは旋盤加工時のバイトの刃先が、破卵工面に接づ−
るとき接点合金母相の結晶粒界に析出したB# などの
脆弱な溶着防止析出物を、容易に破壊し掘り出すことに
なる。
一方上述した製造方法による妾点素材単体を、真空しゃ
断器の接点に使用する場合、電気的特性から、導電性の
筒い銀−銅系金属ろうを用いて、接点を電極軸にろう付
けして接合する。しかしてこのろう付は工程は、水素、
真空又は不活性雰囲気で、例えばAg、 72− Cu
−28ろうでは約780°Cに加熱し、一定時間保持し
てろう付けを完了するが、接点素材と溶融ろう材が直接
接触することによシ、接点素材とろう材間に相互拡散又
は成分の痔田現象が生じる。この結果、接点素材中に含
有されているBi、 Pb、 Te、 Se又はsbの
ように母相に対する固容度が極めて低い例えばOuに対
するi3iで20ppm程度、低融点例えば大気中にお
いての融点はBiで271°01Teで450°0.S
eで220°C等であり、かつ脆弱化を招く成分が溶融
ろうの中に混入する。
このようなろう付けで接合された接点は、使用中の衝撃
又は温度上昇によシ接点の脱落事故を誘発する恐れがあ
る。
〔発明の目的〕
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、所定の耐溶着
性を維持しながら、溶層防止成分の添加Vこ伴なう加工
性の低下で、表面の欠け、はく離をなくシ、接点と電極
軸の接合に欠陥のない真空しゃ断器用接点の製造方法を
提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、euを基材とし、これYCBi 、 Pb、
 Te。
Se又はsbの少なくとも1種を含有した接点層と、B
i、 Pb、 Te、 Se又はSbを含有しなりs 
Ou 、 N i又はして冶金的に密着させるとともに
軟化状態とし、鍛造又は圧延により一体化して接点素材
を形成する。しかる後接点層と保睡層の中間部を無機質
粒子を介在させて移動する金属帯又は金属線によって切
断することをt時機とするものである。
〔発明の実施例〕
以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明に関連する真全バルブの概略金示し、1
は真空しゃ断器の王被部となる真空パルプであり、絶縁
容器20両端に金具3a、3bを介して固着した端板4
及び5、この端板5とl:If動亘極軸6vc−f:れ
ぞれ接合されたベローズ7で具空谷器を形成している。
この菓空谷Zべには可動電極q]IJ16に対向して固
定電極軸8が設けられ、’Ll]’動電惨軸6及び固定
電極軸8の俗端部には、それぞれ可動電極9及び固定電
極lOが固着されている。又両電極9,10を取巻くよ
うにアークシールド11が設けられ、アーク蒸気が絶縁
容器2へ被層するのを防止している。一方可動電極9は
、可動電極軸6にろう材12によシ固定され、この5T
動電極9にろう材131CJニジ町動接点14が固定さ
れている。同様に固定電極10に固定接点15が固定さ
れている。
次に上記可動接点14及び固定接点15の製造方法を説
明する。第3図は、接点素材20の積層方法を示し、B
i、 Pb、 Te、 Se又はSbを含有しなxOu
Ni又はSUSから成る複数の保護J@ 21a、21
b、21c。
2]dとBi、 Pb、 Te又はSbの少なくとも1
種を含有する(3u又はAg金基材とする複数の接点層
22a。
22b 、 22cを交互にA*層し、最終下面に保護
層21nに加熱し、積層された複数の保護層21a、2
1b、21c。
21dと接点層22a 、 221) 、 22cを冶
金的に密着させ、かつ軟化状態とする。この冶金的密M
VCより接解界面への汚染被膜の生成や異物の付層を防
止する。C コトカテき、又400 ’l’) 至1000°0(7
1Jlj熱により接点層の延性を保持して、全体を連続
音にし易くする。
上記のように積層し加熱した接点素材20を、圧延ロー
ル23により、加圧して一体化する。なおこの一連の工
程は非酸化性雰囲気中で行ない、又酸洗い等によシ各層
の表面を清#にしておく。
次に上記のようにして加圧し一体化し、た接点素材21
の切削加工を第4図について説明する。同図において、
30は複数の案内用溝を有し、適宜間隔をもって4ケ所
にそれぞれ回転自在に配置されたロールで、このロール
301/c金属帯31が案内されて一方向に移動する。
一方対回したロール30.30の中間に接点素材20を
配置し、金属帯31を無機質粒子を介在させて接触させ
、順次接点素材20を移動させて切削する。なおこの場
合金属帯31の中間部31a、31cは接点素材20の
各保d I”v421a 、 2ibの略中央部に、又
金属帯31の中間部311)、31dは保護層22a 
、 22bの略中央部に接触するようにする。又無機質
粒子の池数を防止しかつ金属’:t?31に付湘°し易
いように−jるため、油のようなり1体と混合し、接点
素材20に塗布しておく。
ここで本発明は、溶N防止として、Bi、 、Pb、T
e。
Se又はPbを1種以上を含むOu又はAg合金の切削
加工VC適し、これらの元素は接点合金中VCo、i〜
20%含有する場合のりロエに応用する。これは0.1
%禾満では接点台金として大電訛に対する耐溶着性が劣
ること以外に、従来の旋盤等によるノくイト加工でも支
障なくDロエできるからでらシ、又20%を超えると製
造時に著しい偏析を発生し、Bi。
Te 等溶着防止析出物の析出大きざが数10μm以上
とをシ、金属帯との間に介在する無機質粒子が溶着防止
析出物中にめシ込んだシ、マトリックスと溶着防止析出
物との界面にめシ込む等好ましくない状態となるからで
ある。
第5図はこのようにして製作された接点素材を、必要寸
法に加工して可動電極9に固定した状態を示し、保護層
21aがろう材13により可動電極9と接合される。
このようにして、純銅製の可動′I4f極9(又は固定
電極10)と、B I、 l)b 、 l+e、 Se
又はsbを含有しないOu、Ni又はSUSから成る保
護層22aをろう付は接合することにより、接合面全域
にわたって欠陥のない接合部が得られるば゛か9でなく
、ろう付は工程においてろう付は部と接点層との相互拡
販が、保gl−によジしゃ断される。したがって接点層
から母相に対する固溶度が極めて低く、合金の結晶粒界
に析出し、粒界の脆弱化を招(Bi、Te。
Se 等の混入がないので、接合部の強度が高く辱′[
IL性のよいろう付は継手部が得られる。又接点製造工
程において、接点層の両面VC保護層を有するので、製
造工程に発生するフレック等から拡散、混入するガスや
気泡がなく、接点素材からの加工工程においても、しゃ
断物性に悪影響を与える接点の欠け、クラックがなく、
かつ切削量も少なく経済的であり、長期の使用でも高品
質を保持することができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、Bi、 Pb、Te
Se又はSbの少なくとも1棟を含有するOu又はAg
 を基材とする真空しゃ断器用接点を、接点としての基
本特性を保持したまま経済的安価に製作することができ
、これら接点の切削加工時における欠けやはく離を著し
く軽減し、かつ組立直後の接触抵抗値の不揃いを少なく
する。
又ろう付は接合部VこBi、 Pb、 Te、 Se又
はsb4を混入することがないので、接合部の強度が置
く、導電性のよい高品質の真空しやtar器用接点を製
造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は不発F3Avc関連する真空しゃ断器の構成を
示す断面図、第2図は第1図の接点部外を拡大して示す
1!jT面図、第3図は本発明の一実施例の接点素材の
一体化工程を示″j説明図、第4図は本発明の一実施例
の一体化された接点素材の切削工程を示す説明図、第5
図は不発1男の一2d施例の接点を′^L 4謎に接合
した状態を拡大して示す1υ[面図である。 1・・真空しゃ断器、 9,10・・颯株20・・・接
点素材、21a、21b、21c ・+保訛層22a、
22):+、22c ・・接点層(7317)代理人弁
理士 則 近 ガ 佑 (ほか1名)第1図 第2図 第3図 第4図 :120 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) Bi、Pb、Te、8e又はsbの少なくとも
    15を含冶するOu又はAgを基材とする接点層とBi
    、Pb。 ’l’e、Se又はSL+を含有しなxOu、Ni又は
    SUSから成る保護ノーを俵数稙層する第1の工程と、
    この第1の工程で積層された前記接点層と前記保護層を
    ゎC 400v乃至1000°Cに加熱し、冶金的に密着させ
    ると共に軟化状態とする第2の工程と、この第2の工程
    で軟化状態とした前記接点層と前記保護層を7J01E
     して一体化する第3の工程と、この83の工程で一体
    化した前hビ接点層と前記保護層の中間部を、無機質粒
    子を介在させて移動する金属帯又は金属線によってそれ
    ぞれの面が露出するように加工する第4の工程とから成
    る真空しゃ断器用接点の製造方法。 (2)第1工程における接点層と保護層を、水素又は嘘
    によシ表面洗浄を行なう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の製造方法。 (3,tmx工程における接点層と保護層を、Ag。 In又は8nの何れか1種で厚さ100 Am以下の層
    を介して積層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の製造方法。 (4)無機質粒子を、A# 、Mg 、FeもしくはO
    rの何れか1種の酸化物、WもしくはSiの炭化物又は
    Ti、AAもしくはBの何れか1種の窒化物から選択さ
    れ、平均粒径をlO乃至100μmとしたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の真空しゃ断器用接点の
    製造方法。 (5ン 金属帯又は金属線を、Fe−0r、 Ni−0
    r、 B”e−Ni−Or、W又はMoから選択され、
    移動速度を0.5乃至5 m / secとしたことを
    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
    接点の製造方法。
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