JPS61140011A - 真空しや断器用接点 - 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】 〔産業上の利用分計〕 この発明は大電流しゃ断性能に優れ、かつＩＩＩＦｔ［
圧性能に擾れ念真空しゃ断器用接点材料に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

真空しゃ断器ｆ′ｉ、その無保守、無公害性、浸れたし
ゃ断性能等の利点を持つ念め、適用範囲が急速に拡大し
てきている。まな、それに伴い、より高耐圧化、大電流
しゃ断器の要求がきびしくなってきている。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。

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、１２）Ｉｌｌｉｔ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ｌｆｒ電流筐が小さいこと、（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、かなシ困難であって、一般には用途に応じて特に
重要な特性を満足させ、他の特性をある程度犠牲にし念
材料を使用しているのが実状である。例えば特開昭５５
−７８４２９号に記載の綱−タングステン接点材料はｒ
＃シ圧性能が優れているため、負荷開閉器や接触器等の
用途によく用いられているが、この接点材料は大電流し
ゃ断性能が若干劣るという面を持っている。

一方、例えば特開昭５４−７１３７５号に記載の鋼−ク
ロム接点材料は非常にしゃ断性能が優れている念め、し
ゃ断器等の用途によく用いられているが。

耐電圧性能では上記鋼−タングステン接点材料に劣って
いる。

上記真空しゃ断器用接点材料の他に、一般に気中、油中
等で用いられている接点材料の例が「粉末冶金学（日刊
工業新聞社刊）」等の文献に挙げられている。しかし、
例えば上記粉末冶金学Ｐ、２２９〜２３０に記載の銀−
℃りづダン系接点材料や鋼−でリプダン接点材料は真空
しゃ断器用接点に用い几場合、耐電圧性能は上記鋼・−
タングステン接点材料よシも劣り、電流しゃ断性能は上
記鋼−りＯム接点材料よりも劣っているため、現在のと
ころほとんど使用されていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の真空しゃ断器用接点は以上のように、各々の特性
を活かして使用されてきたが、近年真空しゃ＠器の大電
流化、高電圧化への要求が一段と厳しくなシ、従来の接
点材料では要求性能を十分満足させること示困難になっ
てきている。又、真空しゃ断器の小型化に対しても、よ
シ優れた性能をもつ接点材料が求められている。

この発明は上記のような従来のものを改良する九めにな
されたもので、しゃ断性能に優れた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。

〔問題点を解決するための手段〕

発明者らは鋼に種々の金属、合金、金属間化合物ｔ−ａ
加した材料を試作し、真空しゃ断器に組込み、種々の実
験を行った。この結果、銅とクロムと℃リプダンとニオ
ブから成る接点材料は非常に優れ念しゃ断性能を有して
いることが判った。

この発明による真空しゃ断器用接点材料は鋼とクロムと
℃りづダンとニオブから、成ることを特徴“Ｉ、’？、
４０ｆ″！ｏ　　　　　　　　　　　　。

〔作　用〕

銅とクロムとでりづダンとニオブとで接点を構成したの
で電気伝導度としゃ断性能の優れ′ｆｃ接点を得ること
ができる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の実施例について説明する。

（接点材料の作成） 接点材料の作成は粉末冶金法を用い、溶浸法、完全粉末
焼結法及びホットプレス法の３通シで行った。

第１の溶浸法による接点材料の製造方法は、粒径４５μ
ｍ以下のクロム粉末と平均粒径３μｍの℃リプダン粉末
と粒径４０μｍ以下のニオブ粉末と粒径４０μｍ以下の
鋼粉末を各々４２．３対４３．４対９．９対４．４の割
合で秤量し念後、２時間混合を行い、つづいてこの混合
粉を所定の形状の金型に充填し、１ｉｏｎ／−の荷重で
プレスし成形を行った。

次にこの成形体を真空中１０００″ｃで２時間焼結し仮
焼結体を得た。この後、仮焼結体に無酸素銅の塊をのせ
て、水素雰囲気中１２５０　’Ｃで１時間保持し、無酸
素鋼を仮焼結体に含浸・させ接点材料とした。この接点
材料の最終成分比を表１にサンプル１２として示す。尚
、表１には上記に示したものと同一方法によシ製造した
他の成分比の接点材料についても合せて掲げてあシ、サ
ンプル１〜１０１では銅量６０体積％を目標とし、サン
プル１１〜２０までは銅量５０体積％を目標、サンプル
２１〜３０までは鋼量４０体積％を目標とした。

第２の完全粉末焼結法による接点材料の製造方法は粒径
７５μｍ以下のりＯム扮末と平均粒径３μｍの芒すプダ
ン扮末と粒径４０μｍ以下のニオブ粉末と粒径４０μｍ
以下の鋼粉末を各々１４．９対１８．９対３．９対６２
．３の割合でＮ量し念後２時間混合を行い、つづいてこ
の混合粉を所定の形状の金型に充填し、３．３　ｔｏｎ
／ｃｊの荷重でプレスし成形を行った。

次にこの成形体を水；Ｊ雰囲気中胴の融点直下で２時間
焼結を行い接点材料を得た。表２にサンプル３２として
この例を示す。同様にして得られ意地の成分比の材料に
ついても合せて表２に掲げる。、長２のサンプル３１〜
４０が銅量４０体８Ｒ％で、サンプル４１〜５０が鋼量
７５体積％である。

第３のネットプレス法による接点材料の製造法は粉末の
混合までは先に述べた完全粉末焼結法と同じであり、先
の例と同一混合粉を使用し念。この混合粉をカーボン製
のダイスに充填し、真空中で２時間加熱、この間に２０
０Ｋｔ／−の荷重を加え接点材料の塊を得た。表３にサ
ンプル５２としてこの例を示す。同様にして得られな他
の成分比の材料についても合せて表３に掲げる。

表３のサンプル５１〜６０が銅量４０体積％でサンプル
６１〜７０が銅量７５体積％である。

尚、本発明接点材料との比較をする念めの従来の接点材
料を表４に示しである。表４のサンづルア１が溶浸法に
よシ得られ九比較例としての銅−七すブダン合金、サン
プル７２が完全粉末焼結法によシ得られた鋼−七゛リプ
ダン合金、サンプル７３がホットプレス法によシ得られ
た銅−七すプデン合金で、従来例としてサンプル７４に
完全粉末焼結法によシ得られた鋼−クロム合金を示す。

表１（溶浸法） 表　２（完全粉末焼結法） 表　３（ホットプレス法） 表　　４ （接点材料の特性、実験） 前記各製法により製造された接点材料Ｈ１［径２０稍の
電極に機械加工された後、各々電気伝導度を測定し念。

測定は金属導伝率測定器（フェルスターシグマテスト２
．０６７）を用い、得られたデータは表１．２，３．４
に合せて示している。これより本発明接点材料は従来例
である銅−クロム接点材料サンプル７４と同等もしくは
それ以上であることが判る。

次にこれらの電極を真空じゃ＠器に組込み、　　　１電
気特性を測定した。第１図、第２図及び第３図は表１に
示され念溶浸法による本発明接点材料のしゃ断性能を示
し念ものであり、表４の綱−Ｕリプダン接点サンプル７
１（比較例）のしゃ断性能を１としたときの本発明によ
る接点材料のしゃ断性能を表わし念ものである。図の横
軸は本発明接点材料が４元系であるため、銅を除いた成
分を基準（１００００体積とし、この中で℃りづデンの
占める割合を体積％で表示している。

まな図の縦軸は比較例である鋼−５０体積％芒りづデン
接点材料（サンプル７１）のしゃ断性能を１とした際の
しゃ断性能を示しており、ニオブの銅原料の成分に占め
る割合で第１図、第２図、第３図としている。従って第
１図は銅を除い友成分中ニオブが１０体積％を占める本
発明接点材料に関するものであシ、図中１が銅量が約６
０体積％を占め残部４０体積％を１００とした時にニオ
ブがその１＃、積％を占める本発明接点材料サンプル１
．２．３のしゃ断性能を示しており、図中２は銅量が約
５０体積％を占め残部５０体積％を１００とし走時にニ
オブがその１０体積％を占める本発明接点材料の芒すプ
デン添加量を変化させたサンプル１１．１２．１３のし
や断性能を示し、図中３Ｖｉ銅量が約４０体積％を占め
残部６０体積％を１００とし走時にニオブがその１０体
積％を占める本発明接点材料のモリブデン添加量を変化
させたサンプル２１，２２．２３のしゃ断性能を示して
いる。又、図中４は基準用としての鋼−℃リプチン接点
材料サンプル７１のしゃ断性能を示すラインで、図中５
は従来例である銅−クロム接点材料サンプル７４のしゃ
断性能を示すラインである。第２図も第１図と同様で、
銅量が約６０　、５０．４０体積％の本発明接点材料に
関し残部を１００とした時にニオブが３０体積％を占め
るものについて示し、第３図はニオブが５０体積％を占
めるものについて示している。

これら１，２．３図よシ、本発明接点材料は比較用の銅
−℃リプダン接点材料よシ優れたしゃ断性能を有してい
ることが判シ、従来よく用いられている銅−クロム接点
材料と比較しても、本発明接点材料はほぼ全域で優れ念
しゃ断性能を有していることが判る。又、銅原料の成分
を１００とした時にニオブがその７０体積％を占めるサ
ンづル１０．２０．３０に関してはクロムと℃りづダン
の体積％が各々１５体積％のものしか実験していない恵
め図示していないが、比較用の銅−モリブデン接点材料
（サンプル７１）に比べ、銅が６０体積％品（サンプル
１０）が４．７倍、鋼が５０体積％品（サンプル２０）
が４．２倍、銅が４０体積％品（サンプル３０）が３．
５倍のしゃ断性能を有していた。従って、実用的なしゃ
断性能を有する本発明接点材料の成分範囲は、ニオブが
４体積％（サンプル１，２゜３、Ｊ１図曲線）から４２
体積％（サンプル３０）まで七りづダンが２体積％（サ
ンプル１）から５１体積％（サンプル２３）まで、クロ
ムが２体積％（サンプル６）から５１体積％（サンプル
２１）までである。

次に完全粉末焼結法によシ得られ九本発明接点材料のし
ゃ断性能を第４図、第５図及び第６図に示す。図の噴軸
は本発明接点材料が４元系であるため、銅を除い九成分
を基準（１００体積％）とし、この中ででリプダンの占
める割合を体積％で表示している。また図の縦軸は・比
較例である完全粉末焼結法により得られた銅−２５体積
％七リプヂン接点材料（サンづルア２）のしや断性１５
ｅｌとした際のしゃ断性能を示してシシ、ニオブの銅原
料の成分に占める割合で第４図、第５図、第６図として
いる。従って１４図は銅を除いた成分中ニオブが１０体
積％を占める本発明接点材料に関するものであり、図中
１２が鋼量が約７５体積％を古め残部２５体積％を１０
０とし走時にニオブがその１０体積％を占める本発明接
点材料サシプル４１．４２．４３のしゃ断性能を示し、
図中１３が銅量が約６０体積％を古め残部４０体積％を
１００とし走時にニオブがその１０体積％を占める本発
明接点材料サンプル３１，３２．３３のしや断性能を示
している。又、図中１４Ｈ基準用とじての銅−七りづサ
ン接点材料サンプル７２のしゃ断性能を示すラインで、
図中１５ｆｉ従来例である！；３−クロム接点材料サン
プル７４のしゃ断性能を示すラ　　　ｊインである。第
５図も消４図と同様で１量が約７５．６０体積％の本発
明接点材料に関し残部を１００とし走時にニオブが３０
体積％を占めるものについて示し、第６図も同様にニオ
ブが５０体積％を占めるものについて示している。

これら第４図、第５図、第６図より、本発明接点材料は
比較用の銅−℃りづダン接点材料より優れたしゃ断性能
を有していることが判り、従来よく用いられている銅−
クロム接点材料と比較しても、本発明接点材料は優れた
しゃ断性能を有していることが判る。又、銅原料の成分
を１００とした時にニオブがその７０体積％を占めるサ
ンプル４０．５０に関してはクロムと℃りづダンの体積
％が各々１５体積％のものしか実験していないため図示
しないが比較用の銅−七りづダン接点材料（サンプル７
２）に比べ、銅が６０体積％品（サンプル４０）が４．
１倍、鋼が７５体積％品（、サンプル５０）が３．９倍
のしゃ断性能を有していた。

従って実用的なしゃ断性能を有する本発明接点材料の成
分範囲は、ニオブが２５体虜％（＋ｆンづル４１，４２
．４３　）から２８体積％（サンプル４０）まで、芒り
づダンが１．２５体積％（サンプル４１，４４．４７　
）から３４体積％（サンプル３３）まで、クロムが１２
５体積％から３４体積％までである。

次にホットプレス法によシ得られた本発明接点材料のし
ゃ断性能を第７図、第８図及び第９図に示す。図の噴軸
は本発明接点材料が４元系であるため、鋼を除いた成分
を基準（１００体積％）とし、この中で七りづダンの占
める割合を体積％で表示している。また図の縦軸は比較
例であるホットプレス法により得られた鋼−２５体積％
モリブデン接点材料（サンプル７３）のしゃ断性能を１
とした際のしゃ断性能を示しており、ニオブの銅原料の
成分に占める割合で第７図、第８図、第９図としている
。従って第７図は銅を除いた成分中ニオブが１０体積％
を占める本発明接点材料に関するものであり、図中２０
が銅量が約７５体積％を占め残部２５体積％を１００と
し走時にニオブがその１０体積％を占める本発明接点材
料サンプル６１．６２．６３のしゃ断性能を示し、図中
２１が銅量が約６０体積％を占め残部４０体積％を１０
０とした時にニオブがその１０体積％を占める本発明接
点材料サンプル５１．５２．５３のしゃ断性能を示して
いる。又、図中２２は基準用としての鋼−℃リプダン接
点材料サンプル７３のしゃ断性能を示すラインで、図中
２３は従来例である銅−クロム接点材料サシづルア４の
しゃ断性能を示すラインである。第８図も第７図と同様
で銅量が約７５゜６０体積％の本発明接点材料に関し残
部を１００とした時にニオブが３０体積％を占めるもの
について示し、槃９図も同様にニオブが５０体積％を占
めるものについて示している。

これら第７図、第８図、第９図より、本発明接点材料は
比較用の銅−モリブデン接点材料より優れ九しやＩｉｌ
’ｒ性能を有していることが判シ、従来よく用いられて
いる鋼゛−りＯム接点材料と比較しても、本発明接点材
料ｆｉ優れ念しゃ断性能を有していることが判る。又、
鋼販外の成分を１００とした時にニオブがその７０体積
％を占めるサンプル６０　、７０に関してはクロムと℃
りづダンの体積％が各々１５体積％のものしか実験して
いない念め図示しないが比較用の鋼−モリブデン接点材
＠（サンプル７３）に比べ、鋼が６０体積％品（サンプ
ル６０）が４．１倍、銅が７５体積％品（サンプル７０
）が４．７倍のしゃ断性能を有してい念。

従って実用的なしゃ断生能を有する本発明接点材料の成
分覗囲は、ニオブが２．５体積％（ｔンプル６１．６２
．６３　＞から２８体積％（サンプル６０）まで、℃り
づダンが１．２５体積％（サンプル６１．６４．６７　
）から３４体積％（サンプル５３）マで、クロムが１．
２５体積％（サンフルロ３，６６．６９　）から３４体
積％（サンプル５１）までである。

また、第１図の図中１、第４図の図中１３、第７図の図
中２１から、銅量が６０体積％で残部４０体積％を１０
０とし走時にニオブが１０体積％を占める本発明接点材
料のＩＲａ方法の違いによる比較が出来、溶浸法が他の
２つの製造方法に比べ若干良いことが判る。又、第２．
５．８図、及び第３゜６．９図からも同様に銅量が６０
体積％での製造方法法比較が出来、溶浸法がやはシ池の
２つより　　　１若干良いことが判る。しかし完全粉末
焼結法及ホットプレス法で得られた本発明接点材料のし
ゃ断性能も従来例の鋼−クロム接点材料より擾れており
、製造の違いによらず使用することが出来る。従って本
発明接点材料ば溶浸法、完全粉末焼結法、ホラトラレス
法といった製造方法によらず、ニオブが２．５体積％か
ら４２体積％まで、モリブデンが１．２５体積％から５
１体積％まで、クロムが１．２５体積％から５１体積％
までの範囲で有効である。

また、モリブデンとクロムに着目するとモリブデンが多
い方が性能がよい傾向がある。この理由は良く判らない
が、考えられる１基因の１つとしては１ｗ４にクロムが
固溶し電気伝導度が下がることが考えられる。この傾向
は溶浸法で著しく表われておシ、実使用に際しては℃す
、づダン量が多い方が望しい。尚、サンプル１２で７．
ＸＶ１２．５ＫＡのしゃ断に成巧しているヶ一方、他の
電気特性として耐電圧性能を測定しな。測定はコンブイ
ショニンジ法を用い、接点間隔を一定にし念状態で交流
電圧を徐々に印加して付く方法で、判定は一定の時間、
無放電である電圧が何ボルトであるかで、従来例である
銅−クロム接点材料と比較し念。その結果、本発明接点
材料の１酎電圧性能は従来例である銅−りＯム接点材料
の約１．２〜１．５倍の範囲にあった。

又、電流を開閉する実験中、接点が開離している間に高
電圧を印加して放電の有無をチェックするというくプ返
しテストでの放電の確率を計算しな所、本発明接点材料
は従来の銅−クロム接点材料に比べ、放電する確率がり
、１４であり、この実験からも１耐電圧性能に優れてい
ることが判った。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、真空しゃ断器の電極
に銅とクロムと七りづダンとニオブから成る接点材Ｒを
用い九ので、しゃ断性能に浸れかつＩ耐′成圧性能に優
れた真空しゃ断器が得られた。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空容器内で互いに接離可能な対向する一対の電極
   を有する真空しや断器において、その電極材料が銅とク
   ロムとモリブデンとニオブから成ることを特徴とする真
   空しや断器用接点。 ２、銅、クロム、モリブデン及ニオブが、各々単体金属
   、四者、三者もしくは二者の合金、四者、三者もしくは
   二者の金属間化合物、又はそれらの複合体として分布し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   真空しや断器用接点。