JPS61148726A - 真空しや断器用接点材料 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、大電流しゃ所持性や耐電圧性能に優れた真
空しゃ断器用接点材料に関するものであるＯ 〔従来の技術］ 真空しゃ断器は、その無保守、無公害、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、より高耐電圧化、しゃ断電流
の大谷量化の要求がきびしくなって来ている。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ｉｌ’ｒ器用接点材料の＋４足すべき特性とし
て、（１）シゃ断６ｋ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）浴有力が
小さいこと、（５）接点部１＋鼠か小さいこと、（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絢足させるこ
とは、かなり１雉であって、一般には用途に応じて特に
重要な特性を＠足させ、他の特性をある程度犠牲にした
材料を使用しているのが実状である。例えば特開昭５５
−７８４２９号に記載の銅−タングステン接点材料は耐
電圧性能が優れている。（１：ｉＬ、電流しゃ断性能が
劣るという欠点を持っている。

一方、例えば特開昭５４−７１３７５５ｊＩＣ＋ｉｄ載
の銅−クロム接点材料は＃常にしゃ断性能が優れている
ためよく用いられているが、耐電圧性能では上記銅−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は料の例が「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、
例えば粉末冶金学Ｐ２２９〜２３０に記載の銀−モリブ
デン系接点材料や銅−モリブデン系接点材料／ｆｉ真空
しゃ断器用接点に用いた場合、耐電圧性能は上記銅−タ
ングステン接点材料よりも劣り、電流しゃ断性能Ｉｆｉ
上記上記クークロム接点材料も劣っているため、現在の
ところ殆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材料は以上のように、各々の
特性を活かして使用されてきたが、近年、真空しゃ断器
の大電流化、高電圧化への要求が厳しくなり、従来の接
点材料では要求性能を十分満足させることが内錐になっ
てきている。又、真空しゃ断器の小形化に対しても、よ
り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の問題点を解消する
ためになされたもので、大゛嘔流・しゃ所持性や耐電圧
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〕

この発明に係る真空しゃ断器用接点材料は、銅、クロム
、及びクロムの硼化物と含有するものである０ 〔作用］ この発明における銅、クロム、及びクロムの硼化物を含
有する真空しゃ断器用接点材料は、鋼中にクロム及びク
ロムの硼化物が均一微細に分布し、優れたしゃ断性能や
優れた耐電圧性能を発揮する。

〔実施例〕

発明者らは、銅に種々の金属、合、金、金属間化合物を
添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、銅とクロム及びクロムの硼化
物を含有する接点材料は非常に優れたしゃ断性能を何し
ていることが判った。

以下、この発明の一夫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、粉末冶金法により、常圧焼結法、加
圧焼結法、及び溶浸法の３辿りで行なった。

第１の常圧焼結法による接点材料製造法は粒径７０μｍ
以下のクロム粉末と粒径４０μｍ以下のＣｒＢ２粉末と
粒径４０μｍ以下の銅粉末を各々、所定の割合で秤量し
た後約２時間混合を行なった。続いて、この混合粉を金
型に充填しプレスし成形を行なった。次に、この成形体
を水素雰囲気中銅の融点直下で約２時間焼結を行ない接
点材料とした。

第２の加圧焼結法による接点材料製造法は粒径７０μｍ
以下のクロム粉末と粒径４０μｍ以下のＣｒＢ２粉末と
粒径４０μｍ以下の銅粉末を各々所定の割合で秤量した
後約２時間混合を行なった。続いて、この混合粉をカー
ボン製のダイスに充填し、ホットプレス装置にて、真空
中１０００〜１０５０℃で約２時間加熱、この闇に１０
０〜３００４／ｍ例えば２００々、４メの圧力を加え、
接点材料の塊を得た。また、前記混合粉を金型に充填し
、プレスし成形を行った彼、その成形体をホットプレス
装置にて熱間加圧成形を行なって接点材料を得ることも
合せて行なった。また、加圧焼結法の一つである熱間静
水圧プレス（Ｈ工Ｐ）装置による製造法も確認のために
行なった。条件は所定の配合の混合粉を金型で成形した
後、余端容器に封入して、銅の融点以下１〜２　ｔｏｎ
／讐で約２時間処理して接点材料を得た。

第３の１６浸法による接点材料製造法は、粒径７０μｍ
以下のクロム粉末と粒径４０ｐｍ以下のＣｒＢ２粉末と
粒径４０μｍ以下の銅粉末を各々所定の割合で秤量した
後、約２時間混合を行なった。なお、ここで添加する銅
粉末の量は少量でクロム粉末とＣｒＢ２粉末の合計の約
５重量％程度である。続いて、この混合粉を金型に充填
し、プレスし成形を行なった。次に、この成形体を真空
中、９００〜１０５０℃で約２時間焼結し仮焼結体と＃
比。この後、仮焼結体に無酸素銅の塊をのせて水素雰囲
気中銅の融点以上の湿度で約１時間保持し、無酸素銅を
仮焼結体に含浸させ接点材料とした。混合粉の成形圧力
を変えることによって接点材料中の銅量を所望の量にす
ることができるが、この製法の特徴である気孔を含んだ
成形体を得て後に鋼を含浸させるためには接点材料中の
銅の体積が接点材料全体のＶ２以下である必要がある。

第１図はこの発明の一実施例によるへ−Ｃｒ−ＣｒＢｚ
合金接点材料の倍率が１００の金属組織の顕微鏡写真を
示す。これは粒径７０μｍ以下のクロム粉末と粒径４０
μｍ以下のＣｒＢ２粉末と粒径４０μｍ以下の銅粉末を
各々重量比で２５：５ニア０の割合で秤量した後、２時
間混合を行ない、続いてこの混合粉を内径−３０の金型
に充填し、３　ｔｏｎ／ｃＩＩ以上の圧力でプレス成形
を行なった。次にこの成形体を内径−３０，５のカーボ
ン製のダイスに充填し、真空中１０００〜１０５０℃で
２時間加熱、この間Ｋ　２００Ｋｆ／ｃｓ＋の圧力を加
えて得られたＣｕ−Ｃｒ−ＣｒＢ２合金である。第１図
での中にＣｒ　、　ＣｒＢ２が均一微細に分布している
ことがわかる。

第４図は比軟例として従来のＣｕ−Ｃｒ合金接点材料の
Ｈ率が１００の金属組織の嗣倣境写真を示す。

これは粒径７０μｍ以下のＣｒ粉末と粒径４０μｍ以下
の銅粉末を各々２５ニア５の割合で秤量し念後、２時間
混合を行ない、続いてこの混合粉を内径−３０の金型に
充填し、　３　ｔｏｎ／ｌ−の圧力でプレス成形を行な
い、次にこの成形体を水素雰囲気中銅の融点直下で２時
間加熱して得られたＣｕ−Ｃｒ合金である。

（接点材料の特性、実験） 上記各方法により製造されたこの発明の一実施例による
接点材料は直径２０閤のｉ４極に機械加工した後、真空
しゃ断器に組込み、電気特性を測定した。

第２図、第３図は共に本発明の一実施例による接点材料
のしゃ断性竺を示したものであり、従来のＣｕ−２５重
量％α合金のしゃ断性能を２１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たものである。このし
ゃ断性能の評価は直流ｂｉ、号とアーク時間を種々変化
させた合成しゃ断試験の結果から判定したもので、まず
、従来のＣｕ−２５重量％Ｃｒ品について試験を行ない
、基準値を求めた。

次に本発明品について従来品の、レベルから試験を始め
、しゃ断性能を測定した。従って、従来品を下回る範囲
のデータについては詳細不明であるため、図中で破線で
示した。

第２図は合金中のな量（重量％）を１３．５．１５，２
０゜２５に固定した場合のＣｒＢ２　添加量としゃ断性
能の関係を示しており、Ｃｒ量が１３．５重ｊｉ％以上
の場合にＣｒＢ２添加によってしゃ断性能の向とが見ら
れる。

α量が２５重量％のときＣｒＢ２が５重量％程度で従来
品Ｃｕ−２５重量％Ｃｒの約１．１倍程度の上昇かあめ
られるがｓ　ＣｒＢｚ量が０．２重量％禾満では全く効
果が見られなかった。一方、ＣｒＢ２量が９．３重量％
を越えるとしゃ断性能の低下が生じ、ＣｒＢ２鉱の添加
による効果のピークもＣｒ量によって異なっている。な
お、最適なＣｒ、及びＣｒＢ２　ｉｌは用途によって選
ぶことができる。

第３図は合金中のＣｒ量（重量％）を２５．３０．３５
　。

３７に固定した場合のＣｒＢ２添那意としゃ断性能の関
係を示しており、Ｃｒｆｉが３７重量％以下の場合にＣ
ｒＢ２添加によるしゃ断性能の向上刃１見られる。従っ
て、しゃ断性能を重視する用途については、Ｃｒ量が１
３．５〜３７重量％の範囲、又ＣｒＢ２量が０．２〜９
．３重量％の範囲が望ましい。

しかし、　　Ｃｒ量が０でない限り、ＣｒとＣｒＢ２の
種々の組合せで耐電圧性能に優れ九接点材料？得ること
ができ、例えば、Ｃｒ量が２５、ＣｒＢｚ撤が５のとき
＃電圧性能は従来品Ｃｕ−２５Ｃｒに対し、１．５倍程
度に七イ’ｃｈＨ討市ＩＬ−性能に関１−１ではＣｒ蟻
が少ない場合にはＣｒＢ２４＝（秒置に添加す）１．、
　ｉｆ　＋１：いし、Ｃｒｔ社が多い場合には少１杖の
ＣｒＢ２を添加することによって非水の件ｒｂ　？ｒ　
ｔｖａ　Ｆｌ、する範囲がある。１２かし、ＣｒとＣｒ
Ｂ２の合計が８（トθ金越えた場合には千力、以」二の
１酎屯汗、七昇り果はり、ｈｉ−ない１２、む１７ろ低
下する場合もある。ｉ：　ｔ＋−ｆは製Ｍ　ｌの間粗も
あり、欠陥のない接点材料を＋！ｆ□ら）１．るに限が
ＣｒとＣ）ｒＪ３２の合計が８（肺程度である。さらに
、ＣｒとＣｒＢ２の量が増加す４１と加工性も１代トし
、接点表向の砥少突起の発生、ダど耐電Ｆｆ舊−１庵全
劣化さ−）する要因も増１１．てくるためである。

ダお−、！′Ｓ２図、第３図には第２の８！造法する：
わち加圧焼結法の一つであるホツトプ１／スによってで
坏ら１７、たザシグルのデータ金示１．たか、″帛圧焼
ミ結法によｉ）すングルでも１７ｉｌぼ同様の結果であ
った３゜なお、図示しないが、上記合金にＢ　］、　＋
　Ｔ　ｅ　）　Ｓ　ｌ）　。

Ｔ　Ｊ、Ｐ　ｂ　＋　Ｓｉｅ　Ｃｃ、及び）の低融点金
属、−ｔｉ−らの合金、並びに−１′：′７′＋２らの
金属間化合物のうち少なくとも１４４ｉｌ以上全２０重
琺％以下添加した低さい断真空しく・断器用接点材料に
＆−いても、ｈ記実姫例と同様に１．や断性能や耐電圧
性能を」二昇さ」ブーるり“ｈ果があることをＩＨ認し
ている。

また、北記実施例で一１鋼、クロム及びクロムの硼化物
が、各々単体金鵬、二者もｌ〜くけ二者の合金、二者も
ｌ、　＜は二者の金属間化合物、又はそれらの四合体と
して分布していると考えられる。

「発明の効果〕 以」二のように、この発明によね、げ、銅、クロム、及
びクロムの硼化物を含有するので、しゃ断性能や１１Ｉ
Ｆ１′電圧性能に優れた具空１．や断器用接点材料が碍
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は具空中ホットグレス法により製造されたこの発
明の一実施例に↓るＣｕ−２５重製形Ｃｒ−５重域％Ｃ
ｒＢ２接点材料の倍率が１００倍の金属組織の＠微悦写
具を示す図、第２図はこの発明の一実施例による接点材
料におけるＣｒのＭ域比率を１３．５゜１５、２０．２
５に１定した場合のＣｒＢ２　／＆加箪としゃ断性能の
関係を七れぞれ示す特性図、第；３図はこの発明の一実
施例による接点ｔＡ料におけるＣｒの重量化・＄を２５
．３０．３５．３７４Ｃ固定１７た場合のＣｒＢｚ／Ａ
加礒としマ・断性能の関係をそれぞれ示す特性図、第４
図１は水素雰１川気の常圧焼結法により製造さノまた従
来の（シｕ−２５＋江；ｊｌ　０ｆ）Ｃｒ接点材料のイ
へ半が１００倍の金属ｌｄ繊の＋！４（炊椰ゲ真を示す
図である。 代　理　人　　大　　岩　　　　増　　雄ｉＸ　　、！
　　沙、） 第　１ミく 第２図 ＣｒＢｚ　邊ＸＦＯｆ　（ｉｆ％９ 第３図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）銅、クロム、及びクロムの硼化物を含有すること
   を特徴とする真空しや断器用接点材料。
2. （２）銅、クロム、及びクロムの硼化物が、各々単体金
   属、三者もしくは二者の合金、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項記載の真空しや断器
   用接点材料。
3. （３）クロム、及びクロムの硼化物の合計が８０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項または第２項記載の真空しや断器用接点材料。
4. （４）クロムが１３．５〜３７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項ないし第３項の何
   れかに記載の真空しや断器用接点材料。
5. （５）クロムの硼化物が０．２〜９．３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項ないし第
   ４項の何れかに記載の真空しや断器用接点材料。
6. （６）クロムの硼化物がＣｒＢ＿２であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第５項の何れかに記載
   の真空しや断器用接点材料。