JPS61148728A - 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】 Ｅ産業上の利用分野ｊ 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。

［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
の大容量化の要坂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。

真空しゃ断器用接点材料の＃４５ｌすべき特性として、
（１）シゃ断谷蟻が大きいこと、（２）耐電圧が高いこ
と、（３）接触抵抗が小さいこと、（４）浴看力が小さ
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）加工性が艮いこと、（８
）十分な機械的弛度を有すること、等がある。

実碌の接点材料では、これらの特性を全てｌｔ４足させ
ることは、かなり内錐であって、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ｒｃ記戦の銅−タングステン接点材
料は耐電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。但し、電流しゃ断性能
が劣るという欠点と持っている。

一方、列えば特開昭５４−７１３７５号に記載の銅−ク
ロム接点材料は非常にしゃ断性能が優れているため、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
は上記銅−タングステン接点材料に劣っている。

丘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
工業新聞仕向）」等の文献に挙げられている。しかし、
例、ｔげ粉末冶金学１２２２９〜２３０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は真空
しゃ断器用接点に用い念場合、耐電圧性能は上記銅−タ
ングステン接点材料よりもガリ、電流しや断性能は上記
銅−クロム接点材料よりも劣っているため、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ｔｅ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ｔＩｉ要求性能を十分１ｉｉｉｉ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、よ抄優れた性能をもつ接点材料が氷められて
いる。

この発明はと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、大電流しゃ所持性や耐電圧性能
低下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Ｊ この発明に係る真空しゃ断器用接点材料は、銅、クロム
、及びタングステンの硼化物を含有するものである。

〔作用〕

この発明における鋼、クロム、及びタングステンの硼化
物を含有する真空しゃ断器用接点材料は、例えばタング
ステンの硼化物が合金中に微細に分散して銅素地の強化
及びクロム粒子の強化に嵜与して、接点表面の部分的な
浴着現象を抑制し、耐電圧性能低下の原因となる突起の
発生を防止するなどの作用により、優れたしゃ断性能や
耐″４圧性能が倚られる。

〔実施例〕

発明者らは、銅に櫨々の金属、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、クロム、及びタングステン
の硼化物を含有する接点材料は非常に憂れたしゃ断性能
を有していることが判った。

以Ｔ：％この発明の一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、粉末右金法により、完全粉末焼結法
、ホットプレス法、及び浴Ｐｉ決の３通りで行った。

第１の完全粉末焼結法による接点材料製造法は粒径７０
ｐｍ以Ｆのクロム粉末と粒径４０μｍ以下のＷＢ粉末と
粒径４０μｍ以下の銅粉末と各々所定の割合で秤量した
後２時間混合を行った。続いて、この混合粉を所定の形
状の金型に光塙しプレス成形を行った。次に、この成形
体を水素雰囲気中鍋の融点直下で２時間焼結を行ない接
点材料としな。

第２のホットプレス法による接点材料製造法は粒径７０
μｍ以下のクロム粉末と粒径４０μｍ以下のＷＢ粉末と
粒径４０μｍ以下の＃４＃木分各々所定の割合で秤量し
た後２時間混合を行った。つづいて、この混合粉をカー
ボン製のダイスに充填し、真窒中鍋の融点直下で２時間
加熱、この間に１００〜３００ｒｅ／ｄこの例では２０
０Ｖ−の荷重を加え、接点材料の塊を寿た。

第３の溶浸法による接点材料製造８は、粒径７０μｍ以
下のクロム粉末と粒径４０μｍ以下のＷＢ粉末と粒径４
０μｍ以Ｆの銅粉末を各々所定の割合で秤量した後、２
時間混合を行った。なお、ここで添加する銅粉末の量は
少量でクロム粉末とＷＢ粉末の合計の約５重量％程度で
ある。続いて、この混合粉を所定の形状の金型に充填し
、プレスし成形を行った。次に、この成形体を真空中鍋
の融点直下で２時間焼結し仮焼結体を得た。この後、仮
焼栢体に無酸素銅の塊をのせて水素雰囲気中鍋の融点以
上で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
点材料中の銅蓋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銅を含
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１／２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Ｃｕべｒ−ＷＢ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４０μｍ
以下のＷＢ粒末と粒径４０μｍ以下の銅粉末を各々重鼠
比で２５：５ニア０の割合で秤量した後、前記第１の完
全粉末焼結法で得られたＣｕ−Ｃｒ−ＷＢ金合金ある。

なお、雰囲気は高純度水素雰囲気で焼結温度は１０５０
〜１０８０℃であった。第１図の合金はへ中に々、ＷＢ
が均一微細に分布していることがわかる。

第６図は比較例として従来のＣｕ−２５重量％Ｃｒ合金
接点材料の倍率が１００の金網組織の！！Ｉｌｌ徴説写
真を示す。これは粒径７０μｍ以下のさ粉末と粒径４０
μｍ以下のＣｕ粉末を各々２５　：　７５の割合で秤量
した後、前記第１の完全粉末焼結法で得られたＣｕ−Ｃ
ｒ合金である。なお、雰囲気は高純度水素雰囲気、で焼
結温度は１０５０〜１０８０℃であった。

（接点材料の特性、実験） 上記各方法により製造された上記接点材料を直径２０■
−の電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図と第３図は共に本発明の一実
施例による合金のしゃ断性能を示したものであり、従来
のＣｕ−２５ｊｉｉ量％■合金のしゃ断性能を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たも
のである。第２図は合金中のＣｒ量（重量％）を１０．
１５．２０．２５に一定した場合のｗＢｍ加量に・よる
しゃ断性能の変化を示し、第３図は合金中のＣｒ量（重
量％）を２５．３０、３５．４０に固定した場合のＷＢ
添加量によるしゃ断性能の変化と示す。第２図、第３図
に見られるように各Ｃｒ量に対してＷＢを添加すること
によってしゃ断性能が従来のＣｕ−２５重量％な品を上
回る頭載があり、しゃ断器用接点材料として大電流用途
に適するものが得られることがわかる。しかし、Ｃｒ量
によってはＷＢの添加による改良が見られない場合もあ
り、今回の実験の範囲ではＣｒ量が１０〜４０重量％の
範囲が非常に有効であり、特に２５重量％が最も優れて
いる。また、茹の添加につい罰も最適な範囲があり、０
．２〜１０重量％が非常に有効であり、Ｃｒ量が２５、
ＷＢ量が５の合金が従来品の１．３５倍に達し、最も優
れていた。なお、今回の実験では従来品のしゃ断性能を
上回る合金について詳細に測定したため、従来品を下回
る合金のしゃ断性能にりいては具体的な比率では示すこ
とができないので図中に破゛線で示しである。また、第
２図、第３図中の本発明の一実施例による合金及び従来
品は完全粉末焼結法、ホットプレス法の座がほとんど見
られなかったため、完全粉末焼結法で得られた合金の値
で示した。

第４図は合金中の重量（重量％）を１５．２０．２５、
３０．３５．４０に固定した場合のＶＦＲ添加量と耐電
圧性能の関係を示し念ものであり、ＷＢ量が０−１０重
量％の範囲を示す。耐電圧性能は従来品Ｃｕ−２５重量
Ｃｒ品の耐電圧性能を１とした場合の比率で示した。

第４図に見られ石ように、各ｃｒｉｉに対して、ＷＢの
添加による耐電圧性能の著しい改善が有り、高電圧用途
の接点材料として本発明合金が非ＷＩＫ優れていること
がわかる。

第５図は合金中のＣｒ量（重量％）を１０．１５．２０
、２５．３０．３５．４０に固定り、りｊ１合０ｗＢｒ
＆加ｍと耐電圧性能の関係を示したものであり、ＷＢ量
が０〜７５重量％の範囲を示す。第５図からもＷＢ添加
によつて各合金の耐電圧性能が著しく上昇することがわ
かるが、さらに、各Ｃｒ量の合金についてＷＢの添加量
が約２０重置％までの範囲では特に著しい耐電圧性の改
良が見られるが、その後、ＷＢ量の増加に比べて耐電圧
性能の向上はゆるやかであり、さらにＣｒ量とＷＢ量の
合計が８０重量％程度で耐電圧性能の上昇は止まり、む
しろ、下降する場合もあることがわかる。これは、　Ｗ
Ｂが合金中に微細に分散してへ素地の強化及びＣｒ粒子
の強化に寄与して、接点表面の部分的な溶着現象を抑制
し、耐電圧性能低１’（７）原因となる突起の発生を防
止するなどの効果が有り、著しく合金の耐電圧性能を向
上させるが、　Ｃｒ量とＷＢｉｉが必要以上に増加して
くると合金の製造上も欠陥のない均一な合金が傍らなく
なることも４４シ、また、加工性が悪くなることなどか
らも接点表面の突起など耐電圧性能低下の要因が逆に増
加するためである。実験の結果から見て合金中のなとＷ
Ｂの合計が８０重量％以下が望ましいと考えられる。な
お、第４図、第５図中の合金はＣｒ１ｉとＷＢ量の合計
が５０ｗｔ％以上のものにつ込て溶浸法で得られた合金
の測定値を用いており、５０重量％禾湯のものについて
は水素雰囲気中の完全粉末焼結法で得られた合金の測定
値を用いている。Ｃｒ斌とＷＢ量の合計が５０重量％以
上の合金についても完全粉末焼結法やホットプレス法で
も得られるが、溶浸法に工って得られた合金の性能がや
や上回っていたため前己のように合金の組成で２種類の
製法による合金の測定値を図示した。

なお、図示しないが、上記合金にＢｌ、　Ｔｅ、　Ｓｂ
。

Ｔｌ、　Ｐｂ、　８ｅ、　Ｃｅ、及びＣａの低融点金属
、それらの合金、並びにそれらの金属間化合物のうち少
なくとも１種以上を２０重ｉｉ沙以下添加した低さｈ断
真空しゃ断器用接点においても、上記実施例と同様にし
ゃ断性能や耐電圧性能を上昇させる効果があることを確
認している。

また、上記実施例では、銅、クロム、及びタングステン
の硼化物が、各々単体金属、二者もしくは二者の合金、
二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と考えられる。

さらに、上記実施例で＃−ｔＷの硼化物としてＷＢを用
いたものについて説明したが、　Ｗ２Ｂ５．　ＷＢ２．
　ＷＥＢ、ＷＢ６など他のｗＦａ化物と用いても同様の
効果があった。しかし、実験結果からＷ硼化物としてＷ
ＢおよびＷ２７３５のうち少なくとも１種含有する場合
に最も効果的でるりな。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、銅、クロム、及びタ
ングステンの硼化物を含有するので、しゃ断性能や耐電
圧性能に優れた真室しゃ断器用接点材料が侍られる効果
がろ畢。

【図面の簡単な説明】

第１図は水素雰囲気の完全粉末焼結法により製造された
この発明の一実施例によるＣｕ−２５重蓋％Ｃｒ　−５
重量％ＷＢ合金接点材料の倍率が１００倍の金属組織の
顕微鏡写真を示す図、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の重量比率を１０．１５．２０
．２５に固定した場合のＷＢ添加量としゃ断性能の関係
をそれぞれ示す特性図、第３図はこの発明の一実施例く
よる接点材料におけるＯｒの重量比率ｔ−２５，３０，
３５，４０に固定した場合のＷＢ添加量としゃ断性能の
関係をそれぞれ示す特性図、第４図、第５図は共にこの
発明の一実施例による接点材料におけるＣｒの重量比率
を１５．２０゜２５、３０．３５．４０　Ｋ固定した場
合のＷＢ蟲加量と耐電圧性能の関係をそれぞれ示す特性
図、第６図は水素雰囲気の完全粉末焼結法によシ製造さ
れた従来のＣｕ−２５重重菫Ｃｒ合金接点材料の倍率が
１００倍の金属組織の顕＆境写真を示す図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）銅、クロム、及びタングステンの硼化物を含有す
   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、及びタングステンの硼化物が、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、及びタングステンの硼化物の合計が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１０〜４０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）タングステンの硼化物が０．２〜１０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）タングステンの硼化物がＷＢおよびＷ＿２Ｂ＿５
   のうちの少なくとも１種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。