JPS61161629A - 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】 し産業上の利用分野〕 この発明は大電流しゃ断性能に優れ、かつ耐電圧性能に
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、無公害性、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き
ている。また、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（こよって決定され
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、（２）耐電圧が高いこと、
（８）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）さい断電
流値が小さいこと、（７）加工性が良いこと、（８）十
分す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、かなり困難であって、一般には用途に応じて特番
こ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５
５−７８４２９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５４−７１ｃ１７５号に記載の銅−
クロム接点材料は非常（こしや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。

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
工業新聞社列）」等の文献に挙げられている。しかし、
例えば粉末冶金学ｐ、２２９〜２８０に記載の銀−モリ
ブデン系接点材料や銅−モリブデン接点材料は真空しゃ
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ζ電流しゃ断性能は上記銅−
クロム接点材料よりも劣っているため、現在のところほ
とんど使用されていない。

し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暑こ、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一段と厳しくなり、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を改良するため１こ
なされたもので、しゃ断性能暑こ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。

し問題点を解決するための手段〕 発明者らは銅をこ種々の金属９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、銅とクロムとモリブデンとタン
タルから成る接点材料は非常に優れたしゃ断性能を有し
ていることが判った。

この発明（こよる真空しゃ断器用接点材料は銅とクロム
とモリブデンとタンタルから成ることを特徴としたもの
である。

〔作用〕

この発明における真空しゃ断器用接点材料は銅とクロム
とモリブデンとタンタルとから成るので、これら材料の
特性が作用し、しゃ断時性の向上。

＃Ｊ電圧特性が向上する。

〔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。

完全紛未煤結法及びホットプレス法の３通りで行った。

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のモリブデン粉末
と粒径４０μｍ以下のタンタル粉末と粒径４０μｍ以下
の銅粉末を各々８４．８２対４８．２８対１７．７ｉ１
１対４６７の割合で秤量した後、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、　１ｔ
ｂ た。

次にこの成形体を真空中１０００℃　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℃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。この接点材料の
最終成分比を表ＩＩこサンプル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り製造した他の
成分比の接点材料についても合せて掲げてあり、サンプ
ル１〜１０までは銅量６０体積％を目標とし、サンプル
１１〜２０までは銅量６０体積％を目標、サンプル２１
〜３０までは銅量４０体積％を目標とした。

第２の完全粉末焼結体（こよる接点材料の製造方法は粒
径７５μｍ以下のクロム粉末と平均粒径３μｍのモリブ
デン粉末と粒径４０μｍ以下のタンタル粉末と粒径４０
μｍ以下の銅粉末を各々１４．４０対１８．１６対７．
４４対６０．００の割合で秤量した後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、８
．８ｔｏｎ／ｃｍ”の荷重でプレスし成形を行ったＯ 次にこの成形体を水素雰囲気中鋼の融点直下で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。同様にして得られた他の成分比の材料につ
いても合せて表２に掲、げろ。

表２のサンプＪし８１〜４０が調風４０体積％で、サン
プル４１〜５０が銅量７５体積％である。

第８のホットプレス法による接点材料の製造法は粉末の
混合までは先番こ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た。この混合粉をカーボン
製のダイス番こ充填し、真空中で２時間加熱、この間曇
こ２００ｋｇ／ｃｍ’の荷重を加え接点材料の塊を得た
。表３Ｉこサンプル５２としてこの例を示す。同様にし
て得られた他の成分比の材料についても合せて表８に掲
げる。表８のサンプル５１〜６０が銅ｊ１４０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ための従来の接点材
料を表４に示しである。表４のサンプル７１が溶浸法に
より得られた比較例としての銅−モリブデン合金、サン
プル７２が完全粉末焼結法により得られた銅−モリブデ
ン合金、サンプル７８がホットプレス法により得られた
銅−モリブデン合金で、従来例としてサンプル７４に完
全粉末焼結法により得られた銅−クロム合金を示す。

表　　１ 表　　２ 表　　３ 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は直径２０ｍｍの
電極に機械加工された後、各々電気伝導度を測定した。

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１．２．８．
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しゃ断器ｆこ組込み、電気特性
を測定した。第１図、第２図及び第８図はは表１に示さ
れた本発明接点材料のしゃ断性能を示したものであり、
表４のサンプル７１（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たも
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（１００体積％）とし、この
中でモリブデ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Ｍ−５ｏ体積％モリブデン
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、タンタルの銅以外の成分に
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図は銅を除いた成分中タンタルが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１が銅量
が約６０体積％を占め残部４０体積％を１００とした時
にタンタルがその１０体積％を占める本発明接点材料サ
ンプル１．２．８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
た時にタンタルがその１０体積％を占める本発明接点材
料サンプル１１　、１２　、１８のしゃ断性能を示し５
図中３は銅量が約４０体積％を占め残部６０体積％を１
００とした時にタンタルがその１０体積％を占める本発
明接点材料サンプル２１　、２２　、２８のしゃ断性能
を示している。又、図中４は基準用としての銅−モリブ
デ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７
４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とした時にタンタルが８０
体積％を占めるものについて示し、第３図バタンタルが
６０体積％を占めるものについて示している。

これら第１．２．８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、本発明接点材料はほぼ全域で優れ
たしゃ断性能を有していることが判る。又、銅以外の成
分を１ｏｏとした時にタンタルがその７０体積％を占め
るサンプル１０　、２０　、８０に関してはクロムとモ
リブデンの体積％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５．２倍、銅が５０体積％品（サンプ
ル２０）が４．２倍、銅が４０体積％品〔サンプル８０
）が４．０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、
タンタルが４体積％から４２体積％まで、モリブデンが
２体積％から５１体積％まで、クロムが２体積％から５
１体積％までである。

次に完全粉末焼結法により得られた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（こ示す。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（１００体積％）とし、この中でモリブデンの
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−２６体積
％モリブデン接点材料（サンプル７２）のしゃ断性能を
１とした際のしゃ断性能を示しており、タンタルの銅量
外の成分に占める割合で第４図、第５図、第６図として
いる。従って第４図は銅を除いた成分中タンタルが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が銅量が約７５体積％を占め残部２６体積％を１
００とした時Ｅこタンタルがその１０体積％を占める本
発明接点材料サンプル４１　、４２　、４８ｆ７）しゃ
断性能を示し、図中１８が銅量が約６０体積％を占め残
部４０体積％を１００とした時にタンタルがその１０体
積％を占める本発明接点材料サンプル８１゜８２　、　
ｆｌ１８のしゃ断性能を示している。又、図中１４は基
準用としての銅−モリブデ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１５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６図も第４図と同”様で銅量が約７５　、６
０体積％の本発明接点材料に関し残部を１００とした時
にタンタルが３０体積％を占めるものについて示し、第
６図も同様にタンタルが６０体ｍ％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−モリブデ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、銅量外の成分
を１００とした時にタンタルがその７０体積％を占める
サンプル４０　、５０に関してはクロムとモリブデンの
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−モリブデン接点材料・（サン
プル７２）１こ比べ、銅が６０体積％品（サンプル４０
〕が４．１倍、銅が７６体積％品（サンプル５０）が３
．９倍のしゃ断性能を有していた。従って実用的なしや
断性能を有する本発明接点材料の成分範囲は、タンタル
が２．６体積％から２８体積％まで、モリブデンが１．
２５体積％から８４体積％まで、クロムが１．２５体積
％から８４体積％までである。

次をこホットプレス法ｉこより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
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（１００体積％）とし、この中でモリブデン
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銅−２５体
積％モリフテン接点材料（サンプル７８）のしゃ断性能
を１とした際のしゃ断性能を示しており、タンタルの銅
量外の成分子こ占める割合で第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タンタルが
１０体積形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とした時にタンタルがその１０体積％を占める
本発明接点材料サンプル６１　、６２　、６８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１００とした時にタンタルがその１０体積
％を占める本発明接点材料サンプル５（。

５２　、５８のしゃ断性能を示している。又、図中２２
は基準用としての銅−モリブデン接点材料サンプル７８
のしゃ断性能を示すラインで、図中２３は従来例である
銅−クロム接点材料サンプルＴ４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
時にタンタルが８０体積％を占めるもの（こついて示し
、第９図も同様にタンタルが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、銅量外の成分
を１００とした時にタンタルがその７０体積％を占める
サンプル６０　、　Ｔｏに関してはクロムとモリブデン
の体積％が各々１６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−モリブデン接点材料〔サ
ンプル７３〕に比べ、銅が６０体積％品Ｃサンプル６０
）が４．２倍、銅が７５体積％品（サンプル７０）が４
．８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。

タンタルが２．５体積％から２８体積％まで、モリブデ
ンが１．２５体積形から８４体積％まで、クロムが１．
２５体積％から８４体積％までである。

また、第１図の図中１．第４図の図中１８　、第７図の
図中２１から＃ｉ量が６０体積％で残部４０体積％を１
００とした時（こタンタルが１０体積％を占める本発明
接点材料の製造方法の違いによる比較が出来、製造方法
にあまり依存しないことが判る。又、第２．５．８図、
及び第８．６．９図からも同様に銅量が６０体積％での
製造方法性比較が出来、溶浸法が他の２つより若干良い
ことが判る。しかし完全粉末焼結法及びホットプレス法
で得られた本発明接点材料のしゃ断性能も従来例の銅−
クロム接点材料より優れており、製法の違いによらず使
用することが出来る。従って本発明接点材料は溶浸法、
完全粉末焼結法、ホットプレス法といった製造方法によ
うす、タンタルが２．５体積％から４２体積％まで、モ
リブデンが１．２５体積％から５１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（こ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、考えられる原因の１つとしては、鋼重こクロムが
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り、実使用に際してはモリ
ブデン量が多い方が望しい。

一方、他の電気特性として耐電圧性能を測定した。測定
はコンディショニング法を用い、接点間隔を一定ζこし
た状態で交流電圧を徐々（こ印加して行く方法で、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ｒクロム接点材料と比較した。その結
果、本発明接点材料の耐電圧性能は従来例である銅−ク
ロム接点材料の約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をこ高
電圧を印加して放電の有無をチェックするというくり返
しテストでの放電の確率を計算した所、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１
／３〜１１５であり、この実験からも耐電圧性能に優れ
ていることが判った。

（発明の効果フ 以上のように、この発明によれば、真空しゃ断器の電極
をこ銅とクロムとモリブデンとタンタルから成る接点材
料を用いたので、しゃ断性能と耐電圧性能が向上すると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第８図はこの発明の一実施例である
溶浸法により製造された銅−クロム−モリブデン−タン
タル接点材料のしゃ断性能を示すグラフ、第４図、第５
図及び第６図はこの発明の一実施例である完全粉末焼結
法により製造された銅−クロム−モリブデン−タンタル
接点材料のしゃ断性能を示すグラフ、第７図、第８図及
び第９図はこの発明の一実施例であるホットプレス法裔
こより製造された銅−クロム−モリブデン−タンタル接
点材料のしゃ断性能を示すグラフである。

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
   を有する真空しゃ断器において、その電極材料が銅とク
   ロムとモリブデンとタンタルから成ることを特徴とする
   真空しゃ断器用接点。 ２、銅、クロム、モリブデン及びタンタルが、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
   載の真空しゃ断器用接点。