JPS62150618A - 真空バルブ用接点合金の製造方法 - 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】 （発明の技術分野） この発明は、ガスおよびポア（空孔）が少ないＣｕまた
は／　ａ３よびΔｑ−Ｃｒ合金の製造方法に関し、特に
再点弧発生頻度を軽減化することのできる真空バルブ用
接点合金の製造方法に関する。

〔発明の技術的前日とその問題点〕

真空バルブ用接点に要求される特性は、耐溶着、耐電圧
、高しゃ断性である。

しかしこれら３要件に対しては相反する物理的性質が要
求されるので理想的に両立させることは困難であり、適
用する回路の優先要件を第１にして、他の要件は若干犠
牲にして対応しているのが現状である。

例えば従来、高耐圧、大容量真空しゃ断器においては、
溶着防止成分（Ｂｉ、Ｔｅ、Ｐｂなど）を５重量％以下
含有するＣｕ合金を電極接点として具備したものが知ら
れている（特公昭４１−１２１３１号公報）。

ところが、近年高電圧化要求に対しては、耐電圧の面で
十分ではない。

すなわち、真空しゃ断器は小形軽量、メンテナンスフリ
ー環境調和など、他のしゃ断器に比べ優れた特徴を有す
るために、年々、その適用範囲も拡大され、従来一般的
に使用されていた３６ＫＶ以下の回路から更に高電圧の
回路への適用が行われると共に、特殊回路例えばコンデ
ンサ回路を開閉する需要も急増しているので、一層の耐
高電圧化が必要となっている。

その達成を阻害している重要な要因の１つとして再点弧
現象、再発弧舅象が挙げられる。

再点弧現象は、製品の信頼性向上の観点から重要視され
ているにもかかわらず、未だ防止技術は勿論のこと直接
的な発生原因についても明らかになっていない。

上記高耐圧化に伴って、接点材料に対しても、更に０耐
圧でかつ再点弧現象の発生頻度の低い特性を持つことが
要求されている。

接点材料の高耐圧化、無再点弧化を図るには、耐圧的に
欠陥となる脆弱な溶着防止成分の母そのものを極力少な
くしたり、過度に集中するのを避けること、ガス不純物
やピンホール等を極力少なくすること、接点合金自体の
強度を大きくすること等々が望ましい。

これらの観点から前述のＣｕ−Ｓｉ合金は満足できるも
のではない。

また従来使用されている伯の接点材料であるＣＵ−Ｗ接
点またはＣｕ−ＷＣは耐電圧的にはかなり優れているも
ののこの焼結形接点合金は、製造方法的にいって気泡が
残存し易く、また熱電子放出も盛んなため再点弧現象が
発生し易いという欠点がある。

一方、高耐圧かつ大電流しゃ断を要求する分野では、Ｃ
ｕ−Ｃｒ合金の適用が行われている。

Ｃｕ−Ｃｒ合金は、他の接点材料はどには、構成元素間
の蒸気圧差がないため均一な性能発揮を期待し１ｑる利
点があり、使い方によっては、その特徴は十分利用する
ことの出来る設定合金である。

しかしながら、これらの合金は、一般に粉末冶金手法に
よって製作され、再点弧発生に関与するその原料粉末管
理、焼結技術、および溶浸技術が十分に確立されていな
いために、再点弧発生頻度に問題がある。

〔発明の目的〕

この発明は、再点弧の発生頻度を低減する真空バルブ用
接点合金の製造方法を提供することを目的とする。

（発明の概要〕 本発明者は、真空バルブ用接点合金の再点弧発生頻度を
軽減化するために、この製造方法の原料Ｃｒの選択、焼
結条件、溶浸条件、および冷却条件を検討し研究した結
果、この発明を完成するに到った。すなわち、この発明
の真空バルブ用接点合金の製造方法は、次の工程（ａ）
〜（ｆ）を含むことを介挿する、ものである。

（ａ＞　　平均粒径が５〜１５０μｍの範囲にあり、か
つ不純物として存在するＡＩ、Ｓｉ、■。

およびＣａの含有Ｗが夫々ｒｏｏｐｐｍ以下であるＣｒ
粉を、８トン／ｄ以下の外部圧力もしくは該Ｃｒ粉の自
重の圧力で成形体となす工程（ｂ）　　焼結用容器に収
容された前記成形体を、Ｃｒスケルトンを得るために焼
結用容器と共に非酸化性雰囲気で焼結用容器と共に非酸
化性雰０１気で焼結する工程 （ｃ）１．９られたＣｒスケルトン中の空隙にＣＵまた
は／およびＡＣＩを溶浸する工程（ｄ＞　　溶浸された
合金素材を、導電率を調整するように冷却する工程 この発明の好ましい態様において、前記（ｄ）工程の冷
却を、８００℃〜４００℃の温度区間のうちの少なくと
も１００’の温度差間を０．６〜６°Ｃ／ｍｉｎの冷却
速度で行なうことができる。

別の好ましい態様として、前記（ｄ）工程の冷却におい
て、不活性ガスの吹き付けによる急冷を行なうことがで
きる。

さらに、別の好ましい態様として、前記（ｄ）工程の冷
却で、８００℃〜４００℃の温度区間のうちいずれかの
温度で少なくとも０，２５時間少なくとも一回、温度保
持を行なうことができる。

この発明の他の好ましい態様として、前記（ａ）工程で
用いられるＣｒ粉に、そのＣｒ粕粉中不純物としてＡｌ
を”＋ｏｐｐｍ以下、Ｓｌを２０ｐｐｍ以下、■を１１
０１）ｐ以下、Ｃａを１０ｐｐｍ以下、酸素を１１００
０ｐｐ以下、窒素を１１０００ｐｐ以下含有させてもよ
い。

さらに他の好ましい態様において、前記（ａ）工程の成
形体がＣｒ粉とＣｕまたは／およびＡｇとの混合物から
なるものと１゛ることができる。

この発明の好ましい態様として、前記（ｂ）工程の焼結
において、前記の成形体と焼結用容器との間に、その両
者の反応または／および濡れを軽減化する中間物体を介
挿させることができる。

ざらに、別の好ましい態様として、前記（ｃ）工程の溶
浸において、前記のＣｒスケルトンと溶浸用容器との間
に、その両省の反応または／および濡れを軽減化りる中
間物体を介挿させることができる。

この発明の好ましい態様において、前記の中間物体が、
少なくとも４００℃で前加熱された△１２０３、ＭｇＯ
１Ｃｒ２０３、ＺｒＯ２、Ｓ　＋　０２、Ｓｉ３Ｎ４、
ＢＮ、ＡＩＮから選択された粒状もしくは繊維状の耐熱
性無機材料の少なくとも１種を主成分とすることができ
る。

以下、この発明をより詳細に説明する。

Ｃｒ粉の　純　鴎理 本発明者らは、接点材料を加熱する過程で放出されるガ
スの総ａならびに放出の形態について詳細な観察を行っ
たところ、これら要因と再点弧現象の発生には重要な相
関があり、特に接点材料を構成する原材料の個々につい
て、これらガスの放出、なかでも融点近傍で突発的に発
生するガスの放出、を制御することにより、再点弧現象
を効果的に抑制できることが見出された。

すなわち、接点材料を加熱していくと、吸着ガスのほと
んどは溶融点以下で脱ガスされ、溶融点近傍で固溶した
ガスが放出されるが、ざらに溶融点以上で加熱放置する
と、極めて短時間（例えば数ミリ秒程度）ではあるがパ
ルス的な突発性ガスの放出（数回ないし数百回突発する
）が観察される。

これら突発性ガスにはＣ２ｆ−１２、ＣＨ４等が若干含
まれるが、主体はＣｏ１ＣＯ２，０２等の酸素系である
ことから、これら突発性ガスは接点材料に含まれる酸化
物の分解により放出されるものと考えられる。

本発明者らの研究によれば、再点弧現象の多く発生する
接点材料には、突発性ガスの放出も多い。

従って、上述の知見よりすれば、接点材料をその融点以
上の温度で保持して、この突発性ガスを予め放出させて
おくことにより、再点弧現象の発生を軽減することが考
えられる。

しかしながら、貞空しゃ断器用接点材料は、Ｃｕを相当
量含有し、これらの酸化物を分解して除くためには、た
とえば１０〜１０’ＴＣｒｒの真空度において約１２０
０℃以上の温度が必要となるので、蒸気圧の高いＣｕ、
などの高導電性材料やＳｉ、　Ｔｅなどの溶着防止材料
を含む接点材料について上記の様な熱処理を与えること
は成分の変動を招き接点特性の管理の面で不都合を生ず
ることがある。

例えば、溶着防止材として、Ｂｉを加熱して行くと、４
００〜５５０　’Ｃ近傍で極めて激しく複数種のガスを
放出する。

このような放出ガスの一部は、昇温過程にあるＣＵ等と
結合し、比較的安定な化合物を作り溶解作業中に一部は
分解するが、他の一部はなお残存し突発性ガスの一因と
なる。

このような突発性ガスの放出は、たとえば純度９９．９
９９９％のＳｉを原料として使用しても、酸化あるいは
ガス吸着が進行する状態で放置しておく場合にはなお認
められる。

上述のような観察は、溶着防止材を含む接点材料におい
て、Ｃｕ等の高Ｓ電性材料と溶着防止成分材とについで
個別の熱処理により突発性ガスの原因とする不純物を予
め除いておくことの必要性を示唆すると共に、接点合金
の製造または熱処理過程において一部または全体が液体
状態にある接点合金の液相が直接接するるつぼ、ボート
、板などからの放出ガスにより接点合金が受ける汚染も
管理する必要性を示唆している。

前者の知見に対して本発明者らは、突発性ガスの軽減に
対し構成元素を個別に熱処理することは、成る程度有効
で、それに伴い再点弧発生確率も減少する傾向にあるこ
とを認めている。

後者の知見に対して本発明者らは液相に接するるつぼ等
の材質及びその表面の物理的化学的状態が突発性ガスの
放出形態に影響を与え、かつ再点弧確率にも関連するこ
とを認めると共に特に前者の接点の構成元素レベルでの
管理による突発性ガス放出の軽減効果を後者によって、
確実かつ効率的に向上さけるのに必須であることを認め
た。

上記した再点弧に対する二三の知見は、その軽減化に対
して有効であるが、より一層の再点弧の軽減化と大真空
しゃ新客量化の要求に対しては、尚改善の必要性を認め
ると共に上記知見技術効県を効率的に発揮させるための
伯の施策の開発が、望まれている。

例えば前記二、三の知見を重畳させてＣｕ−Ｃｒ合金を
製作すると、単独のときより効果が大きく相乗され、従
って一連の工程を総合的に管理する必要性を示唆してい
る。特に原料技術及び冷却技術は、充分把握する必要が
ある。すなわち、先に示した突発性ガスの原因の１つと
しｔ原料Ｃｒ、Ｃｕなどの内容（不純物）、状態（表面
酸化、混在物の有無〉がｍ要と考えられる。

初めから酸化物の形態を持ち、原料粉中に単に混入して
いる酸化物などの異物については、原料粉との比重差を
利用した沈降法による除去、或いは粉径の違いを利用し
、主として篩いわけで予め除去するか、スケル１−ン中
に高導電性材料を溶浸する際の溶浸工程を一方向から行
うことで前記酸化物などの異物を一カ所に集めることが
出来る。

これらの作業を与えることによって同じく再点弧現象の
発生の軽減化に対して好結果を示した。

しかし問題は、原料中に固溶或いは析出して存在する不
純物ぐある。これらは篩いわけ、比重差或いは溶浸工程
では、除去することが出来ず潜在的な再点弧の一要因を
占めていることが考えられた。しかしそれでもその解決
の一つの手段とじて原料粉（ｃｒ粉）を十分吟味し介在
物のより少ない原料粉を選択することで再点弧現象の発
生は、より一層軽減化される傾向にあることを認めた。

このように主とした介在物（ここでは主として酸化物）
の少ない原料粉の選択は、再点弧現象の軽減に対して効
果は認めたものの厳密な実験を進めると未だ改善の余地
のあることを認めた。

すなわち、Ｃｒ粕粉中介在物が実質的に認められないロ
フトを選択し、これをＣｒ原料とし、Ｃｕについても同
様に十分吟味したロットを原料として夫々を使用してＣ
ｕ−Ｃｒ合金を製造したにもかかわらず、合金中に析出
物の存在を認めるものと析出物の存在のないものとが得
られ、これらの再点弧発生頻度を比較したところ前者析
出物の存在する合金を使った真空バルブに、より多く発
生していることが判った。

結局、Ｃｒ粕粉中固溶していた成る種の元素と、焼結又
は／及び溶浸中の雰囲気との反応によって生成した介在
物であると推考され、従って再点弧特性の一層の改善に
は、原料に単に混入している酸化物などの不純物以外に
、原料中に特に固溶している或種の元素（固溶状態にあ
るため顕微鏡的には、一般に検出確認出来ない）に注目
づる必要性のあることを示唆している。すなわち特にＣ
ｕ−Ｃｒ合金の製造に於ては一連の工程を通して管理す
る必要性を示唆している。一連の工程とは焼結又は／及
び溶浸ににってＣｕ−Ｃｒ合金を製作する工程に於て所
定条件を備えた原料の選択すなわち不純物の種類とその
量であり、Ｃｒ又は／及びＣｕスケルトンの製作、焼結
又は／及び溶浸条件の選択の各技術が重要であり、これ
を指ずものである。

本発明方法の実施に於てＣｒ粕粉中不純物の種類と、そ
の聞は他の工程の効果へも影響を与え極めて重要であり
、既に述べたように突発性ガスの原因となるＣｒ粉と混
在している酸化物（Ａｌ２Ｏ２、Ｓ　ｉ　Ｏ２、Ｃａ　
Ｏ、Ｖ　２０５　＞或いはＣｒ粕粉中固溶しているこれ
らの金１ｍ　（Ａ　Ｉ、Ｓｉ、Ｃａ、■）と、焼結又は
／及び溶浸中の雰囲気との反応によって生成した酸化物
が問題であり、再点弧現象の発生頻度の高いＣｕ　−Ｃ
ｒ合金は、先にも述べたようにＣｒ中のこれらの量が多
く、明快な相関性が得られている。他の工程とも関連づ
け再点弧発生頻度を検討するとＡＩ、Ｓｉ、Ｃａは夫々
１１００ｐｐ以下、■は１０ｐｐｍｊＸ下が目安であり
、更に接点が開離し、消弧後極めて短時間に発弧する現
象の抑制までも考慮するときには、より厳しくＡ　ｌ、
Ｓ　ｉ、Ｃａ、Ｖを管理する必要があり、夫々１０ｐｐ
ｍ、　２ｏｐｐｍ。

１０ｐｐｍ、ｉｏｐｐｍ以下が目安であり、Ｃｒ中の酸
素、窒素も夫々１１０００ｐｐ以下が好ましい。ＡＩ、
Ｓｉ、Ｃａ、Ｖなどがこれらの数値を上まわる場合には
、後の工程に於ける焼結又は／及び溶浸工程での雰囲気
ガスとの反応による生成物の生成量も多く、再点弧、及
び発弧に対して好ましくない。

以二災り五１ Ｃｒ粉の粒径については、特開昭５４−１５７２８４、
同５６−１９８３２に於て、真空バルブの溶着、耐圧、
さい所持性に対して、その重要性を指摘している。耐圧
はＣｒ粒径が小さい程、優れることを示唆しているが、
本発明名らの実験によれば、この傾向は、製造過程に於
ける一連の工程での何らかの条件によっても左右され、
特に再点弧現象に対しては、単に粒径のみを管理したの
では一定の特性を得ることが出来ず、充分でないことが
判った。ここで言う何らかの条件とは、再点弧発生現象
に対してＣｒ粒径の影響を効果的に発揮させる他の要因
を指するもので、例えばその１つは、前述の原料Ｃｒ、
原料Ｃｕ中に固溶又は／及び析出している介在物である
ことは勿論であり、その元素の種類（ＡＩ、Ｓｉ、Ｖ、
Ｃａ、酸素、窒素）と、そのａであり、他の１つは、Ｃ
ｕ−Ｃｒ合金中のＣｒｆｆ１が所定範囲内（ｃｒ＝２０
〜８０％）にあることが必要である。

すなわち再点弧現象を充分把握するための原料技術とし
ては、原料Ｃｒ中の不純物の種類とその聞、Ｃｒ粒径、
Ｃｒｆｉの夫々の管理が必要であり、これらが次の工程
を左右すると共に、その影響を受は再点弧に対して工程
の個々が一連として相互に関与している。

本発明方法に於て、再点弧を最も軽減化するのに有効な
粒径は、未だ明確には定まっていないが概略の目安とし
ては５〜１５０μｍの範囲にあり、その理由は、５μｍ
未満では、活性度の高いＣｒ表面の汚染皮膜伍が相対的
に多く、Ｃｒ粉末を清浄に管理する点で技術上問題があ
るのみならずＣｒ粒子が細かすぎるとＣｕ中に分散した
ときＣＵとの接触面積が少ないためＣｕとＣｒとの濡れ
性の悪さも関与し接点表面からＣｒが容易に離脱する場
合もあり、いずれも再点弧現象の引金となるためである
。１５０μｍ以上では再点弧発生頻度は、大きなばらつ
きを示し不安定となるのみならず純Ｃｒ同志の接触確率
の増大による耐溶着性能への影響が大きくなり従って溶
着界面の引きはずし面の荒れの大きさに関与し荒れが大
のときには再点弧現象の軽減化に好ましくないためであ
る。

る。

なお、本発明方法の実施に於けるＣｕ−Ｃｒ合金中のＣ
ｒｆｆ１が８０％より大のときにはジュール溶ｎの多発
があり、再点弧に関係の深い表面荒れに対して好ましく
ないのみならず、電圧７．２ＫＶに於て４０ＫＡのしｐ
所が困難になる。逆にＣｒｆｆ１が２０％未満のときに
は、例えば４０ＫＶをしゃ断したとき耐アーク性が維持
できず大きいアーク消耗を示し好ましくない。

ＣＵ粉の調製 現在、工業的に供給されているＣｒは、ＦｅＣｒ　ｏ　
　ＭｇＣｒ２Ｏ４などのＣｒ鉱石２４ゝ をＡｌ或いはＳｉなど他の金属が還元し金属Ｃｒを得る
方法、及び前記Ｃｒ鉱石を溶解し未溶解の非金属不純物
の分離を行い、これを電解液として電気分解し金属Ｃｒ
を得る方法の両方法が主体である。しかし前者方法によ
るＣｒはガスｆｆｉ（Ｍ素、窒素）が１．ｏｏｏｐｐｍ
程度であるのに対して、Ａ　Ｉ　、Ｓ　ｉ　、Ｆ　ｅな
と不純物を数１．０００ｐｐｍ〜ｉｏ、ｏｏｏｐｐｍ程
度含有しているのに対し、後者方法によるＣｒは、逆に
ガス間（酸素、窒素）が１．ｏｏｏｐｐｍ〜１０，００
０ｐｐｍと著しく多く、Ａｌ等の不純物が少なく例えば
数１１００ｐｐ程度以下含有するのが一般である。すな
わち、上記した２゛つの方法によるｃｒは、前者方法に
よるＣｒは、ガス量が少なく、不純物が多いのに対し後
者は、これと互いに逆である特徴を持っていることにな
る。それにもかかわらず本発明方法実施に於て適切なＣ
ｒ原料は、前記ガス間と不純物の雨音を成るレベル以下
に制御厳選したものを使用する。

従って本発明方法に於ける＃を選した条件を満すＣＵ粉
の調整は例えば次のようである。すなわちまずＣｒ含有
率のなるべく多いＣｒ鉱石から金属Ｃｒを得る。次いで
この金属Ｃｒに必要に応じて真空熱処理、水素熱処理を
与えた後、好ましくは中性雰囲気中で粉砕し、かつＡｌ
２Ｏ３、ＳｉＯＦｃＯなど未だ粒状として混在してい２
ゝ る非金属粒子を浮遊選鉱などの手段で除去すると共に水
素中熱処理と真空中熱処理との適宜組合せによって主と
して酸素、窒素、水素ガスを除去し目的とする粒度を持
つＣＵ粉を調整する。このプロセスによって粒子状のＡ
ｌ２Ｏ３、Ｓｉｏ２、ＦｅＯなどの混在物は、十分取除
けるが、Ｃｒ中に固溶状態で存在するＡｌ、Ｓｉなどに
ついては、勿論除去困難である。従って固溶状態にある
ＡＩ、Ｓｉの制御には、スタート時のＣｒ鉱石の選択が
重要である。このようにして得た本発明方法に使われる
原料Ｃｒ中のガス間は、先に示した工業的に供給される
通常のＣｒの値である数１，０００ｐｐｍより著しく少
ない１０ｏｏｐｐｍ以下を確保すると共に、又不純物に
ついても１１００１）ｐ以下を確保し、５〜１５０μｍ
の範囲（１００〜２５００メツシユ）のＣｒ粉を選別し
、これを原料用のＣｒとすることができる。

成　　形 この発明の方法において、上述のＣＵ粉から、７トン／
　ｃｔＡ以下の外部圧力もしくは該ＣＵ粉の自重の圧力
で成形体を形成する。

成形体を得るときの成形圧力は、Ｃｕ−Ｃｒ合金中のＣ
ｒｆｆ１を決定する要因であり、本発明方法において特
徴点の一つである。８０％Ｃｒを確保する為の成形圧力
は、８トン／　ｃｉ以下、好ましくは７．５トン／Ｃｒ
ｉ以下、より好ましくは７トン／ｃｍ２以下である。こ
れは８トン／ｄを超える圧力では溶浸後のＣｒｆｆ１が
８０％を超えるため、本発明に於【プる主旨を離脱する
ため除外する。８０％近傍の高Ｃｒｆｆ１を確保するに
は、スケルトンとして純Ｃｒ以外にＣＬＩを配合したＣ
ｒでも対処可能であるが２０％近傍の低Ｃｒ吊の合金を
確保するには、スケルトンとして純Ｃｒの選択は不可能
であり、Ｃｒに対してＣｕを適量配合したＣｒ＋Ｃｕ混
合粉を採用することで達成される。この際の成形、圧力
は、混合するＣｕ粉の同によって８トン／ｃ＃ｉ以下の
圧力を自由に選択される。尚５０％近傍の中位のＣｒｆ
ｆ１を確保するには、スケルトンとして純Ｃｒの採用が
可能であり、若しＣＬＩ粉を配合するときには極く少量
以内である。

焼結・溶浸 この発明において、焼結用容器に収容された前記成形体
は、Ｃｒスケルトンを得るために焼結用容器と共に非酸
化性雰囲気で焼結され（ｂ工程）、１９られたＣｒスケ
ルトン中の空隙にＣｕまたは／およびＡｑが溶浸される
（ｃ工程）。

この両工程において、成形体と焼結用容器との間におよ
びＣｒスケルトンと溶浸用容器との間に、好ましくは、
それら両者の反応または／および濡れを軽減化する中間
物体を介挿する。この態様において、その中間物体は、
少なくとも４００℃で前加熱されたＡｔ　　ＯＭａＯ，
Ｃｒ２Ｏ３，２３゛ ＳｉＯＺｒＯｓｉ　　Ｎ　　　ＢＮ１ＡＩＮ２・　　　
υ　　３４ゝ から選択された粒状もしくは繊維状の耐熱性無橢材料の
少なくとも１種を主成分とすることが望ましい。

冷　　却 （ｃ）工程で溶浸された合金素材は、導電率を調整する
ように冷却される（ｄ工程）。

焼結および溶浸後の冷却条件は、Ｃｕ−Ｃｒ合金の材料
の基本特性、特に導電率を決める要因であり、この発明
の方法における特徴の一つである。

Ｃｒは極めて酸化しやすい金属であるため、粉末あるい
は成形体の管理が重要であることはいうまでもなく、焼
結、溶浸時の雰囲気の条件も材料特性を左右する。

しかしながら、焼結、溶浸時の温度や時間を充分管理し
て得られたＣｕ−Ｃｒ合金でも、比抵抗、接触抵抗或い
は温度上昇特性にばらつきや不安定性があるのが実情で
あり、これらのばらつきをなくし安定性のあるものが望
まれている。

研究によれば、Ｃｕ−Ｃｒ系接点材料の上記不安定性は
、■Ｃｕ−Ｃｒ合金中の組成の変動、■Ｃｒ粒子の粒径
、粒度分布、偏析の程度、■合金中に存在する空孔の程
度に依存することが判明した。そして、これらの解決は
原料Ｃｒの選択と焼結技術の管理が有効であることを認
めたが、より−ｍの安定性の維持を向上させるためには
上記■。

■、■に加えて更に細かな焼結技術の管理が必要である
ことが判った。すなわら上記特性の不安定性はＣｕ中に
わずかに含まれるＣｒの量の差異と相関性があることを
見出だした。つまりＣｕ−Ｃｒ合金中のＣｕ部分に含ま
れるｃｒの量をＸ線微小分析法による半定量法によって
推定すると前記特性が不安定な値を示したＣｕ−Ｃｒ合
金では、一般に０．５〜０．２ｗｔ％の範囲にばらつい
ているのに対し後述する本発明技術により、安定して特
性を示すＣｕ−Ｃｒ合金のそれは、０．２％以下代表値
として０．１％以下を示していた。この差異はＣｕ−Ｃ
ｒ合金の特に焼結又は溶浸後の熱履歴に依存することを
認めると共に、この条件を細かく管理することによりＣ
ｕ−Ｃｒ合金の導電率の改良とそのばらつき幅の縮小化
に効果が大きいことを明らかにした。なお、ここで言う
焼結又は溶浸後の熱履歴とは、実質的に接点自体が受け
る冷却速度特性で代表して表わすことができる。

すなわち接点の大きさ、炉の特性によってばらついてい
る冷却速度を所定条件に管理することを指すものである
。

次いで、Ｃｕ−Ｃｒ合金の導電率を改善する冷却の態様
を以下に示す。

この発明の方法の（ｄ）工程の冷却を、好ましくは、８
００℃〜４００℃の温度区間のうら少なくとも１００℃
の温度差間を０．６〜６℃／ｍｉｎの冷却速度で行なう
。ここで、０．６℃／ｍｉｎ未満の冷却速度では、導電
率特性に対するディメリットはないが、製造時間が長時
間化し経済的に不利となる。

また、６℃／ｍｉｎを超える冷却速度では、Ｃｕ−０ｒ
合金中のＣｕ相に固溶するＣｒｌが増加し、導電率の減
少を招き、好ましくない。例えば、Ｃｕ　−５０％Ｃｒ
合金中のＣＵ相中のＣｒ最が約０．５％を越えてしまい
、０．１％の場合１／２に低下する。０．１％の場合の
導電率は４０％ｌＡＣ３であるのに対し、０．５％では
２０％ｒＡｃｓである。

別の態様として、この発明の方法の（ｄ）工程の冷却に
おいて、好ましくは、４００℃から常温までの冷却は不
活性ガスを吹き付けて急冷する。

このように急冷することによって、一般に上記範囲は、
炉あるいは試料の熱容量などによって決まる冷却時間に
依存するため極めて長時間を要し、急冷によって生産効
率の向上となる。

さらに、この発明の方法の（ｄ）工程の冷却において、
８００〜４００℃の温度区間のうち、いずれかの温度で
少なくとも０．２５時間少なくとも一回加熱保持を行な
う。このように加熱保持を行なうことによって、焼結、
溶浸終了後、特に導電率の劣る接点を発見したときには
、再生（′ｆ４電率の回復、向上）さけることが容易に
できる。

この方法は、（ａ）〜（ｄ）の工程の他にその前接、お
よび工程間に必要に応じて種々の処理を実施することが
できる。

真空バルブ 次いでこの発明の方法によって得られた合金に適用でき
る真空バルブ（真空しゃ断器）を添付図面によって説明
する。

第１図は、本発明に係る接点材料を適用する真空しゃ断
器の構成例を示すもので、同図に於いて、１はしゃ新字
を示し、このし−断室１は絶縁材料によりほぼ円筒状に
形成された絶縁容器２と、この両端に封止金具３ａ、３
ｂを介して設けた金属性の蓋体４ａ、４ｂとで真空気密
に構成されている。しかして前記しゃ断交１内には、３
ｇ電棒５゜６の対向する端部に取付けられた１対の電極
７゜８が配設され、上部の電極７を固定電極、下部の電
極８を可動電極としている。またこの可！ｌＪ電極８の
電極棒６には、ベローズ９が取付けられしゃ断交１内を
真空気密に保持しながら電極８の軸方向の移動を可能に
している。またこのベローズ９上部には金属性のアーク
シールド１０が設けられ、ベローズ９がアーク蒸気で覆
われることを防止している。また、１１は、前記電極７
，８を覆うようにしてしゃ断交１内に設けられた金属性
のアークシールドで絶縁容器２がアーク蒸気で覆われる
ことを防止している。ざらに電極８は、第２図に拡大し
で示ず如く、η電極６にろう何部１２によって固定され
るか、ま１＝は、かしめによって圧着接続されている。

接点１３ａは、電極８にろう付け１４で固着されている
。なお、第１図における１３ｂは固定側接点である。

本発明の接点材料は、上記したような接点１３ａ、１３
ｂの双方またはいずれか一方を構成するのに適したもの
である。

〔実　施　例〕

以下、この発明を具体的な例によって説明する。

友ｔｍ 下記の原料用Ｃｒ粉を用いてＣｕ−Ｃｒ合金を調製した
。

平均粒径　　　　　　　　　　７４μ瓦Ａｌ含有ｉｉ８
　ｐｌ）　ｍ Ｓ１含有ｆｆｉ　　　　　　　　　１５ｐｐｍ■含有吊
　　　　　　　　　＜　　２ｐｌ）ｍＣｕ含有聞　　　
　　　　　く　２ｐｐｍ酸素含有Ｆｊｌ　　　　　　　
　　１１００ｐｐ窒素含有量　　　　　　　　　３０ｐ
ｐｍ高１１Ｉ度Ｃｕを真空巾約１５００℃で、１時間黒
鉛坩堝中で加熱し指向性凝固を行い溶浸Ｃｕ塊とした。

真空中約２０００℃以上で前加熱処理した黒鉛容器を焼
結又は／及び溶浸用熱処理容器として準備すると共に、
真空又は水素中で約４００℃以上で前加熱処理した粒径
１〜３００μｍのＡ　Ｉ　２０３粉を反応又は／及び濡
れ軽減材として￥−備した。

次いで、前記原料用Ｃｒから５トン／　ｃｉの圧力で成
形体を形成し、前記の前加熱処理した焼結用容器に収容
した。

成形体を容器と共に、２ｘ　１０’Ｔｏ　ｒ　ｒの真空
度、１１００℃の温度、１時間で焼結して、空隙率的２
０％のＣｒスケルトンを作製した。

Ｃｒスケル１〜ンを前記の前加熱処理した黒鉛性溶浸用
容器に収容すると共に、このスケルトンと容器との間に
先に準備したＡ　Ｉ　２０３粉を配し、両者が反応また
は／および濡れないようにした。

そのＣｒスケルトン上に先に準備した溶浸用Ｃｒ塊を置
き、２Ｘ　１０−６Ｔｏ　ｒ　ｒの真空度、１２００℃
の温度、１時間でスケルトンの空隙をＣｕで溶浸した。

溶浸終了後、８００℃〜４００℃の温度区間で１．１°
Ｃ／ｍｉｎの冷却速度で徐冷して、高い導電率を維持し
た８０％Ｃｒ−Ｃｕ素材を得た。

１７たＣｒ−Ｃｕ素材からの接点について、再点弧発生
確率、発弧、および導電率について試験した。その結果
を第１表に示す。

旧狡Ｍユ 下記の原料用Ｃｒ粉を用いたこと、溶浸用Ｃｕ塊として
通常の真空溶解によるＣｒ塊を用いたこと、および炉内
での自然冷却速度で冷却すること以外、実施例１と同様
に実施し、試験した。この結果を第１図に示す。

ＡＩ含有ｒＡ　　　　　　　１４１０ｐｐｍＳｉ含右ｆ
ｆｉ　　　　　　　　　６２０１）ｐｍ■含有徂　　　
　　　　　　　７］）ＤｍＣａ含有聞　　　　　　　　
　４５ｐｐｍ酸素含有ω　　　　　　　４６７０ｐｐｍ
窒素含有量　　　　　　　　２６９　ｐｐｒＴｌ実施例
２ 実施例１と同様の原料用Ｃｒ粉、溶浸用Ｃｒ塊、および
軽減材を調製した。

次いで、前記原料用Ｃｒ粉を加圧せず、前記の前加熱処
理した焼結用容器に自然充填した。

そのＣｒ粉を容器と共に、３Ｘ　１０−６Ｔｏ　ｒ　ｒ
の真空度、９００℃の温度、１時間で焼結して空隙率的
５０％のＣｒスケルトンを作製した。

水素中、１１５０℃の温度、０．５時間で溶浸したこと
以外、実施例１と同様にＣｒスケルトンにＣｕと溶浸さ
せた。

溶浸終了後の冷却において、約１０００℃まで下ったと
ころで十分に乾燥したアルゴンガスを吹き付けて急冷し
、５０％Ｃｒ−Ｃｕ素材を得た。

この素材を、２Ｘ　１０’Ｔｏ　ｒ　ｒの真空度、７５
０°Ｃの温度、３時間で再加熱して導電率を調製した素
材を１９だ。

この素材について実施例１と同様に試験した。

この結果を第１表に示す。

皿較■ユ 比較例１の原料用Ｃｒ粉を用いたこと、溶浸用Ｃｕ塊と
して通常の真空溶解によるＣｒ塊を用いたこと、および
炉内での自然冷却速度で冷ｎ１づること以外、実施例２
と同様に実施し、試験した。

その結果を第１表に示す。

丈ＪＪ九ユ 実施例１と同様の原料用Ｃｒ粉、溶浸用Ｃｒ塊、および
軽減材を調製した。

さらに、露点がマイナス７０℃の水素中、３５０℃の温
度、１時間で還元処理した５〜４４μｍの粒径の配合用
Ｃｒ粉を調製した。

７００９の前記Ｃｒ粉と２８００ｇの前記配合用Ｃｒ粉
とを混合し、４トン／　ｃｍで加圧し、成形体を形成し
た。

この成形体を前記の前加熱処理した焼結用容器に収容し
、その成形体を容器とともに、水素中、１０００℃の温
度、１時間で焼結してスケルトンを得た。

このスケル１〜ンを再び５トン／　ｃｒｉで加圧し、露
点がマスナス７０°Ｃの水素中、１時間、１０００℃の
温度で加熱し、次いで再度、７トン／　ｃｉで加圧し、
１　、５ｘ　１０−６−ｒｏ　ｒ　ｒノ真空度、１０３
０℃の温度、１時間で加熱した。

加熱後の冷却におい−Ｃ１炉電源を切り、７００℃まで
は炉Ｊ３よび挿填した被熱処理材などの熱容量で決まる
自然冷却速度で冷却し、導電率の改善のために７００℃
で３時間の加熱保持を行なった。

その後、再度自然炉ｆ、ＩＩ速度で冷ｒＪＩ　シ、２０
％Ｃｒ−Ｃｕ素材を得た。

この素材について実施例１と同様に試験した。

その結果を第１表に承け。

比較例３ 比較例１の原料用Ｃｒ粉を用いたこと、溶浸用Ｃｕ塊と
して通常の真空溶解によるＣｕ塊を用いたこと、配合用
Ｃｕ粉として通常のＣｕ粉を用いたこと以外、実施例３
と同様に実施し、試験した。

その結果を第１表に示す。

第　　１　　表 各素材中のＣｒｆｆ１は目標値に対して１％以下の誤差
で制御されているのを化学分析によって確認して後、上
記の試験が行なわれた。

第１表の実施例と比較例との対比から明らかなように、
素材の導電率を維持しＩ；上で、再点弧発生および発弧
の低減が認められた。

〔発明の効果〕

この発明の製造方法によって、すぐれた特性を有するＡ
ｇまたは／およびＣｕ−Ｃｒ合金を用いて、再点弧の発
生頻度が低減された真空バルブ用接点合金を製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の接点材料が適用される真空じゃＦＨ
３の断面図であり、第２図は、接点部の拡大断面図であ
る。 １・・・しゃ諸室、２・・・絶縁容器、３ａ、３ｂ・・
・封止金具、４ａ、４ｂ・・・蓋体、５．６・・・導電
棒、７・・・電極（固定電極）、８・・・電極（可動電
極）、９・・・ベローズ、１０．１１・・・アークシー
ルド、１２・・・ロウづり部、１３ａ、１３ｂ・・・接
点、１４・・・取付は部。 出願人代理人　　佐　　藤　　−離 島　１　図 ６２　囲

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記工程（ａ）〜（ｆ）を含むことを特徴とする真
   空バルブ用接点合金の製造方法。 （ａ）平均粒径が５〜１５０μｍの範囲にあり、かつ不
   純物として存在するＡｌ、Ｓｉ、Ｖ、およびＣａの含有
   量が夫々１００ｐｐｍ以下であるＣｒ粉から、８トン／
   ｃｍ＾２以下の外部圧力もしくは該Ｃｒ粉の自重の圧力
   で成形体を形成する工程（ｂ）焼結用容器に収容された
   前記成形体を、Ｃｒスケルトンを得るために焼結用容器
   と共に非酸化性雰囲気で焼結用容器と共に非酸化性雰囲
   気で焼結する工程 （ｃ）得られたＣｒスケルトン中の空隙に Ｃｕまたは／およびＡｇを溶浸する工程 （ｄ）溶浸された合金素材を、導電率を調整するように
   冷却する工程 ２、前記（ｄ）工程の冷却を、８００℃〜 ４００℃の温度区間のうちの少なくとも１００°の温度
   差間を０．６〜６℃／ｍｉｎの冷却速度で行なう、特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３、前記（ｄ）工程の冷却において、不活性ガスの吹き
   付けによる急冷を行なう、特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ４、前記（ｄ）工程の冷却において、８００℃〜４００
   ℃の温度区間のうちいずれかの温度で少なくとも０．２
   ５時間少なくとも一回加熱保持を行なう、特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ５、前記（ａ）工程で用いられるＣｒ粉が、そのＣｒ粉
   中に不純物としてＡｌを１０ｐｐｍ以下、Ｓｉを２０ｐ
   ｐｍ以下、Ｖを１０ｐｐｍ以下、Ｃａを１０ｐｐｍ以下
   、酸素を１０００ｐｐｍ以下、窒素を１０００ｐｐｍ以
   下含有する、特許請求の範囲第１〜４項のいずれか１項
   記載の方法。 ６、前記（ａ）工程の成形体がＣｒ粉とＣｕまたは／お
   よびＡｇとの混合物からなる、特許請求の範囲第１〜５
   項のいずれか１項記載の方法。 ７、前記（ｂ）工程の焼結において、前記の成形体と焼
   結用容器との間に、その両者の反応または／および濡れ
   を軽減化する中間物体を介挿する、特許請求の範囲第１
   〜６項のいずれか１項記載の方法。 ８、前記（ｃ）工程の溶浸において、前記のＣｒスケル
   トンと溶浸用容器との間に、その両者の反応または／お
   よび濡れを軽減化する中間物体を介挿する、特許請求の
   範囲第１〜７項のいずれか１項記載の方法。 ９、前記の中間物体が、少なくとも４００℃で前加熱さ
   れたＡｌ＿２Ｏ＿３、ＭｇＯ、Ｃｒ＿２Ｏ＿３、ＺｒＯ
   ＿２、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、ＢＮ、ＡＩＮ、ＳｉＯ＿２から
   選択された粒状もしくは繊維状の耐熱性無機材料の少な
   くとも１種を主成分とする、特許請求の範囲第７項また
   は第８項記載の方法。