JPS6219008B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は銅若しくは銅基合金或いは銀若しくは
銀基合金中に短尺の炭素繊維を一方向に配向性を
持たせて均一に分散せしめて成る開閉装置用接点
及びその製造法に関する。 開閉装置、例えば真空しや断器においては従来
から銅−タングステン系又は銅−クロム系の合金
接点が用いられている。しかるに、この接点は耐
電圧が高く、しや断電流容量が大きい等の優れた
特徴を有する反面その開閉時におけるさい断電流
が大きいという欠点を有する。 ところで、低サージ接点として、銅或いは銀に
ビスマス等の低融点金属を加えた合金接点が知ら
れているが、かかる接点はしや断容量や耐圧特性
が劣ることからビスマス等の低融点金属が単独で
用いられることが少なく、即ち、サージ特性以外
の耐圧等の他の接点特性を考慮してタングステン
などの高融点金属が複合添加されるのが一般的で
あり、このため必ずしも低サージ接点として良好
なものになり難い欠点があつた。また他の低サー
ジ接点として、銅或いは銀と炭素との焼結接点も
知られているが、かかる接点は炭素粉末と銅及び
銀とを単に焼結して成る接点であるため接点開閉
時において炭素粒が欠落するなどにより接点が消
耗し、また耐圧が低下してしまう等の欠点があつ
た。 本発明は上記した諸々の欠点を除去するために
なされたもので、耐電圧、しや断容量等の諸特性
が優れている上にさい断電流値が小さく、しかも
低サージ接点として優れ且つ機械的強度も大きい
開閉装置用接点及びその製造法を提供することを
目的とする。 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。 本発明に係る開閉装置用接点は、銅若しくは銅
基合金或いは銀若しくは銀基合金の少なくとも一
種以上の金属マトリツクス中に炭素繊維が均一に
分散し、しかも該炭素繊維が一方向に配向されて
いることを特徴としている。 このような接点を製造するためには、先ず粒径
が５〜20μｍの銅粉末92重量％と、直径が７μｍ
で平均長が300μｍの炭素繊維８重量％を機械的
に撹拌混合し、油圧プレスで予備成形する。 次にこの銅粉末と炭素繊維との予備成形品を、
第１図に示すように、銅容器１内に収納する。こ
の銅容器１は外径50mm、肉厚６mm、長さ100mmの
筒形に形成され、開口部が銅製の蓋２により閉塞
されている。この蓋２は減圧下にて電子ビーム溶
接を行うことにより銅容器１の開口部に固着され
ている。尚、図中、３はマトリツクスの銅、４は
短尺の炭素繊維である。 最後に、銅粉末と炭素繊維を収納した銅容器１
に800℃、押出し比４にて熱間押出し加工を施こ
し、本発明の接点を製作する。 上記押出し加工後、押出し方向に対して直角に
切断し、その切断面を接点の接触面とし、この接
点を対向させて一対の接点として使用し、銅−炭
素繊維接点の中に分散している短尺の炭素繊維の
繊維方向を接点接触面に垂直の状態で使用する。
このため、接点は第２図ａに示すように、その軸
方向が押出し方向に対して平行になり、即ち上記
したように押出し加工を施こされるので全ての炭
素繊維４が押出し方向に配向され（５は接点接触
面）、しかも第２図ｂに示すように、炭素繊維４
が真円に近い断面で銅マトリツクス中に均一に分
散する。また、上記実施例では熱間で押出し加工
が施こされるので、表面の銅部分を除く銅−炭素
繊維部分は金属学的に一体化し、従つて高密度接
点を得ることができる。 次に、上記した実施例により得た接点の特性を
下表に示す。

【表】 上記表から判るように、上記実施例によれば、
99.9％という高密度で、しかも炭素繊維が一方向
に配向され且つ銅マトリツクス中に均一にして微
細に分散されている接点、即ち分散強化の効果等
によつて純銅より硬度等の機械的強度が著しく向
上した接点が得られるので、しや断器用の接点と
して用いた場合に多頻度の開閉を行つてもその消
耗量は従来の実用接点よりも著しく少ない。また
上記実施例によれば、導電率も実用接点とほぼ同
じ程度の接点を得ることができるので、通電容量
やしや断容量の点においても従来の銅−クロムや
銅−タングステン等の実用接点より劣ることがな
い。更に、上記実施例によれば、直径20mm、厚さ
５mmに成形された接点において、AC200A、1000
回開閉試験後のさい断電流特性の外に耐圧
30KVr.m.S以上、接触抵抗30μΩ以下、しや断
特性では7.2KV、8KVのしや断が10回以上可能な
どのように諸特性が優れた接点を得ることができ
た。 第３図には、銅−クロム系や銅−タングステン
系等の実用接点に比べてサージ特性が優れている
銅−炭素粉末接点と本発明の銅−炭素繊維接点と
のさい断電流特性が示されている。この図から明
らかなように、本発明の接点は開閉が繰り返され
てもさい断電流（実線で示している）が大きくな
らないのに対して、従来の銅−炭素粉末接点はさ
い断電流（一点鎖線で示している）が大きくなつ
ている。従つて、本発明方法によれば、低サージ
接点として知られている銅−炭素粉末接点よりも
更にサージ特性の優れた接点を得ることができ
る。 ところで、上記実施例において、炭素繊維とし
て直径が７μｍ、平均長が300μｍのものを用い
たが、これは炭素繊維の直径と長さの比が１に近
づくと従来の炭素粉末を使用した接点と同様に炭
素繊維が欠落し、接点の消耗、耐圧の低下等が著
しくなつてしまうことによる。また、接点接触面
５に対して炭素繊維４の配向方向を直角とした
が、これはこのような配向にするとアンカ効果に
より接点の開閉が繰り返されても炭素繊維４の欠
落が生じないからである。なお、炭素繊維４を接
点接触面５に対して平行に配向した場合にはアン
カ効果がないために接点の開閉が繰り返されると
炭素繊維４が欠落し、接点特性が低下する。さら
に、炭素繊維の直径が50μｍ以上になると分散強
化の効果が薄れて硬さが低下し、このため消耗量
が大きく、又耐圧特性の低い接点になつてしま
う。従つて、炭素繊維は直径が２〜50μｍで長さ
が50μｍ〜３mmの範囲のものが良い。 また、上記実施例において、押出し加工比を４
にしたが、これは少なくとも押出し加工比を２以
上にしなければ炭素繊維と銅粉との金属学的な結
合が不充分であること、押出し加工後の接点の密
度が増加しないこと、炭素繊維を一方向に配向さ
せることが困難であることなどによる。又、押出
し加工は冷間で行つても良い。 更に、上記実施例において、押出し加工を行な
つた後ドローベンチ等による冷間引抜きを行なつ
て縮径加工を施こすと、銅マトリツクス中の炭素
繊維が押出し方向と同一の引抜方向に更に強く配
向され、且つ冷間加工により機械的強度も増加す
るので、高密度のより優れた接点を得ることがで
き、又接点を用途に応じた所定寸法径に形成でき
る。また、押出し加工が施こされた銅容器部分は
接点として使用される際凸形形状に加工して使用
されるため予め切削加工等により削除する必要が
なく、上記した冷間引抜を施こすことにより接点
加工時の切削性も一層改善できる。なお、上記冷
間引抜きの代りに伸線加工を施しても良い。 尚、本発明方法において、銅容器の寸法形状、
押出し加工比、押出し温度等を適宜選択すること
により用途に応じた接点の押出しを行うことが可
能である。 また、上記実施例では銅をマトリツクスとした
接点の製造法について説明したが、銅基合金或い
は銀若しくは銀基合金をマトリツクスとして上記
実施例と同様に炭素繊維を一方向に配向された場
合にも本発明の接点を得ることができるのは勿論
である。銅容器も銅基合金或いは銀若しくは銀基
合金であつても良い。なお、本発明の接点は真空
しや断器だけでなく油中しや断器、ガス開閉器等
の各種の開閉装置用接点として用いることができ
る。 以上説明したように本発明によれば、銅若しく
は銅基合金或いは銀若しくは銀基合金中に短尺の
炭素繊維を均一に且つ一方向に配向させて成る接
点を得ることができるので、一方の接点を他方の
接点の接触面に対してその炭素繊維が長さ方向に
対向するように配置し、接点の接触面上に炭素繊
維をその最小断面で接触させた場合には電流しや
断時に発生するアークを均一に分散させてアーク
エネルギーを低下させ得るのでサージ特性を改善
でき、また微細な炭素繊維の分散強化により機械
的強度が増加するので消耗特性も大幅に改善でき
る。さらに、炭素繊維の長さと直径の比が大きい
ので開閉時にマトリツクスが蒸発しても炭素繊維
が欠落し難く、接点の消耗や耐圧の低下を抑制で
き、直径を50μｍ以下にしたことにより分散効果
も確保される。そして、本発明の接点は銅−クロ
ム、銅−タングステン等の実用接点におけるしや
断容量、接触抵抗、耐圧等の諸特性とほぼ同一の
特性を有するので、接点として広範囲に利用する
ことができその実用的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に用いられる銅容器の押出
し加工前の断面図、第２図ａ，ｂは本発明の接点
の縦断面図と横断面図、第３図は本発明の接点と
従来の銅−炭素粉末接点とのさい断電流特性を示
す図である。 １……銅製の蓋、２……銅容器、３……銅マト
リツクス、４……炭素繊維、５……接点接触面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 銅若しくは銅基合金或いは銀若しくは銀基合
   金の少なくとも一種以上の金属マトリツクス中に
   直径が２〜50μｍで長さが50μｍ〜３mmの炭素繊
   維を均一に分散せしめてなる開閉装置用接点であ
   つて、前記炭素繊維は接点の接触面に対してその
   長さ方向が直角になるように配向されていること
   を特徴とする開閉装置用接点。 ２ 銅若しくは銅基合金或いは銀若しくは銀基合
   金の少なくとも一種以上の金属粉末と直径が２〜
   50μｍで長さが50μｍ〜３mmの炭素繊維との混合
   粉末を、銅若しくは銅基合金或いは銀若しくは銀
   基合金から成るいずれかの金属容器内に収納し、
   該金属容器を熱間若しくは冷間にて押出し加工比
   が２以上で押出すことにより若しくはこの押出し
   工程後に冷間引抜きまたは伸線加工を加えること
   により縮径加工を施し、前記炭素繊維を押出し若
   しくは引抜きまたは伸線方向に沿つて一方向に配
   向させたことを特徴とする開閉装置接点の製造
   法。