JPS6226723A - 真空遮断器用接点材料の製造方法 - Google Patents

真空遮断器用接点材料の製造方法

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JPS6226723A
JPS6226723A JP16573085A JP16573085A JPS6226723A JP S6226723 A JPS6226723 A JP S6226723A JP 16573085 A JP16573085 A JP 16573085A JP 16573085 A JP16573085 A JP 16573085A JP S6226723 A JPS6226723 A JP S6226723A
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鈴木 節雄
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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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は大電流を開閉する電路開閉器の接点材、なか
んずく真空開閉器、遮断器の接点材とその製造法に関し
、特に放出ガスの少ない焼結型あるいは溶浸型接点の製
造方法に関する。
牧 〔発明の糠術的背景とその問題点〕 真空遮断器は小形、無保守、無公害性など、他の遮断器
に比べ優れた特徴を有するため、近年、〜72KV以上
にまで適用されるようになった。高耐圧化は接点材料の
性質(二依存する。経験的には溶解法で製造していたC
u−旧糸のように低融点。
高蒸気圧材(例えば旧)が接点の構成要素となっている
と、高耐圧化にはやや難点があった。
そこでCu−W、Cu−Crのように粉末を焼結、ある
いはW、Crの多孔質スケルトンにCu等を溶浸して接
点を製造していた。しかし粉体はその体積に比して表面
積が大きいので、その表面に付着したガスが多量にある
ので、この吸着ガスを無くす工程が接点の性質に重要な
影響を与えてきた。従来吸着ガスを取る工程として、真
空中での焼結処理(例えば、特開昭59−94320号
公報に記載の工程)、あるいは水素雰囲気中の処理(例
えば特開昭59−171421号公報に記載の工程)な
どが知られている。
しかし、接点の耐溶着性の優れているCr、W等はガス
吸着力が強く、上記の如き処理では十分吸着ガスを取る
ことが出来ない。
例えばW上(二物理吸着された0(酸素)原子はCO等
の還元性ガス中で2500 Cで加熱しても取れないこ
とが知られている。
一方アークの陰極点の温度は3..000に〜3,50
0に程度と考えられているので、電流遮断時には大址の
ガス放出が起り大電流の遮断性能を損なっていた。
例えば従来の方式の製造方法で製作したCu−Cr接点
ではガス含有量は約500〜2000 ppmにも及ぶ
吸着ガスを取るために処理温度を2000 K以上にす
ることは装置価格、接点材の蒸気圧等の関連から実現困
難であった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上述した事情に鑑み、所望の#着防止
性能、高耐圧性能を維持しつつアーク発生時の遊離ガス
の生成の少ない真空遮断器用接点材料の製造方法を提供
すること(二ある。
〔発明の概要〕
Cu−Cr接点材の製造で、ガス吸着の多いCrの処理
可能温度はその蒸気圧特性から高々1,200Cでこの
条件で得られた接点のガス含有風は約400〜700 
ppmであった。
本発明に用いた接点製造方法では粉体または繊維体の表
面に付着している不純物、例えば油脂の除去、吸着ガス
の脱離を低温でも十分行えるように、活性ガス、還元性
ガスの励起、 iN&状態を利用した。
先ず粉体の表面に吸着している水は真空中で約200C
〜500 Cの加熱で除去される。表面の油脂等の付着
物は1例えばCF4を含むArガス等の中でのガス放電
雰囲気に粉体な曝すことにより、取除ける。粉体表面上
にさらに強固に吸着、結合しているO(酸素原子)はH
6あるいはCOを含むArガス等の中でのガス放電雰囲
気に粉体な曝すことによりほぼ完全に取り除かれる。
このような処理を経た後、焼結あるいは溶浸によって接
点の素材を製造する。
〔発明の効果〕
本発明の製造方法によって、ガス分析の結果ガス(王と
して02s NJ含有量は約1o ppm程度となり、
溶解法で製造した接点材例えばCu−旧材とほぼ同程度
の値が得られた。
本発明の脱ガス処理は水素処理、真空処理:;比べ低温
で行えるので、焼結、溶浸の温度も低温で行うことが可
能となった。
粉末冶金で製造する接点材ではAk、λg、Cu等の高
導電率材料の耐溶着性を改善するためl:1−Cr。
Mo、W等の高融点の粉体あるいは繊維体を高導電率材
も−m合するものである。したがって、高融点の粉体、
繊維体の構成材が高導電率材料に拡散し固溶体あるいは
金属間化合物を生成しない方が望ましい。このために低
温で焼結、溶浸することが有利である。
高導電率材の粉体と高融点材の粉体または繊維体をあら
かじめ混合・攪拌した後に焼結して製造する方法では、
本発明脱ガス処理法が特に有効である。また金属硼化物
においても低温での焼結。
溶浸が特に重要である。高導電材と金属硼化物とを混合
し高温に維持しておくと硼化物中の硼素(B)が高導材
中に拡散し、新たな硼化物を生成し、接点の電気伝導度
を低下させる。
このように本発明の接点製造法によれば、接点中の遊離
ガスをほぼ完全に除去出来るばかりでなく、接点の低温
製造が可能となり接点の電気伝導度の低下も防ぐことが
可能となった。
〔発明の実施例〕
fs1図は本発明の実施装置の一例を示す。
真空炉1はバルブ(vs) 2を通し、排気装置(EX
)3により真空に排気される。接点の素材4はボート5
に納める。このボートには素材の粉体あるいは繊維体を
攪拌する装置(図示せず)と接続棒6を通してつらなっ
ている。′−!た素材加熱ヒータ7がボート5の底部に
設けてあり、ヒータは電源(PS、)8に接続されてい
る。電極9がボート中の素材4と対向して設置しである
。電極9と素材あるいはボートとの間に放電電源1oが
接続されている。
ガス供給系は三つのガスリザーバ(GRI)11゜(G
R,) 12.  (GR3) 13に各々希ガス等の
不活性ガス、 CF、等のハロゲン元素を含むガス、H
,、CO等の還元性ガスが貯えられている。これらのガ
スは各々バルブ(Vl) 14.(L) is、 (’
i’s) 161およびバルブ(V、)17を通して真
空炉中に供給される。
先ず素材、例えばCu、 Cr、 Mo、 Ti等の粉
体あるいは繊維体を混合しボート内に納める。バルブ(
V、)〜(v4)は閉じ真空炉を排気装gEXで1×1
0” To r r以下の圧力に排気する。
加熱ヒータ7により素材4を200〜500C1=加熱
し、素材の表面に付着しているH、O(水)等を除去す
る。
次に素材の前処理、例えばフレオン洗浄で十分除去出来
なかった油脂等を除くため、ガスリザーバ(GRI)お
よび(GRl)から各々不活性ガス、ハロゲン元素を含
むガスを適当な混合比で゛まぜ真空炉に導入し、放電電
源(ps2)toをONL2、素材4と電極9との間に
均一な放電を起す。この放′磁によりガスは励起あるい
は電離され、熱的に加熱された状態よりはるかにエネル
ギーの高い状態になる。この状態のガスを素材表面に接
触させることにより容易1:表面層を除去することが可
能となる。除去されたものはハロゲン化物のガスとして
排気装置ii(gx)3を通じ外部:;排出される。素
材の表面が酸化層で覆われているような場合はガスリザ
ーバ(GRs)= (GR,)から各々不活性ガス。
還元性ガスを適当な混合比でまぜ真空炉に導入し、放電
電源(p st)をONL放電を起す。励起ガスと素材
表面との接触を良くするため、攪拌装置によって素材を
良く攪拌する。ハロゲン化物のガス放電による処理、還
元性ガスのガス放電による処理の両方を行うか、一方の
みで完了するかは素材の性質:二よる。
放電は電極を有しないマイクロ波放電を利用しても良い
。放電による処理を完了した後、真空炉中は高真空に排
気し、あるいはこの後不活性ガスを100 Torr以
下満たす。
次;二加熱ヒータの温度を上げ素材を焼結し接点材を製
造を完了する。
Crを代表原料として具体的に述べる。
通常、原料のガス祉は、1000〜7000 ppmで
ある。これに本発明技術を付与することによって。
第1表に示すように、50= 100 ppmになり1
/20〜1/TOに減少する。この原料Crを使用し9
50Cの真空中で約1時間焼結して得たcrスケルトン
の残存空孔中に銅を溶浸させて得た50%Cu−Cr合
金中のO,ガス量は10〜30 ppmであった。
(以下余白) 本発明効果を明らかにする為にこれと対比する実験とし
て本発明技術を付与しないCr粉末を使用し、上記焼結
、溶浸条件と同一の熱処理を行って50%Cu−Cr合
金を得た。この合金中のOtガス量は400〜3000
 ppmであり、本発明技術を付与した50’1rCu
−C(合金中のガスは、付与しない場合の1/40〜1
/l OQであった。(実施例−1)他のTt、 Cr
BC1、TiC,CrB、 、 TiB2. CrN、
 TiN(実施例2〜8)についても表−1のように同
じ効果を得た。
尚、このようにして得た接点を使用して再点弧発生確率
を調査するといずれの材料に対してもその発生頻度が1
/2〜115に減少している。
上述効果は、実施例1−8に示した材料以外にも前記材
料群のいずれに対してもその効果が認められる。又、実
施例1−8では、高導電性材料としてCuO例を示した
が、Ag父はCu−Ag合金。
人形などζ二対しても同じ効果が得られている。
ガス励起のための代表的条件は全ガス圧I Torrで
アルゴンガス中に約10%(圧力比)のC(J、混合ガ
ス中で直流放vL(放電電流密度z 10 mA/cI
I)で約20分処理後、再び全ガス圧I Torrでア
ルゴン中に約10%(圧力比)のCO混合ガス中で前と
同様の放電で約1時間処理した。。
ガス流量は処理開始直後は多く、処理終了近くでは少な
く絞って行った。
〔発明の他の実施例〕
第1図ではガスの励起、電離に放電を用いたが、レーザ
光、特に紫外域の光源としてエキシマレーザを用いると
、脱ガス処理用ガス分子・原子は多光子吸収をし励起、
電離される。さらにレーザ光は素材4の表面も活性化す
るので、励起ガスによる脱ガス作用は能率よく行われる
。装置の概略を第2図に示す。レーザ発振装置18から
出たビームをビームエキスバング19で適当な角度に拡
げ、反射鏡20で反射させ、真空炉1の上部に設けたビ
ーム照射窓21を通して真空炉内に導く。照射窓21は
紫外域の光を通す、石疫、サファイヤ等が良い。
ただしハロゲン元素を含むガスを脱ガス処理に用いる場
合は照射窓の内側を保護膜コーティングした方が窓材の
寿命が長くなる。
第1図および第2因では接点の素材をあらかじめ決めら
れた混合比で混ぜ焼結する方法を示したが、高融点素材
の粉体、繊維体に人−e、 A g、 Cu等を溶浸さ
せる方法でも、粉体、繊維体の脱ガス処理は、基本的;
;第1囚あるいは第2図の方法によって行える。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による接点素材処理装置の構成図、第2
図は本発明の他の実施例を示す装置の構成図である。 1・・・真空炉    5・・・素材入れボート6・・
・攪拌装置   7・・・加熱装置11・・・不活性ガ
ス源 12・・・ハロゲン元素を含むガス源13・・・
還元性ガス源 9・・・放電電極18・・・レーザ発振
装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属、炭化物、硼化物、窒化物、硅化物の群から
    選ばれた少なくとも1つの粉体あるいは繊維体を原料と
    し焼結又は溶浸法によつて製造する真空バルブ用接点合
    金において、前記原料粉体または繊維体は、それをあら
    かじめ水素、一酸化炭素等の還元性ガスあるいはハロゲ
    ン元素を成分として含むガスの励起あるいは電離状態の
    雰囲気中で処理することを特徴とする真空遮断器用接点
    材料の製造方法。
  2. (2)ガスの励起、電離状態を作る手段として、直流あ
    るいは交流ガス放電またはレーザ光の少なくともいずれ
    か一つを用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    に記載の真空遮断器用接点材料の製造方法。
  3. (3)粉体あるいは繊維体を200℃以上に加熱した状
    態で処理することを特徴とする特許請求の範囲第1項も
    しくは第2項記載の真空遮断器用接点材料の製造方法。
  4. (4)粉体あるいは繊維体はAg、Cu、Ti、V、C
    r、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、TiC、VC
    、Cr_3C_2、ZrC、NbC、MoC、HfC、
    TaC、WC、B_4C、TiN、ZrN、CrN、H
    fN、TaN、TiB_2、VB_2、CrB_2、Z
    rB、NbB_2、MoB_2、TaB、WB_2、T
    iSi_2、Cr_3Si、ZrSi_2、NbSi_
    2、MoSi_2、TaSi_2、WSi_2のいずれ
    か一つ以上からなることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項に記載の真空遮断器用接点材料の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01110537A (ja) * 1987-10-22 1989-04-27 Toray Ind Inc 球状微粒子を有するプリプレグ
CN112735866A (zh) * 2020-12-21 2021-04-30 哈尔滨东大高新材料股份有限公司 一种低压电器用Cu-VB2-La触头材料及其制备方法

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CN112735866A (zh) * 2020-12-21 2021-04-30 哈尔滨东大高新材料股份有限公司 一种低压电器用Cu-VB2-La触头材料及其制备方法

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