JPS625525A - Contact material for vacuum valve - Google Patents

Contact material for vacuum valve

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JPS625525A
JPS625525A JP14215585A JP14215585A JPS625525A JP S625525 A JPS625525 A JP S625525A JP 14215585 A JP14215585 A JP 14215585A JP 14215585 A JP14215585 A JP 14215585A JP S625525 A JPS625525 A JP S625525A
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vacuum
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contact material
gas
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、再点弧発生率を軽減できる真空バルブ用接点
材料に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a contact material for a vacuum valve that can reduce the incidence of restriking.

[発明の技術的背景とその問題点] 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。
[Technical background of the invention and its problems] The characteristics required of a contact for a vacuum valve are welding resistance, withstand voltage, and high interrupting property.

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。
However, these three requirements require contradictory physical properties, so it is difficult to ideally balance them, so prioritize the requirements of the applied circuit first and sacrifice other requirements slightly. This is the current situation.

例えば従来、高耐圧、大容量真空しゃ断器においては、
特公昭41−12131号公報に記載された発明のよう
に溶着防止成分(Bi、Te、Pbなと)を5重階%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。
For example, in conventional high-voltage, large-capacity vacuum breakers,
As in the invention described in Japanese Patent Publication No. Sho 41-12131, an electrode contact comprising a Cu alloy containing 5% or less of welding prevention components (Bi, Te, Pb, etc.) is known.

ところが、近年の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
べ優れた特徴を有している。
However, it is not sufficient in terms of withstand voltage to meet the recent demand for higher voltage. In other words, the vacuum breaker is small and lightweight;
It has superior features compared to other circuit breakers, such as being maintenance-free and environmentally friendly.

したがって、真空しゃ断器においては従来一般的に使用
されていた36kV以下の回路から更に高電圧の回路へ
とその適用範囲が拡大され、さらに特殊回路、例えばコ
ンデンサ回路を開閉する需要も急増していることから、
一層の耐高電圧化が必要となっている。
Therefore, the scope of application of vacuum breakers has expanded from the conventionally commonly used circuits of 36 kV or less to even higher voltage circuits, and the demand for opening and closing special circuits, such as capacitor circuits, is also rapidly increasing. Therefore,
There is a need for even higher voltage resistance.

さて、真空しゃ断器の耐高電圧化を図る上で問題となる
重要な要因の1つとして再点弧現象、再発弧現象が挙げ
られているが、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。
Now, one of the important factors that poses a problem when trying to make vacuum breakers withstand high voltages is the re-ignition phenomenon. Despite the fact that it is considered important from the perspective of the above, not only prevention techniques but also the direct cause of its occurrence have not yet been clarified.

また上記高耐圧化に伴って、接点材料に対しても、更に
高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。この場合、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
防止成分の量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。
In addition, with the increase in voltage resistance, contact materials are required to have even higher voltage resistance and characteristics that reduce the frequency of restriking. In this case, increasing the voltage resistance of the contact material,
In order to achieve non-restriking, it is necessary to minimize the amount of fragile welding prevention components that can cause defects in terms of pressure resistance, avoid excessive concentration, and minimize gas impurities, pinholes, etc. It is desirable to increase the strength of the contact alloy itself.

したがって、これらの観点からすれば、前述のCu−B
1合金は満足できるものではない。
Therefore, from these points of view, the above-mentioned Cu-B
1 alloy is not satisfactory.

一方、高耐圧で、かつ大電流しゃ断を要求する分野では
、接点材料としてQu−Cr合金が適用される場合があ
る。このCu−Cr合金は、他の接点材料はどには、構
成材料間の蒸気圧差がないため、均一な性能発揮を期待
し得る利点があり、使い方によってはその特徴を十分利
用することが出来る。
On the other hand, in fields that require high voltage resistance and large current interruption, Qu-Cr alloys are sometimes used as contact materials. Unlike other contact materials, this Cu-Cr alloy has the advantage that it can be expected to exhibit uniform performance because there is no difference in vapor pressure between the constituent materials, and its characteristics can be fully utilized depending on how it is used. .

しかしながら、再点弧現象の発生に対しては未だ十分軽
減化された状態ではなく、特に真空バルブの小型化の観
点から、その改善が必要とされている。
However, the occurrence of the restriking phenomenon has not yet been sufficiently alleviated, and improvements are needed, particularly from the viewpoint of downsizing the vacuum valve.

ところで、このCu−Cr合金は一般に粉末冶金的手法
によって製作されるため、原料粉末の物理的、化学的状
態、接点合金の焼結技術などが再点弧発生に対し特に関
与している項目と考えられる。前者の原料粉末について
は、本発明者らは、接点材料を加熱する過程で放出され
るガスの総量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、これらの要因と再点弧現象の発生には重
要な相関関係があり、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を見出した。
By the way, since this Cu-Cr alloy is generally manufactured using a powder metallurgy method, the physical and chemical conditions of the raw powder, the sintering technology of the contact alloy, etc. are the items that are particularly involved in the occurrence of restriking. Conceivable. Regarding the former raw material powder, the present inventors made detailed observations of the total amount of gas released during the process of heating the contact material and the form of release, and found that these factors and the occurrence of the restriking phenomenon were There is an important correlation between the two, and by controlling the release of these gases, especially the release of gases that suddenly occur near the melting point, it is possible to effectively suppress the restriking phenomenon, especially for each of the raw materials that make up the contact material. We found that it is possible to suppress the

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、さ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。
In other words, when the contact material is heated, most of the adsorbed gas is degassed below the melting point, and the gas dissolved in solid solution near the melting point is released. However, if the contact material is further heated above the melting point, it will degas for a very short time. (for example, on the order of several milliseconds), but pulse-like sudden gas emissions (several to hundreds of bursts) are observed.

これら突発性ガスにはC2H2、CH4等が若干含まれ
るが、主体はCo、CO2,02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混入している酸化
物の分解により放出されるものと考えられる。
These sudden gases contain a small amount of C2H2, CH4, etc., but since they are mainly oxygen-based such as Co, CO2, 02, etc., these sudden gases are released by the decomposition of oxides mixed in the contact material. It is considered that

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。
According to the research conducted by the present inventors, contact materials that frequently cause restriking phenomena also release a large amount of sudden gas.

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防止することが考
えられる。又、初めから酸化物の形態をもち、原料粉中
に混入している酸化物などの不純物については、原料粉
との粒径の違いを利用し主としてふるいわけで、予め除
去するが、スケルトン中に高導電材を溶浸する際溶浸工
程を一方向から行うことで酸化物などの不純物を一カ所
に集めて除去するなどによって、同じく再点弧現象を軽
減化させ得ることが確認されている。
Therefore, based on the above findings, it is possible to prevent the restriking phenomenon by holding the contact material at a temperature higher than its melting point and releasing this sudden gas in advance. In addition, impurities such as oxides that are in the form of oxides from the beginning and are mixed in the raw material powder are mainly removed by sieving using the difference in particle size from the raw material powder, but they are removed in advance in the skeleton. It has been confirmed that when infiltrating a highly conductive material into a metal, the restriking phenomenon can be reduced by performing the infiltration process from one direction to collect and remove impurities such as oxides in one place. There is.

しかし原料中に存在する酸化物などの不純物はふるいわ
けや、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る。しかし
、それでもその解決の一つの手段として原料粉(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、再点弧現象は、−S軽減化される傾向にあるこ
とを確認した。このように主として酸化物の介在の少な
い原料粉の選択は、再点弧現象の軽減に対して効果は認
められたものの、厳密な実験を進めると、未だ改善の余
地があることが判った。すなわち、Cr粉中の介在物が
実質的に全く認められないロットを選択してこれをCr
原料とし、Quについても十分に吟味したロットを原料
とし、夫々を使用してCu−Cr合金を製造したところ
、Cr粉中に介在物の存在が認められる合金と、介在物
の存在が認められない合金とが製造され、再点弧発生は
前者の介在物の存在する合金を使用した真空バルブによ
り多く発生していることが判った。結局、このことはQ
u粉中に固溶していた成る種の元素と、焼結中の雰囲気
との反応によって生成した介在物であると推考され、従
って再点弧特性を飛躍的に改善させるためには、原料に
単に混入している酸化物等の不純物以外に原料に特に固
溶している成る種の元素く固溶状態にあるため顕微鏡的
には検出確認出来ない)に注目する必要性のあることを
示唆している。
However, impurities such as oxides present in the raw materials cannot be removed by sieving or infiltration processes, and are considered to be one of the causes of potential restriking. However, as a means of solving this problem, by carefully examining the raw material powder (Cr powder) and selecting a raw material powder with fewer inclusions, the restriking phenomenon tends to be reduced by -S. It was confirmed. Although the selection of raw material powder with less oxide content was found to be effective in reducing the restriking phenomenon, rigorous experiments revealed that there was still room for improvement. In other words, a lot in which virtually no inclusions are observed in the Cr powder is selected, and this is
When Cu-Cr alloys were produced using lots that had been carefully examined for Qu as raw materials, some alloys were found to have inclusions in the Cr powder, while others were found to have inclusions in the Cr powder. It was found that restriking occurred more often in vacuum valves using the former alloy with inclusions. In the end, this is Q
It is assumed that the inclusions are generated by the reaction between the elements dissolved in the U powder and the atmosphere during sintering. Therefore, in order to dramatically improve the restriking characteristics, it is necessary to In addition to impurities such as oxides that are simply mixed into raw materials, it is necessary to pay attention to certain elements that are dissolved in solid solution in raw materials (which cannot be detected microscopically because they are in a solid solution state). Suggests.

微小分析の結果上述した成る種の元素は、AJlとSi
であることが確認され、これが焼結、溶浸後Af203
とS+02を生成し、顕微鏡的観察が可能となる介在物
を形成していることも確認した。
As a result of microanalysis, the above-mentioned elements are AJl and Si.
It was confirmed that this was Af203 after sintering and infiltration.
and S+02, and it was also confirmed that inclusions that could be observed microscopically were formed.

[発明の目的] 本発明は、上述した知見に基づいてなされたもので、再
点弧発生頻度を飛躍的に低減することができる信頼性の
高い真空バルブ用接点材料を提供することを目的として
いるり [本発明の概要コ 本発明の真空バルブ用接点材料は、上記目的を達成する
ためにCrが20〜80%、残部がOLI。
[Object of the Invention] The present invention was made based on the above-mentioned knowledge, and has an object to provide a highly reliable contact material for a vacuum valve that can dramatically reduce the frequency of restriking occurrences. [Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the contact material for a vacuum valve of the present invention contains 20 to 80% Cr and the remainder is OLI.

Agの一方又は双方からなる合金に於て、前記合金中の
Cr中に含有するAlを0.01wt%以下(0,00
01wt%以上)に制限し、且つSiを0.01wt%
Q下(0,0001wt%以上)に制限するようにした
ものである。
In an alloy consisting of one or both of Ag, Al contained in Cr in the alloy is 0.01 wt% or less (0.00
0.01wt% or more), and Si is limited to 0.01wt% or more
The content is limited to below Q (0,0001 wt% or more).

[発明の実施例] 第1図は本発明による接点材料を適用した真空 ゛パル
プの一構成例を示す正断面図、第2図はその要部拡大図
である。
[Embodiments of the Invention] FIG. 1 is a front cross-sectional view showing an example of the structure of vacuum pulp to which the contact material according to the present invention is applied, and FIG. 2 is an enlarged view of the main parts thereof.

第1図において、しゃ断交1は、セラミック等の絶縁材
料によりほぼ円筒状に形成された絶縁容器2と、この両
端に密閉機構3,3aを介して設けた金属製蓋体4およ
び5とで真空気密に密閉されている。さらにしゃ断交1
内には、一対の電極棒6.7の互いに対向する端部にそ
れぞれ固定電極8および可動電極9が配設されている。
In FIG. 1, a breaking point 1 consists of an insulating container 2 formed of an insulating material such as ceramic into a substantially cylindrical shape, and metal lids 4 and 5 provided at both ends of the container via sealing mechanisms 3 and 3a. Vacuum-tightly sealed. Furthermore, the connection is broken 1
Inside, a fixed electrode 8 and a movable electrode 9 are arranged at mutually opposing ends of a pair of electrode rods 6.7, respectively.

またこの可動電極9の電極棒7には、ベローズ1o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9の往復動による一対の電極8.9の開閉を可能にし
ている。このベローズ10はフード11により覆われ、
アーク蒸気の被着を防止しており、またしゃ断交1内に
は更に円筒状金属容器12が設けられ、絶縁容器2への
アーク蒸気の被着を防止している。
A bellows 1o is attached to the electrode rod 7 of the movable electrode 9, and allows the pair of electrodes 8.9 to open and close by reciprocating the electrode 9 while keeping the inside of the breaker 1 vacuum-tight. This bellows 10 is covered with a hood 11,
A cylindrical metal container 12 is further provided within the breaker 1 to prevent arc vapor from adhering to the insulating container 2.

一方、可動電極9は、その拡大構造を第2図に示すよう
に、電極棒7にろう材13によって固定されるか、また
はかしめによって圧着接続(図示せず)されており、そ
の上には可動接点14がろう材15によって接合されて
いる。また固定電極8も向きが逆となるのぞみでほぼ同
様であり、これには固定接点14aが設けられている。
On the other hand, as the enlarged structure of the movable electrode 9 is shown in FIG. A movable contact 14 is joined by a brazing material 15. Further, the fixed electrode 8 is also substantially the same except that the direction is reversed, and a fixed contact 14a is provided thereon.

本発明による接点材料は、上記したような接点14.1
4a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。
The contact material according to the invention is suitable for contact 14.1 as described above.
This is suitable for configuring either or both of 4a.

本発明の接点材料を製造するために用いられるCrは、
従来のそれと大いに異なるものである。
Cr used for manufacturing the contact material of the present invention is
It is very different from the conventional one.

すなわち、Crを粉砕する過程でCr粉に吸着するガス
、混入する異物などは、制約した雰囲気での熱処理及び
粉砕、ふるいわけ工程によって充分に取りのぞくことが
出来る。また不純物として酸化物などが介在しているC
r粉も、顕微鏡的な分別が可能である。しかしCr中に
固溶状態にあるA、!、Siは、顕微鏡的に分別するこ
とが不可能であり(これが先に述べたように焼結、溶浸
雰囲気との反応によって好ましくない酸化物を形成する
ン、再点弧現象特性を飛躍的に改善させる為には最も注
目を要する点である。
That is, in the process of pulverizing Cr, gas adsorbed to Cr powder, foreign substances mixed in, etc. can be sufficiently removed by heat treatment, pulverization, and sieving steps in a restricted atmosphere. In addition, C containing oxides etc. as impurities
R powder can also be separated microscopically. However, A, which is in solid solution in Cr,! , Si is impossible to fractionate microscopically (as mentioned earlier, it forms undesirable oxides by reaction with the sintering and infiltration atmosphere), and dramatically improves the restriking properties. This is the point that requires the most attention in order to improve.

本発明による接点材料を製造する一例は、下記の如くで
ある。すなわち平均粒径100〜400メツシユ程度の
粒度を有し、かつ固溶するAlとSiの量に関し、前記
厳選した条件を満すCr粉を用いてCr粉の所定量とC
uの所定量(又はAo)との混合粉末を4トン/ cr
i程度の圧力で加圧成型する。かくして得られた成型体
を水素又はI Xl 0”31mH!J程度より高真空
状態のもとで、1000℃又はこれより高い温度にて、
仮焼結又は本焼結を行う。仮焼結体についてはスケルト
ン中の空孔中に水素又は1 Xl 0’ mHg程度よ
り高真空でCIJを溶浸する(Cuの場合は1100℃
又はこれより高い温度、AQの場合は1000℃又はこ
れより高い温度)。更に必要によって溶着防止成分(B
 i、Pb、Te、Sbなど)を含有したC1l又はA
aあるいはCIJとAQを溶浸し接点素材を得ることも
出来る。
An example of manufacturing a contact material according to the invention is as follows. That is, using Cr powder that has an average particle size of about 100 to 400 meshes and satisfies the above-mentioned carefully selected conditions regarding the amount of Al and Si dissolved in solid solution, a predetermined amount of Cr powder and Cr powder are used.
4 tons/cr of mixed powder with a predetermined amount of u (or Ao)
Pressure mold with a pressure of about i. The thus obtained molded body is heated with hydrogen or I
Perform preliminary sintering or final sintering. For the pre-sintered body, hydrogen or CIJ is infiltrated into the pores in the skeleton in a vacuum higher than 1 Xl 0' mHg (1100°C in the case of Cu)
(1000°C or higher for AQ). Furthermore, if necessary, a welding prevention component (B
i, Pb, Te, Sb, etc.) containing C1l or A
Contact materials can also be obtained by infiltrating a or CIJ and AQ.

これらのプロセスは十分に管理した状態の坩堝または容
器を用いて、接点素材への坩堝などからの不純物、ガス
などの浸入、拡散を防止し、突発性ガスの発生の要因と
なる可能性のある因子を削除して行うことがポイントで
ある。
These processes use crucibles or containers under well-controlled conditions to prevent impurities and gas from entering and diffusing into the contact material, which may cause sudden gas generation. The key is to remove factors.

その意味において事前に坩堝などを所定条件で空焼きす
ることはすぐれた状態に管理するために重要である。
In this sense, it is important to dry-fire the crucible under predetermined conditions in advance in order to maintain an excellent state.

坩堝などの状態を管理すること以外に、その材質の選択
も突発性ガスの軽減化に対して重要な技術である。
In addition to controlling the condition of the crucible, the selection of its material is also an important technique for reducing sudden gas emissions.

厳しく管理した条件下では、カーボン、石英なども所定
値以下の突発性ガスに維持出来るが、特に昇華の性質を
持つBN、AJIN、St 3 N4などは、その表面
をクリーンに維持する観点から効果が容易に得られる。
Under strictly controlled conditions, carbon, quartz, etc. can be maintained at below a specified level of explosive gas, but BN, AJIN, St 3 N4, etc., which have sublimation properties, are particularly effective in keeping their surfaces clean. can be easily obtained.

本発明による接点材料として効果を十分に発揮させる為
のサポート技術として、坩堝、ボートなどは重要である
。すなわち、仮焼結9本焼結、溶浸時に接点材料を収容
する坩堝、ボート、板などの容器材料は、その状態を十
分クリーンに管理したものを用いることによって突発性
ガスの少ない接点素材を得るための効果的サポート技術
である。このようにして得られた接点材料に対して必要
に応じて切削研磨などの加工を行い、或いは可能なもの
は鍛造圧延など塑性加工を与えることにより所望の形状
の接点が得られる。
Crucibles, boats, etc. are important as support technologies for fully demonstrating the effect of the contact material according to the present invention. In other words, by using container materials such as crucibles, boats, and plates that house the contact material during pre-sintering and sintering and infiltration, the contact materials with less sudden gas can be used by using materials that are kept in a sufficiently clean condition. It is an effective support technique for gaining. Contacts having a desired shape can be obtained by subjecting the thus obtained contact material to processing such as cutting and polishing, if necessary, or, if possible, to plastic processing such as forging and rolling.

尚、前述した本発明に於ける厳選した条件を満すCr粉
とは、粉末状態でのCr中のガス量が少ないこと、及び
Cr中に固溶するAJl、Siが少ないことの二つの要
求を同時に満すことを意味する。
In addition, the Cr powder that satisfies the carefully selected conditions in the present invention mentioned above has two requirements: a small amount of gas in Cr in the powder state, and a small amount of AJl and Si dissolved in Cr. It means to satisfy at the same time.

現在、工業的に供給されているCrは、Fe Cr 2
04 、 M(l Qr 204などのCr鉱石をAf
或いはSiなど他の金属で還元して金属Crを得る方法
及び前記Cr鉱石を溶解して未溶解の非金属不純物の分
離、Cr以外の金属の分離を行い、これを電解液として
電気分解することで金属Crを得る方法が主体である。
Currently, Cr that is industrially supplied is Fe Cr 2
04, M(l Qr 204 etc.)
Alternatively, a method of obtaining metal Cr by reduction with other metals such as Si, and a method of dissolving the Cr ore, separating undissolved non-metallic impurities, separating metals other than Cr, and electrolyzing this as an electrolytic solution. The main method is to obtain metal Cr.

しかし前者の方法によるCrは、ガス量(酸素、窒素)
が1.000ppm程度であるのに対してAJl、St
 。
However, the amount of gas (oxygen, nitrogen)
is about 1.000 ppm, whereas AJl, St
.

Feなとの不純物を数1.OOOppm 〜10.00
01]Dm含有しており、また後者の方法によるCrは
、逆にガス!(酸素、窒素)が1 、000ppm〜1
0,0001)I)Illと著しく多いが、Af等の不
純物は、少なく、例えば数100 ppm程度以下しか
含有していないのが一般的である。すなわち、上記した
2つの方法によるCrを対比して見ると前者の方法によ
るCrはガス層が少なく、不純物が多いのに対して後者
はこれと全く逆の関係になっているという特徴を持って
いる。それにもかかわらず、本発明に於ける真空バルブ
用接点材料としてのCr原料に対しては、前記ガス量と
不純物の両者を成るレベル以下に制約したものが要求さ
れる。
The number of impurities such as Fe is 1. OOOppm ~10.00
01] Contains Dm, and Cr produced by the latter method is, on the contrary, a gas! (oxygen, nitrogen) is 1,000 ppm to 1
0,0001)I)Ill, but impurities such as Af are generally contained in a small amount, for example, only several hundred ppm or less. In other words, when comparing Cr produced by the above two methods, Cr produced by the former method has a small gas layer and many impurities, whereas the latter has a completely opposite relationship. There is. Nevertheless, the Cr raw material used as the contact material for the vacuum valve in the present invention is required to have both the gas amount and impurities within a certain level.

従って、本発明に於ける厳選した条件を満すCr粉の調
製は、例えば下記のようである。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
にこの金属Crに必要に応じて真空熱処理、水素熱処理
を与えた後非酸化性雰囲気中で粉砕し、かつAl2O3
、Si 02 。
Therefore, the preparation of Cr powder that satisfies the carefully selected conditions in the present invention is as follows, for example. That is, first, metal Cr is obtained from a Cr ore with as much Cr content as possible. Next, this metal Cr is subjected to vacuum heat treatment and hydrogen heat treatment as necessary, and then pulverized in a non-oxidizing atmosphere, and Al2O3
, Si 02 .

FeOなと未だ粒状として混在している非金属粒子を浮
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Cr粉
をy4製する。このプロセスによって例えば粒子状態の
AJ1203 。
Non-metallic particles such as FeO that are still mixed in the form of particles are removed by means such as flotation, and heat treatment in hydrogen is performed.
Mainly oxygen,
Nitrogen and hydrogen gas are removed to produce Cr powder with the desired particle size. This process produces, for example, AJ1203 in the particle state.

SiO2,FeOなどの混合物は、十分取り除かれるが
、Cr中に固溶状態で存在するA−!、Siなどについ
ては、勿論除去することが困難である。
A mixture of SiO2, FeO, etc. is sufficiently removed, but A-!, which exists in solid solution in Cr! , Si, etc., are of course difficult to remove.

従って、固溶状態にあるAJ、、Si lの制約には、
スタート時のCr鉱鉱石選択が重要である。このように
して得た本発明の接点材料に使われる原料Cr中のガス
量は、先に示した工業的に供給される通常のCrの値で
ある1、OOOppmより著しく少ないi o o p
pm又は数100 ppm程度を確保した。
Therefore, the constraints on AJ, Si l in solid solution state are as follows:
The selection of Cr ore at the start is important. The amount of gas in the raw material Cr used in the contact material of the present invention obtained in this way is significantly lower than the value of 1,000ppm, which is the value of normal industrially supplied Cr shown above.
PM or several hundred ppm was secured.

以下サンプルテストによって本発明をさらに具体的に説
明する。
The present invention will be explained in more detail below using sample tests.

なお、接点材料の評価は下記に示す再点弧発生確率にも
とすいて行なった。
The contact materials were evaluated based on the restrike probability shown below.

径30m、厚さ5履の円板状接点片を、ディマウンタプ
ル形真空バルブに装着し、6kVx 500Aの回路を
2000回しゃ断した時の再点弧発生頻度を測定し、2
台のしゃ断器(パルプとして6本)のばらつき幅(最大
および最小)で示した。接点の装着に際しては、ベーキ
ング加熱(450℃、30分)のみ行い、ろう材の使用
ならびにこれに伴なう加熱は行なわなかった。
A disc-shaped contact piece with a diameter of 30 m and a thickness of 5 shoes was attached to a demount pull type vacuum valve, and the frequency of re-ignition was measured when a 6 kV x 500 A circuit was interrupted 2000 times.
It is shown by the variation width (maximum and minimum) of the circuit breakers (6 pulps) on the table. When attaching the contacts, only baking heating (450° C., 30 minutes) was performed, and no brazing material or accompanying heating was performed.

ここで、サンプルテストの結果を表−1に示す。Here, the results of the sample test are shown in Table-1.

高純度CLIを黒鉛坩堝中に入れて真空巾約1500℃
で1時間加熱して指向性凝固を行い、溶浸材用のCu塊
を用意する。
High-purity CLI is placed in a graphite crucible and the vacuum width is approximately 1500℃.
Directional solidification is performed by heating for 1 hour to prepare a Cu lump for use as an infiltrant.

複数種のCr粉を用意して各Cr粉中に存在するSi及
びAl含有量を大小別に区別し、前記厳選した条件を満
すCr粉(原料)を選択する。
A plurality of types of Cr powder are prepared, and the Si and Al contents present in each Cr powder are differentiated according to the size, and a Cr powder (raw material) that satisfies the carefully selected conditions is selected.

真空中2000℃で前熱処理した黒鉛容器中に、上述し
た各厳選した条件を満すCr粉を収容後、真空度5×1
O−IITCrr中で1200℃×1時間焼結してCr
スケルトンを得る。かくして得られた各Qrスケルトン
と前記溶浸材用CLI塊とを接触させ、一体とした状態
で、真空中で2000℃で前加熱処理した黒鉛容器中に
収納し、再度真空度5X 10− ’ Torr中?1
150℃×1時間加熱することにより、Crスケルトン
内の空孔中にGOを溶浸させてCu−Cr合金を得る。
After storing Cr powder that satisfies the above-mentioned carefully selected conditions in a graphite container that has been pre-heat-treated at 2000°C in a vacuum, the vacuum level is 5x1.
Sintered at 1200°C for 1 hour in O-IITCr
Get a skeleton. Each of the Qr skeletons thus obtained and the CLI lump for infiltration material were brought into contact with each other, and the integral state was stored in a graphite container that had been preheated at 2000°C in a vacuum, and then heated again at a vacuum degree of 5X 10-'. Under Torr? 1
By heating at 150°C for 1 hour, GO is infiltrated into the pores in the Cr skeleton to obtain a Cu-Cr alloy.

表−1に於て、比較例1〜5及び実施例1〜3、実施例
−6は上記のように焼結温度1200℃、溶浸温度11
50℃で作製したものであり、実施例−4については厳
選した条件を満すCr粉を焼結用黒鉛容器へ収納する前
に約6トン/dで加圧成型し、焼結は真空度2X 10
− ’ Torr中で1380”Cx1時間、溶浸は真
空度5X10−”T orr中で1150℃×1時間加
熱して行ったものである。又、実施例−5については厳
選した条件を満すCr粉を約4トン/dで加圧成型し、
真空度5xl O” 8Torrで1200℃×1時間
焼結した後、真空度5×10″″8Torr中で115
0℃で1時間加熱して、Cuを溶浸させたものである。
In Table 1, Comparative Examples 1 to 5, Examples 1 to 3, and Example 6 have a sintering temperature of 1200°C and an infiltration temperature of 11°C as described above.
In Example 4, Cr powder that met carefully selected conditions was press-molded at approximately 6 tons/d before being stored in a graphite container for sintering, and the sintering was performed at a vacuum degree. 2X 10
Infiltration was carried out by heating at 1150° C. for 1 hour in a vacuum of 5×10 −” Torr for 1 hour at 1380” C. In addition, for Example-5, Cr powder that met carefully selected conditions was pressure-molded at about 4 tons/d,
After sintering at 1200℃ for 1 hour at a vacuum level of 5xl O''8 Torr, 115
It was heated at 0°C for 1 hour to infiltrate Cu.

更に実施例−6は溶浸材用のCu塊以外に同等以上の品
位を有するCu粉を用意する。このCu粉と前記厳選し
た条件を満すCr粉とを同量混合し、この混合粉を前記
前加熱処理した黒鉛容器中に収容して1200℃×1時
間、水素中での加熱によってスケルトンを得て、残余の
空孔中に前記溶浸材用のCu塊によって真空度5X 1
0− ” Torrで1150℃×1時間加熱して溶浸
させたものである。
Furthermore, in Example 6, Cu powder having the same or higher quality is prepared in addition to the Cu lump for the infiltration material. This Cu powder and the Cr powder that satisfies the carefully selected conditions are mixed in equal amounts, and this mixed powder is placed in the preheated graphite container and heated in hydrogen at 1200°C for 1 hour to form a skeleton. Then, the remaining pores are filled with a vacuum degree of 5×1 by the Cu lump for the infiltration material.
It was infiltrated by heating at 1150° C. for 1 hour at 0-” Torr.

実施例−7は99.99%のAIJインゴットを更に真
空巾約1350℃で、1時間黒鉛坩堝中で加熱後指向性
凝固を行なって、溶浸材用のAQ塊を得る。Crは前記
厳選した条件を満すCr粉をSi 3 N4坩堝中で真
空度4X 10− ’ Torr テ1000℃×1時
間加熱し、作製したスケルトンと前記Ag塊とを一体化
し、Si 3 N4坩堝中に収納し、真空度5x 10
”’ ” Torrで1050℃×1時間加熱してスケ
ルトン内の空孔中へA(+を溶浸させ、Aa−Cr合金
を得たものである。
In Example 7, a 99.99% AIJ ingot was further heated in a graphite crucible at a vacuum width of about 1350° C. for 1 hour, and then subjected to directional solidification to obtain an AQ lump for use as an infiltrant. For Cr, Cr powder that satisfies the carefully selected conditions is heated in a Si 3 N4 crucible at a vacuum level of 4 x 10-' Torr at 1000°C for 1 hour, and the prepared skeleton and the Ag lump are integrated, and then heated in a Si 3 N4 crucible. Store inside and vacuum level 5x10
``''' Heating at 1050° C. for 1 hour at Torr infiltrated A(+ into the pores in the skeleton to obtain an Aa-Cr alloy.

各供試接点材料(C1−Cr合金、 Cu −Ag−C
r合金、AリーC「合金)中のC「粒子のなかに存在す
るAf及びSi1と再点弧発生確率特性とを表−1に対
比させて示した。
Each test contact material (C1-Cr alloy, Cu-Ag-C
Table 1 shows a comparison of the Af and Si1 present in the C particles in the R alloy and the A-C alloy and the restriking probability characteristics.

ここで、AJl及びSitは、イオンマイクロ・アナラ
イザを用いて既知量のCrを含有させたCu−Cr合金
を標準試料とし、強度比較によって求めると共に、前記
Cu−Cr合金中のCuを酸洗いによって除去してCr
のみとし、Cr中のAf及びSiを発光分光分析法によ
って定量分析し比較確認したものである。
Here, AJl and Sit are determined by comparing the strength of a Cu-Cr alloy containing a known amount of Cr using an ion micro analyzer as a standard sample, and by removing Cu in the Cu-Cr alloy by pickling. Remove Cr
Quantitative analysis of Af and Si in Cr was carried out by emission spectrometry and comparative confirmation was made.

原料Crには、Af203 、Si 02などの非金属
混入物がないのは勿論であるが、顕微鏡観察によれば、
供試接点材料中のCr粒子のなかにも、Afz 03 
、Si 02など非金属介在物の存在は無いことも確認
している。
Of course, the raw material Cr is free of nonmetallic contaminants such as Af203 and Si02, but according to microscopic observation,
Among the Cr particles in the test contact material, Afz 03
It has also been confirmed that there are no non-metallic inclusions such as SiO2.

接点材料中のCr粒子のなかに存在するAl量が約40
0ppm 、 1400apl、 2100ppm 。
The amount of Al present in the Cr particles in the contact material is approximately 40
0ppm, 1400apl, 2100ppm.

570013pII(比較例−3,2,5及び1)では
いずれも0.4%以上の高い再点弧発生確率を示すと共
に、6本の評価バルブのなかのばらつき幅も大きい傾向
を示した。又同じAl量が40 ppmと著しく小量で
あるにも拘わらず、Sinが著しく多い場合(比較例−
4)には同じく高い再点弧発生確率を示した。
570013pII (Comparative Examples-3, 2, 5, and 1) all showed a high restrike probability of 0.4% or more, and the variation among the six evaluation bulbs also tended to be large. In addition, even though the amount of Al is extremely small at 40 ppm, the amount of Sin is extremely large (comparative example -
4) also showed a high restrike probability.

これに対して実施例1〜3に示すように、Al量が< 
10f)I)l 、 2 Qppm 、 981)I)
lの如り1001)l)ffi以下で、かつSitが<
5pu 、70ppl。
On the other hand, as shown in Examples 1 to 3, the amount of Al is <
10f) I) l , 2 Qppm , 981) I)
1001) l) ffi or less and Sit is <
5pu, 70ppl.

50ppIIの如く、100 ppmの以下の場合には
、極めて低い再点弧発生確率を示した。以上述べた実施
例1〜3及び比較例1〜5については、約50wt%の
Crを含有したCu−Crについての結果であるが、実
施例−4〜6に示したように、Cr量が約79%、40
%、20%についても同様にAJl量及びSinが10
01)l)1以下ノドきには、低い再点弧発生確率を示
した。更に、上述の実施例1〜6及び比較例1〜5はC
IJ−Cr金合金ついて示したものであるが、高導電材
料がCuの代りにAgであっても(実施例−7)又、C
u−AQ合金であっても(実施例−8>、AJl量及び
Silが1001)l)l以下のときには、低い再点弧
発生確率を示した。
In the case of 100 ppm or less, such as 50 ppII, the probability of restriking occurrence was extremely low. Regarding Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 described above, the results are for Cu-Cr containing about 50 wt% Cr, but as shown in Examples 4 to 6, the amount of Cr is Approximately 79%, 40
% and 20%, the AJl amount and Sin are 10
01)l) Throat below 1 showed a low probability of restriking. Furthermore, the above-mentioned Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 are C
This is shown for the IJ-Cr gold alloy, but even if the highly conductive material is Ag instead of Cu (Example 7), C
Even with the u-AQ alloy (Example 8>, when the AJl amount and Sil are 1001)l or less, a low restriking probability was exhibited.

以上の実験結果から、供試接点材料中のCr粒子のなか
に存在する。l及びSilが100 ppm以内の場合
には、低い再点弧発生確率を持つことが判る。しかしi
 pp+i以下では、計測の精度及び含有量の制約の技
術が工業的でないことなどによってその下限量は1 p
pmが実質的な数値となる。
From the above experimental results, it is clear that Cr exists in the Cr particles in the test contact material. It can be seen that when l and Sil are within 100 ppm, the probability of restriking is low. But i
Below pp+i, the lower limit is 1 p due to the lack of industrial technology for measurement accuracy and content constraints.
pm becomes the actual value.

実施例1〜8(表−1)に示した各供試接点材料を作製
する際に使用した原料Qrは、いずれも焼結・溶浸処理
に供する前に先にも述べた高純度水素中で400℃以上
、好ましくは1000℃以上の熱処理と、高真空中で8
00℃以上、好ましくは1000℃以上の熱処理とを適
宜組合せて与え、しかも一方の熱処理から他の熱処理工
程に移すときなど反応性雰囲気(例えば大気中)に触れ
ないように配慮して行ったものである。先にも述べたよ
うに原料Cr中のAj!、Stが数100pH程度以下
含有する場合には、ガス含有量は数1,000〜10.
OOOppm 含有するのが一般的であり、実施例1〜
8の場合も上述の水素中熱処理と、真空中熱処理によっ
て原料レベルでのCr中のガス量を調整したものである
。その効果は表−2に示した実施例9.10.11のよ
うに、原料時点での(焼結・溶浸前)Cr中のガス量(
本発明の場合、特に酸素と窒素に注目すればよい)が、
1.OOOppm以下(実施例2及び11)のとき再点
弧発生の抑制の効果が、これより多い試料(実施例9及
び10)よりも優れている。従って、再点弧抑制に対し
て特に厳しい設計を行う場合には、使用原料Cr中のガ
ス管理も、接点合金中のAJl、s+ mの管理に加え
て行うことが望ましいと言える。
The raw material Qr used in producing each of the test contact materials shown in Examples 1 to 8 (Table 1) was prepared in the aforementioned high-purity hydrogen solution before being subjected to sintering and infiltration treatment. heat treatment at 400°C or higher, preferably 1000°C or higher, and 8°C in high vacuum.
Heat treatment at 00°C or higher, preferably 1000°C or higher, in appropriate combinations, with care taken to avoid contact with a reactive atmosphere (e.g., air) when transferring from one heat treatment to another. It is. As mentioned earlier, Aj! in the raw material Cr! , when the St content is about several 100 pH or less, the gas content is about several 1,000 to 10.
It is common to contain OOOppm, and Examples 1 to
In the case of No. 8, the amount of gas in Cr at the raw material level was also adjusted by the above-mentioned heat treatment in hydrogen and heat treatment in vacuum. The effect is as shown in Example 9.10.11 shown in Table 2, the amount of gas in Cr at the time of raw material (before sintering and infiltration) (
In the case of the present invention, particular attention should be paid to oxygen and nitrogen), but
1. The effect of suppressing the occurrence of restriking when the amount is less than OOO ppm (Examples 2 and 11) is better than that of samples where the amount is more than this (Examples 9 and 10). Therefore, when performing a particularly strict design to suppress restriking, it is desirable to control the gas in the raw material Cr used in addition to controlling AJl and s+m in the contact alloy.

尚、表−2に於けるガス盪評価は、原料Cr、中のガス
量については約100メツシユのCr粉をカーボン坩堝
中にて真空中2400℃で加熱して抽出したもので、接
点材料中のガス量については、接点を約5IML3の大
きさに切出しこれをカーボン坩堝中にて真空中2400
℃で加熱して抽出したものである。
In addition, the gas evaluation in Table 2 is based on raw material Cr, and the amount of gas in it is extracted by heating approximately 100 mesh of Cr powder in a carbon crucible in a vacuum at 2400°C. Regarding the amount of gas, cut out the contact into a size of about 5 IML3 and place it in a carbon crucible in vacuum for 2400 min.
It is extracted by heating at ℃.

[発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、Crが20〜80
wt%、残部がCu 、A(lの一方又は双方からなる
合金において、合金中のCr中に含有するAJLを0.
01 wt%以下(但し、0,0001 wt%以上)
に制限し、且つSiをo、oi wt%以下(但し、0
,0001 wt%以上)に制限した接点材料を真空バ
ルブ用接点として採用することにより、再点弧発生頻度
を飛躍的に低減させることができる信頼性の高い真空バ
ルブ用接点材料を提供することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, Cr is 20 to 80
wt%, and the balance is Cu and/or A(l), and the AJL contained in Cr in the alloy is 0.
01 wt% or less (but 0,0001 wt% or more)
and Si to o, oi wt% or less (however, 0
. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による接点材料を採用した真空バルブの
一構成例を示す断面図、第2図はその要部拡大図である
。 1・・・しゃ断交、2・・・絶縁容器、6.7・・・電
極棒、8・・・固定電極、9・・・可動電橋、14.1
4a・・・接点、13.15・・・ろう材。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of the configuration of a vacuum valve employing the contact material according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of the main parts thereof. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Breaking/crossing, 2... Insulating container, 6.7... Electrode rod, 8... Fixed electrode, 9... Movable electric bridge, 14.1
4a... Contact, 13.15... Brazing metal.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)Crが20〜80wt%、残部がCu、Agの一
方又は双方からなる合金において、合金中のCr中に含
有するAlを0.01wt%以下(但し、0.0001
wt%以上)に制限し、且つSiを0.01wt%以下
(但し、0.0001wt%以上)に制限したことを特
徴とする真空バルブ用接点材料。
(1) In an alloy consisting of 20 to 80 wt% Cr and the balance being one or both of Cu and Ag, the Al contained in Cr in the alloy is 0.01 wt% or less (however, 0.0001 wt% or less).
A contact material for a vacuum valve, characterized in that Si is limited to 0.01 wt% or less (but not less than 0.0001 wt%).
(2)合金中のCrは原料時点でのCr中に於ける酸素
、窒素ガスの合計量が1000ppm未満であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の真空バルブ用
接点材料。
(2) The contact material for a vacuum valve according to claim 1, wherein the total amount of oxygen and nitrogen gas in the Cr in the alloy at the time of raw material is less than 1000 ppm.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005310608A (en) * 2004-04-23 2005-11-04 Shibafu Engineering Corp Vacuum valve

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