JPS6276223A - 真空バルブ用接点材料 - Google Patents
真空バルブ用接点材料Info
- Publication number
- JPS6276223A JPS6276223A JP21685285A JP21685285A JPS6276223A JP S6276223 A JPS6276223 A JP S6276223A JP 21685285 A JP21685285 A JP 21685285A JP 21685285 A JP21685285 A JP 21685285A JP S6276223 A JPS6276223 A JP S6276223A
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- Japan
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- melting point
- contact material
- vacuum
- vacuum valve
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- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
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。
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〕
本発明は、真空バルブの接点材料に関し、より詳細には
低酸断性を有づる真空バルブ用接点材料に関する。
低酸断性を有づる真空バルブ用接点材料に関する。
真空バルブ用接点材料として要求される性能は１） 耐
溶着性に優れること ２） 耐電圧特性が大きいこと ３） 遮断性能が人さいこと ４） 餞１９ｉ ｉｉｉ流が小さいこと５） ガス含有
量が小さいこと などがあげられる。
溶着性に優れること ２） 耐電圧特性が大きいこと ３） 遮断性能が人さいこと ４） 餞１９ｉ ｉｉｉ流が小さいこと５） ガス含有
量が小さいこと などがあげられる。
従来の接点材料の主成分は、高導電性のＣＵが用いられ
る。これに上記性能を満足するように種々の添加元素を
加えた銅合金が用いられる。
る。これに上記性能を満足するように種々の添加元素を
加えた銅合金が用いられる。
接点材料として、第一に満足づべさ性能として耐溶着性
があげられる。
があげられる。
これを満足するには、例えば特公昭４１−１２１３１に
知られているように、Ｃｕマトリックスに固溶しない低
融点元素［３ｉ、ｐｂなどを微−６添１ｊ０シた合金が
ある。
知られているように、Ｃｕマトリックスに固溶しない低
融点元素［３ｉ、ｐｂなどを微−６添１ｊ０シた合金が
ある。
一方、１３ｉ、Ｐｂの添加は甲に耐溶着性のみでイτく
、緘ｆｆｌ１市流を小さくＪる効果もある。これに【１
↓、例えば特公昭５３−２２２６３に知られているよう
に、多量のＢｉ、Ｐｂを含有させることが必廿である。
、緘ｆｆｌ１市流を小さくＪる効果もある。これに【１
↓、例えば特公昭５３−２２２６３に知られているよう
に、多量のＢｉ、Ｐｂを含有させることが必廿である。
一般に接点材料は、遮断時、電流の自然零点を）す１え
る前に突如として電流が零になる電流威断現象があり、
武断電流が高いとＤ向側に責常雷Ｌ［をを発生し、機器
の絶縁を破壊する。
る前に突如として電流が零になる電流威断現象があり、
武断電流が高いとＤ向側に責常雷Ｌ［をを発生し、機器
の絶縁を破壊する。
この異常電圧はり−ジインピーダンスに比例した値とな
るので、武断電流は小さい程好ましい。
るので、武断電流は小さい程好ましい。
この電流截断現象は、遮断時に発生ザるアークの安定性
に関係し、接点間に介在する金属原子の吊が少ないとア
ークが不安定となり、突如として電流が零になる。した
がって、武断電流を小にするためには、接点間に容易に
蒸発する元素、例えばＢ ｉ 、Ｐｂ、Ｔｅ、Ｓｅなど
を添加すればよい。
に関係し、接点間に介在する金属原子の吊が少ないとア
ークが不安定となり、突如として電流が零になる。した
がって、武断電流を小にするためには、接点間に容易に
蒸発する元素、例えばＢ ｉ 、Ｐｂ、Ｔｅ、Ｓｅなど
を添加すればよい。
しかしＢｉ、Ｐｂ等の添加量は、接点間に金属原子を熟
光さけるに光分４１吊でないと効果はなく、一般に多品
を必要とづる。
光さけるに光分４１吊でないと効果はなく、一般に多品
を必要とづる。
１３ ｉ −Ｐ ｂ間を添加物とした技術も知られてい
るが、添加されたＢ１−Ｐｂ合金は構成元素の融点より
低い融点を有している。これら低融点元素また１、Ｌ合
金を多量に含ませる結果、接点と′市極軸のロウイ・」
、さらに脱ガス処理といった真空バルブ製造工程のざい
、３ｉ、ｐｂあるいはＢ１−Ｐｂ合金等の添加がしみ出
し、あるいは蒸発する現象がある。
るが、添加されたＢ１−Ｐｂ合金は構成元素の融点より
低い融点を有している。これら低融点元素また１、Ｌ合
金を多量に含ませる結果、接点と′市極軸のロウイ・」
、さらに脱ガス処理といった真空バルブ製造工程のざい
、３ｉ、ｐｂあるいはＢ１−Ｐｂ合金等の添加がしみ出
し、あるいは蒸発する現象がある。
そのためロウ付不良や、蒸発金属が真空バルブの壁に付
着し耐圧劣化を生じる等の問題があった。
着し耐圧劣化を生じる等の問題があった。
また、初期の耐電圧特性は良好であるが、電流′ａ断を
くり返すと、遮断回数の増加にともなって耐電圧特性が
劣化するという問題があった。
くり返すと、遮断回数の増加にともなって耐電圧特性が
劣化するという問題があった。
これは母材のＣりが柔らかいため、電流を遮断するたび
に表面荒れが茗しくなり、局部的な電界集中をおこし真
空絶縁破壊を発生させるからである。
に表面荒れが茗しくなり、局部的な電界集中をおこし真
空絶縁破壊を発生させるからである。
（発明の目的）
本発明の目的は、低融点元素の多機添加によるしみ出し
や蒸発を３１止し、さらに耐電圧特性の良！１１Ｎ≧真
空バルブ用接点材料を提供するにある。
や蒸発を３１止し、さらに耐電圧特性の良！１１Ｎ≧真
空バルブ用接点材料を提供するにある。
従来知られているＣｕ−３ｉ、Ｃｕ−ｐｂ、ＣＩＪ−Ｂ
ｉ −ｐ ｔ）接点材料に低賎断特性をもたせるには、
低融点の元素である［３ ｉ 、 Ｐ ｂ等を多１ｎに
添加している。
ｉ −ｐ ｔ）接点材料に低賎断特性をもたせるには、
低融点の元素である［３ ｉ 、 Ｐ ｂ等を多１ｎに
添加している。
Ｆ３ ｉ −Ｐ ｂ合金を添加物とした場合も、Ｂ１あ
るいはｐｂ元素の融点より低い融点をもつＢ１−１）
ｂ合金を多量に添加している。
るいはｐｂ元素の融点より低い融点をもつＢ１−１）
ｂ合金を多量に添加している。
真空バルブのロウ付温度は一般に約８００℃、脱ガス温
度は４００℃以上であり、Ｂｉの融点２７１℃、ｐｂの
融点３２７℃、Ｂｉ−ｐｂの共晶点温度１２５℃に比べ
ると相当高い温度である。
度は４００℃以上であり、Ｂｉの融点２７１℃、ｐｂの
融点３２７℃、Ｂｉ−ｐｂの共晶点温度１２５℃に比べ
ると相当高い温度である。
真空バルブの脱ガスは、真空機密封着前に行う工ＰＩ’
であり、真空雰囲気中で長時間加熱する。
であり、真空雰囲気中で長時間加熱する。
１３ ｉヤ）Ｐｂ等の添加元糸は金属７１−リックス中
には固溶ぜず、結晶粒界や粒内に中独に存在しているの
で、脱ガスの温度まで加熱り−ると液体状態となる。
には固溶ぜず、結晶粒界や粒内に中独に存在しているの
で、脱ガスの温度まで加熱り−ると液体状態となる。
液体状（ぎとなった添加元素は、添加元素の融点と加熱
温度との差が大きいほど粘性が低下し、凝集しやすい。
温度との差が大きいほど粘性が低下し、凝集しやすい。
したがって、金属マトリックス中の低融点元素は、結晶
の粒界や結晶の欠陥部を通って表面にしみ出してくる。
の粒界や結晶の欠陥部を通って表面にしみ出してくる。
表面にしみ出したきた低融点元素は、真空雰囲気で長時
間加熱されるため蒸発し、真空バルブ内部に付着して耐
電圧特性の劣化や、真空不良低下の原因となる。
間加熱されるため蒸発し、真空バルブ内部に付着して耐
電圧特性の劣化や、真空不良低下の原因となる。
本発明者は、Ｂ１のような高蒸気圧元素を構成要素とし
ながらも、その存在形態を金属間化合物とすれば、添加
物を高融点化し、添加元素のしみ出し・蒸発を阻１トツ
ることを見出した。
ながらも、その存在形態を金属間化合物とすれば、添加
物を高融点化し、添加元素のしみ出し・蒸発を阻１トツ
ることを見出した。
木発明者は更にＦｅ、Ｎｉ、Ｏｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、−
［ｉの１種または２種以上を主成分とすることにより、
高温での硬さを高くすることかできることを見出し、こ
の発明を完成するに到った。
［ｉの１種または２種以上を主成分とすることにより、
高温での硬さを高くすることかできることを見出し、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月利は、Ｆｅ、
Ｎ ｉ 、 Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、ＷおよびＴ１からなる
群より選ばれ７ｊ少なくとも１種の金属を主成分として
含有し、Ｂ ｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、ＭｎおよびＭｇからなる
群より選ばれた少なくとも２種の添加金属を金属間化合
物として含むことを特徴とするものである。
Ｎ ｉ 、 Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、ＷおよびＴ１からなる
群より選ばれ７ｊ少なくとも１種の金属を主成分として
含有し、Ｂ ｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、ＭｎおよびＭｇからなる
群より選ばれた少なくとも２種の添加金属を金属間化合
物として含むことを特徴とするものである。
この発明の好ましい態様として金属間化合物の含有量を
５０重徂％以下とすることができる。
５０重徂％以下とすることができる。
この発明の接点材料において用いられる添加金属は金属
間化合物として接点材料中に含められ、３ ｉ、３ｅ、
Ｔｅ、ＭｎおよびＭｇからなる群より選ばれた少なくと
も２種の金属である。金属間化合物は、通常、その構成
元素の少なくとも１種の金属の融点より高い融点を有し
ている。例えばＢ１２５０３の融点は約７００℃、Ｂｉ
２Ｔｅ３の融点は約５８０℃、ＭｎＢ ｉの融点は約１
０５０℃、Ｍｇ３Ｂｉ２の融点は約８００℃であるよう
に、高融点化された金属間化合物を添加物として用いる
。
間化合物として接点材料中に含められ、３ ｉ、３ｅ、
Ｔｅ、ＭｎおよびＭｇからなる群より選ばれた少なくと
も２種の金属である。金属間化合物は、通常、その構成
元素の少なくとも１種の金属の融点より高い融点を有し
ている。例えばＢ１２５０３の融点は約７００℃、Ｂｉ
２Ｔｅ３の融点は約５８０℃、ＭｎＢ ｉの融点は約１
０５０℃、Ｍｇ３Ｂｉ２の融点は約８００℃であるよう
に、高融点化された金属間化合物を添加物として用いる
。
金属間化合物の含有量は、例えば６０重量％以下、好ま
しくは５０ｆｆｉｆｆｉ％以下である。これは、上限含
有量を超えると遮断性能などが劣化するがらである。真
空バルブの脱ガス温麿は一般に１１００°Ｃから６００
℃の範囲である。したがって［３ｉ ３ｅ １３
ｉ ７ｅ ＭｎＢ１．２ ３゛２ ３・ Ｍｇ３１３ ｉ ２等の金属間化合物は、脱ガス工程中
に溶融することかないので、しみ出しがなく、また窯元
づることもない。
しくは５０ｆｆｉｆｆｉ％以下である。これは、上限含
有量を超えると遮断性能などが劣化するがらである。真
空バルブの脱ガス温麿は一般に１１００°Ｃから６００
℃の範囲である。したがって［３ｉ ３ｅ １３
ｉ ７ｅ ＭｎＢ１．２ ３゛２ ３・ Ｍｇ３１３ ｉ ２等の金属間化合物は、脱ガス工程中
に溶融することかないので、しみ出しがなく、また窯元
づることもない。
この発明の接点材料に４３いて、主成分の金属は。
Ｆｅ、Ｎ ｉ 、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、ＷおよびＴ１から
なる群より選ばれた少なくとも１種の金属であり、好ま
しくはマトリックスとして含まれる。
なる群より選ばれた少なくとも１種の金属であり、好ま
しくはマトリックスとして含まれる。
主成分がＣｕである従来の低ｒＪｊ、ｌ！Ｉｉ接点Ｈ料
は、電流遮断をくり返すと、遮断回数の増加にともなっ
て耐電圧特性が劣化するという問題がある。これは電流
遮断時に接点表面が高温になり、その結果、材料が溶融
あるいは軟化することにより表面荒れが著しくなり、局
部的な電界集中をおこして真空絶縁破壊を発生させるか
らである。
は、電流遮断をくり返すと、遮断回数の増加にともなっ
て耐電圧特性が劣化するという問題がある。これは電流
遮断時に接点表面が高温になり、その結果、材料が溶融
あるいは軟化することにより表面荒れが著しくなり、局
部的な電界集中をおこして真空絶縁破壊を発生させるか
らである。
しかしながら、本発明において主成分金属としてＯｒ、
Ｃｏ等の金属を用いるので高温硬さを改善し、電流遮断
後の表面荒れを少なくすることができる。
Ｃｏ等の金属を用いるので高温硬さを改善し、電流遮断
後の表面荒れを少なくすることができる。
上述のように本発明において、高蒸気圧元素を用いなが
らも、その存在形態を金属間化合物として高融点化し、
さらに金属マトリックスに高温硬さの優れた元素を用い
るので、高耐圧でしがも脱ガス工程やロウ付工程時にお
ける添加元素のしみ上り、蒸発を抑止することができる
。さらに、Ｂ ｉ 、 ＰｂマタハＢ ｉ −Ｐｂ合金
にみられるような異常消耗現粂を防ぐこともできる。
らも、その存在形態を金属間化合物として高融点化し、
さらに金属マトリックスに高温硬さの優れた元素を用い
るので、高耐圧でしがも脱ガス工程やロウ付工程時にお
ける添加元素のしみ上り、蒸発を抑止することができる
。さらに、Ｂ ｉ 、 ＰｂマタハＢ ｉ −Ｐｂ合金
にみられるような異常消耗現粂を防ぐこともできる。
この発明を実施例によって具体的に説明する。
Ｂｉ２Ｓｅ３を形成するに必要な重ｆｆｉ″Ｃ−Ｂ ｉ
およびＳｅを秤りし、カーボ、ンルッポに入れて、１気
圧のＡｒ雰囲気中で溶解加熱し金属間化合物Ｂ ｉ ２
Ｓ ｅ ３ ヲ調！！ｌ Ｔｔル。
およびＳｅを秤りし、カーボ、ンルッポに入れて、１気
圧のＡｒ雰囲気中で溶解加熱し金属間化合物Ｂ ｉ ２
Ｓ ｅ ３ ヲ調！！ｌ Ｔｔル。
この金属間化合物を細かく粉砕して粉末を得る。
Ｂｉ２５０３粉末とＣｒ粉末を所定重量に秤量して混合
し、８ｔｏｎ ／ ｃｉの圧力で成型した後、真空中に
おいて約１０００℃で焼結して円板状のインゴットを作
製する。
し、８ｔｏｎ ／ ｃｉの圧力で成型した後、真空中に
おいて約１０００℃で焼結して円板状のインゴットを作
製する。
この焼結合金は、Ｃｒ粉末を仮焼結して１ｒＩられたス
プル１−ンに、３１２ Ｓｅ ３を溶浸することによっ
てら得られる。このインゴットから直径３０順、厚さ５
ＪＩＩｌｌ＋の接点を加工し、電極とのロウ付を共晶銀
ロウで８００℃、１０分間の水素中ロウ付を行なう。そ
の結果、接点表面へのＢ ｉ ２ Ｓ ｅ ３のしみ出
しは認め得なかった。
プル１−ンに、３１２ Ｓｅ ３を溶浸することによっ
てら得られる。このインゴットから直径３０順、厚さ５
ＪＩＩｌｌ＋の接点を加工し、電極とのロウ付を共晶銀
ロウで８００℃、１０分間の水素中ロウ付を行なう。そ
の結果、接点表面へのＢ ｉ ２ Ｓ ｅ ３のしみ出
しは認め得なかった。
次に真空バルブに上記電極を組込み、４００’Ｃｌ２Ｏ
時間の脱ガス処理を行なった結果、真空バルブ内壁への
Ｂｉ２Ｓｅ３蒸着および接点表面へのしみ出しも認め得
なかった。こうして製作した真空バルブは、ＡＣ２０Ｏ
Ａの電流開閉前に、１×／１０μＳｅＣのインパルス電
圧を３回印加し、５にステップで背圧したとぎ、３回と
も絶縁破壊したときを耐電圧の限界値として、耐圧特性
の測定を行なった。この耐圧限界値は、比較例のＣＬＪ
−１５％Ｂｉのそれを１００％としたときの比較値で示
す。
時間の脱ガス処理を行なった結果、真空バルブ内壁への
Ｂｉ２Ｓｅ３蒸着および接点表面へのしみ出しも認め得
なかった。こうして製作した真空バルブは、ＡＣ２０Ｏ
Ａの電流開閉前に、１×／１０μＳｅＣのインパルス電
圧を３回印加し、５にステップで背圧したとぎ、３回と
も絶縁破壊したときを耐電圧の限界値として、耐圧特性
の測定を行なった。この耐圧限界値は、比較例のＣＬＪ
−１５％Ｂｉのそれを１００％としたときの比較値で示
す。
上記の結果を下記第１表に示す。
同様に、本発明による接点材料を作製し、試験した。そ
の結末を下記第１表に示づ。
の結末を下記第１表に示づ。
この表において、脱ガス処理後の添加元素の蒸発につい
ては、接点表面のＢ１ｆｆ１をＸ線で分析した結果を示
ず。
ては、接点表面のＢ１ｆｆ１をＸ線で分析した結果を示
ず。
この表から明らかなように、比較例で示したＣｕ−１５
％Ｂｉ、ＣＵ−２０％Ｂ１Ｐｂの耐電圧特性は、ＡＣ２
０ＯＡを１０００回開閉した後は１０％ら低下している
。また、しみ出し、蒸発もみられる。
％Ｂｉ、ＣＵ−２０％Ｂ１Ｐｂの耐電圧特性は、ＡＣ２
０ＯＡを１０００回開閉した後は１０％ら低下している
。また、しみ出し、蒸発もみられる。
しかしながら、本実施例に示す接点材料は、耐電圧特性
の劣化がほとんど認められず、安定した性能を示してい
る。また、しみ出し、蒸発もみられない。
の劣化がほとんど認められず、安定した性能を示してい
る。また、しみ出し、蒸発もみられない。
以上説明したように、本発明の接点材料はＢｉのような
高蒸気圧元素を添加物の構成要素としながらも、その存
在形態を金属間化合物とすることにより添加物を高融点
化し、さらにマトリックス高温硬度の高い金属を用いた
ものである。
高蒸気圧元素を添加物の構成要素としながらも、その存
在形態を金属間化合物とすることにより添加物を高融点
化し、さらにマトリックス高温硬度の高い金属を用いた
ものである。
その結果、次のような効果をもたらせることができた。
（１） 多数回の電流遮断後においても、耐電圧特性は
変化けず、安定した特性を示す。
変化けず、安定した特性を示す。
（２） 真空バルブのロウ（＝Ｉ工程および脱ガス工程
における添加元素のしみ出し、蒸発をなくすことができ
、真空バルブの初期の耐電圧特性向上、真空不良の発生
を防止することができる。
における添加元素のしみ出し、蒸発をなくすことができ
、真空バルブの初期の耐電圧特性向上、真空不良の発生
を防止することができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、ＷおよびＴｉから
なる群より選ばれた少なくとも１種の金属を主成分とし
て含有し、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、ＭｎおよびＭｇからなる
群より選ばれた少なくとも２種の添加金属を金属間化合
物として含むことを特徴とする真空バルブ用接点材料。 ２、金属間化合物の含有量が５０重量％以下である、特
許請求の範囲第１項記載の真空バルブ用接点材料。 ３、主成分金属をマトリックスとして含有する、特許請
求の範囲第１項または第２項記載の真空バルブ用接点材
料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21685285A JPS6276223A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 真空バルブ用接点材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21685285A JPS6276223A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 真空バルブ用接点材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6276223A true JPS6276223A (ja) | 1987-04-08 |
Family
ID=16694914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21685285A Pending JPS6276223A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 真空バルブ用接点材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6276223A (ja) |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP21685285A patent/JPS6276223A/ja active Pending
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