KR100477297B1 - 소결체 및 전극, 그들의 표면 압밀화 방법, 상기 방법을이용하는 전극의 제조 방법 및 차단기 - Google Patents

Abstract

전극(1)의 전극 본체(1a)가 공극률을 갖고, 전극 본체(1a)의 전기 접촉면(4a)보다 소정 깊이 범위의 도전율을 전극 본체(1a)의 단면의 도전율 또는 이면(4b)보다 소정 깊이의 도전율보다도 크게 함으로써, 차단기의 차단 성능을 향상시키는 동시에, 전극 본체(1a)의 전기 접촉면(4a)의 열화를 방지한다.

Description

소결체 및 전극, 그들의 표면 압밀화 방법, 상기 방법을 이용하는 전극의 제조 방법 및 차단기 {SINTERED BODY AND ELECTRODE, METHOD OF CONSOLIDATING THEIR SURFACES, METHOD OF MANUFACTURING ELECTRODE USING THE SAME METHOD, AND CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 소결체와, 그 표면 압밀화 방법과, 상기 방법을 이용하는 전극의 가공 방법 및 제조 방법과, 진공 밸브 등의 차단기에 관한 것이다.

진공 차단기는 진공 용기 내에 배치된 가동 전극과 고정 전극 사이를 개폐함으로써, 고전압 대전류의 개폐를 행하는 것이다. 이와 같은 진공 차단기에서는 차단시에 가동 전극과 고정 전극 사이에 아크가 발생한다. 이 아크는 전극의 재료 성분인 전리 기체 혹은 열전자라고 생각되어지고 있다. 가동 전극과 고정 전극 사이의 아크는 이 전리 기체가 충분히 확산되면 삭감한다. 그러나, 그 전에 재기 전압이 상승하면 가동 전극과 고정 전극 사이에 다시 아크를 발생하여 차단할 수 없게 되어 버린다. 그래서, 이러한 현상을 회피하기 위해 진공 차단기에는 높은 차단 성능이 요구된다.

이 진공 차단기의 차단 성능에는 전극의 전기 접촉면에 면한 접점 재료부의 재료 특성이 크게 영향을 끼치는 것이 알려져 있고, 다양한 재료계에 의한 실험이 행해지고 있다. 그 결과, 전극의 재료로서는 Cu - Bi나 Cu - Te 등의 용해 주조 합금, 또는 Cu - Mo나 Cu - W 등의 소결 합금이 적합하다고 되어 왔다.

또한, 진공 차단기의 전극에는 차단 전류가 크고, 내전압이 높고, 충분한 도전율을 가져 발열이 적은, 가동 전극과 고정 전극 사이의 용착이 일어나지 않는 등의 성능이 요구된다. 그래서, 모든 성능을 비교적 균형있게 충족시키는 Cu - Cr 합금이 전극의 재료로서 널리 이용되고 있다. 또한, 이 재료계에 있어서는 Al, Si, Ta, Nb, Be, Hf, Ir, Pt, Zr, Si, Rh, Ru 등의 제3 원소를 첨가한 재료도 이용되고 있다.

이러한 진공 차단기의 전극의 제조 방법으로서는 소결을 이용하는 방법이 저렴하여, 최근 널리 이용되도록 되어 있다. 그러나, 소결법에 의해 전극을 제조한 경우, 소결 후도 1 내지 10 % 정도의 공극이 전극의 내부에 남아 버려, 전극의 도전율 저하를 일으키는 등의 문제가 있었다.

전극의 공극률이 높으면, 도전율이 낮고, 열확산율이 감소하는 데다가, 보다 많은 줄열을 발생하므로, 전극의 통전시의 온도 상승이 커진다. 그로 인해, 전극의 전기 접촉면이 열화하기 쉬워진다. 또한, 진공 차단기의 차단 성능에 대해 말하면, 접점에서의 온도 상승을 일으키므로, 진공 차단기의 차단시에 보다 많은 금속 원소가 기화 및 전리하므로 아크의 감쇠가 지연되고, 진공 차단기의 차단 성능이 저하된다.

이로 인해, 전극의 밀도는 높은 것이 바람직하다. 그래서, 소결에 의해 전극을 제작하는 경우에는 전극의 밀도를 향상시키기 위해 다양한 수법이 채용되고 있다.

예를 들어, 소결 후의 재료의 상대 밀도를 향상시키기 위해 일반적으로 이용되는 방법으로서는 소결 후에 고온인 상태로 단조를 행하는 소결 단조법을 들 수 있다. 그러나, 이 종래의 소결 단조법은 단조 설비와 단조형이 모두 고액인 것으로 많은 설비 투자가 필요하다.

표면만의 밀도를 향상시키는 방법으로서는, 일본 특허 공개 소49-17311호 공보에 기재된 숏 피닝법이 알려져 있다. 그러나, 이 숏 피닝법도 전용 설비를 필요로 하여, 설비 투자가 많아지는 데다가 대상 워크가 약한 경우에는 결함을 일으킨다는 결점이 있다.

또한, 소결 후의 제품을 압연에 의해 압축하는 방법이 일본 특허 공개 평8-143910호 공보에 개시되어 있다. 그러나, 이 표면 압연을 이용하는 방법도 상술한 방법과 마찬가지로, 많은 설비 투자를 필요로 한다. 또한, 가공 대상도 판형인 것으로 한정되어 버린다.

또, 일본 특허 공개 평11-250783호 공보에 개시된 바와 같이, 진공 밸브용 접점 재료에 Cu - TiC계 합금 등을 이용하는 시험도 이루어져 있다. 또한, 전극의 조성 분포를 균일하게 하면서 밀도를 향상시키기 위한 방법으로서 소결 용침법도 이용되고 있으며, 전극의 고기능화를 목적으로서 다른 물성인 재료를 일체화한 전극도 실용화되어 있다. 예를 들어, 기계적 강도의 향상 및 조립 공정수의 저감을 목적으로 하여, 통상 2종류 이상의 금속의 함금인 접점 재료부와, Cu 등의 고도전율 재료의 단상 합금인 그 지지 부재를 금상학적으로 연속인 구조로 한 일체 용침 전극이 일본 특허 공개 평7-29461호 공보에 개시되어 있다.

최근에는 전극 성능을 향상시킬 수 있는 가공 방법으로서, 일본 특허 공개 평11-250782호 공보에서는 피가공물을 보유 지지하여 회전시켜, 초경 선삭 공구를 이용하여 피가공물의 단부면을 절삭 제거 가공한 후, 제1 공정에서 피가공물을 정전시키면서 다이아몬드 바이트를 이용하여 절삭 제거 가공을 행하고, 제2 공정에서 피가공물을 역전시키면서 제1 공정보다도 0 ㎜ 내지 0.005 ㎜ 돌출한 다이아몬드 바이트의 릴리프면을 이용하여 피가공물의 피가공면을 버니싱 가공에 의해 마무리함으로써, 피가공물의 피가공면의 표면 거칠기를 향상시키는 것이 제안되어 있다.

이 기술은 피가공물의 피가공면을 평활하게 함으로써, 차단시에 아크 방전의 기점이 되는 돌기를 없애어, 차단 성능을 향상시키는 것이다. 그러나, 이 제조 방법에서는 내전압의 향상을 기대할 수는 있지만, 소결 재료의 도전율을 개선할 수는 없다. 왜냐하면, 이 방법에 의해 차단기용 전극의 성능 향상을 목적으로 하여 표면으로부터 유의한 범위인 공극률을 가공에 의해 감소시키면, 판 두께 감소가 필연적으로 일어나지만, 절입부 이상의 판 두께 감소는 일어날 수 없고, 예를 들어 절삭 가공용 다이아몬드 바이트의 배면을 이용하여 0 ㎜ 내지 0.005 ㎜의 절입부로 버니싱 가공을 행하는 경우에도, 판 두께 감소 및 내부의 공극률의 감소는 거의 없기 때문이다.

본 발명은, 우수한 전류 차단 특성을 구비하는 저렴한 차단기와, 그에 이용되는 전극과, 상기 전극을 제조하기 위한 제조 방법 및 표면 압밀화 방법과, 상기 표면 압밀화 방법을 이용하여 표면의 적어도 일부가 압밀화된 소결체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 전체가 동일한 재질로 이루어지는 전극 본체를 구비하고, 상기 전극 본체의 전기 접촉면에서 소정의 깊이까지의 도전율이 상기 전극 본체 전체의 도전율보다 높은 전극이 제공된다. 또, 상기 소정의 깊이는, 예를 들어 전극 본체 두께(전기 접촉면으로부터 이면까지의 두께)의 절반으로 할 수 있다. 또한, 여기서 이면이라 함은 전기 접촉면의 반대측인 면을 말한다.

또한, 본 발명에서는 상기 소정의 깊이는 2 ㎜이며, 전극 본체의 전기 접촉면으로부터 2 ㎜ 깊이까지의 도전율을 전극 본체 전체의 도전율, 또는 전극 본체의 이면으로부터 2 ㎜ 깊이까지의 도전율의 1.2배 이상으로 할 수 있다.

또한 본 발명에서는 전극 본체를 구비하고, 상기 전극 본체의 전기 접촉면으로부터 소정 깊이(예를 들어 0.5 ㎜)까지의 공극률이 상기 전극 본체 전체의 공극률보다 낮은 전극이 제공된다.

또, 본 발명의 전극에서는 전극 본체에 전기 접촉면으로부터 이면에 도달하는 관통 구멍이 마련되어 있어도 좋고, 전기 접촉면에 홈이 마련되어 있어도 좋다. 본 발명의 전극의 전극 본체는 소결 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 전극 본체의 평균 공극률은 1 내지 10 용량 %인 것이 바람직하다.

또 본 발명에서는 상술한 본 발명의 전극을 구비하는 차단기가 제공된다.

또한 본 발명에서는 피가공물을 보유 지지하여 회전시키면서, 피가공물의 표면의 일부를 절삭 공구에 의해 절삭 제거하여 피가공면을 생성시키고, 상기 피가공면을 버니싱 공구에 의해 버니싱 가공하여 후퇴시킴으로써, 상기 피가공면부를 소성 변형에 의해 압밀화하는 표면 압밀화 방법과, 상기 방법에 의해 표면의 적어도 일부가 압밀화되어 있는 소결체가 제공된다.

또, 버니싱 공구에는 밀링 커터형 버니싱 공구를 이용해도 좋다. 밀링 커터형 버니싱 공구를 이용하면, 피가공면에 미리 홈 등이 마련되어 있어 선반에 의한 가공을 행할 수 없는 경우라도, 버니싱 가공을 행할 수 있다.

또한, 버니싱 가공에 의한 피가공면의 후퇴량은 전극의 두께 정밀도를 확보하기 위해서는 300 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 후퇴량이 커지도록 버니싱 조건을 설정하면, 소재의 공극률의 변동으로 인해, 전극의 마무리 두께에 변동이 생기는 경우가 있다. 한편, 공극률 10 %의 전극을 후퇴량이 300 ㎛ 이하가 되는 조건으로 버니싱 가공한 경우, 전극 성능에 영향을 주는 전기 접촉면으로부터 2 ㎜ 범위의 공극률을 충분히 감소시킬 수 있다.

본 발명의 표면 압밀화 방법에 있어서의 피가공물에는, 특히 소결체가 적합하며, 상술한 전극 본체 외에 자동차나 발전기 등의 가이드, 푸시, 캠링, 풀리, 기어 등의 성형 후에 특정 부위의 강도를 올리거나, 또는 표면 경도를 올리는 것이 바람직한 소결 부품(소결체)이 적합하다.

표면 압밀화 방법을 실시하는 피가공면은 특별히 한정되는 것은 아니며, 피가공물의 형상이나 가공의 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있지만, 예를 들어 피가공물의 외주면, 내주면, 단부면, 관통 구멍 내벽 등을 피가공면으로 할 수 있다.

피가공면에 홈이 마련되어 있는 경우는 피가공물과 상기 버니싱 공구와의 상대적인 이동이 피가공면과 병행하고, 또한 피가공면 전체면에 상기 버니싱 공구를 접촉시키는 공구 경로에 의해 버니싱 가공을 행함으로써, 홈 내벽을 제외한 피가공면부를 압밀화할 수 있다.

또한 본 발명에서는, 상술한 본 발명의 표면 압밀화 방법에 의해 전극 본체의 표면의 적어도 일부를 압밀화하는 공정을 갖는 전극의 제조 방법이 제공된다. 이 압밀화 공정 이외의 공정으로서는, 예를 들어 도체 분말을 원재료로서 전극 본체를 성형하여 성형체를 얻는 성형 공정 및 상기 성형체를 가열하여 소결시켜 전극 본체를 얻는 소결 공정을 마련할 수 있다.

본 발명의 이들 및 다른 특징, 목적 및 이점은 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

본 발명의 전극은 전극 본체의 전기 접촉면과 이면과의 사이에 관통 구멍을 마련하고 있는 것이 바람직하다. 본 발명의 전극은 전극 본체의 전기 접촉면에 홈을 형성하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 전극 본체의 전기 접촉면보다 깊이 2 ㎜까지의 범위의 도전율을 단면의 도전율 또는 이면보다 깊이 2 ㎜까지의 범위의 도전율과 비교하여 1.2배 이상 크게 할 수 있다. 이와 같이 한 경우, 전극 본체의 전기 접촉면의 도전율을 단면 또는 이면의 도전율보다도 20 % 이상 높게 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 전극 본체의 전기 접촉면보다 소정 깊이(예를 들어 0.5 ㎜)까지의 범위의 공극률을 전극 전체의 평균 공극률보다도 작게 할 수 있어, 종래와 같은 많은 설비 투자를 필요로 하지 않고 간단한 공정만으로 전기 접촉면의 밀도가 높은 전극을 제조할 수 있으므로, 전극의 제조 비용의 저감화를 도모할 수 있다.

본 발명의 전극에서는 전극 본체의 전기 접촉면측 표면의 도전율(즉, 표면으로부터 소정의 깊이까지의 범위의 도전율)이 전극 본체의 도전율보다도 크게 되어 있으므로, 전극 본체의 전기 접촉면에 큰 줄열이 발생할 우려도 없으며, 통전시의 온도 상승도 커지지 않는다. 이로 인해, 전극 본체의 전기 접촉면의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 전극은 차단시에 아크의 감쇠가 지연되는 일이 없어 차단 성능이 높다.

또한, 본 발명의 전극은 범용 공작 기계를 이용하는 압밀화 공정에 있어서 전극 본체의 전기 접촉면의 공극률을 낮춤으로써 도전율을 올리기 위해, 종래와 같은 많은 설비 투자를 필요로 하지 않고, 간단한 공정만으로 저렴하게 제조할 수 있다. 본 발명의 전극은 표면의 도전율이 높으므로, 차단기에 특히 적합하다.

또한, 본 발명의 가공 방법에 따르면 피가공물의 단부면의 피가공면을 버니싱 공구에 의한 버니싱 가공에 의해 후퇴시킴으로써, 피가공물의 피가공면부가 소성 변형에 의해 압밀화된다. 이로 인해, 피가공물의 피가공면부의 공극률이 감소하여 피가공면부가 치밀하게 경화되므로, 피가공면부의 강도를 향상시킬 수 있고, 또한 도전체 소결물을 가공한 경우는 더욱 표면의 도전율을 상승시킬 수 있다. 또, 피가공면은 특별히 한정되는 것은 아니며, 외주면, 내주면, 단부면, 관통 구멍 내벽 등, 피가공물의 형상이나 가공 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있다.

또, 본 발명의 가공 방법에서는 피가공물과 버니싱 공구와의 상대적인 이동이 피가공물의 단부면의 피가공면과 병행하며, 또 피가공물의 피가공면 전체면에 버니싱 공구를 접촉시키는 공구 경로에 의해 버니싱 가공을 행하여 가공면부를 압밀화하면, 미리 피가공물의 피가공면에 홈이 형성되어 있는 경우라도, 피가공물의 홈을 제외한 부분의 피가공면부의 공극률을 감소시켜서, 피가공면부의 강도(및 도체의 경우는 도전율)를 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 이용하여 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 이하의 각 실시예에서는 Cu - Cr을 주성분으로 한 소결 후 재료로 이루어지는 진공 차단기용 전극을 제작했지만, 본 발명은 다른 소결 소재에 대해서도 마찬가지의 효과를 기대할 수 있으며, 적용 대상도 전극에 한정되는 것은 아니다. 또한, 버니싱 공구의 재질, 형상, 버니싱 가공 조건 등에 대해서도 적절하게 변경할 수 있다.

<제1 실시예>

A. 전극 및 차단기의 구조

본 실시예에 있어서 제작한 전극(1)의 단면도를 도1의 (a)에, 평면도를 도1의 (b)에 각각 도시한다. 전극(1)의 전극 본체(1a)는 미세한 공극을 갖는 소결체{Cr과 Cu와의 소결 합금[Cr : Cu = 25 : 75(중량비)]}로 이루어진다. 전극 본체(1a)의 평균 공극률이 1 내지 10 용량 %이다.

전극 본체(1a)에는 접점이 되는 전기 접촉면(4a)과 이면(4b)과의 사이에 중심축선 상에 따라서 관통 구멍(1b)이 마련되고, 전극 본체(1a)의 전기 접촉면(4a)에는 3개의 홈(2)이 형성되어 있다. 또한, 전극(1)의 전극 본체(1a)의 전기 접촉면(4a)에 면하는 단부에는 압밀화한 접점부(3)가 일체로 형성되어 있다.

본 실시예의 전극 본체(1a)는 균질한 재료에 의해 형성되어 있지만, 전기 접촉면(4a)의 부분만이 압밀화되어 공극이 감소하고 있다. 즉, 전극 본체(1a)의 전기 접촉면(4a)보다 깊이 0.5 ㎜까지의 범위의 공극률이 전극 본체(1a)의 평균 공극률보다도 작게 되어 있다.

이에 의해, 본 실시예의 전극(1)에서는 전극 본체(1a)의 전기 접촉면(4a)보다 소정 깊이의 범위의 도전율이 전극 본체(1a)의 단면의 도전율 또는 이면(4b)보다 소정 깊이의 범위의 도전율보다도 크게 되어 있다. 즉, 전극 본체(1a)의 전기 접촉면(4a)보다 깊이 2 ㎜까지의 범위(3)의 도전율이 단면의 도전율 또는 이면(4b)보다 깊이 2 ㎜까지의 범위(3b)의 도전율과 비교하여, 각각 1.2배 이상 크게 되어 있다.

다음에, 본 실시예에 의해 제조한 차단기를 도2를 이용하여 설명한다. 본 실시예의 차단기는 가동 도체(8)를 외력에 의해 동작시킴으로써, 통전시에는 접촉하고 있는 가동 전극(6)과 고정 전극(5)을 분리함으로써 단로(斷路)하는 진공 차단기(진공 밸브)(V)이다. 고정 전극(5) 및 가동 전극(6)에는 각각 상술한 본 실시예의 전극(1)을 이용했다.

본 실시예의 진공 밸브(V)는 고정 전극(5)과, 고정 전극(5)에 대하여 접촉 분리 가능하도록 설치된 가동 전극(6)과, 고정 전극(5)에 접속한 고정 도체(7)와, 가동 전극(6)에 접속한 가동 도체(8)와, 가동 도체(8)를 직선적으로 이동시키기 위한 가이드(9)와, 진공 용기로 이루어지는 세라믹통(10)과, 세라믹통(10)의 상단부의 개구를 폐색하는 고정측 단부판(11)과, 가동 도체(8)의 외측에 설치한 벨로즈(12)와, 세라믹통(10)의 하단부의 개구를 폐색하는 가동측 단부판(13)과, 가동 도체(8)에 가동 전극(6)의 하측을 향해 설치한 벨로즈 실드(14)와, 세라믹통(10)의 내측에 설치한 중간 실드(15)를 갖는다.

진공 밸브(V)는 내부를 진공으로 유지하기 위해 밀폐되어 있고, 고정 전극(5)측은 세라믹통(10), 고정측 단부판(11), 고정 도체(7) 사이에 간극이 없도록 접속되어 있다. 또한, 가동 전극(6)측은 가동 도체(8)에 두께 0.1 ㎜ 정도의 SUS(스테인레스강)에 의해 신축 가능하도록 주름 상자 구조로 형성된 벨로즈(12)의 상단부가 간극이 없도록 접속되고, 벨로즈(12)의 하단부가 가동측 단부판(13)에 간극이 없도록 접속되고, 가동측 단부판(13)은 세라믹통(10)의 하단부에 간극이 없도록 접속되어 있다.

또, 벨로즈 실드(14) 및 중간 실드(15)는 고정 전극(5)과 가동 전극(6) 사이에서 발생하는 아크로부터, 벨로즈(12) 및 세라믹통(10)을 각각 보호하기 위한 것이다.

전극(1)의 전기 접촉면(4a)의 홈(2)(도1)은 진공 밸브(V)의 대전류의 차단시에 고정 전극(5)과 가동 전극(6)과의 사이에서 발생하는 아크에 대하여 횡방향의 자계를 가하여 전자력에 의해 회전시킴으로써, 진공 밸브(V)의 차단 성능을 향상시키기 위한 것으로, 본 실시예에 있어서는 고정 전극(5)과 가동 전극(6)에서 대칭인 형상으로 되어 있는 홈이다.

또, 전극(1)의 전기 접촉면(4a)에 형성되는 홈(2)의 형상은 다양한 것을 생각할 수 있다. 본 발명은 본 실시예와 같은 홈으로 형상을 한정하는 것은 아니며, 또한 본 발명은 홈이 존재하지 않는 전극에 대해서도 적용할 수 있다.

B. 전극의 제조 방법

이어서, 본 실시예에 있어서의 전극의 제조 방법에 대해, 도3을 이용하여 설명한다.

본 실시예에서는, 우선 도3의 (a)에 도시한 바와 같이 금속 분말인 Cr 분말(32a)과 Cu 분말(32b)을 원재료로서 계량한다(계량 공정). 이 때 바람직하게는 Cr 분말(32g)과 Cu 분말(32b)을 각각 25 중량 % 및 75 중량 %로 한다.

계속해서, 도3의 (b)에 도시한 바와 같이 Cr 분말(32a)과 Cu 분말(32b)을 혼합하여 혼합 분체(32c)로 하고(혼합 공정), 도3의 (c)에 도시한 바와 같이 혼합 분체(32c)를 소정의 압력으로 압분 성형하여 성형체(압분체)(32d)를 형성한 후(형성 공정), 도3의 (d)에 도시한 바와 같이 압분체(32d)를 노(33) 내에서 온도 1000 ℃ 정도의 고온으로 소결하여 전극 본체인 소결체(34)를 형성한다(소결 공정).

계속해서, 도3의 (e)에 도시한 바와 같이 오토 툴 체인지(ATC) 기능을 구비한 선반(도시하지 않음)을 이용하여, 소결체(34)를 선반의 척의 갈고리(35)에 의해 파지하고, 초경 선삭 공구(16)를 이용하여 소결체(34)의 외주면 및 이(裏)단부면을 거친 가공한 후, 소결체(34)에 초경 드릴(37)에 의해 관통 구멍(1b)을 뚫어 구멍 내기 가공을 행하고, 또 초경 마무리 공구(36)를 이용하여 소결체(34)의 외주면 및 이면 단부면을 마무리 가공한다(이면측 가공 공정).

그 후, 전극의 전기 접촉면이 되는 소결체(34)의 표면 단부면측을 가공하기 위해, 선반의 척의 갈고리(35)에 의해 파지된 소결체(34)를 바꿔 잡고, 도3의 (e)에 도시한 바와 같이 초경 선삭 공구(16)를 이용하여 소결체(34)의 외주면 및 표단부면을 거친 가공하고, 마무리 공구(36)를 이용하여 소결체(34)의 외주면 및 표단부면을 마무리 가공한 후, 내경 마무리 공구(38)를 이용하여 소결체(34)의 관통 구멍(1b)의 내주면을 마무리 가공한다(표면측 가공 공정).

계속해서, 도3의 (f)에 도시한 바와 같이 소결체(34)의 전기 접촉면이 되는 표단부면을 동일 가공기 내에서 도7에 도시한 버니싱 공구(39)를 이용하여 버니싱 가공한 후(압밀화 공정), 도3의 (g)에 도시한 바와 같이 복합 공작 기계에 의해 초경 앤드 밀(40)을 이용하여 소결체(34)의 표단부면에 홈 넣기 가공을 행하고, 소결체(34)의 전기 접촉면(4a)인 표단부면에 홈(2)을 형성한다. 이에 의해, 도3의 (h)에 도시한 바와 같이 전극(1)이 제조된다.

또, 본 실시예에서는 도3의 (e)에 도시한 전극(1)의 전기 접촉면(4a)이 되는 소결체(34)의 표단부면의 거친 가공 및 도3의 (f)에 도시한 소결체(34)의 표단부면의 버니싱 가공에 의해, 전극(1)의 성능이 크게 향상되었다.

C. 전극의 평가

본 실시예에 의해 얻게 된 전극의 현미경 사진 이미지를 도4a 및 도4b에 도시한다. 또, 도4a는 전극(1)의 전기 접촉면(4a)보다 깊이 0.5 ㎜까지 범위의 접점부(3)의 단면을 도시한 것이며, 도4b는 전극 본체(1a)의 대략 중앙부의 단면을 도시한 것이다. 이들의 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 접점부(3)의 공극률은 전극 본체(1a)의 전체의 평균 공극률보다도 작게 되어 있고, 전극(1)의 접점부(3)의 도전율이 향상되어 있었다.

전극(1)이 되는 소결 소재의 소결 후의 이상(理想) 밀도, 측정 밀도 및 공극률을 표1에 나타낸다.

소결 소재의 소결 후의 이상 밀도, 측정 밀도 및 공극률은 표1에 나타낸 바와 같이 각각 평균 8.441 g/㎤, 평균 8.151 g/㎤, 평균 3.4 %이다. 또, 공극률은 아르키메데스법에 의해 측정했다.

시료	A B C 평균
이상 밀도(g/㎤)측정 밀도(g/㎤)공극률(%)	8.441 8.441 8.441 8.441 8.179 8.157 8.117 8.151 3.1 3.4 3.8 3.4

또한, 전극(1)이 되는 소결 소재의 소결 후, 거친 가공 후, 버니싱 후에 있어서의 전기 접촉면, 단면, 이면에 대하여, 와전류 방식에 의한 도전율(International Annealed Copper Standard : IACS %라 약칭함)을 측정한 결과를 표2에 나타낸다. 본 발명에서는 직경 53 ㎜, 두께 11.7 ㎜의 25 % Cr과 75 % Cu와의 소결 소재를 이용하여 소결 후, 거친 가공 후, 버니싱 후에 있어서의 소결 소재의 전기 접촉면, 단면, 이면에 대하여 IACS %를 측정했다.

	소결 후 거친 가공 후 버니싱 후
전기 접촉면단면이면	26.4 30.8 36.4 28.2 27.8 27.7 27.5 26.5 25.2

IACS %는 연동선(軟銅線)을 기준으로 한 도전율의 상대치이다. 본 실시예에서는 직경 10 ㎜의 측정자를 소결 소재의 측정 부위의 표면에 접촉시켜, 와전율의 변화를 저항으로 환산하는 측정 방법을 이용했다. 이 측정 방법에서는 소결 소재의 표면으로부터 약 2 ㎜ 범위의 도전율을 측정할 수 있다. 이 범위는 전극(1)의 차단 성능에 끼치는 범위와 대략 동일하다. 또, 본 실시예에 있어서의 IACS %의 측정은 도5에 도시한 바와 같이, 소결체(34)가 되는 소결 소재의 전기 접촉면(4a), 이면(4b) 및 단면(4d)에 대하여 행하였다.

표2에 나타낸 바와 같이, 소결 소재를 소결했을 뿐인 상태에서는 공극률이 높으므로, 각 부위의 IACS %는 전기 접촉면 26.4 %, 단면 28.2 %, 이면 27.5 % 모두 낮았다. 이에 대해, 거친 가공을 거치면 전기 접촉면이 30.8 %, 단면이 27.8 %, 이면이 26.5 %가 되고, 또한 버니싱 가공을 행한 후에서는 전기 접촉면이 36.4 %, 단면이 27.7 %, 이면이 25.2 %가 되어, 전기 접촉면의 IACS %가 가공에 의해 높아지는 것을 알 수 있었다.

단면의 IACS %는 소결 후의 소결 소재의 도전율이라 간주할 수 있다. 따라서, 이들의 결과로부터 소결 소재에 버니싱 가공을 행함으로써, 버니싱 가공 후의 소결 소재의 전기 접촉면의 도전율을 소결 소재의 단면의 도전율과 비교하여 1.3배로 높일 수 있었다고 생각된다.

또, 버니싱 공구(39)에 의한 전기 접촉면의 버니싱 가공시에 이용한 가공 조건은 다음과 같다. 즉, 예압을 310 N 걸친 상태에서 버니싱량을 0.3 ㎜로 하고, 회전수 S = 500 rev/min, 이송 f = 0.1 ㎜/rev로, 버니싱 공구(39)를 소결 소재의 내주측으로부터 외주측을 향해 이송함으로써 가공을 행하였다.

D. 사용 공구 및 가공 조건

다음에, 본 발명에 사용한 공구 및 가공 조건에 대해 상세하게 서술한다. 본 실시예에서는 미세한 공극을 갖는 소결 소재로 이루어지는 피가공물인 소결체(34)를 보유 지지하여 회전시키고, 소결체(34)의 단부면을 절삭 공구인 초경 선삭 공구(16)에 의해 절삭 제거 가공한 후, 소결체(34) 단부면의 피가공면을 버니싱 공구(39)에 의해 버니싱 가공하고, 소결체(34)의 피가공면을 버니싱 가공에 의해 후퇴시켜 소결체(34)의 피가공면부를 소성 변형에 의해 압밀화한다.

초경 선삭 공구(16)는 전극이 되는 소결체(34)의 전기 접촉면(4a)의 거친 가공에 이용되는 것이다. 그 정면도를 도6의 (a)에, 측면도를 도6의 (b)에 각각 도시한다. 본 실시예에 있어서 이용한 초경 선삭 공구(16)는 1변 16 ㎜, 두께 4 ㎜의 초경 K25 상당의 TiN 코팅된 슬로어웨이 공구이며, 초경 선삭 공구(16)의 노우즈 알(17)은 0.8 ㎜이다. 또한, 초경 선삭 공구(16)의 칩의 상승각(20)은 0°이며, 절입각(19)은 93°로서, 초경 선삭 공구(16)는 25 ㎜ 각의 섕크 바이트(18)에 부착하여 이용된다.

본 실시예에 있어서의 초경 선삭 공구(16)에 의한 소결 소재 전기 접촉면의 거친 가공 조건은 선반 주축의 회전수 S = 500 rev/min, 절입부 d = 1 ㎜, 이송 f = 0.3 ㎜/rev이며, 초경 선삭 공구(16)를 소결 소재의 외주측으로부터 내주측을 향해 이송하면서 절삭한다.

계속해서, 본 실시예에 있어서 이용한 버니싱 공구(39)에 대해, 도7을 이용하여 설명한다. 버니싱 공구(39)는 전극이 되는 소결체(34)의 전기 접촉면(4a)의 버니싱 가공에 이용되는 것이다.

버니싱 공구(39)는, 도7에 도시한 바와 같이 20 ㎜각의 섕크(21)와, 섕크(21)에 부착된 다이 시트(22)와, 다이 시트(22)에 하중을 가하기 위한 스프링(23)과, 다이 시트(22)를 섕크(21)에 고정하기 위한 돌출 방지용 나사(27)와, 다이 시트(22)에 부착된 선단부의 SR(곡율 반경)(25)이 10 ㎜의 다이아몬드 칩(24)을 구비한다.

또, 소결체(34)를 보유 지지하여 회전시켜 소결체(34)의 외주면 또는 내주면을 절삭 공구에 의해 절삭 제거 가공한 후, 소결체(34)의 외주면 또는 내주면의 피가공면을 버니싱 공구에 의해 버니싱 가공하고, 소결체(34)의 피가공면을 버니싱 가공에 의해 후퇴시켜, 소결체(34)의 피가공면부를 소성 변형에 의해 압밀화해도 좋다.

이 버니싱 공구(39)의 스프링 특성을 도8에 도시한다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 버니싱 공구(39)의 다이 시트(22)에 가해지는 하중은 스프링(23)의 변위 증가에 따라서 비례하여 증가한다. 또, 돌출 방지용 나사(27)의 체결 상태에 따라 스프링(23)에 예압을 가할 수 있다.

다음에, 버니싱 가공의 조건을 변화시켜 소결 소재의 판 두꼐 감소량을 각각 측정하여, 가공 조건에 대한 검토를 행하였다. 각 측정 결과를 도10 내지 도12에 도시한다.

또, 소결 소재의 전기 접촉면으로부터의 밀도 변화는 깊이 방향으로 분포를 발생하고 있지만, 그 총량을 구하기 위해서는 소결 소재의 판 두께의 감소량을 측정하면 된다.

또한, 여기서 이용하고 있는 버니싱량이라 함은 소결 소재의 표면으로부터 깊이 방향으로 버니싱 공구(39)의 다이아몬드 칩(24)을 얼마만큼 진입시키는지를 지령하는 NC(numerical control) 가공기의 지령치이다.

NC 가공기의 지령치로서는 절삭 제거 가공에서 이용되는 절입부와 동등하지만, 버니싱의 경우에는 스프링(22)의 왜곡에 의해 버니싱 공구(39)의 다이 시트(22)가 도피하게 되므로, 절입부라 하는 말은 부적절하다고 생각할 수 있다. 그래서, 본 명세서에서는 이를 버니싱량으로서 취급한다. 또, 버니싱량으로부터 판 두께 감소량을 뺀 것이 버니싱 공구(39)의 스프링(23)의 왜곡이다.

버니싱 가공에 있어서의 회전 속도와 판 두께 감소량과의 관계를 도10에 도시한다. 이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 회전 속도는 판 두께 감소량에 큰 영향을 끼치지 않다고 생각할 수 있다.

또한, 이송 속도와 판 두께 감소량과의 관계를 도11에 도시한다. 이 도면으로부터 이송 속도를 크게 하면, 판 두께 감소량이 감소하는 경향이 있는 것을 알 수 있다. 또, 버니싱 가공의 조건은 예압을 250 N 및 310 N으로 하고, 각각에 대해 회전수가 S = 500 rev/min, 이송이 f = 0.05 ㎜/rev, 0.1 ㎜/rev, 0.2 ㎜/rev, 0.3 ㎜/rev로 했다.

또, 거친 가공의 조건을 바꿔서 버니싱 가공에 있어서의 판 두께 감소량을 측정한 결과를 도12에 도시한다. 또, 거친 가공의 조건은 회전수를 S = 1500 rev/min, 절입부를 d = 1 ㎜로 했다. 또한, 버니싱 가공의 조건은 예압을 310 N, 회전수를 S = 500 rev/min, 이송을 f = 0.1 ㎜/rev, 버니싱량을 0.3 ㎜로 했다.

도12에서 알 수 있는 바와 같이, 거친 가공의 이송 속도를 크게 하면 소결 소재의 판 두께 감소량이 작아진다. 이것은 이송 속도를 크게 하면 배분력이 커지므로, 거친 가공시에도 약간이지만 소결 소재의 표면의 공극률이 감소하기 때문이라 생각할 수 있다. 이와 같이, 전 공정의 거친 가공과 버니싱 가공과의 가공 조건을 적절하게 조합함으로써, 효과적인 버니싱 가공을 행할 수 있다.

다음에, 소결 소재의 중심으로부터 반경으로 15 ㎜의 부위에서 판 두께 감소량을 버니싱하고 있지 않은 부분과의 단차에 의해 측정했다. 이렇게 얻게 된 거친 가공 후와 버니싱 가공 후와의 소결 소재의 단면 곡선을 도13에 도시한다. 또, 거친 가공 후의 표면으로부터의 버니싱 가공에 의한 판 두께 감소량은 73 ㎛였다.

계속해서, 전극이 되는 소결체(34)의 전기 접촉면(4a)의 버니싱 가공에 스프링 없는 버니싱 공구를 이용하는 경우에 대해서 검토했다. 본 실시예에서 이용한 스프링 없는 버니싱 공구(50)는 스프링(23) 대신에 스페이서(26)가 설치되어 있고, 도14에 도시한 바와 같이 섕크(21)와, 섕크(21)에 부착된 다이 시트(22)와, 스페이서(26)와, 다이 시트(22)를 섕크(21)에 고정하기 위한 돌출 방지용 나사(27)와, 다이 시트(22)에 부착된 선단부의 SR(곡율 반경)(25)이 10 ㎜의 다이아몬드 칩(24)을 구비한다.

이 스프링 없는 버니싱 공구(50)를 이용하여 위치 제어에 의해 버니싱 가공을 행한 경우의 버니싱량이 판 두께 감소량에 끼치는 영향을 조사한 결과를 도15에 도시한다. 또, 버니싱 가공의 조건은 회전수가 S = 500 rev/min, 이송이 f = 0.1 ㎜/rev이며, 버니싱량이 0.05 ㎜, 0.075 ㎜, 0.1 ㎜, 0.15 ㎜, 0.2 ㎜, 0.3 ㎜로 했다.

이 경우에 있어서도, 버니싱량과 판 두께 감소량은 일치하고 있지 않다. 이것은 버니싱에 의한 반력에 의해 가공기가 왜곡되어, 버니싱 공구(50)가 도피하고 있는 것에 따르는 것이라 생각할 수 있다. 또한, 버니싱량은 다른 방법에 비해 커서, 이와 같은 버니싱 공구(50)가 강성이 높은 가공기에 있어서는 유효하다는 것을 알 수 있었다.

다음에, 이 버니싱 공구(50)를 이용하여 버니싱량을 바꿔 반복하여 버니싱 가공을 행하고, 판 두께 감소량과 IACS %와의 관계를 조사했다. 결과를 도16에 도시한다. 또, 버니싱 가공의 조건은 회전수가 S = 500 rev/min, 이송이 f = 0. ㎜/rev로 하고, 버니싱량은 0.1 ㎜로 하고, 버니싱 가공의 반복 횟수를 1회, 2회, 3회로 했다. 또, 여기서는 버니싱량을 0.1 ㎜씩 크게 하고 있지만, 가공기의 왜곡이 반복 횟수에 의해 변화하지 않으므로 판 두께 감소량도 약 0.1 ㎜씩 커지고 있다.

도16으로부터 알 수 있는 바와 같이, 반복하여 버니싱 가공을 행한 경우, 판 두께 감소량은 커지지만, IACS %의 향상은 그만큼 크지 않다. 또한, IACS %를 향상시키기 위해서는 판 두께 감소량을 50 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있었다.

버니싱량의 판 두께 감소량에 끼치는 영향에 대해서, 예압을 행하지 않고 조사한 결과, 도17에 도시한 바와 같이 버니싱량을 크게 하면, 판 두께 감소량은 커졌다. 또, 버니싱 가공의 조건은 회전수 S = 500 rev/min, 이송 f = 0.1 ㎜/rev로 하고, 버니싱량은 0.1 ㎜, 0.3 ㎜, 0.5 ㎜, 1.0 ㎜, 2.0 ㎜, 3.0 ㎜로 하고, 예압은 가하지 않았다.

또한, 이 도17에 도시한 결과에 의거하여 버니싱량이 판 두께 감소량에 끼치는 영향을 스프링 특성으로부터 환산한 버니싱 하중과 판 두께 감소량과의 관계로부터 조사한 결과, 도18에 도시한 바와 같이 버니싱 하중을 크게 하면, 판 두께 감소량은 커지는 것을 알 수 있었다.

<제2 실시예>

소결 소재를 대상으로 한 버니싱 가공에 의한 표면 압밀화 방법의 효과는 도전율의 향상에 한정되는 것은 아니다. 다음에, 강도의 향상을 목적으로 이 표면 압밀화 방법에 의한 가공을 행하는 실시예에 대해서 설명한다.

도2에 도시한 바와 같이, 차단기(1)에서는 고정 전극(5) 및 가동 전극(6)의 내경(직경) 약 10 ㎜의 관통 구멍에 고정 도체(7) 및 가동 도체(8)의 선단부가 삽입되어 고정되어 있다. 이로 인해, 정밀도를 확보하기 위해 고정 전극(5) 및 가동 전극(6)의 관통 구멍에는 높은 내경 정밀도가 요구된다. 또한, 고정 전극(5) 및 가동 전극(6)의 관통 구멍에 고정 도체(7) 및 가동 도체(8)를 부착한 후, 고정 도체(7)와 가동 도체(8)가 접촉함으로써 고정 전극(5) 및 가동 전극(6)의 관통 구멍의 내경이 확대되지 않도록, 이를의 관통 구멍에는 어느 정도의 강도가 필요하게 된다.

그래서 본 실시예에서는 구멍 가공용 버니싱 공구를 이용하여 소결 소재의 관통 구멍 내주면에 버니싱 가공을 행함으로써, 관통 구멍 내주면의 공극률을 감소시켜 강도를 향상시킨다.

즉, 본 실시예에서는 도3의 (e)에 도시한 바와 같이 소결체(34)를 보유 지지하여 드릴(37)에 의해 구멍 내기 가공한 후, 소결체(34)의 관통 구멍(1b)의 내주면인 피가공면을 도19에 도시한 구멍 가공용 버니싱 공구(51)에 의해 버니싱 가공하여, 소결체(34)의 관통 구멍(1b)의 피가공면을 버니싱 가공에 의해 내경을 확대하도록 후퇴시켜, 소결체(34)의 관통 구멍(1b)의 피가공면부를 소성 변형에 의해 압밀화한다.

단, 본 실시예에서는 도3의 (e)에 도시한 소결체(34)의 관통 구멍(1b)의 내주면의 내경 마무리 가공을 내경 마무리 공구(38)를 이용한 선삭 가공으로부터 구멍 가공용 버니싱 공구(51)를 이용한 버니싱 가공으로 변경한다.

또, 여기서 이용한 구멍 가공용 버니싱 공구(51)는 도19에 도시한 바와 같이 프레임(31)과, 프레임(31) 내에 이동 가능하게 설치한 맨드릴(30)과, 맨드릴(30)의 프레임(31)보다 돌출하는 선단부에 장착된 4개의 롤러(28)와, 맨드릴(30)을 이동하기 위한 조정용 나사(29)를 구비한다.

구멍 가공용 버니싱 공구(51)의 4개의 롤러(28)는 프레임(31) 내의 맨드릴(30)에 의해 지지되어 있고, 조정용 나사(29)에 의해 맨드릴(30)을 프레임(31)의 길이 방향으로 이동시켜, 4개의 롤러(28) 부분의 직경을 조정할 수 있도록 되어 있다.

가공의 구체적 공정은 다음과 같다. 우선, 관통 구멍(1b) 내경보다 0.1 내지 0.2 ㎜ 작은 드릴(37)을 이용하여, 전극(1)의 관통 구멍(1b)의 하부 구멍 가공을 행한 후, 직경을 내경보다 0.01 ㎜ 크게 조정한 구멍 가공용 버니싱 공구(51)를 회전수 S = 1600 rev/min로 회전시키고, 이송 f = 0.4 ㎜/rev로 전극(1)의 관통 구멍(1b)에 삽입함으로써, 전극(1)의 관통 구멍(1b) 내경의 마무리 가공 및 버니싱 가공을 행한다.

본 실시예에 있어서의 소결 직후, 드릴 가공(거친 가공) 후, 버니싱 가공 후의 소결 소재의 단면의 비커즈 경도를 측정한 결과를 도9에 도시한다. 또, 비커즈 경도는 Cu 입자 내를 측정했다.

이 도면으로부터, 버니싱 가공에 의해 소결 소재의 전기 접촉면으로부터 0.5 ㎜까지의 범위에서의 밀도가 커지는 것을 알 수 있다. 또한, 도9로부터 알 수 있는 바와 같이 드릴 가공 후의 소결 소재의 표면 경도는 드릴 가공 후의 소결 소재의 중심 경도와 비교하여, 조금밖에 향상하고 있지 않다. 이에 대해, 버니싱 가공 후의 소결 소재의 표면 경도는 HV76이며, 버니싱 가공 후의 소결 소재의 내부 경도 HV36과 비교하여 크게 향상하고 있다

본 실시예에서는 소결 소재의 표면의 압밀화 및 가공 경화에 의해, 고정 전극(5) 및 고정 도체(7)와 가동 전극(6) 및 가동 도체(8)와의 접속부에서의 신뢰성이 향상된다. 이러한 압밀화 및 경화의 효과는 본 실시예와 같은 도체에 한정되지 않고, 다른 소결 소재에 있어서도 마찬가지로 기대할 수 있다고 생각할 수 있다.

<제3 실시예>

본 실시예에서는, 전기 접촉면(4a)에 홈(2)이 형성되어 있으므로 전기 접촉면(4a)을 선반에 의해 가공할 수 없는 소결체(34)에 대해, 밀링 커터형 버니싱 공구를 이용하여 버니싱 가공을 실시했다.

본 실시예에서 이용한 밀링 커터형 버니싱 공구(52)는, 도20에 도시한 바와 같이 롤러(41), 롤러(41)를 지지하는 맨드릴(42), 샤프트(43) 및 샤프트(43)와 맨드릴(42) 사이의 스프링(44)을 구비한다. 이 밀링 커터형 버니싱 공구(52)의 롤러(41)의 갯수는 4개이며, 버니싱 가공시의 회전 직경은 20 ㎜이다. 또한, 샤프트(43)와 맨드릴(42)은 키(45)에 의해 서로 회전할 수 없는 구조로 되어 있다.

본 실시예에서는 밀링 커터형 버니싱 공구(52)의 샤프트(43)를 복합 공작 기계에 부착하고, 버니싱 가공의 조건은 회전수를 S = 750 rev/min, 이송을 f = 0.4 ㎜/rev로서, 전극(1)의 전기 접촉면(4a)의 압밀화를 행하였다.

본 실시예에서는 소결체(34)의 전기 접촉면(4a)에 미리 홈(2)을 형성해 두고, 이를 보유 지지하여 회전시켜 소결체(34)의 단부면을 절삭 공구인 초경 선삭 공구(16)에 의해 절삭 제거 가공한 후, 소결체(34)와 버니싱 공구(39)와의 상대적인 이동이 소결체(34)의 단부면인 피가공면과 병행하고, 또한 소결체(34)의 피가공면 전체면에 버니싱 공구(39)를 접촉시키는 공구 경로에 의해 버니싱 가공을 행하고, 소결체(34)의 피가공면을 버니싱 가공에 의해 후퇴시켜, 소결체(34)의 피가공면부를 소성 변형에 의해 압밀화한다.

이 경우, 예를 들어 터닝 센터의 척에 부착된 전극(1)에 대하여, 전극(1)의 전기 접촉면(4a)에 수직으로 압박한 버니싱 공구(39)를 주축의 C축 회전과 버니싱 공구(39)의 X축 방향으로의 이동에 의해, 도21에 도시한 바와 같이 버니싱 경로(46)에 따라서 버니싱 공구(39)를 이동시킨다. 또, 이 때의 버니싱 공구(39)를 이동하는 버니싱 경로(46)의 간극(f)은 0.05 내지 0.3 ㎜로 하고, 전극(1)의 전기 접촉면(4a)의 전체면에 닿도록 공구 경로를 설정했다. 이에 의해, 전극(1)의 전기 접촉면(4a)의 압밀화를 행할 수 있었다.

본 실시예에 있어서의 소결체(34)의 피가공면의 버니싱 가공에 의한 후퇴량은 최대 300 ㎛였다.

본 명세서에서는 본 발명에 따른 여러 실시예를 도시 및 기재하였지만, 개시된 실시예들은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 변경 및 수정될 수 있는 것으로 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에서 도시 및 기재된 상세한 내용에 의해 제한되지 않으며 이하의 청구범위 이내에서 모든 변경 및 수정이 이루어질 수 있다.

이상 설명한 본 발명에 따르면, 우수한 전류 차단 특성을 구비하는 저렴한 차단기와, 그에 이용되는 전극과, 상기 전극을 제조하기 위한 제조 방법 및 표면 압밀화 방법과, 상기 표면 압밀화 방법을 이용하여 표면의 적어도 일부가 압밀화된 소결체를 제공할 수 있다.

도1의 (a) 및 도1의 (b)는 제1 실시예 내지 제3 실시예에 있어서 제작한 전극을 도시한 도면.

도2는 제1 실시예 내지 제3 실시예에서 제작한 차단기를 도시한 도면.

도3의 (a) 내지 도3의 (h)는 제1 실시예 내지 제3 실시예에 있어서의 전극의 제조 공정을 도시한 도면.

도4a 및 도4b는 전극의 단면을 도시한 현미경 사진 이미지도.

도5는 소결 소재의 도전율의 측정 부위를 도시한 도면.

도6의 (a) 및 도6의 (b)는 전극의 가공에 이용하는 초경 선삭 공구를 도시한 도면.

도7은 전극의 가공에 이용하는 버니싱 공구를 도시한 도면.

도8은 도7의 버니싱 공구의 스프링 특성을 도시한 그래프.

도9는 소결 소재의 단면의 비커즈 경도의 분포를 도시한 그래프.

도10은 회전수의 판 두께 감소량에 끼치는 영향을 도시한 그래프.

도11은 이송 속도의 판 두께 감소량에 끼치는 영향을 도시한 그래프.

도12는 거친 가공의 이송 속도가 버니싱 가공에서의 판 두께 감소량에 미치는 영향을 도시한 그래프.

도13은 거친 가공 후와 버니싱 가공 후와의 소결 소재의 판 두께 감소량의 차이에 따른 단차를 도시한 단면 곡선의 도면.

도14는 전극의 가공에 이용하는 스프링 없는 버니싱 공구를 도시한 도면.

도15는 스프링 없는 버니싱 공구를 이용한 경우의 버니싱량이 판 두께 감소량에 끼치는 영향을 도시한 그래프.

도16은 버니싱량을 변경하면서 반복하여 버니싱 가공을 행한 경우의 판 두께 감소량과 IACS %와의 관계를 도시한 그래프.

도17은 버니싱량의 판 두께 감소량에 끼치는 영향을 도시한 그래프.

도18은 버니싱량의 판 두께 감소량에 끼치는 영향을 도시한 그래프.

도19는 구멍 가공용 버니싱 공구를 도시한 도면.

도20은 밀링 커터형 버니싱 공구를 도시한 도면.

도21은 제3 실시예에 있어서의 전극의 가공 방법을 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 전극

1a : 전극 본체

1b : 관통 구멍

2 : 홈

3 : 접점부

4a : 전기 접촉면

4b : 이면

4d : 단면

5 : 고정 전극

6 : 가동 전극

7 : 고정 도체

8 : 가동 도체

10 : 세라믹통

11 : 고정측 단부판

13 : 가동측 단부판

16 : 초경 선삭 공구

22 : 다이 시트

23 : 스프링

25 : 곡률 반경

26 : 스페이서

28 : 롤러

31 : 프레임

34 : 소결체

36 : 마무리 공구

39, 50 : 버니싱 공구

41 : 롤러

42 : 맨드릴

43 : 샤프트

Claims (20)

1. 전체가 동일한 재질로 이루어지는 전극 본체를 구비하고,

   상기 전극 본체의 전기 접촉면으로부터 소정 깊이까지의 도전율이 상기 전극 본체 전체의 도전율보다 높은 것을 특징으로 하는 전극.
2. 제1항에 있어서, 상기 전극 본체의 전기 접촉면측 절반의 도전율이 상기 전극 본체의 이면측 절반의 도전율보다 높은 것을 특징으로 하는 전극.
3. 제1항에 있어서, 상기 소정의 깊이는 2 ㎜이며,

   상기 전극 본체의 전기 접촉면으로부터 2 ㎜의 깊이까지의 도전율이,

   상기 전극 본체 전체의 도전율, 또는 상기 전극 본체의 이면으로부터 2 ㎜의 깊이까지의 도전율의 1.2배 이상인 것을 특징으로 하는 전극.
4. 전극 본체를 구비하고,

   상기 전극 본체의 전기 접촉면으로부터 소정 깊이까지의 공극률이 상기 전극 본체 전체의 공극률보다 낮은 것을 특징으로 하는 전극.
5. 제1항에 있어서, 상기 전극 본체의 전기 접촉면으로부터 소정 깊이까지의 공극률이 상기 전극 본체 전체의 평균 공극률보다 낮은 것을 특징으로 하는 전극.
6. 제5항에 있어서, 상기 소정의 깊이는 0.5 ㎜인 것을 특징으로 하는 전극.
7. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 전극 본체에는 상기 전기 접촉면으로부터 이면에 달하는 관통 구멍이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전극.
8. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 전기 접촉면에 홈이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전극.
9. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 전극 본체가 소결 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극.
10. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 전극 본체의 평균 공극률이 1 내지 10 용량 %인 것을 특징으로 하는 전극.
11. 제1항 또는 제4항에 기재된 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 차단기.
12. 피가공물을 보유 지지하여 회전시키면서,

    상기 피가공물의 표면의 일부를 절삭 공구에 의해 절삭 제거하여 피가공면을 생성시키고, 상기 피가공면을 버니싱 공구에 의해 버니싱 가공하여 후퇴시킴으로써, 상기 피가공면부를 소성 변형에 의해 압밀화하는 것을 특징으로 하는 표면 압밀화 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 피가공물은 소결체인 것을 특징으로 하는 표면 압밀화 방법.
14. 제12항에 있어서, 상기 피가공물은 전극 본체, 가이드, 푸시, 캠링, 풀리 및 기어 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표면 압밀화 방법.
15. 제12항에 있어서, 상기 버니싱 공구는 밀링 커터형 버니싱 공구인 것을 특징으로 하는 표면 압밀화 방법.
16. 제12항에 있어서, 상기 피가공면에는 홈이 마련되어 있고,

    상기 버니싱 가공을 상기 피가공물과 상기 버니싱 공구와의 상대적인 이동이 상기 피가공면과 병행하고, 또한 상기 피가공면 전체면에 상기 버니싱 공구를 접촉시키는 공구 경로에 의해 행함으로써, 상기 홈 내벽을 제외한 상기 피가공면부를 압밀화하는 것을 특징으로 하는 표면 압밀화 방법.
17. 제12항에 있어서, 상기 버니싱 가공에 의한 상기 피가공면의 후퇴량은 300 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 표면 압밀화 방법.
18. 제12항에 기재된 표면 압밀화 방법에 의해 전극 본체의 표면의 적어도 일부를 압밀화하는 압밀화 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전극의 제조 방법.
19. 제18항에 있어서, 도체 분말을 원재료로 하여 전극 본체를 성형하여 성형 부재를 얻는 성형 공정과,

    상기 성형 부재를 가열하여 소결시켜, 전극 본체를 얻는 소결 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전극의 제조 방법.
20. 제12항에 기재된 표면 압밀화 방법에 의해 표면의 적어도 일부가 압밀화되어 있는 것을 특징으로 하는 소결체.