KR950011980B1 - 진공 인터럽터용 접점재료 - Google Patents

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내용 없음.

Description

진공 인터럽터용 접점재료

제1도는 본 발명에 의한 진공 인터럽터용 접점재료를 채용한 진공 인터럽터의 단면도.

제2도는 제1도에 도시된 진공 인터럽터의 전극부분의 확대단면도.

본 발명은, 진공 인터럽터, 진공회로 차단기 또는 인터럽터에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 내소모특성의 안정화와 동시에 대전류 차단 특성을 향상시킨 진공 인터럽터용 접점재료에 관한 것이다.

진공중에서의 아아크(arc)확산성을 이용하여 고진공중에서 대전류 차단 또는, 정격 전류개폐를 행하는 진공인터럽터의 접점은, 2대향 접점, 즉, 고정접점과 가동접점으로 구성돼 있다.

이러한 진공 인터럽터용 접점에 요구되는 특성으로서는,

(1) 전류차단 또는 개폐에 대해서 내용착성이 양호할것.

(2)전류차단 특성이 양호할것.

(3)내점압 특성이 좋을것.

등이다. 이점들은 가장 기본적인 3요건으로서 종래부터 중시되어, 새로운 합금계의 연구, 전극구조의 연구, 기구의 연구등 다각적인 연구가 행해져서, 상기 기본 3요건에 있어서 비약적으로 진보돼 있다.

상기 기본 3요건이외의 요건은 온도상승, 접촉저항이 낮고 안정돼 있을것, 양호한 소모성 및 절단(chopping)전류치가 낮게 안정돼 있을것이 중요한 요건으로 돼 있다.

그러나, 이러한 요건들중에서는 상반하는 것이 있는 관계상, 단일의 금속에 의해서 전체의 요건을 만족시키는 것은 불가능하다.

이 때문에, 실용되고 있는 다수의 접점재료에서는, 부족한 성능을 상호 보충하는 2종이상의 원소를 조합해서, 대전류용 또는 고전압용 등과 같이 특정의 용도에 맞는 접점재료의 개발이 행해져서, 더욱 더 우수한 특성을 갖는 것이 개발돼 있으나, 보다 강력한 고내압화 및 대전류화의 요구를 충분히 만족하는 진공 인터럽터용 접점재료는, 아직 제공돼 있지 않은 실정이다.

다른 한편, 최근에는, 수요자의 사용조건의 가혹화에 따라서, 부하의 다양화가 진행되고 있다. 그 결과, 상기 3기본요건을 일정 레벨로 유지하며, 우수한 기타 특성(적용회로, 장치등의 부하요구)을 갖는 진공 인터럽터를 사용할 필요가 있다.

최근에 이러한 경우가 자주있으며, 표준사양을 갖는 일련의 진공 인터럽터중에서, 더 좋은 등급의 인터럽터를 선택하고 있다.

이로 인하여, 대형 시스템사용과 비용손실이 초래된다.

예를 들어, 이러한 경우에는, 상기 3요건이 확보돼야하며, 대전류 차단 특성이 내소모성과 양립돼야 한다.

통상, 대전류 차단이 행해질때, 접점의 표면이 현저하게 손상된다.

이것은 재료의 소모를 초래한다.

상기와 같은 소모된 표면을 갖는 접점은, 개폐처리중, 또는 차단처리중 2차의 결함을 초래한다. 그러므로, 대전류 차단시 소모(재료 제거로 인한 접점표면의 손상)가 적을 것이 요구된다. 즉, 대전류 차단특성과 내소모성이 겸비될 것이 요구된다.

상기 기본 3요건을 충족하는 기존 접점재료는, Bi등의 내용착성 성분을 5중량％(이하, wt％로 기재함)이하 함유하는 Cu-Bi합금이 있다(일본 특공소 41-12131호 공보)이러한 Cu-Bi접점은, Bi를 결정 임계로 편석시키며, 이로인해서 합금자체가 약해진다. 따라서, 저용착 개리력이 실현되고, 합금들이 우수한 대전류 차단특성을 갖는다.

일본 특공소 44-23751호 공보에는, 전류에서 사용되는 접점로서 Cu-Te합금의 사용이 개시돼 있다. 이 합금은 상기 Cu-Bi합금에 관련된 문제를 완화시키는 한편, 상기 Cu-Bi합금에 비하여 분위기에 더욱 민감하다. 따라서, 상기 Cu-Bi합금은 접점저항등의 안정성이 결여돼 있다.

또한, Cu-Te합금으로된 접점과 Cu-Bi합금으로된 접점은 공통적으로 우수한 내용착성을 갖으며 내전압 특성이 종래의 중전압 분야에서는 충분히 사용할 수 있으나, 고전압 분야에서는 반드시 충분치는 않은 것으로 밝혀졌다.

다른한편, 진공 인터럽터용 접점재료로서 Cr을 함유하는 Cu-Cr합금이 알려져 있다.

이 접점합금은, 고온하에서의 Cr과 Cu의 열특성이 바람직한 상태로 발휘되므로, 고내압, 대전류용으로서 우수한 특성을 갖고 있다.

즉, Cu-Cr합금은, 고내압 특성과 대용량 차단 특성을 겸비시켜 얻어지는 접점으로서 널리 사용되고있다. 그러나, Cu-Cr합금은, 인터럽터용 접점재로서 일반적으로 이용되고 있는 상기 Bi를 5％정도이하 첨가한 Cu-Bi접점과 비교해서, 내용착특성이 크게 불량하다. 따라서, Cu-Cr합금으로된 접점을 사용하여 진공 인터럽터를 구동시키는 조작기구는, Cu-Bi합금접점을 사용하여 형성한 진공인터럽터에 비해서, 개리력을 크게 설계할 필요가 있고, 소형화, 경제성의 점에서 불리하다. 또한, Cu-Cr계 합금에, 상기 Bi 또는 Te등의 용착방지 금속을 첨가하여 얻은Cu-Cr-Bi합금등도 알려져 있다.

이 합금에 의해서 재료의 내용착성은 현저히 향상되나, 메이킹(baking), 경납땜등의 가열처리시의 조건에 따라서 증발하는 Bi량이 다르기 때문에, 그 결과, 대전류 차단 특성 및, 내소모성에 편이가 생긴다는 새로운 문제가 발생한다. 개폐시의 서어지(surge)에 대해서 별도의 배려를 하지 않은 일반의 진공밸브를 사용하여, 전동기 부하등의유도성회로의 전류를 차단할때, 과도의 이상 서어지 전압이 발생하여, 부하기기를 파괴시킬 위험이 있다.

이와 같이 이상 서어지 전압레벨 원인은 소전류가 진공중에서 차단될때 발생하는 절단 현상(교류전류파형이 자연히 영(0)점에 달하기 전에 강제적 전류차단이 행해진다)과 고주파 소호현상과 같은 현상에 기인된 것이다.

상기 절단현상에 의한 이상 서어지 전압의 Vs값은, 회로의 서어지 임피던스 Zo와 전류 차단값 Ic의 곱으로 나타낸다. 즉, Vs=Zo . Ic이다.

따라서, 이상 서어지 전압 Vs를 감소시키려면 전류 절단값 Ic를 감소시켜야 한다.

상기의 요건들을 충족시키기 위해서는, 텅스텐 카바이드(WC)-은(Ag)합금으로 구성된 접점을 사용하는 진공스위치가 개발된 바 있고(일본 특원소 42-68447과 미국특허 제3,683,138호), 이러한 진공개폐기들은 이미 실용화되었다.

상기 Ag-WC계 합금의 접점은 하기와 같은 특징들을 갖는다:

(1) WC는 전자방출을 용이하게 한다.

(2) 전계방출전자들의 충돌에 의한 전극면의 가열에 의해 접점재료의 증발이 촉진된다.

(3)상기 접점은, 아크로써 접점재료의 탄화물을 분해하고, 하전체를 생성함으로써 아크를 지속시키는 우수한 저차단 전류특성을 발휘한다.

낮은 절단 전류 특성을 발휘하는 다른 접점 재료로서, Ag와 Cu의 비율을 각각 7 : 3으로 한 Ag- Cu-Wc합금이 제안돼 있다.(일본 특원소 57-39851호 공보 참조). 이 합금에 있어서, 종래에는 사용된바 없는 한정을 한 Ag와 Cu의 비율을 선택하므로, 안정한 절단 전류특성을 발휘하는 것으로 기재돼 있다.

또한, 일본 특원소 60-216648호 명세서에는 내호성 재료의 입경(예를 들면, WC의 입경)을 0.2~1㎛로 함으로써, 낮은 절단전류 특성의 개선에 유효함이 시사돼 있다.

또한, 일본 특원소 53-35174호 공보에는, 상기 소결합금의 내용착성을 일층 향상시킨 Cu-Wc-Bi-W합금이 개시돼 있다.

진공 인터럽터용 접점재료에는, 상기한 기본적 3요건과, 그이외에 수요자가 강조하는 다른 요견(내소모성)과의 양립이 중요하다.

그러나, 상기 요건중에는, 상반하는 관계에 있는 것이 있으므로, 단일의 금속재료에 의하여 전체의 요건을 만족시키는 것은 불가능하다.

이때문에, 실용되고 있는 다수의 접점 재료에 있어서는, 부족한 성능을 상호 보완하는 2종 이상의 원소를 조합하여, 대전류용 또는 고전압용등과 같이 특정의 용도에 맞는 접점재료의 개발이 행해져서, 더욱 우수한 특성을 갖는 것이 개발돼 있다.

또한, 보다 높은 신뢰성을 갖는 진공 인터럽터용 접점 재료의 요구가 증대돼왔고, 상기 요건들을 전부 만족하는 진공 인터럽터용 접점재료는 제공된바 없다.

즉, 소모에 의한 내호성은, 고융점 성분이 유리하나, 고융접 재료는 일반적으로 아아크에 노출될때, 고온도로 되므로, 열전자방출이 현저하다, 따라서, 상기 고융점 성분은 불리하며, 대전류 차단을 유지 향상시킬 수 없다.

상기 Cu-Bi접점 재료에서는, 소재의 위약성을 이용하여 내용착성을 확보하고 있으므로, 내소모성에 있어서 치명적인 결점을 갖을 뿐만 아니라, 전류차단 또는 개폐에 의해 표면이 거칠어져서 저항 특성도 크게 편이된다.

종래기술의 통상의 Ag-Wc 접점재료에서는, 전류차단 또는 개폐수의 경과와 함께, 비교적 빠른시간에 Ag가 선택적으로 증발하여, 접점소모의 증대를 초래한다.

즉, 예를 들면, Wc-Ag합금으로 된 종래 기술의 접점에서 WC의 양을 조절하여 전류 차단특성을 향상시킬 수 있으나 이경우 Ag의 양도 상대적으로 변한다.

그러므로, 이들의 내소모성이 변한다.

따라서, Ag의 양이 동일한 경우에도, 안정한 저접촉 저항특성을 얻고자하는 노력이 요구된다.

Wc-Ag합금류로 구성된 접점(일본 특원소 42-68447 및 미국특허 제3,683,138호)은, 그의 절단전류치가 불충분하여, 내소모 특성의 개선에 대해서 아무런 배려가 돼있지 않다. Ag 대 Cu의 중량비가 거의 7 : 3인 Ag-Cu-WC합금류(일본특원소 57-39851)와 내호성 재료의 입경이 0.2~1㎛인 합금류(일본 특원소 60-216648)도, 그들의 내소모 특성이 완벽하게 만족스럽지는 않다.

Cu-WC-Bi-W계 접점재료에 있어서는, WC와 특히 Bi의 존재의 상승효과로, Cu-W계 접점의 내용착성이 향상되나, 내소모 특성의 편이가 여전히 관찰된다.

본 발명의 목적은, 우수한 대전류 차단 특성과 내소모 특성을 겸비하고, 가혹한 조건에서 사용되는 진공 인터럽터의 요건을 충분히 만족하는 진공 인터럽터용 접점재료를 제공하는데 있다.

본 발명자는, 상기 과제 해결을 위하여 연구개발을 진행한 결과, 고도전성 성분과 내호성 성분으로 구성된 합금계에서 이들 비율을 최적화하고, 특히 내호성성분의 입경과 합금중에 내호성 성분이 존재하는 때의 각 내호성 입자의 평군입자간 거리를 소정치로 최적화하면, 본 발명의 목적달성에 유효함을 밝혀내어 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 진공 인터럽터에서 사용되는 접점재료는, Ag 및/ 또는 Cu로된 고도전성 성분과, WC등의 내호성성분을 함유한, Ag 또는 Ag-Cu금속탄화물(이하, 내호성 성분을 편의상 WC로 대표하여 표기하는 경우가 있다.)계 진공 인터럽터용 접점재료에 있어서, (1) 고도전성 성분의 함유량은 Ag-Cu의 총계량이 25-70vol％이고, (2) 상기 내호성성분의 함유량은 30~75vol％이고, 그 성분은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo및 W으로 이루어진 그룹에서 선택된 1원소의 각 탄화물중 적어도 1종이고, (3) 상기 접점재료는 0.3~3㎛의 평균 입경을 갖는 내호성성분이, 0.1~1㎛의 평균 입자간 거리를 유지하면서 존재하고 있는것을 특징으로 한다.

본 발명의 양호실시예에서, Fe, Co 및 Ni중에서 선택된 보조성분은 10vol％이하의 양으로 존재할 수 있다.

하기에서 도전성 성분을 Ag로 하고 내호성 성분을 WC로 대표하여 본 발명을 설명하나, 본 발명은 이들에 한정되지는 않는다.

Ag-WC접점재료의 대 전류차단 특성과 내소모 특성을 동시에 향상시키기 위해서는, 접점재료 중의, Ag의 양, WC의 존재형태, 즉, 평균 입자거리와 WC입자의 입도를 바람직한 범위로 조절해야하고, 특히 그 자체의 절단전류치를 보다 큰 값으로 유지시키는 것이 대단히 중요하고, 또 그의 분산폭을 감소시키는 것 역시 대단히 중요하고, 소모량을 특정 범위내로 제한하는 것도 대단히 중요하며, 또한, 개폐처리 경과에 따른 변화(소모증가)를 배제하는 것이 극히 중요하다.

상기 설명한 대전류 차단 특성은, 접점간 증기량(재료의 물성으로서 증기압 및 열전도)과 접점재료에서 방출된 전자와 상관관계가 있다. 따라서, 차단시에 전극공간에 방출되는 증기량을 과부족하지 않은 상태로 접점이 자기제어하는것이 중요하다.

상기 WC입경 한정과 WC평균입자간 거리의 상호의 동시 제어에 의해서, 상기 자기제어가 가능하다.

즉, Ag-WC로 표시되는 Ag및 아크성 재료형 합금의 경우는 하기와 같은 결함이 나타난다. 결과적으로 내호성 재료(이경우,WC)의 비점에서의 Ag중기량의 영향을 받는 한편, Ag의 증기압은 상기에 설명한 Cu-Bi계의 Bi의 것보다 현저하게 낮아서, 음극점이 고정되는 접점의 성분(Ag 또는 내호성재료)에 따라 온도 변동, 즉 증기압 변동을 초래한다.

결과적으로, 분산이 뚜렷해진다는 것이 확인되었다. Ag와 내호성 재료의 조합으로된 종래의 합금을 사용함으로써, 전류차단처리중 접점면의 급격한 온도저하를 저지시키고 아아크를 유지하는 것은 곤란한 것으로 고찰됐고, 고성능화를 위해서는 보조기술이 필요하다는 결론에 도달했다.

일본특원소 57-39851호 공보에는 상기의 내용들을 개선된 방법을 기술하고 있다.

상기 공보는 고도전성성분으로서 Ag-Cu합금을 사용하여 결정입자들을 미세하게 분산시키는 기술을 개시하고 있다.

이 기술에 의하면, 그 생성물의 특성들이 비약적으로 안정화된다. 아아크가 주로 고착되는 위치는 내호성 성분 또는 Ag-Cu합금이다. 어느 경우에는, Ag-Cu증기의 공급은 차단전류 특성을 개선하도록 제어된다. 그러나, 상기 아아크가 상기 내호성성분에 고착될때는 약간의 분산이 발생될 수 있다.

한편으로는, 내호성 성분을 미세화하므로써 상기 분산폭을 개선할 수 있고, 따라서 이것은 내호성 성분의 입경이 대전류차단 특성에 중요한 역할을 한다는 것과 그 입경은 편석이 관찰되는(내호성 성분의 입경이 그 초경입경의 약 10~20배 크다)접점재료의 경우에 현저한 분산이 나타난다는 관찰결과를 고려하여 특정 범위내에서 사용해야한다는 것을 시사한다.

일본특원소 57-39851호 공보에 기술된 바와 같이, Ag 및 Cu의 양, 특정치를 갖는 WC입경을 조절함으로써 그 차단 전류특성을 개선할 수는 있지만, 상기에 설명된 기술은 보다 큰 전류차단 특성을 제공 못할 뿐만 아니라 낮고 안정된 내소모특성도 보장하지 못한다.

상기 설명한 바와 같이, 미세한 WC분말의 사용과 특정량의 Ag의 사용과 바람직한 WC분말상태(평균입경)을 사용함으로써, 접점구조의 미세화와 균질화를 성취한다. 따라서, 안정한 대 전류차단 특성과 우수한 내소모 특성이 얻어진다. 다중개폐 처리후의 경우에도 개폐처리중의 주울(Joule)열과 아아크열에 의해 증발되는 Ag양이 제어되며, 본 접촉재료는 안정한 대전류차단 특성을 발휘한다.

상기 설명한 상태를 개선키 위하여, 본 발명에서는, 대전류 차단특성을 지배하는 고도전성 성분(Ag)의 증발량을 제어키 위하여 내호성 성분(WC)의 평군 입자경을 소정의 바람직한 범위로 하면, 동시에 특히 각 WC입자간의 평균입자간 거리를 소정 범위에 있게 하였다.

이와 같이하여, 내소모성을 손상치 않고 Ag성분의 증발상태를 제어할 수 있고, 결과적으로 대전류 차단 성능을 안정화시켰다.

즉, WC성분의 평균입자경이 3㎛보다 큰 경우(예를 들면 6~44㎛의 범위에서 실험)에는, WC입자의 평군입자간 거리가 소정치의 범위, 즉, 0.1~1㎛의 범위에서는 대전류 차단특성이 저하된다.(비교예 -A5)

WC성분의 평균입경이 0.3㎛보다 작은 경우, WC성분의 평균입자간 거리가 0.1~1㎛의 범위에서도 접점면에 균열이 나타나는 경우가 관찰되고 내소모 특성의 안정성에 문제가 있는 동시에 동일의 WC양에서는, WC의 평균입자간 거리가 작은 경우(0.1㎛이하), 차단중의 전극 공간으로의 Ag의 증발공급이 많아지는 경우가 있고, 따라서 대전류 차단 특성이 저하된다.

WC입자경을 소정치 이내의 0.3~3㎛로 할때에는, 대전류 차단 특성과 내소모성이 함께, 소정정도의 레벨을 갖으나, 또한 WC입자의 평균입자가 거리도, 소정치 이내로한 때에는, 양 특성이 모두, 분산폭도 현저히 작아지고, 특성이 향상되고 안정성이 향상된다.

대전류 차단특성과 내소모 특성의 양립, 개선을 위하여 본 발명에서는, 고도전성 성분과 내호성 성분으로 구성된 접점합금중의 고도전성 성분을 25~70vol％의 Ag 및/ 또는 Cu로 하고, 내호성 성분으로서는 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta,Cr, Mo, W의 각 탄화물의 적어도 하나로서 구성된 접점재료에 있어서, 0.3~3㎛의 평균입자경을 갖는 내호성 성분이 0.1~1㎛의 평균입자간 거리를 유지하게 존재하는 것이 필수적이다.

그럼으로써, 대전류 차단특성을 지배하는, 차단시에 전극공간에 방출되는 고도전성 성분의 양을 전류차단에 악영향을 미치지 않는 범위로 자기제어함과 동시에 접점의 소모를 적게 유지한다.

동일양의 WC의 경우에서는, WC입경이 작은(미세한)것이, 동일의 열입력(예를 들면, 차단시의 아아크)에 대해 아아크 스롯(spot)부 또는 그 주변부에 미소부의 온도 상승의 정도가 크다.(온도가 높아진다.)

이 온도상승에 대해서 WC의 평군입자간 거리가 어느정도로 작을때는, 온도상승을 상승적으로 증가시켜, 상기 WC입자를 둘러싸는 Ag(고도전성성분)의 과잉 증발, 소모를 유발한다.

WC의 평균입자간 거리가 어느정도 클때에는 확률적으로 아아크 스폿이 WC 부, Ag부에 2극화되는 경향이 있고 특성의 분산폭이 증대되게 된다.

이러한 현상때문에, WC의 입경의 적절한 값의 선택과, WC의 평균입자간 거리의 바람직한 범위의 선택을 동시에 만족시킬 필요가 있다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 진공인터럽터의 단면도이며, 제2도는 진공인터럽터의 전극부의 확대단면도이다.

제1도에서, 참고번호 1은 차단실을 나타낸다. 차단실(1)은 절연재료로된 실질적으로 관형인 절연용기(2)와 그의 양단부에서 봉합금속이음쇠(3a)와 (3b)에 의해 접속되는 급속캡(4a)와 (4b)등의 수단들에 의해 진공기밀상태로 되어있다.

도전봉(5) 및 ,(6)의 각 대향단부에 부착된 전극쌍(7) 및 (8)이, 상기 설명된 차단실(1) 내부에 장치된다.

상부전극(7)을 고정전극으로 하부전극(8)을 가동전극으로 하였다. 상기 가동전극(8)의 도전봉(6)에 벨로우즈(9)가 장치되므로써 차단실(1)이 진공 기밀상태로 유지되면서 전극(8)의 축방향이동을 가능하게 한다.

이 벨로우즈(9)가 아아크와 금속증기로 덮히는 것을 방지하기 위하여 이 벨로우즈(9)의 상부에 금속성 아아크 차폐부(10)가 장치돼있다.

참고번호(11)은 차단실(1)내부에 장치되어 상기 설명한 전극(7) 및 (8)을 덮는 금속성 아크차폐부를 나타내며, 이것은 절연용기(2)가 아크와 금속증기로 덮히는 것을 방지한다. 확대도를 나타낸 제2도에서 보듯이, 전극(8)은 땜질부(12)에 의해 상기 도전봉(6)에 고정되거나, 또는 코오킹(caulking)에 의해 압착 접속된다. 접점(13a)이 (14)의 땜질부로 전극(8)에 부착된다. 접점(13b)은 땜질로 전극(7)에 부착된다.

접점재료 제조방법의 일실시예를 하기에 설명한다. 제조에 앞서, 필요 입경별 내호성 성분과 보조성분들을 선별한다. 예를들며, 체분법과 침강법을 병용하여 소정 입경의 분말을 용이하게 선별해낼 수 있다. 우선, 소정 입경의 WC소정량, 소정입경의 Ag소정량의 일부를 준비하여 혼합한후, 가압 성형하여 분말성형체를 얻는다.

상기 분말 성형체를 이슬점이 -50℃이하인 수소분위기하에서 또는 소정 온도, 예를 들면 1,150℃의 온도와 1.3×10^-1Pa이하의 진공중에서 예비소결(1시간동안)하여 예비소결체를 얻는다.

다음, 상기 예비소결체의 잔존 세공중에 소정량의 Ag를 1150℃×1시간으로 용침시켜 Ag-WC합금을 얻는다. 용침은 주로 진공중에서 행하나, 수소중에서도 가능하다.

상기에서, 접점제조시에서의 접점중의 WC입자의 평균입자간 거리 조정의 일예를 설명한다. 본 발명의 합금중의 WC의 평균 입자간 거리는, WC입자의 형상, WC입자의 표면오염 상태, WC입자의 입자경, WC입자의 입도분포, WC입자중의 불순물의 종류와 그의 양등이 분말상태등에 따라 가변적이다.

또한 WC의 평군입자간 거리는, 소결조제의 유무, 고도전성 재료와의 혼합시간, 윤활재의 유무, 성형압력, 소결온도 및 경우에 따라서 용침온도와 상관관계가 있다.

예를 들면, 0.7㎛의 평균입경을 갖는 WC분말을 600g, 5㎛의 평균입경을 갖는 Ag분말을 600g, 소결보조재로서 5㎛의 평균입경을 갖는 Co분말을 10.5g을 볼밀(ball mill)로 2시간 혼합후 소정의 성형압력으로 성형하여 얻어진 성형체를,제어된 분위기중에서 소결하여 소결체를 얻고, 이 소결체중에 잔존하는 세공중에, Ag를 1050℃에서 용침시켜 40％WC-59.3％ Ag-0.7％ Co합금을 얻고, 이 합금중의 WC입자의 평균입자간 거리가 0.3㎛인 합금을 얻었다. 상기 분말상태의 제어와 성형압력, 소결온도의 제어의 조합에 의하여 상이한 평균입자간 거리를 갖는 Ag-WC합금을 얻는다.

이러한 실험을 다른 입경의 WC에 대해서도 행하여 각 입경의 WC에 대해서, 소정의 평균 입자간 거리를 갖는 합금을 얻는다.

WC의 입경에 따라서 상기 조건을 변경할 수 있다.

다음은, 본 발명의 실시예에서 얻어진 데이타의 평가방법 및, 평가조건에 대해 설명한다.

1. 대전류 차단특성

표면거칠기가 5㎛인 플래트 전극과 같은 표면거칠기를 갖는 곡률반경 100R의 凸형 전극을 대향시킨다. 양 전극을, 개폐기구를 갖는 진공도 10^-3Pa이하로 배기된 착탈가능한 진공용기에 부착하고, 40㎏의 하중을 부여하고, 7,2kV, 31.5kA의 전력을 공급하고 개폐 처리한다.

이 개폐처리를 10회 반복했을때 용착, 재점호 등의 발생이 없는 차단이 가능한가의 여부를 평가한다.

개폐처리의 회수가 10회 이전에 용착 또는 재점호(restrike)의 발생이 다수 관찰됐을때, 시험을 중지한다.

2. 내소모 특성

상기와 동일한 전극조건의 전극을 대향시켜 10^-3Pa이하의 진공용기중에서 7,2kV, 4.4.kA의 전력을 1000회 개폐시켰을때의 전후의 전극의 중량변화를 측정하고 소모량을 구한다.

데이타는 실시예 2의 소모량을 1.0으로 한때의 배율로 나타냈다.

3. 시험대상 접점

시료접점과 재료내용과 그에 대응하는 측정데이타가 표 1에 나타나있다.

표 1에 나타낸 바와 같이, Ag-WC합금중의 Ag(일부는, Ag-Cu합금)양을 15~16％인 것으로 부터 82~83％인 것까지 변화시켜 소정의 입자경(WC)을 갖는 시료를 얻었다.

이들 시료들에 대해서, 현미경적 평가등에 의해서 소정의 평균입자간 거리를 갖는 접점을 결정하여, 그 값이 0.1㎛미만~2.2㎛까지의 것을 선택했다. 이들 접점은, 상기한 바와 같이 주로 성형압력, 소결온도의 제어, 또한 예비배합재(성형시에 Ag의 일부를 미리 WC에 혼합한 혼합물을 소정형상으로 성형)의 양의 제어에 의하여 얻는다.

또한, 사용하는 내호성성분의 종류를 변화시켜 평가했다.

[실시예 A1~A3, 비교예 A1~A2]

평균입경이 약 0.1㎛, 및 0.3~6㎛인 합계 5종의 WC분말(단, 0.1㎛의 WC분말에 대해서는 0.3㎛분말 중에서 미분말상의 부분을 수집하여 평균입경이 0.1㎛인 WC분말을 얻었다)및 평군 입경 5㎛의 Ag분말을 준비했다.

상기 Ag분말과 WC분말을 소정비율 혼합후, 소결후의 골격의 잔존 공급량이 결정되도록 성형압력을 0~8톤/㎠의 범위에서 적절히 선택했다. 어떤 경우에는, WC만으로된 골격을 제조하고, 상기와 유사한 조작을 행하였다.

이와 같이하여 최종 조성비율이 34~35vol%의 Ag가 되게 조절한 접점을 상기한 바의 평가조건에 의한 대전류 차단시험 및 내소모성 시험을 행하였다.

표 1에 나타낸 바와 같이, WC의 입경이 0.1㎛, 평균입자간 거리가 0.1㎛미만에서는, 상기의 조건에 의한 차단 시험에서의 수회 개폐처리후에 차단불능을 나타냈으며, 또한 4.4kA에서 1000회 차단후의 재료 손실도 컸다.

[비교예 -A1]

이와는 반대로, WC입자경이 0.3~3㎛, 평균 입자간 거리가 0.1~1㎛인 경우에는 31.5kA의 전류를 성공적으로 10회 차단하였으며, 내소모성도 안정했다.(실시예 A1~A3).

WC입자경이 6㎛이고, 평균입자간 거리가 더 큰 경우에는, 충분한 차단성능과 내소모 특성이 얻어지지 않았다.(비교예 A2)

따라서 WC의 입자경은 0.3~3㎛의 범위, 평균입자간 거리는 0.1~1㎛의 범위가 바람직한 것으로 밝혀졌다.

[실시예 A4~A7, 비교예 A3~A6]

입자경이 전술한 바람직한 범위(WC 입경이 0.3~3㎛인것)인 0.7㎛인 경우에도, 평균입자간 거리가 바람직한 범위(WC입자의 평균입자간 거리가 0.1~1㎛)내가 아닌 0.08㎛의 시료의 경우에서는(비교예 -3), 표 1에 나타난 바와 같이 대전류 차단특성, 내소모성이 모두 불량했다.

WC입자의 평균입자간 거리가 바람직한 범위외인 2.2㎛의 시료의 경우에서도(비교예 A4), 상기 양특성이 불량했다.

부분용착의 발생도 관찰되었다.(비교예 A4)

WC의 평균입자간 거리가 상기 바람직한 범위내인 0.3㎛이더라도, WC입경이 6㎛(상기 바람직한 범위외임)인 시료의 경우에서는, 상기 양특성이 불량하다.(비교예 A5)

상기의 결과로부터 알 수 있듯이, 실시예 A1,A2, A3,A4,A5 및A6과 같이 시료중 Ag양(즉, 고도전성 성분의 양)이 24vol％~70vol％의 범위내일 때 양호한 특성이 얻어진다.

Ag양이 더 적은, 즉, 15~16vol％(비교예 A3)인 시료의 경우에서는, 차단시험 전부(10회)에서 차단불능을 나타냈다.

Ag양이 더 많은, 즉 82~83vol％(비교예 A4), 그 내소모성이 현저히 저하됐다.

상기에서 고도전성 성분이 Ag였으나, Ag-Cu를 고도전성 성분으로서 사용할 수 있다. Ag-Cu의 경우에서는, WC의 입경과 평균입자간 거리가 특정범위내이므로, 상기 양특성이 양호했다.(실시예 A7) 실시예 A7에서는, Ag와 Cu의 합계량에 대한 Cu백분율은 60％였다.

Cu의 백분율이 80vol％이면, 접촉저항이 불균일을 나타냈고 증가되는 경향이 있었다.

이 경우, 시험을 중시했다.(비교예 A6)

[실시예 A8~A21]

실시예 A1~A7과 비교예 A1~A6모두에서 사용된 내호성 성분은 WC였다.

상기 내호성 성분의 평균입경과 평균입자간 거리가 상기한 바의 특정범위내이면, WC이외의 다른 내호성 성분, 즉, TiC, ZrC, HfC, VC, NbC, TaC, Cr₃C₂및 Mo₂C를 사용하여 유사하게 양호한 결과가 얻어졌다. (실시예 A8~A15).

상기 내호성 성분의 입경과 평균입자간 거리를 상기한 바의 소정범위로 제어함으로써 내호성 성분이 1종이 아닌 복수종(예, WC-Mo₂C)인 경우에도 양호한 결과를 얻었다(실시예 A16).

실시예 A8~A21에서 Ni, Co 또는 Fe을 보조성분으로서 가했으며, 유사한 양호한 결과가 얻어졌다.

상기 보조성분 양을 10vol％로 높였을때, 양호한 결과가 얻어졌다.(실시예 A17)

[표 1]

상기 실시예 A1~A21에서 알수 있는 바와 같이, Ag 및/또는 Cu로된 고도전성 성분의 총계량과, 평균입자경이 0.3~3㎛인 내호성 성분을 선택하고 내호성 성분의 평균입자간 거리를 0.1~1㎛의 범위로 제어함으로써, 우수한 대전류 차단 특성과 내소모성의 양립이 가능하다.

진공 인터럽터에는 저 서어지 특성이 요구되므로, 종래기술에서는 저절단 전류특성(저차단특성)이 요구되었다.

최근, 대용량 모터, 고 서어지 임피던스 부하능의 유도회로에 대한 진공 인터럽터의 적용이 증가되고 있다. 따라서, 진공 인터럽터는, 더욱더 안정한 저절단 전류 특성과 만족스런 대전류 차단 특성을 겸비해야한다.

현재는, 상기 양 특성을 동시에 만족하는 접점재료가 제공돼있지 않다.

상기 WC-Ag합금으로된 접점(일본 특원소 42-68447호 공보, 미국특허 3,683,138호)에서는 자체의 절단전류치가 불충분하며, 대전류차단 특성의 개선에 대해서는 전혀 배려돼 있지않다.

10중량％ Bi-Cu합금(일본특허공보 35-14974호 공보=미국특허 2,975,256호)에서는, 그 전극들간의 간격에 공급된 금속증기량이 개폐처리수가 증가됨에 따라 감소된다.

고증기압을 갖는 원소량에 따라서, 저절단 전류특성의 손상과 내전압 특성의 손상이 발생한다.

0.5중량％의 Bi-Cu합금(일본 특원소 41-12131호 공보, 미국특허 3,246,979호)에서는, 그의 저절단 전류특성이 불충분하다.

Ag와 Cu이 중량비율을 각각 7 : 3으로된 Ag-Cu-WC합금(일본 특원소 57-39851호) 및 내호성 재료의 입경이 0.2~1㎛인 합금(일본 특원소 60-216648호 공보)의 경우에서는, 대용량 차단특성 개선에 하등의 배려가 돼있지 않다.

본 발명자등은, 상기와 같은 Ag-Cu-WC에 접점재료에 있어서, 하기와 같이, 접점재료의 조성, 조직 및 상대밀도를 설정함으로써, 특성이 향상된 접점재료를 얻을 수 있음을 밝혀냈다.

즉, 본 실시예에 의한 진공인터럽터용 접점재료는, Ag 및 /또는 Cu로된 고도전성 성분과, WC내호성 성분 및 Co,Fe,Ni 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 보조성분으로 구성된 진공 인터럽터용 Ag-Cu-WC-Co 접점재료에 있어서, (A) 상기 접점재료의 조성이 (i) 상기 고도전성 성분의 함량이 24~65vol％이고, 고도전성 성분의 합계량에 대한 Ag함량[Ag/(Ag+Cu)×100]이 40~100vol％이고, (ⅱ)상기 보조성분 함량이 1vol％이하이고,(ⅲ)잔량은 상기 내호성 성분이며, (B)상기 접점재료의 조직이, (ⅰ)그 일부 또는 전부가 고도전성 성분의 매트릭스와, 입경 3㎛이하의 내호성성분에 의해서 구성된 골격으로 돼 있고, 나머지 부분이 고도전성 성분만으로 돼있고, 5㎛이상의 거칠은 섬(island)상의 조직을 형성하고 있고, (ⅱ)상기 섬상조직부를 제외한 나머지부의 내호성성분의 불연속 입자의 평균입자간 거리(하기식(I)에 의한 계산치)가 0.1~0.5㎛이고,

(식 중, λ_WC는 WC의 평균입자간 거리(㎛)이고, d_WC는 WC의 입경(㎛,이고 ; f₁는 상기 섬상조직부이외의 부분의 용적％이고 ; f_WC는 WC의 용적％임)

(C) 접점의 상대밀도가 90vol％이상인 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터용 Ag-Cu-WC-Co접점재료이다.

본 실시예를 설명한다.

접점재료에 의해서 결정된 절단전류치를 최소화하는 것은 저서어지성을 확보하기 위한 필요조건이다.

이 절단전류치는, 통계적인 분포를 갖는 값이고, 매회 동일치를 재현성 좋게 하는 물성치는 다르며, 공업적인 관점에서 본 경우는 그 값은, 소정횟수 측정한 때의 최대치에 의해 평가해야한다.

상기 최대치를 저하시키기 위해서는, 분포의 평균치와 그의 분산을 저하시킬 필요가 있다.

금속성분을 포함하는 접점재료의 경우에는, 전류절단 현상은, 아아크의 음극점에 있어서, 아아크 방전을 유지하고 있는 전하(금속이온 및 전자)와 접점재료로부터 방출되는 금속증기 및 열전자의 밸런스가, 교류전류의 영점치직전에서, 전류 감소에 의한 입력 에너지의 저하에 따라서, 불균형이 발생함으로 인하여 발생한다. 따라서, 절단 전류치의 평균치를 감소시키기 위하여는, 도전성 성분의 증기압이 높고, 전체 접점재료의 열전도도가 낮고, 전류감소에 따라서 감소되는 아아크로부터의 입력 에너지가 내호성 재료의 축열효과에 의해서 보상되고, 필요량의 금속증기 증발시에 소모된 에너지가 전류영점 근방의 레벨에 유지되는 것이 중요하다.

다시말해서, 상기 도전성분의 양이 소정의 특정량보다 더 적은 것이 바람직하다.

Ag-WC와 Ag-Cu-WC접점의 경우에는, 상기 도전 성분양이 65vol％이하인 것이 바람직하다.

또한, 소결 보조성분의 존재가 절단특성을 억제하므로, Co등의 소결 보조성분양이 최소화 되는 것이 바람직하다.

접점의 표면이 실제적으로 이동하며, 따라서 접점재료 조직이 불균일한 것인 경우에는, 아아크의 음극점에서, 절단전류치의 분산이 증가된다. Ag-WC와 Ag-Cu-WC접점의 경우에는, 상기 절단 전류치의 분산을 최소하기위해서는, WC의 입경이 3㎛이하가 돼야한다.

다른한편, 대전류 차단을 가능케하기 위해서는, 전류차단 처리중 발생되는 금속증기의 밀도를 저하시키고, 차단후의 절연회복을 용이하게 할 필요가 있다.

그러나, Ag-WC와 Ag-Cu-WC 접점에서는, 저서어지성(저차단 전류특성)의 관점에서, 음극점으로부터 방출된 금속증기의 양이 커야한다.

따라서, 금속증기의 밀도를 저하시키기 위해서는, 아아크의 음극점을 접점표면상에 원활히 확산시켜야 하고, 음극점의 밀도를 감소시켜야 한다. 금속증기의 방출은 WC/Ag계면에서 최대이므로, 상기 아아크의 음극점을 평활히 이동시키기 위해서는 WC의 입경을 협소하게 하는 것이 바람직한 것으로 고려할 수 있다. 그러나, 극소 입자거리를 갖는 접점재료를 제조하는 경우, WC 의 입자성장 또는 응집이 발생하고, 또한, 입자거리가 증가하게 된다. 따라서, 제조된 재료에서 WC의 평균입자간 거리를 최소화하기 위해서는, 상기 접점재료의 조성물과 WC의 입경으로부터 상기 식(1)에 의해서 산출된 평균입자간 거리가 0.1~0.5㎛이 되는 것이 바람직하다.

상기 Ag-WC와 Ag-Cu-WC 접점의 경우에서, 도전성성분의 양이 25vol％미만이면, 상기 전도도가 현저하게 감소되고, 따라서, 대전류를 통전시키기가 곤란하다.

또한, 상기 접점재료의 상대밀도가 더 작으면, 공극내의 내장가스 및 흡착가스가, 대전류 방전처리중에서 방출되어, 진공도의 감소로 인하여 절연파괴가 발생한다.

따라서, 대전류를 차단하기가 곤란하다.

상기 설명한 바와 같이, 상기 도전성 성분의 적정량, 충분히 적은양의 Co, 충분히 미세한 입경의 WC, 적정 평균입자간 거리의 WC(계산치)및 충분히 높은 상대밀도의 접점에 의해서, 저절단 전류특성과 대전류 차단 특성을 겸비할 수 있다.

상기 설명한 실시예의 접점 제조방법의 일예를 설명한다. 제조에 앞서서, 내호성 성분과 보조성분을 필요 입경 기준에 의하여 분류한다.

예를 들어 분류작업은, 예를 들면 체로 거르는 법과 침강법을 병용하여 용이하게 소정입경의 분말을 얻는다. 먼저, 특정입경을 갖는 특정량의 WC, Co 및/ 또는 C와, 특정입경을 갖는 특정량의 Ag의 일부를 준비하고, 혼합한후, 가압성형하여 분말성형체를 얻는다.

다음, 상기 분말성형체를 이슬점이 -50℃이하인 수소분위기중에서, 또는 1.3×10^-1pa이하의 진공도하에서, 특정온도, 예를 들어 1.150℃에서 (1시간동안)예비소결하여 예비소결체를 얻는다.

다음, 상기 예비소결체의 잔존공극중에 소정량 및 소정비율의 Ag-Cu를 1150℃, 1시간동안 용침시켜 Ag-Cu-Co-WC합금을 얻는다. 용침은 주로 진공중에서 행하나, 수소중에서도 가능하다.

합금중의 도전성분량의 비율 Ag/ (Ag+Cu)의 제어는, 다음과 같이 행하였다. : 예를 들면, 소정비율의 Ag / (Ag+Cu)를 갖는 잉곳(ingot)을, 온도 1200℃, 진공도 1.3×10^-2pa에서 진공용해를 행하여, 얻어진 생성물을 절단하여 용침용 소재로서 사용했다.

도전성분 Ag(Ag+Cu)의 제어의 다른 방법은, 예비소결체를 제조할시에, 소정량의 일부를 WC중에 혼합시킴으로써도, 바람직한 조성의 접점합금을 얻을 수 있다.

따라서, 바람직한 조성의 접점합금을 얻을 수 있다.

WC의 평균입자간 거리는, 도전성분의 전체량, 예비소결중 WC에 예비 배합되는 도전성분량(전체 도전성분량중에서 차지하는, 예비소결시에 WC에 예비배합됨으로써 재료중에 도입된 도전성분의 비율을 하기에서 " 예비배합율"이라고 기재한다.)과, WC입경 및 Co함유량을 조정함으로써 제어된다.

여기서 언급하는 WC의 평균입자간 거리는 상기 식(1)에 의해 얻어지는 값이며, 실제로는 하기와 같이 하여 계산할 수 있다.

상기 식에서, λ_WC는 용침부(㎛)의 WC의 평균압저건 거리, d_WC는 WC의 입경((㎛), f_E는 도전성성분의 양(vol％), fco는 Co함량(vol％), P_E는 예비배합율(vol％)이다.

상기 용침부라함은, 섬상조직을 제외한 잔존부분, 즉, 고도전성 성분의 매트릭스와, 입경 3㎛이하의 내호성 성분에 의하여 구성된 골격으로된 부분을 의미한다.

상기 실시예의 접점재료의 예를 설명한다.

이 경우, 데이타를 얻고 평가하는 방법, 및 평가조건은 전술한 실시예 A의 경우와 동일하다.

[시험대상 접점]

시험대상 접점의 재료와 그 대응 데이타가 표 2에 나타나있다.

표 2에 나타난 바와 같이, Ag-Cu-WC-Co합금중의 도전성 성분의 조성은 69vol％ Ag-Cu(Ag와Cu의 공정(共晶)조성이었다.)(실시에 B21~B24,비교예 B14와 B15)도전성분, 즉, Ag+Cu의 양을 20~70wt％의 범위에서 변경하였고, Ag와 Cu의 합계량에 대한 Ag의 비율[Ag/ (Ag+Cu)×100]은 0~100wt％의 범위에서 변경시켰다. Co함량은, 0~7wt％의 범위에서 변경시켰으며, WC입경은 0.3~5㎛의 범위에서 변경시켰다.

상기 도전성 성분의 양과 예비배합율(접점의 도전성 성분의 합계량에 대한 예비배합에 의해 도입된 도전성 성분의 비율)을 변경함으로써, WC의 평균입자간 거리를 상기 식(2)와 같이 변경된다.

상기 도전성 성분의 양, WC의 입경, Co함량 및 예비배합율중에서 선택된 1요소만을 변경함으로써, WC의 평균입자간 거리를 변경한 실시예 들을 설명한다.

[실시예 B1 및 B2와 B1 및 B2]

접점의 도전성 성분의 양만을 변경하여 접점의 특성을 검사했다.

상기 도전성분의 양이 25~40vol％인 경우 (실시예 B1과 B2), WC의 평균입자간 거리가 적절하고, 그 차단특성은 양호했다.

또한 상기 도전성성분의 양이 비교적 소량이므로 절단 특성이 양호했다.

이와반대로, 상기 도전성 성분의 양이 55vol％이상이면(비교예 B1 및 B2), WC의 평균입자간 거리가 더 크고, 그 차단성능이 감소됐다.

또한, 상기 도전성성분의 양이 과도하게크므로, 절단특성이 감소됐다.

[실시예 B3 및 B4와 비교에 B3 및 B4]

접점의 WC의 입경만을 변경하여 접점의 특성을 검사했다.

상기 WC의 입경이 0.3~0.8㎛인 경우(실시예 B3과 B4),WC의 평균입자간 거리가 적절하고, 그 차단특성은 양호했다. 또한 상기 도전성분의 양이 비교적 소량이므로 절단 특성이 양호했다. 이와반대로, 상기 WC의 입경이 1.5~3.0㎛이상이면(비교예 B3 및 B4), 상기 도전성 성분의 양이 변경치 않으므로 그 차단특성이 허용범위내에 있다.

그러나, WC의 평군입자간 거리는 더 컸고, 그 차단 특성이 감소됐다.

[실시예 B3 및 B4와 비교예 B3 및 B4]

접점의 WC의 입경만을 변경하여 접점의 특성을 검사했다.

상기 WC의 입경이 0.3~0.8㎛인 경우(실시예 B3과 B4), WC의 평균입자간 거리가 적절하고, 그 차단특성은 양호했다. 또한 상기 도전성성분의 양이 비교적 소량이므로 절단 특성이 양호했다. 이와 반대로, 상기 WC의 입경이 1.5~3.0㎛이상이면(비교예 B3 및 B4), 상기 도전성 성분의 양이 변경치 않으므로 그 차단특성이 허용범위내에 있다.

그러나, WC의 평균입자간 거리는 더 컸고, 그 차단 특성이 감소됐다.

[실시예 B5,B6 및 B7과 비교예 B5 및 B6]

접점의 Co함량과 접점의 특성만을 평가했다. WC함량의 변화가 작으므로, 모든 실시예와 비교예에서, Co함량 변화로 인한 WC의 평균입자간 거리의 변화가 미소하고, 그 차단성능이 양호했다.

Co함량이 1.0vol％이하이면(실시예 B5,B6,B7)Co함량이 충분히 적으므로 절단 특성이 양호했고, Co함량이 1.0vol%이상이면(비교에 B5,B6), 그 절단특성이 감소됐다.

[실시예 B8, B9 및 B10과 비교예 B7및 B8]

도전성 성분의 합계량은 25vol％에 일정히 유지하고, 예비배합율만을 변경하여, 접점의 특성을 검사했다. 예비배합율이 40vol％이하이면(실시예 B8,B9 및 B10), WC의 평균입자간 거리는 적절했고, 그 차단특성은 양호했다. 또한, 상기 도전성 성분의 양이 비교적 소량이므로, 절단 특성이 양호했다. 이와 반대로, 상기 예비배합율이 50vol％이면(비교에 B7과 B8), 상기 도전성 성분의 양이 변하지 않으므로, 상기 절단 특성이 변하지 않았다. 그러나, WC의 평균입자간 거리는 더 작았고, 그 차단 성능이 감소됐다.

[실시예 B11 및 B12와 비교예 B9 및 B10]

도전성 성분의 합계량은 65vol％에 일정히 유지하고, 예비배합율만을 변경하여, 접점의 특성을 검사했다. 예비배합율이 55vol％이상이면 (실시예 B11과 B12), WC의 평균입자간 거리는 적절했고, 그 차단 특성은 양호했다. 또한, 상기 도전성 성분의 양이 비교적 소량이므로, 절단 특성이 양호했다. 이와반대로, 상기 예비배합율이 40vol％이면 (비교예 B9과 B10), 상기 도전성 성분의 양이 변하지 않으므로, 상기 절단 특성이 변하지 않았다. 그러나, WC의 평균입자간 거리는 더 컸고, 그 차단 성능이 저하됐다.

실시예 B1~12와 비교예 B1~B10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 도전성 성분의 합계량은 40vol％이하로 하고, WC의 입경을 3㎛이하로하고 Co함량을 1vol％이하로함으로써 만족스런 차단특성을 얻을 수 있다.

절단특성외에 양호한 차단성능을 얻기 위해서는 WC의 평균입자간 거리가 0.1~0.5㎛이고, 접점의 상대밀도가 90vol％이상일 것이 필요하다.

실시예 B1~B12와 비교에 B1~B10에서는, 상기 식(2)의 우항의 변수중 임의의 하나에 의하여 WC의 평균입자간 거리를 제어하나, 2이상의 변수를 변경함으로써, 상기 도전성 성분의 범위와 WC의 평균입자간 거리를 0.1~0.5㎛으로 할 수 있는 WC의 입경 범위를 확대시킨다. 하기 실시예와 비교예에서는 상기 도전성 성분의 양과 WC의 입경과 예비배합율을 변경했다.

[실시예 B13~B16과 비교예 B11 및 B12]

접점의 도전성 성분의 양을 변경함과 동시에, 예비배합율을 변경하고, 0.3㎛에 가장 근사한 레벨의 WC평균입자간 거리를 갖는 접점의 특성을 검사했다.

상기 도전성 성분의 양이 25~65vol％이면,(실시예 B13~B16), WC의 평균입자간 거리가 적절했고, 절단 특성이 양호했다.

또한, 도전성 성분의 양이 비교적 적으므로, 그 절단 특성이 양호했다.

WC의 입경이 3㎛를 초과하는 경우(비교예 13) 상기 예비배합율이 증가될지라도, WC의 평균입자간 거리가 더 컸다. 또한 높은 예비배합율로 인하여 용침부중 WC의 vol％ 증가됐고, 따라서, 페쇄공극이 발생되어 상대밀도를 저하시켰다. 따라서, 그 차단 성능이 크게 감소됐다.

실시예 B1~B20 과 비교예 B1~B13에서는, 도전성 성분이 69vol％ Ag-Cu(Ag-Cu의 공정조성)인 경우를 설명하였으나, 도전성 성분중의 Ag를 후속 실시예 (실시예 B21~B24와 비교예 B14 및 B15)에서와 같은 40vol％이상으로 하면 양호한 절단 특성을 얻을 수 있고 차단특성도 양호했다.

실시예 B1~B20에서는, Co를 소결보조재로서 사용한 접점을 설명하였으나, 다른 철계원소를 사용할 수 있다.

Co대신에 Fe 또는 Ni을 사용한 경우에도(실시에 B25와 B26), 동일한 결과를 얻었다.

[표 2a]

[표 2b]

상기 설명한 실시예 B1~B2과 비교에 B1~B15에서 알 수 있는 바와 같이, 저서어지성과 우수한 대전류 차단 특성을 갖는 진공 인터럽터용 접점재료를 하기 조건을 만족함으로써, 얻을 수 있다.

접점의 도전성분을 Ag 및/ 또는 Cu; Ag와 Cu의 합계량에 대한 Ag의 백분율[Ag / (Ag+Cu)×100]이 40vol％이상 ; 내호성 재료 WC의 입경은 3㎛이하 ; 보조성분(Co, Fe, Ni 및 이들의 조합으로부터 선택)은 1vol％이하 ; 상기식(1)에 의한 용침부의 WC의 평균입자 거리가 0.1~0.5㎛ ; 접점재료의 상대밀도는 90vol％이상.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 하기 효과 및 이점을 얻을 수 있다.

저서어지성과 우수한 대전류 차단특성을 개선 할 수 있고, 동시에 내소모성을 향상시킬수 있다. 따라서, 본 발명은 상기 각종 특성의 안정성이 훨씬 향상된 진공 인터럽터를 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. (a)Ag, Cu 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택한 고도전성 성분 25~70vol％와, (b)Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택한 1원소의 탄화물로 구성된 내호성성분 75~30vol％로 된 진공인터럽터용 접점재료에 있어서, 상기 내호성 성분의 평균입경이 0.3~3㎛이고, 상기 내호성 성분의 평균입자간 거리가 0.1~1㎛인 것이 특징인 진공 인터럽터용 접점재료.
2. 제1항에 있어서, 상기 고도전성 성분이 Cu 50vol％이하인 것이 특징인 진공인터럽터용 접점재료.
3. 제1항에 있어서, Fe, Co, Ni 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택한 보조성분 함량이 10vol％이하인 것이 특징인 진공 인터럽터용 접점재료.
4. 제1항에 있어서, (A) 상기 접점배료의 조성이 하기와 같으며, (ⅰ) 상기 고도전성 성분의 함량이 25~65vol％이고, 고도전성 성분의 합계량에 대한 Ag함량[Ag / (Ag+Cu)×100]이 40~100vol％이고, (ⅱ) 상기 보조성분 함량이 1vol％이하이고, (ⅲ) 잔량은 상기 내호성성분이며, (B) 상기 접점재료의 조직이 하기와 같으며, (ⅰ) 그 일부 또는 전부가 고도전성 성분의 매트릭스와, 입경 3㎛이하의 내호성성분에 의해서 구성된 골격으로 되어 있고, 나머지 부분이 고도전성 성분만으로 되어있고 5㎛ 이상의 거칠은 섬상의 조직을 형성하고 있고, (ⅱ) 상기 섬상조직부를 제외한 나머지부의 내호성성분의 평균입자간 거리(하기식(1)에 의한 계산치)가 0.1~0.5㎛이고,

   (식중, λ_WC는 WC의 평균입자간 거리(㎛)이고, d_WC는 WC의 입경(㎛)이고, f₁는 상기 섭상조직부 이외부분의 vol％이고 ; f_WC는 WC의 vol％임)

   (C) 접점의 상대밀도가 90vol％이상인 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터용 접점재료.