WO2009081659A1 - 真空遮断器の電極接点部材及びその製造方法 - Google Patents

真空遮断器の電極接点部材及びその製造方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an electrode contact member for a vacuum circuit breaker and a method for manufacturing the same, and more particularly to an electrode contact member for a vacuum circuit breaker that can improve a breaking performance by preventing a decrease in withstand voltage and can be easily manufactured.
  • the vacuum circuit breaker 10 is made of metal with sealing metal fittings 12 and 13 interposed between both ends of a substantially cylindrical hollow member 11 made of an insulating material such as ceramic.
  • the end plates 14 and 15 are fixed to form an insulating container, and the inside of the insulating container is configured as a shut-off chamber in a vacuum atmosphere.
  • Each of these conductors 16 and 17 is provided with an opposing electrode in the shielding chamber.
  • each electrode has coil electrodes 19 A and 2 OA having arc grooves as magnetic field generating means for driving an arc, and electrodes fixed to the end faces of the coil electrodes 19 A and 20 A.
  • the contact members 1 9 B and 2 OB are formed.
  • the movable conductor 17 on the movable side is fixed at one end to the end plate 15 and kept airtight by a bellows 18 that fixes the other end on the conductor side, and is operated by an operating device (not shown). It is configured to be movable in the axial direction.
  • the inner surface of the hollow member 11 and the bellows 1 8 Shield cylinders 2 1 and 2 2 are installed to protect the surface.
  • the electrode contact members 19 B and 2 OB which are fixed to the opposing surfaces of the coil electrodes 19 A and 2 OA are capable of blocking the performance of the vacuum circuit breaker 10, that is, from a large current to a small current. Insulation resistance is also high, and it has a great influence on performance such as good adhesion resistance. For this reason, various materials and manufacturing methods have been proposed for the electrode contact members 19 B and 20 B.
  • Patent Document 1 copper (Cu) having good conductivity and chromium (C r) having an arc resistance component are added.
  • a powder mixture containing an appropriate ratio is compressed and sintered in a non-oxygen atmosphere such as in a vacuum to form a Cu—Cr sintered alloy. It has been proposed that this Cu—Cr sintered alloy be cold-worked to make an electrode contact member for a vacuum circuit breaker.
  • Patent Document 2 As an electrode contact member of a vacuum circuit breaker, a mixture of Cu—Cr in an inert gas atmosphere is used. Alternatively, it is melted in a vacuum, and the molten metal is refined by the atomization method to uniformly disperse the Cu matrix with an average particle size of 5 ⁇ or less, and an average particle size of 150 ⁇ m or less. — Obtain Cr alloy powder. It has also been proposed to sinter this Cu-Cr alloy powder to make the average grain size of Cr 2 and to improve the breaking current and weldability.
  • Patent Document 3 a laminate of Cu plate and Cr plate, eleven plates, 1: lamination of grains A laser with a high energy density is irradiated to the entire contact surface of the body, a mixture of Cu and Cr grains, a compact, and a Cu-Cr alloy body with a predetermined overlap rate. Gives extremely high thermal history of peak temperature. As a result, in the region about 50 ⁇ deeper than the irradiated surface of the Cu—Cr alloy body, fine Cr with a diameter of 0.1 to 5 ⁇ is present in the Cu phase, thereby reducing the re-ignition probability.
  • Patent Document 3 a method for manufacturing a contact for a vacuum circuit breaker that improves the breaking characteristics has also been proposed (see Patent Document 3).
  • Patent Document 4 As a contact member of a vacuum circuit breaker, a first layer made of Cu or a Cu alloy, and A laminated composite material made with a second layer of Cu-Cr composite material to be joined to this is used. This ensures high electrical conductivity, thermal conductivity and heat resistance. It has also been proposed to improve the arc resistance (see Patent Document 4).
  • the electrode contact member of the vacuum circuit breaker is known to have improved withstand voltage and breaking performance if the grain size of Cr in the sintered alloy base material is fine and uniform.
  • the Cr powder particle size is about 10 m, the oxidation progresses and sintering takes place. This is difficult, and the oxygen content increases, which reduces the performance of the vacuum circuit breaker.
  • a Cu—Cr alloy electrode contact member manufactured by vacuum arc melting or the like has a fine and uniform structure, and thus has good withstand voltage and interruption performance.
  • the electrical conductivity is low and the contact resistance becomes high as an electrode contact member of the vacuum circuit breaker, and the vacuum arc melting has the disadvantage that it is expensive and the productivity is poor.
  • a method in which a current arc is generated on the surface of the electrode contact member and then rapidly cooled to produce a Cr fine dispersion layer. is there.
  • this current chemical conversion method several arc generation processes are required to uniformly form a film on the contact member surface.
  • the metal vapor caused by the arc during this process has the disadvantage of fouling the inner surface of the ceramic container that constitutes the insulating container of the vacuum circuit breaker and reducing the life of the vacuum circuit breaker.
  • the limit is to produce a Cr fine dispersion layer with a thickness of 10 to 20 ⁇ .
  • the electrode contact member of a vacuum circuit breaker used for a voltage of 72 kV or higher has a number of switching operations. As the number increased, there was a problem that the withstand voltage decreased significantly, and this improvement was required.
  • An object of the present invention is to form a Cr fine dispersion layer having a thickness of 500 to 111111 on the surface of a Cu—Cr alloy base material, and to provide an electrode for a vacuum circuit breaker capable of improving withstand voltage and breaking performance It is to provide a contact member.
  • Another object of the present invention is to add 50 0 ⁇ ! To the surface of the Cu_Cr alloy base material!
  • An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an electrode contact member for a vacuum circuit breaker that can easily form a thick Cr fine dispersion layer of ⁇ 3 mm and that is easy to manufacture. Disclosure of the invention
  • the present invention relates to a contact member that is fixed to each opposing electrode in a vacuum chamber.
  • the contact member has a Cu content of 40 to 80% by weight and a Cr content of 20 to 60% by weight.
  • a Cr fine dispersion layer having a thickness of 500 ⁇ to 3 ⁇ and formed by surface treatment by friction stirrer is formed on the surface of a CuCr alloy base material containing:
  • the Cr particle size in the Cr fine dispersion layer is smaller than the Cr particle size in the Cu-Cr alloy base material, more preferably, the Cr fine dispersion layer.
  • the Cr particle size in the inside is 0.1 to 1 0 ⁇ .
  • the method of manufacturing an electrode contact member for a vacuum circuit breaker according to the present invention includes a Cu—Cr alloy base material including a Cu content of 40 to 80 wt% and a Cr content of 20 to 60 wt%.
  • the surface of this Cu-Cr alloy base material is 500 / ⁇ ⁇ ⁇ thick by surface modification treatment by friction stirring! A Cr fine dispersion layer of ⁇ 3 mm was formed, and the Cr fine dispersion layer was subjected to surface planarization treatment.
  • the thickness of the Cu-Cr alloy base material is 500 0 by friction stirring. Since a Cr fine dispersion layer of ⁇ 3mm is formed, it is possible to prevent the withstand voltage from decreasing, and it is particularly effective when used in a vacuum breaker with a high voltage of 72 kV or higher. In addition, the interruption performance of the electrode contact member can be improved, and since the Cu-Cr alloy base material has good conductivity, it has the advantage of suppressing an increase in contact resistance.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an electrode contact member of a vacuum circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the number of switching times and the withstand voltage when performing a small current switching test of the vacuum circuit breaker with different thicknesses of the Cr fine dispersion layer of the electrode contact member. .
  • FIG. 3 (a) Force (c) is a schematic diagram of the steps showing the method of manufacturing the electrode contact member of the vacuum circuit breaker according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a conventional vacuum circuit breaker. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the electrode contact member of the vacuum circuit breaker of the present invention is shown in FIG.
  • This electrode contact member is formed as a two-layer structure of a Cu—Cr alloy base material 1 and a Cr fine dispersion layer 2.
  • Cu-Cr alloy base material 1 mixes powdered Cu and Cr at a specified ratio, and sinters them in a non-oxygen atmosphere such as in a vacuum or in an inert gas and compresses them so that the particles adhere to each other.
  • the sintered Cu—Cr alloy base material, or a Cu—Cr alloy base material formed by vacuum melting a predetermined ratio of Cu and Cr is used.
  • Cu-C r alloy matrix 1 C r content not model improves 20 weight 0/0 less than the breaking performance, to not be achieved even preventing the withstand voltage decrease, also the 60% by weight C r content If exceeded, the resistance may increase and the conductivity may decrease, and the electrode contact member may become hot and the material may deteriorate. For this reason, 11-11. 1: ⁇ ⁇ 1 in alloy base material 1.
  • the ratio of 1: is preferably 40 to 80% by weight of Cu and 20 to 60% by weight of Cr.
  • These Cu and Cr are formed by appropriately adding bismuth (B i), tellurium (T e), antimony (S b), eve (Nb), and other additive metal materials as necessary, as is well known. .
  • the Cr fine dispersion layer 2 formed on the surface of the Cu-Cr alloy base material 1 has a thickness t of 50 or more, preferably 500! Form to ⁇ 3 mm.
  • This Cr fine dispersion layer 2 is used for friction stir welding (for example, see “Plastics and processing (Journal of the Japan Society of Plastic Chemistry) No. 43 No. 498 (2002-7)").
  • the Cr fine dispersion layer 2 of this Tomei uses the friction stir processing that presses the tip of the rotating material against the surface of the Cu-Cr alloy base material 1 to reduce the frictional heat during rotation of the rotating material. Formed by softening the Cu-Cr alloy base material 1 by processing heat.
  • the particle size of the fine Cr particles forming the Cr fine dispersion layer 2 is set to 10 ⁇ m or less, which is smaller than the particle size of the Cu—Cr alloy base material 1. More preferably, the fine Cr particles have a particle size of 0.1 to 10 ⁇ .
  • the electrode contact member has a two-layer structure composed of the Cu—Cr alloy base material 1 and the Cr fine dispersion layer 2, and the thickness of the Cr fine dispersion layer 2 is 500 ⁇ !
  • the withstand voltage can be prevented from decreasing as the number of times the vacuum circuit breaker is opened and closed.
  • the withstand voltage starts decreasing soon after the open / close test starts, and in the case of 1 ⁇ ⁇ , the characteristic curve ⁇ 10
  • the characteristic curve ⁇ 20 when the number of opening / closing is 60 times as shown above, if the number of opening / closing is over 50 °, the withstand voltage becomes less than half of the original.
  • the Cr fine dispersion layer has a thickness t of 100 m, the withstand voltage starts decreasing from about 100 times as shown in the characteristic curve T 100.
  • the decrease in withstand voltage is remarkably slow as shown by the characteristic curve T 500. Even if the number of times of opening and closing exceeds 10:00, it is possible to suppress a slight decrease in withstand voltage.
  • the electrode contact member of the vacuum circuit breaker according to the present invention is manufactured in a two-layer structure by the procedure as shown in FIGS. 3 (a) to 3 (c), for example. That is, first, a Cu—Cr alloy base material is formed as shown in FIG. Next, as shown in Fig. 3 (b), the tip of a rotating material called a star rod is pressed against the surface of the Cu-Cr alloy base material in the same manner as in friction stir welding, and the rotating material is rotated. The surface is softened by frictional heat and processing heat caused by frictional stirring, and a Cr fine dispersion layer is formed.
  • the surface portion of the Cr fine dispersion layer formed on the Cu-Cr alloy base material is flattened by, for example, machining, and a normal electrode is used as necessary.
  • a spiral groove for driving the arc is formed in the same manner as in FIG.
  • the electrode contact member formed in this way is used by attaching the Cu—Cr alloy base material side to each coil electrode and attaching the surfaces of the Cr fine dispersion layers to each other.
  • the electrode contact member of the vacuum circuit breaker is manufactured into a two-layer structure of a Cu—Cr alloy base material and a Cr fine dispersion layer using friction stirring, the thickness of the Cr fine dispersion layer is reduced. It can be easily reduced to about 500 m to 3 mm, and mass production of the electrode contact member can be easily performed.
  • a Cr fine dispersion layer having a thickness of 500 / im to 3 mm is formed on the surface of the Cu—Cr alloy base material by friction stirring. Therefore, it is possible to prevent the withstand voltage from decreasing, and it is especially effective for vacuum breakers with a high voltage of 72 kV or higher, and the Cr fine dispersion layer can be easily formed by simple processing. Suitable for mass production.

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Abstract

Ｃｕ−Ｃｒ合金母材の表面に厚いＣｒ微細分散層を形成して耐電圧や遮断性能を向上できる真空遮断器の電極接点部材、及びＣｒ微細分散層を容易に形成できて、製造が簡単な真空遮断器の電極接点部材の製造方法を提供する。　　真空遮断器の電極接点部材は、Ｃｕの含有量が４０～８０重量％とＣｒの含有量が２０から６０重量％とを含むＣｕ−Ｃｒ合金母材１の表面に、摩擦攪拌による表面処理で形成した厚さ５００μｍ～３ｍｍのＣｒ微細分散層２を形成する。　このＣｒ微細分散層２は、表面の平坦化処理を施して使用する。

Description

08 069840
1 明 細 書
真空遮断器の電極接点部材及ぴその製造方法 技術分野
本発明は、 真空遮断器の電極接点部材及びその製造方法に係り、 特に耐電圧 の低下を防いで遮断性能を向上でき、 また製造が容易に行える真空遮断器の電極 接点部材及びその製造方法に関するものである。 背景技術
一般に、 図 4に示すように真空遮断器 1 0は、 セラミック等の絶縁材料から なる略円筒状の中空部材 1 1の両端部に、 封鎖金具 1 2、 1 3をそれぞれ介在さ せて金属製の端部板 1 4及び 1 5を固着して絶縁容器を形成し、 この絶縁容器の 内部を真空雰囲気の遮断室に構成する。
遮断室の内部には、 端部板 1 4を貫通して気密に固着する固定側の通電導体 1 6と、 端部板 1 5を貫通する可動側の通電導体 1 7を配置している。 これら通 電導体 1 6及び 1 7には、 それぞれ遮断室内で対向する電極を取り付けている。
各電極は例えば図 4に示す如く、 アークを駆動する磁界発生手段となる円弧 溝を備えるコイル電極 1 9 A、 2 O Aと、 各コイル電極 1 9 A、 2 0 Aの端面側 に固着する電極接点部材 1 9 B、 2 O Bとから形成されている。
可動側の通電導体 1 7は、 一端を端部板 1 5に固定すると共に、 他端を通電 導体側に固定するべローズ 1 8により気密を保持し、 操作装置 （図示せず） によ つて軸方向に移動可能に構成する。 そして、 操作装置を動作させての電流遮断 の際に、 電極接点部材 1 9 B、 2 O B間等に発生するアークに基づく悪影響を防 止するため、 中空部材 1 1の内面やべローズ 1 8面を保護するシールド筒 2 1や 2 2を配置している。
ところで、 コイル電極 1 9 A、 2 O Aの対向面に固着する電極接点部材 1 9 B、 2 O Bは、 真空遮断器 1 0の性能、 即ち大電流から小電流まで良好に遮断で きて絶縁耐カも高く、 しかも耐融着性が良いこと等の性能に大きく影響する。 このため、 電極接点部材 1 9 B、 20 Bとして、 従来から種々の材料や製造方法 が提案されている。
例えば、 日本の特許公表公報平成 4— 50 5 986号 （特許文献 1) に載さ れているように、 導電性の良好な銅 （Cu) と耐アーク性成分のクロム （C r) とを適切な割合で含む粉末混合物を、 圧縮してから真空中等の非酸素雰囲気で焼 結して C u— C r焼結合金を作る。 そして、 この C u— C r焼結合金を冷間加 ェして真空遮断器の電極接点部材を作って、 使用することが提案されている。
また、 真空遮断器の電極接点部材として、 日本の特許公開公報平成 4一 9 5 3 1 8号 （特許文献 2) に記載されているように、 Cu— C rの混合物を不活性 ガス雰囲気中又は真空中で溶融し、 この溶湯をァトマイズ法で微細化して C uマ トリックス中に均一に分散した平均粒径 5 μπι以下の C rを含み、 しかも平均粒 径 1 50 /im以下の C u— C r合金粉末を得る。 そして、 この Cu— C r合金 粉末を焼結して C rの平均粒径を 2から とし、 遮断電流や対溶着性等の 向上を図ることも提案されている。
更に、 日本の特許公開公報平成 4— 3 1 2723号 （特許文献 3) に記載さ れているように、 Cu板と C r板との積層体や、 じ11板€ 1：粒との積層体、 Cu 粒と C r粒との混合体や成形体、 C u— C r合金体の接点表面全面に、 高工ネル ギ密度を有するレーザを所定のオーバラップ率で照射し、 急激でしかもピーク温 度の極めて高い熱履歴を与える。 これにより、 Cu— C r合金体の照射表面よ り深さ 50 μΐη程度の領域で、 Cu相中に直径が 0. 1から 5 μηιの微細 C rを 存在させ、 再点弧発生確率を小さくし、 遮断特性を向上させる真空遮断器用接点 の製造方法も提案されている （特許文献 3参照） 。
また更に、 真空遮断器の接点部材として、 B本の特許公開公報平成 1 1一 2 2905 7号 （特許文献 4) に記載されているように、 Cu又は Cu合金からな る第 1層と、 これと接合する C u— C r系複合材料からなる第 2層とで作る積層 複合材料を用いている。 これにより、 高い電気伝導度や熱伝導率及び耐熱性を 有し、 しかも耐アーク性の良くできるようにすることも提案されている （特許文 献 4参照） 。
上記したように真空遮断器の電極接点部材は、 焼結合金母材中の C rの粒径 が微細でかつ均一な組織であれば、 耐電圧や遮断性能が向上することが知られて いる。 し力 し、 上記した各特許文献の如き通常の固相焼結による焼結合金母材 の製造では、 C r粉の粒径が 1 0 m程度であると、 酸化が進んでしまつて焼結 が難しく、 しかも酸素含有量が増加するため、 真空遮断器の性能を低下させてし まうことになる。
また、 特許文献 2のように真空アーク溶解等'により製造する C u— C r合金 の電極接点部材は、 微細で均一な組織となるので、 良好な耐電圧や遮断性能を有 する。 し力 し、 導電率が低くて真空遮断器の電極接点部材としては接触抵抗が 高くなつてしまうし、 真空アーク溶解は高価でしかも生産性が悪い欠点がある。
更に、 3 6 k V以上の電圧の真空遮断器では、 電極接点部材の表面に電流ァ ークを発生させ、 その後急速冷却させて C r微細分散層を生成する方法 （電流化 成法） もある。 この電流化成法では、 接点部材面に均一に皮膜を生成させるには、 何回かのアーク発生処理が必要である。 その上、 この処理時のアークによる金 属蒸気が、 真空遮断器の絶縁容器を構成するセラミック容器の内面を汚損し、 真 空遮断器の寿命を低下させてしまう欠点がある。 しかも、 1 0から 2 0 μ πιの 厚さの C r微細分散層を生成するのが限度であって、 7 2 k V以上の電圧に使用 する真空遮断器の電極接点部材では、 開閉回数が多くなるに従って、 耐電圧の低 下が著しくなる問題があり、 この改善が要求されていた。
本発明の目的は、 C u— C r合金母材の表面に、 5 0 0 111〜3 111111厚さの C r微細分散層を形成し、 耐電圧や遮断性能を向上できる真空遮断器の電極接点 部材を提供することにある。
また、 本発明の他の目的は、 C u _ C r合金母材の表面に、 5 0 0 μ π！〜 3 mmの厚い C r微細分散層を容易に形成でき、 しかも製造が簡単な真空遮断器の 電極接点部材の製造方法を提供することにある。 発明の開示
本発明は、 真空雰囲気の遮断室内で対向する各電極に固着する接点部材であ つて、 前記接点部材は C uの含有量が 40〜 80重量％と C rの含有量が 20〜 60重量％とを含む C u-C r合金母材の表面に、 摩擦攪拌による表面処理で形 成した厚さ 500 ιη~3ηιιηの C r微細分散層を形成したことを特徴としてい る。
好ましくは、 前記 C r微細分散層中の C r粒径は、 C u— C r合金母材中の C r粒径より小さくしたことを特徴としており、 更に好ましくは、 前記 C r微細 分散層中の C r粒径は、 0. 1〜1 0 πιであることを特徴としている。
また、 本発明による真空遮断器の電極接点部材の製造方法は、 Cuの含有量 が 40〜 80重量％と C rの含有量が 20〜 60重量％とを含む C u— C r合金 母材を用い、 この Cu— C r合金母材の表面を摩擦攪拌による表面改質処理によ り厚さ 500 /Χ Π！〜 3mmの C r微細分散層を形成し、 前記 C r微細分散層には 表面の平坦化処理を施したことを特徴としている。 発明の効果
本発明の真空遮断器の電極接点部材によれば、 C u— C r合金母材の表面に、 摩擦攪拌によって厚さ 5 00 ！〜 3mmの C r微細分散層を形成しているため、 耐電圧が低下するのを防止でき、 特に 72 k V以上の高電圧の真空遮断器に使用 すると効果的である。 また、 電極接点部材の遮断性能を向上でき、 しかも Cu 一 C r合金母材は導電率が良好なため、 接触抵抗が増加するのを抑制できる利点 がある。
また、 真空遮断器の電極接点部材の製造方法によれば、 。11ー。 1：合金母材 の表面に、 厚さ 500 π！〜 3 mmの C r微細分散層を'摩擦攪拌による表面処理 で容易に形成でき、 加工も簡単に容易に行えるため、 真空遮断器の電極接点部材 を量産するのに好適である。 図面の簡単な説明
図 1は、 本 明の一実施例である真空遮断器の電極接点部材を示す断面図で ある。
図 2は、 電極接点部材の C r微細分散層の異なった厚みで、 真空遮断器の進 み小電流開閉試験時を行つたときの開閉回数と耐電圧との関係を示す特性図であ る。
図 3の （a) 力 ら (c) は、 本発明の一実施例である真空遮断器の電極接点 部材の製造方法を示す工程の概略図である。
図 4は、 従来の真空遮断器の例を示す概略縦断面図である。 発明を実施するための最良の形態
〔実施例 1〕
本発明の真空遮断器の電極接点部材を、 図 1に示している。 この電極接点部 材は、 Cu— C r合金母材 1と C r微細分散層 2の 2層構造として形成している。 Cu-C r合金母材 1は、 粉末状の C uと C rを所定の割合で混合し、 真空或い は不活性ガス中等の非酸素雰囲気で焼結すると共に圧縮して粒体を密着させた焼 結 C u— C r合金母材や、 所定の割合の C uと C rを真空溶解して形成した C u —C r合金母材を使用する。
Cu-C r合金母材 1は、 C r含有率が 20重量0 /0より小さいと遮断性能の 向上が図れず、 耐電圧低下の防止も図れないし、 また C r含有率が 60重量％を 超えると、 抵抗が高くなつて導電率の低下や、 電極接点部材が高温となって材料 が劣化する恐れがある。 このため、 じ11ー。 1：合金母材1中の〇\1及ぴ。1：の 割合は、 望ましくは C uの含有量が 40 %〜 80重量％、 C rの含有量が 20〜 60重量％でぁる。 これら Cu及び C rに、 必要に応じて周知の如くビスマス (B i ) 、 テルル （T e) 、 アンチモン （S b) 、 ェォブ (Nb) 、 その他の添 加用金属材料を適宜加えて形成する。 Cu-C r合金母材 1の表面に形成する C r微細分散層 2は、 厚さ tが 50 以上、 望ましくは 500 ！〜 3 mmに形成する。 この C r微細分散層 2は、 金属板間の接合を行う摩擦攪拌接合 （例えば、 「塑性と加工 （日本塑性加 ェェ学会誌） 第 43卷 第 498号 （2002— 7) 」 参照） 技術を活用する。 本宪明の C r微細分散層 2は、 C u— C r合金母材 1の表面に回転加工材の先端 を押し当てる摩擦攪拌の加工を活用し、 回転加工材の回転時の摩擦熱及び加工熱 によって、 Cu— C r合金母材 1を軟化させて形成する。
そして、 C r微細分散層 2を形成する微細 C r粒子の粒径は、 C u— C r合 金母材 1の粒径に比べて小さな粒径の 1 0 μ m以下にする。 より望ましくは、 微細 C r粒子の粒径を、 0. 1〜10 μπιの粒径となるようにする。
このように電極接点部材を、 C u— C r合金母材 1と C r微細分散層 2から なる 2層構造とし、 C r微細分散層 2の厚さをしかも 500 π！〜 3 mmに形成 すると、 真空遮断器の開閉回数が増えるに従って、 耐電圧が低下傾向となるのを 抑制することができる。
これを図 2に示す電圧 72 k Vの真空遮断器を使用し、 コンデンサバンクの 開閉時における投入電流 1 k A P—遮断電流 200 A r m sで行った進み小電流 開閉試験の特性図により説明する。 図 2では、 電極接点部材の C r微細分散層 の厚み tを、 10、 20、 1 00、 500 mと変化させて試験した場合、 それ ぞれ特性曲線 T 1 0から T 500に示すようになった。
即ち、 C r微細分散層の厚み t力 S 1 0及び 20 mの電極接点部材では、 開 閉試験が始まってまもなく耐電圧の低下が始まり、 しかも 1 Ο μΐηの場合は特性 曲線 Τ 10に示す如く開閉回数 60回、 また 20 / mの場合は特性曲線 Τ 20に 示す如く開閉回数 50◦回を超えると、 耐電圧が当初の半分以下となる。 更に、 C r微細分散層の厚み tが 1 00 mでも、 特性曲線 T 1 00に示す如く開閉回 数が 1 00回程度から耐電圧の低下が始まってしまっている。 これに対して、 本発明のように C r微細分散層の厚み tが 5 0 0 μ mの電極 接点部材の場合は、 特性曲線 T 5 0 0に示す如く耐電圧の低下は著しく遅くなり、 開閉回数が 1 0 0 0回を越えても僅かな耐電圧の低下に抑制できるようになる。
本発明の真空遮断器の電極接点部材は、 例えば図 3 ( a ) から （c ) に示す ような手順によって 2層構造に製造する。 即ち、 まず図 3 ( a ) に示す如く C u— C r合金母材を形成する。 次に、 図 3 ( b ) 示す如く C u— C r合金母材 の表面に、 摩擦攪拌接合で用いるのと同様に、 スターロッドと称する回転加工材 の先端を押し当て、 回転加工材を回転させた時の摩擦攪拌による摩擦熱及び加工 熱によって表面を軟ィ匕させ、 C r微細分散層を形成する。
最後に、 図 3 ( c ) 示す如く C u— C r合金母材に形成した C r微細分散層 の表面部分を、 例えば機械加工によって平坦化処理を施し、 また必要に応じて通 常の電極と同様にアークを駆動する螺旋状溝を形成する。 このように形成した 電極接点部材は、 各コィル電極に C u— C r合金母材側を固着させ、 C r微細分 散層の面が互いに対向するよう取り付けて使用する。
上記のように真空遮断器の電極接点部材を、 摩擦攪拌を用いて C u— C r合 金母材と C r微細分散層の 2層構造に製造すると、 C r微細分散層の厚さを 5 0 0 m〜 3 mm程度に容易にでき、 しかも電極接点部材の量産化を簡単に行うこ とができる。 産業上の利用可能 '性
本発明の真空遮断器の電極接点部材及びその製造方法は、 C u— C r合金母 材の表面に、 摩擦攪拌によって厚さ 5 0 0 /i m~ 3 mmの C r微細分散層を形成 しているため、 耐電圧が低下するのを防止でき、 特に 7 2 k V以上の高電圧の真 空遮断器用として効果的であり、 また C r微細分散層を簡単な加工で容易に形成 できるので、 量産するのに好適である。

Claims

8 請 求 の 範 囲
1 . 真空雰囲気の遮断室内で対向する電極接点部材であって、 前記電極接点部 材は C uの含有量が 4 0〜 8 0重量0 /0と C rの含有量が 2 0〜 6 0重量0 /0とを含 む C u— C r合金母材の表面に、 摩擦攪拌による表面処理で形成した厚さ 5 0 0 // 111〜3 111111の〇 r微細分散層を形成したことを特徴とする真空遮断器の電極接 点部材。
2 . 請求項 1において、 前記 C r微細分散層中の C r粒径は、 C u— C r合金 母材中の C r粒径より小さくしたことを特徴とする真空遮断器の電極接点部材。
3 . 請求項 1において、 前記 C r微細分散層中の C r粒径は、 0 . 1〜 1 0 μ mであることを特徴とする真空遮断器の電極接点部材。
4 . C uの含有量が 4 0〜 8 0重量％とじでの含有量が 2 0〜 6 0重量0 /0とを 含む C u— C r合金母材を形成し、 前記 C u— C r合金母材の表面を摩擦攪拌に よる表面改質処理により厚さ 5 0 0 /ι πι〜3 ιηπιの C r微細分散層を形成し、 前 記 C r微細分散層には表面の平坦ィヒ処理を施したことを特徴とする真空遮断器の 電極接点部材の製造方法。
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