WO2011162398A1

WO2011162398A1 - 真空遮断器用電極材料の製造方法、真空遮断器用電極材料及び真空遮断器用電極

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Publication number: WO2011162398A1
Application number: PCT/JP2011/064608
Authority: WO
Inventors: 泰司野田; 裕昌佐藤
Original assignee: 株式会社日本Ａｅパワーシステムズ
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2011-12-29
Also published as: US9281136B2; US20150200059A1; EP2586882A1; EP2586882A4; TW201226079A; CN103038376A; CN103038376B; EP2586882B1; TWI455775B; US20130199905A1; US9570245B2

Abstract

耐電圧や大電流遮断性能やコンデンサ開閉性能を向上できる真空遮断器用電極材料の製造方法、真空遮断器用電極材料及び真空遮断器用電極を提供する。真空遮断器用電極材料は、混合工程と、プレス焼結工程と、Ｃｕ溶浸工程で製造する。混合工程で、粒径が０．８～６μｍのＭｏ粉と粒径が４０～３００μｍのテルミットＣｒ粉とを、混合比率をＭｏ：Ｃｒ＝１：１～９：１にすると共に混合重量をＭｏ≧Ｃｒにして均一に混合する。プレス焼結工程で、混合した混合物をプレス圧１～４ｔ／ｃｍ２で加圧成形して成形体を形成し、かつ成形体を加熱炉において１１００～１２００℃の温度で１～２時間保持する焼結を行って仮焼結体を作る。Ｃｕ溶浸工程で、仮焼結体上にＣｕ薄板を配置し、加熱炉において１１００～１２００℃の温度で１～２時間保持することで仮焼結体中にＣｕを液相焼結させて溶侵させる。真空遮断器用電極の接触材は、上記の如く製造した粒径２０～１５０μｍのＣｕが３０～５０ｗｔ％と、粒径１～５μｍのＭｏ－Ｃｒが５０～７０ｗｔ％を含有する中央部材と、この中央部材と相性が良くかつ高遮断性能である高耐電圧材料製であって中央部材の外側に配置して固着するＣｕ－Ｃｒ材の外周部材とを用いて一体に構成している。

Description

真空遮断器用電極材料の製造方法、真空遮断器用電極材料及び真空遮断器用電極

　本発明は真空遮断器用電極材料の製造方法、真空遮断器用電極材料及び真空遮断器用電極に係り、特にモリブデン（Ｍｏ）−クロム（Ｃｒ）合金材料を用いた遮断性能の良好な高電圧大容量の真空遮断器用電極材料の製造方法、真空遮断器用電極材料及び真空遮断器用電極に関する。

　真空遮断器は、真空状態を維持可能なセラミック製の円筒状の絶縁容器内に、固定側及び可動側の両電極を、同軸上に対向させて配置することによりバルブ本体を構成し、バルブ本体の近傍に設ける操作器によって、可動側の電極を開方向に移動させ、電流を遮断している。
　近年の真空遮断器では、例えば日本の特許公開公報２００３−９２０５０号（特許文献１）及び日本の特許公開公報２０１０−１１３８２１号（特許文献２）等に記載されているように、固定側及び可動側の各電極はアーク発生時に縦磁界が生ずる構造である。そして、可動側の電極が移動する開極時に、両電極は離れて予め定めた間隙を維持し、開極した電極間に生ずるアークを、縦磁界により拡散させて大電流の遮断を可能にしている。
　縦磁界形の各電極は、導電棒の端部にカップ形接触材を固定し、この端面にアーク発生部となる接触板を固着している。カップ形接触材は、反導電棒側となる一端の外周面部分に軸線に対して傾斜させた複数のスリットを形成して電流の流れる複数の通路、所謂コイル部を有する構造である。このカップ形接触材の使用により、縦磁界形の電極の可動側が開方向に移動したとき、コイル部に流れる電流で縦磁界を発生させ、この縦磁界を活用して接触板部分に点弧したアークを拡散させて電流を遮断する。
　高電圧で大容量の真空遮断器では、接触及び開離動作が繰り返される縦磁界形の各電極は、その接触面となる接触板の電極材料として、電流遮断性能や耐電圧性能等の電気的特性の良好な材料が使用されている。一般的には、真空遮断器用電極材料は、導電性の良好な銅（Ｃｕ）と耐アーク性成分のＣｒやＭｏ等を予め定めた割合で混合し、この混合物を加圧成形してから、真空中等の非酸素雰囲気で焼結して焼結体を製造し、この焼結体を使用している。
　例えば、日本の特許公報第３９２６９９４号（特許文献３）には、電流遮断性能や耐電圧性能等の電気的特性の良好な電極材料として、Ｃｕ−Ｃｒ系の電極材料を製造するとき、基材として用いられるＣｕと、電気的特性を向上させるＣｒ及びＣｒ粒子を微細にする耐熱元素の各粉末を混合した後、焼結体を得る電極材料が提案されている。
　この電極材料の組成範囲は、重量比でＣｕ　２０~８０％、Ｃｒ　１０~８０％、Ｍｏ　０．００１~８０％、タングステン（Ｗ）　０．０１~８０％、タンタル（Ｔａ）　０．００１~８０％、ニオブ（Ｎｂ）　０．００１~８０％、バナジウム（Ｖ）　０．００１~８０％であるとされている。
　また、日本の特許公開公報２００２−１５６４４号（特許文献４）には、溶着や消耗が少なくて耐弧性能を改善でき、低接触抵抗で信頼性の高い真空遮断器用接点材料として、Ｃｕ、銀（Ａｇ）及び金（Ａｕ）のうち少なくとも一種の含有量が２０~４５重量％からなる高導電成分と、Ｗ、Ｍｏのうち少なくとも一種の含有量が５５~８０重量％からなる耐弧成分とを含む接点材料と、この接点材料の金属組織に最大断面積が０．００１~０．００５ｍｍ^２のものが複数点在して設けられた高導電成分相とを備えることが提案されている。また、この電極材料の製造の最終工程で、更に高導電成分を焼結体の空孔に溶浸させる溶浸工程を行うことも提案されている。
　上記特許文献３に記載のように、真空遮断器用電極材料では事故電流等に対する電流遮断性能（以下「大電流遮断性能」という）や耐電圧性能等の電気的特性を向上させるには、Ｃｕ系電極材料におけるＣｕ基材中のＣｒ、Ｍｏ等の高融点材の含有量を多くし、かつＣｒ等の粒径を微細化して均一に分散させると良好である。しかし、高融点材であるＣｒ、Ｍｏ等の含有する量を増やしすぎると、真空遮断器用電極材料は、Ｃｕ分の含有量の低下によって導電率が下がって接触抵抗値が上昇してしまい、かつ大電流遮断性能が低下するし、更には容量負荷を遮断した時の遮断性能（以下「コンデンサ開閉性能」という）が満足できなくなる欠点がある。また、特許文献４に記載の如く、特にＣｕ粉とＷ粉を混合して製造するＣｕ−Ｗ系の電極材料では、大電流遮断性能やコンデンサ開閉性能が低くなることから、真空遮断器に使用できなくなる。
　高電圧大容量の真空遮断器に使用する電極材料は、高融点材であるＣｒ等の含有量を増加する必要があることが知られている。ところが、この電極材料の場合には、大電流遮断性能が低下する上、接触抵抗が増加してしまうという問題があった。
　また、真空遮断器の電流遮断時における電極の接触板部分での衝撃電圧（以下、「ＩＭＰ」と略称する。）特性を検討してみると、アーク発生時の接触板の外周部付近は、電界強度が高くなって電界集中を引き起してＩＭＰ耐電圧絶縁破壊が発生し易くなる。このため、縦磁界形の電極を使用する真空遮断器では、電極の接触板部分におけるＩＭＰ耐電圧の向上及びより一層の大電流遮断性能やコンデンサ開閉性能を向上することが望まれている。
　なお、Ｍｏ−Ｃｒ合金組織中にＣｕを溶浸させた材料で接触板を形成し、Ｍｏ配合量を多くすると、電界による電子放出が増え、ＩＭＰによる放電が電界の高い部分でおこってしまい、ＩＭＰに対する耐電圧が低下する欠点が生じてくる。また、縦磁界形の電極の接触板を、高融点材のＣｒ等の含有量を増加させたＩＭＰ特性の良好なＣｕ−Ｃｒ合金材のみで形成すると、大電流遮断性能やコンデンサ開閉性能が低下する。
　本発明の目的は、電極材料中に耐弧成分の含有量が多くなっても、耐電圧や大電流遮断性能やコンデンサ開閉性能を向上できる真空遮断器用電極材料の製造方法及び真空遮断器用電極材料を提供することにある。
　また、本発明の他の目的は、ＩＭＰ耐電圧を向上できしかも大電流遮断性能やコンデンサ開閉性能も向上できる真空遮断器用電極を提供することにある。

　本発明の真空遮断器用電極材料の製造方法は、粒径が０．８~６μｍのＭｏ粉と粒径が４０~３００μｍのテルミットＣｒ粉とを、混合比率をＭｏ：Ｃｒ＝１：１~９：１にすると共に混合重量をＭｏ≧Ｃｒにして均一に混合する混合工程と、前記混合工程で混合した混合物をプレス圧１~４ｔ／ｃｍ^２で加圧成形して成形体を形成し、かつ前記成形体を１１００~１２００℃の温度で１~２時間保持する焼結を行って仮焼結体を作るプレス焼結工程と、前記プレス焼結工程で形成した仮焼結体上にＣｕ薄板を配置し、１１００~１２００℃の温度で１~２時間保持して前記仮焼結体中にＣｕを液相焼結させて溶侵させるＣｕ溶浸工程からなることを特徴としている。
　このようにして製造した真空遮断器用電極材料は、粒径２０~１５０μｍのＣｕが３０~５０ｗｔ％と、粒径１~５μｍのＣｒＭｏが５０~７０ｗｔ％を含有することを特徴としている。
　また、本発明の真空遮断器用電極は、導電棒の端部に固定するカップ形接触材と、前記カップ形接触材の端面に固着されてアーク発生部となる接触板とにより構成され、かつ前記カップ形接触材の一端の外周面部分に、軸線に対して傾斜させた複数のスリットを設けた縦磁界形とする際に、前記接触板は、材料は、粒径２０~１５０μｍのＣｕが３０~５０ｗｔ％と、粒径１~５μｍのＭｏ−Ｃｒが５０~７０ｗｔ％を含有する中央部材と、前記中央部材と相性が良くかつ高遮断性能である高耐電圧材料製であって前記中央部材の外側に配置して固着するＣｕ−Ｃｒ材で形成した外周部材とを用いて一体に構成したことを特徴としている。
　好ましくは、前記外周部材は焼結合金にて環状に形成し、前記中央部材は焼結合金にて円板状に形成したことを特徴としている。また好ましくは、前記中央部材は前記カップ形接触材側に円形銅板を固着したことを特徴とし、また前記外周部材は高耐電圧材料にて凹円板形に形成し、前記外周部材の凹部に高電流遮断性能材料製の前記中央部材を配置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用電極材料の製造方法は、Ｍｏ粉とテルミットＣｒ粉とを用い、混合比率をＭｏ：Ｃｒ＝１：１~９：１でかつ混合重量をＭｏ≧Ｃｒして均一に混合し、この混合物を所定のプレス圧で加圧成形して成形体を形成し、この成形体を焼結して仮焼結体を形成し、仮焼結体上にＣｕ薄板を配置した状態で加熱を行い、仮焼結体中にＣｕを液相焼結させて溶侵させて電極材料を製造するものであるから、容易に製造することができる。
　しかも、電極材料はＭｏ−Ｃｒ微細合金の母材組織にＣｕが溶浸して均一に分布した組織となるため、従来に比べて硬度が高くて耐アーク性が向上するし、接触抵抗の増加を抑制できて、真空遮断器で要求される大電流遮断性能や耐電圧性能等の電気的特性、更にはコンデンサ開閉性能も向上できる。
　また、本発明の如く真空遮断器用電極を構成すれば、接触板は電極中央部に粒径２０~１５０μｍのＣｕが３０~５０ｗｔ％と、粒径１~５μｍのＭｏ−Ｃｒが５０~７０ｗｔ％を含有する中央部材を用いて形成しているので、大電流遮断性能やコンデンサ開閉性能を向上できるし、また接触板は電極外周部にＣｕ−Ｃｒ材外周部材を用いて形成しているので、ＩＭＰに対して従来のものよりも一層耐電圧を向上させることができる。更に、接触板を構成する外周部材及び中央部材の双方を、焼結合金を用いて形成すれば、容易に製作できて縦磁界形の電極を経済的に製作することがことができる。

　図１は、本発明の真空遮断器用電極材料の製造方法で製造した電極材料の金属組織の顕微鏡写真である。
　図２は、図１を拡大した顕微鏡写真である。
　図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ異なるＭｏ−Ｃｒの混合比における本発明の真空遮断器用電極材料の定格遮断試験結果をアーク時間と遮断電流の関係で示した図である。
　図４は、本発明の真空遮断器用電極の一実施例を示す概略縦断面図である。
　図５は、本発明の他の実施例である真空遮断器用電極を示す概略縦断面図である。
　図６は、本発明の別の実施例である真空遮断器用電極を示す概略縦断面図である。
　図７は、真空遮断器用電極間の間隔が１２ｍｍのときのＣｕ−Ｃｒ材及びＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ材の衝撃電圧特性図である。
　図８は、真空遮断器用電極間の間隔が２０ｍｍのときのＣｕ−Ｃｒ材及びＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ材の衝撃電圧特性図である。

　以下、本発明の真空遮断器用電極材料の製造方法及び真空遮断器用電極材料について、順に説明する。真空遮断器用電極材料の製造には、主原材料にＭｏ粉とＣｒ粉を用いている。Ｍｏ粉は、市販の粒径が０．８~６μｍのものを用い、またＣｒの微粒子粉は酸化し易いことから、微粒子粉は使用できないため、テルミットＣｒ粉を使用する。テルミットＣｒ粉は、粒径が４０~８０μｍ程度のものが望ましいが、市販の粒径が４０~３００μｍものを使用することができる。また、市販されているテルミットＣｒ粉の酸素含有量は、１２００ｐｐｍ以下であって、５００から１２００ｐｐｍであるから、これを使用することができる。
　Ｍｏ粉とテルミットＣｒ粉とは、後述するように両者の混合比率を１：１以上のＭｏ：Ｃｒ＝１：１~９：１にすると共に、混合重量をＭｏ≧Ｃｒにし、両者を均一に混合する。好ましいＭｏ−Ｃｒの混合比率は、後述する実施例の試料での検討によれと、Ｍｏ：Ｃｒ＝３：１程度である。また、耐弧成分であるＣｒは、いずれの混合比率の場合でも５~１５ｗｔ％程度存在すると大電流遮断性能やコンデンサ開閉性能が良好になるから、真空遮断器用電極材料としてより一層好適となる。
　本発明の真空遮断器用電極材料の製造は、Ｍｏ粉とテルミットＣｒ粉を均一に混ぜ合わせる混合工程と、混合物を所定のプレス成形圧力で加圧成形して成形体を形成し、かつこの成形体を予め定めた温度に加熱して仮焼結体を作るプレス焼結工程と、作った仮焼結体上にＣｕ薄板を配置して定めた温度に加熱して仮焼結体中にＣｕを溶侵させるＣｕ溶浸工程によって製造している。
　更に具体的に説明すると、混合工程では上記した条件を満たすＭｏ粉とテルミットＣｒ粉を準備し、最初の工程でこれらを均一に混合する混合処理を施して混合物を作る。続くプレス焼結工程では、混合物を所定の形状の金型に入れ、プレスによる成形圧力を１~４ｔ／ｃｍ^２にして短時間で圧縮成形する加圧成形の処理を施し、成形体を形成する。この成形体は、加熱炉において１１００~１２００℃の温度で１~２時間保持する焼結を行い、Ｍｏ−Ｃｒ合金組織の仮焼結体（スケルトン）を作る。
　最後のＣｕ溶浸工程では、Ｍｏ−Ｃｒ合金組織の仮焼結体上に、このＭｏ−Ｃｒ合金組織と濡れ性の非常に良好なＣｕ薄板を配置した状態で、同様に加熱炉において１１００~１２００℃の温度で１~２時間保持する溶浸処理を施している。このようにすると、微細なＭｏ−Ｃｒ合金の焼結母材内に、数十μｍ程度のＣｕを液相焼結させて均一に溶侵させることができる。
　仮焼結体を作る際の１１００~１２００℃の温度で１~２時間保持する焼結は、Ｍｏ粉とテルミットＣｒ粉の混合比率から考慮して加熱温度と時間を適切に設定して行わせることができる。また、同様にＣｕ溶浸工程の１１００~１２００℃の温度で１~２時間保持する溶浸処理も、Ｃｕ溶浸の程度を考慮して同様に加熱温度と時間を適切に設定して行わせることができる。
　真空遮断器用電極材料の実施例と比較例
表１には、上記した本発明の製造方法の混合工程、プレス焼結工程、Ｃｕ溶浸工程とによって製造した真空遮断器用電極材料の実施例を試料ＮＯ．１~１２に示し、比較例として従来の方法で製造したＣｕ−Ｃｒ主体の真空遮断器用電極材料を、試料ＮＯ．１３に示している。

　試料ＮＯ．１~１２の真空遮断器用電極材料は、いずれも表１記載のＭｏ−Ｃｒの混合比率で均一に混合し、これを試料ＮＯ．１２を除いて試料ＮＯ．１~１１は記載のように最大４ｔ／ｃｍ^２~最小１ｔ／ｃｍ^２のプレスによる成形圧力を加えて成形し、加熱炉で１１５０℃の温度で１．５時間保持する焼結を行い、Ｍｏ−Ｃｒ合金組織の仮焼結体を作った。その後、仮焼結体上にＣｕ薄板を配置した状態で、加熱炉で１１５０℃の温度で１．５時間保持する溶浸処理によって、Ｍｏ−Ｃｒ合金組織中にＣｕを均一に分散させ、Ｃｕがそれぞれ表１記載のｗｔ％を含むように製造した。
　上記した方法で製造した真空遮断器用電極材料は、図１の倍率×１００の顕微鏡写真及び図２の倍率×５００の顕微鏡写真に示すように、Ｍｏ粒子にＣｒが拡散固着した状態である粒径１~５μｍの微細なＭｏ−Ｃｒ合金組織（白色箇所）中に、粒径２０~１５０μｍのＣｕ（黒色箇所）が分散した組織となっている。これは、Ｃｕ溶浸工程でＭｏ粒子を付着させていたＣｒが、拡散固着していく過程で生ずる空隙部分に、Ｃｕが溶浸していった結果であると推定される。
　表１の試料ＮＯ．１~５は、Ｍｏ：Ｃｒの混合比率が約３：１、９：１、約４：１、即ち混合重量がＭｏ＞Ｃｒであって、成形圧力が４ｔ／ｃｍ^２、３ｔ／ｃｍ^２、１ｔ／ｃｍ^２と異なっているが、接触抵抗はいずれも従来の試料ＮＯ．１３よりも小さく、しかもブリネル硬度が大きく真空遮断器用電極材料として好適なものと判定できた。また、試料ＮＯ．６~８は、混合比率が略１：１で成形圧力を上記と同じように変えたものであるが、接触抵抗及びブリネル硬度とも真空遮断器用電極材料として使用可能なものと判定できた。
　しかし、試料ＮＯ．９~１１のようにＭｏ：Ｃｒの混合比率が１：３、即ちＭｏ−Ｃｒの混合重量をＭｏ＜Ｃｒとした場合の電極材料は、満足できるものでなくて使用不可能の判定となった。また、試料ＮＯ．１２のようにＭｏ：Ｃｒの混合比率を約３：１とした場合であっても、Ｍｏ−Ｃｒにプレスによる成形圧力を加えなかった電極材料は、使用不可能の判定となった。
　上記の本発明の方法で製造したＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏの真空遮断器用電極材料を、３６ｋＶ−３１．５ｋＡで定格試験した結果を、図３（ａ）~（ｃ）に示している。電極材料はＭｏ：Ｃｒの混合比率が３：１（Ｍｏ：４５ｗｔ％、Ｃｒ：１５ｗｔ％）、４：１（Ｍｏ：５０．６ｗｔ％、Ｃｒ：１２．６ｗｔ％）及び９：１（Ｍｏ：６３．７ｗｔ％、Ｃｒ：７．１ｗｔ％）で、いずれも成形圧力を４ｔ／ｃｍ^２にして製造したものである。図中の○は、無負荷で電極を投入後、負荷をかけて遮断して性能を判断する開試験で遮断成功、図中の□は、負荷をかけて電極を投入後、負荷をかけて遮断して性能を判断する閉−開試験で遮断成功、また図中の×と△は、開試験と閉−開試験で遮断不成功を表している。本発明の電極材料ではＭｏが多いと、図３（ａ）~（ｃ）で明らかなように遮断電流（ｋＡ）が大きくかつアーク時間（ｍｓ）が長くても遮断成功する良好な性能であった。
　また、表２に従来品である固相燒結のＣｕ−Ｃｒ材（Ｃｕ−５０ｗｔ％Ｃｒ）と本発明品である溶浸のＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ材（Ｍｏ：Ｃｒ＝３：１、成形圧力４ｔ／ｃｍ^２）について、性能比較のため記載の厳しい試験条件条件で開試験（“Ｏ”と表示）及び閉試験（“Ｃ”と表示）を行ったコンデンサ開閉試験結果を示している。

　この表２からも明らかなように、従来品の再発弧・再点弧回数／試験回数は、３回／１０回でしかも再点弧多発のため試験打ち切りとなったので、再発弧・再点弧確率３０％であった。これに対して、本発明品では再発弧・再点弧回数／試験回数は１回／４８回で、この再発弧・再点弧確率２．１％であり、再点弧確率が極めて低い優れたコンデンサ開閉性能を有している。
　本発明の製造方法では、Ｍｏ粉とテルミットＣｒ粉を用い、焼結により微細なＭｏ−Ｃｒ合金組織とし、この組織と濡れ性が非常に良いＣｕを隙間に溶浸させて真空遮断器用電極材料を作るものである。このため、微細なＭｏ−Ｃｒの焼結母材中に数十μｍのＣｕを均一に分散させることで、Ｃｕの一定量が確保できるから、従来の５０％ｗｔずつのＣｕ−Ｃｒの真空遮断器用電極材料と比較し、真空遮断器用電極材料の遮断性能を低下させることなく接触抵抗の上昇を抑制できる。
　また、この真空遮断器用電極材料は、耐弧成分含有量が多いＣｒＭｏ合金の複合組織ではあるが、微細な組織であるから大電流遮断性能を向上できるし、硬度がより高くできるので、耐電圧やコンデンサ開閉性能も向上できる。

　次に、上記した電極材料を使用した図４に示す本発明の真空遮断器用電極について説明する。固定側や可動側の縦磁界形の電極１０は、導電棒１１の端部にカップ形接触材１２を固定しており、カップ形接触材１２の反導電棒１１側となる外周面部分に軸線に対して傾斜させた複数のスリット１３を形成して電流通路のコイル部を設けた従来と同様の構造である。カップ形接触材１２のスリット１３を形成した端面部分に、接触板１４を固着しており、接触板１４面は他方側の電極の接触板と接触して電流を流すると共に、両電極が開極する電流遮断時にアーク発生部ともなる。
　この接触板１４は、本発明により外周部分に配置される環状の外周部材２１と、中央部分に配置される円板形の中央部材２２の二つを組み合わせて一体に構成している。しかも、外周部材２１と中央部材２２の双方は、異なる特性を有する材料で作製している。即ち、外周部材２１はＩＭＰに対して耐電圧特性の良好な高耐電圧材料を用いて作製し、また中央部材２２は大電流遮断性能材料を用いて作製する。
　外周部材２１を作製する高耐電圧材料としては、Ｃｒを４０重量％以上で６０重量％以下の範囲を含み、しかもＣｒ粒子を微細分散組織にした耐熱材であるＣｕ−Ｃｒ材が用いられる。その上、接触板１４でＩＭＰによる放電は、電界の高い外周部で発生するし、また電界の集中部分は接触板１４の直径寸法の８０％以上が目安となるから、これを考慮して外周部材２１を作製する。なお、外周部材としては、ステンレス鋼材や、Ｃｕ−Ｃｒ−低含有量Ｍｏを用いることもできる。
　また、中央部材２２を作製する大電流遮断性能材料には、上記した微細なＭｏ−Ｃｒ焼結合金組織にＣｕを溶浸させたＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ材を使用する。このＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ材は、粉の混合比率Ｍｏ：Ｃｒ＝１：１~９：１で、混合量をＭｏ≧Ｃｒにして混合して諸製造工程により製造した焼結合金組織であって、粒径２０~１５０μｍのＣｕ３０~５０ｗｔ％と、粒径１~５μｍのＭｏ−Ｃｒ微細組織が５０~７０ｗｔ％（Ｍｏ＞Ｃｒ）であり、大電流遮断性能を有している。縦磁界形の電極１０は、通常接触板１４の直径寸法の８０％程度の範囲で、アークを分散させて消弧させるようにしているため、中央部材２２は接触板１４の直径寸法の７０~８０％にして作製する。
　Ｃｕ−Ｃｒ−Ｍｏの中央部材２２とＣｕ−Ｃｒの外周部材２１との各性能をみると、大電流遮断性能及びコンデンサ開閉性能でＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ材＞Ｃｕ−Ｃｒ材、ＩＭＰ耐電圧性能でＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ材＜Ｃｕ−Ｃｒ材である。高耐電圧材料のＣｕ−Ｃｒ材及び大電流遮断性能材料のＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ材の使用は、図７及び図８に示すＩＭＰ試験した結果に基づいて、各材料を用いている。
　つまり、図７のギャップ１２ｍｍでＩＭＰ試験及び図８のギャップ２０ｍｍでＩＭＰ試験のいずれでも、白丸で示すＣｕ−Ｃｒ材は、ギャップ寸法が異なっても、著しく試験電圧を上げて印加回数を増加させるまでは閃絡せず、十分な耐電圧性能を有している。これに対して、黒丸で示すＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ材は、Ｃｕ−Ｃｒ材よりも遥かに低い試験電圧で印加回数も少ない段階で閃絡して耐電圧は低くなる。このことから、接触板１４の耐電圧を上げる必要のある部分に高耐電圧のＣｕ−Ｃｒ材を使用したものである。
　接触板１４を製作する場合には、例えば焼結合金により環状に形成した外周部材２１と、同様に焼結合金により円板形に形成した中央部材２２の双方を組み合わせ、銀蝋付けにより一体に構成、或いは金型を用いてこの外円周部にＣｕ−Ｃｒ粉を入れ、中央部にＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ粉を入れ、プレス成形後に焼結して一体にすることで作製する。
　縦磁界形の電極１０の場合、アーク発生時の接触板１４の外周面付近、特に接触板外径寸法の８０％以上の箇所で、上述したように電界強度が高くなって電界集中を引き起し、放電でアークの再点弧が生じ易くなるから、図４では外周部材２１の外側面を大きく面取りするように斜めに切り落とし、この部分での電界集中を緩和している。
　上記のように構成した縦磁界形の電極１０を使用すれば、接触板１４の中央部分を大電流遮断性能材料製の中央部材を用いたので、大電流遮断性能及びコンデンサ開閉性能が向上できるし、また電界強度が高くなる外周部分に中央部材と相性が良く、かつ高遮断性能である高耐電圧材料製の外周部材を用いたので、より一層耐電圧を向上させることができる。

　次に、本発明の他の例である真空遮断器用電極の実施例について、図５を用いて説明する。この縦磁界形の電極１０は、図４の例と同様に環状のＣｕ−Ｃｒ外周部材２１とＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ中央部材２２により、接触板１４を一体に構成するものであるが、大電流遮断性能材料のＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ焼結合金を用いて作製する中央部材２２の厚さを変えている。
　この図５では、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｍｏ材の焼結合金で大電流遮断性能材料製の中央部材２２の厚さを薄くし、その厚さ分の円形の銅板２３を用いている。中央部材２２に用いるＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ材は、導電抵抗が高いため薄く形成することが望ましく、電極の消耗を考慮すると厚さ１~２ｍｍ程度にして使用することが実用的である。円形の銅板２３上に、焼結合金にて環状に形成したＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ中央部材２２を配置して固着し、銅板２３側の面をカップ形接触材と固着したものであり、他の点は図４の構造と同様にしている。
　このように構成すれば、上記した例と同様な効果を達成できるし、高価な焼結合金にて形成した中央部材２２を薄くできるため、経済的に電極１０を製作することができる利点がある。しかも、円形の銅板２３を組み合わせて用いているので、電極１０の通電性能が良好となる。

　本発明の別の例である真空遮断器用電極の実施例を、図６を用いて説明する。この例では、縦磁界形の電極１０の接触板１４は、外周部材２１を高耐電圧材料にて凹円板形に形成し、この外周部材２１の円形の凹部に、大電流遮断性能材料の焼結合金を用いて作製する中央部材２２を配置し、一体に構成したものである。
　焼結合金でＣｕ−Ｃｒ外周部材２１とＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ中央部材２２を形成して接触板１４を構成する場合、この双方を別々に作製して組み合わせて固着して製作することができる。また、金型内に高耐電圧材料の焼結合金粉を入れて凹円板形にプレス成形後、形成された凹部に大電流遮断性能材料の焼結合金分を配置して再度プレス成形した後、焼結を行って一体に製作することもできる。
　この図６のように構成した電極１０であっても、上記した例と同様な効果を達成できる上、中央部材２２と中央部材２１の双方とも、焼結合金を用いて作製すれば、容易に接触板１４を製作することができる利点がある。

　本発明は、実施例で説明した真空遮断器に限られず、他の構成の真空遮断器にも適用することができるから好適である。

Claims

　粒径が０．８~６μｍのＭｏ粉と粒径が４０~３００μｍのテルミットＣｒ粉とを、混合比率をＭｏ：Ｃｒ＝１：１~９：１にすると共に混合重量をＭｏ≧Ｃｒにして均一に混合する混合工程と、前記混合工程で混合した混合物をプレス圧１~４ｔ／ｃｍ^２で加圧成形して成形体を形成し、かつ前記成形体を１１００~１２００℃の温度で１~２時間保持する焼結を行って仮焼結体を作るプレス焼結工程と、前記プレス焼結工程で形成した仮焼結体上にＣｕ薄板を配置し、１１００~１２００℃の温度で１~２時間保持して前記仮焼結体中にＣｕを液相焼結させて溶侵させるＣｕ溶浸工程からなることを特徴とする真空遮断器用電極材料の製造方法。
　請求項１記載の製造方法によって製造され、粒径２０~１５０μｍのＣｕが３０~５０ｗｔ％と、粒径１~５μｍのＭｏ−Ｃｒが５０~７０ｗｔ％を含有することを特徴とする真空遮断器用電極材料。
　導電棒の端部に固定するカップ形接触材と、前記カップ形接触材の端面に固着されてアーク発生部となる接触板とにより構成され、かつ前記カップ形接触材の一端の外周面部分に、軸線に対して傾斜させた複数のスリットを設けた縦磁界形の真空遮断器用電極において、前記接触板は、粒径２０~１５０μｍのＣｕが３０~５０ｗｔ％と、粒径１~５μｍのＭｏ−Ｃｒが５０~７０ｗｔ％を含有する中央部材と、前記中央部材と相性が良くかつ高遮断性能である高耐電圧材料製であって前記中央部材の外側に配置して固着するＣｕ−Ｃｒ材の外周部材とを用いて一体に構成したことを特徴とする真空遮断器用電極。
　請求項３において、前記外周部材は焼結合金にて環状に形成し、前記中央部材は焼結合金にて円板状に形成したことを特徴とする真空遮断器用電極。
　請求項４において、前記中央部材は前記カップ形接触材側に円形銅板を固着したことを特徴とする真空遮断器用電極。
　請求項３において、前記外周部材は高耐電圧材料にて凹円板形に形成し、前記外周部材の凹部に良好な通電性能で高電流遮断性能材料製の前記中央部材を配置したことを特徴とする真空遮断器用電極。