JPH0143970B2 - - Google Patents
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- JPH0143970B2 JPH0143970B2 JP27604184A JP27604184A JPH0143970B2 JP H0143970 B2 JPH0143970 B2 JP H0143970B2 JP 27604184 A JP27604184 A JP 27604184A JP 27604184 A JP27604184 A JP 27604184A JP H0143970 B2 JPH0143970 B2 JP H0143970B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chromium
- contact material
- copper
- performance
- powder
- Prior art date
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- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、大電流しや断特性や耐電圧性能に
優れた真空しや断器用接点材料に関するものであ
る。
優れた真空しや断器用接点材料に関するものであ
る。
真空しや断器は、その無保守、無公害、優れた
しや断性能等の利点を持つため、適用範囲が急速
に拡大して来ている。また、それに伴い、より高
耐電圧化、しや断電流の大容量化の要求がきびし
くなつて来ている。一方、真空しや断器の性能は
真空容器内の接点材料によつて決定される要素が
きわめて大である。
しや断性能等の利点を持つため、適用範囲が急速
に拡大して来ている。また、それに伴い、より高
耐電圧化、しや断電流の大容量化の要求がきびし
くなつて来ている。一方、真空しや断器の性能は
真空容器内の接点材料によつて決定される要素が
きわめて大である。
真空しや断器用接点材料の満足すべき特性とし
て、(1)しや断容量が大きいこと、(2)耐電圧が高い
こと、(3)接触抵抗が小さいこと、(4)溶着力が小さ
いこと、(5)接点消耗量が小さいこと、(6)さい断電
流値が小さいこと、(7)加工性が良いこと、(8)十分
な機械的強度を有すること、等がある。
て、(1)しや断容量が大きいこと、(2)耐電圧が高い
こと、(3)接触抵抗が小さいこと、(4)溶着力が小さ
いこと、(5)接点消耗量が小さいこと、(6)さい断電
流値が小さいこと、(7)加工性が良いこと、(8)十分
な機械的強度を有すること、等がある。
実際の接点材料では、これらの特性を全て満足
させることは、かなり困難であつて、一般には用
途に応じて特に重要な特性を満足させ、他の特性
をある程度犠牲にした材料を使用しているのが実
状である。例えば特開昭55−78429号に記載の銅
−タングステン接点材料は耐電圧性能が優れてい
る。但し、電流しや断性能が劣るという欠点を持
つている。
させることは、かなり困難であつて、一般には用
途に応じて特に重要な特性を満足させ、他の特性
をある程度犠牲にした材料を使用しているのが実
状である。例えば特開昭55−78429号に記載の銅
−タングステン接点材料は耐電圧性能が優れてい
る。但し、電流しや断性能が劣るという欠点を持
つている。
一方、例えば特開昭54−71375号に記載の銅−
クロム接点材料は非常にしや断性能が優れている
ためよく用いられているが、耐電圧性能では上記
銅−タングステン接点材料に劣つている。
クロム接点材料は非常にしや断性能が優れている
ためよく用いられているが、耐電圧性能では上記
銅−タングステン接点材料に劣つている。
上記真空しや断器用接点材料の他に、一般に気
中、油中等で用いられている接点材料の例が「粉
末治金学（日刊工業新聞社刊）」等の文献に挙げ
られている。しかし、例えば粉末治金学P229〜
230に記載の銀−モリブデン系接点材料や銅−モ
リブデン系接点材料は真空しや断器用接点に用い
た場合、耐電圧性能は上記銅−タングステン接点
材料よりも劣り、電流しや断性能は上記銅−クロ
ム接点材料よりも劣つているため、現在のところ
殆んど使用されていない。
中、油中等で用いられている接点材料の例が「粉
末治金学（日刊工業新聞社刊）」等の文献に挙げ
られている。しかし、例えば粉末治金学P229〜
230に記載の銀−モリブデン系接点材料や銅−モ
リブデン系接点材料は真空しや断器用接点に用い
た場合、耐電圧性能は上記銅−タングステン接点
材料よりも劣り、電流しや断性能は上記銅−クロ
ム接点材料よりも劣つているため、現在のところ
殆んど使用されていない。
従来の真空しや断器用接点材料は以上のよう
に、各々の特性を活かして使用されてきたが、近
年、真空しや断器の大電流化、高電圧化への要求
が厳しくなり、従来の接点材料では要求性能を十
分満足させることが困難になつてきている。又、
真空しや断器の小形化に対しても、より優れた性
能をもつ接点材料が求められている。
に、各々の特性を活かして使用されてきたが、近
年、真空しや断器の大電流化、高電圧化への要求
が厳しくなり、従来の接点材料では要求性能を十
分満足させることが困難になつてきている。又、
真空しや断器の小形化に対しても、より優れた性
能をもつ接点材料が求められている。
この発明は上記のような従来のものの問題点を
解消するためになされたもので、大電流しや断特
性や耐電圧性能に優れた真空しや断器用接点材料
を提供することを目的としている。
解消するためになされたもので、大電流しや断特
性や耐電圧性能に優れた真空しや断器用接点材料
を提供することを目的としている。
この発明に係る真空しや断器用接点材料は、
銅、クロム、及びクロムの硼化物を含有するもの
である。
銅、クロム、及びクロムの硼化物を含有するもの
である。
この発明における銅、クロム、及びクロムの硼
化物を含有する真空しや断器用接点材料は、銅中
にクロム及びクロムの硼化物が均一微細に分布
し、優れたしや断性能や優れた耐電圧性能を発揮
する。
化物を含有する真空しや断器用接点材料は、銅中
にクロム及びクロムの硼化物が均一微細に分布
し、優れたしや断性能や優れた耐電圧性能を発揮
する。
発明者らは、銅に種々の金属、合金、金属間化
合物を添加した材料を試作し、真空しや断器に組
込み、種々の実験を行つた。この結果、銅とクロ
ム及びクロムの硼化物を含有する接点材料は非常
に優れたしや断性能を有していることが判つた。
合物を添加した材料を試作し、真空しや断器に組
込み、種々の実験を行つた。この結果、銅とクロ
ム及びクロムの硼化物を含有する接点材料は非常
に優れたしや断性能を有していることが判つた。
以下、この発明の一実施例について説明する。
（接点材料の作成）
接点材料の作成は、粉末治金法により、常圧焼
結法、加圧焼結法、及び溶浸法の３通りで行なつ
た。
結法、加圧焼結法、及び溶浸法の３通りで行なつ
た。
第１の常圧焼結法による接点材料製造法は粒径
70μｍ以下のクロム粉末と粒径40μｍ以下のCrB2
粉末と粒径40μｍ以下の銅粉末を各々、所定の割
合で秤量した後約２時間混合を行なつた。続い
て、この混合粉を金型に充填しプレスし成形を行
なつた。次に、この成形体を水素雰囲気中銅の融
点直下で約２時間焼結を行ない接点材料とした。
70μｍ以下のクロム粉末と粒径40μｍ以下のCrB2
粉末と粒径40μｍ以下の銅粉末を各々、所定の割
合で秤量した後約２時間混合を行なつた。続い
て、この混合粉を金型に充填しプレスし成形を行
なつた。次に、この成形体を水素雰囲気中銅の融
点直下で約２時間焼結を行ない接点材料とした。
第２の加圧焼結法による接点材料製造法は粒径
70μｍ以下のクロム粉末と粒径40μｍ以下のCrB2
粉末と粒径40μｍ以下の銅粉末を各々所定の割合
で秤量した後約２時間混合を行なつた。続いて、
この混合粉をカーボン製のダイスに充填し、ホツ
トプレス装置にて、真空中1000〜1050℃で約２時
間加熱、この間に100〜300Kg／cm2例えば200Kg／
cm2の圧力を加え、接点材料の塊を得た。また、前
記混合粉を金型に充填し、プレスし成形を行つた
後、その成形体をホツトプレス装置にて熱間加圧
成形を行なつて接点材料を得ることも合せて行な
つた。また、加圧焼結法の一つである熱間静水圧
プレス（HIP）装置による製造法も確認のために
行なつた。条件は所定の配合の混合粉を金型で成
形した後、金属容器に封入して、銅の融点以下１
〜2ton／cm2で約２時間処理して接点材料を得た。
70μｍ以下のクロム粉末と粒径40μｍ以下のCrB2
粉末と粒径40μｍ以下の銅粉末を各々所定の割合
で秤量した後約２時間混合を行なつた。続いて、
この混合粉をカーボン製のダイスに充填し、ホツ
トプレス装置にて、真空中1000〜1050℃で約２時
間加熱、この間に100〜300Kg／cm2例えば200Kg／
cm2の圧力を加え、接点材料の塊を得た。また、前
記混合粉を金型に充填し、プレスし成形を行つた
後、その成形体をホツトプレス装置にて熱間加圧
成形を行なつて接点材料を得ることも合せて行な
つた。また、加圧焼結法の一つである熱間静水圧
プレス（HIP）装置による製造法も確認のために
行なつた。条件は所定の配合の混合粉を金型で成
形した後、金属容器に封入して、銅の融点以下１
〜2ton／cm2で約２時間処理して接点材料を得た。
第３の溶浸法による接点材料製造法は、粒径
70μｍ以下のクロム粉末と粒径40μｍ以下のCrB2
粉末と粒径40μｍ以下の銅粉末を各々所定の割合
で秤量した後、約２時間混合を行なつた。なお、
ここで添加する銅粉末の量は少量でクロム粉末と
CrB2粉末の合計の約５重量％程度である。続い
て、この混合粉を金型に充填し、プレスし成形を
行なつた。次に、この成形体を真空中、900〜
1050℃で約２時間焼結し仮焼結体を得た。この
後、仮焼結体に無酸素銅の塊をのせて水素雰囲気
中銅の融点以上の温度で約１時間保持し、無酸素
銅を仮焼結体に含浸させ接点材料とした。混合粉
の成形圧力を変えることによつて接点材料中の銅
量を所望の量にすることができるが、この製法の
特徴である気孔を含んだ成形体を得て後に銅を含
浸させるためには接点材料中の銅の体積が接点材
料全体の1/2以下である必要がある。
70μｍ以下のクロム粉末と粒径40μｍ以下のCrB2
粉末と粒径40μｍ以下の銅粉末を各々所定の割合
で秤量した後、約２時間混合を行なつた。なお、
ここで添加する銅粉末の量は少量でクロム粉末と
CrB2粉末の合計の約５重量％程度である。続い
て、この混合粉を金型に充填し、プレスし成形を
行なつた。次に、この成形体を真空中、900〜
1050℃で約２時間焼結し仮焼結体を得た。この
後、仮焼結体に無酸素銅の塊をのせて水素雰囲気
中銅の融点以上の温度で約１時間保持し、無酸素
銅を仮焼結体に含浸させ接点材料とした。混合粉
の成形圧力を変えることによつて接点材料中の銅
量を所望の量にすることができるが、この製法の
特徴である気孔を含んだ成形体を得て後に銅を含
浸させるためには接点材料中の銅の体積が接点材
料全体の1/2以下である必要がある。
第１図はこの発明の一実施例によるCu−Cr−
CrB2合金接点材料の倍率が100の金属組織の顕微
鏡写真を示す。これは粒径70μｍ以下のクロム粉
末と粒径40μｍ以下のCrB2粉末と粒径40μｍ以下
の銅粉末を各々重量比で25：５：70の割合で秤量
した後、２時間混合を行ない、続いてこの混合粉
を内径φ30の金型に充填し、3ton／cm2以上の圧力
でプレス成形を行なつた。次にこの成形体を内径
φ30.5のカーボン製のダイスに充填し、真空中
1000〜1050℃で２時間加熱、この間に200Kg／cm2
の圧力を加えて得られたCu−Cr−CrB2合金であ
る。第１図でCu中にCr、CrB2が均一微細に分布
していることがわかる。
CrB2合金接点材料の倍率が100の金属組織の顕微
鏡写真を示す。これは粒径70μｍ以下のクロム粉
末と粒径40μｍ以下のCrB2粉末と粒径40μｍ以下
の銅粉末を各々重量比で25：５：70の割合で秤量
した後、２時間混合を行ない、続いてこの混合粉
を内径φ30の金型に充填し、3ton／cm2以上の圧力
でプレス成形を行なつた。次にこの成形体を内径
φ30.5のカーボン製のダイスに充填し、真空中
1000〜1050℃で２時間加熱、この間に200Kg／cm2
の圧力を加えて得られたCu−Cr−CrB2合金であ
る。第１図でCu中にCr、CrB2が均一微細に分布
していることがわかる。
第４図は比較例として従来のCu−Cr合金接点
材料の倍率が100の金属組織の顕微鏡写真を示す。
これは粒径70μｍ以下のCr粉末と粒径40μｍ以下
の銅粉末を各々25：75の割合で秤量した後、２時
間混合を行ない、続いてこの混合粉を内径φ30の
金型に充填し、3ton／cm2の圧力でプレス成形を行
ない、次にこの成形体を水素雰囲気中銅の融点直
下で２時間加熱して得られたCu−Cr合金である。
材料の倍率が100の金属組織の顕微鏡写真を示す。
これは粒径70μｍ以下のCr粉末と粒径40μｍ以下
の銅粉末を各々25：75の割合で秤量した後、２時
間混合を行ない、続いてこの混合粉を内径φ30の
金型に充填し、3ton／cm2の圧力でプレス成形を行
ない、次にこの成形体を水素雰囲気中銅の融点直
下で２時間加熱して得られたCu−Cr合金である。
（接点材料の特性、実験）
上記各方法により製造されたこの発明の一実施
例による接点材料は直径20mmの電極に機械加工し
た後、真空しや断器に組込み、電気特性を測定し
た。
例による接点材料は直径20mmの電極に機械加工し
た後、真空しや断器に組込み、電気特性を測定し
た。
第２図、第３図は共に本発明の一実施例による
接点材料のしや断性能を示したものであり、従来
のCu−25重量％Cr合金のしや断性能を１とした
ときの本発明による接点材料のしや断性能を表わ
したものである。このしや断性能の評価は直流成
分とアーク時間を種々変化させた合成しや断試験
の結果から判定したもので、まず、従来のCu−
25重量％Cr品について試験を行ない、基準値を
求めた。次に本発明品について従来品のレベルか
ら試験を始め、しや断性能を測定した。従つて、
従来品を下回る範囲のデータについては詳細不明
であるため、図中で破線で示した。
接点材料のしや断性能を示したものであり、従来
のCu−25重量％Cr合金のしや断性能を１とした
ときの本発明による接点材料のしや断性能を表わ
したものである。このしや断性能の評価は直流成
分とアーク時間を種々変化させた合成しや断試験
の結果から判定したもので、まず、従来のCu−
25重量％Cr品について試験を行ない、基準値を
求めた。次に本発明品について従来品のレベルか
ら試験を始め、しや断性能を測定した。従つて、
従来品を下回る範囲のデータについては詳細不明
であるため、図中で破線で示した。
第２図は合金中のCr量（重量％）を13.5、15、
20、25に固定した場合のCrB2添加量としや断性
能の関係を示しており、Cr量が13.5重量％以上の
場合にCrB2添加によつてしや断性能の向上が見
られる。Cr量が25重量％のときCrB2が５重量％
程度で従来品Cu−25重量％Crの約1.1倍程度の上
昇が認められるが、CrB2量が0.2重量％未満では
全く効果が見られなかつた。一方、CrB2量が9.3
重量％を越えるとしや断性能の低下が生じ、
CrB2量の添加による効果のピークもCr量によつ
て異なつている。なお、最適なCr、及びCrB2量
は用途によつて選ぶことができる。
20、25に固定した場合のCrB2添加量としや断性
能の関係を示しており、Cr量が13.5重量％以上の
場合にCrB2添加によつてしや断性能の向上が見
られる。Cr量が25重量％のときCrB2が５重量％
程度で従来品Cu−25重量％Crの約1.1倍程度の上
昇が認められるが、CrB2量が0.2重量％未満では
全く効果が見られなかつた。一方、CrB2量が9.3
重量％を越えるとしや断性能の低下が生じ、
CrB2量の添加による効果のピークもCr量によつ
て異なつている。なお、最適なCr、及びCrB2量
は用途によつて選ぶことができる。
第３図は合金中のCr量（重量％）を25.30、35、
37に固定した場合のCrB2添加量としや断性能の
関係を示しており、Cr量が37重量％以下の場合
にCrB2添加によるしや断性能の向上が見られる。
従つて、しや断性能を重視する用途については、
Cr量が13.5〜37重量％の範囲、又CrB2量が0.2〜
9.3重量％の範囲が望ましい。
37に固定した場合のCrB2添加量としや断性能の
関係を示しており、Cr量が37重量％以下の場合
にCrB2添加によるしや断性能の向上が見られる。
従つて、しや断性能を重視する用途については、
Cr量が13.5〜37重量％の範囲、又CrB2量が0.2〜
9.3重量％の範囲が望ましい。
しかし、Cr量が０でない限り、CrとCrB2の
種々の組合せで耐電圧性能に優れた接点材料を得
ることができ、例えば、Cr量が25、CrB2量が５
のとき耐電圧性能は従来品Cu−25Crに対し、1.5
倍程度に上る。耐電圧性能に関してはCr量が少
ない場合にはCrB2を多量に添加すればよいし、
Cr量が多い場合には少量のCrB2を添加すること
によつて要求の性能を満足する範囲がある。しか
し、CrとCrB2の合計が80％を越えた場合にはそ
れ以上の耐電圧上昇効果は見られないし、むしろ
低下する場合もある。これは製造上の問題もあ
り、欠陥のない接点材料を得られる上限がCrと
CrB2の合計が80％程度である。さらに、Crと
CrB2の量が増加すると加工性も低下し、接点表
面の微少突起の発生など耐電圧性能を劣化させる
要因も増してくるためである。
種々の組合せで耐電圧性能に優れた接点材料を得
ることができ、例えば、Cr量が25、CrB2量が５
のとき耐電圧性能は従来品Cu−25Crに対し、1.5
倍程度に上る。耐電圧性能に関してはCr量が少
ない場合にはCrB2を多量に添加すればよいし、
Cr量が多い場合には少量のCrB2を添加すること
によつて要求の性能を満足する範囲がある。しか
し、CrとCrB2の合計が80％を越えた場合にはそ
れ以上の耐電圧上昇効果は見られないし、むしろ
低下する場合もある。これは製造上の問題もあ
り、欠陥のない接点材料を得られる上限がCrと
CrB2の合計が80％程度である。さらに、Crと
CrB2の量が増加すると加工性も低下し、接点表
面の微少突起の発生など耐電圧性能を劣化させる
要因も増してくるためである。
なお、第２図、第３図には第２の製造法すなわ
ち加圧焼結法の一つであるホツトプレスによつて
得られたサンプルのデータを示したが、常圧焼結
法によるサンプルでもほぼ同様の結果であつた。
ち加圧焼結法の一つであるホツトプレスによつて
得られたサンプルのデータを示したが、常圧焼結
法によるサンプルでもほぼ同様の結果であつた。
なお、図示しないが、上記合金にBi、Te、
Sb、Tl、Pb、Se、Ce、及びCaの低融点金属、
それらの合金、並びにそれらの金属間化合物のう
ち少なくとも１種以上を20重量％以下添加した低
さい断真空しや断器用接点材料においても、上記
実施例と同様にしや断性能や耐電圧性能を上昇さ
せる効果があることを確認している。
Sb、Tl、Pb、Se、Ce、及びCaの低融点金属、
それらの合金、並びにそれらの金属間化合物のう
ち少なくとも１種以上を20重量％以下添加した低
さい断真空しや断器用接点材料においても、上記
実施例と同様にしや断性能や耐電圧性能を上昇さ
せる効果があることを確認している。
また、上記実施例では、銅、クロム及びクロム
の硼化物が、各々単体金属、三者もしくは二者の
合金、三者もしくは二者の金属間化合物、又はそ
れらの複合体として分布していると考えられる。
の硼化物が、各々単体金属、三者もしくは二者の
合金、三者もしくは二者の金属間化合物、又はそ
れらの複合体として分布していると考えられる。
以上のように、この発明によれば、銅、クロ
ム、及びクロムの硼化物を含有するので、しや断
性能や耐電圧性能に優れた真空しや断器用接点材
料が得られる効果がある。
ム、及びクロムの硼化物を含有するので、しや断
性能や耐電圧性能に優れた真空しや断器用接点材
料が得られる効果がある。
第１図は真空中ホツトプレス法により製造され
たこの発明の一実施例によるCu−25重量％Cr−
５重量％CrB2接点材料の倍率が100倍の金属組織
の顕微鏡写真を示す図、第２図はこの発明の一実
施例による接点材料におけるCrの重量比率を13、
５、15、20、25に固定した場合のCrB2添加量と
しや断性能の関係をそれぞれ示す特性図、第３図
はこの発明の一実施例による接点材料における
Crの重量比率を25、30、35、37に固定した場合
のCrB2添加量としや断性能の関係をそれぞれ示
す特性図、第４図は水素雰囲気の常圧焼結法によ
り製造された従来のCu−25重量％Cr接点材料の
倍率が100倍の金属組織の顕微鏡写真を示す図で
ある。
たこの発明の一実施例によるCu−25重量％Cr−
５重量％CrB2接点材料の倍率が100倍の金属組織
の顕微鏡写真を示す図、第２図はこの発明の一実
施例による接点材料におけるCrの重量比率を13、
５、15、20、25に固定した場合のCrB2添加量と
しや断性能の関係をそれぞれ示す特性図、第３図
はこの発明の一実施例による接点材料における
Crの重量比率を25、30、35、37に固定した場合
のCrB2添加量としや断性能の関係をそれぞれ示
す特性図、第４図は水素雰囲気の常圧焼結法によ
り製造された従来のCu−25重量％Cr接点材料の
倍率が100倍の金属組織の顕微鏡写真を示す図で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 銅、クロム、及びクロムの硼化物を含有する
ことを特徴とする真空しや断器用接点材料。 ２ 銅、クロム、及びクロムの硼化物が、各々単
体金属、三者もしくは二者の合金、三者もしくは
二者の金属間化合物、又はそれらの複合体として
分布していることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の真空しや断器用接点材料。 ３ クロム、及びクロムの硼化物の合計が80重量
％以下の範囲含有することを特徴とする特許請求
の範囲第１項または第２項記載の真空しや断器用
接点材料。 ４ クロムが13.5〜37重量％の範囲含有すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項
の何れかに記載の真空しや断器用接点材料。 ５ クロムの硼化物が0.2〜9.3重量％の範囲含有
することを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
し第４項の何れかに記載の真空しや断器用接点材
料。 ６ クロムの硼化物がCrB2であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項ないし第５項の何れか
に記載の真空しや断器用接点材料。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27604184A JPS61148726A (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | 真空しや断器用接点材料 |
| US06/804,616 US4677264A (en) | 1984-12-24 | 1985-12-05 | Contact material for vacuum circuit breaker |
| DE19853543586 DE3543586A1 (de) | 1984-12-24 | 1985-12-10 | Kontaktwerkstoff fuer vakuumschalter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27604184A JPS61148726A (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | 真空しや断器用接点材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61148726A JPS61148726A (ja) | 1986-07-07 |
| JPH0143970B2 true JPH0143970B2 (ja) | 1989-09-25 |
Family
ID=17563959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27604184A Granted JPS61148726A (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | 真空しや断器用接点材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61148726A (ja) |
-
1984
- 1984-12-24 JP JP27604184A patent/JPS61148726A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61148726A (ja) | 1986-07-07 |
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