JPH0156490B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、耐電圧性能に優れ、かつしや断性
能の高い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、無公害性、優れ
たしや断性能等の利点を持つため、適用範囲が急
速に拡して来ている。また、それに伴い、より大
きなしや断容量や高い耐電圧が要求されている。
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。

〔従来技術〕

従来、この種の接点材料として銅―クロム（以
下Cu―Crと表示する。他の元素および元素の組
み合せからなる合金についても同様に元素記号で
表示する。）などのように真空耐電圧に優れた金
属（Cr，Coなど）と電気伝導度の優れたCuとの
組み合せからなる材料がしや断性能や耐電圧性能
に優れているため、大電流や高電圧域ではよく使
用されている。

しかし、大電流化、高電圧化への要求はさらに
厳しく、従来の接点材料では要求性能を十分に満
足させることが困難となつている。又、真空しや
断器の小型化に対しても同様に従来の接点性能で
は十分でなく、より優れた性能を持つ接点材料が
求められていた。

〔発明の概要〕

この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、耐電圧性能に優
れ、かつしや断性能の高い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。

我々はCuに種々の金属、合金、金属間化合物
を添加した接点材料を試作し、真空スイツチ管に
組み込んで種々の実験を行なつた。この結果、
Cu，Cr、及びSi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、又はそれらの複々体として分布している接点
材料は非常に耐電圧性能が優れていることがわか
つた。この発明による真空しや断器用接点材料
は、Cuを含有すると共に、他の成分としてCrが
20〜30重量％及びSiが５重量％以下の範囲含有す
る。Cu，Cr及びSi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、又それらの複合体として分布していることを
特徴としている。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。

第１図は真空スイツチ管の構造図で、真空絶縁
容器１と、前記真空絶縁容器１の両端を閉塞する
端板２および３とにより形成された容器内部に電
極４および５が、それぞれ電極棒６および７の一
端に、お互いが対向するよう配置されている。前
記電極７は、ブローズ８を介して前記端板３に気
密を損うことなく軸方向の動作が可能なように接
合されている。シールド９および１０がアークに
より発生する蒸気で汚染されることがないよう、
それぞれ前記真空絶縁容器１の内面および前記ベ
ローズ８を覆つている。電極４および５の構成を
第２図に示す。電極５はその背面で電極棒７にろ
う材５１を介挿してろう付されている。前記電極
４，５はこの発明のCu―Cr―Si系接点材料から
成つている。

以下に種々の測定あるいは試験を行なつた結果
について説明する。

第３図は合金中のCr量を25重量％に固定した
ものに添加したSi量と耐電圧性能の関係を従来品
の耐圧を１としてこれに対する倍率で示したもの
であり、Si量が５重量％以下の範囲で従来品
（Cu―25重量％Cr合金）に比較して耐電圧性能が
最高1.98倍と著しく上昇していることがわかる。

Siの添加量としては３〜４重量％の範囲で耐電
圧性能がピークを示し、それ以上添加量を増加さ
せると耐電圧性能は減少の傾向を示す。即ち、
Cu中にCrとSiが共存して、その相互作用により
耐電圧性能を上昇させるが、ある程度以上Siを増
加させるとCuとSiが化合物などを多量に生じて
Cuマトリツクスの電気伝導度や熱伝導度が著し
く低下し、熱電子を放出しやすくなる。しかも
CuとSiからなる合金ではSi量の増加と共に融点
が低下する傾向にあり、電流通電により、非常に
小さく、かつ局部的な溶着が起こり、接点開極時
に接点表面に微小な突起が出来、この突起に電界
集中が起こり、耐電圧性能が減少するものと考え
られる。

この考えられる現象はSi量が５重量％を越える
と顕著になる、なおSi量は0.1重量％以上で効果
があつた。

大電流用に使用する場合、通電による発熱を考
慮するとSi量として３重量％以下が望ましい。な
お、この実験に使用したCu―Cr―Si合金はCu粉
とCr粉及びSi粉を各々必要量配合した混合粉を
成形し、水素雰囲気中焼結して得られたものであ
る。

第３図の縦軸は従来品のCu―25重量％Cr合金
の耐電圧の値を１とした比率を示し、横軸はSi添
加量を示す。

第４図は同様にSi添加量と電気伝導度の関係を
示すものである。図から明らかなようにSi量が増
加すると共に電気伝導度が低下していることが判
り、真空しや断器に用いるには５重量％が限界で
通電容量が大きいものは３重量％以下が望まし
い。

第４図の縦軸は従来品（Cu―25重量％Cr品）
の電気伝導度を１としてこれに対する比率を表わ
している。

第５図は同様にSi量と硬さの関係を示すもので
あり、図から明らかなようにSi量が増加すると共
に硬さが低下していることが判る。しかし、従来
から報告されている「接点材料の硬さと耐電圧性
能は正の相関関係を持つ」と云う事とは全く反対
に本発明合金の硬さと耐電圧性能は負の相関関係
に近いものを持つている。これは耐電圧性能が単
に接点合金の硬さだけによらず、合金の持つてい
る物性にきく依存していることを表わしている。

発明者らは第３図に示したようなSi添加量と耐
電圧性能の関係をCr量を５〜40重量％まで変化
させた合金についても実験したが、どのCr量の
場合にもSi量５重量％以下で耐電圧性能のピーク
が存在することを発見した。そこでSi量を３重量
％に固定してCr量を変化させた実験から次のこ
とが明らかになつた。即ち、Cr量が35重量％以
下の範囲で従来品（Cu―25重量％Cr）の耐電圧
性能を上回る結果が得られたが、一方Cr量が20
重量％未満の場合には耐溶着性が不充分であつ
た。従つてCr量は20〜35重量％の範囲が望まし
い。

一方、本発明品のしや断性能であるが従来品
（Cu―25重量％Cr）と差が全んど見られなかつ
た。従つてSiは耐電圧性能に効果があると思われ
る。

また、図示しないが上記合金には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、酸化
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においても、前
記実施例と同様に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。

なお、低融点金属、それらの合金、並びにそれ
らの金属間化合物，酸化物のうち少なくとも１種
以上を20重量％以上添加した場合には著しく、し
や断性能が低下した。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、銅を含有す
ると共に、他の成分としてクロムが20〜35重量％
及びシリコンが５重量％以下の範囲含有すること
を特徴とするものであるので、耐電圧性能に優
れ、かつしや断性能の高い真空しや断器用接点材
料が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を適用する真空ス
イツチ管の構造を示す断面図、第２図はその第１
図の電極部分の拡大断面図である。第３図はこの
発明の接点材料におけるCr量を25重量％に固定
した合金に対してSi添加量を変化させた時のしや
断容量の変化を示す特性図、第４図はこの発明の
接点材料におけるCr量を25重量％に固定した合
金に対してSi添加量を変化させた時の電気伝導度
の変化を示す特性図、第５図はこの発明の接点材
料におけるCr量を25重量％に固定した合金に対
してSi添加量を変化させた時の硬度の変化を示す
特性図である。 １…真空絶縁容器、２，３…端板、４，５…電
極、６，７…電極棒、８…ベローズ、９，１０…
シールド、５１…ろう材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 銅を含有すると共に、他の成分としてクロム
   を35重量％以下、及びシリコンを５重量％以下の
   範囲で含有することを特徴とする真空しや断器用
   接点。 ２ シリコンの含有量が３重量％以下であること
   を特徴とする特許請求範囲第１項記載の真空しや
   断器用接点。 ３ 銅、クロム及びシリコンが、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または
   第２項のいずれかに記載の真空しや断器用接点材
   料。 ４ ビスマス、テルル、アンチモン、タリウム、
   鉛、セレン、セリウム及びカルシウムの低融点金
   属、それらの合金並びにそれらの金属間化合物、
   酸化物のうち少なくとも１種以上を20重量％以下
   含有していることを特徴とする特許請求範囲第１
   項ないし第３項のいずれかに記載の真空しや断器
   用接点。