JPH02288033A - 真空バルブ用接点材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、真空バルブの接点材料に用いられる焼結合
金に関し、より詳細には、電流さい所持性および高周波
消弧特性を改良した真空バルブ用接点材料に関する。

（従来の技術） 真空中でのアーク拡散性を利用して高真空中で電流しゃ
断を行なわせる真空バルブの接点は、対向する固定、可
動の２つの接点から構成されている。この真空バルブを
用いて、電動機負荷などの誘導性回路の電流をしゃ断す
るとき、過度の異常サージ電圧が発生し、負荷機器を破
壊させる恐れがある。

この異常サージ電圧の発生原因は、例えば、真空中にお
ける小電流しゃ断時に発生するさい新現象（交流電流波
形の自然ゼロ点を待たずに強制的に電流しゃ断が行われ
ること）、或いは高周波消弧現象などによるものである
。

さい新現象による異常サージ電圧の値Ｖｓは、回路のサ
ージインピーダンスＺｏと、電流さい断値１ｃの積、す
なわちＶｓ−Ｚｏ−１ｃで表される。従って、異常サー
ジ電圧Ｖｓを低くするためには電流さい断値１ｃを小さ
くしなくてはならない。

上記の要求に対して、炭化タングステン（ＷＣ）と銀（
Ａｇ）とを複合化した合金の接点を用いた真空開閉器が
開発され（特願昭４２−６８４４７号、米国特許第３６
８３１３８号）、これが実用化されている。

このＡ　ｇ　−ＷＣ系合金の接点は、 （１）ＷＣの介在が電子放射を容易にさせ、（２）電界
放射電子の衝突による電極面の加熱に基づく接点材料の
蒸発を促進させ、更に、（３）接点材料の炭化物がアー
クにより分解し、荷電体を生成してアークを接続する等
の点で優れた低さい断電流特性を発揮する。

また、低さい断電流特性を発揮する他の接点材料として
、ビスマス（Ｂｉ）と同（Ｃｕ）とを複合化した合金が
製造され、この材料が真空バルブに実用化されている（
特公昭３５−１４９７４号、米国特許第２９７５２５６
号、特公昭４１−１２１３１号、米国特許第３２４６９
７９号）。

この合金のうち、Ｂｉを１０重量％（以下ｗｔ％）とし
たもの（特公昭３５−１４９７４号）は、その適度な蒸
気圧特性を有するので、低いさい断電流特性を発揮し、
また、Ｂｉを０，５ｗｔ％としたもの（特公昭４１−１
２１３１号）は、結晶粒界に偏析して存在する結果、合
金自体を脆化し、低い溶着用外力を実現し大電流しゃ断
性に優れている。

低さい断電流特性を得る他の接点材料として、ＡｇとＣ
ｕとの比率をほぼ７：３としたＡｇ−Ｃｕ−ＷＣ合金が
提案されている（特開昭５８−１５７０１５号）。この
合金において、従来にない限定をしたＡｇとＣｕとの比
率を選択するので、安定したさい断電流特性を発揮する
と記載されている。

更に、特開昭６２−７７４３９号公報には、耐弧性材料
の粒径（例えば、ＷＣの粒径）を０．　２〜１μｍとす
ることにより、低さい断電流特性の改善に有効であるこ
とが示唆されている。

（発明が解決しようとする課題） 真空しゃ断器には、低サージ性が要求され、そのために
、従来では、上述のように低さい断電流特性（低チョッ
ピング特性）が要求されていた。

しかしながら、真空バルブは、近年、電動機等の誘導性
回路に適用されることが一層増えると共に、高サージイ
ンピーダンス負荷も出現したため、真空バルブは一層安
定した低さい断電流特性を持つことが望まれるのは勿論
のこと、高周波消弧特性（高周波電流しゃ断能力）につ
いても兼備し満足しなくてはならない。これは、電流さ
い断によるサージ以外に繰返し高周波再発弧によるサー
ジが負荷の絶縁にとって脅威となることが判明したから
である。

従来、これらの両特性を同時に満足させる接点材料はな
かった。

すなわち、前記電流さい断によるサージ（過電圧）は、
電流さい断値を小さくすることにより改善できるが、一
方の繰返し高周波再発弧によるサージは、電流さい断器
、電極間で絶縁破壊が発生した時に回路条件により流れ
る高周波電流をしゃ断することで、回復電圧値が増大し
、更に、電極間での絶縁破壊が発生する過程の繰返しに
よって回復電圧値が増大し、過大なサージ電圧を発生さ
せるものである。この場合では、高周波電流を消弧する
ために発生するものであり、高周波消弧特性をサージ電
圧が小さくなるように改善させることにより、発生サー
ジを低減させることができるため、高周波数電流放電の
続弧特性の改良・安定化を計る必要がある。

ＷＣとＡｇとを複合化した合金の接点（特願昭４２−６
８４４７号、米国特許第３６８３１３８号）では、さい
断電流値自体が不十分であるのみならず、高周波消弧特
性の改善に対して何等の配慮がなされていない。

１０ｗｔ％のＢｉとＣｕとを複合化した合金（特公昭３
５−１４９７４号、米国特許第２９７５２５６号）では
、開閉回数の増大と共に電極間空間への金属供給量が減
少し、低さい断電流特性の劣化が現れ、高蒸気圧元素量
に依存して耐電圧特性の劣化も指摘されている。しかも
、高周波消弧特性を十分に満足していない。

Ｑ、５ｗｔ％のＢｉとＣｕとを複合化した合金（特公昭
４１−１２１３１号、米国特許第３２４６９７９号）で
は、低さい断電流特性が不十分である。

また、ＡｇとＣｕとの重量比率をほぼ７：３としたＡｇ
−Ｃｕ−ＷＣ合金（特開昭５８−１５７０１５号）およ
び耐弧性材料の粒径を０．２〜１μｍとする合金（特開
昭６２−７７４３９号）では、高周波消弧特性を十分に
満足していない。

この発明は上述の背景に基づきなされたものであり、そ
の目的とするところは、優れた低さい断電流特性と高周
波消弧特性を兼備し、苛酷化する真空しゃ断器への要求
に応える接点材料を提供することである。

〔発明の構成〕 （課題を解決するための手段） この発明者は、上記の課題解決のために研究開発を進め
た結果、Ａｇ−Ｃｕ−金属硼化物系接点材料において、
ＡｇとＣｕとの含有量、その比率および存在状態を最適
化すると共に、耐弧性成分の金属硼化物の粒径及び量を
最適化すれば、この発明の目的達成に有効であるとの知
見を得て、この発明を完成するに至った。

すなわち、この発明の真空バルブ用接点材料は、Ａｇお
よびＣｕの高導電性成分と金属硼化物の耐弧性成分とを
含むＡｇ−Ｃｕ−金属硼化物系真空バルブ用接点材料で
あって、 （ｉ）　　高導電性成分の含ａ量は、ＡｇとＣｕとの総
計ｆｆｉ（Ａｇ＋Ｃｕ）が２０〜６５ｗｔ％であり、Ａ
ｇとＣｕとの総計量中に占めるＡｇの比率（Ａｇ／　（
Ａｇ＋Ｃｕ）〕が４０〜８０ｗｔ％であり、 （ｉｌ）　　耐弧性成分の含有量は、３５〜８０ｗ　ｔ
％であり、 （ｉｉｉ）　　この接点材料の組織は、高導電性成分の
マトリックスおよび厚さまたは幅５μｍ以下の不連続相
と、１０μｍ以下の好ましくは３μｍ以下の耐弧性成分
の不連続粒とからなり、高導電性成分の不連続相が、マ
トリックス中で５μｍ以下の間隔で微細にかつ均一に分
散されていることを特徴とするものである。

尚、ここで示した金属硼化物とは、Ｔｉ、Ｖ。

Ｃｒ　ＳＺ　ｒ　％　Ｎ　ｂ　ＳＭ　ｏ　ＳＴ　ａ　Ｓ
Ｗ　ＳＬ　ａからなる群から選ばれた金属の硼化物、例
えばＴｉＢっ、Ｖ　Ｂ　、　Ｖ　Ｂ　２、ＣｒＢ５Ｃｒ
Ｂ２、Ｃｒ５Ｂ３、Ｃｒ　Ｂ１ｚｒＢ２、ＮＢ、ＮＢ２
、Ｍ　Ｏ２Ｂ　−ＭｏＢ５ＭｏＢ２、Ｍｏ２Ｂ５、Ｔａ
Ｂ。

Ｔ　ａ　Ｂ　２、ＷＢＳＷ２Ｂ１Ｗ２Ｂ５、Ｌ　ａ　Ｂ
　６などである。

また、上記高導電性成分であるＡｇとＣｕとの総計量（
Ａｇ＋Ｃｕ）は、金属硼化物が硼化チタンの場合では１
０〜４５％、ジルコニウム硼化物では１０〜５５％、バ
ナジウム硼化物では１０〜５０％、ニオブ硼化物では、
１０〜６０％、タンタル硼化物では、２０〜７０％、ク
ロム硼化物では、１０〜５５％、モリブデン棚化物では
１５〜６０％、ランタン硼化物では１０〜５０％、タン
グステン硼化物では２０〜６５％の範囲にあることが好
ましい。

この発明の一態様では、高導電性成分の厚さまたは幅５
μｍ以下の不連続相がマトリックス中で５μｍ以下の間
隔で微細にかつ均一に分散されている存在状態を示す部
分において、高導電性成分のマトリックスおよび不連続
相が、各々、Ａｇを溶解したＣｕ固溶体およびＣｕを溶
解したＡｇ固溶体もしくは、Ｃｕを溶解したＡｇ固溶体
およびＡｇを溶解したＣｕ固溶体である。

この発明の望ましい更に別の態様において、高導電性成
分について、厚さまたは幅５μｍ以下の不連続相がマト
リックス中で５μｍ以下の間隔で微細にかつ均一に分散
されている存在状態は、高導電性成分総計量のうちの少
なくとも５０而積％占める。

（作　用） 電流さい断時性の改善には、電流さい断値自体をより低
い値に維持すること以外に、そのばらつき幅を縮めるこ
とも極めて重要である。前述の電流さい新現象は、接点
間の蒸気量（材料物性としては蒸気圧、熱伝導）、接点
材料からの放出電子などと関係が深いとされ、発明者ら
の実験によれば、前者の方が寄与が大きいことが判明し
た。従って、蒸気を供給し易くするか、あるいは供給し
晶い材料で接点を作成すれば電流さい新現象が緩和でき
ることが判明した。上述のＣｕ−Ｂ１系合金はこうした
観点に立つもので、低いさい断値を有する。しかしなが
ら、致命的な欠点として、Ｂｉが持ち低融点（２７１℃
）のために通常真空バルブで行われる６００℃近傍のベ
ーキング或いは８００℃の銀ろう付は作業時に、Ｂｉの
溶融による移動・凝集の結果、電流さい断時性を維持す
べきＢｉの存在が不均一になってしまう。このため、電
流さい断値のばらつき幅が増大する現象が見られる。

一方、Ａ　ｇ−ＷＢで代表されるＡｇ−耐弧性材料合金
では、耐弧性材料（この場合金属硼化物）の沸点におけ
るＡｇの蒸気量に左右されるものの他方、前記Ｃｕ−Ｂ
１系におけるＢｉの蒸気圧よりＡｇの蒸気圧は著しく低
いために接点のどの位置に（Ａｇか耐弧性材料か）アー
クの足が固着するかによって、温度不足すなわち蒸気不
足を招くことがある。結果的には、電流さい断値のばら
つき幅が現れることが確認された。

このように電流さい断終期の接点面の急激な温度低下を
Ａｇと耐弧性材料との組合わせのみによる合金によって
阻止しアークを維持させることは限界であると考えられ
た。更に、高性能化するためには、何等かの補助技術を
付与する必要があるとの結論に至った。この改良の１つ
の考えとして前記特開昭５８−１５７０１５号明細書で
は、高導電性成分をＡｇとＣｕとの合金にすることによ
って結晶粒を細かく分布させる技術を提案している。そ
して、この技術により飛躍的に特性の安定化が図られた
。この場合、アークが主として固着する位置が、耐弧性
成分の場合とＡｇ−Ｃｕ系合金との場合があり、いずれ
の場合もＡｇ−Ｃｕ蒸気の供給による電流さい新現象の
緩和（改良）が行われるが、耐弧性成分に固着した場合
には、若千のばらつきが発生した。

一方、耐弧性成分をより微細化することで、ばらつき幅
の改善が見られる。従って、耐弧性成分の粒径が電流さ
い新現象に重要な役割を果たすことを示唆すると共に、
耐弧性成分が初期粒径のほぼ１０〜２０倍程の大きさに
偏析が見られた接点材料では著しいばらつきを示した観
察結果を併せて考慮すると、粒径に特定の範囲があるこ
とを示唆している。

しかしながら、特開昭５８−１５７０１５号明細書のよ
うに、ＡｇとＣｕとの量およびＷＣの粒径を所定の値に
制御して、さい断電流特性の改ｔに対しては、重要な技
術的進展が見られたものの、これらの技術から、より一
層の低さい断電流特性の向上および高周波消弧特性の確
保、特に高周波消弧特性の改善は得られなかった。

前述の様に、繰返し高周波再発弧によるサージは、電流
さい断器、電極間で絶縁破壊が発生した時に回路条件に
より流れる高周波電流をしゃ断することで、回復電圧値
が増大し、更に、電極間での絶縁破壊が発生する過程の
繰返しによって回復電圧値が増大し、過大なサージ電圧
を発生させるものである。過大なサージ電圧を抑制する
ためには、微小電極間ギャップでの絶縁破壊時に流れる
高周波電流放電を消弧させることなく、商用周波数の負
荷電流が立ち上がってくるまで、続弧させるのが望まし
い。

この商用周波数の負荷電流が立ち上がれば、次の電流ゼ
ロ点を向える時までには、しゃ断器は充分な電極間ギ丁
ツブ長に開離しているため、この電流ゼロ点後に電極間
で絶縁破壊を生じることなくまた繰返すことなくしゃ断
が完了する。このために前述したような過大なサージ電
圧の発生はない。

また、続弧には至らなくとも、高周波消弧能力を小さく
すれば、高周波再発弧によるサージが小さくなる。すな
わち、本発明者らは、微小電極間ギャップでの高周波電
流放電の続弧特性を改善すればよいとの着眼を得た。

この続弧特性の改善の為に、本発明では、まず第１に、
高導電性成分のＡｇとＣｕとを共存させることを特徴と
している。しかも、■Ｃｕを溶解したＡｇ固溶体および
■Ａｇを溶解したＣｕ固溶体の、マトリックスおよび不
連続相（層状組織、または棒状組織）を形成し、この不
連続相の幅または厚みを５μｍ以下とし、かつこの不連
続相をマトリックス中で５μｍ以下の間隔で微細にかつ
均一に分散させることによって、アークスポット径の大
きさに比べて同等若しくは好ましくはそれ以下となるよ
うに設計される。その結果、アークを維持・持続させる
機能を主として分担しているＡｇとＣｕ成分（以下、ア
ーク維持材）の融点を低下させると同時に蒸気圧を上昇
させることができる。

次いで、第２に、本発明においては、金属硼化物粒（た
とえばＷＢ粒）の平均粒径は、１０μｍ以下、好ましく
は、３．０μｍ１より好ましくは１．０μｍ以下に設定
する。この要件により、アーク維持材の分散を、より一
層高度微細分散状態にするのが促進される。すなわち、
本発明者らの知見によれば、単に、アーク維持材（Ａｇ
とＣｕ）の含有量およびその比率を所定の範囲に選択し
ても、後述する実施例・比較例に示すように、低さい所
持性と高周波消弧特性との両立が得られない。

本発明により、ＷＢ粒の平均粒径を所定の値と組合わせ
て初めてアーク維持材（ＡｇとＣｕ）の組織を高度に微
細化した効果を一層引出し、かつ安定化させることが可
能となる。

ところで、一般に、蒸気圧の高い材料の真空アーク中で
のイオンの電荷は低くなる傾向にある（参照、Ｃ，Ｗ、
　Ｋｉａ＋ｂｌｌｎ著ｒＥｒｒｏｓｉｏｎ　ａｎｄ　１
ｏｎｉｚａ−ｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｃａｔｈｏｄｅ
　５ｐｏｔ　Ｒｅｇｉｏｎ　ｏｆ　Ｖａｃｕｕ＊Ａｒｃ
ｓＪ　、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｌ’　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ、　Ｖｏｌ、　４４゜Ｎｏ、　７．　ｐ８
０７４．１９７３）　、すなわち、蒸発量が増加するだ
けでなく、イオン価数の低いイオンがアーク中に多く存
在することとなる。従って、微小電極間ギャップでの高
周波電流放電の際、電流ゼロ点を迎えるとき、微小電極
間ギャップ中に存在する残留プラズマ量は、アーク維持
材がＡｇのみ、或いはＣｕのみの場合よりも、ＡｇとＣ
ｕとが所定の条件で存在する場合の方が多いことになる
。

これは、この発明の目的である低さい所持性と高周波消
弧特性との同時確保において好ましい。

更に、ＡｇよりもＣｕのイオンの方が質量が軽いが電流
ゼロ点時のイオンドリフト速度（Ｃｕでは９３０ｍ／ｓ
ｅｅ　ＳＡｇでは６３０　ｍ／ｓｅｅ　）が多きい為に
（前記文献）、電極の衝突する時のエネルギーでは、Ｃ
ｕのエネルギーの方が大きくなる。このイオンインパク
トにより電極が局部的に加熱され、先に述べた残留プラ
ズマ量の効果と相乗して高周波小電流放電時に、電流ゼ
ロ点時を迎えても、新たにカソードとなる電極表面では
、新たにカソードスポットを生成し易くなり、高周波小
電流放電時での続弧特性は改善される。

この様な改善された続弧特性を有するために、微小電極
間ギャップ時、絶縁破壊が発生しても商用周波数の負荷
電流が立ち上がり易くなり、結果的に０．５サイクルア
一ク時間を延長することになって、電極が充分に開極し
た後に電流ゼロ点時を迎えるために、過大なサージ電圧
の発生を迎えることかできるのである。この様に、本願
発明のＡｇとＣｕとの含有量、その比率および存在状態
、更に、耐弧性成分のＷＢの粒径を一層微細化すること
により、低さい所持性と高周波特性とを同時に改良する
ことができるのである。

次に、図面を参照しつつ、この発明をより具体的に説明
する。

第１図は真空バルブの断面図、第２図は真空バルブの電
極部の拡大断面図である。

第１図に於いて、しゃ新字１は、絶縁材料によりほぼ円
筒状に形成された絶縁容器２と、この両端に封止金具３
ａ、３ｂを介して設けた金属性の蓋体４ａ、４ｂとで真
空密に構成されている。

前記しゃ断室１内には、導電棒５，６の対向する端部に
取付けられた１対の電極７，８が配設され、上部の電極
７を固定電極、下部の電極８を可動電極としている。ま
たこの電極８の電極棒６には、ベローズ９が取付けられ
しゃ断室１内を真空密に保持しながら電極８の軸方向の
移動を可能にしている。またこのベローズ９上部には金
属性のアークシールド１０が設けられ、ベローズ９がア
ーク蒸気で覆われることを防止している。また、前記電
極７．８を覆うようにしゃ断室１内に金属性のアークシ
ールド１１が設けられ、これにより絶縁容器２がアーク
蒸気で覆われることを防止している。更に電極８は、第
２図に拡大して示す如く導電棒６にろう何部１２によっ
て固定されるか、又はかしめによって圧着接続されてい
る。接点１３ａは電極８にろう付１４によってろう付で
取付けられる。なお、接点１３ｂは電極７にろう付によ
り取付けられる。

次に、この接点材料の製造方法の一例につき説明する。

製造に先立って、必要粒径別に耐弧性成分および補助成
分を分類する。分類作業は例えば篩分けと沈降法とを併
用して行うことで容易に所定粒径の粉末を得る。まず所
定粒径の金属硼化物（以下代表的にＷＢの場合について
述べる）を所定量、および所定粒径のＡｇを所定量の一
部用意し、これらを混合し、その後加圧成型して粉末成
形体を得る。

ついで、この粉末成形体を露点が一５０℃以−ドの水素
雰囲気或いは真空度が、１．３Ｘ１０’Ｐａ以下で、所
定温度、例えば１１５０℃×１時間にて仮焼結し、仮焼
結体を得る。

ついで、この仮焼結体の残存空孔中に所定量および所定
比率のＡｇ−Ｃｕを１１５０℃×１時間で溶浸しＡｇ−
Ｃｕ−ＷＢ合金を得る。溶浸は主として真空中で行うが
、水素中でも可能である。

尚、合金中の導電成分の比率Ａｇ／（Ａｇ十Ｃｕ）の制
御は、次の様にして行った。例えばあらかじめ所定比率
Ａｇ／　（Ａｇ＋Ｃｕ）を有するインゴットを、温度１
２００℃、真空度１．３×１０’Ｐａで真空溶解を行な
い、切断し溶浸用素材として用いた。導電成分の比率Ａ
ｇ／（Ａｇ＋Ｃｕ）の制御の他の方法は仮焼結体を作る
際、あらかじめ、所定量の一部をＷＢ中に混合させてお
き後から残余のＡｇまたはＡｇ＋Ｃｕを溶浸させること
でも、所望組成の接点合金を得ることが出来る。

（実施例） 次に、本発明実施例データを得た評価方法、および評価
条件につき述べる。

（１）電流さい所持性 各接点を取付けて１Ｏ−３Ｐａ以下に排気したＸ■立て
式真空バルブを製作し、この装置を０，８ｍ／秒の開極
速度で開極させ遅れ小電流をしゃ断した時のさい断電流
を７３１定した。しゃ断電流は２０Ａ（実効値）　、５
０Ｈｚとした。開極位相はランダムに行い５００回しゃ
断されたときのさい断電流を接点数３個につきΔ−ｊ定
しその平均値および最大値を第１〜６表に示した。尚、
数値は、実施例２のさい断電流値の平均値を１．　０と
した場合の相対値で示した。

（２）高周波消弧特性 遅れ力率の小電流を開閉したとき、電流さい断によって
負荷側に過電圧が発生すると、真空バルブの極間にはそ
の過電圧と電源電圧の差が加わる。

もし極間の電圧が接点間隙の耐電圧値を超えると絶縁破
壊して放電し、接点には過渡的な高周波電流が流れる。

この高周波電流がしゃ断されると再び最初の段階に戻っ
て過電圧が現われ、それがまた接点間隙を放電を起こさ
せるというくり返しになる。このようなくり返しの現象
は多重再発弧現象としてよく知られている。真空しゃ断
器のように高周波消弧能力の高いしゃ断器では、回路条
件によっては多重再発弧により大きなサージ電圧が発生
し、負荷機器（電動機や変圧器）の絶縁をおびやかすこ
とがある。一般に高周波消弧能力が小さいほど、再発弧
をくり返し難く、発生するサージは小さくなると言われ
ている。

この高周波消弧特性を各接点について調べるために、各
接点を取付けて１Ｏ−３Ｐａ以下に排気した真空バルブ
を製作し、この真空バルブを組込んだしゃ断器で６．　
６ｋＶ、　１５０ｋＶＡの単相変圧器の負荷電流しゃ断
試験を行った。しゃ断器と変圧器間は長さ１００ｍの６
．６ｋＶ単心ＣＶケーブル（導体断面積２００ｍ１Ｉ）
で接続した。負荷電流は１０Ａ（実効値）、シゃ断器の
開極速度は０．８ｍ／秒（平均）とし、しゃ断器の開極
位相を制御し、多重再発弧が発生する位相でしゃ断させ
た。

多重再発弧時に接点に流れる過渡的な高周波電流はしゃ
断器廻りのインダクタンスと電源側、負荷側の浮遊キャ
パシタンスにより決まる周波数をもち、今回の試験では
過渡的な高周波電流の周波数は約１００　ｋＨｚであっ
た。高周波消弧能力の測定は各接点につき２０回のしゃ
断試験を行い、開極後１ｍｓ経過時の高周波消弧能力の
平均値を求めた。

表中の値は、実施例２の高周波消弧能力（上記条件で電
流しゃ断した電流零点時の電流減少率ｄｉ／ｄｔ［Ａ／
μ秒］）を１００とした場合の相対値を示す。

（３）供試接点の内容 表１〜３に供試接点の材料内容とその対応する特性デー
タを示す。

表のように、Ａｇ−Ｃｕ−ＷＢ合金中のＡｇ＋Ｃｕ量を
１３．２ｗｔ％〜８８．６ｗｔ％、ＡｇとＣｕとの比率
Ａｇ／（Ａｇ＋Ｃｕ）を０〜１００　ｗ　ｔ％の範囲に
変化させ、かつＡｇとＣｕとの存在状態が、すなわち、
高導電性成分の厚さまたは幅５μｍ以下の不連続相（層
状または／および棒状組織）がマトリックス中で５μｍ
以下の間隔で微細にかつ均一に分散されている存在状態
の領域の占める割合を、例えば７５〜１００面積％、５
０面積％、２５面積％、１０面積％以下に区別けした。

これらは各接点の冷却過程に於ける冷却速度、すなわち
１０００℃又はそれより高い温度より７７０℃までの間
の温度区域のうちの、任意の温度での温度差１００℃間
の平均冷却速度を上記面積％となるよう調整しながら得
る。例えば好ましくは６℃／分より早い速度で冷却しな
がら凝固させることによって得る。０．６℃／分より遅
い速度ではＡｇとＣｕの分散に不利となる。

更に、使用する金属硼化物（例えばＷＢで代表）の粒径
を０．　１μｍ　〜１７０．ｃｚｍ　（８０ｎ＋ｃｓｈ
）の接点につき評価し、その効果を検討した。

これらの条件と対応する結果を表１〜表３に示した。

実施例１〜３、比較例１〜２ 平均粒径３μｍのＷＢ粉末を用意する。必要によりこれ
らを所定比率混合後、焼結後の残存空隙量を調整するよ
う成形圧をゼロ−８トン／ｃｄの範囲で適宜選択しなが
ら成形する。この場合、合金中のＡ　ｇ＋　Ｃｕ量の多
い実施例３（Ａｇ＋Ｃｕ−６５ｗｔ％）、比較例２　（
Ａｇ十Ｃｕ−８８，６ｗｔ％）では、成形圧を特に、低
くするか、若しくはあらかじめＡｇ＋Ｃｕの一部をＷＢ
と共に混合した混合粉を得て、これを成形する方法を採
する。これらの混合粉を成形後、実施例１、比較例１で
は、例えば１１００〜１３００℃で焼結し、ＷＢ又はＷ
　Ｂ　−Ａ　ｇ　−Ｃｕ焼結体を得る。実施例２〜３、
比較例２ではこれより低い焼結温度で焼結し焼結体を得
る。このようにして空隙量の異なる焼結体の空隙中に、
Ａｇ＋Ｃｕを溶浸しく又は必要によりＡｇのみを溶浸す
ることもある）最終的にＡｇ−Ｃｕ−ＷＢ合金中の（Ａ
ｇ＋Ｃｕ）ｍが、１３〜８８ｗｔ％（比較例１〜２、実
施例１〜３）の合金を得る。これらの接点素材を所定の
形状に加工後、前述した評価方法、条件にて、さい断時
性および高周波消弧特性を評価した。

前記したように、さい断時性の評価は、５００回しゃ断
させたときの特性で比較した。第１表の比較例１〜２、
実施例１〜３に示すように合金中の（Ａｇ＋Ｃｕ）ｆｆ
ｉでのさい断値の平均値は実施例２　（Ａｇ＋Ｃｕ−４
４，４ｗｔ９６、Ａｇ／（Ａｇ＋Ｃｕ）＝７１．６％）
を１．０とした相対値で比較した場合、２．０倍以下の
上昇（特性の劣化）になっているが、Ａｇ＋Ｃｕ＝１３
．２ｗｔ％（比較例１）およびＡｇ十Ｃｕ−８８，６ｗ
ｔ％（比較例２）では、最大値が、上昇しているのに対
しＡｇ＋Ｃｕが２０〜６５ｗｔ％（実施例１〜３）では
、比較値が２．０倍以下に安定（特性良好）している。

特にＡｇ＋Ｃｕ−１３，２ｗｔ％（比較例１）のように
Ａｇ＋Ｃｕ量が少ない接点のさい断時性は、更に多数回
のしゃ断を行うと約２０００回開閉前後より、さい断時
性が劣化するのが見られる。

一方、高周波消弧特性の評価を行うと、同様に実施例２
の特性を標準とした相対値で検討すると、Ａ　ｇ＋　Ｃ
、ｊｉが２０〜６５ｗｔ％（実施例１〜３）では安定し
た特性を示すが、Ａｇ＋Ｃｕｔ１が１３．２ｗｔ％（比
較例１）および８８．６ｗｔ％（比較例２）では、前記
相対値が増加（特性の劣化）の傾向にあり、相対値が２
００を越すことが認められる。従ってＡｇ−Ｃｕ−ＷＢ
合金中のＡｇ＋Ｃｕ１ｉは、さい断時性および高周波消
弧特性の両親点から２０〜６５ｗｔ％の範囲が好ましい
。尚、実施例２の特性は、従来のＡｇ−Ｃｕ−ＷＢと同
等又はそれ以上の特性を示した。

実施例４〜８、比較例３〜６ 前述したようにＡｇ＋Ｃｕｍが好ましい範囲、すなわち
２０〜６５ｗｔ％の範囲であってもＡｇ−Ｃｕ−ＷＢ合
金中のＡｇとＣｕとの比率が適切でないとさい断時性、
および高周波民家特性が劣化することが判った。すなわ
ち、Ａｇ／　（Ａｇ＋Ｃｕ）の値が４０％〜８０ｗｔ９
６（実施例４〜８）では、好ましいさい断時性（相対値
が２．０以下）と高周波消弧特性（相対値が２００以下
）が得られた。

尚、Ａｇ／（Ａｇ＋Ｃｕ）の値が９７．２ｗｔ％および
１００ｗｔ％（比較値３〜４）では高い熱伝導性が、ま
たＡｇ／（Ａｇ＋Ｃｕ）の値が２０．７ｗｔ％〜ゼロ（
比較例５〜６）では、主として蒸気源となるＡｇの量的
不足によってさい断時性の低下が見られている。

実施例１〜８、比較例１〜６に於いては、さい断時性お
よび高周波消弧特性共にＡｇ＋ＣｕＷ、Ａｇ／　（Ａｇ
＋Ｃｕ）比に対し、同じ傾向を示している。

実施例９〜１０、比較例７〜８ Ａｇ−Ｃｕ−ＷＢ合金中のＡｇ−Ｃｕ部分の存在状態す
なわち、高導電性成分の厚さまたは幅５μｍ以下の不連
続相（層状又は／および棒状組織）がマトリックス中で
５μｍ以下の間隔で微細にかつ均一に分散されている存
在状態の領域の占める割合を、前記通常の方法でＡｇ十
Ｃｕを４５ｗｔ％近傍、Ａｇ／　（Ａｇ十Ｃｕ）を７０
ｗｔ％近傍に作成した接点に対し、溶浸後の冷却速度お
よび８００℃〜１０００℃に約１時間、再加熱保持の熱
処理を与えることによって各面積割合（％）を有する接
点とした。この面積割合が５０％以上（実施例９．１０
）では、低いさい断時性の範囲にある上に、高周波消弧
特性も良好な値を示しているのに対し、この面積割合が
少ない比較例７〜８では、さい断時性の劣化特に最大値
の大幅な上昇（劣化）が見られると共に、高周波消弧特
性も上昇（劣化）した。従って、ＡｇとＣｕとの存在状
態の前記面積割合は、Ａｇ＋Ｃｕ相中に５０％以上とす
ることが好ましい。

実施例１１〜１３、比較例９〜１０ ＷＢの粒径は、Ａｇ−Ｃｕ−ＷＢ合金のさい断時性、高
周波消弧特性に重要な関係を示す。ＷＢ粒径がＩＯＣ）
ｃｚｍ、１７０μｍ　（比較例９．１０）では、さい断
値の観点からは相対値が平均値、最大値共に２．０以上
、高周波消弧特性に於いても（相対値が２００以上）劣
化が見られた。

一方、ＷＢの粒径が１０μｍ以下（実施例１１〜１３）
では、さい断値の平均値、最大値とも著しく安定しかつ
高周波消弧特性も極めて好ましい相対値を示した。従っ
てＷＢの粒径は１０〜０．１μｍ（実施例１〜１３）の
範囲が好ましい。

ＷＢの粒径が０．１μｍ以下では取扱いの而で工業的で
ないのみならず、焼結性も過度に進行し素材特性が安定
しない。

実施例１４〜２２ 上述した実施例１〜１３、比較例１〜１０は、総てタン
グステン硼化物を金属硼化物として使用したが、チタン
、デルコニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロ
ム、モリブデン、ランタンの各金属硼化物に於ても所定
のＡｇ＋Ｃｕ量、Ａｇ／　（Ａｇ＋Ｃｕ）ａ及び所定の
存在形態を有するＡｇとＣｕの割合の夫々が、好ましい
所定範囲にあるときには、前記ＷＢと同様の効果が得ら
れる（表−３、実施例１４〜２１）。

尚、Ａｇ−Ｃｕ−金属硼化物中の（Ａｇ＋Ｃｕ）の量は
、金属硼化物の種類によってその最適値は若干変動した
。すなわち（Ａｇ＋Ｃｕ）Ｅｉｋは、タングステン硼化
物は２０〜６５　ｗ　ｔ％であったか、電流裁断特性と
高周波消弧特性の両者を満足するには、 チタン硼化物（例えばＴ　ｉＢ　２　）では　　　１０
〜５５ｗｔ％デルコニウム硼化物（例えばＺ　ｒ　Ｂ　
２　）では１５〜６０ｗｔ％バナジウム硼化物（例えば
ＶＢ２）では　　１５〜５５ｗｔ％ニオブ硼化物（例え
ばＮｂＢ２）では　　　２０〜６５ｗｔ％タンタル硼化
物（例えばＴ　ａ　Ｂ　２　）では　　３０〜７５ｗｔ
％クロム硼化物（例えばＣｒＢ）では　　　　１５〜６
０ｗｔ％モリブデン硼化物（例えばＭｏＢ）では　　２
０〜７０ｗｔ％ランタン硼化物（例えばＬ　ａ　Ｂ　６
）では　　１５〜５５ｗｔ％であった。

更に、この効果は、複合硼化物でも同様に得られた（実
施例２２） 以上述べた実施例のようにＡｇとＣｕとからなる高導電
材料の総計ｊｌ（Ａｇ＋Ｃｕ）と、ＡｇとＣｕとの比率
Ａ　ｇ　／　（Ａ　ｇ　十Ｃｕ　）比とを所定値に制御
し、かつ金属硼化物の平均粒径を１０μｍ以下、好まし
くは１μｍ以下としＡｇとＣｕとの存在形態を、高度均
一分布させることによって、電流さい断時性を低く維持
出来かつばらつきも少なく管理することが出来、さらに
高周波消弧特性も同時に充分低く維持することができる
。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、次のような効果を
奏する。すなわち、電流さい断時性を低く維持出来かつ
ばらつきも少なく管理することが出来る。さらに高周波
消弧特性も同時に充分低く維持することができる。した
がって、本発明の接点材料を真空バルブ接点に用いれば
、電流さい断時性およびしゃ断時性の良い真空バルブが
得られ、電流さい断時性の安定性をより一層向上した真
空バルブ用接点合金を提供できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による真空バルブ用の接点材料が適用さ
れる真空バルブの断面図、第２図は第１図に示す真空バ
ルブの電極部分の拡大断面図である。 １・・・しゃ断電、２・・・絶縁容器、３ａ、３ｂ・・
・封止金具、４ａ、４ｂ・・・蓋体、５．６・・・導電
棒、７．８・・・電極、９・・・ベローズ、１０．１１
・・・アークシールド、１２・・・ろう何部、１３ａ、
１３ｂ・・・接点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＡｇおよびＣｕからなる高導電性成分と金属硼化物
   からなる耐弧性成分とを含んでなるＡｇ−Ｃｕ−金属硼
   化物系真空バルブ用接点材料であって、 前記高導電性成分の含有量は、ＡｇとＣｕとの総計量（
   Ａｇ＋Ｃｕ）が１０〜７０重量％であり、ＡｇとＣｕと
   の総計量中に占めるＡｇの比率〔Ａｇ／（Ａｇ＋Ｃｕ）
   〕が４０〜８０重量％であり、 前記耐弧性成分の含有量は、３５〜８０重量％であり、 該接点材料の組織は、高導電性成分のマトリックスおよ
   び厚さまたは幅５μｍ以下の不連続相と、１０μｍ以下
   の耐弧性成分の不連続粒とからなり、高導電性成分の該
   不連続相が、該マトリックス中で５μｍ以下の間隔で微
   細にかつ均一に分散されていることを特徴とする、真空
   バルブ用接点材料。 ２、前記金属硼化物が、ＷＢである、請求項１の真空バ
   ルブ用接点材料。 ３、前記高導電性成分の厚さまたは幅５μｍ以下の不連
   続相がマトリックス中で５μｍ以下の間隔で微細にかつ
   均一に分散されている存在状態を示す部分において、前
   記高導電性成分のマトリックスおよび不連続相が、各々
   、Ａｇを融解したＣｕ固溶体およびＣｕを溶解したＡｇ
   固溶体、もしくは、Ｃｕを溶解したＡｇ固溶体およびＡ
   ｇを溶解したＣｕ固溶体であることを特徴とする、請求
   項１または２の真空バルブ用接点材料。 ４、前記接点材料の組織において、前記高導電性成分の
   厚さまたは幅５μｍ以下の不連続相がマトリックス中で
   ５μｍ以下の間隔で微細にかつ均一に分散されている存
   在状態を、高導電性成分総計量のうちの少なくとも５０
   面積％占めることを特徴とする、請求項１乃至３のいず
   れか１項の真空バルブ用接点材料。 ５、前記金属硼化物が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、 Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＬａからなる群から選ば
   れた金属の硼化物の少なくとも１種よりなる、請求項１
   の真空バルブ用接点合金。 ６、前記高導電性成分であるＡｇとＣｕとの総計量（Ａ
   ｇ＋Ｃｕ）は、重量比で、金属硼化物が硼化チタンの場
   合では１０〜４５％、ジルコニウム硼化物では１０〜５
   ５％、バナジウム硼化物では１０〜５０％、ニオブ硼化
   物では、１０〜６０％、タンタル硼化物では、２０〜７
   ０％、クロム硼化物では、１０〜５５％、モリブデン硼
   化物では１５〜６０％、ランタン硼化物では１０〜５０
   ％、タングステン硼化物では２０〜６５％の範囲にある
   請求項１の真空バルブ用接点合金。