JPH04141925A - 電極材料の製造方法 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、低融点金属の分布のばらつきが少ない均質な
電極材料の製造方法に関し、特にビスマスを添加した銅
−クロム系の電極材料に応用して好適なものである。

Ｂ１発明の概要 銅よりも高融点金属の粉末上に銅とこの銅よりも低融点
金属との合金と銅塊とを載置し、これらを加熱して高融
点金属の空隙部分からガスを放出させつつこの空隙部分
に銅及び低融点金属を溶浸させるようにした電極材料の
製造方法であり、銅と低融点金属との合金及び銅塊が高
融点金属の空隙部分に溶浸する途中で容器内が蓋で密封
されることにより、低融点金属の蒸散を抑制して所望の
性能を有する均質な電極材料を製造し得るようにしたも
のである。

Ｃ０従来の技術 真空インタラプタの電極材料として要求ばれる重要な性
能の−・つとして、電流遮断性能の高いことが挙げられ
る。

近年、この電流遮断性能が非常に優れてしる銅−クロム
系の材料に、電流遮断後の接対抵抗値の上昇を抑制する
目的でビスマスを添加したものを、真空インタラプタの
電極行事として使用することが試みられている。

従来、このビスマスを添加した銅−クロｊ系の電極材料
の製造方法としては、銅とり［ムとビスマスとの混合粉
末を一括して焼結づるようにしたものや、容器内に充填
されたりロムとビスマスとの混合粉末上に銅塊を載Ｗし
、これらを非酸化性雰囲気にて銅の融点り上に加熱し、
クロム及びビスマスの空隙部引に銅塊を溶浸させるよう
にしたもの、或い（」予め焼結された銅とクロムとから
なる多孔πの溶浸母材の空隙部分にビスマスを溶浸さ千
るようにしたもの等が知られている。

なお、ビスマスを添加した銅−クロム系Ｃ電極材料の組
成として一般的には、銅が２から９８重ｆ％の範囲、ク
ロムが２から８重量％の範囲、ビスマスが０．１から１
５重τ％の範囲に調整されている。

Ｄ、発明が解決しようとする課題 ビスマスを添加した銅−クロム系の金属材料に対する従
来の製造方法の内、銅とクロムとビスマスとの混合粉末
を一括して焼結するようにした方法及びクロム及びビス
マスの空隙部分に銅塊を溶浸さぜるようにした方法では
、ビスマスは蒸気圧が高くて融点が低いことから、銅塊
を溶浸させる加熱工程において銅よりも融点の低いビス
マスの蒸発量が非常に多く、一つの容器内で製造される
電極材料中のビスマスの分布が著しく不均一となって製
品の均質性を損なう虞がある上、電極材料中に占めるビ
スマスの割合を設計通りに保つことが困難である。

一方、銅とクロムとの焼結体の空隙部分にビスマスを溶
浸させるようにした方法では、−ト述の如き不具合はな
いものの、所定量のビスマスを含有する電極材料を製造
するためには、銅とクロムとの焼結体の空隙率の調整が
極めて重要となる。しかし、従来の方法では銅とクロム
との焼結体を所望の空隙率に調整することが非常に難し
いことに加え、一つの焼結体内での空隙率のばらつきも
多いことから、電極材料中のビスマスの分布が不均一と
なって、製品の均質性を損なう虞があった。

Ｅ０課題を解決するための手段 本発明による電極材料の製造方法は、銅よりも高融点の
スケルトンを構成する高融点金属の粉末を容器内に収め
、この粉末上に容器の蓋が浮き上がるように銅とこの銅
よりも低融点の低融点金属との合金及び銅塊を載置し、
これらを非酸化性雰囲気にて銅の融点以上に加熱保持し
、前記銅と低融点金属との合金及び前記銅塊が前記高融
点金属の空隙部分に溶浸する途中で前記容器内が蓋で密
封されるようにしたことを特徴とするものである。

なお、前記高融点金属としてはクロム等を挙げることが
できる。又、前記低融点金属としてはビスマス等を挙げ
ることができる。ここで、高融点金属としてクロムを採
用すると共に低融点金属としてビスマスを採用したもの
において、銅が２０重量％未満の場合には、導電率が低
下して発熱量が多くなり、逆に銅が９８重量％を越える
と耐溶着性の低下や電流さい断値の増大をもたらす。又
、クロムが２重景％未満の場合には、電流さい断値・が
増大し、逆にクロムが８０重量％を越える場合には、電
流遮断性能が低下してしまう。一方、ビスマスが０．１
重量％未満の場合には、電流遮断後の接触抵抗値を抑制
する効果が薄れてしまい、逆にビスマスが１重景％を越
えると、耐電圧特性等の真空インタラプタとしての性能
に悪影響を及ぼす。

従って、高融点金属としてクロムを採用すると共に低融
点金属としてビスマスを採用したものにおいては、銅は
２０から９８重量％の範囲、クロムは２から８０重量％
の範囲、ビスマスは０．１から１重量％の範囲にそれぞ
れあることが望ましい。

Ｆ６作用 銅と低融点金属との合金中に占める低融点金属の一部は
、銅の結晶粒中に固溶している。

固溶限界を越えた低融点金属は銅の結晶粒界に析出する
が、この析出状態の低融点金属は合金表面のみならず合
金内部にも当然存在する。

このような状態の銅と低融点金属との合金を銅塊と共に
高融点金属の粉末上に載置してこれらを加熱すると、銅
と低融点金属との合金から低融点金属が蒸発するのは、
銅の結晶粒界に沿ってこの銅と低融点金属との合金の表
面からだけとなり、銅と低融点金属との合金中の鋼が溶
けるまでは、低融点金属の蒸発が抑制された状態となる
。

この加熱操作に伴って、高融点金属の粉末の空隙部分か
らガスが放出されて容器とその蓋との隙間から外部に放
出され、高融点金属の空隙部分に銅とビスマスとが溶浸
して行く。

そして、銅と低融点金属とが高融点金属の空隙部分に溶
浸して行く途中で、容器内が蓋で密閉される結果、低融
点金属の蒸発飛散が更に防止された状態となる。

Ｇ、実施例 真空インタラプタは、その概略構造の一例を表す第３図
に示すようなものであり、相互に一直線状をなす一対の
リード棒１１，１２の対向端面には、それぞれ電極１３
．１４が一体的に設けである。これら電極１３．１４を
囲む筒状のシールド１５の外周中央部は、このシールド
１５を囲む一対の絶縁筒１６゜１７の間に挟まれた状態
で保持されている。

一方の前記リード棒１１は、一方の絶縁筒１６の一端に
接合された金属端板１８を気密に貫通した状態で、この
金属端板１８に一体的に固定されている。図示しない駆
動装置に連結される他方のり一ド棒１２は、他方の絶縁
筒１７の他端に気密に接合された他方の金属端板１９に
ベローズ２０を介して連結され、駆動装置の作動に伴っ
て電極１３．１４の対向方向に往復動可能に可動側の電
極１４が固定側の電極１３に対して開閉動作するように
なっている。

前記電極１３．１４は、クロム（Ｃｒ）と、銅（Ｃｕ）
と、これらクロムと銅との界面に分散するビスマス（Ｂ
ｉ）とからなる複合金属で構成される。

本発明によるこの電極材料の製造方法の一例を第１図に
基づいて以下に記すと、まず５Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒの
真空溶解炉にて銅を１１００℃に溶融させ、所定量のビ
スマスを銅の溶湯中に添加してこれらを攪拌した後、冷
却してビスマスを０．５重量％含む銅ビスマス合金Ａを
得る。

一方、−１００メツシユの粒度のクロムの粉末Ｂを内径
６８ｍｍのアルミナセラミックス製の容器Ｃに１７０ｇ
入れ、このクロムの粉末Ｂの上に１７０ｇの上述した銅
ビスマス合金へを載置し、更にこの銅ビスマス合金Ａの
上に直径が２０印で長さが３０市の銅の丸棒りを二本立
設し、更にこの上に容器Ｃの蓋Ｅを載せ、容器Ｃの上端
とこの蓋Ｅとの隙間を０、８　ｍに設定した。

しかるのち、これらを５　ｘ　ｌ　Ｏ−５Ｔｏｒｒの真
空炉内にて脱ガスしつつ１１００℃に１時間加熱処理し
、クロムの粉末Ｂの空隙部分に銅及びビスマスを溶浸さ
せ、得られる電極材料を容器Ｃから出して直径６０ｍｎ
で厚さが１０口の円板状に機械加工した。

このようにして、 （：ｕ：５５．００重量％ Ｃｒ：４４．７５重量％ Ｂｉ：０．２５重量％ からなる電極材料を作成した。

この方法によって、合計で２５の試料を作成し、電極材
料中に占めるビスマスの割合を調査した結果、ビスマス
の割合の平均値が０６２５重量％てその標準偏差が０．
０２％となり、ビスマスの割合のばらつきが非常に小さ
いことが判明した。ヌ、容器Ｃから取り出した２５の試
料には、銅及びビスマスの溶浸が不十分となるために発
生する微細な空隙、い才っゆる巣がほとんど認められな
かっブこ。

なお、本実施例では銅ビスマス合金へをクロムの粉末Ｂ
上に直接載せるようにしたが、本発明による電極材料の
製造方法の他の一例を表す第２図に示すように、容器Ｃ
内に装入されたクロｔ、の粉末Ｂ、ｌに銅塊Ｆを載せ、
この銅塊Ｆの上に銅ビスマス合金Ａと銅の丸擦りとを重
ね、この銅の丸棒りによってＭＥを容器Ｃから浮き上が
らせ、この状態から加熱作業を開始するようにしても良
い。

Ｈ０発明の効果 本発明の電極材料の製造方法によると、スケルトンを構
成する高融点金属の粉末の上に容器の蓋が浮き上がるよ
うに銅と低融点金属との合金及び銅塊を載置し、これら
を加熱して銅ど低融点金属との合金及び銅塊が高融点金
属の空隙部分に溶浸する途中で前記容器内が蓋で密封さ
れるようにしまたので、高融点金属の粉末から発生する
ガスを円滑に抜くことができ、巣の発生を未然に防止で
きると共に低融点金属の蒸発量を従来の方法よりも抑制
することが可能となり、電極材料中の低融点金属の分布
が均一どなって製品の均質性が向上し、電極材料中に占
める低融点金属の割合を設計通りに保つことができる。

この結果、電流遮断後における接触抵抗値や電流遮断性
能等の特性が全体的に向上した電極材料を得ることがで
きる。特に、多数回の開閉操作後でも接触抵抗値が低（
安定しているため、開閉のための操作装置を小形化で４
゜ きるど共に発熱が少ないことと相俟ってキ、−ビクルを
小形化できる。

又、銅と低融点金属との合金の他に銅塊を用意するよう
にしたので、銅と低融点金属との合金のみを用いる場合
と比較すると、銅と低融点金属との合金の使用量を少な
くすることができ、生産性の向上に伴う製造コストの低
減を企図し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電極材料の製造方法の一実施例を
表す断面図、第２図は本発明による電極材料の製造方法
の他の一実施例を表す断面図、第３図は真空インタラプ
タの一例を表す断面図である。 又、図中の符号でＡは銅ビスマス合金、Ｂはクロムの粉
末、Ｃは容器、Ｄは銅の丸棒、Ｅは蓋、Ｆは銅塊、１１
．１２はり一ド棒、１３，１は電極である。 第 図 第 図 ［：蒼

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）銅よりも高融点のスケルトンを構成する高融点金
   属の粉末を容器内に収め、この粉末上に容器の蓋が浮き
   上がるように銅とこの銅よりも低融点の低融点金属との
   合金及び銅塊を載置し、これらを非酸化性雰囲気にて銅
   の融点以上に加熱保持し、前記銅と低融点金属との合金
   及び前記銅塊が前記高融点金属の空隙部分に溶浸する途
   中で前記容器内が蓋で密封されるようにしたことを特徴
   とする電極材料の製造方法。
2. （２）高融点金属がクロムであることを特徴とする請求
   項（１）に記載した電極材料の製造方法。
3. （３）低融点金属がビスマスであることを特徴とする請
   求項（１）に記載した電極材料の製造方法。