JPH04154017A - 銅―クロム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】 人　産業上の利用分野 本発明は、銅−クロム電極材料の製造方法に関する。

発明の概要 本発明は、ｌ！（以下、Ｃｕと表す）とクロム（以下、
Ｃｒと表す）からなる電極材料を製造するにあたり、先
ず５０μｍｉ下の粒径を６０％以上持つＣｕ粉末とＣｒ
粉末との混合粉を容器内に自然に充填し、不活性雰囲気
下においてＣｕの融点以上の温度で加熱して、Ｃｕ　−
Ｃｒインゴットを得た後、Ｃｕ　−Ｃｒインゴットの空
隙にＣｕを溶浸させるか、混合粉上にＣｕを置き焼結と
併せてＣｕの溶浸を行ってＣｕ　−Ｃｒ電極材料を得る
ものである。

従来の技術 真空インタラプタの電極材料として要求される重要な性
能の一つとして、電流遮断性能の高いことがあげられる
。

近年、この電流遮断性能が良好な電極材料として、高融
点材としてＣｒ１導電材としてＣｕを用し）たＣ　ｕ　
−Ｃｒ電極材料が開発されている。

従来、このＣｕ　−Ｃｒ電極＠料は、溶浸法あるいば焼
結法によ吻製作されている。

溶浸法は、Ｃｒ粉末を真空あるいは水素中等の不活性雰
囲気中で１０００℃す上の温度で加熱、脱ガス処理して
Ｃｒのスケルトン（［［体）を得、このスケルトン上に
Ｃｕを設置し、Ｃｕの融点以上の温度で加熱してＣｕを
Ｃｒスケルトンの空隙に溶かし込んでＣｕ−Ｃｒの合金
を得ろ方法である。

また、焼結法は、Ｃｒ粉末とＣｕ粉末を所望の割合で混
合してなる混合粉を９８１〜６８６７ＭＰｍ　（１００
０〜７０００　ｋｇｆ／ｅｊ）の圧力で加圧成形し、そ
の後、真空あるいは水素中等の不活性雰囲気中でＣｕの
融点す下の温度で加熱して、粉末同士を融着させろこと
によりＣｕ　　Ｃｒ脛合を得ろ方法である、 発明が解決しようとする！！理 しかしながら、上記溶浸法己こ；よ、 ■　Ｃｕ粉末の粒径、かさ密度、粉度分布等、Ｃｕ粉末
の粉体物性値によりスケルトンの空隙率が決定してしま
うため、任意のＣｕ−Ｃｒ比率の電極材料が得に（い、 ■　ＣｒのスケルトンにＣｒを溶浸する際、Ｃｒ表面が
酸化していると、溶浸が不十分になり、電極表面や内部
に巣が発生することがある、 などの問題点がある。

また、焼結法には、 ■　製造に際し、高度な技術を要する、■　製造条件に
よっては電極内部に巣が残ることがある、 ■　プレス成形機等の高価な設備が必要である、などの
問題点がある。

ＭＭを解決するための手段 上記事情にかんがみ、Ｃｕ粉末とＣｒ粉末との混合粉−
ｔＩＪ！、これを容器に自重充填し、七〇を焼結させて
スケルトン上とした浸；こＣｕを溶浸すること、あるい
は焼結を併せてＣｕを溶浸することを試みた。このとき
、Ｃｕ粉末の粒度の影響をみるため、Ｃｕ粉末の粒径を
変えて電極材料を作製し、作製過程、作製された電極材
料を観察した。

出発原糾として、粒径１００〜６０μｍに８０％が分布
するＣｒ粉末に下記のＣｕ粉末を混合し、Ｃｕの粒径の
依存性を調査した。

Ｃｒ２５重量％、Ｃｕ７５重量％となるように上記それ
ぞれの粉体を秤量して十分：こ混合し、この混合粉を内
径８０ｍのアルミナ容器に２５０ｇ充填し、１０−’Ｔ
ｏｒｒの真空中で１１３０℃に１時間加熱した。

加熱中、Ｃｕが溶けろため混合粉体（よ大きく収縮する
。得られたスケルトンの外径は下表の通りとなった。

次ｔこ、上記スケルトン上にその空隙を埋めるのに十分
なＣｕ塊（前記嵐３と同じ粒径かっ分布率の焼結体で、
直径３５ｍ、厚さ８調、重量７０ｇ）を設置し、１０−
’Ｔｏｒｒの真空中で１１３０℃に１時間加熱しＣｕを
スケルトン中に溶浸させた。

＆１．Ｎａ２のＣｕ粉末を使用したインゴット（電極材
料）では、Ｃｕがスケルトン周囲にはみ出した。インゴ
ットを切断し、内部を調べてみると、インゴット内に巣
が存在していた、＆３のＣ１１粉末を用いたインゴット
では、余剰のＣｕが周囲にはみ出すことなく、内部に巣
の存在も見らｎなかった。

上記結果は、ｋ　’３．　ｊＭｌ　２のＣｕ粉末のよう
に、Ｃｕ粉末の粒径が大きｂ）とスケルトンを得るとき
の収縮が小さいため溶浸工程でＣｕが溶は込んだ際、Ｃ
ｕがスケルトンの空隙を貫通し、周囲にしみ出すためで
ある。

Ｎ１１３のＣｕ粉末について、異なる粒度分布について
も同様の試作、調査を行ったところ、粒度分布が６０％
より少なくなると、粒径の大きいＣｕ粉末が増えること
から、インゴットに巣が発生し、溶浸用銅の：よみ出し
が生じてしまう。

なお、上記のようにスケルトンを作製した後にＣｕを溶
浸させる場合だけでな（、混合粉の焼結と同時に溶浸を
行った場合にもほぼ同様の結果が得られた。

上記より、第一番目の発明に係ろＣｕ−Ｃｒ電極材料の
製造方法は、５０μｍ息下の粒径を６０％以上持つＣｕ
粉末とＣｒ粉末との混合粉を容器内に充填した後、不活
性雰囲気下においてＣｕの融点以上の温度で加熱してＣ
ｕ−Ｃｒインゴットを得、このＣｕ−Ｃｒインゴット上
に溶浸用銅を設置し加熱して溶浸用銅をＣｕ　−Ｃｒイ
ンゴットの空隙に溶浸させることを特徴とするものであ
る。

また、第二番目の発明に係るＣ　ｕ　−Ｃｒ電極材料の
製造方法は、５０μｍ以下の粒径を６０％以上持っＣｕ
粉末とＣｒ粉末との混合粉を容器内に充填し、その上に
ｌＷ浸用銅を設置し、不活性雰囲気下においてＣｕの融
点以上の温度で加熱することを特徴とするものである。

作　　　　用 上記方法においては、Ｃｕ粉末とＣｒ粉末との混合粉が
密に溶着するため、溶浸用銅が周囲にしみ出すことなく
、巣のない緊密な組成の電極材料が得られる。

２６例 真空インタラプタは、その概略構造の一例：ｅ！！す第
５図に示すようなものであり、相互に−ｉｓ状をなす一
対のリード庫１１，１２の対向増面には、それぞれ電極
１３．１４が一体的に設けである。これら電［１３，１
４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１１ζよ、一方の絶縁筒１６の一端
に接合された金属端板１８を機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
型動装置に連結されろ他方のリードｌ１１２は、他方の
絶縁筒１７の多端に機密に接合された他方の金属端板１
９にベフーズ２０を介して連結され、駆動装置の作動に
伴って電極１３．１４の対向方向に注ｍ勤可能に可動側
の電極１４が固定側の電極１３に対して開閉力作するよ
うになっている。

上記電ｌ！ｌ１１３，１４を作製する電極材料は次のよ
うに製作されろ。

先ず、粒径１００〜６０μｍに８０％が分布するＣｒ粉
末と粒径５０μｍ以下に８０％が分布するＣｕ粉末とを
、Ｃｒ重量％、Ｃｕ７５重量％となるようにそれぞれ秤
量に混合し、その混合粉１を第１図（ａｌに示すように
、内径８０膳のアルミナ容１１２内に自重で水平に２５
０ｇ充填する。

次いで、上記容器２を真空炉内に入れ、１０−’Ｔｏｒ
ｒの真空中で脱ガスしつつあるいは不活性ガス中で１１
３０℃に１時間加熱保持する。加熱中、Ｃｕが溶けるた
め、第１図（ｂｌに示すようにスケルトン１ａは大きく
収縮したものとなる。

このスケルトン１ｍ上に第１図（０）に示すように溶浸
用＃ｉ４３を置く。溶浸用ｌ１ｌＩ３としては、スケル
トン１ａの径の８０％未満の直径の丸棒（あるいは円板
）とし、その量は、スケルトン１ａの空隙を埋めるのに
十分な量とする。

ここでは、粒径５０μｍ以下の為のが８０％分布するＣ
ｕ粉末の焼結体であって、直径が３５閣、厚さが８１で
重量が７０ｇのものを採用した。

スケルトンｌａ上に溶浸用１１３を置いた状態で、１０
−’Ｔｏｒｒの真空中においである一；よ不活性ガス中
において１１３０℃に１時間加熱保持し、Ｃｕをスケル
トン１ａの空隙に溶浸させた。Ｃｕが周囲に：よみ出す
ことがなく、内部に巣も存在しない緊密な電極材料が得
られた。例えば、密度比９８％のものが得られる４なお
、溶浸温度は、下限をＣｕの融点以上とし、上限をＣｕ
の融点＋６０℃程度とする。

溶浸温度が高すぎると、Ｃｕのしみ出しにより巣が生じ
てしまうことがあるからである。

前述のように、Ｃｕ粉末においては、粒径５０μｍｉ下
のものが６０％以上含まれるものとする。前述の４１．
Ｎａ２の如く粒径がそれ以上大きかったり、粒度分布が
６０％未満であると、第２図に示すように、スケルトン
１＆におけろ空隙４が大きくなって、Ｃｕを啓浸させた
ときに空隙４を通じてＣｕがしみ出してしまうという不
具合が生じる。図中、３ａがしみ出しなＣｕであるっ また、スケルトンｌａ上に載せろ溶浸用銅３の直径：よ
前述のようにスケルトン１ａの直径の８０％未満とする
５８０％以上のもの（例えば直径４２寵のもの）で（よ
、第３図に示すように溶浸用Ｗ４３がスケルトン１ａの
外ｍ縁からばみ出し、スケルトン作製後部にしみ込まな
くなってしまう。

なお、電極材料におけるＣｕの成分割合は、８０〜４０
重量％とする。Ｃｕが８０重量％息１では、スケルトン
１ａを製造する際、Ｃｕがしみ出し、溶浸後内部に巣が
残ることがあり、また、Ｃｕが＜ＯＩｉ量％量子以下ｔ
電極としての性能が維持できないからである。

Ｃｒの成分割合は、６０〜２０重量％とする。

上述のようにして得られた電極材料に機械加工を施し、
電極１３．１４とする。

上記実施例方法１よ、焼結体であるスケルトン作製後の
！Ｓ浸を行うものであるが、焼結と溶浸を同時に行うよ
うにしてもよい。その実施例方法を１１４図に示す 出発原糾としては、前述の実施例と同様に、粒径１００
〜６０μｍのものが８０％存在するＣｒ粉末と、粒径５
０μｍ以下のものが８０％存在するＣｕ粉末とを採用し
、Ｃｒ２５重量％、Ｃｕ７５重量％となるようにそれぞ
れの粉体を重量し十分に混合する。

この混合粉１を第４図（ａｌに示すように、内径８Ｇ−
のアルミナ容ｉＩｚ内に自重で水平に２５０ｇ充填する
。

肩合粉１の上に溶浸用＠３を置く。溶浸用＠３としては
、粒径５０μｍ以下のものが８０％分布するＣｕ粉末の
焼結体であって、直径が３５層、厚さが８職で、重量が
７０ｇのものを採用した。

濁合粉１上に溶浸用ｗＩ３を載せた状態でこれらを真空
炉内にセットし、１０“Ｔｏｒｒの真空中あるいは不活
性ガス中で１１３０℃に１時間加熱保持した。混合粉１
におけるＣｕとＣｒが融着すると共に、′ａ浸用銅３が
溶けて、Ｃｕ−Ｃｒの空隙に浸入する。焼結溶浸後の状
態を篤４図１ｂ）に示す、３ｂは得られたインプラ）１
ｂの残余のＣｕである。

以上のように、本発明方法は、スケルトンを得た後にＣ
ｕを溶浸させる方法、焼結と溶浸を一工程で行う方法で
あるが、電極径が７０寵以上のような大きな電極を製造
する場合は、スケルトンを得た後にＣｕを溶浸させたほ
うが好適である。粉体上に溶浸用銅を設置した場合には
、巣ができることがあるからである。

発明の効果 本発明に係ろＣｕ　−Ｃｒ電極材料の製造方法によれば
、Ｃｕ粉末における粒径及び粒度分布を規定し、１然充
填した後、Ｃｕを溶浸あるいは焼結と溶浸を行うように
したので、均−で巣のない＠富なＣｕ　−Ｃｒ電極材料
が得られろ。

また、本発明方法によれば、得られる電極材料のＣｕ−
Ｃｒの組成策域が大きく、任意のＣｕ　／　Ｃｒ比率の
電極材料を得ることが可能となる。

さらに、従来の焼結方法に比べ、高圧工程が不要である
ので、製造工程がＷＭ易であり、製造設備の簡素化、低
コスト化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るＣ　ｕ　−Ｃｒ電極材
料製造工程の説明図、第２図は溶浸用銅がしみ出す様子
の説明図、第３図は溶浸用銅が溢流する様子の説明図、
第４図（よ他の実施例方法の説明図、第５図は真空イン
タラプタの一例の断面図である。 図面中、 １ミよ混合粉、 １ａはスケルトン、 １ｂはインゴット、 ２はアルミナ容器、 ３は溶浸用銅、 １３．１４１よ電極である。 特許出願 株式会社 明 代 理

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）５０μｍ以下の粒径を６０％以上持つ銅粉末とク
   ロム粉末との混合粉を容器内に充填した後、不活性雰囲
   気下において銅の融点以上の温度で加熱して銅−クロム
   インゴットを得、この銅−クロムインゴット上に溶浸用
   銅を設置し加熱して溶浸用銅を銅−クロムインゴットの
   空隙に溶浸させることを特徴とする銅−クロム電極材料
   の製造方法。
2. （２）５０μｍ以下の粒径を６０％以上持つ銅粉末とク
   ロム粉末との混合粉を容器内に充填し、その上に溶浸用
   銅を設置し、不活性雰囲気下において銅の融点以上の温
   度で加熱することを特徴とする銅−クロム電極材料の製
   造方法。