JPH04206121A - 真空バルブ用接点材料 - Google Patents
真空バルブ用接点材料Info
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- H01H33/66—Vacuum switches
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- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/66—Vacuum switches
- H01H33/664—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
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- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
- Contacts (AREA)
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。
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、轟空バルブに関し、より詳細には、耐消耗
特性の安定化と同時に大電流しゃ断特性を向上させた真
空バルブ用接点材料に関する。
特性の安定化と同時に大電流しゃ断特性を向上させた真
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大電流遮
断或いは定格電流開閉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
。
断或いは定格電流開閉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
。
このような真空バルブ用接点に要求される特性としでは
、 (1)電流遮断或いは開閉に対して耐溶岩性かよいこと
、 (2)良好な遮断特性であること、 (3)耐電圧特性かよいこと、 が挙げられる。これらは最も基本的な二要件として従来
より重視され、新たな合金系の研究、電極構造の研究、
機構の研究など多角的な研究かなされ、この基本三要件
において飛躍的進歩かなされている。上記の各性能で示
される基本三要件とこの他の温度上昇、接触抵抗、消耗
性が低く安定していること及びさい断電流値か低く安定
していることが重要な要件となっている。しかしなから
、これらの要件の中には相反するものがある関係上、単
一の金属種によって全ての要件を満足させることは不可
能である。このため、実用されている多くの接点材料に
おいては、不足する性能を相互に補えるような2種以上
の元素を組合せ、かつ大電流用あるいは高電圧用等のよ
うに特定の用途に合った接点材料の開発が行なわれ、そ
れなりに優れた特性を有するものが開発されているが、
さらに強まる高耐圧化および大電流化の要求を充分満足
するA1バルブ用接点材料は未だ得られていないのが実
情である。
、 (1)電流遮断或いは開閉に対して耐溶岩性かよいこと
、 (2)良好な遮断特性であること、 (3)耐電圧特性かよいこと、 が挙げられる。これらは最も基本的な二要件として従来
より重視され、新たな合金系の研究、電極構造の研究、
機構の研究など多角的な研究かなされ、この基本三要件
において飛躍的進歩かなされている。上記の各性能で示
される基本三要件とこの他の温度上昇、接触抵抗、消耗
性が低く安定していること及びさい断電流値か低く安定
していることが重要な要件となっている。しかしなから
、これらの要件の中には相反するものがある関係上、単
一の金属種によって全ての要件を満足させることは不可
能である。このため、実用されている多くの接点材料に
おいては、不足する性能を相互に補えるような2種以上
の元素を組合せ、かつ大電流用あるいは高電圧用等のよ
うに特定の用途に合った接点材料の開発が行なわれ、そ
れなりに優れた特性を有するものが開発されているが、
さらに強まる高耐圧化および大電流化の要求を充分満足
するA1バルブ用接点材料は未だ得られていないのが実
情である。
一方、近年では、需要家の使用条件の過酷化と共に、負
荷の多様化が進行している。その結果、上記の基本三要
件を一定レベルに維持した上で、更に他の特性(適用回
路、装置など負荷の要求)を強調して対応できる真空バ
ルブも必要となっている。このようなケースは近年では
多くあるが、標準仕様の真空バルブのシリーズのなかか
ら1ランク上位のバルブを適用し、これに対応している
のが現状である。その結果はシステムの大形化を余儀さ
れると共に、経済性も失なわれることになる。そして、
例えば、このようなケースとして前述のように基本的三
妻件は、確保した上で大電流しゃ断特性と耐消耗性とを
両立させた要求が多くなっている。
荷の多様化が進行している。その結果、上記の基本三要
件を一定レベルに維持した上で、更に他の特性(適用回
路、装置など負荷の要求)を強調して対応できる真空バ
ルブも必要となっている。このようなケースは近年では
多くあるが、標準仕様の真空バルブのシリーズのなかか
ら1ランク上位のバルブを適用し、これに対応している
のが現状である。その結果はシステムの大形化を余儀さ
れると共に、経済性も失なわれることになる。そして、
例えば、このようなケースとして前述のように基本的三
妻件は、確保した上で大電流しゃ断特性と耐消耗性とを
両立させた要求が多くなっている。
この傾向は、大電流しゃ断を行なった接点の表面が著し
く損傷し、その結果材料の損耗を招くものであり、この
ように損耗した表面を持つ接点か次の開閉時或いはしゃ
断時には2次的な多くの不利を持たらすことになる。そ
のため大電流をしゃ断してもなお損耗(消耗)の少ない
、すなわち両立させる要求か多くなっている。
く損傷し、その結果材料の損耗を招くものであり、この
ように損耗した表面を持つ接点か次の開閉時或いはしゃ
断時には2次的な多くの不利を持たらすことになる。そ
のため大電流をしゃ断してもなお損耗(消耗)の少ない
、すなわち両立させる要求か多くなっている。
上記の基本的三要件を満す接点材料としてB1のような
溶着防止成分を5重量%(以下、Wj%と記載)以下の
量で含有するCu−B1合金が知られている(特公昭4
1−12131号公報)。
溶着防止成分を5重量%(以下、Wj%と記載)以下の
量で含有するCu−B1合金が知られている(特公昭4
1−12131号公報)。
このCu−B1系接点は、脆いBiが結晶粒界に存在す
る結果、合金自体を脆化し、低溶着用外し力が実現した
ことから、大電流遮断特性に優れている。
る結果、合金自体を脆化し、低溶着用外し力が実現した
ことから、大電流遮断特性に優れている。
また、大電流化を指向した他の接点材料として、Cu−
Te合金も知られている(特公昭44−23751号公
報)。この合金は、Cu−B1系合金が持つ上記問題点
を緩和してはいるが、Cu−B1系合金に比較して雰囲
気に対し、より敏感なため接触抵抗等の安定性に欠ける
。さらに、これらCu−Te、Cu−B1等の接点の共
通的特徴として、耐溶着性に優れているものの、耐電圧
特性か従来の中電圧クラスへの適用には充分であるとし
ても、これ以上高い電圧分野への応用に対しては、必ず
しも満足するものでないことが明らかとなってきた。
Te合金も知られている(特公昭44−23751号公
報)。この合金は、Cu−B1系合金が持つ上記問題点
を緩和してはいるが、Cu−B1系合金に比較して雰囲
気に対し、より敏感なため接触抵抗等の安定性に欠ける
。さらに、これらCu−Te、Cu−B1等の接点の共
通的特徴として、耐溶着性に優れているものの、耐電圧
特性か従来の中電圧クラスへの適用には充分であるとし
ても、これ以上高い電圧分野への応用に対しては、必ず
しも満足するものでないことが明らかとなってきた。
一方、Crを含有したCu−Cr合金が真空しゃ断器用
接点材料として知られている。この接点合金は、高温下
でのCrとCuとの熱特性が好ましい状態で発揮される
ため、高耐圧大電流用としてすぐれた特性を有している
。すなわち、Cu−C「合金は、高耐圧特性と大容量し
ゃ断とを両立させ得る接点として多用されている。しか
しながら、Cu−Cr合金は、しゃ断器用接点材料とし
て一般に利用されている前記Biを5%程度以下添加し
たCu−B1接点と比較して、耐溶着特性が大幅に劣っ
ている。従って、この材料を用いた真空バルブを駆動さ
せる操作機構は、Cu−B1に比べ引き離し力を大きく
設計する必要があり、小型化、経済性の点で不利がある
。
接点材料として知られている。この接点合金は、高温下
でのCrとCuとの熱特性が好ましい状態で発揮される
ため、高耐圧大電流用としてすぐれた特性を有している
。すなわち、Cu−C「合金は、高耐圧特性と大容量し
ゃ断とを両立させ得る接点として多用されている。しか
しながら、Cu−Cr合金は、しゃ断器用接点材料とし
て一般に利用されている前記Biを5%程度以下添加し
たCu−B1接点と比較して、耐溶着特性が大幅に劣っ
ている。従って、この材料を用いた真空バルブを駆動さ
せる操作機構は、Cu−B1に比べ引き離し力を大きく
設計する必要があり、小型化、経済性の点で不利がある
。
また、Cu−Cr系合金に前記Bi、Teなとの溶石防
11−金属を添加したCu−Cr−B1合金なども知ら
れている。この合金によって材料の耐溶着性は、著しく
向上するが、ベーキング、ロウづけなどの加熱処理時の
条件によって蒸発するBi量が異なるため、その結果、
大電流しゃ所持性及び耐消耗性にばらつきが生じるとい
う新たな問題が発生する。
11−金属を添加したCu−Cr−B1合金なども知ら
れている。この合金によって材料の耐溶着性は、著しく
向上するが、ベーキング、ロウづけなどの加熱処理時の
条件によって蒸発するBi量が異なるため、その結果、
大電流しゃ所持性及び耐消耗性にばらつきが生じるとい
う新たな問題が発生する。
開閉時のサージに対し格別の配慮をしていない一般の真
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。
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なわ
れること)、或いは高周波消弧現象などによるものであ
る。
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なわ
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Icの積、す
なわちVs−Zo−IC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mAさい断@lcを小さ
くしな(ではならない。
ージインピーダンスZoと、電流さい断値Icの積、す
なわちVs−Zo−IC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mAさい断@lcを小さ
くしな(ではならない。
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密閉器が
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。
Ag)とを複合化した合金の接点を用いた真空密閉器が
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、さらに、(3) 接点材料の炭
化物がアークにより分解し、荷電体を精製してアークを
接続する等の点で優れた低さい断電流特性を発揮する。
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、さらに、(3) 接点材料の炭
化物がアークにより分解し、荷電体を精製してアークを
接続する等の点で優れた低さい断電流特性を発揮する。
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(特願昭57−39851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。
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(特願昭57−39851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。
さらに、特願昭60−216648号明細書には、耐弧
性材料の粒径(例えば、WCの粒径)を0、 2〜1μ
m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。
性材料の粒径(例えば、WCの粒径)を0、 2〜1μ
m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。
さらに、特開昭53−35174号公報には、」二記焼
結合金の耐溶着性を一層向上させたCu−WC−Bi−
W合金が開示されている。
結合金の耐溶着性を一層向上させたCu−WC−Bi−
W合金が開示されている。
(発明が解決しようとする課8)
真空バルブ用接点材料には、前記した基本的三要件と、
この他に需要家が強調する他の要件(耐消耗性)との両
立が重要となっている。
この他に需要家が強調する他の要件(耐消耗性)との両
立が重要となっている。
しかしながら、これらの要件の中には相反する関係にあ
るものがあるので、単一の金属材料によって全ての要件
を満足させることは不可能である。
るものがあるので、単一の金属材料によって全ての要件
を満足させることは不可能である。
このため、実用されている多くの接点材料においては、
不足する性能を相互に補えるような2種以上の元素を組
合せ、かつ大電流用あるいは高電圧用等のように特定の
用途に合った接点材料の開発か行われ、それなりに優れ
た特性を有するものか開発されている。しかし、さらに
強まる高信頼性の要求を充分満足する真空ノ\ルブ用接
点材料は未だ得られていないのが実状である。
不足する性能を相互に補えるような2種以上の元素を組
合せ、かつ大電流用あるいは高電圧用等のように特定の
用途に合った接点材料の開発か行われ、それなりに優れ
た特性を有するものか開発されている。しかし、さらに
強まる高信頼性の要求を充分満足する真空ノ\ルブ用接
点材料は未だ得られていないのが実状である。
即ち、消耗に係る耐弧性は、高融点成分か有利であるか
、高融点材料は一般にアークを受けた時、亮温度となる
ため、熱電子放出か著しく、大電流しゃ断性を維持向上
させるには、逆に不利となる。
、高融点材料は一般にアークを受けた時、亮温度となる
ため、熱電子放出か著しく、大電流しゃ断性を維持向上
させるには、逆に不利となる。
前記したCu−B1系接点材料では、素材の脆弱性を利
用して耐溶着性を確保しているため、耐消耗性において
致命的な欠点を有するのみならず、電流遮断或いは開閉
による表面荒れの発生で接触抵抗特性もばらつきか大き
い。
用して耐溶着性を確保しているため、耐消耗性において
致命的な欠点を有するのみならず、電流遮断或いは開閉
による表面荒れの発生で接触抵抗特性もばらつきか大き
い。
また、従来の、通常のA g−WC系接点材料では、電
流遮断或いは開閉数の経過と共に、比較的早い時期にA
gが選択的に蒸発し、局部的にAgの存在しない部分か
発生して接点消耗の増大を招いている。すなわち、例え
ば前記WCとAgとを単に複合化しただけの従来の合金
の接点では、WCO量を調節することにより大電流しゃ
断特性を改善できるか、一方、相対的にAgの量か変動
してしまうため、耐消耗特性も変化する。従って、同一
のAgRであっても、より低く、安定化した両特性を得
るよう改善を計る必要がある。
流遮断或いは開閉数の経過と共に、比較的早い時期にA
gが選択的に蒸発し、局部的にAgの存在しない部分か
発生して接点消耗の増大を招いている。すなわち、例え
ば前記WCとAgとを単に複合化しただけの従来の合金
の接点では、WCO量を調節することにより大電流しゃ
断特性を改善できるか、一方、相対的にAgの量か変動
してしまうため、耐消耗特性も変化する。従って、同一
のAgRであっても、より低く、安定化した両特性を得
るよう改善を計る必要がある。
WC,!=Agとを複合化した合金の接点(特願昭42
−68447号、米国特許節3683138号)では、
大電流しゃ断時性自体が不十分であるのみならず、耐消
耗特性の改善に対して何等の配慮がなされていない。
−68447号、米国特許節3683138号)では、
大電流しゃ断時性自体が不十分であるのみならず、耐消
耗特性の改善に対して何等の配慮がなされていない。
また、AgとCuとの重量比率をほぼ7:3としたAg
−Cu−WC合金(特願昭57−39851号)及び耐
弧性材料の粒径を0. 2〜1μmとする合金(特願昭
60−216648号)では、耐消耗特性を十分に満足
していない。
−Cu−WC合金(特願昭57−39851号)及び耐
弧性材料の粒径を0. 2〜1μmとする合金(特願昭
60−216648号)では、耐消耗特性を十分に満足
していない。
一方、Cu −WC−B i −W系接点材料において
は、WCと特にBiの存在の相乗効果で、C,u−W系
接点の耐溶着性の向上が計られているが、耐消耗特性に
、なおばらつきか見られている。
は、WCと特にBiの存在の相乗効果で、C,u−W系
接点の耐溶着性の向上が計られているが、耐消耗特性に
、なおばらつきか見られている。
本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、優れた大電流しや断特性と耐消耗
特性を兼備し、苛酷化する真空遮断器への要求に充分応
える真空バルブ用接点材料を提供することである。
目的とするところは、優れた大電流しや断特性と耐消耗
特性を兼備し、苛酷化する真空遮断器への要求に充分応
える真空バルブ用接点材料を提供することである。
(課題を解決するための手段)
本発明者は、上記の課題解決のために研究開発を進めた
結果、高導電性成分と耐弧性成分とて構成された合金系
に於てこれらの比率を最適化し、特に耐弧性成分の粒径
と合金中に耐弧性成分か存在するときの各耐弧性粒子の
平均粒子間距離とを所定値に最適化すれば、この発明の
目的達成に有効であるとの知見を得て、本発明の完成に
至った。
結果、高導電性成分と耐弧性成分とて構成された合金系
に於てこれらの比率を最適化し、特に耐弧性成分の粒径
と合金中に耐弧性成分か存在するときの各耐弧性粒子の
平均粒子間距離とを所定値に最適化すれば、この発明の
目的達成に有効であるとの知見を得て、本発明の完成に
至った。
すなわち本発明の真空バルブに於て、これに用いる接点
材料は、Agおよび/またはCuよりなる高導電性成分
と、WCなどの耐弧性成分とを含むAgまたはAg−C
u金属炭化物(以下、耐弧性成分を便宜上WCで代表し
て表記する場合がある)系真空バルブ用接点材料であっ
て、(1) 高導電性成分の含有量はA g / Cu
の総計量が25〜70vo1%であり、 (2) 耐弧性成分の含有量は30〜75vo1%であ
り、該成分は、Ti、Zr、Hf、V、Nb5T a
% Cr −、M oまたはWの各炭化物の少なくとも
1種であり、 (3) この接点材料は、0.3〜3μmの東向粒子径
を有する耐弧性成分が、0.1〜1μmの平均粒子間距
離を保ちなから存在していることを特徴とする。
材料は、Agおよび/またはCuよりなる高導電性成分
と、WCなどの耐弧性成分とを含むAgまたはAg−C
u金属炭化物(以下、耐弧性成分を便宜上WCで代表し
て表記する場合がある)系真空バルブ用接点材料であっ
て、(1) 高導電性成分の含有量はA g / Cu
の総計量が25〜70vo1%であり、 (2) 耐弧性成分の含有量は30〜75vo1%であ
り、該成分は、Ti、Zr、Hf、V、Nb5T a
% Cr −、M oまたはWの各炭化物の少なくとも
1種であり、 (3) この接点材料は、0.3〜3μmの東向粒子径
を有する耐弧性成分が、0.1〜1μmの平均粒子間距
離を保ちなから存在していることを特徴とする。
この発明の好ましい一態様においてF e −、CO%
Niから選ばれた10vo1%以下の補助成分を存在さ
せることができる。
Niから選ばれた10vo1%以下の補助成分を存在さ
せることができる。
(作用)
以下の記載においては、導電性成分をAgとし耐弧性成
分をWCて代表して説明するが、本発明はこれらに限定
されるものではない。
分をWCて代表して説明するが、本発明はこれらに限定
されるものではない。
A g−WC系接点材料の大電流しゃ断特性と、耐消耗
特性とを同時に改善するには、同合金中のAg量、合金
中のWCの存在形態、すなわち、各WC粒子の平均粒子
間距離とWC粒径等を好ましい範囲に制御することか重
要であり、特にしゃ断電流値自体をより大きな値に維持
すること以外にも、そのばらつき幅を縮めることならび
に消耗量を所定の範囲内に抑えることと共に開閉の経過
に伴い変化(消耗が増大してゆく)することを避けるこ
とも極めて重要である。前述の大電流しゃ断特性は、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。従って、しゃ
断時に電極空間に放出される蒸気量を過不足ない状態に
接点が自己制御することが重要である。上記WC粒径限
定とWC平均粒子間距離との相互の同時制御によって自
己制御か可能となる。
特性とを同時に改善するには、同合金中のAg量、合金
中のWCの存在形態、すなわち、各WC粒子の平均粒子
間距離とWC粒径等を好ましい範囲に制御することか重
要であり、特にしゃ断電流値自体をより大きな値に維持
すること以外にも、そのばらつき幅を縮めることならび
に消耗量を所定の範囲内に抑えることと共に開閉の経過
に伴い変化(消耗が増大してゆく)することを避けるこ
とも極めて重要である。前述の大電流しゃ断特性は、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。従って、しゃ
断時に電極空間に放出される蒸気量を過不足ない状態に
接点が自己制御することが重要である。上記WC粒径限
定とWC平均粒子間距離との相互の同時制御によって自
己制御か可能となる。
すなわち、A g−WCで代表されるAg−耐弧性材料
系合金では、耐弧性材料(この場合WC)の高点におけ
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)にア
ークの足が固着するかによって、温度の変動すなわち蒸
気量の変動を招くことがある。結果的には、ばらつきが
現れることか確認された。このように電流しゃ断、時の
接点面の急激な温度変化をAgと耐弧性材料との組合わ
せのみによる従来の合金状態によってアークを制御させ
ることは既に限界であると考えられた。さらに高性能化
するためには、何等かの補助技術を付与する必要かある
との結論に至った。
系合金では、耐弧性材料(この場合WC)の高点におけ
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)にア
ークの足が固着するかによって、温度の変動すなわち蒸
気量の変動を招くことがある。結果的には、ばらつきが
現れることか確認された。このように電流しゃ断、時の
接点面の急激な温度変化をAgと耐弧性材料との組合わ
せのみによる従来の合金状態によってアークを制御させ
ることは既に限界であると考えられた。さらに高性能化
するためには、何等かの補助技術を付与する必要かある
との結論に至った。
この改良の1つの考えとして、前記特願昭57−398
51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示
唆している。この技術により飛躍的に特性の安定化が図
られた。アークか主として固着する位置が、耐弧性成分
の場合とAg−Cu系合金との場合かあり、いずれの場
合もAg。
51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示
唆している。この技術により飛躍的に特性の安定化が図
られた。アークか主として固着する位置が、耐弧性成分
の場合とAg−Cu系合金との場合かあり、いずれの場
合もAg。
Cu蒸気の供給を制御し、しゃ断電流特性の向上(改良
)が行なわれるが、耐弧性成分に固着した場合には、若
干のばらつきが発生した。
)が行なわれるが、耐弧性成分に固着した場合には、若
干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て、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大電流
しゃ断特性に重要な役割を果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倍程度の大きさ
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。
の改善が見られる。従って、耐弧性成分の粒径が大電流
しゃ断特性に重要な役割を果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倍程度の大きさ
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、低裁断値化を目ざした特願昭57−39
851号ではAgとCuとの量及びWCの粒径を所定の
値に制御して、さい断電流特性の改善か行なわれ、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
り一層の大電流しゃ断特性の向上及び低く、安定した耐
消耗特性の同時確保は、得られなかった。
851号ではAgとCuとの量及びWCの粒径を所定の
値に制御して、さい断電流特性の改善か行なわれ、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
り一層の大電流しゃ断特性の向上及び低く、安定した耐
消耗特性の同時確保は、得られなかった。
前述のように、本発明接点材料では、微細なWC粉の採
用、Agの量、WC粉の好ましい存在状態(平均粒子間
距離)の採用などで、接点組織の微細化、均一化を達成
しているので、安定した大電流しゃ断特性を示し、耐消
耗特性についても同様である。多数個の開閉回数の経過
後でも開閉時のジュール熱及びアーク熱によって蒸発す
るAgの量を制御し安定した大電流しゃ断特性を示す。
用、Agの量、WC粉の好ましい存在状態(平均粒子間
距離)の採用などで、接点組織の微細化、均一化を達成
しているので、安定した大電流しゃ断特性を示し、耐消
耗特性についても同様である。多数個の開閉回数の経過
後でも開閉時のジュール熱及びアーク熱によって蒸発す
るAgの量を制御し安定した大電流しゃ断特性を示す。
前記した状態の改善のため、本発明では、大電流しゃ断
特性を支配する高導電性成分(Ag)の蒸発量を制御す
るために耐弧性成分(WC)の平均粒子径を所定の好ま
しい範囲とすると同時に特にWC各粒子間の平均粒子間
距離を所定の範囲内に存在させた。
特性を支配する高導電性成分(Ag)の蒸発量を制御す
るために耐弧性成分(WC)の平均粒子径を所定の好ま
しい範囲とすると同時に特にWC各粒子間の平均粒子間
距離を所定の範囲内に存在させた。
このようにすることによって耐消耗性に害を与えること
なくAg成分の蒸発状態を制御出来、結果的に大電流し
ゃ断性能を安定化させた。
なくAg成分の蒸発状態を制御出来、結果的に大電流し
ゃ断性能を安定化させた。
すなわちWC成分の平均粒子径が3μmより人の場合(
例えば6〜44μmの範囲で実験)にはWC粒子の平均
粒子間距離が所定の値の範囲0.1〜1μmの範囲にあ
っても大電流しゃ断特性が低下する(比較例−A5)。
例えば6〜44μmの範囲で実験)にはWC粒子の平均
粒子間距離が所定の値の範囲0.1〜1μmの範囲にあ
っても大電流しゃ断特性が低下する(比較例−A5)。
一方、WC成分の平均粒径が0. 3μmより小の場合
、WC成分の平均粒子間距離が0,1〜1μmの範囲に
あっても接点面に亀裂が認められる場合が見られ耐消耗
特性の安定性に問題があると同時に同一のWC量にあっ
ては、WCの平均粒子間距離が小さい場合(0,1μm
以下)しゃ新生の電極空間へのAgの蒸発供給か多回と
なる傾向にあり、大電流しゃ断特性の劣下も伴う。
、WC成分の平均粒子間距離が0,1〜1μmの範囲に
あっても接点面に亀裂が認められる場合が見られ耐消耗
特性の安定性に問題があると同時に同一のWC量にあっ
ては、WCの平均粒子間距離が小さい場合(0,1μm
以下)しゃ新生の電極空間へのAgの蒸発供給か多回と
なる傾向にあり、大電流しゃ断特性の劣下も伴う。
これに対しWC粒子径を所定値以内の0. 3〜3μm
としたときには、大電流しゃ所持性耐消耗性共、成る程
度のレベルを得るか、更にWC粒子の平均粒子間距離も
、所定値以内としたときには、両特性とも、バラツキ幅
も著しく小となり特性の向上に加え安定性向上も認めら
れる。
としたときには、大電流しゃ所持性耐消耗性共、成る程
度のレベルを得るか、更にWC粒子の平均粒子間距離も
、所定値以内としたときには、両特性とも、バラツキ幅
も著しく小となり特性の向上に加え安定性向上も認めら
れる。
大電流しゃ断特性と耐消耗特性との両立、改善のために
本発明では、高導電性成分と耐弧性成分とで構成された
接点合金中の高導電性成分を25〜70vo1%のAg
または/およびCuとし、耐弧性成分としてはT is
Z r s Hf SV −、N b、Ta5Cr%
Mo、Wの各炭化物の少なくとも1つとして構成した接
点材料に於て、0.3〜3μmの平均粒子径を有する耐
弧性成分が0.1〜1μmの平均粒子間距離を保ちなが
ら存在していることが必須である。
本発明では、高導電性成分と耐弧性成分とで構成された
接点合金中の高導電性成分を25〜70vo1%のAg
または/およびCuとし、耐弧性成分としてはT is
Z r s Hf SV −、N b、Ta5Cr%
Mo、Wの各炭化物の少なくとも1つとして構成した接
点材料に於て、0.3〜3μmの平均粒子径を有する耐
弧性成分が0.1〜1μmの平均粒子間距離を保ちなが
ら存在していることが必須である。
これによって大電流しゃ断特性を支配するしゃ断時に電
極空間に放出される高導電性成分の量を電流しゃ断に悪
影響を及ぼさない範囲に自己制御し同時に接点の消耗を
少なく維持する・すなわち同一のWCffiではWC径
が小(細かい)方が同一の熱入力(例えばしゃ断時のア
ーク)に対しアークスポット部或いはその周辺部の微少
部の温度の上昇の程度は大きい(温度か高くなる)。
極空間に放出される高導電性成分の量を電流しゃ断に悪
影響を及ぼさない範囲に自己制御し同時に接点の消耗を
少なく維持する・すなわち同一のWCffiではWC径
が小(細かい)方が同一の熱入力(例えばしゃ断時のア
ーク)に対しアークスポット部或いはその周辺部の微少
部の温度の上昇の程度は大きい(温度か高くなる)。
この温度上昇に対しWCの東向粒子間距離が成る程度小
さいときには同様に温度上昇を相乗的に増長させこのW
C粒子をとり囲むAg(高導電性成分)の過剰な蒸発、
消耗を誘発する。
さいときには同様に温度上昇を相乗的に増長させこのW
C粒子をとり囲むAg(高導電性成分)の過剰な蒸発、
消耗を誘発する。
逆にWCの平均粒子間距離が成る程度大きいときには、
確率的にアークスポットかWC部、Ag部に2極化され
る傾向になり特性のばらつき幅の増大を招く。
確率的にアークスポットかWC部、Ag部に2極化され
る傾向になり特性のばらつき幅の増大を招く。
このような現象のためWCの粒径の適切な値の選択と、
WCの平均粒子間距離の好ましい範囲の選択とを同時に
満たす必要がある。
WCの平均粒子間距離の好ましい範囲の選択とを同時に
満たす必要がある。
(実施例)
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。
極部の拡大断面図である。
第1図において、しゃ断室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とて真
空密に構成されている。
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とて真
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。さらに電極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、またはかしめによって圧着接続され
ている。
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。さらに電極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、また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。
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。
ここでもA g−WCを代表例として説明する。製造に
先立って、必要粒径別に耐弧性成分及び補助成分を分類
する。分類作業は例えば篩分けと沈降法とを併用して行
うことて容易に所定粒径の粉末を得る。まず所定粒径の
WCを所定量及び、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形体を得
る。
先立って、必要粒径別に耐弧性成分及び補助成分を分類
する。分類作業は例えば篩分けと沈降法とを併用して行
うことて容易に所定粒径の粉末を得る。まず所定粒径の
WCを所定量及び、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形体を得
る。
ついで、この粉末成形体を露点が一50℃以下の水素雰
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。
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のAgを1
150℃×1時間で溶浸しA g−WC合金を得る。溶
浸は主として真空中で行うか、水素中でも可能である。
150℃×1時間で溶浸しA g−WC合金を得る。溶
浸は主として真空中で行うか、水素中でも可能である。
ユニで、接点製造時に於ける接点中のWC粒子の゛1a
重粒子間距離の調整の一例につき述べる。本発明合金中
のWCの平均粒子間距離はWC粒子の形状、WC粒子の
表面汚染の状態、WC粒子の粒子径、WC粒子の粒度分
布、WC粒子中の不純物の種類とそのi7pの粉末状態
か重要であり、これらを厳しく管理した上で焼結助剤の
有無、高導電性材料との混合時間潤滑材の有無、成形圧
力、焼結温度及び場合により溶浸温度が関係する。
重粒子間距離の調整の一例につき述べる。本発明合金中
のWCの平均粒子間距離はWC粒子の形状、WC粒子の
表面汚染の状態、WC粒子の粒子径、WC粒子の粒度分
布、WC粒子中の不純物の種類とそのi7pの粉末状態
か重要であり、これらを厳しく管理した上で焼結助剤の
有無、高導電性材料との混合時間潤滑材の有無、成形圧
力、焼結温度及び場合により溶浸温度が関係する。
例えば0.7μmの平均粒径を持つWC粉を600gr
、5μmの平均粒径を持つAg粉を600g r、焼結
補助材として5μmの平均粒径を持つCo粉を10.5
grをボールミル巾で2時間混合後所定の成形圧力で得
た成形体を、管理した雰囲気中で焼結し焼結体を得て、
この焼結体中に残存する空孔中に、Agを1050℃で
溶浸させ40%WC−59.3%Ag−0.7%C。
、5μmの平均粒径を持つAg粉を600g r、焼結
補助材として5μmの平均粒径を持つCo粉を10.5
grをボールミル巾で2時間混合後所定の成形圧力で得
た成形体を、管理した雰囲気中で焼結し焼結体を得て、
この焼結体中に残存する空孔中に、Agを1050℃で
溶浸させ40%WC−59.3%Ag−0.7%C。
合金とし、該合金中のWC粒子の平均粒子間距離が0.
3μmの合金を得た。前記粉末状態の制御と成形圧力
、焼結温度の制御の組合せによって他の平均粒子間距離
を持つA g−WC合金を得る。
3μmの合金を得た。前記粉末状態の制御と成形圧力
、焼結温度の制御の組合せによって他の平均粒子間距離
を持つA g−WC合金を得る。
これらの実験を他の粒子径のWCについても行ない各粒
子径のWCについて、所定の平均粒子間距離を持つ合金
を得る。粒径により適宜前記条件を選択する。
子径のWCについて、所定の平均粒子間距離を持つ合金
を得る。粒径により適宜前記条件を選択する。
次に、本発明実施例データを得た評価方法、及び評価条
件につき述べる。
件につき述べる。
1、大電流しゃ断時性
表面荒さを5μmに仕上げたフラット電極と同じ表面荒
さを持つ曲率半径100Rの凸状電極とを対向させる。
さを持つ曲率半径100Rの凸状電極とを対向させる。
画電極を開閉機構を持つ真空度10’Pa以下に排気し
た着脱可能な真空容器に取付け、40kgの荷重を与え
た上で、7. 2kV−31,5kAの電ツノを投入・
しゃ断する。この投入、しゃ断を10回繰返したとき溶
着、再点弧などの発生のないしゃ断が可能がどうがを評
価する。投入、しゃ断の回数が10回に至る前に溶着或
いは再点弧の発生が多く見られたときテストを中止した
。
た着脱可能な真空容器に取付け、40kgの荷重を与え
た上で、7. 2kV−31,5kAの電ツノを投入・
しゃ断する。この投入、しゃ断を10回繰返したとき溶
着、再点弧などの発生のないしゃ断が可能がどうがを評
価する。投入、しゃ断の回数が10回に至る前に溶着或
いは再点弧の発生が多く見られたときテストを中止した
。
2、耐消耗特性
上記と同し電極条件の電極を対向させ、1O−3Pa以
下の頁空容器のなかで7.2kV−4,4kAの電力を
1000回開閉させたときの前後の電極の重量の変化を
測定し消耗とした。尚、データは実施例−2の消耗量を
1.0としたときの倍率で示した。
下の頁空容器のなかで7.2kV−4,4kAの電力を
1000回開閉させたときの前後の電極の重量の変化を
測定し消耗とした。尚、データは実施例−2の消耗量を
1.0としたときの倍率で示した。
3、供試接点の内容
表に供試接点の材料内容とその対応する測定データを示
す。
す。
表のように、A g −wc 合金中のAg量(一部A
g−Cu合金)を、15〜16%のものから82〜83
%のものまで変化させた所定の粒子径(WC)を持つ供
試材につき、顕微鏡的評価等によって所定の平均粒子間
距離を持つ接点を決定しその値か<0.1μmから2.
21μmまでのものを夫々選出した。これらの接点は前
述したように主として成形圧力、焼結温度の制御、また
r・備品合材(成形時にAgの一部をあらかじめWCに
混合した混合粉を成形)の量の制御によって得る。
g−Cu合金)を、15〜16%のものから82〜83
%のものまで変化させた所定の粒子径(WC)を持つ供
試材につき、顕微鏡的評価等によって所定の平均粒子間
距離を持つ接点を決定しその値か<0.1μmから2.
21μmまでのものを夫々選出した。これらの接点は前
述したように主として成形圧力、焼結温度の制御、また
r・備品合材(成形時にAgの一部をあらかじめWCに
混合した混合粉を成形)の量の制御によって得る。
更に使用する耐弧性成分の種類を変化させ評価した。
実施例A1〜A3.比較例A1〜A2
平均粒径が約0.1μm5及び0.3〜6μmの計5種
のWC粉(但し0.1μmのWC粉については、0.3
μm粉末のなかから微粉の部分を集め0. 1μmとし
た)及び平均粒径5μmのAg粉末を用意する。
のWC粉(但し0.1μmのWC粉については、0.3
μm粉末のなかから微粉の部分を集め0. 1μmとし
た)及び平均粒径5μmのAg粉末を用意する。
AgとWCを所定比率混合後、焼結後のスケルトンの残
存空隙量を調整するよう成形圧をゼロ−8トン/cjの
範囲で適宜選択しかつ一部のものにはWCのみのスケル
トンを作製し同様の操作を行なった。
存空隙量を調整するよう成形圧をゼロ−8トン/cjの
範囲で適宜選択しかつ一部のものにはWCのみのスケル
トンを作製し同様の操作を行なった。
このようにして最終の組成比率が34〜35vo1%の
Agとなるよう調節した接点を前記した評価条件に従っ
た大電流しゃ断テスト及び耐消耗性テストを行なり八〇 その結果表1によればWCの粒子径が0.1μm、かつ
平均粒子間距離が<0.1μmでは前記した条件による
しゃ断テストに於て数回の投入しゃ断て、しゃ断不能を
呈し、更に4.4kA1000回しゃ断後の材料損失も
大きいことが判った(比較例−AI)。
Agとなるよう調節した接点を前記した評価条件に従っ
た大電流しゃ断テスト及び耐消耗性テストを行なり八〇 その結果表1によればWCの粒子径が0.1μm、かつ
平均粒子間距離が<0.1μmでは前記した条件による
しゃ断テストに於て数回の投入しゃ断て、しゃ断不能を
呈し、更に4.4kA1000回しゃ断後の材料損失も
大きいことが判った(比較例−AI)。
これに対しWC粒子径か0.3〜3μmかつ平均粒子間
距離が0. 1〜1μmのものでは31.5kAを10
回しゃ断に成功した上に耐消耗性も安定した状態であっ
た。(実施例A1〜A3)。
距離が0. 1〜1μmのものでは31.5kAを10
回しゃ断に成功した上に耐消耗性も安定した状態であっ
た。(実施例A1〜A3)。
しかしWC粒子径が6μmでかつ平均粒子間距離も、大
きい場合には充分なしゃ断性能と、耐消耗特性が得られ
なかった(比較例−A2)従ってWCの粒子径は0.3
〜3μmの範囲で、平均粒子間距離は0.1〜1.0μ
mの範囲が好ましいことが判った。
きい場合には充分なしゃ断性能と、耐消耗特性が得られ
なかった(比較例−A2)従ってWCの粒子径は0.3
〜3μmの範囲で、平均粒子間距離は0.1〜1.0μ
mの範囲が好ましいことが判った。
実施例A4〜A7.比較例八3〜A6
粒子径が前述した好ましい範囲(WC径が0.3〜3μ
mのもの)にある0、7μmの場合でも平均粒子径が好
ましい範囲(WC粒子の平均粒子間距離が0.1〜1μ
mのもの)にない0.08μmの供試材(比較例−3)
では、表−1のように大電流しゃ断時性、耐消耗性共に
好ましくない傾向を下した。同じくWC粒子の平均粒子
間距離か好ましい範囲外の2,2μmの供試十A(比較
例−A4)でも、両特性は、好ましくない傾向にある。
mのもの)にある0、7μmの場合でも平均粒子径が好
ましい範囲(WC粒子の平均粒子間距離が0.1〜1μ
mのもの)にない0.08μmの供試材(比較例−3)
では、表−1のように大電流しゃ断時性、耐消耗性共に
好ましくない傾向を下した。同じくWC粒子の平均粒子
間距離か好ましい範囲外の2,2μmの供試十A(比較
例−A4)でも、両特性は、好ましくない傾向にある。
一部に溶着の発生も見られている(比較例−A4)。
また、逆に平均粒子間距離が好ましい範囲である0、3
μmであっても、WC粒子径か6μm(好ましい範囲外
)の場合には、同様に両特性は劣ることか示された(比
較例−A5)。
μmであっても、WC粒子径か6μm(好ましい範囲外
)の場合には、同様に両特性は劣ることか示された(比
較例−A5)。
また上記の結果は、供試材中のAgの量(高導電性成分
のff1)は、実施例AI、A2.A3.A4、A5.
A6のように25〜26vo1%〜69〜70vo1%
の範囲か両特性が好ましいことが判る。特にAgの量か
これより少ない15〜16vo1%(比較例−A3)で
は、10回のしゃ断テスト総てがしゃ断不能を示しまた
、Agの量か多LS82〜83vo1%(比較例=A4
)では耐消耗性か著しく劣った。
のff1)は、実施例AI、A2.A3.A4、A5.
A6のように25〜26vo1%〜69〜70vo1%
の範囲か両特性が好ましいことが判る。特にAgの量か
これより少ない15〜16vo1%(比較例−A3)で
は、10回のしゃ断テスト総てがしゃ断不能を示しまた
、Agの量か多LS82〜83vo1%(比較例=A4
)では耐消耗性か著しく劣った。
上記に示したのは高導電性成分は総てAgの場合を示し
たが、(Ag−Cu)であっても粒子径及び平均粒子間
距離が前記所定範囲にあるので両特性は良好である(実
施例−A7)。実施例−A7では高導電性成分中のCu
が60vo1%であったが、これが80vo1%となる
と接触抵抗にばらつきと増大の傾向が見られたので、テ
ストを中止した(比較例−A6)。
たが、(Ag−Cu)であっても粒子径及び平均粒子間
距離が前記所定範囲にあるので両特性は良好である(実
施例−A7)。実施例−A7では高導電性成分中のCu
が60vo1%であったが、これが80vo1%となる
と接触抵抗にばらつきと増大の傾向が見られたので、テ
ストを中止した(比較例−A6)。
実施例A8〜A21
前記した実施例A1〜A7、比較例AI−A6では耐弧
性成分は総てWCを使用した。耐弧性成分の粒子径及び
同平均粒子間距離が前記した所定範囲にあるときには、
WC以外の耐弧性成分子ic、ZrC,HfC,VC,
NbC,TaC。
性成分は総てWCを使用した。耐弧性成分の粒子径及び
同平均粒子間距離が前記した所定範囲にあるときには、
WC以外の耐弧性成分子ic、ZrC,HfC,VC,
NbC,TaC。
Cr3C2lMo2C(実施例A8〜A15)に於ても
同様の好結果を得た。
同様の好結果を得た。
また、耐弧性成分は1種でなく、(WC−M O2C)
の如く、複数種であっても同じように粒子径、平均粒子
間距離を所定範囲に管理することによって好結果を示し
た(実施例A16)。これらの実施例A8〜A21では
補助成分とじてN1、C01Feを添加したが同様に好
結果か得られている。
の如く、複数種であっても同じように粒子径、平均粒子
間距離を所定範囲に管理することによって好結果を示し
た(実施例A16)。これらの実施例A8〜A21では
補助成分とじてN1、C01Feを添加したが同様に好
結果か得られている。
その補助成分の量は、10vo1%までは充分な特性を
示した(実施例−A17)。
示した(実施例−A17)。
以上述べた実施例のように、Agまたは/およびCuか
らなる高導電性成分の総:1量と、かつ0.3〜3μm
の平均粒子径を持つ耐弧性成分とを選択した上で耐弧性
成分の平均粒子間距離を0.1〜1μmの範囲に制御す
ることによって大電流しゃ断時性と耐消耗性の両立か可
能となった。
らなる高導電性成分の総:1量と、かつ0.3〜3μm
の平均粒子径を持つ耐弧性成分とを選択した上で耐弧性
成分の平均粒子間距離を0.1〜1μmの範囲に制御す
ることによって大電流しゃ断時性と耐消耗性の両立か可
能となった。
ところで、真空遮断器には低サード性が要求され、その
ためには、従来では、上述のように低裁断電流特性(低
チョッピング特性)か要求されていた。
ためには、従来では、上述のように低裁断電流特性(低
チョッピング特性)か要求されていた。
しかしなから、真空バルブは、近年、大容量電動機等の
誘導副回路に適用されることか一層増えると共に、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、−層安定した低裁断特性を持つことが望まれるのは
勿論のこと、大電流遮断特性についても兼錫しなくては
ならない。
誘導副回路に適用されることか一層増えると共に、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、−層安定した低裁断特性を持つことが望まれるのは
勿論のこと、大電流遮断特性についても兼錫しなくては
ならない。
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。
かった。
WCとAgを複合化した合金の接点(特願昭42−68
447号、米穀特許第3683138号)では、裁断電
流自体が不十分であるのみならず、大電流遮断特性の改
善に何等配慮かなされていない。
447号、米穀特許第3683138号)では、裁断電
流自体が不十分であるのみならず、大電流遮断特性の改
善に何等配慮かなされていない。
l Q w t %のB1とCuとを複合化した合金(
特公昭35 14974号、−米国特許第297525
6号)では、開閉回数の増大と共に電極空間への金属蒸
気の供給量か減少し、低裁断電流特性の劣化か現れ、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。
特公昭35 14974号、−米国特許第297525
6号)では、開閉回数の増大と共に電極空間への金属蒸
気の供給量か減少し、低裁断電流特性の劣化か現れ、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。
0.5wt%のB1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、低裁断電流特性が不十分である。
41−12131号、米国特許第3246979号)で
は、低裁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(特願昭57−39851号)および
耐弧性材料の粒径を0.2〜1μmとする合金(特願昭
60−216648号)では1、大容量遮断特性の改善
に何等配慮かなされていない。
−Cu−WC合金(特願昭57−39851号)および
耐弧性材料の粒径を0.2〜1μmとする合金(特願昭
60−216648号)では1、大容量遮断特性の改善
に何等配慮かなされていない。
この発明者らは、上記のような、Ag−Cu−WC系接
点材料において、下記のように接点材料の組成、組織な
らびに相対密度を設定することによって、特性の向上し
た接点材料を得ることかできることを見出している。
点材料において、下記のように接点材料の組成、組織な
らびに相対密度を設定することによって、特性の向上し
た接点材料を得ることかできることを見出している。
すなわち、この態様の真空バルブ用接点材料は、Agお
よび/またはCuの高導電性成分と、WCの耐弧性成分
と、Co、Fe、Niの少なくとも一つからなる補助成
分で構成されるAg−Cu−WC−Co系真空バルブ用
接点材料において、接点材料の組成は、 高導電性成分の含有量か25〜65容積9oてあり、そ
の高導電性成分全体に占める、Agの比率[Ag/ (
Ag+Cu)〕が4U〜100容積%であり、 補助成分の含有量が1容量%以丁であり、残部が耐弧性
成分であり、 接点材料の組織は、 その一部または全てが高導電性成分のマトリックスと、
3μm以下の耐弧性成分により構成されるスケルトンと
からなり、残部が高導電性成分のみて5μm以上の粗大
な島状の組織を形成し、かつ この島状組織部を除いた残部の耐弧性成分の不連続粒の
平均粒子間距離(式〕による=1算値)か0,1〜0.
5μmであり、 接点の相対密度が、90容積90以上 である真空バルブ用接点材料である。
よび/またはCuの高導電性成分と、WCの耐弧性成分
と、Co、Fe、Niの少なくとも一つからなる補助成
分で構成されるAg−Cu−WC−Co系真空バルブ用
接点材料において、接点材料の組成は、 高導電性成分の含有量か25〜65容積9oてあり、そ
の高導電性成分全体に占める、Agの比率[Ag/ (
Ag+Cu)〕が4U〜100容積%であり、 補助成分の含有量が1容量%以丁であり、残部が耐弧性
成分であり、 接点材料の組織は、 その一部または全てが高導電性成分のマトリックスと、
3μm以下の耐弧性成分により構成されるスケルトンと
からなり、残部が高導電性成分のみて5μm以上の粗大
な島状の組織を形成し、かつ この島状組織部を除いた残部の耐弧性成分の不連続粒の
平均粒子間距離(式〕による=1算値)か0,1〜0.
5μmであり、 接点の相対密度が、90容積90以上 である真空バルブ用接点材料である。
以下、この態様について説明する。
接点材料によって決まる裁断電流値を低く抑えることは
、低サージ性を確保するための必要条件である。この裁
断電流値は、統計的な分布を持つ値であり、毎回同じ値
を再現性よくとるような物性値とは異なり、工業的な視
点から見た場合はその値は、ある回数測定した時の最大
値により評価せざるを得ない。最大値を低下させるため
には、分布の平均値とその分散を低下させる必要かある
。
、低サージ性を確保するための必要条件である。この裁
断電流値は、統計的な分布を持つ値であり、毎回同じ値
を再現性よくとるような物性値とは異なり、工業的な視
点から見た場合はその値は、ある回数測定した時の最大
値により評価せざるを得ない。最大値を低下させるため
には、分布の平均値とその分散を低下させる必要かある
。
金属成分を含む接点材料の場合、電流裁断現象は、アー
クの陰極点において、アーク放電を維持している電荷(
金属イオンおよび電子)と接点材料から放出される金属
蒸気および熱電子とのバランスか、交流電流の零点直前
で、電流減少による入力エネルギーの低下に1+い、不
均衡を生じることにより起こるものである。従って、裁
断電流値の平均値を低下させるためには、導電成分の蒸
気圧か高く、かつ接点材料全体の熱伝導率か低いことは
もちろんのこと、耐弧材の蓄熱効果によって、電流減少
と共に低ドするアークからの人力エネルギーを補い、必
要量の金属蒸気の蒸発に消費されるエネルギーをより電
流零点の近くまで維持することか重要である。そのため
には、耐弧材量をある程度以上にすること、逆にニえば
、導電成分量をある所定の量以下とすることか好ましい
。Ag−WC系接点及び、Ag−Cu−WC系接点の場
合、導電成分量は65容積90以下とすることが好まし
い。
クの陰極点において、アーク放電を維持している電荷(
金属イオンおよび電子)と接点材料から放出される金属
蒸気および熱電子とのバランスか、交流電流の零点直前
で、電流減少による入力エネルギーの低下に1+い、不
均衡を生じることにより起こるものである。従って、裁
断電流値の平均値を低下させるためには、導電成分の蒸
気圧か高く、かつ接点材料全体の熱伝導率か低いことは
もちろんのこと、耐弧材の蓄熱効果によって、電流減少
と共に低ドするアークからの人力エネルギーを補い、必
要量の金属蒸気の蒸発に消費されるエネルギーをより電
流零点の近くまで維持することか重要である。そのため
には、耐弧材量をある程度以上にすること、逆にニえば
、導電成分量をある所定の量以下とすることか好ましい
。Ag−WC系接点及び、Ag−Cu−WC系接点の場
合、導電成分量は65容積90以下とすることが好まし
い。
さらに、Co等の焼結補助成分の存在は、裁断特性を阻
害するため、その量は必要最小限とすることが好ましい
。
害するため、その量は必要最小限とすることが好ましい
。
また、アークの陰極点は、実際には接点表面が移動して
いるため、接点材料組織が不均一なものである場合には
、裁断電流値の分散か大きくなってしまう。A g−W
C系接点及び、Ag−Cu−WC系接点の場合、裁断電
流値の分散を低く抑えるには、WC粒径は、3μm以下
である必要かある。
いるため、接点材料組織が不均一なものである場合には
、裁断電流値の分散か大きくなってしまう。A g−W
C系接点及び、Ag−Cu−WC系接点の場合、裁断電
流値の分散を低く抑えるには、WC粒径は、3μm以下
である必要かある。
一方、大電流遮断を可能とするには、接点材料としては
、電流遮断時に発生する金属蒸気密度を区<シ、遮断後
の絶縁回復を容易とすることか要求される。しかしなが
ら、A g−WC系接点及び、Ag−Cu−WC系接点
の場合、低サージ性(低裁断電流特性)の観点から、単
独の陰極点からの金属蒸気の放出量か多くなければなら
ないので、金属蒸気密度を低くするには、アークの陰極
点をスムーズに接点表面上に拡散させ、陰極点密度を低
くせねばならない。金属蒸気の放出が最も盛んであるの
は、WC/Ag界面であるので、アークの陰極点をスム
ーズに移動させるには、そのWCの粒子間距離か狭い方
か良いと考え得る。しかし、粒子間距離か極端に小さい
接点材料を作製しようとすると、WCの粒成長あるいは
凝集が生じ、実際には反って粒子間距離か大きくなって
しまう。
、電流遮断時に発生する金属蒸気密度を区<シ、遮断後
の絶縁回復を容易とすることか要求される。しかしなが
ら、A g−WC系接点及び、Ag−Cu−WC系接点
の場合、低サージ性(低裁断電流特性)の観点から、単
独の陰極点からの金属蒸気の放出量か多くなければなら
ないので、金属蒸気密度を低くするには、アークの陰極
点をスムーズに接点表面上に拡散させ、陰極点密度を低
くせねばならない。金属蒸気の放出が最も盛んであるの
は、WC/Ag界面であるので、アークの陰極点をスム
ーズに移動させるには、そのWCの粒子間距離か狭い方
か良いと考え得る。しかし、粒子間距離か極端に小さい
接点材料を作製しようとすると、WCの粒成長あるいは
凝集が生じ、実際には反って粒子間距離か大きくなって
しまう。
従って、作製する材料のWCの平均的な粒子間距離を最
も小さくしようとするためには、接点材料の組成および
単独のWCの粒径から下記式(1)によって計算される
平均粒子間距離を、0.1〜0.5μmに設定すること
が好ましい。
も小さくしようとするためには、接点材料の組成および
単独のWCの粒径から下記式(1)によって計算される
平均粒子間距離を、0.1〜0.5μmに設定すること
が好ましい。
これに加えて、A g−WC系接点及び、Ag−Cu−
WC系接点の場合、導電成分量が25容積90以下では
導電率が著しく低くなるため大電流の通電が困難となる
。
WC系接点の場合、導電成分量が25容積90以下では
導電率が著しく低くなるため大電流の通電が困難となる
。
さらに、接点材料の相対密度か低い場合には、空隙内の
内蔵ガスおよび吸着ガスか、大電流放電時に解放され真
空度低ドによる絶縁破壊を生するため、大・電流遮断が
困難となる。
内蔵ガスおよび吸着ガスか、大電流放電時に解放され真
空度低ドによる絶縁破壊を生するため、大・電流遮断が
困難となる。
以上述べたように低裁断電流特性、および大電流遮断特
性は、適度な導電成分量、充分少ないCoal=i’量
、充分微細なWC粒径、適度なWCの平均粒子間距1l
Il(計算値)、および充分高い接点の相対密度によっ
て、兼備することが可能となるものである。
性は、適度な導電成分量、充分少ないCoal=i’量
、充分微細なWC粒径、適度なWCの平均粒子間距1l
Il(計算値)、および充分高い接点の相対密度によっ
て、兼備することが可能となるものである。
次に上記態様の接点材料の製造方法の1例について説明
する。製造に先立って必要拉径別に耐弧性成分および補
助成分を分類する。分類作業は例えばふるい分けと沈降
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WCとCoおよび/またはC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、その後加工成形して粉末成形体を得る。
する。製造に先立って必要拉径別に耐弧性成分および補
助成分を分類する。分類作業は例えばふるい分けと沈降
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WCとCoおよび/またはC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、その後加工成形して粉末成形体を得る。
ついで、この粉末成形体を露点が、1.3×10’Pa
以ドで、所定温度、例えば1150℃、1時間の条件に
て仮焼結し、仮焼結体を得る。
以ドで、所定温度、例えば1150℃、1時間の条件に
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温および所定
比率のAg−Cuを1150℃、1時間で溶浸しAg−
Cu−Co−WC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。
比率のAg−Cuを1150℃、1時間で溶浸しAg−
Cu−Co−WC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、合金中の導電成分量の比率Ag/(Ag+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
率のAg/(Ag+Cu)を有するインゴットを、温度
1200℃、真空度1.3X10’Paで真空溶解を行
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WC中に混合させる
ことでも、所望組成の接点合金を得ることかできる。
制御は、次の様にして行った。例えばあらかじめ所定比
率のAg/(Ag+Cu)を有するインゴットを、温度
1200℃、真空度1.3X10’Paで真空溶解を行
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WC中に混合させる
ことでも、所望組成の接点合金を得ることかできる。
また、WCの平均粒子間距離は、導電成分の全体量、仮
焼結時にWCに予備配合される導電成分量(全導電成分
量中に占める、仮焼結時にWCに予備配合されることに
よって材料中に導入された導電成分の割合を、以下にお
いて、“予備配合率”と呼ぶ)、WC粒径および、Co
含有量を調整することにより制御される。ここで言うW
Cの平均粒子間距離は(1)式に基づき得られる値であ
り、実際には以下のようにして計算することができる。
焼結時にWCに予備配合される導電成分量(全導電成分
量中に占める、仮焼結時にWCに予備配合されることに
よって材料中に導入された導電成分の割合を、以下にお
いて、“予備配合率”と呼ぶ)、WC粒径および、Co
含有量を調整することにより制御される。ここで言うW
Cの平均粒子間距離は(1)式に基づき得られる値であ
り、実際には以下のようにして計算することができる。
2 100−(P /100)・fEλyc−dwc
(1) −−(2) 3 100−fE−fCO λ1.c:溶浸部のWCの平均粒子間距離(μm)。
(1) −−(2) 3 100−fE−fCO λ1.c:溶浸部のWCの平均粒子間距離(μm)。
dvc:WC粒径(μm)
fE:導電成分’iit (vol Qo) 。
t co: Co含Km (vol %) 。
PE:’fit配合率(vol 9o)上記の溶浸部と
は、島状組織を除いた残りの部分、すなわち高導電性成
分のマトリックスと、3μm以下の耐弧性成分により構
成されるスケルトンとからなる部分を指す。
は、島状組織を除いた残りの部分、すなわち高導電性成
分のマトリックスと、3μm以下の耐弧性成分により構
成されるスケルトンとからなる部分を指す。
以下、上記態様の接点材料の実施例について説明する。
この場合のデータを得た評価方法、および計画条件は前
述した実施例Aの場合と同様である。
述した実施例Aの場合と同様である。
供試接点の内容
第2表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。
を示す。
表のようにAg−Cu−WC−Co合金中の導電成分組
成を69容積9−oA g −Cu (A gとCuの
共晶組成)としくたたし実施例21〜24、比較例14
.15は除く)、導電成分量、すなわちA g + C
u 量を20〜70 w t%、Agの導電成分中に占
める割合いAg/ (Ag+Cu)をO〜11’H1w
t9oの範囲に変化させ、またCo3角°量は、0〜7
wt%、WC粒径は、0.3〜5μmの範囲で変化させ
た。なお、WCの平均粒子間距離は、導電成分量、WC
粒径および、予備配合率(接点中の全導電成分のうつ予
備配合によって導入される導電成分が占める割合)が変
化することにより、後述する(2)式のように変化する
。
成を69容積9−oA g −Cu (A gとCuの
共晶組成)としくたたし実施例21〜24、比較例14
.15は除く)、導電成分量、すなわちA g + C
u 量を20〜70 w t%、Agの導電成分中に占
める割合いAg/ (Ag+Cu)をO〜11’H1w
t9oの範囲に変化させ、またCo3角°量は、0〜7
wt%、WC粒径は、0.3〜5μmの範囲で変化させ
た。なお、WCの平均粒子間距離は、導電成分量、WC
粒径および、予備配合率(接点中の全導電成分のうつ予
備配合によって導入される導電成分が占める割合)が変
化することにより、後述する(2)式のように変化する
。
先ず、導電成分量、WC粒径、Co含有量および、予備
配合率のうちいずれか一つのパラメータのみを変化させ
て、WCの平均粒子間距離を変化させた場合について述
べる〇 実施例−Bl、B2および比較例−Bl、B2接点中の
導電成分量のみを変化させ、接点の特性を調べた。導電
成分量が25〜40容積%(実施例−Bl、B2)では
、WCの平均粒子間距離が適度であり遮断特性が良好で
あると同時に、裁断特性も導電成分量が比較的少ないた
めに良好である。これに対して、導電成分量が55容積
%以上(比較例−Bl、B2)では、WCの平均粒子間
距離が大きく遮断性能が低下しているうえ導電成分量が
多すぎるため裁断特性も低くなっている。
配合率のうちいずれか一つのパラメータのみを変化させ
て、WCの平均粒子間距離を変化させた場合について述
べる〇 実施例−Bl、B2および比較例−Bl、B2接点中の
導電成分量のみを変化させ、接点の特性を調べた。導電
成分量が25〜40容積%(実施例−Bl、B2)では
、WCの平均粒子間距離が適度であり遮断特性が良好で
あると同時に、裁断特性も導電成分量が比較的少ないた
めに良好である。これに対して、導電成分量が55容積
%以上(比較例−Bl、B2)では、WCの平均粒子間
距離が大きく遮断性能が低下しているうえ導電成分量が
多すぎるため裁断特性も低くなっている。
実施例−B3.B4および比較例−83,B4接点中の
WC粒径のみを変化させ、接点の特性を調べた。WC粒
径が0.3〜0.8μm(実施例−83,B4)では、
WCの平均粒子間距離か適度であり遮断特性か良好であ
ると同時に、裁断特性も導電成分量か比較的少ないため
に良好である。これに対して、WC粒径か1,5〜3.
0μm(比較例−B3.B4)では、裁断特性は、導電
成分量か変わらないため許容範囲内であるものの、WC
の平均粒子間距離か大きく遮断性能か低下している。
WC粒径のみを変化させ、接点の特性を調べた。WC粒
径が0.3〜0.8μm(実施例−83,B4)では、
WCの平均粒子間距離か適度であり遮断特性か良好であ
ると同時に、裁断特性も導電成分量か比較的少ないため
に良好である。これに対して、WC粒径か1,5〜3.
0μm(比較例−B3.B4)では、裁断特性は、導電
成分量か変わらないため許容範囲内であるものの、WC
の平均粒子間距離か大きく遮断性能か低下している。
実施例−B5.B6.B7および比較例−85゜接点中
のCo含有量のみを変化させ、接点の特性を調べた。C
o含有量の変化は少ないので、これによるWCの平均粒
子間距離の変化は僅かであるため、裁断性能もいずれも
良好である。しかし、Co含有量が1.0容積%以下(
実施例−85゜B6.B7)では、Co含有量か充分小
ないため、裁断特性が良好であるのに対して、Co含有
量か1.0容積90を越えるもの(比較例−B5.B6
)では、裁断特性は、低下している。
のCo含有量のみを変化させ、接点の特性を調べた。C
o含有量の変化は少ないので、これによるWCの平均粒
子間距離の変化は僅かであるため、裁断性能もいずれも
良好である。しかし、Co含有量が1.0容積%以下(
実施例−85゜B6.B7)では、Co含有量か充分小
ないため、裁断特性が良好であるのに対して、Co含有
量か1.0容積90を越えるもの(比較例−B5.B6
)では、裁断特性は、低下している。
実施例−B8.B9.BIOおよび比較例−B7゜全導
電成分子fi25容積Ooて一定とし、予備配合率のみ
を変化させ、接点の特性を調べた。予備配合率か40容
積%以下(実施例−88,B9. B10)では、W
Cの平均粒子間距離が適度であり遮断特性が良好である
と同時に、裁断特性も導電成分量か比較的少ないために
良好である。これに対して、予備配合率が50容積%以
上(比較例−B7.B8)では、裁断特性は、導電成分
量が変わらないため変化していないものの、WCの平均
粒子間距離か小さく遮断性能が低ドしている。
電成分子fi25容積Ooて一定とし、予備配合率のみ
を変化させ、接点の特性を調べた。予備配合率か40容
積%以下(実施例−88,B9. B10)では、W
Cの平均粒子間距離が適度であり遮断特性が良好である
と同時に、裁断特性も導電成分量か比較的少ないために
良好である。これに対して、予備配合率が50容積%以
上(比較例−B7.B8)では、裁断特性は、導電成分
量が変わらないため変化していないものの、WCの平均
粒子間距離か小さく遮断性能が低ドしている。
実施例−Bll、B12および比較例−B9.BIO
全導電成分m65容積9δで一定とし、″r−備配合率
のみを変化させ、接点の特性を調べた。予価配合率か5
5容積%以上(実施例−Bll、B12)では、WCの
平均粒子間距離か適度であり遮断特性が良好であると同
時に、裁断特性も導電成分量か比較的少ないために良好
である。これに対して、予備配合率か40容積qo以下
(比較例−89,B10)では、裁断特性は、導電成分
量が変わらないため変化していないものの、WCの平均
粒子間距離が人さく遮断性能が低下している。
のみを変化させ、接点の特性を調べた。予価配合率か5
5容積%以上(実施例−Bll、B12)では、WCの
平均粒子間距離か適度であり遮断特性が良好であると同
時に、裁断特性も導電成分量か比較的少ないために良好
である。これに対して、予備配合率か40容積qo以下
(比較例−89,B10)では、裁断特性は、導電成分
量が変わらないため変化していないものの、WCの平均
粒子間距離が人さく遮断性能が低下している。
以上の実施例、および比較例より、裁断特性は、全導電
成分量が40容積90以下、WC粒径が3μm以下、C
o含有量が1容積以下であれば満足することができるか
、これに加えて良好な遮断性能を得るには、WC平均粒
子間距離を0. 1〜0.5μmの範囲とし、かつ、接
点の相対密度か90容積%以上となることか必要である
ことかわかる。
成分量が40容積90以下、WC粒径が3μm以下、C
o含有量が1容積以下であれば満足することができるか
、これに加えて良好な遮断性能を得るには、WC平均粒
子間距離を0. 1〜0.5μmの範囲とし、かつ、接
点の相対密度か90容積%以上となることか必要である
ことかわかる。
上記の実施例および比較例では、(2)弐右辺中のパラ
メータのうちいずれかひとつによりWCの平均粒子間距
離を制御したが、2つ以上のパラメータを変化させれば
、WCの平均粒子間距離を0.1〜0.5μmとし得る
、導電成分量、WC粒径のとり得る範囲が広くなる。以
下の実施例、および比較例では、導電成分量、WC粒径
のそれぞれに対し、予価配合率を同時に変化させた場合
について述べる。
メータのうちいずれかひとつによりWCの平均粒子間距
離を制御したが、2つ以上のパラメータを変化させれば
、WCの平均粒子間距離を0.1〜0.5μmとし得る
、導電成分量、WC粒径のとり得る範囲が広くなる。以
下の実施例、および比較例では、導電成分量、WC粒径
のそれぞれに対し、予価配合率を同時に変化させた場合
について述べる。
実施例−813〜B16および比較例−B11゜接点中
の導電成分量を変化させ、これと同時に予備配合率を変
化させ、WCの平均粒子間距離を0.3μmに最も近づ
けた接点の特性を調べた。
の導電成分量を変化させ、これと同時に予備配合率を変
化させ、WCの平均粒子間距離を0.3μmに最も近づ
けた接点の特性を調べた。
導電成分量か25〜65容積%(実施例−B13〜81
6)では、WCの平均粒子間距離か適度であり遮断特性
が良好であると同時に、裁断特性も導電成分量が比較的
少ないために良好である。しかし、導電成分量が20容
積%以下(比較例−811)では、接点の導電率が不十
分なため、遮断特性が低下してしまう。また、導電成分
量か65容積%を越えるもの(比較例−B12)では、
導電成分量が過剰なため、裁断性能が低下してしまって
いる。
6)では、WCの平均粒子間距離か適度であり遮断特性
が良好であると同時に、裁断特性も導電成分量が比較的
少ないために良好である。しかし、導電成分量が20容
積%以下(比較例−811)では、接点の導電率が不十
分なため、遮断特性が低下してしまう。また、導電成分
量か65容積%を越えるもの(比較例−B12)では、
導電成分量が過剰なため、裁断性能が低下してしまって
いる。
実施例−B17〜B20および比較例−813接点中の
WC粒径を変化させ、これと同時に予備配合率を変化さ
せ、WCの・V均粒子間距離を0.3μmに最も近づけ
た接点の特性を調べた。
WC粒径を変化させ、これと同時に予備配合率を変化さ
せ、WCの・V均粒子間距離を0.3μmに最も近づけ
た接点の特性を調べた。
WC粒径か3μm以下(実施例−B17〜B20)では
、WCの平均粒子間距離が適度であり遮断特性が良好で
あると同時に、裁断特性も導電成分量が比較的少ないた
めに良好である。しかし、WC粒径が3μmを越えるも
の(比較例B−13)では、予備配合率を高めてもWC
の平均粒子間距離が大きいうえ、予備配合率を高め過ぎ
たことにより、溶浸部のWC容積%が高くなり、このた
め、closed poreが生じ、相対密度が低下し
てしまっているため、遮断性能が大幅に低下している。
、WCの平均粒子間距離が適度であり遮断特性が良好で
あると同時に、裁断特性も導電成分量が比較的少ないた
めに良好である。しかし、WC粒径が3μmを越えるも
の(比較例B−13)では、予備配合率を高めてもWC
の平均粒子間距離が大きいうえ、予備配合率を高め過ぎ
たことにより、溶浸部のWC容積%が高くなり、このた
め、closed poreが生じ、相対密度が低下し
てしまっているため、遮断性能が大幅に低下している。
なお、以上では導電成分を全て69容積9o A g−
Cu (AgとCuとの共晶組成)の場合のみにおいて
示したが以下の実施例のごとく導電成分中のAgが40
容積%以上であれば良好な裁断特性を示しく実施例−8
21〜B24および比較例−814、B15)、同時に
遮断特性も満足し得る。
Cu (AgとCuとの共晶組成)の場合のみにおいて
示したが以下の実施例のごとく導電成分中のAgが40
容積%以上であれば良好な裁断特性を示しく実施例−8
21〜B24および比較例−814、B15)、同時に
遮断特性も満足し得る。
また上記の実施例では、焼結補助材としてC。
を用いて説明したが、Coの代わりに同じ鉄属元素のF
eあるいはNiを用いても同様な結果か得られている(
実施例B25.B26)。
eあるいはNiを用いても同様な結果か得られている(
実施例B25.B26)。
以上の実施例、比較例で明らかなように、接点材料の導
電成分をAgおよび/またはCuとし、導電成分組成を
Ag/ (Ag十Cu)が40容積90以上となるよう
にし、かつ、耐弧材WCの粒径を3μm以下として、ま
た、補助成分(Co。
電成分をAgおよび/またはCuとし、導電成分組成を
Ag/ (Ag十Cu)が40容積90以上となるよう
にし、かつ、耐弧材WCの粒径を3μm以下として、ま
た、補助成分(Co。
Fe、Niの少な(とも一つからなる)の含何;を1容
積%以下とすると同時に、式1による溶d部のWCの平
均粒子間距離を0.1〜0.5ftmとなるようにし、
さらに接点材料の相対密度を90容積%以上とすること
により、低サージ性に優れかつ大電流遮断J能な真空遮
断器用接点材料を実現することができる。
積%以下とすると同時に、式1による溶d部のWCの平
均粒子間距離を0.1〜0.5ftmとなるようにし、
さらに接点材料の相対密度を90容積%以上とすること
により、低サージ性に優れかつ大電流遮断J能な真空遮
断器用接点材料を実現することができる。
以上詳記したように本発明によれば次の様な効果を奏す
る。すなわち、大電流しゃ断時性を向上させることが出
来る。さらに耐消耗性も同時に向上させることが出来る
。従って本発明は、上記両特性の安定性をより一層向上
した真空バルブを提供できる。
る。すなわち、大電流しゃ断時性を向上させることが出
来る。さらに耐消耗性も同時に向上させることが出来る
。従って本発明は、上記両特性の安定性をより一層向上
した真空バルブを提供できる。
第1図は本発明による真空ノ・ルブ用の接点材料か適用
される真空ノ1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・・しゃ断室、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。 出願人代理人 佐 藤 −雄
される真空ノ1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・・しゃ断室、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。 出願人代理人 佐 藤 −雄
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、Agおよび/またはCuからなる25〜70容積%
の高導電性成分と、 Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Moおよび
Wからなる群から選ばれた元素の炭化物からなる75〜
30容量%の耐弧性成分、とから構成された接点合金で
あって、 前記耐弧性成分の平均粒子径が0.3〜3μmであり、
かつ、その平均粒子間距離が0.1〜1μmの範囲であ
ることを特徴とする、真空バルブ用接点材料。 2、高導電性成分が60容量%以下のCuを含有する、
請求項1に記載の真空バルブ用接点材料。 3、Fe、Co、Niから選ばれた10容量%以下(ゼ
ロ含む)の補助成分を含有する、請求項1に記載の真空
バルブ用接点材料。 4、接点材料の組成は、 高導電性成分の含有量が25〜65容積%であり、その
高導電性成分全体に占める、Agの比率〔Ag/(Ag
+Cu)〕が40〜 100容積%であり、 補助成分の含有量が1容量%以下であり、 残部が耐弧性成分からなるものであり、 接点材料の組織は、 その一部または全てが高導電性成分のマトリックスと、
3μm以下の耐弧性成分により構成されるスケルトンと
からなり、残部が高導電性成分のみで5μm以上の粗大
な島状の組織を形成し、 かつこの島状組織部を除いた残部の耐弧性成分の下記式
(1)によって計算される平均粒子間距離が0.1〜0
.5μmであり、 接点の相対密度が、90容積%以上 であることを特徴とする、請求項1に記載の真空バルブ
用接点材料。 λ_W_C=2/3・d_W_C([f_1/f]−1
)・・・・・・(1)λ_W_C:WC平均粒子間距離
(μm)、d_W_C:WC粒径(μm)、 f_1:Q状組織を除いた部分の容積%、 f_W_C:WCの容積%。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| JP2327555A JP2778826B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 真空バルブ用接点材料 |
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| DE69124933T DE69124933T2 (de) | 1990-11-28 | 1991-11-22 | Kontaktmaterial für Vakuumschalter |
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| CN91111927A CN1022960C (zh) | 1990-11-28 | 1991-11-28 | 用于真空断路器的触头材料 |
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| JP2778826B2 JP2778826B2 (ja) | 1998-07-23 |
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ID=18200376
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| NL244627A (ja) * | 1958-07-24 | |||
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| JPS5140940B2 (ja) * | 1972-03-07 | 1976-11-06 | ||
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- 1990-11-28 JP JP2327555A patent/JP2778826B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-11-19 TW TW080109094A patent/TW201358B/zh active
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- 1991-11-22 EP EP91119975A patent/EP0488083B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-11-28 KR KR1019910021497A patent/KR950011980B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1991-11-28 CN CN91111927A patent/CN1022960C/zh not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-03-15 US US08/214,016 patent/US5420384A/en not_active Expired - Fee Related
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