JPH05114328A - 電極材料の製造方法 - Google Patents
電極材料の製造方法Info
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- JPH05114328A JPH05114328A JP3275337A JP27533791A JPH05114328A JP H05114328 A JPH05114328 A JP H05114328A JP 3275337 A JP3275337 A JP 3275337A JP 27533791 A JP27533791 A JP 27533791A JP H05114328 A JPH05114328 A JP H05114328A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
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Landscapes
- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 微細なクロムが銅マトリックス中に均一に分
散した銅−クロム合金の電極材料の製造方法を提供す
る。 【構成】 水アトマイズ法により得られた不規則形状の
銅−クロム合金粉末を加圧成形し、得られた成形体を不
活性雰囲気で加熱し、焼結体とする。
散した銅−クロム合金の電極材料の製造方法を提供す
る。 【構成】 水アトマイズ法により得られた不規則形状の
銅−クロム合金粉末を加圧成形し、得られた成形体を不
活性雰囲気で加熱し、焼結体とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水アトマイズ法により
得た銅（Ｃｕ）−クロム（Ｃｒ）合金の粉末を用いて電
極材料を製造する方法に関し、特に真空インタラプタの
電極の材料の製造に用いて好適なものである。
得た銅（Ｃｕ）−クロム（Ｃｒ）合金の粉末を用いて電
極材料を製造する方法に関し、特に真空インタラプタの
電極の材料の製造に用いて好適なものである。
【０００２】
【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に電流遮断性能の高いことが挙
げられる。
される重要な性能の一つに電流遮断性能の高いことが挙
げられる。
【０００３】銅（Ｃｕ）−クロム（Ｃｒ）合金は、この
電流遮断性能が非常に優れている電極材料として知られ
ており、従来では電解法等により製造された銅の粉末
と、粉砕法等により製造されたクロムの粉体とを混合し
たものを圧縮加圧成形し、これを高温で焼結する粉末冶
金法による製造方法が一般的である。
電流遮断性能が非常に優れている電極材料として知られ
ており、従来では電解法等により製造された銅の粉末
と、粉砕法等により製造されたクロムの粉体とを混合し
たものを圧縮加圧成形し、これを高温で焼結する粉末冶
金法による製造方法が一般的である。
【０００４】この他、圧縮加圧成形した銅の粉体の空隙
部分にクロムを溶浸させる溶浸法や、或いは銅とクロム
との混合粉体を圧縮加圧成形し、これを低温で焼結した
後、その空隙部分に銅を溶浸させるようにした方法、或
いは鋳造による方法等も試みられている。
部分にクロムを溶浸させる溶浸法や、或いは銅とクロム
との混合粉体を圧縮加圧成形し、これを低温で焼結した
後、その空隙部分に銅を溶浸させるようにした方法、或
いは鋳造による方法等も試みられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この銅−クロム合金
は、銅のマトリックス中にクロムが分散したものである
が、電極材料としての電気的特性に着目した場合、微細
なクロムが銅マトリックス中に均一に分散している方が
好ましい。
は、銅のマトリックス中にクロムが分散したものである
が、電極材料としての電気的特性に着目した場合、微細
なクロムが銅マトリックス中に均一に分散している方が
好ましい。
【０００６】ところが、粉末冶金法により製造される従
来の銅−クロム合金の場合、粉砕法により機械的に粉砕
して得られるクロム粉末の粒度分布の幅が非常に大き
く、しかもその平均粒径が４０μｍ程度にも達するた
め、銅の粉体とクロムの粉体とを混合する際にこれらの
比重差や粉体の粒度、或いは粒度分布の相違により、均
一に混合され難い欠点を有する。この結果、焼結後にお
ける銅マトリックス中のクロムが微細且つ均一に分散せ
ず、その電気的特性が期待できるほど良好ではなかっ
た。
来の銅−クロム合金の場合、粉砕法により機械的に粉砕
して得られるクロム粉末の粒度分布の幅が非常に大き
く、しかもその平均粒径が４０μｍ程度にも達するた
め、銅の粉体とクロムの粉体とを混合する際にこれらの
比重差や粉体の粒度、或いは粒度分布の相違により、均
一に混合され難い欠点を有する。この結果、焼結後にお
ける銅マトリックス中のクロムが微細且つ均一に分散せ
ず、その電気的特性が期待できるほど良好ではなかっ
た。
【０００７】そこで、クロム粉末を更に機械的に粉砕し
てその粒径を小さくすることが考えられるが、この場合
には粉砕の過程及び保管時にクロム粉体の表面が酸化が
進行し、酸素含有量の増加に伴って焼結性が低下してし
まう問題も生ずる。又、粉砕法により得られるクロム粉
末をふるいで分級し、微細径のクロム粉末のみを使用す
ることも考えられるが、この方法では歩留りが極めて悪
くなってしまい、製造コストが嵩む原因となる。
てその粒径を小さくすることが考えられるが、この場合
には粉砕の過程及び保管時にクロム粉体の表面が酸化が
進行し、酸素含有量の増加に伴って焼結性が低下してし
まう問題も生ずる。又、粉砕法により得られるクロム粉
末をふるいで分級し、微細径のクロム粉末のみを使用す
ることも考えられるが、この方法では歩留りが極めて悪
くなってしまい、製造コストが嵩む原因となる。
【０００８】一方、溶浸法により製造される従来の銅−
クロム合金の場合、クロム粉体は酸化し易いため、その
品質管理を徹底する必要がある上、表面が酸化したクロ
ムの粉末は銅との濡れ性が悪く、溶浸ができなくなる欠
点を有する。
クロム合金の場合、クロム粉体は酸化し易いため、その
品質管理を徹底する必要がある上、表面が酸化したクロ
ムの粉末は銅との濡れ性が悪く、溶浸ができなくなる欠
点を有する。
【０００９】又、鋳造法により製造される従来の銅−ク
ロム合金の場合、凝固時の冷却速度が遅いため、銅のマ
トリックス中のクロム粒子が成長してしまい、均一で微
細なクロムの分散が困難となる上、凝固偏析が生じ易い
ことから得られる銅−クロム合金の品質にばらつきが生
じ易い欠点を有する。
ロム合金の場合、凝固時の冷却速度が遅いため、銅のマ
トリックス中のクロム粒子が成長してしまい、均一で微
細なクロムの分散が困難となる上、凝固偏析が生じ易い
ことから得られる銅−クロム合金の品質にばらつきが生
じ易い欠点を有する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、微細化が
困難で表面酸化の問題を抱えたクロムの機械的粉砕法を
採用せず、アトマイズ法により銅−クロム合金の微粉末
を得た。
困難で表面酸化の問題を抱えたクロムの機械的粉砕法を
採用せず、アトマイズ法により銅−クロム合金の微粉末
を得た。
【００１１】アトマイズ法は、高圧ガスによるガスアト
マイズ法と加圧水による水アトマイズ法とがあり、両方
法により得られた銅−クロム合金粉末を調べたところ、
水アトマイズ法による合金粉末は冷却速度が速いことか
ら形状が不規則となっていた。
マイズ法と加圧水による水アトマイズ法とがあり、両方
法により得られた銅−クロム合金粉末を調べたところ、
水アトマイズ法による合金粉末は冷却速度が速いことか
ら形状が不規則となっていた。
【００１２】本発明は、水アトマイズ法により得られる
銅−クロム合金粉末のこのような特性に着目してなされ
たもので、その構成は、水アトマイズ法により得られた
銅とクロムとの合金粉末を加圧成形し、得られた成形体
を不活性雰囲気で加熱して焼結させることを特徴とし、
また、水アトマイズ法により得られた銅とクロムとの合
金粉末を加圧成形し、得られた成形体を不活性雰囲気で
加熱して予備焼結を行い、引き続きさらに高い圧力で加
圧した後、予備焼結時より高い温度下で加熱処理するこ
とを特徴とする。
銅−クロム合金粉末のこのような特性に着目してなされ
たもので、その構成は、水アトマイズ法により得られた
銅とクロムとの合金粉末を加圧成形し、得られた成形体
を不活性雰囲気で加熱して焼結させることを特徴とし、
また、水アトマイズ法により得られた銅とクロムとの合
金粉末を加圧成形し、得られた成形体を不活性雰囲気で
加熱して予備焼結を行い、引き続きさらに高い圧力で加
圧した後、予備焼結時より高い温度下で加熱処理するこ
とを特徴とする。
【００１３】
【作用】水アトマイズ法により得られる銅−クロム合金
粉末は形状が不規則であるので、プレス成形が容易であ
る。また、表面積が大きくなることから、低い加熱温度
（１０００〜１０５０℃）での焼結ができる。
粉末は形状が不規則であるので、プレス成形が容易であ
る。また、表面積が大きくなることから、低い加熱温度
（１０００〜１０５０℃）での焼結ができる。
【００１４】
【実施例】まず、本発明に係る方法により得られる電極
材料の適用例の一例である真空インタラプタを図２に示
す。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が図示しないろ
う材を介して一体的に設けてある。これら電極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リー
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。
材料の適用例の一例である真空インタラプタを図２に示
す。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が図示しないろ
う材を介して一体的に設けてある。これら電極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リー
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。
【００１５】電極１３，１４の電極材料を製造するため
の銅−クロム合金微粉末は水アトマイズ法により得られ
る。図１にその方法を示す。
の銅−クロム合金微粉末は水アトマイズ法により得られ
る。図１にその方法を示す。
【００１６】２１は溶解炉であり、８０％銅−２０％ク
ロム量の無酸素銅と５〜６mmの大きさのショットクロム
が１７５０℃で溶解される。溶湯は温度制御される。
ロム量の無酸素銅と５〜６mmの大きさのショットクロム
が１７５０℃で溶解される。溶湯は温度制御される。
【００１７】２２は水アトマイズ装置であり、ドラム状
の装置本体２３の上部には溶湯を受けるタンディシュ２
４が設けてあり、装置本体２３内における溶湯の出口に
は水噴射ノズル２５が設けてある。装置本体２３の下部
には水３１が貯めてあり、かつ下部の排出口２６には回
収コンテナ２７が接続してある。
の装置本体２３の上部には溶湯を受けるタンディシュ２
４が設けてあり、装置本体２３内における溶湯の出口に
は水噴射ノズル２５が設けてある。装置本体２３の下部
には水３１が貯めてあり、かつ下部の排出口２６には回
収コンテナ２７が接続してある。
【００１８】回収コンテナ２７の出口側にはヒータ２
８、分級器２９、秤量器３０等が設けられている。
８、分級器２９、秤量器３０等が設けられている。
【００１９】銅とクロムの混合溶湯はまず水アトマイズ
装置２２のタンディシュ２４に注入される。溶湯はタン
ディシュ２４の下部より重力により落下する。このと
き、水噴射ノズル２５より、９．８MPa （１００kgf ／
cm2 ）に加圧された水が溶湯に吹き付けられ、溶湯は粉
化される。粉化された溶湯は装置本体２３内の水３１に
よって冷却される。冷却された粉体は装置本体２３の下
部から回収コンテナ２７に回収され、ヒータ２８により
乾燥された後、分級器２９を経て秤量器３０により秤量
される。
装置２２のタンディシュ２４に注入される。溶湯はタン
ディシュ２４の下部より重力により落下する。このと
き、水噴射ノズル２５より、９．８MPa （１００kgf ／
cm2 ）に加圧された水が溶湯に吹き付けられ、溶湯は粉
化される。粉化された溶湯は装置本体２３内の水３１に
よって冷却される。冷却された粉体は装置本体２３の下
部から回収コンテナ２７に回収され、ヒータ２８により
乾燥された後、分級器２９を経て秤量器３０により秤量
される。
【００２０】得られた銅−クロム合金微粉末の粒径は１
５０μｍ以下であり、その成分割合も元の銅とクロムと
の混合物の割合と同等（Ｃｕ：８０〜９５重量％、Ｃ
ｒ：５〜２０重量％）であった。この銅−クロム合金微
粉末を電子顕微鏡にて観察した結果、５μｍ以下のクロ
ム粒子が銅マトリックス中に均一に分散されていること
を確認できた。また、冷却速度が速いため、粉体自体は
不規則形状となる。
５０μｍ以下であり、その成分割合も元の銅とクロムと
の混合物の割合と同等（Ｃｕ：８０〜９５重量％、Ｃ
ｒ：５〜２０重量％）であった。この銅−クロム合金微
粉末を電子顕微鏡にて観察した結果、５μｍ以下のクロ
ム粒子が銅マトリックス中に均一に分散されていること
を確認できた。また、冷却速度が速いため、粉体自体は
不規則形状となる。
【００２１】上記銅−クロム合金粉末による真空インタ
ラプタ用の電極材料の製造は次のようにしてなされる。
ラプタ用の電極材料の製造は次のようにしてなされる。
【００２２】まず、銅−クロム合金粉末を直径４２mmの
金型に入れ、４９０MPa （５０００kgf ／cm2 ）の圧力
で加圧成形し、成形体（圧粉体）を得る。このとき、水
アトマイズ法により得られた銅−クロム合金粉末は不規
則な形状をなしているので、強固な成形体を得ることが
できる。
金型に入れ、４９０MPa （５０００kgf ／cm2 ）の圧力
で加圧成形し、成形体（圧粉体）を得る。このとき、水
アトマイズ法により得られた銅−クロム合金粉末は不規
則な形状をなしているので、強固な成形体を得ることが
できる。
【００２３】次に、得られた成形体を真空炉（５×１０
-5Torr）中において１０５０℃で３０分間加熱し、焼結
させた。銅−クロム合金粉末が不規則形状をなし、表面
積が大きくなっているので、銅の融点より低い温度での
焼結ができる。
-5Torr）中において１０５０℃で３０分間加熱し、焼結
させた。銅−クロム合金粉末が不規則形状をなし、表面
積が大きくなっているので、銅の融点より低い温度での
焼結ができる。
【００２４】このようにして得られた焼結体の充填率
（理論密度に対する比）は９５％であり、導電率は５０
％ＩＡＣＳ、酸素含有量は０．１％であった。
（理論密度に対する比）は９５％であり、導電率は５０
％ＩＡＣＳ、酸素含有量は０．１％であった。
【００２５】焼結体を直径４０mmの電極形状に機械加工
し、図２に示す真空インタラプタの電極１３，１４と
し、しゃ断性能を測定した結果、７．２KV−１２．５KA
の性能を満足することが確認できた。
し、図２に示す真空インタラプタの電極１３，１４と
し、しゃ断性能を測定した結果、７．２KV−１２．５KA
の性能を満足することが確認できた。
【００２６】水アトマイズ法により得られた銅−クロム
合金粉末による他の電極製造方法を以下に記す。
合金粉末による他の電極製造方法を以下に記す。
【００２７】水アトマイズ法により得られた銅−クロム
合金粉末を直径４２mmの金型に入れ、３４３MPa （３５
００kgf ／cm2 ）の圧力で加圧成形し、成形体（圧粉
体）を得た。
合金粉末を直径４２mmの金型に入れ、３４３MPa （３５
００kgf ／cm2 ）の圧力で加圧成形し、成形体（圧粉
体）を得た。
【００２８】得られた成形体を真空炉（５×１０-5Tor
r）中において９００℃で６０分間加熱し、焼結（予備
焼結）させた。
r）中において９００℃で６０分間加熱し、焼結（予備
焼結）させた。
【００２９】予備焼結により得られた焼結体を再び４９
０MPa （５０００kgf ／cm2 ）の圧力で加圧した後、真
空炉（５×１０-5Torr）中において、１０５０℃で３０
分間加熱し、焼結（本焼結）を行った。
０MPa （５０００kgf ／cm2 ）の圧力で加圧した後、真
空炉（５×１０-5Torr）中において、１０５０℃で３０
分間加熱し、焼結（本焼結）を行った。
【００３０】得られた焼結体の充填率（理論密度に対す
る比）は９８％、導電率は５５％ＩＡＣＳ、酸素含有量
は０．０７％であった。つまり、焼結を二段階で行うこ
とにより、焼結後の密度、導電率の向上が図れると共
に、酸素含有率を低減させることができるのである。
る比）は９８％、導電率は５５％ＩＡＣＳ、酸素含有量
は０．０７％であった。つまり、焼結を二段階で行うこ
とにより、焼結後の密度、導電率の向上が図れると共
に、酸素含有率を低減させることができるのである。
【００３１】焼結体を直径４０mmの電極形状に機械加工
し、図２に示す真空インタラプタの電極１３，１４と
し、しゃ断性能を測定した結果、７．２KV−１２．５KA
の性能を満足することが確認できた。
し、図２に示す真空インタラプタの電極１３，１４と
し、しゃ断性能を測定した結果、７．２KV−１２．５KA
の性能を満足することが確認できた。
【００３２】なお、上記以外にも、成形体の焼結温度と
しては１０００〜１０５０℃が採用され、また、成形圧
力としては１９６〜５８８MPa （２０００〜６０００kg
f ／cm2 ）が採用され、焼結雰囲気としても真空以外
に、Ａｒ、Ｈ2 等のガス雰囲気が採用される。
しては１０００〜１０５０℃が採用され、また、成形圧
力としては１９６〜５８８MPa （２０００〜６０００kg
f ／cm2 ）が採用され、焼結雰囲気としても真空以外
に、Ａｒ、Ｈ2 等のガス雰囲気が採用される。
【００３３】
【発明の効果】本発明による電極材料の製造方法によれ
ば、水アトマイズ法により得られた銅とクロムとの合金
粉末を加圧成形し、得られた成形体を不活性雰囲気で加
熱して焼結させるようにしたので、銅マトリックス中に
微細な粒径のクロムが均一に分散した電極材料を得るこ
とができ、また、合金粉末が不規則な形状をなしている
ので、プレス成形が容易となり、さらに表面積の拡大に
より従来に比べ低い温度での焼結ができる。また、焼結
を二段階で行うことにより、焼結後の密度、導電率を向
上させることができる。
ば、水アトマイズ法により得られた銅とクロムとの合金
粉末を加圧成形し、得られた成形体を不活性雰囲気で加
熱して焼結させるようにしたので、銅マトリックス中に
微細な粒径のクロムが均一に分散した電極材料を得るこ
とができ、また、合金粉末が不規則な形状をなしている
ので、プレス成形が容易となり、さらに表面積の拡大に
より従来に比べ低い温度での焼結ができる。また、焼結
を二段階で行うことにより、焼結後の密度、導電率を向
上させることができる。
【図１】水アトマイズ法による銅−クロム合金粉末の製
造の概略工程図である。
造の概略工程図である。
【図２】真空インタラプタの一例を表す断面図である。
１１，１２ リード棒 １３，１４ 電極 ２２ 水アトマイズ装置 ２４ タンディシュ ２５ 水噴射ノズル ２７ 回収コンテナ ２８ ヒータ
Claims (2)
- 【請求項１】 水アトマイズ法により得られた銅とクロ
ムとの合金粉末を加圧成形し、得られた成形体を不活性
雰囲気で加熱して焼結させることを特徴とする電極材料
の製造方法。 - 【請求項２】 水アトマイズ法により得られた銅とクロ
ムとの合金粉末を加圧成形し、得られた成形体を不活性
雰囲気で加熱して予備焼結を行い、引き続きさらに高い
圧力で加圧した後、予備焼結時より高い温度下で加熱処
理することを特徴とする電極材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03275337A JP3106605B2 (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 電極材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03275337A JP3106605B2 (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 電極材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05114328A true JPH05114328A (ja) | 1993-05-07 |
| JP3106605B2 JP3106605B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=17554066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03275337A Expired - Fee Related JP3106605B2 (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 電極材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3106605B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5124734B2 (ja) * | 2008-10-31 | 2013-01-23 | 明電Ｔ＆Ｄ株式会社 | 真空遮断器用電極材料及びその製造方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0722405U (ja) * | 1993-01-12 | 1995-04-21 | 株式会社ベンハー | 車両用灯火 |
| JPH0722406U (ja) * | 1993-01-12 | 1995-04-21 | 株式会社ベンハー | 車両用灯火 |
| US5533889A (en) | 1994-08-29 | 1996-07-09 | International Business Machines Corporation | Apparatus for in-situ green sheet slitting |
-
1991
- 1991-10-23 JP JP03275337A patent/JP3106605B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5124734B2 (ja) * | 2008-10-31 | 2013-01-23 | 明電Ｔ＆Ｄ株式会社 | 真空遮断器用電極材料及びその製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3106605B2 (ja) | 2000-11-06 |
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