JPH0554208B2 - - Google Patents
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- JPH0554208B2 JPH0554208B2 JP59065748A JP6574884A JPH0554208B2 JP H0554208 B2 JPH0554208 B2 JP H0554208B2 JP 59065748 A JP59065748 A JP 59065748A JP 6574884 A JP6574884 A JP 6574884A JP H0554208 B2 JPH0554208 B2 JP H0554208B2
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Description
〔発明の利用分野〕
本発明は新規な真空しや断器用電極の製造法に
係り、特に大容量しや断に好適な真空しや断器用
電極の製造法に関する。 〔発明の背景〕 従来から真空しや断器用電極としては、導電性
が良く、製造方法が簡単で比較的安価な材料とし
てCuをベースとした合金、例えばCu−Pb系、Cu
−Bi系、あるいは高耐電圧性をもたせたCu−Co
−Bi、Pb系の溶製合金などが用いられている。 上記材料において、Bi、Pb等の低融点金属の
添加の目的は、一般的には電接面の溶着を防ぐこ
とにある。従来の多くの電極材にはこうした添加
元素が加えられたCuベース合金が多く用いられ
ている。しかし、Bi、Pbなどを添加しない電極
材料もいくつかある。例えば、特開昭54−73284
に示されている電極設置Wc−Ag、あるいは特公
昭45−35101に示されているCr−Cu系の火花ギヤ
ツプ用の電極などは、低融点金属を含有せずとも
かなりの耐溶着特性を有し、最近になつて真空し
や断器用として用いられつつある。Wc−Ag系
は、マトリツクスとなるWcが高い融点を有する
ため比較的溶着しにくいと言われる。一方、Cr
−Cu系はCrが高い融点を有することの他に、マ
トリツクスとしてCr焼結体自体が非常に脆弱で
あるため、しや断面が容易に引き剥がれるという
特徴を持つている。しかしながら、上記材料にお
いてはそれぞれに欠点もある。例えば、Wc−Ag
系においては、アークしや断時に電極面の一部が
高温にさらされると、非常に多くの熱電子を放射
しやすく、このため、絶縁回復特性ならびにしや
断能力が良くない。したがつて、あまり大容量用
には適用できないという欠点がある。一方、Cr
−Cu系においては、Cr自体が酸素との親和力が
非常に大きく、このため、Crの圧粉体は通常、
還元性雰囲気中の高い温度で焼結、溶浸などが行
なわれる。それでも、Cr粉末を焼結した場合に
は酸化物残渣が存在しやすい。この結果、電極と
して、さらに高温のアークにさらされる、上記酸
化物が分解され、酸素を放出し、このためにしや
断不能する場合がある。これらの酸化物残渣をで
きるだけなくすために種々の方策がとられる。例
えば特開昭50−55870に示されているように、Cr
焼結体の粒子間に残りやすいCr酸化物を、あら
かじめCu粉末を混合、圧粉しておき、それをCu
の融点以上、その融点を100℃より高く超えない
温度で液相焼結し、その後熱間鍛造により緻密化
する方法、あるいは酸化物がしや断時に分解した
場合にその分解ガスを吸着するためのゲツター用
の第３元素（Ti、Zrなど）を添加する方法など
が挙げられている。前者の液相焼結による方法で
酸化物を除去する方法としては、更に別にドイツ
連邦共和国特許出願公開第1640039号公報にも開
示されているように、Cr焼結マトリツクスをCu
の溶透を浸透させる溶浸工程によつて酸化物を分
解、除去する方法が述べられている。以上のよう
な従来技術において、とりわけCuを溶浸する方
法は酸化物を分解、除去することに効果がある。
しかしながら、完全に除去することは困難で、部
分的には酸化物スラグが焼結マトリツクスの空孔
をふさぐことがあり、Cuの浸透さえもさまたげ
ることとなり、未溶浸の欠陥空孔が形成されるこ
とがある。この欠陥空孔にはガスが吸蔵されやす
く、電極とした場合、しや断操作のくり返しによ
り著しいガスの放出源となり、しや断能力を下げ
てしまうことが多い。なお、放出ガスを、上記し
たようなゲツタ作用を有するZrやTiを添加する
ことで吸着する方法はある程度の効果は得られる
ものの、Cr−Cu溶浸合金においてCu中にそれら
の元素がある程度固溶されることによつて導電性
の低下はまぬがれない。この導電性の低下は通電
容量やしや断能力を下げてしまうという点では好
ましくない傾向にある。そこで、上記したように
Cr焼結マトリツクスをいかに清浄化し、Cuを高
密度に溶浸してやるかが非常に重要な課題であ
り、Cr−Cu溶浸合金電極による真空しや断器の
大容量化を左右するものであると考えられる。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、欠陥及び酸化物量の少ない合
金からなる真空しや断器用電極の製造法を提供す
るにある。 〔発明の概要〕 本発明は、金属マトリツクス中に該金属マトリ
ツクスの融点より低い融点を有する金属又は合金
を溶浸させる真空しや断器用電極の製造法であつ
て、前記金属マトリツクスを構成する粉末と、前
記金属又は合金の粉末とを加圧して圧粉体を形成
し、該圧粉体を還元性雰囲気中で加熱して仮焼結
体を形成し、該仮焼結体を真空中で、前記金属又
は合金の融点以上で前記金属マトリツクスの融点
より低い温度で加熱し、前記仮焼結体中の金属又
は合金の少なくとも一部を蒸発除去して多孔質体
を形成し、該多孔質体中に清浄な前記金属マトリ
ツクスの融点より低い融点を有する金属又は合金
を溶浸することを含む真空しや断器用電極の製造
法にある。 金属マトリツクスは融点が1490℃以上を有する
Fe、Co、Cr、Ｗ、Mo、Ta、又はこれらの炭化
物から選ばれた１種以上が好ましい。特に、Cr
が好ましい。 金属マトリツクスの融点より低い融点を有する
金属又は合金（以下溶浸物質と称する）は、Cu、
Ag、Bi、Pb、Te及びSeを含むCu合金、Ag合金
又はCu−Ag合金から選ばれた１種が好ましい。
Cu−Ag合金では５〜30重量％Agを含む合金又は
これに銅に対して固溶量以上で３重量％以下の
Bi、Pb、Te及びSeの１種以上の低融点高蒸気圧
元素を含む合金が好ましい。これらの低融点高蒸
気圧元素はCu又はAgにも同様に含むCu合金又は
Ag合金が好ましい。Cuに対しAgの添加は溶湯の
流動性を増し、更に融点を低めるので溶浸物質と
して溶浸性を向上させる。低融点高蒸気圧元素の
添加は耐溶着性を向上するもので、溶浸物質とし
てそのマトリツクスの固溶量以上が好ましい。
Cuの場合には耐圧特性及びしや断性能の点から
３重量％以下が好ましい。 金属マトリツクスを構成する粉末と溶浸物質を
構成する粉末とからなる成形体は、加圧成形など
によつて所定の圧粉体としたままのもの又はこれ
を非酸化性雰囲気中で仮焼結したもののいずれで
もよい。特に、還元性雰囲気中で加熱する仮焼結
体が好ましい。この成形体の溶浸物質は10〜20重
量％が好ましい。 成形体はこの後、真空中で、溶浸物質の融点以
上で金属マトリツクスの融点より低い温度で加熱
し多孔質体を形成し、多孔質体中の溶浸物質を除
去する。（以下脱銅処理という）。脱銅処理は溶浸
物質の一部を除去することによつて脱ガス及び金
属マトリツクス中の酸化物を除去することができ
る。脱銅処理は溶浸物質として銅の場合には真空
中で、Cuの蒸気圧平衡温度より高く、1470℃以
下が好ましい。真空度は10-5mm以上の高真空下で
行なうのが好ましい。 溶浸は真空中で行なうのが好ましい。この場合
の真空度は10-5mmHg以上の高真空下で行なうの
が好ましい。 本発明者らは、Cr焼結マトリツクスの酸化物
残渣をいかにして除去してやるかについて次のよ
うな方法を試みた。まず、第１図に示すように
Cr粉末とCu粉末を均一に混合し、それらをプレ
ス成形で圧粉体とする。この後、露点を−60度以
下におさえた高純度水素中で仮焼結する。仮焼結
は、溶浸物質の融点より低い温度が好ましい。溶
浸物質としてCuの場合には800〜1050℃が好まし
い。この仮焼結では、Cu粉末あるいはCr粉末の
酸化物を完全に除去することは不可能であり、い
わぶ前処理としての１工程にすぎない。しかし、
この後で行なう酸化物除去工程に入る前には必要
である。すなわち、上記仮焼結後、本発明で述べ
る“脱銅処理”という酸化物除去工程に入るが、
この工程の前に大ざつぱに還元・脱ガス処理して
おくということは、最終的にガスフリーな電極材
料とする上での前処理として必要である。この
“脱銅処理”とは、上記の（Cr＋Cu）焼結体を更
に、高い温度で真空加熱することによりCuのみ
を大量に蒸発させる加熱処理を言う。すなわち、
Cuの融点（1083℃）以上の高温にし、（Cr＋Cu）
仮焼結体中のCuを完全に液相状態にし、長時間
にわたつて真空排気してやることによりCuを蒸
発させることである。実質的にはCuの融点より
も高い温度（1200〜1300℃が好ましい）であるこ
とが望ましい。この脱Cu処理の結果、仮焼結体
中のCu量が減少し、内部の気孔は増し、この際
にCr焼結粒子間に残留している酸化物も同時に
除去されてしまう。はじめ、（Cr＋Cu）焼結体中
のCuが溶け出し、Cr粒子の周囲をわずかに浸食
していく。この浸食作用によつてもある程度酸化
物が除去されるが、更に高温で真空排気を続けて
いくと、この溶けたCuは次第に蒸発しはじめる。
この際、酸化物、不純物、吸着ガス等も大量に押
し出され、真空排気される。この脱銅処理は、単
に前に述べた水素中の還元処理よりもはるかに脱
ガス効果及び不純物除去効果があることが判明し
た。又、第２図のＡに示すように、仮焼結のまま
では、Cr、Cuのそれぞれの粒子は互いに隣接し、
粒形状もはじめの成形時とあまり変らない。とこ
ろが、第２図のＢに示すように、本発明の脱銅処
理を施すと、Cu成分が溶けて多量蒸発するが、
その他に残留するCuは図の如くCr粒子のまわり
に附着する。この結果、Cr粒子はCuの保護膜に
おおわれたような形となる。また、粒子の形状も
脱銅処理により侵食され、丸みをおびる。この脱
銅処理による保護膜はCrの再酸化を防止すると
いう別の効果もある。なぜなら、Cr粒子は、一
般に還元性雰囲気にて高温にさらされると、酸化
被膜自体は容易に分解される。しかし、反面、冷
却していく段階にて非常に再酸化しすいという性
質があるからである。この点で脱銅処理したもの
は、Cu保護膜付きのCr焼結体ということもでき
る。以上のように、脱銅処理した（Cr＋Cu）焼
結体は、第２図のＢに示すように非常に気孔が増
えたものとなるが、この気孔は連続している。し
たがつてこの気孔部にCuを溶浸させてやると、
従来の脱Cu処理なしの場合に比べて非常に溶浸
性が良い。その結果、ガス吸蔵が少なく、高密度
で欠陥の少ないCr−Cu溶浸合金が得られる。な
お、第２図のＣは、このようにして得られたCr
−Cu溶浸合金であり、仮焼結、脱Cu処理、溶浸
の各種処理工程を経ることによつて、Cr粒子相
互の結びつきが解かれ、その周囲はCuが高密度
に充てんされていることを示す。 以上のような方法で得られたCr−Cu溶浸合金
は、十分ガスフリー化され、他の欠陥も少ないの
で、真空しや断器用電極に適用した場合、従来法
によつて製造されたものよりも大容量しや断が可
能となる。 〔発明の実施例〕 実施例 １ 100メツシユ以下のCr粉末と、200メツシユ以
下のCu粉末を用い、Cu量が15重量％となるよう
に混合し、この混合粉末を３トン／cm2の加圧力で
プレス成形し、直径50mm、厚さ10mmの成形体とし
た。この成形体の気孔率は約25体積％である。こ
の成形体を露点が−60度以下にコントロールされ
た高純度水素中にて1000℃で１時間の仮焼結を行
なつた。更にこの仮焼結体を真空炉にて10-6mm
Hgの真空度で、1200℃で１時間の加熱すなわち、
脱銅処理を施した。この後、最終工程として、こ
の脱銅処理焼結体を用い、第３図に示すような方
法によりCuを10-6mmHgの真空中で溶浸した。上
記焼結体２１を底に穴を設けたアルミナ製の円筒
状ホルダ２３の中に入れ、アルミナ製円板スペー
サ２４を介しモリブデン製のウエート２５をの
せ、これを吊具２６で吊下げ、昇降できるように
した。溶浸用のCuはアムミナ製るつぼ２７中に
加熱炉２８によつて溶かされている。溶浸は、こ
のCu溶湯２２の中に上記ホルダ２３を下降させ、
約５分間浸漬させた後、引き上げることにより行
なつた。このようにして得た本発明の電極材は
Cu量が40重量％であつた。なお、比較の電極材
は前述のCr粉末だけを用いて同様に仮焼結され、
次いで本発明の電極材と同様にCuを真空溶浸さ
せたもの（真空中溶浸材）及びCr粉末とCu粉末
との混合粉末を５トン／cm2で圧粉成形体とし、
1000℃×1hの露点−60℃の水素中で焼結したも
の（H2中焼結材）で、いずれも40重量％のCuを
含む合金である。 これらの電極材について顕微鏡観察を行なつ
た。この中で、欠陥の空孔や酸化物残渣等はCu
の地よりも更に黒く観察されるので、それぞれの
材料の組織を光学的画像解析装置を用い、白黒の
コントラストの差によつて欠陥量を測定した。第
１表はこれらの欠陥量を比較したものである。表
に示すように、還元性雰囲気中での仮焼結後真空
中で脱銅処理を加えた本発明は欠陥が非常に少な
い材料であることが分る。
係り、特に大容量しや断に好適な真空しや断器用
電極の製造法に関する。 〔発明の背景〕 従来から真空しや断器用電極としては、導電性
が良く、製造方法が簡単で比較的安価な材料とし
てCuをベースとした合金、例えばCu−Pb系、Cu
−Bi系、あるいは高耐電圧性をもたせたCu−Co
−Bi、Pb系の溶製合金などが用いられている。 上記材料において、Bi、Pb等の低融点金属の
添加の目的は、一般的には電接面の溶着を防ぐこ
とにある。従来の多くの電極材にはこうした添加
元素が加えられたCuベース合金が多く用いられ
ている。しかし、Bi、Pbなどを添加しない電極
材料もいくつかある。例えば、特開昭54−73284
に示されている電極設置Wc−Ag、あるいは特公
昭45−35101に示されているCr−Cu系の火花ギヤ
ツプ用の電極などは、低融点金属を含有せずとも
かなりの耐溶着特性を有し、最近になつて真空し
や断器用として用いられつつある。Wc−Ag系
は、マトリツクスとなるWcが高い融点を有する
ため比較的溶着しにくいと言われる。一方、Cr
−Cu系はCrが高い融点を有することの他に、マ
トリツクスとしてCr焼結体自体が非常に脆弱で
あるため、しや断面が容易に引き剥がれるという
特徴を持つている。しかしながら、上記材料にお
いてはそれぞれに欠点もある。例えば、Wc−Ag
系においては、アークしや断時に電極面の一部が
高温にさらされると、非常に多くの熱電子を放射
しやすく、このため、絶縁回復特性ならびにしや
断能力が良くない。したがつて、あまり大容量用
には適用できないという欠点がある。一方、Cr
−Cu系においては、Cr自体が酸素との親和力が
非常に大きく、このため、Crの圧粉体は通常、
還元性雰囲気中の高い温度で焼結、溶浸などが行
なわれる。それでも、Cr粉末を焼結した場合に
は酸化物残渣が存在しやすい。この結果、電極と
して、さらに高温のアークにさらされる、上記酸
化物が分解され、酸素を放出し、このためにしや
断不能する場合がある。これらの酸化物残渣をで
きるだけなくすために種々の方策がとられる。例
えば特開昭50−55870に示されているように、Cr
焼結体の粒子間に残りやすいCr酸化物を、あら
かじめCu粉末を混合、圧粉しておき、それをCu
の融点以上、その融点を100℃より高く超えない
温度で液相焼結し、その後熱間鍛造により緻密化
する方法、あるいは酸化物がしや断時に分解した
場合にその分解ガスを吸着するためのゲツター用
の第３元素（Ti、Zrなど）を添加する方法など
が挙げられている。前者の液相焼結による方法で
酸化物を除去する方法としては、更に別にドイツ
連邦共和国特許出願公開第1640039号公報にも開
示されているように、Cr焼結マトリツクスをCu
の溶透を浸透させる溶浸工程によつて酸化物を分
解、除去する方法が述べられている。以上のよう
な従来技術において、とりわけCuを溶浸する方
法は酸化物を分解、除去することに効果がある。
しかしながら、完全に除去することは困難で、部
分的には酸化物スラグが焼結マトリツクスの空孔
をふさぐことがあり、Cuの浸透さえもさまたげ
ることとなり、未溶浸の欠陥空孔が形成されるこ
とがある。この欠陥空孔にはガスが吸蔵されやす
く、電極とした場合、しや断操作のくり返しによ
り著しいガスの放出源となり、しや断能力を下げ
てしまうことが多い。なお、放出ガスを、上記し
たようなゲツタ作用を有するZrやTiを添加する
ことで吸着する方法はある程度の効果は得られる
ものの、Cr−Cu溶浸合金においてCu中にそれら
の元素がある程度固溶されることによつて導電性
の低下はまぬがれない。この導電性の低下は通電
容量やしや断能力を下げてしまうという点では好
ましくない傾向にある。そこで、上記したように
Cr焼結マトリツクスをいかに清浄化し、Cuを高
密度に溶浸してやるかが非常に重要な課題であ
り、Cr−Cu溶浸合金電極による真空しや断器の
大容量化を左右するものであると考えられる。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、欠陥及び酸化物量の少ない合
金からなる真空しや断器用電極の製造法を提供す
るにある。 〔発明の概要〕 本発明は、金属マトリツクス中に該金属マトリ
ツクスの融点より低い融点を有する金属又は合金
を溶浸させる真空しや断器用電極の製造法であつ
て、前記金属マトリツクスを構成する粉末と、前
記金属又は合金の粉末とを加圧して圧粉体を形成
し、該圧粉体を還元性雰囲気中で加熱して仮焼結
体を形成し、該仮焼結体を真空中で、前記金属又
は合金の融点以上で前記金属マトリツクスの融点
より低い温度で加熱し、前記仮焼結体中の金属又
は合金の少なくとも一部を蒸発除去して多孔質体
を形成し、該多孔質体中に清浄な前記金属マトリ
ツクスの融点より低い融点を有する金属又は合金
を溶浸することを含む真空しや断器用電極の製造
法にある。 金属マトリツクスは融点が1490℃以上を有する
Fe、Co、Cr、Ｗ、Mo、Ta、又はこれらの炭化
物から選ばれた１種以上が好ましい。特に、Cr
が好ましい。 金属マトリツクスの融点より低い融点を有する
金属又は合金（以下溶浸物質と称する）は、Cu、
Ag、Bi、Pb、Te及びSeを含むCu合金、Ag合金
又はCu−Ag合金から選ばれた１種が好ましい。
Cu−Ag合金では５〜30重量％Agを含む合金又は
これに銅に対して固溶量以上で３重量％以下の
Bi、Pb、Te及びSeの１種以上の低融点高蒸気圧
元素を含む合金が好ましい。これらの低融点高蒸
気圧元素はCu又はAgにも同様に含むCu合金又は
Ag合金が好ましい。Cuに対しAgの添加は溶湯の
流動性を増し、更に融点を低めるので溶浸物質と
して溶浸性を向上させる。低融点高蒸気圧元素の
添加は耐溶着性を向上するもので、溶浸物質とし
てそのマトリツクスの固溶量以上が好ましい。
Cuの場合には耐圧特性及びしや断性能の点から
３重量％以下が好ましい。 金属マトリツクスを構成する粉末と溶浸物質を
構成する粉末とからなる成形体は、加圧成形など
によつて所定の圧粉体としたままのもの又はこれ
を非酸化性雰囲気中で仮焼結したもののいずれで
もよい。特に、還元性雰囲気中で加熱する仮焼結
体が好ましい。この成形体の溶浸物質は10〜20重
量％が好ましい。 成形体はこの後、真空中で、溶浸物質の融点以
上で金属マトリツクスの融点より低い温度で加熱
し多孔質体を形成し、多孔質体中の溶浸物質を除
去する。（以下脱銅処理という）。脱銅処理は溶浸
物質の一部を除去することによつて脱ガス及び金
属マトリツクス中の酸化物を除去することができ
る。脱銅処理は溶浸物質として銅の場合には真空
中で、Cuの蒸気圧平衡温度より高く、1470℃以
下が好ましい。真空度は10-5mm以上の高真空下で
行なうのが好ましい。 溶浸は真空中で行なうのが好ましい。この場合
の真空度は10-5mmHg以上の高真空下で行なうの
が好ましい。 本発明者らは、Cr焼結マトリツクスの酸化物
残渣をいかにして除去してやるかについて次のよ
うな方法を試みた。まず、第１図に示すように
Cr粉末とCu粉末を均一に混合し、それらをプレ
ス成形で圧粉体とする。この後、露点を−60度以
下におさえた高純度水素中で仮焼結する。仮焼結
は、溶浸物質の融点より低い温度が好ましい。溶
浸物質としてCuの場合には800〜1050℃が好まし
い。この仮焼結では、Cu粉末あるいはCr粉末の
酸化物を完全に除去することは不可能であり、い
わぶ前処理としての１工程にすぎない。しかし、
この後で行なう酸化物除去工程に入る前には必要
である。すなわち、上記仮焼結後、本発明で述べ
る“脱銅処理”という酸化物除去工程に入るが、
この工程の前に大ざつぱに還元・脱ガス処理して
おくということは、最終的にガスフリーな電極材
料とする上での前処理として必要である。この
“脱銅処理”とは、上記の（Cr＋Cu）焼結体を更
に、高い温度で真空加熱することによりCuのみ
を大量に蒸発させる加熱処理を言う。すなわち、
Cuの融点（1083℃）以上の高温にし、（Cr＋Cu）
仮焼結体中のCuを完全に液相状態にし、長時間
にわたつて真空排気してやることによりCuを蒸
発させることである。実質的にはCuの融点より
も高い温度（1200〜1300℃が好ましい）であるこ
とが望ましい。この脱Cu処理の結果、仮焼結体
中のCu量が減少し、内部の気孔は増し、この際
にCr焼結粒子間に残留している酸化物も同時に
除去されてしまう。はじめ、（Cr＋Cu）焼結体中
のCuが溶け出し、Cr粒子の周囲をわずかに浸食
していく。この浸食作用によつてもある程度酸化
物が除去されるが、更に高温で真空排気を続けて
いくと、この溶けたCuは次第に蒸発しはじめる。
この際、酸化物、不純物、吸着ガス等も大量に押
し出され、真空排気される。この脱銅処理は、単
に前に述べた水素中の還元処理よりもはるかに脱
ガス効果及び不純物除去効果があることが判明し
た。又、第２図のＡに示すように、仮焼結のまま
では、Cr、Cuのそれぞれの粒子は互いに隣接し、
粒形状もはじめの成形時とあまり変らない。とこ
ろが、第２図のＢに示すように、本発明の脱銅処
理を施すと、Cu成分が溶けて多量蒸発するが、
その他に残留するCuは図の如くCr粒子のまわり
に附着する。この結果、Cr粒子はCuの保護膜に
おおわれたような形となる。また、粒子の形状も
脱銅処理により侵食され、丸みをおびる。この脱
銅処理による保護膜はCrの再酸化を防止すると
いう別の効果もある。なぜなら、Cr粒子は、一
般に還元性雰囲気にて高温にさらされると、酸化
被膜自体は容易に分解される。しかし、反面、冷
却していく段階にて非常に再酸化しすいという性
質があるからである。この点で脱銅処理したもの
は、Cu保護膜付きのCr焼結体ということもでき
る。以上のように、脱銅処理した（Cr＋Cu）焼
結体は、第２図のＢに示すように非常に気孔が増
えたものとなるが、この気孔は連続している。し
たがつてこの気孔部にCuを溶浸させてやると、
従来の脱Cu処理なしの場合に比べて非常に溶浸
性が良い。その結果、ガス吸蔵が少なく、高密度
で欠陥の少ないCr−Cu溶浸合金が得られる。な
お、第２図のＣは、このようにして得られたCr
−Cu溶浸合金であり、仮焼結、脱Cu処理、溶浸
の各種処理工程を経ることによつて、Cr粒子相
互の結びつきが解かれ、その周囲はCuが高密度
に充てんされていることを示す。 以上のような方法で得られたCr−Cu溶浸合金
は、十分ガスフリー化され、他の欠陥も少ないの
で、真空しや断器用電極に適用した場合、従来法
によつて製造されたものよりも大容量しや断が可
能となる。 〔発明の実施例〕 実施例 １ 100メツシユ以下のCr粉末と、200メツシユ以
下のCu粉末を用い、Cu量が15重量％となるよう
に混合し、この混合粉末を３トン／cm2の加圧力で
プレス成形し、直径50mm、厚さ10mmの成形体とし
た。この成形体の気孔率は約25体積％である。こ
の成形体を露点が−60度以下にコントロールされ
た高純度水素中にて1000℃で１時間の仮焼結を行
なつた。更にこの仮焼結体を真空炉にて10-6mm
Hgの真空度で、1200℃で１時間の加熱すなわち、
脱銅処理を施した。この後、最終工程として、こ
の脱銅処理焼結体を用い、第３図に示すような方
法によりCuを10-6mmHgの真空中で溶浸した。上
記焼結体２１を底に穴を設けたアルミナ製の円筒
状ホルダ２３の中に入れ、アルミナ製円板スペー
サ２４を介しモリブデン製のウエート２５をの
せ、これを吊具２６で吊下げ、昇降できるように
した。溶浸用のCuはアムミナ製るつぼ２７中に
加熱炉２８によつて溶かされている。溶浸は、こ
のCu溶湯２２の中に上記ホルダ２３を下降させ、
約５分間浸漬させた後、引き上げることにより行
なつた。このようにして得た本発明の電極材は
Cu量が40重量％であつた。なお、比較の電極材
は前述のCr粉末だけを用いて同様に仮焼結され、
次いで本発明の電極材と同様にCuを真空溶浸さ
せたもの（真空中溶浸材）及びCr粉末とCu粉末
との混合粉末を５トン／cm2で圧粉成形体とし、
1000℃×1hの露点−60℃の水素中で焼結したも
の（H2中焼結材）で、いずれも40重量％のCuを
含む合金である。 これらの電極材について顕微鏡観察を行なつ
た。この中で、欠陥の空孔や酸化物残渣等はCu
の地よりも更に黒く観察されるので、それぞれの
材料の組織を光学的画像解析装置を用い、白黒の
コントラストの差によつて欠陥量を測定した。第
１表はこれらの欠陥量を比較したものである。表
に示すように、還元性雰囲気中での仮焼結後真空
中で脱銅処理を加えた本発明は欠陥が非常に少な
い材料であることが分る。
【表】
実施例 ２
本発明になる電極を内蔵する真空しや断器用真
空バルブの一例として第４図にその断面構造を示
す。真空バルブはセラミツクスもしくは結晶性ガ
ラスなどの絶縁筒１１を有し、その両端を金属製
の端子板１２，１２′によつて封じ、その内部は
高真空に保たれている。その中に、一対の電極、
すなわち、固定電極１３と、ベローズ１６及びベ
ローズ支持板１６ａを介し開閉できるようにした
可動側電極１４とから成つている。端子板の一方
には排気管１５を設け真空ポンプによつて排気
し、後にこれはチツプオフされるものである。電
極部をとり囲むように配置された円筒状のシール
ド１７は電極構成物質がしや断時に蒸発し、それ
らが絶縁を劣化させないように設けられたしやへ
い等である。 電極１３，１４は補助電極板１８，１８′上に
ろう付され、さらにそれらは銅製のホルダ１９，
１９′にろう付されている。電極１３，１４は以
下のようにして製造したものである。 実施例１と同様に、Cr粉末とCu粉末とを用い、
実施例１と同様に圧粉成形、仮焼結、脱銅処理及
びCuの真空含浸を行ない、Cu溶浸量を種種に変
えた各種Cr−Cu電極を機械加工によつて所望の
形状に製造した。Cu量の変化はNo.１及び２が圧
粉成形時に10重量％とし、加圧力を変えることに
より行ない、No.３が実施例１と同じであり、No.４
及び５が圧粉成形時のCu量を各々25重量％及び
35重量％とし、加圧力を一定として行なつた。こ
れらの電極は第４図に示すように真空バルブにろ
う付され組立てられる。このようにして製造した
真空バルブを用いて各種電極のしや断試験を実施
した。なお、比較材は本発明における脱銅処理を
実施しないものであり、他の製造工程は本発明の
製造工程と全く同じである。 第２表は、比較材のしや断性能及び耐電圧特性
を100％とした場合の本発明材のそれぞれの性能
比較値である。Cu溶浸量が20〜60重量％のいず
れの材料とも従来の溶浸のみCr−40重量％Cuよ
りも優れた特性を示す。なお、電流しや断試験は
周波数約50Hzで高電圧（6000〜7000V）をかけ、
しや断電流を約500Aステツプで増加させながら
しや断し、このしや断途上においてしや断不能と
なる電流の限界値を求め、比較材のそれらの値と
比較したものである。表に示すように、本発明の
製造法によるものは、しや断性能及び耐電圧特性
ともに優れていることが明らかである。
空バルブの一例として第４図にその断面構造を示
す。真空バルブはセラミツクスもしくは結晶性ガ
ラスなどの絶縁筒１１を有し、その両端を金属製
の端子板１２，１２′によつて封じ、その内部は
高真空に保たれている。その中に、一対の電極、
すなわち、固定電極１３と、ベローズ１６及びベ
ローズ支持板１６ａを介し開閉できるようにした
可動側電極１４とから成つている。端子板の一方
には排気管１５を設け真空ポンプによつて排気
し、後にこれはチツプオフされるものである。電
極部をとり囲むように配置された円筒状のシール
ド１７は電極構成物質がしや断時に蒸発し、それ
らが絶縁を劣化させないように設けられたしやへ
い等である。 電極１３，１４は補助電極板１８，１８′上に
ろう付され、さらにそれらは銅製のホルダ１９，
１９′にろう付されている。電極１３，１４は以
下のようにして製造したものである。 実施例１と同様に、Cr粉末とCu粉末とを用い、
実施例１と同様に圧粉成形、仮焼結、脱銅処理及
びCuの真空含浸を行ない、Cu溶浸量を種種に変
えた各種Cr−Cu電極を機械加工によつて所望の
形状に製造した。Cu量の変化はNo.１及び２が圧
粉成形時に10重量％とし、加圧力を変えることに
より行ない、No.３が実施例１と同じであり、No.４
及び５が圧粉成形時のCu量を各々25重量％及び
35重量％とし、加圧力を一定として行なつた。こ
れらの電極は第４図に示すように真空バルブにろ
う付され組立てられる。このようにして製造した
真空バルブを用いて各種電極のしや断試験を実施
した。なお、比較材は本発明における脱銅処理を
実施しないものであり、他の製造工程は本発明の
製造工程と全く同じである。 第２表は、比較材のしや断性能及び耐電圧特性
を100％とした場合の本発明材のそれぞれの性能
比較値である。Cu溶浸量が20〜60重量％のいず
れの材料とも従来の溶浸のみCr−40重量％Cuよ
りも優れた特性を示す。なお、電流しや断試験は
周波数約50Hzで高電圧（6000〜7000V）をかけ、
しや断電流を約500Aステツプで増加させながら
しや断し、このしや断途上においてしや断不能と
なる電流の限界値を求め、比較材のそれらの値と
比較したものである。表に示すように、本発明の
製造法によるものは、しや断性能及び耐電圧特性
ともに優れていることが明らかである。
還元性雰囲気中仮焼結後に真空中脱銅処理を特
徴とする本発明によれば、仮焼結によつて金属マ
トリツクス表面の酸化物残渣の除去が行なわれ、
さらに脱銅処理により再度金属マトリツクス表面
の酸化物残渣の除去が行なわれ、ガス吸蔵が少な
く、高密度で欠陥の少ない合金が得られる。した
がつてガス量及び欠陥の少ない電極が得られるの
で、優れたしや断性能及び耐電圧特性が得られ
る。
徴とする本発明によれば、仮焼結によつて金属マ
トリツクス表面の酸化物残渣の除去が行なわれ、
さらに脱銅処理により再度金属マトリツクス表面
の酸化物残渣の除去が行なわれ、ガス吸蔵が少な
く、高密度で欠陥の少ない合金が得られる。した
がつてガス量及び欠陥の少ない電極が得られるの
で、優れたしや断性能及び耐電圧特性が得られ
る。
第１図は本発明に係る真空しや断器用電極の製
造工程を示すブロツク図、第２図は電極製造過程
における組織のモデル図、第３図は真空溶浸させ
る装置の断面図、第４図は本発明に係る真空パル
ブの一例を示す断面構成図、第５図は耐電圧特性
及びしや断性能とCu量との関係を示す線図、第
６図は脱銅処理を加えた本発明のCr−Cu溶浸合
金の金属組織を示す顕微鏡写真である。 １３，１４……電極。
造工程を示すブロツク図、第２図は電極製造過程
における組織のモデル図、第３図は真空溶浸させ
る装置の断面図、第４図は本発明に係る真空パル
ブの一例を示す断面構成図、第５図は耐電圧特性
及びしや断性能とCu量との関係を示す線図、第
６図は脱銅処理を加えた本発明のCr−Cu溶浸合
金の金属組織を示す顕微鏡写真である。 １３，１４……電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属マトリツクス中に該金属マトリツクスの
融点より低い融点を有する金属又は合金を溶浸さ
せる真空しや断器用電極の製造法において、 前記金属マトリツクスを構成する粉末と、前記
金属又は合金の粉末とを加圧して圧粉体を形成
し、 該圧粉体を還元性雰囲気中で加熱して仮焼結体
を形成し、 該仮焼結体を真空中で、前記金属又は合金の融
点以上で前記金属マトリツクスの融点より低い温
度で加熱し、前記仮焼結体中の金属又は合金の少
なくとも一部を蒸発除去して多孔質体を形成し、 該多孔質体中に清浄な前記金属マトリツクスの
融点より低い融点を有する金属又は合金を溶浸す
ることを含む真空しや断器用電極の製造法。 ２ 前記金属マトリツクスの融点が1490℃以上で
あつて、前記金属マトリツクスの融点より低い融
点を有する金属又は合金が銅、銀、銅合金、銀合
金及び銅と銀との合金のいずれかである特許請求
の範囲第１項記載の真空しや断器用電極の製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59065748A JPS60211717A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | 真空しや断器用電極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59065748A JPS60211717A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | 真空しや断器用電極の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60211717A JPS60211717A (ja) | 1985-10-24 |
| JPH0554208B2 true JPH0554208B2 (ja) | 1993-08-12 |
Family
ID=13295944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59065748A Granted JPS60211717A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | 真空しや断器用電極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60211717A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2661200B2 (ja) * | 1988-10-27 | 1997-10-08 | 株式会社明電舎 | 真空インタラプタの電極材料 |
| JP2661202B2 (ja) * | 1988-10-27 | 1997-10-08 | 株式会社明電舎 | 真空インタラプタの電極材料 |
| JP2661203B2 (ja) * | 1988-10-27 | 1997-10-08 | 株式会社明電舎 | 真空インタラプタの電極材料 |
| JP2661199B2 (ja) * | 1988-10-27 | 1997-10-08 | 株式会社明電舎 | 真空インタラプタの電極材料 |
| JPH02117030A (ja) * | 1988-10-27 | 1990-05-01 | Meidensha Corp | 真空インタラプタの電極材料 |
| JP2661201B2 (ja) * | 1988-10-27 | 1997-10-08 | 株式会社明電舎 | 真空インタラプタの電極材料 |
| JPH02117029A (ja) * | 1988-10-27 | 1990-05-01 | Meidensha Corp | 真空インタラプタの電極材料及びその製造方法 |
| WO2021038706A1 (ja) * | 2019-08-27 | 2021-03-04 | 三菱電機株式会社 | 電気接点、電気接点を備えた真空バルブ及び電気接点の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3960554A (en) * | 1974-06-03 | 1976-06-01 | Westinghouse Electric Corporation | Powdered metallurgical process for forming vacuum interrupter contacts |
-
1984
- 1984-04-04 JP JP59065748A patent/JPS60211717A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60211717A (ja) | 1985-10-24 |
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|---|---|---|---|
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