JPH0636657A - 真空遮断器用の接点材料およびその製造方法 - Google Patents

真空遮断器用の接点材料およびその製造方法

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JPH0636657A
JPH0636657A JP19254192A JP19254192A JPH0636657A JP H0636657 A JPH0636657 A JP H0636657A JP 19254192 A JP19254192 A JP 19254192A JP 19254192 A JP19254192 A JP 19254192A JP H0636657 A JPH0636657 A JP H0636657A
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JP
Japan
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circuit breaker
vacuum circuit
alloy
contact
breaking
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Application number
JP19254192A
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English (en)
Inventor
Hirozo Matsumoto
浩造 松本
Kazuhiko Nagayama
一彦 永山
Masayuki Furusawa
正幸 古沢
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】さい断電流値が低く、電流遮断特性と耐溶着性
もバランスよく保持することができる真空遮断器用の接
点材料を得る。 【構成】接点の組成を重量比で30〜50%のAgを含
有し、残部がCrからなるAg−Cr合金となし、これ
をAgとCrの混合粉末を用いて熱間静水圧プレスによ
り最適な条件を設定して作製することにより、得られる
Ag−Cr合金は真密度を有する緻密化された焼結体と
なり、空孔が存在することなく、この接点を組み込んだ
真空遮断器は、低さい断電流値と良好な電流遮断特性の
双方を付与させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、さい断電流特性が低
く、電流遮断特性の良好な真空遮断器用の接点材料およ
びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、中電圧(3.6〜36kV)用の
遮断器として、油入しゃ断器が多く使用されてきたが、
小形,軽量,長寿命,不燃性,保守の省力などの点か
ら、現在では真空遮断器を用いるのが主流となってい
る。図3は、真空遮断器を説明するために、その要部構
成を示した模式断面図である。図3において、セラミッ
クスなどからなる絶縁筒1の中に、固定通電棒2と可動
通電棒3が同一中心軸を持つように配置され、これらの
対向面の先端に、それぞれ固定接点4と可動接点5がろ
う付けにより接合されている。さらに絶縁筒1内では、
固定通電棒2側に、電流遮断時に接点から発生する金属
蒸気が絶縁筒1の表面に付着するのを防ぐためのアーク
シールド6を取り付け、可動通電棒3側に、固定接点4
と可動接点5を開閉するためのベローズ7を設けてあ
る。アークシールド6は、絶縁筒1の蓋8の内面に固定
され、同様にベローズ7は、絶縁筒1の蓋9の内面に固
定されている。
【0003】このように構成された真空遮断器は、通
常、真空熱処理炉の中で組み立てられ、絶縁筒1の内部
は常に1×10-4torrの真空度に保持されている。
そして、通電時には接触している固定接点4と可動接点
5は、外部からの信号に応じて、可動通電棒3と一体に
なっているベローズ7の伸縮運動により開離され、電流
を遮断することができる。
【0004】ここで用いられる固定接点4と可動接点5
は、真空遮断器に対して以下の特性を具備することが要
求されている。 電流遮断特性に優れること。 耐アーク性および耐溶着性に優れること。 さい断電流値が低いこと。
【0005】 耐圧特性に優れること。 材料成分の蒸気圧が低いこと。 製造方法が簡単で切削加工性に優れること。 安価であること。 これに対して、上記の項目は特性上相反する関係となる
ものが含まれているので、これら全ての特性を満足させ
るのは非常に困難であるが、これまで、真空遮断器の接
点として用いられてきた材料として、Cu−Bi系,C
u−Te系,Cu−Cr系,およびAg−WC−Co系
などの各種合金がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】これら合金系のうち、
Cu−Bi合金,Cu−Te合金は、合金中の低融点成
分の含有量を多くすると耐溶着性が向上し、さい断電流
値も低下するという特性を持つが、一方で低融点成分が
多くなると、電流遮断特性が悪化してしまう。Cu−C
r合金は、電流遮断特性と耐溶着性については、いずれ
も比較的優れているが、さい断電流値が高いという欠点
がある。Ag−WC−Co合金は、さい断電流値は他の
合金系に比べて低いという利点を有するものの、電流遮
断特性が不十分であり、また加工性が劣るという問題が
ある。
【0007】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、さい断電流値が低く、電流遮断特性
と耐溶着性もバランスよく保持することができる真空遮
断器用の接点材料およびその製造方法を提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の真空遮断器用接点材料は、重量比で30
〜50%のAgを含有し、残部がCrからなるAg−C
r合金とする。この接点材料はAgとCrの粉末を熱間
静水圧プレスにより焼結果して作製するものである。
【0009】
【作用】重量比で30〜50%のAgを含有し、残部が
Crからなる本発明のAg−Cr合金の接点材料は、蒸
気圧と電気電導度が高く良好な電流遮断特性を有するA
gと、蒸気圧が低く良好な耐溶着性とゲッター作用を有
するCrとを組み合わせ、AgとCrの混合粉末を熱間
静水圧プレスにより最適な条件を設定して作製している
ので、完全に緻密化された焼結体として得ることがで
き、この材料からなる接点を組み込んだ真空遮断器は、
低さい断電流値と良好な電流遮断特性の双方を付与させ
ることができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明する。本
発明は、真空遮断器に用いて低さい断電流特性と、良好
な電流遮断特性とを有する接点合金として、高い蒸気圧
を持ち高電気伝導度により電流遮断特性に優れるAg
と、低蒸気圧を持ち耐溶着性に優れるとともにゲッター
作用を兼備するCrとからなる合金が、目的に適うもの
であるとの本発明者らの着想から行なわれたものであ
る。
【0011】AgとCrの合金を作製するに当たって、
AgとCrは相互に溶解度を持たないので、通常の溶解
法では、所望の組成を持つ合金を得ることはできない。
したがって、本発明者らは、当初粉末冶金法を用いて合
金の製作を試みた。即ち、1000メッシュ以下の粒度
を持つAgとCrの粉末を、ボールミルでよく混合した
後、金型を用いて成形体を得、これを真空中で焼結し
た。しかし、AgとCrは互いに濡れ性が悪いために、
これらの混合割合および焼結条件を如何に変化させて
も、真密度の合金体を得ることが不可能であった。焼結
後の合金中には空孔が存在しており、これでは真空遮断
器の接点として用いたとしても、良好な電流遮断特性と
低さい断電流特性は得られないことがわかった。
【0012】そこで、本発明者らは、所望の組成を有す
るAg−Cr合金を、空孔のない完全に緻密な状態とし
て作製するには、高温と高圧の相乗効果を期待すること
ができる熱間静水圧プレス[以下、HIP(Hot I
sostatic Pressing)と略称する]を
利用するのが、本発明を達成させるために最も有力であ
るという発想を持つに到った。
【0013】HIPは知られた技術であるが、ここでそ
の装置の概要を簡単に述べる。図1はこの装置構成を示
す模式断面図である。図1において、この装置の基本は
高圧容器10とその中の断熱構造体11およびヒータ1
2にあり、全体が外側構造体13に収められており、被
処理体14を高圧容器10の蓋15上に置かれた台の上
に載せ、これを高温高圧のガス雰囲気下で加圧加熱する
ものである。その加圧方法は、圧力媒体として通常Ar
またはN2 などの不活性ガス16を用い、ガス圧縮機1
7により高圧容器10内を1000Kgf/cm2 以上
に加圧し、同時に高圧容器10内のヒータ12の加熱に
より、内部に充填されたガスの膨張でさらに圧力を上昇
させることができる。
【0014】このようなHIP処理の特徴は、ガス圧を
用いるので任意の形状の被処理体14に、等方的な圧力
を加えられることである。したがって、粉末またはこれ
を成形した被処理体14を金属カプセルなどの中に真空
封入して、HIP処理を行なうことにより、微粒子で理
論密度を有する高密度の焼結体を得ることができる。ま
た、HIP処理は、通常の焼結法では不可能な合金粉末
の焼結を行なうことも可能である。
【0015】さて、図2(a),(b),(c)は、本
発明のAg−Cr合金をHIP処理するときの過程を示
す模式図である。まず、軟鋼,ステンレス鋼あるいは銅
などからなる金属カプセル18に、所定の割合に混合し
たAg−Cr粉末19を充填する。ここでは、Ag−C
r合金の適切な組成を確かめるために、Cr含有量を4
0〜80重量%の範囲となるように変化させたものにつ
いて行なったが、これについては後に述べる。その後、
金属カプセル18の上部に、金属製パイプ20を取り付
けた蓋21を接合する[図2(a)]。
【0016】次いで、蓋21を接合した金属カプセル1
8を、図示してない電気炉中に装入し100℃前後に加
熱しながら、図示してない排気装置により金属製パイプ
20を通して真空脱気を行ない、金属製パイプ20の一
部で密封する[図2(b)]。このとき、あらかじめA
gとCrの混合粉末を金型で成形しておき、この成形体
を金属カプセル18に密封するという方法を採ってもよ
い。
【0017】金属カプセル18の密封後に、これをHI
P処理装置の高圧容器22に装填し、Ar雰囲気で温度
500〜800℃,圧力700〜2000Kgf/cm
2 の範囲とし、15〜60分間の処理を行なう。温度を
500〜800℃としたのは、温度が500℃以下で
は、金属カプセル18が軟化せず加圧不可能であり、8
00℃以上になると、金属カプセル18が内容物である
Ag−Cr混合粉末19と反応してしまうからであり、
このときの圧力と保持時間は、温度との関係で上記の範
囲であれば、AgとCrが如何なる割合であっても、空
孔を発生することなく緻密な合金が得られることを別途
実験により確認している。矢印は圧力が等方的に作用す
ることを示すものである。[図2(c)]。
【0018】このようにして得られたAg−Cr合金
を、直径25mm,厚さ4mmの大きさの接点に機械加
工し、これを用いて図3に示す真空遮断器を作製し、
7.2KV/12.5KAの条件における遮断試験と、
10Aを通電したときのさい断電流値の測定を行なっ
た。その結果を表1に示す。表1には前記したように、
AgとCr粉末の混合割合を変えて作製した各合金と、
比較のために、同様の条件で試験を行なったCr−Cu
系,Cr−Cu−Bi系の接点合金についても併記して
ある。表1に示した合金組成は全て重量%を表わすもの
であり、○はその特性が良好であることを示し、×は不
良であることを示している。
【0019】
【表1】 表1の結果から、以下のことが明らかになる。即ち、本
発明に係わるAg−Cr合金は、ばらつきはあるもの
の、Ag含有量の増加に伴い、さい断電流値は低下する
傾向にある。通常、7.2KV/12.5KAクラスの
真空遮断器は、2A以下のさい断電流値が要求されてい
るので、さい断電流値については、Agを30%含むこ
とにより満足される。しかし、Agが30%以下になる
と遮断性能が低下し、また、Agが60%以上になる
と、耐溶着性が悪化してしまう。したがって、Agの含
有量は30〜50%とするのが最も有効であり、合金組
成をこの範囲に決めることができる。Ag含有量が30
〜50%、残部Crからなる本発明のAg−Cr合金
は、従来の真空遮断器用接点であるCr−50%Cu合
金より低いさい断電流値を持ち、Cr−55%Cu−2
0%Bi合金に比べてさい断電流値は高くなるが、遮断
性能の面で優れているという利点を有する。
【0020】
【発明の効果】従来の真空遮断器用接点は、さい断電流
値と電流遮断特性が相反関係にあり、この両者を満足す
るものが得られなかったが、本発明のAg30〜50%
を含むAg−Cr合金の接点は、実施例で述べた如く、
AgとCrのそれぞれの持つ接点材料としての長所を活
かして、AgとCrの組成割合を最適範囲に定めたもの
であり、その作製に当たっては、AgとCrの混合粉末
を熱間静水圧プレスにより焼結して作製し、しかも熱間
静水圧プレスの条件を、最適となるように設定してある
ので、完全に緻密な焼結体として得られ、空孔が存在す
ることなく、その結果、この接点を組み込んだ真空遮断
器は、さい断電流値と電流遮断特性の双方ともに、良好
な特性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱間静水圧プレス装置の要部構成を示す模式断
面図
【図2】本発明のAg−Cr合金の作製に用いる熱間静
水圧プレスの手順を示し、(a)は粉末をカプセルに充
填する状態,(b)はこれを真空に密封する状態,
(c)は高圧容器に収納して高温高圧処理する状態をそ
れぞれ表わす模式図
【図3】真空遮断器の要部構成を示す模式断面図
【符号の説明】
1 絶縁筒 2 固定通電棒 3 可動通電棒 4 固定接点 5 可動接点 6 アークシールド 7 ベローズ 8 蓋 9 蓋 10 高圧容器 11 断熱構造体 12 ヒータ 13 外側構造体 14 被処理体 15 蓋 16 不活性ガス 17 ガス圧縮機 18 金属カプセル 19 Ag−Cr混合粉末 20 金属製パイプ 21 蓋 22 高圧容器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量比で30〜50%のAgを含有し、残
    部がCrからなるAg−Cr合金とすることを特徴とす
    る真空遮断器用の接点材料。
  2. 【請求項2】AgとCrの粉末を熱間静水圧プレスによ
    り焼結することを特徴とする請求項1記載の真空遮断器
    用の接点材料の製造方法。
  3. 【請求項3】熱間静水圧プレスは温度500〜800
    ℃,圧力700〜2000kgf/cm2 で15〜60
    分間保持して行なうことを特徴とする請求項2記載の真
    空遮断器用の接点材料の製造方法。
JP19254192A 1992-07-21 1992-07-21 真空遮断器用の接点材料およびその製造方法 Pending JPH0636657A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0675514A1 (en) * 1994-03-30 1995-10-04 Eaton Corporation Electrical contact compositions and novel manufacturing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0675514A1 (en) * 1994-03-30 1995-10-04 Eaton Corporation Electrical contact compositions and novel manufacturing method

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