JPH0654626B2 - 電極とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガス開閉器の電力用開閉装置や真空開閉器等
で使用される電極とその製造方法に関する。

［従来の技術〕 電力用開閉装置や真空開閉器等で使用する電極は、第４
図に示すように、通電用台部材３の先端に、銅タングス
テン合金接点１がろう付け接合された構造をしていた。
しかし、最近では第３図に示すように、銅タングステン
合金接点１を銅の溶浸によって形成し、さらに溶浸銅残
部２を通電用台部材３と直接接合した電極が使用されて
きている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第４図に示すような場合、接合をろう接で行ったもの
は、銅タングステン合金と他部材とのろう接が難しく接
合強度が安定していない。また、低融点、低電導率のろ
う材が接合に介在しているため、短絡電流遮断時などの
苛酷な熱衝撃により、ろう接部分より銅タングステン合
金接点が脱落することもあった。そのため、電力の供給
系統に大事故が発生する危険性があった。

また、ろう材を使用しないで直接接合したものは、接合
時の加熱で通電用台部材が焼鈍され機械的強度が低下
し、さらに銅タングステン合金接点が酸化しやすいの
で、接合部の加熱を最小限に留めなければならない。こ
のため、直接接合方法として、従来摩擦圧接や電子ビー
ム溶接を行っていた。しかし、これらの方法で接合して
も銅タングステン合金接点中のタングステン自体が酸化
しやすく、高融点金属であるために接合部で合金を造り
にくいうえ、また前記接点と通電用台部材の硬度差が大
きいと直接接合しにくいこともあって安定した十分な接
合強度が得られなかった。

このため、高温でも安定な接合強度を有し、銅タングス
テン合金接点の酸化を防止するものとして、最近では第
３図に示すような銅タングステン合金接点１を銅の溶浸
によって形成し、この接点に溶着した溶浸銅残部２を通
電用台部材３と直接接合した電極が使用されてきてい
る。

しかし、前記のような溶浸銅残部２を介して前記接点１
と通電用台部材３を接合して電極を製造しても、溶浸銅
残部には鋳造巣などの空孔が多数存在しているため、銅
タングステン合金接点と通電用台部材との接合強度が低
く、曲げ等に対する機械的強度も低く通電性に劣る欠点
があった。

［問題点を解決するための手段〕 前記問題点を解決するためには、前記溶浸銅残部を、通
電用台部材と接合する前に不活性ガス雰囲気中でヒータ
ーや電子ビーム等で加熱溶融し脱ガス処理し、冷間鍛造
等の硬化処理を行い空孔を除去するのが最適であること
を本発明者は見出した。

すなわち、本発明の電極は、タングステンスケルトンに
銅を溶浸して得た銅タングステン合金接点の端面に溶浸
銅残部を介して接合してなる電極において、前記溶浸動
残部が脱ガスおよび硬化銅からなることを特徴とする。

本発明の電極は、溶浸時の銅残部を不活性ガス雰囲気中
で溶融脱ガスし、鍛造硬化処理したのち通電用台部材先
端面と圧接、電子ビーム溶接、摩擦圧接の中の何れかの
接合手段によって接合することによって得られる。

不活性ガスとしては、Ａｒガス、窒素ガス等の銅タング
ステン合金接点と通電用台部材、とくに溶浸銅に対して
不活性雰囲気を形成するガスが使用できる。

そして、前記処理をした溶浸銅残部と通電用台部材を接
合するのに、不活性ガス雰囲気中での加熱圧接によれ
ば、接合強度も十分で安価に製造できる。摩擦圧接によ
れば、更に大きな接合強度が得られる。特に通電用台部
材が銅または銅合金で製造されている場合、銅同志又は
銅と銅合金との接合となり接合強度が高く高温でも安定
な接合強度が得られる。

また、前記処理をした溶浸銅残部と通電用台部材を接合
するのに電子ビームやレーザーを用いて溶接すれば容易
に強固な接合が得られる。更に、溶浸銅残部を多く生成
させるようにし、本発明の処理を施せば、これを直接通
電用台部材として使用でき、従来のような接点部と通電
用台部材との接合の工程が不用になり、しかも、電極と
しての強度が安定したものができる。

前記の方法で作成した電極は、銅タングステン合金接点
と通電用台部材との接合の継ぎ物である溶浸銅残部に
は、空孔がなく、また接合強度が極めて大きく、機械的
強度も向上し、通電性も良くなる。

以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。

〔実施例〕

実施例１ タングステン粉末を圧力２ｔ／cm²、形状φ12mm×６mm
に気圧成形し、1300℃の水素炉で焼結してタングステン
のスケルトンを作製した。そして前記スケルトンをφ12
mm×40mmの穴を明けたカーボンボックスに入れ、その上
に銅の切断層を詰めて前記の水素炉で銅溶浸を行い、銅
タングステン合金を作製した。このとき、カーボン治具
を用いて溶浸銅残部が銅タングステン合金の片面に残る
ように工夫した。そして溶浸銅残部と一体となった前記
合金を1150℃の窒素炉に入れて溶浸銅残部を再溶融し、
脱ガス処理を行なった。それから溶浸銅残部を冷間鍛造
し、機械加工してφ10mm×30mm（ここでは銅タングステ
ン合金厚さは５mm）の形状に仕上げた。そして、この接
点部材の組成及び物性値を測定した。その結果を表１に
示す。

次に、前記試料とφ30mm× 100mmの銅棒を窒素ガス雰囲
気中で加熱圧接、及び摩擦圧接と電子ビーム溶接により
接合した。そして、この接合部の硬度を測定したが、前
記３接合方法のいずれもＨＲＦ−70以上あった。溶浸銅
残部を処理しない従来の方法のものは、ＨＲＦ−25程度
であるのに対して、４倍以上硬度が高くなった。ロック
ウェルの60kgの荷重をかけ鋼球圧子によっても接合面で
剥がれや亀裂が生じなかった。また、接合部分の断面写
真を示す第２図によると、溶浸銅残部２には空孔がな
く、また接点部材１と溶浸銅残部２、及び溶浸銅残部２
と銅棒（通電用台部材３）が強固に接合していることが
わかる。以上のように接合部において、機械的強度が向
上していることがわかる。

実施例２ 実施例１と同様にして得た厚さ５mmの銅部材が一体形成
されたφ３mm×１mmの銅タングステン合金接点の銅部材
とφ３mm×４mmの銅製の通電用台部材とを、窒素ガス雰
囲気中で加熱圧接したもの、及び摩擦圧接したものと電
子ビーム溶接した電極を作製した。比較試料として、従
来から使用されている銅溶浸によって形成された銅タン
グステン合金接点（φ３mm×１mm）の溶浸銅残部を無処
理のまま銅製の通電用台部材に、窒素ガス雰囲気中で加
熱圧接したもの、及び摩擦圧接したものと電子ビーム溶
接した電極を前記と同形状に作製した。さらに第４図に
示すようなφ３mm×１mmの銅タングステン合金接点をφ
３mm×４mmの銅棒にろう接した従来の電極を作成してＡ
Ｃ 220Ｖ、3000Ａの半サイクルアークを発生させて耐久
試験を行なった。試料はそれぞれ10個試験した。その結
果を表２に示す。

表２から、溶浸銅残部を無処理のまま接点に接合して作
成した従来の電極より寿命が約25〜40数％以上延び、接
点をろう接したものと比較すると約２倍以上延びたこと
がわかった。本発明の製造方法を用いた電極は高温でも
安定な接合強度があることがわかった。更に本発明の電
極は、銅部材の電気伝導率を測定してみると溶浸銅残部
を処理しないで形成した従来の電極より良くなっている
ことがわかった。

〔発明の効果〕 本発明の電極を用いると、高温でも銅タングステン合金
接点の脱落が無く寿命が延び、接合部での機械的強度や
銅部材の通電性が向上する。

更に、本発明の電極の製造方法を用いると銅タングステ
ン合金接点を銅部材を介して通電用台部材に強固に接合
することができ接合時の加熱による通電用台部材の機械
的強度低下が抑制される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電極の断面図である。第２図は、本
発明の銅タングステン合金接点に一体形成された銅部材
と通電用台部材の接合部の断面組織写真を示す。第３図
は、溶浸銅残部を無処理のまま、通電用台部材と接合し
た従来の電極の断而図を示す。第４図は、ろう接により
形成された従来の電極の断面図を示す。図中、 １……銅タングステン合金接点、２……銅部材、 ３……通電用台部材、４……接合面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 卓実 福岡県福岡市南区清水２丁目20番31号 日 本タングステン株式会社内 (56)参考文献 特公 昭44−14450（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タングステンスケルトンに銅を溶浸して得
   た銅タングステン合金接点の端面に溶浸銅残部を介して
   接合してなる電極において、前記溶浸銅残部が脱ガスお
   よび硬化銅からなる電極。
2. 【請求項２】タングステンスケルトンに銅を溶浸して得
   た銅タングステン合金接点の端面に固着している溶浸銅
   残部を通電用台部材先端面と接合する電極の製造方法に
   おいて、 前記溶浸銅残部を不活性ガス雰囲気中で溶融脱ガスし、
   鍛造硬化処理したのち、圧接、電子ビーム溶接、摩擦圧
   接の中の何れかの接合手段によって通電用台部材先端面
   と接合する電極の製造方法。