JPH1173858A

JPH1173858A - 真空バルブの母材の製造方法

Info

Publication number: JPH1173858A
Application number: JP14076998A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kikuchi; 菊池　　茂; Masahito Kobayashi; 将人小林; Katsuhiro Komuro; 勝博小室; Toru Tanimizu; 徹谷水; Yoshimi Hakamata; 好美袴田; Katsuzo Kuroda; 勝三黒田; Hitoshi Okabe; 均岡部; Noboru Baba; 馬場　　昇
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-05-22
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 1999-03-16
Anticipated expiration: 2018-05-22
Also published as: JP3273018B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電極用圧粉体３のＣｕ及び溶浸用Ｃｕインゴッ
ト５を溶融して導電性母材１を製作すると、高融点金属
層３ＡにＣｒとＣｕとが均一に分散しない。【解決手段】電極用圧粉体３と溶浸用Ｃｕインゴット５
との間に拡散用圧粉体４を配置し、溶融すると、それに
伴い電極用圧粉体３のＣｒは電極用圧粉体３及び溶浸用
Ｃｕインゴット５に拡散するが、電極用圧粉体３で拡散
したＣｒに代り、拡散用圧粉体４のＣｒが電極用圧粉体
３で拡散するので、電極用圧粉体３のＣｒは不足するこ
となく、高融点金属層３ＡにＣｒとＣｕとが割合均一に
分散する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電極及び支持部材
等に使用する真空バルブの母材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空遮断器は、断路器、接地開閉器、避
雷器、変流器とともに用いられ、高層ビル、ホテル、イ
ンテリジェントビル、地下街、石油コンビナート、各種
工場、駅、病院、会館、地下鉄、上下水道等の公共設備
などの高圧受変電設備として用いられる装置である。

【０００３】そして、真空遮断器に設置される真空バル
ブ内には、一対の固定電極と可動電極とを対応配置し、
両電極背面に接続した支持部材が外部に延び、これらの
電極及び支持部材は導電性母材より形成されている。上
記両電極は、高融点部材より構成されている。

【０００４】高融点部材は、高電圧、大電流を開閉する
ために直接アークにさらされる。高融点部材に要求され
る満足すべき特性は、遮断容量が大きいこと、耐電圧値
が高いこと、接触抵抗値が小さいこと（電気伝導に優れ
ていること）、耐溶着性に優れていること、接点消耗量
が少ないこと及び裁断電流値が小さいこと等、基本的な
要条が挙げられる。

【０００５】しかし、これらの特性をすべて満足させる
ことは困難であって、一般には用途に応じて特に重要な
特性を重視し、他の特性はある程度犠牲にした材料が使
用されている。大電流、高電圧遮断用接点材料として
は、特開昭６３−９６２０４号公報にはＣｒ叉はＣｒ−
ＣｕスケルトンにＣｕを溶浸させる方法が開示されてい
る。また、同様の製法は特公昭５０−２１６７０号公報
にも開示されている。

【０００６】高融点部材の製造方法は、Ｃｒ粉末、Ｃｕ
粉末、Ｗ粉末、Ｃｏ粉末、Ｍｏ粉末、Ｖ粉末、Ｎｂ粉末
あるいはこれらの混合粉を所定の組成、形状、空孔量に
成形、焼結後、焼結体のスケルトンにＣｕあるいはその
合金溶湯をしみこませる所謂溶浸法が、あるいは溶浸前
の焼結工程で密度を１００％にする所謂粉末冶金法によ
り製造された接点部材を、更に機械加工して所定形状と
する。支持部材は、純Ｃｕ素材から所定形状にそれぞれ
切り出し加工される。

【０００７】このようにして、溶浸後、機械加工された
電極背面に支持部材をろう付けして一連の電極構造とな
る。しかし、ろう付け方法は高融点部材、支持部材のそ
れぞれの間に濡れ性の良好なろう材を入れ、真空中ある
いは還元雰囲気中で昇温し、ろう付け接合されるが、ろ
う付け接合を用いて構成される電極は、各部材の機械加
工とろう付けのための組立に非常な手間と時間がかか
り、併せて、ろう付け不良による電極材の破壊や脱落の
事故原因となる。

【０００８】そこで、製造過程において、前述の高融点
部材、支持部材を一体化する方法として、高融点部材の
構成成分からなる混合粉末を所定の組成、形状、空孔量
に成形したスケルトン上に、支持部材を構成する高導電
性金属を載置し、これらを昇温し高融点部材に高導電性
金属を溶浸すると共に、高導電性金属の残部をもって支
持部材を形成する所謂一体溶浸法が開発された。この製
法は特開平７−２９４６１号公報に開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】一体溶浸法によれば、
各部材毎の機械加工やろう付けのための部品組立が不要
となり、生産性が飛躍的に向上すると共に、ろう付け不
良による電極の破壊や脱落がなく、信頼性及び安全性に
優れた電極が得られる。また、溶浸の際、支持部材を構
成する高導電性金属を溶解するための高温加熱により、
高融点部材を構成する成分の一部が溶融し、溶湯化した
高導電性金属に対して拡散、固溶し、支持部材の強度が
向上するという利点を併せ持つ。

【００１０】しかしながら、その一方、得られる電極の
高融点部材が拡散、固溶により支持部材側に侵食された
状態となり、高融点部材として所望の厚さ、形状が得ら
れないという問題がある。この対策として、高融点部材
の支持部材側への拡散、固溶による減少量を予測し、あ
らかじめ高融点部材のスケルトンを減少量分だけ厚く作
製することで、溶浸後の高融点部材の厚さ、形状を確保
している。

【００１１】この対策によれば、高融点部材に相当する
原材料が拡散、固溶による減少分だけ多く必要となり、
製造コストが大きくなる。また、高融点部材の減少量は
スケルトン内における組成や空孔量のばらつきにより顕
著に変化するため、従来技術として図５で示しているよ
うに、高融点金属としてＣｒ，高導電性金属としてＣｕ
を使用した場合、高融点部材との界面位置が不規則な粗
の金属組織となり、製造歩留まりが低下するばかりか、
また電極接触面にＣｕ塊が多くなり、遮断時のアークに
より溶融しやすくなり、電極としての寿命が短い。また
粗の金属組織の電極及び支持部を使用した真空バルブを
長年運転していると、ＣｕとＣｕとの境界より亀裂が生
じ、外部からの空気が支持部及び電極の亀裂より真空バ
ルブ内に侵入し、絶縁劣化を生じ真空バルブの寿命が短
くなる。

【００１２】本発明の目的は、遮断時のアークにより溶
融しにくい電極の寿命及び真空バルブの寿命を長くした
真空バルブの母材の製造法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の真空バルブの母材の製造方法
は、真空バルブ内に配置した少なくとも一対の電極と、
電極より延びる支持部材とより成る真空バルブの母材の
製造方法において、母材は高導電性金属粉末と高融点金
属粉末との混合粉を圧粉した電極用圧粉体と、高融点金
属粉末とこの高融点金属粉末より少量の高導電性金属粉
末との混合粉を圧粉した拡散用圧粉体と、高導電性金属
を用いた支持部材とを加熱炉内に積層配置して加熱し、
電極用圧粉体を含む電極と高融点金属を分散させた支持
部材とを形成することにある。

【００１４】また、本発明の請求項２の真空バルブの母
材の製造方法は、電極用圧粉体、拡散用圧粉体および支
持部材を加熱した後は、拡散用圧粉体の成分が前記電極
用圧粉体および支持部材に拡散し、拡散用圧粉体が消滅
することにある。

【００１５】本発明の請求項３真空バルブの母材の製造
方法は、電極用圧粉体、拡散用圧粉体および支持部材を
加熱炉内に配置し、その後に真空状態にして加熱するこ
とにある。

【００１６】本発明の請求項４の真空バルブの母材の製
造方法は、加熱炉内を真空状態にした後に、電極用圧粉
体、拡散用圧粉体および支持部材を加熱炉内に配置し
て、加熱することにある。

【００１７】本発明の請求項５の真空バルブの母材の製
造方法は、母材は６５〜３５重量（％）の高融点金属粉
末と３５〜６５重量（％）の高導電性金属粉末とを混合
した混合粉を圧粉した電極用圧粉体と、９７〜８０重量
（％）の高融点金属粉末と３〜２０重量（％）の高導電
性金属粉末とを混合した混合粉を圧粉した拡散用圧粉体
とを使用することにある。

【００１８】本発明の請求項６の真空バルブの母材の製
造方法は、導電性母材は６５〜３５重量（％）のＣｒ粉
末と３５〜６５重量（％）のＣｕ粉末とを混合した混合
粉を圧粉した電極圧粉体と、９７〜８０重量（％）のＣ
ｒ粉末と３〜２０重量（％）のＣｕ粉末とを混合した混
合粉を圧粉した拡散圧粉体とを使用することにある。

【００１９】本発明の請求項７の真空バルブの母材の製
造方法は、電極用圧粉体及び拡散用圧粉体は高融点金属
としてＣｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｉ
ｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔｅ，Ｓｉ，Ｒｈ及びＲｕの１
種叉は２種以上の混合物あるいはこれらの化合物と、Ｃ
ｕ，ＡｇまたはＡｕからなる高導電性金属叉はこれらを
主にした高導電性金属との合金からなり、支持部材は高
導電性金属叉は高導電性金属を含む合金を使用すること
にある。

【００２０】本発明の請求項８の真空バルブの母材の製
造方法は、電極用圧粉体は高融点金属としてＣｒ，Ｗ，
Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｔ
ｉ，Ｔｅ，Ｓｉ，Ｒｈ及びＲｕの１種叉は２種以上の合
計量３５〜６５重量％と高導電性金属としてＣｕ３５〜
６５重量％とを含む複合金属からなり、拡散用圧粉体は
高融点金属としてＣｒ，Ｗ，Ｍｏ及びＴａの１種叉は２
種以上の合計量８０〜９７重量％と高導電性金属として
Ｃｕ３〜２０重量％とを含む複合金属からなり、支持部
材はＣｒ，Ａｇ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｓ
ｉ，Ｂｅ，Ｃｏ及びＦｅの１種叉は２種以上の合計量が
４重量％以下とＣｕ，ＡｇまたはＡｕとの合金を使用す
ることにある。

【００２１】本発明の請求項９の真空バルブの母材の製
造方法では、この製造方法により作製された母材の０.
２％耐力が１０kg/mm₂以上で比抵抗が２.８μΩcm以下
であることを特徴とする。

【００２２】即ち、本発明の真空バルブの母材の製造方
法によれば、真空バルブの電極に使用する高融点部材と
して、耐火性金属と高導電性金属との複合金属からな
り、前者にはＣｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ等の融点約１８００
℃以上の高融点金属が用いられ、高導電性金属としての
Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕに対して一体化製造工程での溶浸温度
における固溶量が４％以下のものが好ましい。支持部材
には特に純Ｃｕが好ましいが、強度が弱いことから前述
の耐火性金属を４％以下含有せしめた高導電性金属が用
いられる。拡散用部材は耐火性金属を主成分としている
ため、拡散用部材の耐火性金属が支持部材側へ固溶して
も寸法の減少が少なく、高融点部材の成分が支持部材側
へ拡散、固溶するのを効率良く防止することができる。

【００２３】また、高融点部材としてはＣｒ，Ｗ，Ｍ
ｏ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｔ
ｉ，Ｔｅ，Ｓｉ，Ｒｈ及びＲｕの１種叉は２種以上の合
計量３５〜６５重量％、特に４０〜６０重量％とＣｕ３
５〜６５重量％とを含む複合金属とし、Ｃｒ，Ｗ，Ｍ
ｏ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｔ
ｉ，Ｔｅ，Ｓｉ，Ｒｈ及びＲｕの１種叉は２種以上の多
孔質圧粉体又は成形体或いはそれに４０重量％以下のＣ
ｕを含む多孔質成形体にＣｕを溶融含浸させた複合材と
するのが好ましい。

【００２４】また、拡散用部材としてはＣｒ，Ｗ，Ｍｏ
及びＴａの１種叉は２種以上の合計量が８０〜９７重量
％とＣｕ３〜２０重量％とを含む複合金属とし、Ｃｒ，
Ｗ，Ｍｏ及びＴａの１種叉は２種以上の多孔質成形体
（圧粉体）あるいはそれに１０重量％以下のＣｕを含む
多孔質成形体にＣｕを溶融含浸させた複合材とするのが
好ましい。拡散部材層から支持部材層側へＣｒ等の耐火
性金属が拡散、固溶することにより、支持部材層は固溶
限界に至り、高融点部材における耐火性金属を固溶しな
くなり、高融点部材の所望の寸法、形状を確保すること
ができる。

【００２５】また、支持部材としてＣｒ，Ａｇ，Ｗ，
Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃｏ及びＦ
ｅの１種叉は２種以上の合計量が４重量％以下とＣｕ，
ＡｇまたはＡｕとの合金とすることで、高融点部材を補
強するに充分な強度を得ることができる。

【００２６】また本発明によれば、支持部材は同一工程
内で形成され、Ｃｒ，Ａｇ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔ
ａ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃｏ及びＦｅの１種叉は２種以
上の合計量４重量％以下をＣｕ，ＡｇまたはＡｕ中に含
有せしめることができる。従って、導電率をあまり低下
させずに機械的強度、特に耐力を大幅に高めることがで
き、その結果、電極間の接触抵抗の増大、電極開閉時の
衝撃力にも充分対応でき、経時的な変形も解決できる。

【００２７】このように、高融点部材、支持部材は金相
学的に連続した一体化構造にしたことと、高融点部材と
支持部材の間に拡散部材を設け高融点部材寸法の拡散、
固溶による減少をなくしたことにより、信頼性及び安全
性の高い真空バルブを提供できる。

【００２８】本発明の真空バルブの母材の製造方法によ
れば、Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｉ
ｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔｅ，Ｓｉ，Ｒｈ，Ｒｕの１種
叉は２種以上の粉末叉はこれにＣｕ，Ａｇ，Ａｕ粉末を
所定組成に混合し、その混合粉を所定の空隙含有率に成
形して多孔質の電極用圧粉体をつくる。更にＣｒ，Ｗ，
Ｍｏ，Ｔａの１種叉は２種以上の粉末叉はこれに少量の
Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ粉末を所定組成に混合し、その混合粉
を所定の空隙含有率に成形して多孔質の拡散用圧粉体を
つくる。

【００２９】前者の電極用圧粉体の上に後者の拡散用圧
粉体を重ねて載置し、更にその上にＣｕ，Ａｇ，Ａｕ叉
はこれらの溶浸合金からなるブロックを載置し、溶融さ
せて多孔質成形体の空隙にＣｕ叉はＣｕ合金等の金属を
含浸させる。これにより、溶浸後の組成が前述の含有量
となる導電性母材を製作する。溶浸完了後の鋳塊を所定
形状の電極に加工する。

【００３０】また、加熱する環境としては加熱炉の中に
電極用圧粉体の上に拡散用圧粉体を重ねて載置し、更に
その上に支持部材となる金属塊を載置した後に、加熱炉
内部を真空状態にして加熱する方法が採用できる、ま
た、本発明の母材を大量に製作する場合は常に真空状態
を保つ加熱炉に、気圧を減圧および加圧するチャンバー
を設けることにより、流れ作業で母材を製作することも
可能である。

【００３１】高導電性金属の溶浸に際しては、溶融させ
る高導電性金属の融点、多孔質圧粉体又は成形体に対す
る濡れ性、多孔質成形体の空隙率などを考慮して溶浸が
充分になされるよう、溶浸温度と保持時間が設定され
る。その結果、前述の強度が高く、比抵抗が小さい溶浸
材料が得られ、高性能の電極を得ることができる。

【００３２】さらに、本発明の真空バルブの導電性母材
の製造方法では、支持部材となる金属部材としては、金
属のインゴット、または、粉体等の隙間のある部材も使
用することが出来る。

【００３３】本発明における電極は、前述の如く所望の
形状で溶浸と鋳造技術との組み合わせにより求め得る
が、前述した最終形状として切削加工により得られる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
用いて説明する。

【００３５】実施例１図１は、本発明の製造方法で製作した導電性母材１の鋳
塊断面を示すものである。黒鉛製坩堝２に順次電極用圧
粉体３、拡散用圧粉体４、溶浸用Ｃｕインゴット５を重
ねてセットする。電極用圧粉体３、拡散用圧粉体４は次
のように製作する。

【００３６】（１）．６０重量％のＣｒ粉末と４０重量
％のＣｕ粉末とをＶミキサーにより混合後、直径８０mm
の金型を用いて、成形圧力１.５ton/cm₂で直径８０ｍ
ｍ、厚さ９ｍｍの電極用圧粉体３を作製した。

【００３７】（２）．また、９５重量％のＣｒ粉末と５
重量％のＣｕ粉末とをＶミキサーにより混合後、直径８
０mmの金型を用いて、成形圧力１.５ton/cm₂で直径８０
ｍｍ、厚さ２ｍｍの拡散用圧粉体４を作製した。

【００３８】（３）．黒鉛製坩堝２の底に置いた電極用
圧粉体３上に拡散用圧粉体４を重ね、更にその上に直径
８０ｍｍ，長さ７５ｍｍの溶浸用Ｃｕインゴット５より
成る支持部材５を重ねてセットする。

【００３９】（４）．黒鉛製坩堝２に蓋をして真空引き
した後に、溶浸条件は、６.７×１０￣3 Ｐａ以下の真
空中で１２００℃×９０分間加熱する。この時、図２に
示すように電極用圧粉体３のＣｕ、拡散用圧粉体４のＣ
ｕ及び溶浸用Ｃｕインゴット５は溶融し、それに伴い拡
散用圧粉体４のＣｒ及び電極用圧粉体３のＣｒは電極用
圧粉体３及び溶浸用Ｃｕインゴット５に拡散する。電極
用圧粉体３で拡散したＣｒに代り拡散用圧粉体４のＣｒ
が電極用圧粉体３に拡散し、溶浸用Ｃｕインゴット５に
拡散固溶すべきＣｒはほとんど拡散用圧粉体４から供給
されるので、電極用圧粉体３のＣｒは不足することな
く、ＣｒとＣｕとが割合均一に分散している。

【００４０】（５）．これらを凝固後に黒鉛製坩堝２か
ら取り出すと、導電性母材１が形成され、その鋳塊を断
面視した外観模式図が図３である。図４は図３における
高融点金属層３Ａの組織を光学顕微鏡により観察した結
果の模式図である。高融点金属層３ＡにはＣｒとＣｕと
が従来技術により製作されたものと比較して、割合均一
に分散している。また、支持部材層５Ａには融解中であ
れば、この融解Ｃｕ中には５％程度のＣｒが含まれるこ
とになるが、冷却後には支持部材のＣｕ内にはＣｒが約
（０．６〜０．７％）ぐらいにランダムに分散すること
になり、溶けきらないＣｒはＣｕとの比重違いからＣｕ
表面に固まる。

【００４１】そして、図５は従来技術を示したものであ
り、図５の従来例では真空加熱時にＣｒの拡散用圧粉体
４を使用しない時には、溶浸用Ｃｕインゴット５に拡散
固溶すべきＣｒが全て電極用圧粉体３から供給され、拡
散したＣｒを補うＣｒが無いので、Ｃｕの塊による面積
が本発明のＣｕの面積より広くなり、遮断時のアークに
よりＣｕの塊が溶融しやすい。またＣｕとＣｕとの境界
面の亀裂より外部空気が真空バルブ内に侵入し、絶縁劣
化を生じ、真空バルブの寿命が短くなる。

【００４２】このように本発明によれば、図３からもわ
かるように高融点金属層３Ａと支持部材層５Ａとが一体
で構成される電極が充分製作可能であることがわかる。
高融点金属層３Ａと支持部材層５Ａとのそれぞれの界面
は金相学的に完全に一体化がなされており、ろう付け等
による接合が不必要であることがわかる。このようにし
て得られた溶浸材料を所望形状に機械加工することで、
本発明の目的に即した電極を作製することができる。ま
たＣｕとＣｕとの境界面に溶融したＣｒにより、強度が
増し、亀裂が生じにくくなり、図５に比べて真空バルブ
の寿命を長くできる。

【００４３】実施例２本発明による導電性母材１の性能を表１及び表２により
説明する。

【００４４】

【表１】

【００４５】表１は、実施例１で示した方法により溶浸
電極を作製した場合の、拡散用圧粉体４の厚さを変化さ
せたときの、溶浸後の高融点金属層３Ａの厚さを測定し
た結果、及び支持部材層５ＡのＣｒ含有量の測定結果で
ある。溶浸材の直径は８０mmで、拡散用圧粉体４の組成
はＣｒ−５重量％Ｃｕ、電極用圧粉体３の組成はＣｒ−
３８重量％Ｃｕ−２重量％Ｎｂで、成形圧力１.５ton/c
m₂で成形した。これは、溶浸後の接点部材の組成がＣｒ
−５９Ｃｕ−１Ｎｂとなるものである。なお、支持部材
層に相当する溶浸用供給材には純Ｃｕを用いた。

【００４６】表１の結果から、拡散用圧粉体４の厚さを
大きく設定することによって、溶浸後の高融点金属層３
Ａの厚さが確保できることがわかる（ＮＯ７，８）。こ
の場合、拡散用圧粉体４の厚さを３mm以上にすれば、高
融点金属層３Ａの厚さ減少がなくなる。表１に示すよう
に支持部材層５Ａへ耐火性金属であるＣｒが固溶するた
め、拡散用圧粉体４あるいは電極用圧粉体３Ａの厚さが
減少するのであるが、拡散用圧粉体４は耐火性金属を主
成分としているため、厚さの薄い圧粉体で効率よく高融
点金属層３Ａの固溶による減少を防止することができ
る。

【００４７】同様の方法で、溶浸材の直径に対して、高
融点部材の拡散、固溶による減少を防止するに必要な拡
散用圧粉体４の厚さは、直径が大きくなるほど支持部材
層５Ａ側の高融点金属層３ＡのＣｒが多くなり、Ｃｒ拡
散層の厚さが大きくなることがわかる（Ｎｏ．７とＮ
ｏ．８）。これは、直径が大きいほど溶浸用Ｃｕの絶対
固溶量が大きくなるためで、固溶量は溶浸温度、時間に
よっても変化する。従って、高融点金属層３Ａの圧粉体
の厚さは、溶浸温度、保持時間、溶浸材の寸法などを考
慮して設定するのが望ましい。

【００４８】

【表２】

【００４９】表２は、高融点金属層３Ａ（組成：４０重
量％Ｃｒ−６０重量％Ｃｕ）と純Ｃｕ材を従来方法のろ
う付け接合（条件：温度８００℃、真空中、Ｎｉ系ろう
材）した場合の接合部（厚さ：約３μｍ）の電気抵抗及
び強度の測定結果（比較例１）、高融点金属層３Ａ（組
成：４０重量％Ｃｒ−６０重量％Ｃｕ）と純Ｃｕ材とを
８００℃で焼鈍した純Ｃｕの電気抵抗及び強度の測定結
果（比較例２）、及び上述した本発明のＮｏ．７とＮ
ｏ．８で得た溶浸材の電気抵抗及び強度の測定結果を示
したものである。電気抵抗測定は４点式抵抗測定法で、
強度測定はアームスラ引っ張り試験機を用いて実施し
た。

【００５０】従来方法でろう付け接合した（比較例１）
界面の強度は弱く、また強度１２kg/mm₂の試験片にはろ
う付け不良部が確認された。また、界面部を含む電気抵
抗値は４.８２μΩ・cmと純Ｃｕ材（比較例２）に比べ
約３〜４倍の高い抵抗値である。それに対しＮｏ．７と
Ｎｏ．８の強度は２４〜２２kg/mm₂と安定しており、試
験片の欠陥は観察されなかった。

【００５１】また、比較例１の高融点金属部材の相手材
が純Ｃｕであるのに対し、Ｎｏ．７とＮｏ．８の相手材
はＣｒを約１％含むＣｕ合金であるにも関わらず、界面
がないので、比抵抗は比較例１よりも小さい値となる。
これは、従来技術のろう付けによる接合部界面の抵抗値
が非常に大きいことを示すものである。

【００５２】一方、比較例２の純Ｃｕの強度は最大値２
２〜２３kg/mm₂であるのに対し、０.２％耐力は４〜５k
g/mm₂と非常に軟弱であり、支持部材層５Ａに使用した
場合は衝撃的な荷重に耐えきれず経時的に変形してしま
うことがわかる。

【００５３】これに対し、Ｃｒを含有したＣｕ合金であ
るＮｏ．７とＮｏ．８の電気抵抗値は比較例２に比べれ
ば１.３〜１.６倍の抵抗値を示したが、従来技術のろう
付け接合界面抵抗値と比較すると約半分以下であり、充
分に真空遮断器用電極材に使用可能である。

【００５４】またＮｏ．７とＮｏ．８の強度は、いずれ
も最大強度２４〜２２kg/mm₂と純Ｃｕとあまり変わって
いないが、０.２％耐力は１２〜１３kg/mm₂と２倍に向
上が図られている。なお、Ｃｒ以外にもＶ，Ａｇ，Ｎ
ｂ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｂｅ等を含有する場合にも、あま
り電気抵抗を増大することなく強度に優れた支持部材と
なる。

【００５５】このように、本発明によるＣｒあるいは
Ｖ，Ａｇ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｗ及びＢｅ等をそれぞれ
含有する導電性母材１は、高融点金属層５Ａとこれより
直径を細く削った支持部材層５Ａとより成る断面形状が
所謂Ｔ型電極、或るはカップ形状の縦磁界型電極、主電
極及びコイル電極を有する縦磁界型電極等の電極に使用
し、この電極を開閉した時の衝撃的荷重の繰り返しによ
る変形が生じないため、変形に伴う溶着障害を防止して
信頼性及び安全性の向上が図られる。

【００５６】図６は上述した本発明の真空バルブの母材
の製造方法により製作された母材を用いて作製された電
極部を示したものである。

【００５７】ここで、図６（ａ）は電極部の断面図、図
６（ｂ）は電極部６０２を電極面から見た平面図であ
る。

【００５８】この電極部６０２は直線の溝を備えた電極
であり、１２０°の角度で直線形状のアークラインナー
６０４を備え、各アークラインナー６０４間には溝６０
６が設けられている。この直線形状の溝６０６は機械加
工によって形成することができる。

【００５９】また、電極部である主電極には高融点金属
層３Ａとコイル電極である支持部材層５Ａとの界面が構
成され、この高融点金属層３Ａと支持部材層５Ａによっ
て平たい円盤が構成されるように電極部は機械加工によ
って形成される。そして、支持部材層５Ａには高融点金
属層３Ａより直径を細く削った支持部が形成され、その
後、第二の円盤６０８が形成される。

【００６０】このような電極部の構成において、本発明
の製造方法により製作された母材を用いれば、図５の従
来技術による母材と比較して、高融点金属層３Ａと支持
部材層５Ａによる界面が安定に形成されるので、支持部
材層５Ａと高融点金属層３Ａの厚さが均一になり、電極
接触面が遮断時にアークが発生しても溶融しなくなり、
電極部の高寿命化がはかれるようになる。また、高融点
金属層３Ａの厚さを均一に構成できるので、支持部材層
５Ａと高融点金属層３Ａによる円盤の強度を高めること
が可能になり、電極部全体を強化できる。

【００６１】そして、材質として高価な高融点金属の使
用を極力少なくすることが出来ると共に、高融点金属層
を薄くすることが可能なことから、従来技術により作製
された電極部と比較して導電性を高めることが可能であ
る。

【００６２】また、図示しないが、短絡電流が少ないタ
イプの真空遮断器の電極には直線形の溝６０６の無い単
純な、いわゆる平板形構造が用いられるが、これらの平
板形構造電極部においても、本発明により作製された電
極部を用いることも可能である。

【００６３】図７は図６にて説明した本発明の製造方法
により製作された母材を電極に使用した真空バルブの断
面図を示したものである。

【００６４】この真空バルブの基本的な構成は特開平７
−２９４６１号公報に示された構成と同様であり、絶縁
材で形成された絶縁部材より成るシリンダ７０２の上側
開口部には固定側電極シールリング７０４、下側開口部
には可動側電極シールリング７０６を設けて真空室を形
成する真空容器を構成し、上記固定側電極シールリング
７０４の中程に固定側電極７１０を設け、上記固定側電
極７１０の直下に位置する上記可動側電極シールリング
７０６の中程にガイド７０７に支持された可動ホルダー
７０８を昇降自在に設け、この可動ホルダー７０８に可
動側電極７１２を固定させることにより、上記固定側電
極７１０の高融点金属層７２０に対して上記可動側電極
７０６の高融点金属層７２２を接触可能にする。上記可
動側電極シールリング７０６の内側と可動ホルダー７０
８及び支持部材７５２の一部との間に金属製ベローズ７
３０を伸縮自在に設け、さらに、上記両高融点金属層の
周りには円筒状をなす金属板の中間シールド部材７４０
を設置し、このシールド部材７４０は上記シリンダ７０
２の突起部に設け、また、支持部材７５２の一部には可
動側シールド７４２が設置されている。

【００６５】さらに、上記高融点金属層７２０、７２２
は前述した本発明の製法によって得られた支持部材７５
０、７５２に接合されている。

【００６６】支持部材７５０及び可動ホルダー７０８は
端子に接続され、電流の通路となる。前記の部品は接合
部にろう材を載置して組み立てられた後、真空雰囲気中
で加熱され、ろう付けされることにより、図７に示す真
空バルブ内を真空封止することができる。

【００６７】この実施例による真空バルブによれば、本
発明により製作された母材を使用しているので、遮断時
のアークに対して溶融しにくくなり、従来の電極に比べ
て寿命を長くすることが可能になる。

【００６８】

【発明の効果】以上のように、本発明の導電性母材１で
は、加熱時に電極用圧粉体３のＣｕ及び溶浸用Ｃｕイン
ゴット５は溶融し、それに伴い拡散用圧粉体４のＣｒ及
び電極用圧粉体３のＣｒは電極用圧粉体３及び溶浸用Ｃ
ｕインゴット５に拡散する。電極用圧粉体３で拡散した
Ｃｒに代り拡散用圧粉体４のＣｒが電極用圧粉体３に拡
散し、溶浸用Ｃｕインゴット５に拡散固溶すべきＣｒは
ほとんど拡散用圧粉体４から供給されるので、電極用圧
粉体３のＣｒは不足することなく、高融点金属層３Ａに
はＣｒとＣｕとが割合均一に分散する。

【００６９】この結果、本発明の導電性母材１により製
作した電極は、遮断時のアークに対して溶融しにくくな
り、従来の電極に比べて寿命を長くすることが出来るば
かりか、又高融点金属層３Ａと支持部材層５Ａとの境界
面でも充分な機械的強度を得ることが出来るようになっ
た。

【００７０】更に本発明の導電性母材１により製作した
真空バルブの内部に互いに対応する一対の電極と電極の
背面より真空バルブ外に伸びる支持部の構成部材は、Ｃ
ｕとＣｕとの境界がＣｒの核により、Ｃｕ結晶だけの粗
の金属組織に比べて、密の金属組織となり、真空バルブ
を長年運転中に空気が支持部を介して電極より真空バル
ブ内に入りにくくなり、従来の真空バルブより真空劣化
が生じにくくなり、真空バルブの寿命を従来の真空バル
ブに比べて大幅に長くすることが出来る。又支持部もＣ
ｕ単属に比べて、Ｃｒが拡散している分だけ機械的強度
が増すので、従来のように補強を必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である導電性母材を坩堝に収納
した時の概略断面図。

【図２】図１の導電性母材１を坩堝で溶融した時の溶浸
導電性母材の概略断面図。

【図３】図２の溶浸導電性母材１の概略断面図。

【図４】図３の溶浸導電性母材１の部分を拡大した詳細
概略断面図。

【図５】従来の導電性母材１の概略断面図。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の母材を使用した電
極部の側断面図及び同図（ａ）の平面図。

【図７】図６の電極部を使用した真空バルブの側断面
図。

【符号の説明】

１…導電性母材、２…黒鉛製坩堝、３…電極用圧粉体、
３Ａ…高融点金属層、４…拡散用圧粉体、５…溶浸用Ｃ
ｕインゴット、５Ａ…支持部材層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷水徹茨城県日立市国分町一丁目１番１号株式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者袴田好美茨城県日立市国分町一丁目１番１号株式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者黒田勝三茨城県日立市国分町一丁目１番１号株式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者岡部均茨城県日立市国分町一丁目１番１号株式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者馬場昇茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空バルブ内に配置した少なくとも一対
の電極と、該電極より延びる支持部材とを備えた真空バ
ルブの母材の製造方法において、上記母材は高導電性金
属粉末と高融点金属粉末との混合粉を圧粉した電極用圧
粉体と、高融点金属粉末と該高融点金属粉末より少量の
高導電性金属粉末との混合粉を圧粉した拡散用圧粉体
と、高導電性金属を用いた支持部材とを加熱炉内に積層
配置して加熱し、前記電極用圧粉体を含む電極と高融点
金属を分散させた前記支持部材とを形成することを特徴
とする真空バルブの母材の製造方法。
【請求項２】請求項１に記載の真空バルブの母材の製
造法において、前記電極用圧粉体、前記拡散用圧粉体お
よび前記支持部材を加熱した後は、前記拡散用圧粉体の
成分が前記電極用圧粉体および支持部材に拡散し、前記
拡散用圧粉体の成分が消滅することを特徴とする真空バ
ルブの母材の製造方法。
【請求項３】請求項１に記載の真空バルブの母材の製
造方法において、前記電極用圧粉体、前記拡散用圧粉体
および前記支持部材を前記加熱炉内に配置し、その後に
真空状態にして加熱することを特徴とする真空バルブの
母材の製造方法。
【請求項４】請求項１に記載の真空バルブの母材の製
造方法において、前記加熱炉内を真空状態にした後に、
前記電極用圧粉体、前記拡散用圧粉体および前記支持部
材を前記加熱炉内に配置して、加熱することを特徴とす
る真空バルブの母材の製造方法。
【請求項５】請求項１に記載の真空バルブの母材の製
造方法において、上記母材は６５〜３５重量（％）の高
融点金属粉末と３５〜６５重量（％）の高導電性金属粉
末とを混合した混合粉を圧粉した電極用圧粉体と、９７
〜８０重量（％）の高融点金属粉末と３〜２０重量
（％）の高導電性金属粉末とを混合した混合粉を圧粉し
た拡散用圧粉体とを使用することを特徴とする真空バル
ブの母材の製造方法。
【請求項６】請求項５に記載の真空バルブの母材の製
造方法において、上記母材は６５〜３５重量（％）のＣ
ｒ粉末と３５〜６５重量（％）のＣｕ粉末とを混合した
混合粉を圧粉した電極圧粉体と、９７〜８０重量（％）
のＣｒ粉末と３〜２０重量（％）のＣｕ粉末とを混合し
た混合粉を圧粉した拡散圧粉体とを使用することを特徴
とする真空バルブの母材の製造方法。
【請求項７】請求項１に記載の真空バルブの母材の製
造方法において、前記電極用圧粉体及び拡散用圧粉体は
高融点金属としてＣｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｂｅ，
Ｈｆ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔｅ，Ｓｉ，Ｒｈ及び
Ｒｕの１種叉は２種以上の混合物あるいはこれらの化合
物と、Ｃｕ，ＡｇまたはＡｕからなる高導電性金属叉は
これらを主にした高導電性金属との合金からなり、前記
支持部材層は高導電性金属叉は高導電性金属を含む合金
からなる真空バルブの母材の製造方法。
【請求項８】請求項１又は７に記載の真空バルブの母
材の製造方法において、前記電極用圧粉体は高融点金属
としてＣｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｉ
ｒ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔｅ，Ｓｉ，Ｒｈ及びＲｕの１
種叉は２種以上の合計量３５〜６５重量％と高導電性金
属としてＣｕ３５〜６５重量％とを含む複合金属からな
り、前記拡散用圧粉体は高融点金属としてＣｒ，Ｗ，Ｍ
ｏ及びＴａの１種叉は２種以上の合計量８０〜９７重量
％と高導電性金属としてＣｕ３〜２０重量％とを含む複
合金属からなり、前記支持部材層はＣｒ，Ａｇ，Ｗ，
Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃｏ及びＦ
ｅの１種叉は２種以上の合計量が４重量％以下とＣｕ，
ＡｇまたはＡｕとの合金からなる真空バルブの母材の製
造方法。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれかに記載の真空
バルブの母材の製造方法において、前記製造方法による
母材は０.２％耐力が１０kg/mm₂以上で比抵抗が２.８μ
Ωcm以下であることを特徴とする真空バルブの母材の製
造方法。