JPS60106935A - 真空インタラプタの接点材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、亀力用具窒しゃ断器、真空負荷開閉器等にお
ける真壁インタ２ブタの接点材料に係シ、特に低サージ
用真壁インタラプタの接点材料に関する。

従来技術 一般に、亀力用具璧しゃ断器等における真空インタラプ
タの接点材料としては、以下に述べる特性を備えること
が散水されている。

［１）ｌ！流しゃ断能力が烏いこと。

（２）　副電圧％性が優れていること。

（３）副溶着性が優れていること。

（４）　電流さい断値が小さいこと。

（５）　接触抵抗が小さいこと。

しかし、単一材料ですべての特性を満足することはでき
ず、また純金属でも勿論不可能であシ、現在では真空イ
ンタラプタの用途に応じ、他の特性を幾分犠牲にしても
特に必要とする％注を満足する材料を選択することが行
なわれている。

従来、低サージ用具をインタ２ブタの接点材料としては
、８１（ビスマス）、ｓｂ（アンチモン）、ｐｂ（鉛）
等の低融点、高蒸気圧元素の１ｍあるいは２柚以上を含
有する銅合金、または特公餡５１−１２８１８号公報、
特公餡５３−６７１０号公報勢Ｖ−記載されているよう
に、高融点、低蒸気圧のＷＣ（タンゲスデンカ−バイト
）からなる基材にＡｇ　（欽）を数十１量％浴浸した焼
結合金等が知られている。

しかし、系統の拡張による昇流、昇圧に伴りて亀流しゃ
断能力、耐電圧特性および接触抵抗等の他の特性をも高
めククさい断電流値の小さい接点材料が要求δれるよう
になりている。

また、真壁インタラプタの製造は、通常、高真全中（ｌ
ＯＰａ以下）または高蒸気圧成分の蒸発を防止すべく低
臭壁中（ｌ〜ｔｏｐａ）で不活性ガスや還元性ガスを利
用し、各構成部拐をろうイ１接合して行なわれるもので
あるか、接点がＣｕ−Ｂ１材からなる場合、真壁機器に
使用できるいかなるろう材でも８１の融点よシ島いため
、電極棒にろう付できず、かしめ等の機緘的固着手段が
とら九ておυ、製造コストがかかる問題があシ、また接
点がＡｇ−ＷＣ材からなる場合、ろう付接合は可能なも
のの低融点ろう材（Ａｇ系）を使用しなければならない
ため他の構成部材とろう何工程を別にしなけれはならな
い問題があ勺、ろう何工程を一工程とするには、ろう付
温度を低下せしめるべく端板、シールド等を構成するス
テンレス鋼等の濡れ性の悪い部材の接合面へ事前のニッ
ケルメツ−＃吟の処置が必要となる等の問題がある。

発明の目的 本発明は、上述した問題に鑑み、従来とＳ等の低さい断
電流値を有し、しかもｔＩＬ流しゃ断能力、接触抵抗、
１Ｔｒ１亀圧特性およびｉＪ真壁度劣化特性に優れ、か
つ他の構成部拐とろう何工程等を−にし得るｔ、窒イン
クシックの接点材料の提供を目的とする。

発ψ」の構成 本発明は、上記目的を達成すべく、ｌＯ〜３０体積幅の
Ｃｒ２Ｏ５と、１〜１０体８を係のＣｒと残部Ｃｕの焼
結合金からなるものであり、かかる焼結合金は、６．１
９〜７．６９シーの比重、６３〜８４　Ｈ良の硬度およ
びＬＯ〜６５憾の導電率（ＩＡＣ８）を示すものである
。

実施例 以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。

本発明の接点材料を製造するには、まず、３２５メツシ
ユ以下のＣｕ（銅）粉と、３２５メツシユ以下のＣｒ２
ｏ５　（三酸化ニクロム）粉と、３２５メツシユ以下の
Ｃｒ（クロム）粉とをそれぞれ所定組成となるように一
定量（たとえば５Ｋｆ）秤量し、Ｃｕ粉、Ｃｒ２Ｏ５粉
およびＣｒ粉を均一に混合するためトリクレシルホスフ
ァート（商品名：トリクレン〕溶媒中にてアト２イタ−
混合機にて混合を２時間行ない、しかる後にトリクレン
を回収して混合粉末とする。

ついで、混合粉末を直径３０ｍの金型を用い２ｔｏ′ｎ
Ａｄ（１，９６２Ｘ　１０　Ｍ　Ｐａ　）の圧力で型押
しして圧粉体とし、しかる後に圧粉体を露点−２０℃の
Ｈｚ（水素）ガス雰囲気中において１０００℃の温度で
３時間焼結する。

そして、この焼結体を直径父■の金型を用いて４　ｔｏ
ｎ／！　（３，９２Ｘ　１０　ＭＰａ　）　でコイニン
グしてから、ｆ＆に２中（１０〜１０　Ｔｏｒｒ　＝　
１．３３８ＩＯ−１〜１．３３　ｘｌＯＰａ　）　にお
いて１０００℃の温度で３時間焼結して脱ガス及び焼結
を行なう。

最後に、真空処理した焼結体を存置直径３０５ｍの金証
を用い４　ｔｏＴＶ／ｌ、ｄ　（３，９２Ｘ　１０　Ｍ
Ｐａ　）でコイニングするとＤｒ望の接点材料が完成す
る。

なお、焼結合金の４Ｖ性の安定化を図るためには、Ｃｕ
中にＣｒ２Ｏ５とＣｒを均一に分散させることが必要で
ある。しかし、Ｃｕ　、！：　Ｃｒ２Ｏ３とは相互の濡
れ注が悪く、かつ焼結体の密度を高めるためには、粒径
をできるだけ小さく（２μｍ以下）とするとともに、適
宜の混合機（たとえばボールミル、振動ミルまたはアト
ライター等）を用いて均一に混合することが必要である
。

また、焼結は、各粉末の融点以下の９００〜ｔｏｏ。

℃の温度範囲にして、かり還元性界囲気が好ましく、雰
四気の露点は、焼結性に作用するので一２０℃以下が必
要である。しかし、芽囲気は、還元性界囲気に限らず、
たとえば高真空中、窒素ガス中またはアルゴンガス中等
であってもよい。

さらに、焼結体の気孔率は、Ｃｒ２Ｏ５およびｃｒの含
有量とともに増加し、両者の合計が初体積（ｖｏ　１）
ｑｂでは９憾、４０ｖｏｌ−憾では２０憾である。この
ため、焼結体の密度を高めるべく、焼結後、冷間での鍛
造、熱間での鍛造もしくは静水圧プレス工程を施して残
存空隙を減少することが有効である。

次に上述した製法によシ、Ｃｒ２Ｏ５、ＣｒおよびＣｕ
の組成を変えて製造された焼結合金の特注は、第１表に
示すようになった。

第　１　表　′ なお、（：ｒ２０３を４０ｖｏｌ％以上含有せしめた鋒
金は、焼結後のコイニングによ＃）側面に亀裂が生じ、
製造が困難であった。

また、前述した製法によシ製造されたＣｒ２Ｏ５、ｃｒ
およびＣｕ　の焼結合金の接点材料としての特性は、以
下に述べるようになった。

第１図は、さい断電流特性図で、横軸に（１：ｒ２０３
のｖｏｌ憾、縦軸にさい断電流値（６）をとシ、Ｃｒを
１〜１０　ｖｏ１％、１１〜１５　ｖｏｌ　％および１
６〜２０　ｖｏｌ　％としたものをそれぞれ曲線Ａ、Ｂ
およびＣで表わしである。

同図から明らかなように、Ｃｒが１〜１Ｏｖｏｌ憾で、
かりＣｒ２Ｏ５か４０　ｖｏｌ　１以上であればさい断
電流値鉱ＩＡ以下となシ、従来の接点材料と同等の性能
を有することか判る。

第２図は、接点ｔｌ−直径３０１１１１１１の円板状に
形成した場合の亀流しゃ断特注図で、横軸にＣｒ２Ｏ５
のｖｏｌ鳴、縦軸にしゃ断を流値（ＫＡ）をとフ、Ｃｒ
を１〜１０ｖｏｌｌを含有せしめたものを直線Ａ、Ｃｒ
を含有せしめないものを直線Ｂで表わしておる。

したがりて、に来の接点材料からなる同径、同形状の接
点のしゃ断電流値が６〜８　ＫＡであることを考慮すれ
ｔｊ、Ｃｒを１Ｎ１０マｏ１％とし、かつＣｒ２Ｏ３を
３０Ｖ係以下とすることによフ、性能が２．５倍程度と
なることが判る。また、図中Ａ、ＢよルＣｒ１ｌ　ｌ〜
１０ｖｏ１％含有しているものが、含有してなｒものに
比べ、しゃ断電流値が高いことが判る。

第３図は、剛真を反省化特性図で、横軸に小電流開閉回
数的、縦軸に真空インタラプタ内の真空度（Ｐａ）をと
！’、Ｃｒ２Ｏ５を２０　ｖｏｌ　９１Ａ　、Ｃｒを１
Ｏｖｏｌ優、残部ＣＵとしたものを折れ線Ａ　、　Ｃｒ
２Ｏ５を２０　ｖｏ１９６　、Ｃｒｔ　ｌ　ｖｏ１％、
残部Ｃｕとしたものを折れ線Ｂで表わし、Ｃｒを含有せ
しめずＣｒ２Ｏ２を２０ｖｏ１％、残部Ｃｕとしたもの
を折れ線Ｃで表わしである。

したがりて、Ｃｒを１〜１０　ｖｏｌ　憾含有せしめた
場合には、小電流の開閉回数が増加したとしても真空イ
ンタ２ブタ内の真空度は然程劣化しないがＣｒを含有せ
しめない場合には、開閉回数の増加に伴って真空度が劣
化傾向にあることが判る。

このように真空度か劣化しない要因は、Ｃｒがない場合
には、亀流しゃ断時のアークによる熱エネルギーによル
、ｃｒ２ｏ３がＣｒとｏ（＠Ｘ）とに分層してペーパ２
イズされるとともに、このペーパライズされたＯが結合
して０２　となシ真空度を劣化せしめるものの、Ｏｒが
ある場合には、ペーパ２イズした０がこれと親和力の大
きいＣｒと再び結合するためであると考えられる。

なお、２０ｖｏｌｅＩＩのＣｒ２Ｏ５と、５ｖｏｌｌの
Ｃｒと、残部ＣＵの焼結合金からなる電極Ａと、２０ｖ
ｏｌ憾のＣｒ２Ｏ５と残部Ｃｕの焼結合金からなる電極
Ｂとの、小電流の２５ＸｌＯ回の開閉前後におけるｘ１
Ｍ回折による電極表面の構造変化は、第２表に示すよう
になった。

第２表 注）　Ｂ（Ｄ小電流開閉後におけるＣｒ２Ｏ５の回折強
度は小さく、Ｃｒ５０１１か多い。

したがって、電極Ａの小電流開閉後においては、金ｌ５
Ｃｒはなく、ＣｒｚＯ３およびＣｒ３０ｇが形成されて
おハＣｒがＣｒ２Ｏ３に変化し、真空度の劣化を防止し
ているものと思われる。

第４図は、接触抵抗特性図で、横軸にＣｒ２Ｏ５のｖｏ
ｌ係、縦軸に接触抵抗（μΩ）をとり、Ｃｒを１〜１Ｏ
ｖｏ１９１とした場合について表わしである。

したがりて、従来の接点材料（たとえばＡｇ　３５重量
係と残部ＷＣの焼結合金）の接触抵抗値が８０〜１２０
μΩであることを考慮すれは、Ｃｒ２Ｏ５を（資）ＶＯ
Ｉ憾以下とすることによル、接触抵抗値を１０５μΩ以
下にでき、通電効率をある程度向上し得ることが判る。

第５図は、接点を直径３０ｍの円板状に形成するととも
に、ギャップを８瓢とした場合の削亀圧特性図で、横軸
にＣｒ２Ｏ３のｖｏｌ係、縦軸に衝馨波（Ｉｍｐ、）　
絶縁破壊値（ＫＶ）をとｋ）、Ｃｒを１〜１Ｏｖｏｌ％
とした場合について表わしておる。

同図から明らかなように、Ｃｒが１〜１Ｏｖｏｌ％で、
かりＣｒ２Ｏ３が３０ｖｏｌｑ６以下であれば、従来の
接点材料からなる同径、同形状の接点と同等以上の性能
を有することが判る。

第６図は、側溶着特性図で、横軸にＣｒ２Ｏ３のｖｏｌ
憾、縦軸にＣｕＯ浴着力（引外し力）を１００係とした
場合の浴温力比（％）をとり、Ｃｒを１〜１Ｏｖｏｌ　
憾とした場合について表わしである。

したがって、Ｃｒｙ）’　１〜１０　ｖｏｌ　％で、か
ッｃｒ２（ｊ５か５　ｖｏ１％以上であれは、鉋の溶湘
力（引外し力）の５０憾以下となシ、実用上問題とはな
らないことが判る。

第７図は、接合強度特性図で、横軸にＣｒ２Ｏ５のｖｏ
１％、縦軸に従来のもの（ＣｕとＣｕ　）のろう付によ
る接合強度を１００憾とした場合の接合強度比（％）を
とシ、Ｃｒを１〜１Ｏｖｏｌ％とした場合について表わ
しである。

したがって、Ｃｒが１〜１０　ｖｏｌ　ｑｂで、かりＣ
ｒ２Ｏ３が３０ｖｏ１％以下であれば、従来のものの７
５優以上の接合強度が有シ、実用上問題ないことが判る
。

なお、Ｃｒｚ０５が１Ｏｖｏｌ優未満であると、さい断
電流値が増大し、また３０ｖｏｌ係を超えると、焼結性
か悪化して十分な機椋的強度を得ることが困難となシ、
かつ接触抵抗が大幅に上昇するもΩである。

また、Ｃｒが１　ｖｏｌ　１未満では、真空度の劣化を
招来し、また１０　ｖｏｌ　Ｔｏ　ｔ−超えると、さい
断電流値が増加するものであり、Ｃｒの好ましい含有量
は３〜８ｖｏ１％である。

発明の効果 以上の如く本発ゆ」によれば、従来技術に比し以下に述
べる種々の効果を奏する。

（１）　さい断電流値をσＬ来のものと同等としながら
、接触抵抗特性、＃４ｍ圧特性、耐溶着性および接合強
度特性を同等もしくは同等以上とし得、特に亀流しゃ断
能力を大幅に向上することができる。

（２）　融点がＣｕの融点（１０８３℃）よシ高く、か
つ蒸気圧かに米のものよシ低いため、他の構成部材と同
一のろう月を用いて同時にろう付接合することができる
。

（３）　小電流の多数回の開閉を行なっても戸、空度が
劣化することがない。

（４）ニ米の低さい断電流値を有する接点Ｉ料Ａｇ−Ｗ
Ｃに比べ材料価格が安い。

（５）本発明材料を使用する真空インタラプタの製造に
おいてろう付は接合工程がＶｔ来月材料使用する真空イ
ンタラプタに比べ単純化し、製造コストを安くできる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る接点材料の緒特性を表わすもので、第
１図はさい断電流特注因、第２図は亀流し・や断特性図
、第３図は耐真空度劣化４？性図、第４図は接触抵抗特
性図、第５図は面１亀圧特性図、第６図は耐溶着力特性
図、第７図は接合強ＩＪｊ特註図である。 〉ＰＬ 手続補正書（自発） 昭和５８年特許願第２１５８０７号 ２、発明の名称 真空インタラプタの接点材料 ３、　補正をする者 事件との関係　出願人 住友電気工業株式会社 （６１０）株式会社明　電　舎 ４、代理人〒１０４ 東京都中央区明石町１番２９号　液済会ビル１を話０３
（５４５）２２５１（代表）弁理士（６２１９）志賀富
士弥 ５、補正の対象 図　面。 ａ　補正の内容 正 ト・１ Ｃｒ２０３　ｖｏＪｓ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＋ＩＪ　１０〜３０体積％　（Ｚ）　Ｃｒ２Ｏ３と、ｌ
   〜ｌｏ体積優のＣｒと残部ＣｕＱ）焼結合金からなる真
   ９インタ２ブタの接点劇料。