JPS6015094B2 - 真空しや断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高耐圧特性が要求される真空しや断器に関する
。

従来高耐圧特性が要求される真空しや断器において用い
る接点材料としてはＢｅを２〜１９％（以下％は重量％
を示す）含有するＣｕ一Ｂｅ‐Ｂｉ合金が多く用いられ
ている。

この合金においてＢｅはその含有量が多い程結晶粒を微
細化して、粒界に存在するＢｉの分散状態を密にして耐
圧性を向上させる作用を有するものである。このような
点を考慶すればＢｅはなるべく多量添加した方が好まし
いが、しかし技は人体に有害な物質で合金中に多量に含
有させる場合その取扱いがきわめて面倒となるとともに
電極点の製造時などに飛散しやすく公害性上の問題があ
る。しかも合金中に多量に控を含有させると電極接点の
製造時にその表面に酸化ベリリウムが多量に生成して接
点の接触抵抗が大きくなり、また合金の融点降下が著し
く製造時に熱処理温度を高くすることができないなど製
造上種々の問題があった。本発明はかかる点に鑑みてな
されたもので、その目的とするところはＢｅの含有量を
低く抑えて上述した製造上の欠点を排除し、しかも耐圧
性、耐落着性に優れた接点を有する真空しや断器を提供
するものである。

本発明は固定電極および可動電極と、前記両電極を真空
密閉する絶系謙譲容器とを具備する真空しや断器におい
て、少なくとも一方の電極の接点をＮ４．０〜９．４重
量％、Ｂｅｏ．５〜３．５重量％、Ｓｂｏ．４〜１．４
重量％、残部Ｃｕからなる鋼合金で形成したことを特徴
とする真空しや断器である。

以下本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明に係る真空しや断器の一構成例を示すも
ので、図において１はしや断室を示し、このしや断室１
は絶縁材料によりほぼ円筒状に形成された絶縁容器２と
、この両端に密閉機構３を介して設けた金属製の蓋体４
，４とで真空密に構成されている。前記しや断室１内に
は導電棒５，６の対向する端部に取付けられた１対の電
極７，８が配設され、上部の電極７を固定電極、下部の
電極８を可動電源としている。またこの可動電極の電極
棒６にはべローズ９が取付けられ、しや断室１内を真空
密に保持しながら電極８の往復動を可能にしている。ま
たこのべローズ９の上部には金属製キャップ１０が被せ
られ、ベローズ９がアーク蒸気で覆われることを防止し
ている。また１１は前記電極７，８を覆うようにしや断
室１内に設けられた円筒状金属容器で、絶縁容器２がア
ーク蒸気で覆われることを防止している。さらに電極８
は第２図に拡大して示す如く電極本体１２と、この上面
にろう材１３を介して固着した接点１４とで構成されて
いる。また電極７も電極８と同様の構成をなしている。
しかしてこの接点１４はＡＩ４．０〜９．４％、段０．
５〜３．５％、Ｓｂｏ．４〜１．４％、残部Ｃｕからな
る鋼合金で形成されている。

本発明において上記援点１４を形成する合金成分の添加
理由とその限定理由について説明すると、ＡＩは合金の
耐圧性を高める作用をなす元素で、また技は導電率を余
り損なうことなく合金の耐圧性を向上させる作用なすと
ともにその耐溶着性を高める作用をなす元素であり、さ
らにＳｂは合金の組織を微細化して耐溶着性を高める作
用をなす元素である。本発明に係る接点合金においては
ＡＩを含有することにより合金の耐圧性を、Ｓｂを含有
することにより合金の耐落着性をそれぞれ改善するよう
にしたことによりＢｅの含有量を抑えてもこれらの接点
特性を良好に維持することができるようにしたものであ
る。上記各合金成分を上述した範囲に限定した理由はＮ
が４．０％未満では耐圧性を高める効果が少なく、９．
４％を越えると硬質が高くなり、加工性が悪くなるため
である。

またＢｅが０．５％未満では耐圧性、耐溶着性の効果が
高耐圧しや断器用としては十分でなく、３．５％を越え
て多量に用いると公害上の問題、俊触抵抗の増大及び合
金全体の融点の低下などを生ずるためである。

またＳｂは、０．４％未満でも端港着性の改善効果は認
められるものの大電力を繰り返ししや断する場合には必
ずしも充分ではなく、０．４％以上が望ましい。一方Ｓ
ｂが１．４％を越えると合金中の粒界にＣ比Ｓｂを主成
分とする粗大な、低融点金属化合物が連続的に析出し、
この金属間化合物が熱処理時に内部から表面に浸み出て
きてろう付け接合の障害となったりあるいは接点の接触
面が変形するなどの問題が生じるために１．４％を上限
とする。なお本発明に係る接点材料合金の製造方法とし
ては例えば真空度約１０‐５肋Ｈｇ、温度１２００こ０
でＣｕ−Ｎ−技合金を作製した後、Ａｒによって増圧し
所定量のＳｂを添加して鋳造あるいはるつぼ中で冷却固
化することにより得られる。次に本発明の実施例を詳細
に説明する。

実施例 １ 真空度１０‐５側Ｈｇ、温度１２００『０でＣｕ−Ｎ−
接合金を作成した後、〜によって増圧してＳｂを添加し
第１表のＮｏ．１及びＮｏ．２に示す組成の試料を作製
した。

このようにして得られた試料の耐溶着性、耐圧性をそれ
ぞれ測定し、この結果を第１表に示す。

この場合耐落着性の測定は外軽２５脚の円板状試料に、
外径２５肋で先端が１０服の球面をなす加圧ロッドを対
向させ１００ｋ９の荷重を加え、１０‐６側Ｈｇの真空
中において、母ＫＡから電流を適当な間隔で増加させ、
接点間の電圧変化から溶着発生電流を判定し、そのとき
の接点の引きはずし力をもって耐溶着性を判断した。第
１表に示す測定データは１の固の試料について測定たと
きのバラツキ値を含めて表示した。また耐圧性はバフ研
磨により鏡面研磨したＮｉ針を陽極とし、同様に鏡面研
磨した試料を陰極とし両極間のギャップ長を０．５側と
し１０‐６肋Ｈｇの真空中において徐々に電圧を上げス
パークを発生したときの電圧値をもって耐圧性を判断し
、さらに鏡面研磨した試料に３０ＫＡ、１′２サイクル
の電流を通電して損傷させておき、これを陰極として上
述の如き操作を行ない、この場合の電圧値を測定してこ
れら測定値をもって耐圧性を判定した。

なお第１表に示すデータ一は１０回の繰返しテストを行
なった時のバラッキ値を含めて表示した。比較例 １合
金組成が第１表に併記する如くＣｕ−山一Ｂｅ合金試料
（Ｎｏ．３）、Ｃｕ−＆−Ｂｉ合金試料（Ｎｏ．４）、
および本発明に規定する範囲外の組成を有するＣｕ−Ａ
Ｉ−Ｂｅ−Ｓｂ合金（ＮＯ．５〜Ｎｏ．７）試料をそれ
ぞれ上記実施例と同様にして製造した。

この試料についても同様に耐圧性及び耐溶着性をそれぞ
れ測定し、その結果を第１表に併記する。第１表上表よ
り明らかな如く本発明に係る接点は耐溶資性（引きはず
し力）が２０ｋｇ以下と低く優れた耐落着性を有すると
ともに研磨直後の耐圧が６４ＫＶ以上で、３腿Ａ、１／
２サイクルの電流を通電した後の耐圧が５腿Ｖ以上と高
くまたそのばらつきも少なく接点材料として優れた効果
を有する。

なお上記実施例（Ｎｏ．１、Ｎｏ．２）の金属組織を調
べた結果、粗大な析出物はなく微細で均一な組織であり
、合金成分のＳｂは主としてマトリックス中に含有され
粒界には粗大な金属間化合物が生成されていなかった。
これに対しＳｂを本発明規定した範囲を越えて含有する
比較合金（ＮＯ．６、Ｎｏ．７）は金属組縮中に粗大な
析出物（Ｃｕ３Ｓｂを主成分とする低融点金属間化合物
）が認められた。実施例 ２実施例１で得られた接点用
試料（Ｎｏ．１）を８００℃の水素雰囲気中で電極に銀
ろう接合し、しかる後６０００に冷却して大気中にさら
した。

このようにして得られた試料（Ｎｏ．１）の表面に電気
絶縁性のＢｅ酸化物が形成されるが、この酸化物に汚染
された割合を調べ、さらに接触抵抗を測定した。この場
合表面の汚染割合は試料に０．５夕の荷重でｐｔ探針を
接触させてその抵抗値をＩＯＮ固所で測定し、抵抗値が
無限大の個所を汚染個所として測定した。また接触抵抗
は汚染された個所（抵抗値が無限大の個所）を除いた個
所の接触低抗値をもとめてこの平均値とした。この結果
を第２表に示す。比較例 ２ 比較用試料（Ｎｏ．４、Ｎｏ．７）につき上記実施例２
と同様にして研磨直前の接触抵抗、汚染割合及び汚染後
の平均接触抵抗をそれぞれ測定した。

この結果を第２表に併記する。第２表 上表から明らかなように本発明に係る接点は加熱後にお
いても表面に酸化物が形成され難く、また接触抵抗の増
加が少ないことが確認された。

実施例 ３第３表に示すように本発明に係る接点の組成
を有する試料（Ｎｏ．１、ＮＯ．８〜Ｎｏ．１１）を製
造し、その耐圧及び硬さをそれぞれ測定した。

その結果を第３表に示す。比較例 ３ 本発明に係る接点の組成範囲から外れる試料（Ｎｏ．１
２〜Ｎｏ．１５）を作製し、その耐圧及び硬さをそれぞ
れ測定した。

その結果を第３表に併記する。第３表 上表から明かなように本発明に係る接点によれば耐圧が
５肌Ｖ以上と高く、またその硬さが１９０〜２９０（Ｈ
Ｖ）程度であるが、ＡＩ及びＢｅの含有量が本発明の組
成範囲から外れた試料（Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１５）は耐
圧が低くすぎるか（ＮＯ．１２、Ｎｏ．１４）、あるい
は硬すぎて（Ｎｏ．１３、Ｎｏ．１５）加工性が悪く、
いずれも接点用合金として使用し難いことが認められた
。

実施例 ４ 第４表に示すように本発明に係る接点の組成を有する試
料（Ｎｏ．１、Ｎｏ．２）を製造し、それを直径５仇帆
、厚さ５帆の接点形状に加工し８００℃の水素雰囲気中
で電極に銀ろう接合した後、接点面の変形量をマイクロ
メーターにて測定した。

結果を第４表に示す。比較例 ４ 本発明に係る接点の組成範囲から外れる試料（Ｎｏ．入
Ｎｏ．５〜Ｎｏ．７）を作製し、それを直径５０肋厚さ
５側の接点形状に加工し８００ｑｏの水素雰囲気中で電
極に銀ろう接合した後、後点面の変形量をマイクロメー
タにて測定した。

結果を第４表に示す。実施例 ５ 第４表に示すように本発明に係る接点の組成を有する試
料（Ｎｏ．１、Ｎｏ．２）を製造しそれを直径３仇吻厚
さ５側の形状に加工し、その両面に直径２５助長ご１０
仇舷の銅棒２本を８００ｏ○水素雰囲気中で銀ろう付け
した後全体を直径２仇職まで加工し、引張の試験機で引
張りろう付け強度を測定した。

結果を第４表に示す。比較例 ５ 本発明に係る接点の組成範囲から外れる試料（Ｎｏ．入
ＮＯ．らＮｏ．６、Ｎｏ．７）を作製し、それを直径３
仇腕厚さ５柵の形状に加工しその両面に直径２５職長Ｓ
ｌｏｗ帆の銅捧２本を８００℃水素雰囲気中で銀ろう付
けした後、全体を直径２仇収まで加工し引張り試験機に
て引張り、ろう付け強度を測定した。

結果を第４表に示す。第４表 第４表から明らかなようにＳｂが１．４％以下では接点
の変形はないがＳｂが２．２％、３．３％では接点が熱
処理により変形する。

従って穣点が全面で接触でできなくなり接触抵抗の増大
などが生じ好ましくない。これは低融点のＣ舷Ｓｂ金属
間化合物が、Ｓｂ２．２％、３．３％の場合粒界に連続
して析出しているため熱処理時に溶け出すためと考えら
れる。又ろう付け強度もＳｂが２．２％、３．３％の場
合Ｓｂが１．４％以下に比較し低下している。以上から
Ｓｂの上限は１．４％と規定される。上述した結果から
明らかなように本発明に係る真空しや断器によれば接点
材料を上記範囲のＣｕ‐Ｎ−俊一Ｓｂ合金とすることに
より、耐圧性を高めるとともに、Ｂｅの含有量を低く押
えて接触抵抗の増大、合金の融点低下を阻止し、また公
害上の問題も少なく、高耐圧の真空しや断器として優れ
た効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一構成例を示す断面図、第２図は第１
図の電極部分を拡大して示す断面図である。 １・・・・・・しや断室、２・・・・・・絶縁容器、５
，６・・・・・・導電棒、７，８・・・・・・電極、９
・・・・・・ベローズ、１２・・・…電極本体、１４・
・・・・・接点。 第１図第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定電極および可動電極と、前記両電極を真空密閉
   する絶縁容器とを具備する真空しや断器において、少な
   くとも一方の電極の接点をＡｌ４．０〜９．４重量％、
   Ｂｅ０．５〜３．５重量％、Ｓｂ０．４〜１．４重量％
   、残部Ｃｕからなる銅合金で形成したことを特徴とする
   真空しや断器。