JPS63250032A - 電極材料の製造方法 - 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】 人、　産業上の利用分野 本発明は、多数個の電極接点を切出すことが可能な溶浸
形の複合合金からなる電極材料の製造方法に関し、特に
真空インタラプタの電極に利用して好適なものである。

Ｂ、　発明の、概要 金属粉末を柱状に焼結してなる多孔質の溶浸母材の上端
面に溶浸母材を載置して溶浸作業を行ったのち、これに
よって得られる仮電極材料の上下を逆にして新たな溶浸
材をこの仮電極材料上に載置し、再度溶浸作業を行うこ
とにより、電極材料自体の長手方向に治った均質化を企
図すると共に歩留り良く多数の電極接点を切出せるよう
にしたものである。

Ｃ０従来の技術 真空インタラプタの電極材料として特開昭５９−２７４
１８号公報等に開示された溶浸形の複合金属材料である
Ｍ　ｏ　−Ｃｒ　−Ｃｕ複合金属は、従来から知られて
いるＣｕ−Ｂ１複合金属やＣｕ−Ｗ複合金属等と比較し
て耐溶着性が良好であることに加え、電流遮断能力や絶
縁耐力等の電気的特性が優れた材料であることが知られ
ている。

このＭｏ　−Ｃｒ　−Ｃｕ複合金属を製造する場合の従
来の製造方法の一例を第６図に示す。

第６図において、銅と反応しない高温でも安定なアルミ
ナセラミックス製の容器１内に銅よりも融点の高いモリ
ブデンとクロムとの混合粉体２を充填すると共にこの上
に銅塊３を載せてアルミナセラミックス製の蓋４を被せ
、これらを非酸化性雰囲気にて銅の融点以下の温度で加
熱し、まずモリブデンとクロムとの多孔質焼結体を容器
ｌ内に形成させたのち、脱ガス処理しながら非酸化性雰
囲気にて銅の融点以上且つモリブデン及びクロムの融点
以下の温度でこれらを加熱し、銅塊３を多孔質焼結体中
に溶浸させてＭｏ　−Ｃｒ　−Ｃｕ複合金属を製造して
いた。

非酸化性雰囲気でのこれらの加熱処理は、通常、真空炉
内で行われることが多い。

ところで、本発明者らは生産性の向上を図るため、長尺
の柱状をなす電極材料の製造を試みた。具体的には、そ
れぞれ−１００メツシユ（１４９４以下）の粒径のモリ
ブデン粉末とクロム粉末とを重量比でＭｏ：Ｃｒ＝３：
１に設定したものを機械的に混合し、これを内径が６０
＋＋＋ｍの深型アルミナセラミックス容器内に約１００
０ｇ装入すると共にこの上に充分な量の銅塊を載置し、
脱ガス処理しながら５Ｘ１．３３３ｍＰａ程度の真空度
の真空炉内で１０５０℃に３０分間加熱してモリブデン
とクロムとの多孔質焼結体（溶浸母材）を形成したのち
、１１００℃に１０分間保持して銅塊を多孔質焼結体の
空隙部分に溶浸させ、約２２５ｎ＋ｍ位の長さの円柱状
をなす素材を得た。そして、この素材の上端部の溶浸せ
ずに残った純銅の部分を切除し、得られた２００＋ｍｎ
１ｉ度の長さの試料を約５Ｍ毎にスライスして直径６０
ｍｍ厚さ５１１１ｍの電極接点を多数枚作成し、その導
電率（ＩＡＣ３％）を測定した。測定箇所は円板状をな
す各電極接点表面の中央及び周辺部の合計三箇所とし、
その結果を第７図に示す。

この第７図から明らかなように、試料・の上部では導電
率のばら付きがほとんどないものの、下部では導電率自
体が低いことに加えて中央部と周辺部とでの導電率のば
ら付きが相当大きい。

又、この試料のブリネル硬さ分布を第８図に示すが、測
定値は各電極接点の五つの測定箇所の平均値である。こ
れによ・ると、試料の上端部では銅が充分溶浸している
乙とから硬度は若干低くなる傾向にあり、下端部では逆
に銅が充分溶浸していないことから硬度は非常に低下し
ている。

同様に、裁断電流値及び接触抵抗値を第９図及び第１０
図にそれぞれ示すが、望ましい性質は裁断電流値の場合
と接触抵抗値の場合とて試料の上下両端部分で逆になっ
ている。

このような実験結果から、試料の上端から１０％位まで
の部分と試料の下端から４０％位までの部分とは、電極
接点として不適当であり、全体の半分程度しか使用でき
ないことが判明した。

Ｄ　発明が解決しようとする問題点 溶浸操作によって電極材料を製造する場合、材料の均質
性を考慮して従来では板厚の薄い大径のものを製造して
いるが、このような一つの電極材料から取り出せる最終
製品はせいぜい三個止まりであり、生産性が極めて悪い
。

又、柱状の電極材料をスライスして最終製品を取り出す
本発明者らが試みた方法では、例えば、電極材料下部の
中央部の導電率が低く周辺部の導電率が高い傾向にある
ため、このような材料にて電極接点を形成すると、電流
遮断時においてアークが導電率の高い周辺部で発生し易
く、電流遮断性能に悪影響を及ぼす原因の一つとなる。

即ち、アークの発生が電極外周部に片寄ったものである
と、電流遮断時において電極面積が有効に利用されず、
電極の局部加熱を招いて電極表面を荒らし、再点弧の原
因となるのである。又、縦磁界を印加するような真空イ
ンタラプタにあっては、特に発弧直後の磁界効果が薄れ
て電流遮断性能が低下する。従って、本方法では品質上
の問題から電極材料全体の約５０％程度しか採用できず
、歩留りが著しく悪くて生産性の大幅な向上を望めない
。

Ｅ、　問題点を解決するための手段 本発明による電極材料の製造方法は、溶浸材より融点の
高い少なくとも一種類の金属粉末を容器内に充填すると
共にこの金属粉末上に前記溶浸材を載置し、これらを前
記溶浸材の融点以下の温度で加熱すると共に非酸化性雰
囲気にて脱ガスしつつ前記金属粉末を多孔質の溶浸母材
として焼結させ、更にこれらを前記溶浸材の融点以上の
温度に加熱保持して前記溶浸母材に前記溶浸材を溶浸さ
せ、これによって得られる仮電極材料を前記容器から取
り出して上下を逆にしたのち、この仮電極材料上に溶浸
材を載置してこれらを前記溶浸材の融点以上の温度で加
熱すると共に非酸化性雰囲気にて脱ガスしつつ当該仮電
極材料に前記溶浸材を再溶浸させるようにしたことを特
徴とするものである。

なお、金属粉末としては、銅を代表とする溶浸材の融点
より高い融点の金属を用いれば良く、例えばモリブデン
やクロムの他、タングステンや鉄、コバルト、ニオブ、
ステンレス鋼のうちの何れの組合せであっても良い。

又、これらの粒径が最大でも一６０メツシュまでは同様
な結果が得られる。

１０作　用 深型の容器に充填された金属粉末を溶浸材の融点以下の
温度で加熱すると、金属粉末が−７〜 相互に拡散結合して多孔質の溶浸母材が形成される。こ
れらを更に溶浸材の融点以上且つ溶浸母材の融点以下の
温度で加熱すると、溶浸材が溶は出して溶浸母材の空隙
部分に漸次溶浸して行く。

これによって得られた仮電極材料を容器から取り出し、
上下を逆にして溶浸材を載置したのち、再び溶浸材の融
点以上且つ前記溶浸母材の融点以下の温度で加熱すると
、溶浸が充分でない仮電極材料の空隙部分に溶浸材が溶
浸して行き、溶浸材の溶浸むらが改善されて電極材料の
均質化がなされる。

なお、仮電極材料は形（ずれの虞がないため、大型の容
器に多数個の仮電極材料を一括して載置し、これらの再
溶浸作業を行うことも可能であるが、銅の流出による不
具合が発生する虞もあり、最初の溶浸作業に用いた容器
とほぼ同一形状の容器に一本ずつ仮電極材料を装入して
再溶浸作業をすることが望ましい。

Ｇ、実施例 まず、−１００メツシユの粒径のモリブデン粉末とり四
ム粉末とを重量比でＭｏ：　Ｃｒ＝３：　１に設定した
ものを機械的に混合し、これを内径が６０ｍｍで深さが
３００　ｍｍのアルミナセラミックス等の溶浸材及びモ
リブデンやクロムと反応しない円筒状をなす容器内に約
１０００ｇ装入すると共にこの上に必要量の約半分以上
の量の銅塊を載置し、脱ガス処理しながら５　Ｘ　１．
３３３　ｍＰａ程度の真空度の真空炉内で銅の融点す下
の温度である１０５０℃に３０分間加熱してモリブデン
とクロムとの多孔質焼結体（溶浸母材）を形成したのち
、銅の融点以上且つモリブデン及びクロムの融点以下の
温度である１１００℃に１０分間保持して銅塊を多孔質
焼結体の空隙部分に溶浸させ、約２１０■位の長さの円
柱状をなす仮Ｎ極材料を得た。

そして、この仮電極材料を容器から取り出し、第１図に
示すように当該仮電極材料１を新たな容Ｎ２内に上下を
逆にして投入すると共に新たな銅塊３をこれらの上にそ
れぞれ載置し、客語１と同材質の蓋４を被せて容器２毎
真空炉内に装入し、再び脱ガス処理しながら１１００℃
に１０分間保持して溶浸が不充分となっている箇所に銅
を溶浸させる。

なお、これら溶浸作業及び脱ガス処理及び焼結操作は、
真空雰囲気以外に水素ガスやアルゴンガス或いは窒素ガ
ス等の非酸化性雰囲気にて行っても良い。

このようにして得られた直径５０ｍｍ１約２２０鴫位の
長さの円柱状をなす電極材料の上下両端部の溶浸せずに
残った銅塊の部分を切除し、得られた２　００　ｍｍ程
度の長さの試料を約５　ｍｍ毎にスライスして直径６０
ＩＩＩＩＴ＋厚さ５　ｍｍの電極接点を多数枚作成し、
その導電率（ＩＡＣ５％）を測定した。測定箇所は円板
状をなす各電極接点表面の中央及び周辺部の合計三箇所
とし、その結果を第２図に示すが、この第２図から明ら
かなように、試料の全長に亙って中央部と周辺部とでの
導電率のばら付きがほとんどない。

又、この試料のフリネル硬さ及び裁断電流値及び接触抵
抗値を第３図及び第４図及び第５図に示すが、測定値は
各電極接点の五つの測定箇所の平均値である。

これらの結果から、試料の上下両端からそれぞれ１０％
位までの部分は、電極接点として不適当であり、全体の
約８０％を採用し得ることが判明した。

■、　発明の効果 本発明の電極材料の製造方法によると、−回の溶浸作業
でば一電極材料の上下で溶浸材の溶浸状態にむらが発生
することに鑑み、上下を逆にして二回の溶浸作業を行っ
て電気的性質及び物理的性質の均一化を企図したことに
より、長尺の電極材料を得ることが可能となって生産性
の向上を達成でき、製品コストの低下をなし得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例の作業状態を表す断面図
、第２図〜第５図はその電気的性質及び物理的性質の一
例をそれぞれ表すグラフ、第６図は従来の製造方法の一
例を表す断面図、第７図〜第１０図は本発明者らが試み
た長尺素材の電気的性質及び物理的性質の一例をそれぞ
れ表すグラウである。 又、図中の符号で１は容器′Ｓ３は銅塊、４は蓋、５は
仮電極材料である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶浸材より融点の高い少なくとも一種類の金属粉末を容
   器内に充填すると共にこの金属粉末上に前記溶浸材を載
   置し、これらを前記溶浸材の融点以下の温度で加熱する
   と共に非酸化性雰囲気にて脱ガスしつつ前記金属粉末を
   多孔質の溶浸母材として焼結させ、更にこれらを前記溶
   浸材の融点以上の温度に加熱保持して前記溶浸母材に前
   記溶浸材を溶浸させ、これによって得られる仮電極材料
   を前記容器から取り出して上下を逆にしたのち、この仮
   電極材料上に溶浸材を載置してこれらを前記溶浸材の融
   点以上の温度で加熱すると共に非酸化性雰囲気にて脱ガ
   スしつつ当該仮電極材料に前記溶浸材を再溶浸させるよ
   うにしたことを特徴とする電極材料の製造方法。