真空バルブ用接点およびその製造方法
【課題】接点の接触面に微細な組織を持つ導電成分と耐弧成分との合金層を容易に形成する。
【解決手段】接離自在の一対の接点を有する真空バルブに用いられる真空バルブ用接点において、接点は、導電成分層２０と、導電成分層２０面に形成された接触面となる合金層２２とで構成され、合金層２２は、導電成分層２０に耐弧成分層２１を設け、この耐弧成分層２１と導電成分層２０の耐弧成分層２１側の所定量とをエネルギー照射で溶融し、導電成分と耐弧成分とを混合するとともに、耐弧成分の粒子２３ｂを微細化したことを特徴とする。
【解決手段】接離自在の一対の接点を有する真空バルブに用いられる真空バルブ用接点において、接点は、導電成分層２０と、導電成分層２０面に形成された接触面となる合金層２２とで構成され、合金層２２は、導電成分層２０に耐弧成分層２１を設け、この耐弧成分層２１と導電成分層２０の耐弧成分層２１側の所定量とをエネルギー照射で溶融し、導電成分と耐弧成分とを混合するとともに、耐弧成分の粒子２３ｂを微細化したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、接触面に導電成分と耐弧成分とを有する合金層を設けた真空バルブ用接点およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導電成分のＣｕと耐弧成分のＣｒとを主成分とする接点は、平均粒径３０μｍのＣｕ粉と平均粒径１５０μｍのＣｒ粉を用い、これらの所定量を混合、加圧し、温度約１０００℃で加熱することにより得られている。そして、所定形状に機械加工後、耐電圧特性などを向上させるため、接触面となる表面層を電子線によるエネルギー照射で溶融し、Ｃｒ粒子の微細化が行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７３３４２号公報 （第５ページ、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来の真空バルブ用接点においては、導電成分と耐弧成分との混合、加圧、焼結、表面層溶融など多くの工程を必要としていた。また、各工程では、混合比率が所定範囲内にあることを確認しなければならなかった。これは、混合比率によって耐電圧特性や遮断特性などの諸特性が変化するためである。このように導電成分と耐弧成分とを有する合金の製造にあたっては、混合から表面層溶融まで、多くの工程があり、それぞれの工程で成分確認をしなければならない問題があった。成分確認には、成分分析や断面観察などがある。
【０００５】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、導電成分と耐弧成分とを有する合金を製造する工程を低減し得る真空バルブ用接点およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、実施形態の真空バルブ用接点は、接離自在の一対の接点を有する真空バルブに用いられる真空バルブ用接点において、前記接点は、導電成分層と、前記導電成分層面に形成された接触面となる合金層とで構成され、前記合金層は、前記導電成分層に耐弧成分層を設け、この耐弧成分層と前記導電成分層の前記耐弧成分層側の所定量とをエネルギー照射で溶融して形成したことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る真空バルブ用接点の製造方法を説明する図。
【図３】本発明の実施例１に係る真空バルブ用接点の表面層を説明する断面図。
【図４】本発明の実施例２に係る真空バルブ用接点の表面層を説明する断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
先ず、本発明の実施例１に係る真空バルブ用接点を図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る真空バルブ用接点の製造方法を説明する図、図３は、本発明の実施例１に係る真空バルブ用接点の表面層を説明する断面図である。
【００１０】
先ず、真空バルブ用接点が用いられている真空バルブを図１を参照して説明する。筒状の真空絶縁容器１の両端開口部には、固定側封着金具２と可動側封着金具３が封着されている。固定側封着金具２には、固定側通電軸４が貫通固定され、真空絶縁容器１内の端部に固定側電極５が固着されている。固定側電極５には、固定側接点６が固着されている。
【００１１】
固定側接点６に対向して接離自在の可動側接点７が可動側電極８に固着されている。可動側電極８は、可動側封着金具３を移動自在に貫通する可動側通電軸９端部に固着されている。可動側通電軸９の中間部には、伸縮自在のベローズ１０の一方端が封着されており、他方端が可動側封着金具３に封着されている。これにより、真空絶縁容器１内の真空を保って可動側通電軸９を軸方向に移動させることができる。固定側接点６、可動側接点７の周りには、筒状のアークシールド１１が真空絶縁容器１内面中間部に固定されている。
【００１２】
次に、固定側接点６、可動側接点７の製造方法を図２、図３を参照して説明する。両接点６、７とも同様の製造方法である。
【００１３】
図２に示すように、先ず、導電成分のＣｕを用い、所定形状のベースとなる接点を機械加工により作製する（ｓｔ１）。そして、導電成分層２０の接触面となる表面に、メッキ処理や蒸着などにより、Ｃｒからなる耐弧成分層２１を形成する（ｓｔ２）。膜厚は、１〜５０μｍであり、耐弧成分の単独層である。図３（ａ）参照。
【００１４】
次に、１０−３Ｐａ以下の真空中で、耐弧成分層２１に電子線により、１〜１００Ｗ／ｍｍ２のエネルギーを照射する（ｓｔ３）。これにより融点以上に加熱され、深さ２〜１００μｍが溶融し、耐弧成分層２１の全部と導電成分層２０の耐弧成分層２１側の所定量とが溶融する（ｓｔ４）。これを常温まで冷却すると（ｓｔ５）、Ｃｕ−Ｃｒの合金層２２が形成される。図３（ｂ）参照。
【００１５】
合金層２２では、耐弧成分層２１と導電成分層２０の一部が同時に溶解し、混合されるとともに、照射前のＣｒ粒子２３ａ（図３ａ）が、照射後のＣｒ粒子２３ｂ（図３ｂ）のように、粒径が数１０μｍ以下に微細化される。この合金層２２を用い、導電成分と耐弧成分との混合比率の分析を行う。
【００１６】
ここで、Ｃｕ−Ｃｒの混合比率は、耐弧成分層２１の膜厚と、導電成分層２０の溶融深さとを調整することにより制御することができる。例えば、耐弧成分層２１の膜厚に相当する深さまで導電成分層２０を溶融すれば、導電成分と耐弧成分の溶融量が同様となり、５０％Ｃｕ−５０％Ｃｒ合金とすることができる。また、エネルギー照射で溶融させているので、微細化されたＣｒ粒子２３ｂを得ることができる。なお、このように製造した合金層２２は、その後の溶融などの工程がないため、混合比率が変化することはない。
【００１７】
上記実施例１の真空バルブ用接点によれば、導電成分層２０の表面に耐弧成分層２１を形成し、耐弧成分層２１とともに導電成分層２０の所定量をエネルギー照射により溶融して合金層２２を製造しているので、合金層２２にする工程をエネルギー照射だけの工程にすることができる。
【００１８】
上記実施例１では、エネルギー照射を真空中で行ったが、窒素ガス、希ガスのような不活性ガス中で行うことができる。
【００１９】
また、エネルギー照射後の冷却する工程において、急冷すれば、Ｃｒ粒子２３ｂが粒径１〜１００ｎｍに微細化され、Ｃｕマトリックス中により均一に分散するようになる。
【００２０】
また、耐弧成分層２１に、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏの炭化物のうち、少なくとも１種類を含有してもよい。補助成分として、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｃｏ、Ｎｉのうち、少なくとも１種類を含有してもよい。更には、導電成分層２０に、Ａｇを用いることができる。
【００２１】
また、導電成分層２０と、電極５または８とを一体化し、耐弧成分層２１を形成して溶融させることも可能である。更には、通電軸４、９と電極５、８を一体化したものでもよく、これらは組立作業を容易とすることができる。
【実施例２】
【００２２】
次に、本発明の実施例２に係る真空バルブ用接点を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例２に係る真空バルブ用接点の表面層を説明する断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、耐弧成分層の成分である。図４において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２３】
図４（ａ）に示すように、耐弧成分層２４は、予め製造しておいた所定比率のＣｕ−Ｃｒ合金を蒸着で形成したものである。これを、図４（ｂ）に示すように、エネルギー照射して溶融させ、合金層２５としている。
【００２４】
上記実施例２の真空バルブ用接点によれば、実施例１による効果のほかに、Ｃｒの混合比率が少ない合金層２５の製造を容易とすることができる。
【００２５】
以上述べたような実施形態によれば、接点の接触面に微細な組織を持つ導電成分と耐弧成分とを有する合金層をエネルギー照射の工程のみで設けることができる。
【００２６】
以上において幾つかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、単に例として示したもので、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。実際、ここにおいて述べた新規な装置および方法は、種々の他の形態に具体化されてもよいし、さらに、本発明の主旨またはスピリットから逸脱することなく、ここにおいて述べた装置および方法の形態における種々の省略、置き換えおよび変更を行ってもよい。付随する請求項およびそれらの均等物または均等方法は、本発明の範囲および主旨またはスピリットに入るようにそのような形態若しくは変形を含むことを意図している。
【符号の説明】
【００２７】
１ 真空絶縁容器
２ 固定側封着金具
３ 可動側封着金具
４ 固定側通電軸
５ 固定側電極
６ 固定側接点
７ 可動側接点
８ 可動側電極
９ 可動側通電軸
１０ ベローズ
１１ アークシールド
２０ 導電成分層
２１、２４ 耐弧成分層
２２、２５ 合金層
２３ａ、２３ｂ Ｃｒ粒子
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、接触面に導電成分と耐弧成分とを有する合金層を設けた真空バルブ用接点およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導電成分のＣｕと耐弧成分のＣｒとを主成分とする接点は、平均粒径３０μｍのＣｕ粉と平均粒径１５０μｍのＣｒ粉を用い、これらの所定量を混合、加圧し、温度約１０００℃で加熱することにより得られている。そして、所定形状に機械加工後、耐電圧特性などを向上させるため、接触面となる表面層を電子線によるエネルギー照射で溶融し、Ｃｒ粒子の微細化が行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７３３４２号公報 （第５ページ、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来の真空バルブ用接点においては、導電成分と耐弧成分との混合、加圧、焼結、表面層溶融など多くの工程を必要としていた。また、各工程では、混合比率が所定範囲内にあることを確認しなければならなかった。これは、混合比率によって耐電圧特性や遮断特性などの諸特性が変化するためである。このように導電成分と耐弧成分とを有する合金の製造にあたっては、混合から表面層溶融まで、多くの工程があり、それぞれの工程で成分確認をしなければならない問題があった。成分確認には、成分分析や断面観察などがある。
【０００５】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、導電成分と耐弧成分とを有する合金を製造する工程を低減し得る真空バルブ用接点およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、実施形態の真空バルブ用接点は、接離自在の一対の接点を有する真空バルブに用いられる真空バルブ用接点において、前記接点は、導電成分層と、前記導電成分層面に形成された接触面となる合金層とで構成され、前記合金層は、前記導電成分層に耐弧成分層を設け、この耐弧成分層と前記導電成分層の前記耐弧成分層側の所定量とをエネルギー照射で溶融して形成したことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る真空バルブ用接点の製造方法を説明する図。
【図３】本発明の実施例１に係る真空バルブ用接点の表面層を説明する断面図。
【図４】本発明の実施例２に係る真空バルブ用接点の表面層を説明する断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
先ず、本発明の実施例１に係る真空バルブ用接点を図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る真空バルブ用接点の製造方法を説明する図、図３は、本発明の実施例１に係る真空バルブ用接点の表面層を説明する断面図である。
【００１０】
先ず、真空バルブ用接点が用いられている真空バルブを図１を参照して説明する。筒状の真空絶縁容器１の両端開口部には、固定側封着金具２と可動側封着金具３が封着されている。固定側封着金具２には、固定側通電軸４が貫通固定され、真空絶縁容器１内の端部に固定側電極５が固着されている。固定側電極５には、固定側接点６が固着されている。
【００１１】
固定側接点６に対向して接離自在の可動側接点７が可動側電極８に固着されている。可動側電極８は、可動側封着金具３を移動自在に貫通する可動側通電軸９端部に固着されている。可動側通電軸９の中間部には、伸縮自在のベローズ１０の一方端が封着されており、他方端が可動側封着金具３に封着されている。これにより、真空絶縁容器１内の真空を保って可動側通電軸９を軸方向に移動させることができる。固定側接点６、可動側接点７の周りには、筒状のアークシールド１１が真空絶縁容器１内面中間部に固定されている。
【００１２】
次に、固定側接点６、可動側接点７の製造方法を図２、図３を参照して説明する。両接点６、７とも同様の製造方法である。
【００１３】
図２に示すように、先ず、導電成分のＣｕを用い、所定形状のベースとなる接点を機械加工により作製する（ｓｔ１）。そして、導電成分層２０の接触面となる表面に、メッキ処理や蒸着などにより、Ｃｒからなる耐弧成分層２１を形成する（ｓｔ２）。膜厚は、１〜５０μｍであり、耐弧成分の単独層である。図３（ａ）参照。
【００１４】
次に、１０−３Ｐａ以下の真空中で、耐弧成分層２１に電子線により、１〜１００Ｗ／ｍｍ２のエネルギーを照射する（ｓｔ３）。これにより融点以上に加熱され、深さ２〜１００μｍが溶融し、耐弧成分層２１の全部と導電成分層２０の耐弧成分層２１側の所定量とが溶融する（ｓｔ４）。これを常温まで冷却すると（ｓｔ５）、Ｃｕ−Ｃｒの合金層２２が形成される。図３（ｂ）参照。
【００１５】
合金層２２では、耐弧成分層２１と導電成分層２０の一部が同時に溶解し、混合されるとともに、照射前のＣｒ粒子２３ａ（図３ａ）が、照射後のＣｒ粒子２３ｂ（図３ｂ）のように、粒径が数１０μｍ以下に微細化される。この合金層２２を用い、導電成分と耐弧成分との混合比率の分析を行う。
【００１６】
ここで、Ｃｕ−Ｃｒの混合比率は、耐弧成分層２１の膜厚と、導電成分層２０の溶融深さとを調整することにより制御することができる。例えば、耐弧成分層２１の膜厚に相当する深さまで導電成分層２０を溶融すれば、導電成分と耐弧成分の溶融量が同様となり、５０％Ｃｕ−５０％Ｃｒ合金とすることができる。また、エネルギー照射で溶融させているので、微細化されたＣｒ粒子２３ｂを得ることができる。なお、このように製造した合金層２２は、その後の溶融などの工程がないため、混合比率が変化することはない。
【００１７】
上記実施例１の真空バルブ用接点によれば、導電成分層２０の表面に耐弧成分層２１を形成し、耐弧成分層２１とともに導電成分層２０の所定量をエネルギー照射により溶融して合金層２２を製造しているので、合金層２２にする工程をエネルギー照射だけの工程にすることができる。
【００１８】
上記実施例１では、エネルギー照射を真空中で行ったが、窒素ガス、希ガスのような不活性ガス中で行うことができる。
【００１９】
また、エネルギー照射後の冷却する工程において、急冷すれば、Ｃｒ粒子２３ｂが粒径１〜１００ｎｍに微細化され、Ｃｕマトリックス中により均一に分散するようになる。
【００２０】
また、耐弧成分層２１に、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏの炭化物のうち、少なくとも１種類を含有してもよい。補助成分として、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｃｏ、Ｎｉのうち、少なくとも１種類を含有してもよい。更には、導電成分層２０に、Ａｇを用いることができる。
【００２１】
また、導電成分層２０と、電極５または８とを一体化し、耐弧成分層２１を形成して溶融させることも可能である。更には、通電軸４、９と電極５、８を一体化したものでもよく、これらは組立作業を容易とすることができる。
【実施例２】
【００２２】
次に、本発明の実施例２に係る真空バルブ用接点を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例２に係る真空バルブ用接点の表面層を説明する断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、耐弧成分層の成分である。図４において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２３】
図４（ａ）に示すように、耐弧成分層２４は、予め製造しておいた所定比率のＣｕ−Ｃｒ合金を蒸着で形成したものである。これを、図４（ｂ）に示すように、エネルギー照射して溶融させ、合金層２５としている。
【００２４】
上記実施例２の真空バルブ用接点によれば、実施例１による効果のほかに、Ｃｒの混合比率が少ない合金層２５の製造を容易とすることができる。
【００２５】
以上述べたような実施形態によれば、接点の接触面に微細な組織を持つ導電成分と耐弧成分とを有する合金層をエネルギー照射の工程のみで設けることができる。
【００２６】
以上において幾つかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、単に例として示したもので、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。実際、ここにおいて述べた新規な装置および方法は、種々の他の形態に具体化されてもよいし、さらに、本発明の主旨またはスピリットから逸脱することなく、ここにおいて述べた装置および方法の形態における種々の省略、置き換えおよび変更を行ってもよい。付随する請求項およびそれらの均等物または均等方法は、本発明の範囲および主旨またはスピリットに入るようにそのような形態若しくは変形を含むことを意図している。
【符号の説明】
【００２７】
１ 真空絶縁容器
２ 固定側封着金具
３ 可動側封着金具
４ 固定側通電軸
５ 固定側電極
６ 固定側接点
７ 可動側接点
８ 可動側電極
９ 可動側通電軸
１０ ベローズ
１１ アークシールド
２０ 導電成分層
２１、２４ 耐弧成分層
２２、２５ 合金層
２３ａ、２３ｂ Ｃｒ粒子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接離自在の一対の接点を有する真空バルブに用いられる真空バルブ用接点において、
前記接点は、導電成分層と、
前記導電成分層面に形成された接触面となる合金層とで構成され、
前記合金層は、前記導電成分層に耐弧成分層を設け、この耐弧成分層と前記導電成分層の前記耐弧成分層側の所定量とをエネルギー照射で溶融して形成したことを特徴とする真空バルブ用接点。
【請求項２】
前記耐弧成分層は、耐弧成分単独で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ用接点。
【請求項３】
前記耐弧成分層は、導電成分と耐弧成分との合金であることを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ用接点。
【請求項４】
前記合金層に補助成分を含有させたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空バルブ用接点。
【請求項５】
接離自在の一対の接点を有する真空バルブに用いられる真空バルブ用接点の製造方法において、
先ず、前記接点のベースを導電成分層で作製し、
次に、前記導電成分層面に耐弧成分層を形成し、
この耐弧成分層と前記導電成分層の前記耐弧成分層側の所定量とをエネルギー照射で溶融し、
導電成分と耐弧成分とが所定量混合した合金層を形成することを特徴とする真空バルブ用接点の製造方法。
【請求項６】
前記耐弧成分層を蒸着で形成したことを特徴とする請求項５に記載の真空バルブ用接点の製造方法。
【請求項１】
接離自在の一対の接点を有する真空バルブに用いられる真空バルブ用接点において、
前記接点は、導電成分層と、
前記導電成分層面に形成された接触面となる合金層とで構成され、
前記合金層は、前記導電成分層に耐弧成分層を設け、この耐弧成分層と前記導電成分層の前記耐弧成分層側の所定量とをエネルギー照射で溶融して形成したことを特徴とする真空バルブ用接点。
【請求項２】
前記耐弧成分層は、耐弧成分単独で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ用接点。
【請求項３】
前記耐弧成分層は、導電成分と耐弧成分との合金であることを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ用接点。
【請求項４】
前記合金層に補助成分を含有させたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空バルブ用接点。
【請求項５】
接離自在の一対の接点を有する真空バルブに用いられる真空バルブ用接点の製造方法において、
先ず、前記接点のベースを導電成分層で作製し、
次に、前記導電成分層面に耐弧成分層を形成し、
この耐弧成分層と前記導電成分層の前記耐弧成分層側の所定量とをエネルギー照射で溶融し、
導電成分と耐弧成分とが所定量混合した合金層を形成することを特徴とする真空バルブ用接点の製造方法。
【請求項６】
前記耐弧成分層を蒸着で形成したことを特徴とする請求項５に記載の真空バルブ用接点の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−４０７６（Ｐ２０１２−４０７６Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４０６９３（Ｐ２０１０−１４０６９３）
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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