真空バルブ用接点材料およびその製造方法
【課題】低裁断特性を有し、かつ低接触抵抗特性を兼備した真空バルブ用接点材料およびその製造方法を提供することを目的としている。
【解決手段】１〜５０ｗｔ％のＣｒおよび結合している酸素の全体に占める割合が０．１〜１ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２から選ばれる酸化物を含有し残部がＣｕから成り、酸化物が粒子状にＣｕマトリックス中に分散しており、Ｃｕマトリックス中に分散した粒子状の前記酸化物の表面の一部または全てをＣｒの一部が被覆していることを特徴とする真空バルブ用接点材料。
【解決手段】１〜５０ｗｔ％のＣｒおよび結合している酸素の全体に占める割合が０．１〜１ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２から選ばれる酸化物を含有し残部がＣｕから成り、酸化物が粒子状にＣｕマトリックス中に分散しており、Ｃｕマトリックス中に分散した粒子状の前記酸化物の表面の一部または全てをＣｒの一部が被覆していることを特徴とする真空バルブ用接点材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空バルブ用接点材料およびその製造方法に関わり、より具体的には、優れた低接触抵抗特性および低裁断性能を兼備した接点材料およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空バルブ用接点は、導電成分であるＣｕやＡｇに用途に応じた種々の成分が複合化された材料であり、大別すると、以下の４種類が存在する。
【０００３】
１）ＣｕＢｉ、ＣｕＴｅＳｅに代表される大電流遮断用接点
Ｂｉ，Ｔｅ，Ｓｅ等、接点材料中に、脆性相を形成する成分を含んでおり、通電性に優れ、仮に接触抵抗による溶着が発生しても、この脆性相を起点として溶着部が破断できる。これらの成分は同時に低裁断化作用を有する成分であるが、大電流遮断性能を確保できる範囲内の少量の添加では、十分な低裁断特性は示さない。
【０００４】
２）Ｃｕ−Ｗ等の高電圧用途に用いられる接点
導電性に優れたＷを複合化していることから、通電性、低接触抵抗特性に優れる。Ｗの複合化による低裁断化効果は小さい。
【０００５】
３）Ａｇ−ＷＣ等の低裁断特性を有する接点
低裁断化作用を有するＷＣを多量添加することにより低裁断特性が発揮されている。ＷＣの添加は接点材料を硬くするため、接触抵抗は比較的大きい。
【０００６】
４）Ｃｕ−Ｃｒ等の、ある程度の耐圧特性および大電流遮断特性を有する接点(特許文献１を参照)
Ｃｒの複合化により優れた遮断性能を発揮する。複合量が比較的少ない接点材料は低接触抵抗特性を有する。Ｃｒの複合化による低裁断化効果は小さい。
【特許文献１】特開２００３−２２６９０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
真空遮断器においては、経済性追求の視点から、近年、より小さい操作力により駆動することが要望されており、これに伴ない接点材料には、従来から要求されていた遮断性能や通電性能といった基本的性能に加え、低接触抵抗特性、低溶着特性を兼備させることへの要求が高まっている。さらに低裁断特性を有する接点の場合、従来はＡｇ−ＷＣのように、ＷＣの多量添加により低裁断特性が発揮されていることから、接点材料の導電率が不十分であることに加え、接点材料が硬くなり、その結果、接触抵抗が増大していた。
【０００８】
ＣｕＣｒ系接点材料はＣｒ量を５０ｗｔ％以下とすることで、接触抵抗を低くすることができる。しかしながら、ＣｕＣｒ系接点材料の裁断電流値は高く、低裁断性能は劣っており、低裁断特性を必要とする用途に使用するには、サージ保護装置などの併用が必要であった。このような保護装置には油が使用されていることから、真空遮断器の本来有する環境調和性や少メンテナンスといった利点が損なわれていた。
【０００９】
上記のような背景から、本発明では、低裁断特性を有し、かつ低接触抵抗特性を兼備した真空バルブ用接点材料及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、１〜５０ｗｔ％のＣｒ及び結合している酸素の全体に占める割合が０．１〜１ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２から選ばれる酸化物を含有し残部がＣｕからなり、前記酸化物が粒子状にＣｕマトリックス中に分散しており、前記Ｃｕマトリックス中に分散した粒子状の前記酸化物の表面の少なくとも一部を前記Ｃｒで被覆していることを特徴とする真空バルブ用接点材料である。
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項２に対応する発明は、１〜５０ｗｔ％のＣｒ及び結合している酸素の全体に占める割合が０．１〜１ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２から選ばれる酸化物を含有し残部がＣｕからなり、前記酸化物が粒子状にＣｕマトリックス中に分散しており、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面を前記Ｃｒで被覆していることを特徴とする真空バルブ用接点材料である。
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項６に対応する発明は、１〜１５ｗｔ％のＣｒ及び３ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２を含有し残部がＣｕの割合で配合した粉末を混合して混合粉末を得る工程と、前記工程により得られた混合粉末を、Ｃｕの融点以上でかつ１３００℃以下の温度にて溶解し、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面に前記Ｃｒを存在させるための工程とを具備したことを特徴とする真空バルブ用接点材料の製造方法である。
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項７に対応する発明は、１〜１５ｗｔ％のＣｒ及び３ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２を含有し残部がＣｕの割合で配合した粉末を混合して混合粉末を得る工程と、前記工程により得られた混合粉末を成形し、成形体を得る工程と、前記成形体をＣｕの融点以上でかつ１３００℃以下の温度にて液相焼結し、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面に前記Ｃｒを存在させるための工程とを具備したことを特徴とする真空バルブ用接点材料の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、低裁断特性を有し、かつ低接触抵抗特性を兼備した真空バルブ用接点材料及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、表１〜表８並びに図１、図２を参照して説明する。
【００１６】
本発明の真空バルブ用接点材料は、概略、１〜５０ｗｔ％のＣｒ及び結合している酸素の全体に占める割合が０．１〜１ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２から選ばれる酸化物を含有し残部がＣｕからなり、前記酸化物が粒子状にＣｕマトリックス中に分散しており、前記Ｃｕマトリックス中に分散した粒子状の前記酸化物の表面の少なくとも一部を前記Ｃｒで被覆していることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の真空バルブ用接点材料は、概略、１〜５０ｗｔ％のＣｒ及び結合している酸素の全体に占める割合が０．１〜１ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２から選ばれる酸化物を含有し残部がＣｕからなり、前記酸化物が粒子状にＣｕマトリックス中に分散しており、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面を前記Ｃｒで被覆していることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の真空バルブ用接点材料の製造方法は、概略、１〜１５ｗｔ％のＣｒ及び３ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２を含有し残部がＣｕの割合で配合した粉末を混合して混合粉末を得る工程(第１の工程)と、前記工程により得られた混合粉末を、Ｃｕの融点以上でかつ１３００℃以下の温度にて溶解し、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面に前記Ｃｒを存在させるための工程(第３の工程)とを具備したことを特徴とする製造方法である。
【００１９】
また、本発明の真空バルブ用接点材料の製造方法は、概略、１〜１５ｗｔ％のＣｒ及び３ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２を含有し残部がＣｕの割合で配合した粉末を混合して混合粉末を得る工程(第１の工程)と、前記工程により得られた混合粉末を成形し、成形体を得る工程(第２の工程)と、前記成形体をＣｕの融点以上でかつ１３００℃以下の温度にて液相焼結し、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面に前記Ｃｒを存在させるための工程(第３の工程)とを具備したことを特徴とする製造方法である。
【００２０】
以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
【００２１】
接点材料の製造方法
（接点材料の製造工程）
実施例１〜３および比較例１〜３および比較例９については、以下に示す原料粉末の溶解法による方法を本発明の標準的な製造方法として実施した。
【００２２】
第１の工程の第一例
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を酸化物として選択する。平均粒径４５μｍのＣｕ粉末，平均流径１００μｍのＣｒ粉末および平均粒径１μｍのＡｌ２Ｏ３粉末を準備し、これらを９６：３：１の重量比で混合する。
【００２３】
第３の工程の第一例
混合粉末をアルミナ製の坩堝内の設置して、真空雰囲気中で溶解し鋳型に注型する。
【００２４】
また、実施例４〜１３および比較例９を除いた比較例４〜１３については、以下に示す原料粉末の液相焼結による方法を本発明の標準的な製造方法として実施した。
【００２５】
第１の工程の第二例
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を酸化物として選択する。平均粒径４５μｍのＣｕ粉末，平均流径１００μｍのＣｒ粉末および平均粒径１μｍのＡｌ２Ｏ３粉末を準備し、これらを７５：２４：１の重量比で混合する。
【００２６】
第２の工程の第一例
第１の工程で得られた混合粉末を、例えば８ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力にて成形し、成形体を得る。
【００２７】
第３の工程の第二例
第２の工程で得られた成形体をカーボン製の坩堝内の設置し、るつぼ内の成形体周囲に平均粒径１００μｍのアルミナ粉末を充填し、成形体がアルミナ粉末中に埋没し見えなくなるまでアルミナ粉末を充填する。（設置方法１）このるつぼを１０−３Ｔｏｒｒより高真空な真空雰囲気内において、１２００℃にて３０分保持する。
【００２８】
各実施例および比較例では、上記標準製造条件と部分的に異なる条件にて接点材料を製造し、組成、組織などの特性が異なる材料として、材料的特性および電気的特性の評価を行った。第３の工程での成形体の設置方法については、成形体をカーボン坩堝内にそのまま設置する方法（設置方法２）についても実施した。
【００２９】
[電気的特性評価用真空バルブの構成]
前述のように製造した接点材料の電気的特性評価を実施するために、接点材料を所定の形状に加工し、真空バルブに組み込んだ。
【００３０】
図１は、本実施例を説明するための真空バルブの断面図、図２は図１の電極部分の拡大断面図である。
【００３１】
図１において、遮断室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、この両端に封止金具３ａ、３ｂを介して設けた金属製の蓋体４ａ、４ｂとで真空気密に構成されている。
【００３２】
遮断室１内には、導電棒５，６の対向する端部に取付けられた一対の電極７，８が配設され、上部の電極７を固定電極、下部の電極８を可動電極としている。またこの電極８の電極棒６には、ベローズ９が取付けられ遮断室１内を真空気密に保持しながら電極８の軸方向の移動を可能にしている。また、このベローズ９上部には金属製のアークシールド１０が設けられ、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、電極７，８を覆うように、遮断室１内に金属製のアークシールド１１が設けられ、これにより絶縁容器２がアーク蒸気で覆われることを防止している。
【００３３】
さらに、電極８は、図２に拡大して示す如く、導電棒６にろう付け部１２によって固定されるか、又はかしめによって圧着接続されている。接点１３ａは電極８にろう付け１４によってろう付けで取付けられる。なお、接点１３ｂは、電極７にろう付けにより取付けられる。
【００３４】
〔評価方法および評価条件〕
次に、本発明の製造方法により得られた実施例１〜２０及び比較例１〜１８について、次の表１、表２、表３、表４の各接点の製造条件および、これらに対応する表５、表６、表７、表８の材料組成、材料的特性および電気的特性データを参照しながら考察する。
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】
【表４】
【００３８】
【表５】
【００３９】
【表６】
【００４０】
【表７】
【００４１】
【表８】
【００４２】
ここで、各実施例と各比較例を説明するために、それぞれ得たデータを得た評価方法及び評価条件について説明する。
【００４３】
（材料特性評価）
（１）形状
前述の第３の工程である、液相焼結法により作製した実施例および比較例については、形状が成形体と大きく異なっているものを不良と目視で判断した。なお、形状が不良のものについては加工による接点の取り出しが困難であるため、以下の評価は行なわないこととした。
【００４４】
（２）相対密度
アルキメデス法により密度を測定して組成比から真密度を求めて相対密度に換算した。結果は、実施例１の値を１．００として相対比較し、０．９５以上を合格とした。
【００４５】
（３）導電率
渦電流測定により導電率を評価し、実施例１の測定との相対値で表示し、この値が０．５以上を合格とした。
【００４６】
（電気特性評価）
（１）接触抵抗特性
前記真空バルブに各実施例、比較例の接点を組み込み、接触荷重１２０ｋｇｆでの接触状態で、直流１０Ａを通電して接触抵抗を測定した。１０回の測定における平均値を実施例１と相対比較した値を表５、表６、表７、表８に示し、この値が１．５以下の場合を合格とした。
【００４７】
（２）裁断特性
各実施例、比較例の接点を搭載した真空バルブを０．８ｍ／秒の速度で開極させ、遅れ小電流を遮断した時の裁断電流値を測定した。遮断電流は実効値２０Ａ，５０Ｈｚの条件とした。開極位相はランダムに行い、５００回遮断された時の裁断電流値を各３組の接点について測定し、各実施例、比較例における最大値を実施例１での最大値と相対比較した値を表５、表６、表７、表８に示し、この値が１．５以下の場合を合格とした。
【００４８】
（３）遮断特性
前記真空バルブに各実施例、比較例の接点を組み込み、遮断試験をＪＥＣ規格の５号試験により行い、これにより遮断特性を評価した。
【００４９】
（４）耐電圧特性
進み小電流試験における再点弧発生確率にて評価した。電流は５００Ａであり、回復電圧は１２．５ｋＶである。試験回数は２０００回である。実施例８の再点弧発生確率を１．０とした場合の相対値を示し、この相対値が１．５以下のものを合格とした。
【００５０】
（５）耐溶着特性
それぞれ平面および曲率半径５０ｍｍの球面の接触面を有する１対の接点を真空チャンバー内にセットし、接点を２００Ｎの力で接触させ、１５ｋＡを通電して溶着させた後の引き外しに必要な力を測定する。３対の接点での試験を実施し、平均値を実施例１０と相対比較した値を表５、表６、表７、表８に示す。この値が１．５以下を合格とした。
【００５１】
[各実施例と各比較例との対比]
（実施例１および比較例１）
粉末を溶解する方法で作製した本発明の標準条件である実施例１とＣｒを含まない比較例１とを作製して、特性を評価した。実施例１では、優れた接触抵抗特性と裁断特性を示すが、Ｃｒを含まない比較例１では、組織の均一性に乏しくＣｒの偏在が多い為、裁断電流値の最大値が大きく、不合格となった。
【００５２】
（実施例２〜３および比較例２〜３）
粉末を溶解する方法における標準条件とＣｒ量を変えて作製した実施例、比較例を評価した。Ｃｒ量が１〜１５ｗｔ％の範囲にある実施例２〜３は、優れた接触抵抗特性と裁断特性を示すが、Ｃｒ量が０．５ｗｔ％の比較例２では、比較例１と同様、組織の均一性に乏しくＣｒの偏在が多い為、裁断電流値の最大値が大きく、不合格となった。また、Ｃｒ量が１７ｗｔ％の比較例３では溶解時にＣｒが溶解しきれなかったため、組織中に粗大なＣｒが多く、裁断電流値の最大値が大きく不合格であった。
【００５３】
（実施例４〜５および比較例４〜５）
粉末を液相焼結する方法における標準条件とＣｒ量を変えて作製した実施例、比較例を評価した。Ｃｒ量が１５〜５０ｗｔ％の範囲にある実施例４〜５は、優れた接触抵抗特性と裁断特性を示すが、Ｃｒ量が１３ｗｔ％の比較例４では、欠陥等組織の均一性に乏しくＣｒの偏在が多い為、裁断電流値の最大値が大きく、不合格となった。また、Ｃｒ量が５５ｗｔ％の比較例５ではＣｒ量が多く、導電率が不十分なため、接触抵抗も高すぎるため不合格であった。
【００５４】
（実施例６〜７および比較例６〜７）
粉末を液相焼結する方法の標準条件と焼結温度を変えて作製した実施例、比較例を評価した。焼結温度が１１００〜１３００℃の範囲にある実施例６〜７は、優れた接触抵抗特性と裁断特性を示すが、焼結温度が１０５０℃の比較例６では、Ａｌ２Ｏ３の周囲をＣｒが被覆していないため、裁断電流値の最大値が大きく、不合格となった。また、焼結温度が１３５０℃の比較例７ではＣｕ液相中へのＣｒの溶解量が過度に大きく、形状が大きく変化しており不良であった。なお、１１００℃とＣｕの融点との間の温度においても実験を行なったが、いずれも実施例７および８と同様の結果が得られた。
【００５５】
（実施例８および比較例８）
粉末を液相焼結する方法の標準条件と、焼結する際の坩堝中の成形体の設置方法を変えて作製した実施例、比較例を評価した。成形体の周囲をアルミナ粉末で充填した実施例８は、優れた接触抵抗特性と裁断特性を示すが、アルミナ粉末で充填しなかった比較例８では、形状が大きく変化しており不良であった。
【００５６】
（実施例９および１０）
粉末を液相焼結する方法の標準条件と、酸化物の種類を変えて作製した実施例を評価した。酸化物をＭｇＯとした実施例９およびＴｉＯ２とした実施例１０は、いずれ優れた接触抵抗特性と裁断特性を示した。
【００５７】
以上の実施例においては、本発明の実施例により、良好な接触抵抗と低裁断性を兼備する接点材料が得られることを示したが、さらにＣｒ量とＣｒ粒径を最も望ましい範囲とすれば、遮断性能も兼備できることを以下に示す。
【００５８】
（実施例１１〜１２および比較例９〜１０）
粉末を溶解する方法および液相焼結する方法でＣｒ量を変えて作製した実施例、比較例を評価した。Ｃｒ量が１５〜３５ｗｔ％の範囲にある実施例１１〜１２は、優れた接触抵抗特性と裁断特性を示すが、Ｃｒ量が１３ｗｔ％の比較例９では、Ｃｒ量が不十分のため、遮断直後の絶縁回復が不十分であり、不合格となった。また、Ｃｒ量が４０ｗｔ％の比較例１０ではＣｒ量が多く、通電特性上は問題が無いものの良好な遮断性能を得るには導電率が不十分なため、遮断時の接点表面の温度上昇が大きく、過剰な金属蒸気が発生したため不合格であった。
【００５９】
（実施例１３〜１４および比較例１１〜１２）
粉末を液相焼結する方法の標準条件のＣｒ平均粒径を変えて作製した実施例、比較例を評価した。Ｃｒ平均粒径が３０〜２００μｍの範囲にある実施例１３〜１４は、優れた接触抵抗特性，裁断特性および遮断性能を示すが、Ｃｒ平均粒径が１０μｍの比較例１１では、ガス含有量が高く、遮断直後の絶縁回復が不十分であり、不合格となった。また、Ｃｒ平均粒径が３００μｍの比較例１０では裁断電流値のばらつきが大きく不合格であった。
【００６０】
以上の実施例において、Ｃｒ量が１５〜３５ｗｔ％，Ｃｒ粒径が３０〜２００μｍの範囲において、良好な遮断性能が発揮できることを示した。これに加えて、酸化物の粒径についても適切な範囲とすることにより、耐電圧性能についても優れた値を示すことを以下に示す。
【００６１】
（実施例１５〜１６および比較例１３〜１４）
粉末を液相焼結する方法の標準条件の酸化物の平均粒径を変えて作製した実施例、比較例を評価した。酸化物平均粒径が０．３〜３μｍの範囲にある実施例１５〜１６は、接触抵抗特性，裁断特性，遮断特性および耐電圧特性のいずれも良好な特性を示すが、酸化物平均粒径が０．１μｍの比較例１３では、酸化物が凝集して凝集部に欠陥を形成するため、極端にガス含有量が高くなり不合格となった。また、酸化物平均粒径が５μｍの比較例１４では酸化物の分散度合いが不十分であるため、材料強度が低く、耐電圧特性が不合格であった。
【００６２】
上記実施例では、接触抵抗特性、低裁断特性、遮断特性に加えて耐電圧特性を良好にするための手段を示しているが、一方以下に示す実施例では、接触抵抗特性、低裁断特性、遮断特性に加えて耐溶着特性を良好にする手段を提供するものである。
【００６３】
（実施例１７〜１８および比較例１５〜１６）
粉末を液相焼結する方法の標準条件の粉末混合時にＢｉ粉末を微量添加して作製した実施例、比較例を評価した。Ｂｉ含有量が０．０２〜０．５ｗｔ％の範囲にある実施例１７〜１８は、接触抵抗特性，裁断特性，遮断特性および耐溶着特性のいずれも良好な特性を示すが、Ｂｉ含有量が０．０１ｗｔ％の比較例１５では、Ｃｕ結晶粒界が十分脆化されていないため、耐溶着特性が不合格となった。また、Ｂｉ含有量が１．０ｗｔ％の比較例１６では、Ｂｉの蒸発により遮断特性が不合格となった。
【００６４】
（実施例１９〜２０および比較例１７〜１８）
粉末を液相焼結する方法の標準条件の粉末混合時にＢｉ粉末を微量添加して作製した実施例、比較例を評価した。Ｔｅ含有量が０．０５〜１．０ｗｔ％の範囲にある実施例１９〜２０は、接触抵抗特性，裁断特性，遮断特性および耐溶着特性のいずれも良好な特性を示すが、Ｔｅ含有量が０．０３ｗｔ％の比較例１７では、Ｃｕ結晶粒界が十分脆化されていないため、耐溶着特性が不合格となった。また、Ｔｅ含有量が２．０ｗｔ％の比較例１８では、Ｔｅの蒸発により遮断特性が不合格となった。
【００６５】
以上述べた本発明の実施形態によれば、次のような作用効果が得られる。すなわち、本実施形態の真空バルブ用接点材料は、電子放出能に優れ、かつ、酸素を放出し易い酸化物を含んでいることから、優れた低裁断性能の兼備をはじめて実現している。
【００６６】
また、Ｃｕ系接点材料の場合、Ｃｕとの濡れ性の悪い酸化物の含有は、接点材料中に多くの欠陥を発生させるため、これまで実現されていないが、本発明の実施形態のように、Ｃｒが酸化物表面の少なくとも一部又はまたはＣｕマトリックスと酸化物との界面をＣｒで被覆しているので、酸化物周囲の材料欠陥の形成が抑制され、高い相対密度の接点材料の製造を実現している。
【００６７】
さらに、本発明の実施形態の真空バルブ用接点材料の製造方法によれば、混合粉末を得る工程により得られた混合粉末を、Ｃｕの融点以上でかつ１３００℃以下の温度にて溶解する溶解法又は液相焼結法を使用する工程を含んでいるので、Ｃｕマトリックスと酸化物との界面にＣｒを存在させるための工程を含んでいるので、裁断性能を改善をでき低接触抵抗特性を兼備した真空バルブ用接点材料が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施例を示す真空バルブ用接点材料が適用される真空バルブの断面図。
【図２】図１の要部拡大断面図。
【符号の説明】
【００６９】
１…遮断室、２…絶縁容器、３ａ，３ｂ…封止金具， ４ａ，４ｂ…蓋体、５，６…導電棒、７，８…電極、９…ベローズ、１０，１１…アークシールド、１３ａ，１３ｂ…接点、１４…ろうづけ層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空バルブ用接点材料およびその製造方法に関わり、より具体的には、優れた低接触抵抗特性および低裁断性能を兼備した接点材料およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空バルブ用接点は、導電成分であるＣｕやＡｇに用途に応じた種々の成分が複合化された材料であり、大別すると、以下の４種類が存在する。
【０００３】
１）ＣｕＢｉ、ＣｕＴｅＳｅに代表される大電流遮断用接点
Ｂｉ，Ｔｅ，Ｓｅ等、接点材料中に、脆性相を形成する成分を含んでおり、通電性に優れ、仮に接触抵抗による溶着が発生しても、この脆性相を起点として溶着部が破断できる。これらの成分は同時に低裁断化作用を有する成分であるが、大電流遮断性能を確保できる範囲内の少量の添加では、十分な低裁断特性は示さない。
【０００４】
２）Ｃｕ−Ｗ等の高電圧用途に用いられる接点
導電性に優れたＷを複合化していることから、通電性、低接触抵抗特性に優れる。Ｗの複合化による低裁断化効果は小さい。
【０００５】
３）Ａｇ−ＷＣ等の低裁断特性を有する接点
低裁断化作用を有するＷＣを多量添加することにより低裁断特性が発揮されている。ＷＣの添加は接点材料を硬くするため、接触抵抗は比較的大きい。
【０００６】
４）Ｃｕ−Ｃｒ等の、ある程度の耐圧特性および大電流遮断特性を有する接点(特許文献１を参照)
Ｃｒの複合化により優れた遮断性能を発揮する。複合量が比較的少ない接点材料は低接触抵抗特性を有する。Ｃｒの複合化による低裁断化効果は小さい。
【特許文献１】特開２００３−２２６９０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
真空遮断器においては、経済性追求の視点から、近年、より小さい操作力により駆動することが要望されており、これに伴ない接点材料には、従来から要求されていた遮断性能や通電性能といった基本的性能に加え、低接触抵抗特性、低溶着特性を兼備させることへの要求が高まっている。さらに低裁断特性を有する接点の場合、従来はＡｇ−ＷＣのように、ＷＣの多量添加により低裁断特性が発揮されていることから、接点材料の導電率が不十分であることに加え、接点材料が硬くなり、その結果、接触抵抗が増大していた。
【０００８】
ＣｕＣｒ系接点材料はＣｒ量を５０ｗｔ％以下とすることで、接触抵抗を低くすることができる。しかしながら、ＣｕＣｒ系接点材料の裁断電流値は高く、低裁断性能は劣っており、低裁断特性を必要とする用途に使用するには、サージ保護装置などの併用が必要であった。このような保護装置には油が使用されていることから、真空遮断器の本来有する環境調和性や少メンテナンスといった利点が損なわれていた。
【０００９】
上記のような背景から、本発明では、低裁断特性を有し、かつ低接触抵抗特性を兼備した真空バルブ用接点材料及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、１〜５０ｗｔ％のＣｒ及び結合している酸素の全体に占める割合が０．１〜１ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２から選ばれる酸化物を含有し残部がＣｕからなり、前記酸化物が粒子状にＣｕマトリックス中に分散しており、前記Ｃｕマトリックス中に分散した粒子状の前記酸化物の表面の少なくとも一部を前記Ｃｒで被覆していることを特徴とする真空バルブ用接点材料である。
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項２に対応する発明は、１〜５０ｗｔ％のＣｒ及び結合している酸素の全体に占める割合が０．１〜１ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２から選ばれる酸化物を含有し残部がＣｕからなり、前記酸化物が粒子状にＣｕマトリックス中に分散しており、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面を前記Ｃｒで被覆していることを特徴とする真空バルブ用接点材料である。
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項６に対応する発明は、１〜１５ｗｔ％のＣｒ及び３ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２を含有し残部がＣｕの割合で配合した粉末を混合して混合粉末を得る工程と、前記工程により得られた混合粉末を、Ｃｕの融点以上でかつ１３００℃以下の温度にて溶解し、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面に前記Ｃｒを存在させるための工程とを具備したことを特徴とする真空バルブ用接点材料の製造方法である。
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項７に対応する発明は、１〜１５ｗｔ％のＣｒ及び３ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２を含有し残部がＣｕの割合で配合した粉末を混合して混合粉末を得る工程と、前記工程により得られた混合粉末を成形し、成形体を得る工程と、前記成形体をＣｕの融点以上でかつ１３００℃以下の温度にて液相焼結し、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面に前記Ｃｒを存在させるための工程とを具備したことを特徴とする真空バルブ用接点材料の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、低裁断特性を有し、かつ低接触抵抗特性を兼備した真空バルブ用接点材料及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、表１〜表８並びに図１、図２を参照して説明する。
【００１６】
本発明の真空バルブ用接点材料は、概略、１〜５０ｗｔ％のＣｒ及び結合している酸素の全体に占める割合が０．１〜１ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２から選ばれる酸化物を含有し残部がＣｕからなり、前記酸化物が粒子状にＣｕマトリックス中に分散しており、前記Ｃｕマトリックス中に分散した粒子状の前記酸化物の表面の少なくとも一部を前記Ｃｒで被覆していることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の真空バルブ用接点材料は、概略、１〜５０ｗｔ％のＣｒ及び結合している酸素の全体に占める割合が０．１〜１ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２から選ばれる酸化物を含有し残部がＣｕからなり、前記酸化物が粒子状にＣｕマトリックス中に分散しており、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面を前記Ｃｒで被覆していることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の真空バルブ用接点材料の製造方法は、概略、１〜１５ｗｔ％のＣｒ及び３ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２を含有し残部がＣｕの割合で配合した粉末を混合して混合粉末を得る工程(第１の工程)と、前記工程により得られた混合粉末を、Ｃｕの融点以上でかつ１３００℃以下の温度にて溶解し、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面に前記Ｃｒを存在させるための工程(第３の工程)とを具備したことを特徴とする製造方法である。
【００１９】
また、本発明の真空バルブ用接点材料の製造方法は、概略、１〜１５ｗｔ％のＣｒ及び３ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２を含有し残部がＣｕの割合で配合した粉末を混合して混合粉末を得る工程(第１の工程)と、前記工程により得られた混合粉末を成形し、成形体を得る工程(第２の工程)と、前記成形体をＣｕの融点以上でかつ１３００℃以下の温度にて液相焼結し、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面に前記Ｃｒを存在させるための工程(第３の工程)とを具備したことを特徴とする製造方法である。
【００２０】
以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
【００２１】
接点材料の製造方法
（接点材料の製造工程）
実施例１〜３および比較例１〜３および比較例９については、以下に示す原料粉末の溶解法による方法を本発明の標準的な製造方法として実施した。
【００２２】
第１の工程の第一例
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を酸化物として選択する。平均粒径４５μｍのＣｕ粉末，平均流径１００μｍのＣｒ粉末および平均粒径１μｍのＡｌ２Ｏ３粉末を準備し、これらを９６：３：１の重量比で混合する。
【００２３】
第３の工程の第一例
混合粉末をアルミナ製の坩堝内の設置して、真空雰囲気中で溶解し鋳型に注型する。
【００２４】
また、実施例４〜１３および比較例９を除いた比較例４〜１３については、以下に示す原料粉末の液相焼結による方法を本発明の標準的な製造方法として実施した。
【００２５】
第１の工程の第二例
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を酸化物として選択する。平均粒径４５μｍのＣｕ粉末，平均流径１００μｍのＣｒ粉末および平均粒径１μｍのＡｌ２Ｏ３粉末を準備し、これらを７５：２４：１の重量比で混合する。
【００２６】
第２の工程の第一例
第１の工程で得られた混合粉末を、例えば８ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力にて成形し、成形体を得る。
【００２７】
第３の工程の第二例
第２の工程で得られた成形体をカーボン製の坩堝内の設置し、るつぼ内の成形体周囲に平均粒径１００μｍのアルミナ粉末を充填し、成形体がアルミナ粉末中に埋没し見えなくなるまでアルミナ粉末を充填する。（設置方法１）このるつぼを１０−３Ｔｏｒｒより高真空な真空雰囲気内において、１２００℃にて３０分保持する。
【００２８】
各実施例および比較例では、上記標準製造条件と部分的に異なる条件にて接点材料を製造し、組成、組織などの特性が異なる材料として、材料的特性および電気的特性の評価を行った。第３の工程での成形体の設置方法については、成形体をカーボン坩堝内にそのまま設置する方法（設置方法２）についても実施した。
【００２９】
[電気的特性評価用真空バルブの構成]
前述のように製造した接点材料の電気的特性評価を実施するために、接点材料を所定の形状に加工し、真空バルブに組み込んだ。
【００３０】
図１は、本実施例を説明するための真空バルブの断面図、図２は図１の電極部分の拡大断面図である。
【００３１】
図１において、遮断室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、この両端に封止金具３ａ、３ｂを介して設けた金属製の蓋体４ａ、４ｂとで真空気密に構成されている。
【００３２】
遮断室１内には、導電棒５，６の対向する端部に取付けられた一対の電極７，８が配設され、上部の電極７を固定電極、下部の電極８を可動電極としている。またこの電極８の電極棒６には、ベローズ９が取付けられ遮断室１内を真空気密に保持しながら電極８の軸方向の移動を可能にしている。また、このベローズ９上部には金属製のアークシールド１０が設けられ、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、電極７，８を覆うように、遮断室１内に金属製のアークシールド１１が設けられ、これにより絶縁容器２がアーク蒸気で覆われることを防止している。
【００３３】
さらに、電極８は、図２に拡大して示す如く、導電棒６にろう付け部１２によって固定されるか、又はかしめによって圧着接続されている。接点１３ａは電極８にろう付け１４によってろう付けで取付けられる。なお、接点１３ｂは、電極７にろう付けにより取付けられる。
【００３４】
〔評価方法および評価条件〕
次に、本発明の製造方法により得られた実施例１〜２０及び比較例１〜１８について、次の表１、表２、表３、表４の各接点の製造条件および、これらに対応する表５、表６、表７、表８の材料組成、材料的特性および電気的特性データを参照しながら考察する。
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】
【表４】
【００３８】
【表５】
【００３９】
【表６】
【００４０】
【表７】
【００４１】
【表８】
【００４２】
ここで、各実施例と各比較例を説明するために、それぞれ得たデータを得た評価方法及び評価条件について説明する。
【００４３】
（材料特性評価）
（１）形状
前述の第３の工程である、液相焼結法により作製した実施例および比較例については、形状が成形体と大きく異なっているものを不良と目視で判断した。なお、形状が不良のものについては加工による接点の取り出しが困難であるため、以下の評価は行なわないこととした。
【００４４】
（２）相対密度
アルキメデス法により密度を測定して組成比から真密度を求めて相対密度に換算した。結果は、実施例１の値を１．００として相対比較し、０．９５以上を合格とした。
【００４５】
（３）導電率
渦電流測定により導電率を評価し、実施例１の測定との相対値で表示し、この値が０．５以上を合格とした。
【００４６】
（電気特性評価）
（１）接触抵抗特性
前記真空バルブに各実施例、比較例の接点を組み込み、接触荷重１２０ｋｇｆでの接触状態で、直流１０Ａを通電して接触抵抗を測定した。１０回の測定における平均値を実施例１と相対比較した値を表５、表６、表７、表８に示し、この値が１．５以下の場合を合格とした。
【００４７】
（２）裁断特性
各実施例、比較例の接点を搭載した真空バルブを０．８ｍ／秒の速度で開極させ、遅れ小電流を遮断した時の裁断電流値を測定した。遮断電流は実効値２０Ａ，５０Ｈｚの条件とした。開極位相はランダムに行い、５００回遮断された時の裁断電流値を各３組の接点について測定し、各実施例、比較例における最大値を実施例１での最大値と相対比較した値を表５、表６、表７、表８に示し、この値が１．５以下の場合を合格とした。
【００４８】
（３）遮断特性
前記真空バルブに各実施例、比較例の接点を組み込み、遮断試験をＪＥＣ規格の５号試験により行い、これにより遮断特性を評価した。
【００４９】
（４）耐電圧特性
進み小電流試験における再点弧発生確率にて評価した。電流は５００Ａであり、回復電圧は１２．５ｋＶである。試験回数は２０００回である。実施例８の再点弧発生確率を１．０とした場合の相対値を示し、この相対値が１．５以下のものを合格とした。
【００５０】
（５）耐溶着特性
それぞれ平面および曲率半径５０ｍｍの球面の接触面を有する１対の接点を真空チャンバー内にセットし、接点を２００Ｎの力で接触させ、１５ｋＡを通電して溶着させた後の引き外しに必要な力を測定する。３対の接点での試験を実施し、平均値を実施例１０と相対比較した値を表５、表６、表７、表８に示す。この値が１．５以下を合格とした。
【００５１】
[各実施例と各比較例との対比]
（実施例１および比較例１）
粉末を溶解する方法で作製した本発明の標準条件である実施例１とＣｒを含まない比較例１とを作製して、特性を評価した。実施例１では、優れた接触抵抗特性と裁断特性を示すが、Ｃｒを含まない比較例１では、組織の均一性に乏しくＣｒの偏在が多い為、裁断電流値の最大値が大きく、不合格となった。
【００５２】
（実施例２〜３および比較例２〜３）
粉末を溶解する方法における標準条件とＣｒ量を変えて作製した実施例、比較例を評価した。Ｃｒ量が１〜１５ｗｔ％の範囲にある実施例２〜３は、優れた接触抵抗特性と裁断特性を示すが、Ｃｒ量が０．５ｗｔ％の比較例２では、比較例１と同様、組織の均一性に乏しくＣｒの偏在が多い為、裁断電流値の最大値が大きく、不合格となった。また、Ｃｒ量が１７ｗｔ％の比較例３では溶解時にＣｒが溶解しきれなかったため、組織中に粗大なＣｒが多く、裁断電流値の最大値が大きく不合格であった。
【００５３】
（実施例４〜５および比較例４〜５）
粉末を液相焼結する方法における標準条件とＣｒ量を変えて作製した実施例、比較例を評価した。Ｃｒ量が１５〜５０ｗｔ％の範囲にある実施例４〜５は、優れた接触抵抗特性と裁断特性を示すが、Ｃｒ量が１３ｗｔ％の比較例４では、欠陥等組織の均一性に乏しくＣｒの偏在が多い為、裁断電流値の最大値が大きく、不合格となった。また、Ｃｒ量が５５ｗｔ％の比較例５ではＣｒ量が多く、導電率が不十分なため、接触抵抗も高すぎるため不合格であった。
【００５４】
（実施例６〜７および比較例６〜７）
粉末を液相焼結する方法の標準条件と焼結温度を変えて作製した実施例、比較例を評価した。焼結温度が１１００〜１３００℃の範囲にある実施例６〜７は、優れた接触抵抗特性と裁断特性を示すが、焼結温度が１０５０℃の比較例６では、Ａｌ２Ｏ３の周囲をＣｒが被覆していないため、裁断電流値の最大値が大きく、不合格となった。また、焼結温度が１３５０℃の比較例７ではＣｕ液相中へのＣｒの溶解量が過度に大きく、形状が大きく変化しており不良であった。なお、１１００℃とＣｕの融点との間の温度においても実験を行なったが、いずれも実施例７および８と同様の結果が得られた。
【００５５】
（実施例８および比較例８）
粉末を液相焼結する方法の標準条件と、焼結する際の坩堝中の成形体の設置方法を変えて作製した実施例、比較例を評価した。成形体の周囲をアルミナ粉末で充填した実施例８は、優れた接触抵抗特性と裁断特性を示すが、アルミナ粉末で充填しなかった比較例８では、形状が大きく変化しており不良であった。
【００５６】
（実施例９および１０）
粉末を液相焼結する方法の標準条件と、酸化物の種類を変えて作製した実施例を評価した。酸化物をＭｇＯとした実施例９およびＴｉＯ２とした実施例１０は、いずれ優れた接触抵抗特性と裁断特性を示した。
【００５７】
以上の実施例においては、本発明の実施例により、良好な接触抵抗と低裁断性を兼備する接点材料が得られることを示したが、さらにＣｒ量とＣｒ粒径を最も望ましい範囲とすれば、遮断性能も兼備できることを以下に示す。
【００５８】
（実施例１１〜１２および比較例９〜１０）
粉末を溶解する方法および液相焼結する方法でＣｒ量を変えて作製した実施例、比較例を評価した。Ｃｒ量が１５〜３５ｗｔ％の範囲にある実施例１１〜１２は、優れた接触抵抗特性と裁断特性を示すが、Ｃｒ量が１３ｗｔ％の比較例９では、Ｃｒ量が不十分のため、遮断直後の絶縁回復が不十分であり、不合格となった。また、Ｃｒ量が４０ｗｔ％の比較例１０ではＣｒ量が多く、通電特性上は問題が無いものの良好な遮断性能を得るには導電率が不十分なため、遮断時の接点表面の温度上昇が大きく、過剰な金属蒸気が発生したため不合格であった。
【００５９】
（実施例１３〜１４および比較例１１〜１２）
粉末を液相焼結する方法の標準条件のＣｒ平均粒径を変えて作製した実施例、比較例を評価した。Ｃｒ平均粒径が３０〜２００μｍの範囲にある実施例１３〜１４は、優れた接触抵抗特性，裁断特性および遮断性能を示すが、Ｃｒ平均粒径が１０μｍの比較例１１では、ガス含有量が高く、遮断直後の絶縁回復が不十分であり、不合格となった。また、Ｃｒ平均粒径が３００μｍの比較例１０では裁断電流値のばらつきが大きく不合格であった。
【００６０】
以上の実施例において、Ｃｒ量が１５〜３５ｗｔ％，Ｃｒ粒径が３０〜２００μｍの範囲において、良好な遮断性能が発揮できることを示した。これに加えて、酸化物の粒径についても適切な範囲とすることにより、耐電圧性能についても優れた値を示すことを以下に示す。
【００６１】
（実施例１５〜１６および比較例１３〜１４）
粉末を液相焼結する方法の標準条件の酸化物の平均粒径を変えて作製した実施例、比較例を評価した。酸化物平均粒径が０．３〜３μｍの範囲にある実施例１５〜１６は、接触抵抗特性，裁断特性，遮断特性および耐電圧特性のいずれも良好な特性を示すが、酸化物平均粒径が０．１μｍの比較例１３では、酸化物が凝集して凝集部に欠陥を形成するため、極端にガス含有量が高くなり不合格となった。また、酸化物平均粒径が５μｍの比較例１４では酸化物の分散度合いが不十分であるため、材料強度が低く、耐電圧特性が不合格であった。
【００６２】
上記実施例では、接触抵抗特性、低裁断特性、遮断特性に加えて耐電圧特性を良好にするための手段を示しているが、一方以下に示す実施例では、接触抵抗特性、低裁断特性、遮断特性に加えて耐溶着特性を良好にする手段を提供するものである。
【００６３】
（実施例１７〜１８および比較例１５〜１６）
粉末を液相焼結する方法の標準条件の粉末混合時にＢｉ粉末を微量添加して作製した実施例、比較例を評価した。Ｂｉ含有量が０．０２〜０．５ｗｔ％の範囲にある実施例１７〜１８は、接触抵抗特性，裁断特性，遮断特性および耐溶着特性のいずれも良好な特性を示すが、Ｂｉ含有量が０．０１ｗｔ％の比較例１５では、Ｃｕ結晶粒界が十分脆化されていないため、耐溶着特性が不合格となった。また、Ｂｉ含有量が１．０ｗｔ％の比較例１６では、Ｂｉの蒸発により遮断特性が不合格となった。
【００６４】
（実施例１９〜２０および比較例１７〜１８）
粉末を液相焼結する方法の標準条件の粉末混合時にＢｉ粉末を微量添加して作製した実施例、比較例を評価した。Ｔｅ含有量が０．０５〜１．０ｗｔ％の範囲にある実施例１９〜２０は、接触抵抗特性，裁断特性，遮断特性および耐溶着特性のいずれも良好な特性を示すが、Ｔｅ含有量が０．０３ｗｔ％の比較例１７では、Ｃｕ結晶粒界が十分脆化されていないため、耐溶着特性が不合格となった。また、Ｔｅ含有量が２．０ｗｔ％の比較例１８では、Ｔｅの蒸発により遮断特性が不合格となった。
【００６５】
以上述べた本発明の実施形態によれば、次のような作用効果が得られる。すなわち、本実施形態の真空バルブ用接点材料は、電子放出能に優れ、かつ、酸素を放出し易い酸化物を含んでいることから、優れた低裁断性能の兼備をはじめて実現している。
【００６６】
また、Ｃｕ系接点材料の場合、Ｃｕとの濡れ性の悪い酸化物の含有は、接点材料中に多くの欠陥を発生させるため、これまで実現されていないが、本発明の実施形態のように、Ｃｒが酸化物表面の少なくとも一部又はまたはＣｕマトリックスと酸化物との界面をＣｒで被覆しているので、酸化物周囲の材料欠陥の形成が抑制され、高い相対密度の接点材料の製造を実現している。
【００６７】
さらに、本発明の実施形態の真空バルブ用接点材料の製造方法によれば、混合粉末を得る工程により得られた混合粉末を、Ｃｕの融点以上でかつ１３００℃以下の温度にて溶解する溶解法又は液相焼結法を使用する工程を含んでいるので、Ｃｕマトリックスと酸化物との界面にＣｒを存在させるための工程を含んでいるので、裁断性能を改善をでき低接触抵抗特性を兼備した真空バルブ用接点材料が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施例を示す真空バルブ用接点材料が適用される真空バルブの断面図。
【図２】図１の要部拡大断面図。
【符号の説明】
【００６９】
１…遮断室、２…絶縁容器、３ａ，３ｂ…封止金具， ４ａ，４ｂ…蓋体、５，６…導電棒、７，８…電極、９…ベローズ、１０，１１…アークシールド、１３ａ，１３ｂ…接点、１４…ろうづけ層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１〜５０ｗｔ％のＣｒ及び結合している酸素の全体に占める割合が０．１〜１ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２から選ばれる酸化物を含有し残部がＣｕからなり、前記酸化物が粒子状にＣｕマトリックス中に分散しており、前記Ｃｕマトリックス中に分散した粒子状の前記酸化物の表面の少なくとも一部を前記Ｃｒで被覆していることを特徴とする真空バルブ用接点材料。
【請求項２】
１〜５０ｗｔ％のＣｒ及び結合している酸素の全体に占める割合が０．１〜１ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２から選ばれる酸化物を含有し残部がＣｕからなり、前記酸化物が粒子状にＣｕマトリックス中に分散しており、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面を前記Ｃｒで被覆していることを特徴とする真空バルブ用接点材料。
【請求項３】
前記Ｃｒの量が１５〜３５ｗｔ％のときであって、前記Ｃｒの大部分が前記Ｃｕマトリックス中に分散しており、前記Ｃｕマトリックス中に分散する前記Ｃｒ粒子の平均粒径が３０〜２００μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空バルブ用接点材料。
【請求項４】
前記酸化物の粒子の平均粒径が０．３〜３μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空バルブ用接点材料。
【請求項５】
０．０２〜０．５ｗｔ％のＢｉまたは０．０５〜１．０ｗｔ％のＴｅを、さらに含む請求項１〜４のいずれか一つに記載の真空バルブ用接点材料。
【請求項６】
１〜１５ｗｔ％のＣｒ及び３ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２を含有し残部がＣｕの割合で配合した粉末を混合して混合粉末を得る工程と、
前記工程により得られた混合粉末を、Ｃｕの融点以上でかつ１３００℃以下の温度にて溶解し、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面に前記Ｃｒを存在させるための工程と、
を具備したことを特徴とする真空バルブ用接点材料の製造方法。
【請求項７】
１〜１５ｗｔ％のＣｒ及び３ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２を含有し残部がＣｕの割合で配合した粉末を混合して混合粉末を得る工程と、
前記工程により得られた混合粉末を成形し、成形体を得る工程と、
前記成形体をＣｕの融点以上でかつ１３００℃以下の温度にて液相焼結し、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面に前記Ｃｒを存在させるための工程と、
を具備したことを特徴とする真空バルブ用接点材料の製造方法。
【請求項１】
１〜５０ｗｔ％のＣｒ及び結合している酸素の全体に占める割合が０．１〜１ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２から選ばれる酸化物を含有し残部がＣｕからなり、前記酸化物が粒子状にＣｕマトリックス中に分散しており、前記Ｃｕマトリックス中に分散した粒子状の前記酸化物の表面の少なくとも一部を前記Ｃｒで被覆していることを特徴とする真空バルブ用接点材料。
【請求項２】
１〜５０ｗｔ％のＣｒ及び結合している酸素の全体に占める割合が０．１〜１ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２から選ばれる酸化物を含有し残部がＣｕからなり、前記酸化物が粒子状にＣｕマトリックス中に分散しており、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面を前記Ｃｒで被覆していることを特徴とする真空バルブ用接点材料。
【請求項３】
前記Ｃｒの量が１５〜３５ｗｔ％のときであって、前記Ｃｒの大部分が前記Ｃｕマトリックス中に分散しており、前記Ｃｕマトリックス中に分散する前記Ｃｒ粒子の平均粒径が３０〜２００μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空バルブ用接点材料。
【請求項４】
前記酸化物の粒子の平均粒径が０．３〜３μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空バルブ用接点材料。
【請求項５】
０．０２〜０．５ｗｔ％のＢｉまたは０．０５〜１．０ｗｔ％のＴｅを、さらに含む請求項１〜４のいずれか一つに記載の真空バルブ用接点材料。
【請求項６】
１〜１５ｗｔ％のＣｒ及び３ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２を含有し残部がＣｕの割合で配合した粉末を混合して混合粉末を得る工程と、
前記工程により得られた混合粉末を、Ｃｕの融点以上でかつ１３００℃以下の温度にて溶解し、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面に前記Ｃｒを存在させるための工程と、
を具備したことを特徴とする真空バルブ用接点材料の製造方法。
【請求項７】
１〜１５ｗｔ％のＣｒ及び３ｗｔ％以下のＡｌ２Ｏ３ ，ＭｇＯまたはＴｉＯ２を含有し残部がＣｕの割合で配合した粉末を混合して混合粉末を得る工程と、
前記工程により得られた混合粉末を成形し、成形体を得る工程と、
前記成形体をＣｕの融点以上でかつ１３００℃以下の温度にて液相焼結し、前記Ｃｕマトリックスと前記酸化物との界面に前記Ｃｒを存在させるための工程と、
を具備したことを特徴とする真空バルブ用接点材料の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−３０２６１３（Ｐ２００６−３０２６１３Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２１４６１（Ｐ２００５−１２１４６１）
【出願日】平成１７年４月１９日（２００５．４．１９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９５０１９５９９）芝府エンジニアリング株式会社 (40)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１９日（２００５．４．１９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９５０１９５９９）芝府エンジニアリング株式会社 (40)
【Ｆターム（参考）】
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