真空遮断器用接点材料
【課題】低サージ性と耐溶着性とを両立させた真空遮断器用接点材料を得る。
【解決手段】真空に保持された絶縁容器２内に接離自在の一対の接点１３ａ、１３ｂを有する真空バルブであって、この接点１３ａ、１３ｂは、低サージ性と耐溶着性とを両立させることが可能となるＮｉＡｇとＮｉＷＣとの合金からなり、ＮｉＷＣを３４．８〜６７．０重量％とし、残部をＮｉＡｇとしたことを特徴とする。
【解決手段】真空に保持された絶縁容器２内に接離自在の一対の接点１３ａ、１３ｂを有する真空バルブであって、この接点１３ａ、１３ｂは、低サージ性と耐溶着性とを両立させることが可能となるＮｉＡｇとＮｉＷＣとの合金からなり、ＮｉＷＣを３４．８〜６７．０重量％とし、残部をＮｉＡｇとしたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｇ−ＷＣ系接点材料に係り、ＮｉＡｇとＮｉＷＣとで構成し、裁断特性と耐溶着性とを改善し得る真空遮断器用接点材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
低サージ型の真空遮断器では、異常サージ電圧の発生を抑制するため、裁断電流値を小さくすることが要求されている。電動機などの誘導性回路で電流を遮断し、裁断電流値が大きくなると、異常サージ電圧が発生し易く、負荷の絶縁を破壊させたり燃焼させることがある。
【０００３】
そこで、ＷＣの優れた熱電子放出性と、ＡｇがＷＣと比較して大幅に高い蒸気圧特性を有していることを利用したＡｇ−ＷＣ合金を用いた接点材料が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、高蒸気圧元素であるＢｉを多量に含有させたＣｕ−Ｂｉ合金を用いた接点材料が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、耐溶着性に対しては、Ｂｉを結晶粒境に偏析して析出させ、合金自体を脆化させて低い溶着引き外し力を実現した接点材料が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
また、Ｃｏを０〜３％含むＡｇ−Ｃｕ−ＷＣ−Ｃｏ合金を用いた接点材料が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
また、補助成分としてＣｏの代わりに同じＦｅ族元素であるＮｉを少量利用したＡｇ−ＷＣ−Ｎｉ合金を用いるものが提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【特許文献１】特開２００６−２２８６８４号公報 （第３ページ、図１）
【特許文献２】特公昭３５−１４９７４号公報 （第５ページ、第４図）
【特許文献３】特開平４−２０６１２２号公報 （第３ページ、第１図）
【特許文献４】特公昭４１−１２１３１号公報 （第４ページ、第１図）
【特許文献５】特開平８−２９３２３３号公報 （第５ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来の接点材料を用いた真空遮断器においては、裁断特性（以下、低サージ性）と耐溶着性とを両立させた真空遮断器用接点材料が実現されていないという問題があり、改良が望まれていた。
【０００９】
特許文献１に記載されているＡｇ−ＷＣ接点では、ＷＣの高い熱電子放出性と、Ａｇの高い蒸気圧特性によって低サージ性はある程度満たされている。しかしながら、過度にＡｇの選択的蒸発が起こった場合には、接点表面ではＷＣの露出が促進され、過度の温度上昇と接触抵抗上昇によって耐溶着性が不十分となる。
【００１０】
特許文献２に記載されているＢｉを１０％程度多量に添加したＣｕ−Ｂｉ接点では、Ｂｉ蒸気量が十分に供給されている間は低サージ性は維持されるものの、接点開閉の経過とともに表面相のＢｉが蒸発損失し低サージ性は低下する。また、耐電圧特性の劣化も指摘される。
【００１１】
特許文献３に記載されているＢｉを０．５％程度添加したＣｕ−Ｂｉ接点では、耐溶着性は十分であるものの、低サージ性は期待できない。また、接点空間へ過度にＢｉが供給されるようになると耐電圧特性が著しく低下する。
【００１２】
特許文献４に記載されているＡｇ−Ｃｕ−ＷＣ−Ｃｏ接点では、優れた低サージ性を有しているが、導電率が低いため、十分に大きな電流を流すことができない。このため、接点表面層と内部とでＡｇ量とＣｕ量を変化させ、接点表面層では熱伝導性を低くし、接点全体では平均熱伝導性を高く維持させているものの、耐溶着性は改善されない。
【００１３】
特許文献５に記載されているＡｇ−ＷＣ−Ｎｉ接点や前述のＡｇ−Ｃｕ−ＷＣ−Ｃｏ接点では、Ａｇ、ＷＣがそのままの形態で接点表面に存在しているので、Ａｇ部分はＡｇが基本的性質として持っている柔らかさが原因となって、接点開閉によりミクロ領域における表面荒れを示し、接触抵抗特性に影響を及ぼすとともに、耐溶着性の低下に関与する。また、ＷＣ部分は開閉動作の進行により、接触抵抗特性、温度特性に影響を及ぼすとともに、低サージ性の不安定化に関与する。
【００１４】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、Ａｇが有している上記欠点を減少させ、耐溶着性を改善するとともに、ＷＣが持っている上記欠点も減少させ、耐溶着性と低サージ性とを両立させた真空遮断器用接点材料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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の真空遮断器用接点材料は、ＮｉＡｇとＮｉＷＣとからなる真空遮断器用接点材料であって、前記ＮｉＷＣを３４．８〜６７．０重量％とし、残部をＮｉＡｇとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＮｉＡｇとＮｉＷＣとで接点材料を構成しているので、接点の開閉、遮断経過による接点の表面形態を改善でき、安定した低サージ性と耐溶着性とを備えたものにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明による真空遮断器用接点材料を具体的に説明する。
【００１８】
真空遮断器用接点材料の成分としては、ＮｉＡｇとＮｉＷＣとからなる接点合金において、ＮｉＷＣが３４．８〜６７．０重量％、残部がＮｉＡｇで構成され、該合金中のＮｉはＮｉＷＣ化合物、ＮｉＡｇとして存在し、それらの総Ｎｉ量を０．２〜２重量％、ＮｉＡｇ中のＮｉ量を０．０１（ゼロ含まず）〜０．１重量％とする。これにより、耐溶着性と低サージ性とを両立させることができる。
【００１９】
接点合金の製造では、固相焼結法、溶浸法のいずれも実施が可能である。固相焼結法の選択は溶浸法の選択よりも耐溶着性を一層改善する。溶浸法の選択は遮断特性の一層の向上に寄与する。合金中のＮｉは、局部的に偏在することなくＮｉＷＣ化合物、ＮｉＡｇとして存在することが好ましい。Ｎｉの局部的偏在は、耐溶着性と低サージ性の両立を阻害する。
【００２０】
接点合金の製造で使用するＮｉ粉の粒子直径は０．５〜１０μｍ、好ましくは１〜５μｍとし、ＷＣ粉の粒子直径は０．５〜１５μｍ、好ましくは１〜６μｍとする。そしてＮｉＷＣ中のＮｉを均一に分布させることで、裁断電流値の分布のバラツキが少なくなり低サーシ性を一層安定させることができる。ＮｉＷＣ、ＮｉＡｇの平均粒子直径の大きさが、上記数値の範囲外の時には、低サージ性と耐溶着性の両方に対して好ましくない。上記数値より小の時には、ガス吸着の問題などの製造技術上の問題が多い。上記数値より大の時には、接点面の激しい荒損、接触抵抗値の増大、裁断電流値のバラツキ幅の増大、過度に大きな溶着引き外し力の出現など耐溶着性の低下を招く。
【００２１】
このような接点材料において、先ず、ＮｉＡｇの作用について説明する。
【００２２】
ＮｉとＡｇでは溶融温度と硬さに大きな違いを持っているため、接点の開閉、遮断時のアークによって、Ａｇの荒損が激しく起こる。ＮｉとＡｇを複合化してＮｉＡｇとすることによって、開閉動作の進行で発生する接点表面のＡｇ部分の荒損の進展を抑制することができる。ＮｉとＡｇの複合化の形態は、稀薄のＮｉがＡｇの表面を包含する領域と、Ａｇと極微量のＮｉが固溶状態にある領域とで形成される。ここで、極微量の程度とは、ＮｉＡｇに対するＮｉ量を０．０１〜０．１重量％の範囲にすることである。
【００２３】
このような状態を得るには、例１として、スパッタ法、電子照射法などの物理的手段でＡｇ粉表面に被覆したＮｉを熱処理によってＡｇ内部に拡散させる方法（例１Ａ）と、Ａｇ粉とＷＣ粉との混合粉あるいは成型体に対してＮｉを蒸着法、スパッタ法、電子照射法などで被覆し熱処理によってＡｇＷＣ内部に拡散させる方法（例１Ｂ）とがある。
【００２４】
例１Ａと例１Ｂとを比較すると、後述するＮｉＷＣと、例１Ａで得たＮｉＡｇとを利用してＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点を製造する場合の方が、例１Ｂの方法よりも低サージ性のバラツキ幅が減少する利点を持つ。しかし、例１Ｂの方法のようにＡｇ粉とＷＣ粉との混合粉あるいは成型体を利用する場合では製造が簡便でコスト上の利点を持ち、本発明の実施では両者の選択が可能である。
【００２５】
例２として、酢酸Ｎｉ等の溶液中に前記Ａｇ粉を浸漬させＡｇ表面にＮｉを析出させた後、熱処理によってこのＮｉをＡｇ内部に拡散させる化学的手段がある。
【００２６】
例３として、溶解法によって所定比率のＮｉとＡｇとを重量偏析しないような条件でＮｉＡｇ合金溶融液とし、この合金溶液を噴霧状とし急速冷却し強制的に微細ＮｉＡｇ合金粉末とする方法がある。
【００２７】
ＮｉＡｇに対する微量Ｎｉ量の制御は、例１、例２ではスパッタ時間や浸漬時間で行い、例３では溶解前の秤量比率の調整で行うことができる。
【００２８】
このようにして製造したＮｉＡｇを接点製造の原料として利用するとによって、Ａｇを利用した時よりも安定した接触抵抗特性、温度特性を保ち、特にジュール熱による溶着発生を軽減させ耐溶着性を安定にする効果を発揮する。アークによる溶着発生に対しても耐溶着性の安定化効果を発揮する。更に、Ｎｉの存在はＮｉＡｇとＮｉＷＣとの間の濡れ性を改善する結果、適度に高い合金密度を得て耐電圧特性にも安定した特性を発揮する。
【００２９】
なお、本発明では、０．０１重量％未満のＮｉが存在した場合をＡｇとし、０．０１重量％以上のＮｉが存在した場合をＮｉＡｇとする。
【００３０】
本発明では、ＮｉＡｇに対するＮｉ量を０．０１（ゼロ含まず）〜０．１重量％の範囲とすることによって、従来のＡｇ−ＷＣ合金におけるＡｇ部分の持つ表面Ａｇ部分の荒損、Ａｇ部分の軟らかさなどの欠点を改善することができる。
【００３１】
次に、ＮｉＷＣについて説明する。
【００３２】
ＷＣとＮｉＷＣとを比較した場合、ＷＣは電流開閉あるいは遮断動作の経過によって、アークによる表面形態の幾何学的変化や、原料中に微量に残存している酸素との反応によるＷＣ表面の酸化の進行でＷＣ表面からの熱電子放出性に変化を生じ、低サージ性が低下する。また、微量酸素との反応によるＷＣ表面酸化は、ＮｉＷＣとＮｉＡｇとの複合化作業に際して、ＮｉＡｇとの間の濡れ性を阻害し、ＮｉＷＣとＮｉＡｇとの結び付きの強度の低下で健全なＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点合金の製造の支障となる。
【００３３】
しかしながら、ＮｉＷＣでは、開閉動作の進行に伴うＷＣ表面の微量酸化や表面形態の幾何学的変化を抑制し、低サージ性を安定化させることができる。ＮｉとＷＣの複合化の形態は、稀薄のＮｉがＷＣの表面を包含する領域、極微量で微小Ｎｉ粒子がＷＣ表面に固着した状態にある領域で形成する。
【００３４】
このような状態を得るには、例４として、スパッタ法、電子照射法などの物理的手段でＮｉをＷＣ粉表面に被覆させ熱処理によってＮｉＷＣ複合体とする方法（例４Ａ）と、ＷＣ粉とＡｇ粉とを混合した混合粉に対してＮｉが被覆されるように熱処理しＮｉＷＣ複合体とする方法（例４Ｂ）がある。
【００３５】
例４Ａと例４Ｂとを比較すると、例４Ａで得たＮｉＷＣと、上述の例１Ａで得たＮｉＡｇとを利用してＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点を製造する場合の方が、例４Ｂの方法よりも低サージ性のバラツキ幅が減少する利点を持つ。一方、例４Ｂの方法では製造が簡便でコスト上の利点を持ち、本発明の実施では両者の選択が可能である。
【００３６】
例５として、酢酸Ｎｉ等の金属塩溶液中にＷＣ粉を浸漬させ、ＷＣ表面にＮｉを析出させる化学的手段がある。
【００３７】
例６として、溶融状態にあるＮｉ蒸気をＷＣ表面へ噴霧し、ＮｉＷＣ複合体の粉末とする。
【００３８】
例７として、真空溶解中のＮｉ蒸気をＷＣ粉の表面に照射しＮｉを被覆したり、固着させてＮｉＷＣ複合体とする（例７Ａ）。この場合もＷＣ粉とＡｇ粉との混合粉の表面に照射したＮｉを被覆したり、固着させてＮｉＷＣ複合体とする（例７Ｂ）。
【００３９】
例８として、遊星型ボールミル機による７Ｇ（Ｇは重力の加速度）程度の高エネルギーでＷＣ表面にＮｉを溶融被覆する機械的手段がある。
【００４０】
ＮｉＷＣに対する微量Ｎｉ量の制御は、例４、例５ではスパッタ時間や浸漬時間で容易に制御できる。例６では噴霧時間の調整で制御する。例７では照射時間の調整で制御する。例８では回転速度、時間によって制御する。
【００４１】
このようにして製造したＮｉＷＣを接点製造の原料として利用することによって、Ｎｉの作用によりＷＣ表面は酸化などに対して安定し、低サージ性を安定させることができる。本発明では、ＮｉＡｇとＮｉＷＣの両者で接点が構成され、接点中の総Ｎｉ量を０．２〜２重量％とすることによって、耐溶着性と低サージ性とを両立させることができる。
【００４２】
次に、Ａｇ−ＷＣ−Ｎｉ接点と、ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点との差異を説明する。
【００４３】
ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点では、ＮｉＡｇ中のＮｉとＮｉＷＣ中のＮｉが両者間の濡れ性向上の作用を発揮し、両者の結合を補助する結果、接点内部の気孔の残存を抑制し安定した密度を持つ良質のＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ合金となる。その結果、遮断特性、耐電圧特性を維持した上で、低サージ性と耐溶着性の両立を得ることができる。
【００４４】
導電性成分において、ＡｇをＮｉＡｇとすることは、遮断時のアークによりＡｇ表面が受ける荒損を軽減し、接触抵抗特性などの安定化に有益となる。耐弧性成分において、ＷＣをＮｉＷＣとすることは、Ｎｉの存在によってＷＣは微量の残存酸素との反応による汚染被膜の生成を抑制し、長期に亘り熱電子放出性に対して安定した状態を保つ結果、変動の少ない裁断電流値を示す。
【００４５】
次に、ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点を搭載する真空バルブの説明をする。
【００４６】
図１に示すように、遮断室１は絶縁材料により円筒状に形成された絶縁容器２と、この両端に環状の封止金具３ａ、３ｂを介して設けた金属製の蓋体４ａ、４ｂとで真空蜜に構成されている。
【００４７】
遮断室１内には、互いの通電軸５、６の対向する端部に取り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。通電軸６には、伸縮自在のベローズ９が取り付けられ、遮断室１内を真空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。ベローズ９の上部には、金属製のアークシールド１０が設けられ、ベローズ９が遮断時のアークによる金属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内に金属製の筒状のアークシールド１１が設けられ、絶縁容器２内面がアーク蒸気で覆われるのを防止している。更に、可動側の電極８は、図２に示すように、通電軸６にろう付け部１２によって固定されるか、かしめによって圧着接続される。接点１３ａは、電極８にろう付け部１４により取り付けられる。固定側においても可動側と同様である。
【００４８】
次に、接点の製造方法を説明する。
【００４９】
ＮｉＡｇに対して、先ず必要とするＮｉ量を決定した後、原料とするＮｉＡｇを、例１〜例３の方法のいずれかで調製する。次に、ＮｉＷＣに対しても必要とするＮｉ量を決定し、原料とするＮｉＷＣを、例４〜例８の方法のいずれかで調製する。
【００５０】
（接点の製造方法１）
ＮｉＡｇ粉を４ｋｇ、ＮｉＷＣを６ｋｇ秤量し均一に混合後、４トン／ｃｍ２で成型した成型体を真空中９５０℃で３時間の焼結を行いＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点を製造する。合金中のＮｉＡｇ量は、秤量時の比率で調整する。必要により焼結後の接点に対して再度の加圧成型を行ったり、焼結温度、時間を制御して密度の調整を行うことも可能である。
【００５１】
（接点の製造方法２）
Ａｇ粉を４ｋｇ、ＷＣを６ｋｇ秤量し均一に混合後、４トン／ｃｍ２で成型した成型体の表面にＮｉ蒸気を供給しながら、真空中９５０℃で３時間の焼結を行いＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点を製造する。合金中のＮｉＡｇ量は、秤量時の比率で調整する。必要により焼結後の接点に対して再度の加圧成型を行ったり、焼結温度、時間を制御して密度の調整してもよい。
【００５２】
（接点の製造方法３）
ＮｉＷＣ粉を１．５トン／ｃｍ２で成型した成型体を、１１５０℃で１時間の仮焼結を行って製造した仮焼結体中の空孔中に、１０８０℃でＮｉＡｇを溶浸させ、ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点を製造する。合金中のＮｉＡｇ量は、成型体を得る時の成型圧力、焼結体を得る時の焼結温度で調整する。
【００５３】
（接点の製造方法４）
初めから目標比率のＮｉＡｇ粉とＮｉＷＣ粉とを秤量し混合体を得て、この混合体を成型圧４トン／ｃｍ２で成型して得た成型体を、ＮｉＡｇ粉の溶融温度直下の温度、例えば９４０℃で仮焼結し、次いでこの仮焼結体を７トン／ｃｍ２の圧力で再加圧の後、ＮｉＡｇの溶融温度直上の温度、例えば９９０℃で再焼結してＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点を製造する。ＮｉＡｇ量の調整は、最初の秤量によって選択する。密度の調整は仮焼結、再焼結時の温度の選択、仮焼結、再焼結前の成型圧力の選択によって行うことができる。
【実施例】
【００５４】
ＮｉＡｇを前述した例１Ａの方法でＡｇ粉表面にＮｉを被覆した後、そのＮｉを熱処理によってＡｇ内部に拡散させ、ＮｉＡｇを準備するとともに、前述した例６の方法で溶融状態にあるＮｉ蒸気をＷＣ表面へ噴霧し、ＮｉＷＣ複合粉末を準備する。このＮｉＡｇとＮｉＷＣとを混合機で所定比率（３０．５重量％〜７５．１重量％）で均一に混合した後、６トン／ｃｍ２で成型を行うとともに、真空中において９５０℃で焼結し、ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点を製造した。
【００５５】
なお、参考例１として、所定量のＡｇ、ＷＣ、Ｃｏを均一に混合し、４トン／ｃｍ２で成型後、９４０℃で焼結し、Ａｇ−ＷＣ−Ｃｏ接点を製造した。また、参考例２として、所定量のＡｇ、ＷＣ、Ｎｉを均一に混合し、４トン／ｃｍ２で成型後、９４０℃で焼結し、Ａｇ−ＷＣ−Ｎｉ接点を製造した。
【００５６】
このように製造した接点を１０−３Ｐａ以下に排気した真空バルブに組み込み低サージ性と耐溶着性を評価した。低サージ性は、開極速度０．８ｍ／秒で５０Ｈｚ、２０Ａ（実効値）の電流を５００回遮断した時の裁断電流値を測定した。接点数３個について平均値および最大値を測定した。なお、実施例２の裁断電流値の平均値を基準の［Ｂ１］とし、表１の基準に従って相対比較した。
【００５７】
また、耐溶着性は、直径１５ｍｍで一方の表面を曲率１００ｍｍ、他方の表面を平板状に加工した接点を１０−３Ｐａ以下に排気した組み立て式の真空バルブに装着配置し、両接点間に１ｋＡの電流を通電し接点間に溶着を発生させた後、軸方向に引離す時の溶着引き離し力を測定した。測定結果は、１０組の接点について測定した。なお、実施例２の溶着引き離し力を基準の［ａ１］とし、表２の基準に従って相対比較した。
【表１】
【表２】
【００５８】
ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点の条件とその評価結果を表３に示す。
【表３】
【００５９】
（参考例１、２）
両者とも低サージ性については、評価Ｂ３、Ｂ２であり合格であるが、耐溶着性が評価ｙ、ｘ〜ｙであり不合格である。顕微鏡調査の結果、ＣｏまたはＮｉの分散が十分に制御されていなかった。
【００６０】
（実施例１〜４、比較例１、２）
接点中のＮｉＷＣ量が３０．５重量％では、低サージ性が評価Ａ〜Ｂ２で合格であったものの、耐溶着性が評価ｂ３〜ｘでありバラツキが見られ、低サージ性と耐溶着性の両立が得られず不合格である（比較例１）。
【００６１】
これに対して、接点中のＮｉＷＣ量が３４．８〜６７．０重量％の範囲では、低サージ性が評価Ｂ１〜Ｂ２、評価Ｂ１、評価Ｂ２であり、耐溶着性も評価ａ１〜ａ２、評価ａ１、評価ｂ２〜ｂ３、評価ｂ３であり、低サージ性と耐溶着性の両立が得られた（実施例１〜４）。
【００６２】
評価後の接点表面のＥＰＭＡ観察（走査型電子顕微鏡）によれば、評価後の接点表面は過度の荒損もなく、また微量Ｎｉが接点表面に均一に分散し安定した表面状態を示していた（実施例１〜４）。
【００６３】
しかし、接点中のＮｉＷＣ量が７５．１重量％では、低サージ性は一部に合格の評価Ｂ２があったり、一部に不合格の評価Ｙがあり、バラツキが大である。更に、耐溶着性も評価ｘ〜ｚであり、低サージ性と耐溶着性の両立が得られなかった。その上、ＮｉＷＣ量の増大によって接点材料としての導電率の低下が大きく、遮断時に過度の温度上昇、接触抵抗値の増加が見られ遮断性能の低下がある（比較例２）。
【００６４】
なお、製造プロセス上で経済性に優れる例１Ｂに示した方法で製造した混合粉を原料として使用してＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点とした場合では、低サージ性において、実施例１の評価Ｂ１〜Ｂ２は評価Ｂ２〜Ｂ３に、実施例２の評価Ｂ１は評価Ｂ１〜Ｂ２に、実施例３の評価Ｂ２は評価Ｂ２〜Ｂ３に、実施例４の評価Ｂ２は評価Ｂ２〜Ｂ３になり、バラツキ幅が僅かに拡大の傾向にあった。しかしながら、いずれも合格の範囲にあり、耐溶着性も良好であった。
【００６５】
（実施例５〜９、比較例３〜５）
ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点中の総Ｎｉ量が０．１重量％では、低サージ性は良好の評価Ｂ２であるが、耐溶着性がｂ２〜ｘであり、低サージ性と耐溶着性の両立が得られなかった（比較例３）。これは、ＮｉＡｇとＮｉＷＣとの間の濡れ性の改善効果が低く、ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ合金として十分な密度が得られないとともに気孔が残存し易いためと考えられる。このような状態になると、遮断特性にも好ましくない影響を与える。総Ｎｉ量が０．１重量％未満でも、同じ傾向である。
【００６６】
これに対して、ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点中の総Ｎｉ量が０．２〜２重量％では、低サージ性は良好の評価Ｂ２、評価Ｂ１〜Ｂ２、評価Ａ〜Ｂ１であるとともに、耐溶着性も評価ｂ２〜ａ２、評価ａ１〜ａ２、評価ｂ１〜ａ２、評価ｂ２、評価ｂ２〜ｂ３であり、いずれも合格の範囲であり、低サージ性と耐溶着性の両立が得られた（実施例５〜９）。
【００６７】
しかし、ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点中の総Ｎｉ量が２．４重量％と３．５重量％では、純Ｎｉは顕微鏡組織的には、接点中の主としてＮｉＡｇとＮｉＷＣとの界面に存在し、遮断後の接触面内に純Ｎｉの存在が認められた。その結果、低サージ性は評価Ｂ１から評価Ｘまで広いバラツキを示す上、耐溶着性も評価ｂ３から評価ｚで低下した（比較例４、５）。
【００６８】
（実施例１０〜１３、比較例６〜８）
ＮｉＡｇとＮｉＷＣで構成される接点中のＮｉＡｇ中のＮｉ量は、所定値以上添加すると接点面に純Ｎｉの偏析が見られるようになり、接触面の荒損を招くなどによって接触抵抗特性、温度上昇特性に影響を与え、低サージ性と耐溶着性の両立を阻害する。ＮｉＡｇ中のＮｉ量が０．０１重量％未満では、低サージ性にバラツキが発生し、評価Ｂ２〜Ｙであるとともに、耐溶着性も評価ｙであり、低サージ性と耐溶着性の両立は得られない（比較例６）。
【００６９】
これに対して、ＮｉＡｇ中のＮｉ量が０．０１〜０．１重量％では、低サージ性が良好の評価Ｂ２、評価Ｂ１〜Ｂ２であるとともに、耐溶着性も良好の評価ｂ２〜ｂ３、評価ａ１〜ａ２、評価ａ２〜ａ３、評価ｂ２〜ｂ３であり、いずれも合格の範囲であり、低サージ性と耐溶着性の両立が得られた（実施例１０〜１３）。
【００７０】
しかし、ＮｉＡｇ中のＮｉ量が０．２重量％と０．３重量％では、耐溶着性の低下が大きく評価ｘ、評価ｙを示し、低サージ性と耐溶着性の両立は得られず好ましくない（比較例７〜８）。
【００７１】
上記実施例の真空遮断器用接点材料によれば、ＮｉＡｇとＮｉＷＣとで接点を構成しているので、安定した低サージ性と耐溶着性とを得ることができる。
【００７２】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。上記実施例では、真空遮断器に用いられる接点材料について説明したが、空気を遮断媒体とした気中遮断器に用いられる接点材料にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施例に係る真空バルブの構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例に係る真空バルブの可動側接点を示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００７４】
１ 遮断室
２ 絶縁容器
３ａ、３ｂ 封止金具
４ａ、４ｂ 蓋体
５、６ 通電軸
７、８ 電極
９ ベローズ
１０、１１ アークシールド
１２、１４ ろう付け部
１３ａ、１３ｂ 接点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｇ−ＷＣ系接点材料に係り、ＮｉＡｇとＮｉＷＣとで構成し、裁断特性と耐溶着性とを改善し得る真空遮断器用接点材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
低サージ型の真空遮断器では、異常サージ電圧の発生を抑制するため、裁断電流値を小さくすることが要求されている。電動機などの誘導性回路で電流を遮断し、裁断電流値が大きくなると、異常サージ電圧が発生し易く、負荷の絶縁を破壊させたり燃焼させることがある。
【０００３】
そこで、ＷＣの優れた熱電子放出性と、ＡｇがＷＣと比較して大幅に高い蒸気圧特性を有していることを利用したＡｇ−ＷＣ合金を用いた接点材料が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、高蒸気圧元素であるＢｉを多量に含有させたＣｕ−Ｂｉ合金を用いた接点材料が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、耐溶着性に対しては、Ｂｉを結晶粒境に偏析して析出させ、合金自体を脆化させて低い溶着引き外し力を実現した接点材料が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
また、Ｃｏを０〜３％含むＡｇ−Ｃｕ−ＷＣ−Ｃｏ合金を用いた接点材料が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
また、補助成分としてＣｏの代わりに同じＦｅ族元素であるＮｉを少量利用したＡｇ−ＷＣ−Ｎｉ合金を用いるものが提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【特許文献１】特開２００６−２２８６８４号公報 （第３ページ、図１）
【特許文献２】特公昭３５−１４９７４号公報 （第５ページ、第４図）
【特許文献３】特開平４−２０６１２２号公報 （第３ページ、第１図）
【特許文献４】特公昭４１−１２１３１号公報 （第４ページ、第１図）
【特許文献５】特開平８−２９３２３３号公報 （第５ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来の接点材料を用いた真空遮断器においては、裁断特性（以下、低サージ性）と耐溶着性とを両立させた真空遮断器用接点材料が実現されていないという問題があり、改良が望まれていた。
【０００９】
特許文献１に記載されているＡｇ−ＷＣ接点では、ＷＣの高い熱電子放出性と、Ａｇの高い蒸気圧特性によって低サージ性はある程度満たされている。しかしながら、過度にＡｇの選択的蒸発が起こった場合には、接点表面ではＷＣの露出が促進され、過度の温度上昇と接触抵抗上昇によって耐溶着性が不十分となる。
【００１０】
特許文献２に記載されているＢｉを１０％程度多量に添加したＣｕ−Ｂｉ接点では、Ｂｉ蒸気量が十分に供給されている間は低サージ性は維持されるものの、接点開閉の経過とともに表面相のＢｉが蒸発損失し低サージ性は低下する。また、耐電圧特性の劣化も指摘される。
【００１１】
特許文献３に記載されているＢｉを０．５％程度添加したＣｕ−Ｂｉ接点では、耐溶着性は十分であるものの、低サージ性は期待できない。また、接点空間へ過度にＢｉが供給されるようになると耐電圧特性が著しく低下する。
【００１２】
特許文献４に記載されているＡｇ−Ｃｕ−ＷＣ−Ｃｏ接点では、優れた低サージ性を有しているが、導電率が低いため、十分に大きな電流を流すことができない。このため、接点表面層と内部とでＡｇ量とＣｕ量を変化させ、接点表面層では熱伝導性を低くし、接点全体では平均熱伝導性を高く維持させているものの、耐溶着性は改善されない。
【００１３】
特許文献５に記載されているＡｇ−ＷＣ−Ｎｉ接点や前述のＡｇ−Ｃｕ−ＷＣ−Ｃｏ接点では、Ａｇ、ＷＣがそのままの形態で接点表面に存在しているので、Ａｇ部分はＡｇが基本的性質として持っている柔らかさが原因となって、接点開閉によりミクロ領域における表面荒れを示し、接触抵抗特性に影響を及ぼすとともに、耐溶着性の低下に関与する。また、ＷＣ部分は開閉動作の進行により、接触抵抗特性、温度特性に影響を及ぼすとともに、低サージ性の不安定化に関与する。
【００１４】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、Ａｇが有している上記欠点を減少させ、耐溶着性を改善するとともに、ＷＣが持っている上記欠点も減少させ、耐溶着性と低サージ性とを両立させた真空遮断器用接点材料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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の真空遮断器用接点材料は、ＮｉＡｇとＮｉＷＣとからなる真空遮断器用接点材料であって、前記ＮｉＷＣを３４．８〜６７．０重量％とし、残部をＮｉＡｇとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＮｉＡｇとＮｉＷＣとで接点材料を構成しているので、接点の開閉、遮断経過による接点の表面形態を改善でき、安定した低サージ性と耐溶着性とを備えたものにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明による真空遮断器用接点材料を具体的に説明する。
【００１８】
真空遮断器用接点材料の成分としては、ＮｉＡｇとＮｉＷＣとからなる接点合金において、ＮｉＷＣが３４．８〜６７．０重量％、残部がＮｉＡｇで構成され、該合金中のＮｉはＮｉＷＣ化合物、ＮｉＡｇとして存在し、それらの総Ｎｉ量を０．２〜２重量％、ＮｉＡｇ中のＮｉ量を０．０１（ゼロ含まず）〜０．１重量％とする。これにより、耐溶着性と低サージ性とを両立させることができる。
【００１９】
接点合金の製造では、固相焼結法、溶浸法のいずれも実施が可能である。固相焼結法の選択は溶浸法の選択よりも耐溶着性を一層改善する。溶浸法の選択は遮断特性の一層の向上に寄与する。合金中のＮｉは、局部的に偏在することなくＮｉＷＣ化合物、ＮｉＡｇとして存在することが好ましい。Ｎｉの局部的偏在は、耐溶着性と低サージ性の両立を阻害する。
【００２０】
接点合金の製造で使用するＮｉ粉の粒子直径は０．５〜１０μｍ、好ましくは１〜５μｍとし、ＷＣ粉の粒子直径は０．５〜１５μｍ、好ましくは１〜６μｍとする。そしてＮｉＷＣ中のＮｉを均一に分布させることで、裁断電流値の分布のバラツキが少なくなり低サーシ性を一層安定させることができる。ＮｉＷＣ、ＮｉＡｇの平均粒子直径の大きさが、上記数値の範囲外の時には、低サージ性と耐溶着性の両方に対して好ましくない。上記数値より小の時には、ガス吸着の問題などの製造技術上の問題が多い。上記数値より大の時には、接点面の激しい荒損、接触抵抗値の増大、裁断電流値のバラツキ幅の増大、過度に大きな溶着引き外し力の出現など耐溶着性の低下を招く。
【００２１】
このような接点材料において、先ず、ＮｉＡｇの作用について説明する。
【００２２】
ＮｉとＡｇでは溶融温度と硬さに大きな違いを持っているため、接点の開閉、遮断時のアークによって、Ａｇの荒損が激しく起こる。ＮｉとＡｇを複合化してＮｉＡｇとすることによって、開閉動作の進行で発生する接点表面のＡｇ部分の荒損の進展を抑制することができる。ＮｉとＡｇの複合化の形態は、稀薄のＮｉがＡｇの表面を包含する領域と、Ａｇと極微量のＮｉが固溶状態にある領域とで形成される。ここで、極微量の程度とは、ＮｉＡｇに対するＮｉ量を０．０１〜０．１重量％の範囲にすることである。
【００２３】
このような状態を得るには、例１として、スパッタ法、電子照射法などの物理的手段でＡｇ粉表面に被覆したＮｉを熱処理によってＡｇ内部に拡散させる方法（例１Ａ）と、Ａｇ粉とＷＣ粉との混合粉あるいは成型体に対してＮｉを蒸着法、スパッタ法、電子照射法などで被覆し熱処理によってＡｇＷＣ内部に拡散させる方法（例１Ｂ）とがある。
【００２４】
例１Ａと例１Ｂとを比較すると、後述するＮｉＷＣと、例１Ａで得たＮｉＡｇとを利用してＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点を製造する場合の方が、例１Ｂの方法よりも低サージ性のバラツキ幅が減少する利点を持つ。しかし、例１Ｂの方法のようにＡｇ粉とＷＣ粉との混合粉あるいは成型体を利用する場合では製造が簡便でコスト上の利点を持ち、本発明の実施では両者の選択が可能である。
【００２５】
例２として、酢酸Ｎｉ等の溶液中に前記Ａｇ粉を浸漬させＡｇ表面にＮｉを析出させた後、熱処理によってこのＮｉをＡｇ内部に拡散させる化学的手段がある。
【００２６】
例３として、溶解法によって所定比率のＮｉとＡｇとを重量偏析しないような条件でＮｉＡｇ合金溶融液とし、この合金溶液を噴霧状とし急速冷却し強制的に微細ＮｉＡｇ合金粉末とする方法がある。
【００２７】
ＮｉＡｇに対する微量Ｎｉ量の制御は、例１、例２ではスパッタ時間や浸漬時間で行い、例３では溶解前の秤量比率の調整で行うことができる。
【００２８】
このようにして製造したＮｉＡｇを接点製造の原料として利用するとによって、Ａｇを利用した時よりも安定した接触抵抗特性、温度特性を保ち、特にジュール熱による溶着発生を軽減させ耐溶着性を安定にする効果を発揮する。アークによる溶着発生に対しても耐溶着性の安定化効果を発揮する。更に、Ｎｉの存在はＮｉＡｇとＮｉＷＣとの間の濡れ性を改善する結果、適度に高い合金密度を得て耐電圧特性にも安定した特性を発揮する。
【００２９】
なお、本発明では、０．０１重量％未満のＮｉが存在した場合をＡｇとし、０．０１重量％以上のＮｉが存在した場合をＮｉＡｇとする。
【００３０】
本発明では、ＮｉＡｇに対するＮｉ量を０．０１（ゼロ含まず）〜０．１重量％の範囲とすることによって、従来のＡｇ−ＷＣ合金におけるＡｇ部分の持つ表面Ａｇ部分の荒損、Ａｇ部分の軟らかさなどの欠点を改善することができる。
【００３１】
次に、ＮｉＷＣについて説明する。
【００３２】
ＷＣとＮｉＷＣとを比較した場合、ＷＣは電流開閉あるいは遮断動作の経過によって、アークによる表面形態の幾何学的変化や、原料中に微量に残存している酸素との反応によるＷＣ表面の酸化の進行でＷＣ表面からの熱電子放出性に変化を生じ、低サージ性が低下する。また、微量酸素との反応によるＷＣ表面酸化は、ＮｉＷＣとＮｉＡｇとの複合化作業に際して、ＮｉＡｇとの間の濡れ性を阻害し、ＮｉＷＣとＮｉＡｇとの結び付きの強度の低下で健全なＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点合金の製造の支障となる。
【００３３】
しかしながら、ＮｉＷＣでは、開閉動作の進行に伴うＷＣ表面の微量酸化や表面形態の幾何学的変化を抑制し、低サージ性を安定化させることができる。ＮｉとＷＣの複合化の形態は、稀薄のＮｉがＷＣの表面を包含する領域、極微量で微小Ｎｉ粒子がＷＣ表面に固着した状態にある領域で形成する。
【００３４】
このような状態を得るには、例４として、スパッタ法、電子照射法などの物理的手段でＮｉをＷＣ粉表面に被覆させ熱処理によってＮｉＷＣ複合体とする方法（例４Ａ）と、ＷＣ粉とＡｇ粉とを混合した混合粉に対してＮｉが被覆されるように熱処理しＮｉＷＣ複合体とする方法（例４Ｂ）がある。
【００３５】
例４Ａと例４Ｂとを比較すると、例４Ａで得たＮｉＷＣと、上述の例１Ａで得たＮｉＡｇとを利用してＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点を製造する場合の方が、例４Ｂの方法よりも低サージ性のバラツキ幅が減少する利点を持つ。一方、例４Ｂの方法では製造が簡便でコスト上の利点を持ち、本発明の実施では両者の選択が可能である。
【００３６】
例５として、酢酸Ｎｉ等の金属塩溶液中にＷＣ粉を浸漬させ、ＷＣ表面にＮｉを析出させる化学的手段がある。
【００３７】
例６として、溶融状態にあるＮｉ蒸気をＷＣ表面へ噴霧し、ＮｉＷＣ複合体の粉末とする。
【００３８】
例７として、真空溶解中のＮｉ蒸気をＷＣ粉の表面に照射しＮｉを被覆したり、固着させてＮｉＷＣ複合体とする（例７Ａ）。この場合もＷＣ粉とＡｇ粉との混合粉の表面に照射したＮｉを被覆したり、固着させてＮｉＷＣ複合体とする（例７Ｂ）。
【００３９】
例８として、遊星型ボールミル機による７Ｇ（Ｇは重力の加速度）程度の高エネルギーでＷＣ表面にＮｉを溶融被覆する機械的手段がある。
【００４０】
ＮｉＷＣに対する微量Ｎｉ量の制御は、例４、例５ではスパッタ時間や浸漬時間で容易に制御できる。例６では噴霧時間の調整で制御する。例７では照射時間の調整で制御する。例８では回転速度、時間によって制御する。
【００４１】
このようにして製造したＮｉＷＣを接点製造の原料として利用することによって、Ｎｉの作用によりＷＣ表面は酸化などに対して安定し、低サージ性を安定させることができる。本発明では、ＮｉＡｇとＮｉＷＣの両者で接点が構成され、接点中の総Ｎｉ量を０．２〜２重量％とすることによって、耐溶着性と低サージ性とを両立させることができる。
【００４２】
次に、Ａｇ−ＷＣ−Ｎｉ接点と、ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点との差異を説明する。
【００４３】
ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点では、ＮｉＡｇ中のＮｉとＮｉＷＣ中のＮｉが両者間の濡れ性向上の作用を発揮し、両者の結合を補助する結果、接点内部の気孔の残存を抑制し安定した密度を持つ良質のＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ合金となる。その結果、遮断特性、耐電圧特性を維持した上で、低サージ性と耐溶着性の両立を得ることができる。
【００４４】
導電性成分において、ＡｇをＮｉＡｇとすることは、遮断時のアークによりＡｇ表面が受ける荒損を軽減し、接触抵抗特性などの安定化に有益となる。耐弧性成分において、ＷＣをＮｉＷＣとすることは、Ｎｉの存在によってＷＣは微量の残存酸素との反応による汚染被膜の生成を抑制し、長期に亘り熱電子放出性に対して安定した状態を保つ結果、変動の少ない裁断電流値を示す。
【００４５】
次に、ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点を搭載する真空バルブの説明をする。
【００４６】
図１に示すように、遮断室１は絶縁材料により円筒状に形成された絶縁容器２と、この両端に環状の封止金具３ａ、３ｂを介して設けた金属製の蓋体４ａ、４ｂとで真空蜜に構成されている。
【００４７】
遮断室１内には、互いの通電軸５、６の対向する端部に取り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。通電軸６には、伸縮自在のベローズ９が取り付けられ、遮断室１内を真空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。ベローズ９の上部には、金属製のアークシールド１０が設けられ、ベローズ９が遮断時のアークによる金属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内に金属製の筒状のアークシールド１１が設けられ、絶縁容器２内面がアーク蒸気で覆われるのを防止している。更に、可動側の電極８は、図２に示すように、通電軸６にろう付け部１２によって固定されるか、かしめによって圧着接続される。接点１３ａは、電極８にろう付け部１４により取り付けられる。固定側においても可動側と同様である。
【００４８】
次に、接点の製造方法を説明する。
【００４９】
ＮｉＡｇに対して、先ず必要とするＮｉ量を決定した後、原料とするＮｉＡｇを、例１〜例３の方法のいずれかで調製する。次に、ＮｉＷＣに対しても必要とするＮｉ量を決定し、原料とするＮｉＷＣを、例４〜例８の方法のいずれかで調製する。
【００５０】
（接点の製造方法１）
ＮｉＡｇ粉を４ｋｇ、ＮｉＷＣを６ｋｇ秤量し均一に混合後、４トン／ｃｍ２で成型した成型体を真空中９５０℃で３時間の焼結を行いＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点を製造する。合金中のＮｉＡｇ量は、秤量時の比率で調整する。必要により焼結後の接点に対して再度の加圧成型を行ったり、焼結温度、時間を制御して密度の調整を行うことも可能である。
【００５１】
（接点の製造方法２）
Ａｇ粉を４ｋｇ、ＷＣを６ｋｇ秤量し均一に混合後、４トン／ｃｍ２で成型した成型体の表面にＮｉ蒸気を供給しながら、真空中９５０℃で３時間の焼結を行いＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点を製造する。合金中のＮｉＡｇ量は、秤量時の比率で調整する。必要により焼結後の接点に対して再度の加圧成型を行ったり、焼結温度、時間を制御して密度の調整してもよい。
【００５２】
（接点の製造方法３）
ＮｉＷＣ粉を１．５トン／ｃｍ２で成型した成型体を、１１５０℃で１時間の仮焼結を行って製造した仮焼結体中の空孔中に、１０８０℃でＮｉＡｇを溶浸させ、ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点を製造する。合金中のＮｉＡｇ量は、成型体を得る時の成型圧力、焼結体を得る時の焼結温度で調整する。
【００５３】
（接点の製造方法４）
初めから目標比率のＮｉＡｇ粉とＮｉＷＣ粉とを秤量し混合体を得て、この混合体を成型圧４トン／ｃｍ２で成型して得た成型体を、ＮｉＡｇ粉の溶融温度直下の温度、例えば９４０℃で仮焼結し、次いでこの仮焼結体を７トン／ｃｍ２の圧力で再加圧の後、ＮｉＡｇの溶融温度直上の温度、例えば９９０℃で再焼結してＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点を製造する。ＮｉＡｇ量の調整は、最初の秤量によって選択する。密度の調整は仮焼結、再焼結時の温度の選択、仮焼結、再焼結前の成型圧力の選択によって行うことができる。
【実施例】
【００５４】
ＮｉＡｇを前述した例１Ａの方法でＡｇ粉表面にＮｉを被覆した後、そのＮｉを熱処理によってＡｇ内部に拡散させ、ＮｉＡｇを準備するとともに、前述した例６の方法で溶融状態にあるＮｉ蒸気をＷＣ表面へ噴霧し、ＮｉＷＣ複合粉末を準備する。このＮｉＡｇとＮｉＷＣとを混合機で所定比率（３０．５重量％〜７５．１重量％）で均一に混合した後、６トン／ｃｍ２で成型を行うとともに、真空中において９５０℃で焼結し、ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点を製造した。
【００５５】
なお、参考例１として、所定量のＡｇ、ＷＣ、Ｃｏを均一に混合し、４トン／ｃｍ２で成型後、９４０℃で焼結し、Ａｇ−ＷＣ−Ｃｏ接点を製造した。また、参考例２として、所定量のＡｇ、ＷＣ、Ｎｉを均一に混合し、４トン／ｃｍ２で成型後、９４０℃で焼結し、Ａｇ−ＷＣ−Ｎｉ接点を製造した。
【００５６】
このように製造した接点を１０−３Ｐａ以下に排気した真空バルブに組み込み低サージ性と耐溶着性を評価した。低サージ性は、開極速度０．８ｍ／秒で５０Ｈｚ、２０Ａ（実効値）の電流を５００回遮断した時の裁断電流値を測定した。接点数３個について平均値および最大値を測定した。なお、実施例２の裁断電流値の平均値を基準の［Ｂ１］とし、表１の基準に従って相対比較した。
【００５７】
また、耐溶着性は、直径１５ｍｍで一方の表面を曲率１００ｍｍ、他方の表面を平板状に加工した接点を１０−３Ｐａ以下に排気した組み立て式の真空バルブに装着配置し、両接点間に１ｋＡの電流を通電し接点間に溶着を発生させた後、軸方向に引離す時の溶着引き離し力を測定した。測定結果は、１０組の接点について測定した。なお、実施例２の溶着引き離し力を基準の［ａ１］とし、表２の基準に従って相対比較した。
【表１】
【表２】
【００５８】
ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点の条件とその評価結果を表３に示す。
【表３】
【００５９】
（参考例１、２）
両者とも低サージ性については、評価Ｂ３、Ｂ２であり合格であるが、耐溶着性が評価ｙ、ｘ〜ｙであり不合格である。顕微鏡調査の結果、ＣｏまたはＮｉの分散が十分に制御されていなかった。
【００６０】
（実施例１〜４、比較例１、２）
接点中のＮｉＷＣ量が３０．５重量％では、低サージ性が評価Ａ〜Ｂ２で合格であったものの、耐溶着性が評価ｂ３〜ｘでありバラツキが見られ、低サージ性と耐溶着性の両立が得られず不合格である（比較例１）。
【００６１】
これに対して、接点中のＮｉＷＣ量が３４．８〜６７．０重量％の範囲では、低サージ性が評価Ｂ１〜Ｂ２、評価Ｂ１、評価Ｂ２であり、耐溶着性も評価ａ１〜ａ２、評価ａ１、評価ｂ２〜ｂ３、評価ｂ３であり、低サージ性と耐溶着性の両立が得られた（実施例１〜４）。
【００６２】
評価後の接点表面のＥＰＭＡ観察（走査型電子顕微鏡）によれば、評価後の接点表面は過度の荒損もなく、また微量Ｎｉが接点表面に均一に分散し安定した表面状態を示していた（実施例１〜４）。
【００６３】
しかし、接点中のＮｉＷＣ量が７５．１重量％では、低サージ性は一部に合格の評価Ｂ２があったり、一部に不合格の評価Ｙがあり、バラツキが大である。更に、耐溶着性も評価ｘ〜ｚであり、低サージ性と耐溶着性の両立が得られなかった。その上、ＮｉＷＣ量の増大によって接点材料としての導電率の低下が大きく、遮断時に過度の温度上昇、接触抵抗値の増加が見られ遮断性能の低下がある（比較例２）。
【００６４】
なお、製造プロセス上で経済性に優れる例１Ｂに示した方法で製造した混合粉を原料として使用してＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点とした場合では、低サージ性において、実施例１の評価Ｂ１〜Ｂ２は評価Ｂ２〜Ｂ３に、実施例２の評価Ｂ１は評価Ｂ１〜Ｂ２に、実施例３の評価Ｂ２は評価Ｂ２〜Ｂ３に、実施例４の評価Ｂ２は評価Ｂ２〜Ｂ３になり、バラツキ幅が僅かに拡大の傾向にあった。しかしながら、いずれも合格の範囲にあり、耐溶着性も良好であった。
【００６５】
（実施例５〜９、比較例３〜５）
ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点中の総Ｎｉ量が０．１重量％では、低サージ性は良好の評価Ｂ２であるが、耐溶着性がｂ２〜ｘであり、低サージ性と耐溶着性の両立が得られなかった（比較例３）。これは、ＮｉＡｇとＮｉＷＣとの間の濡れ性の改善効果が低く、ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ合金として十分な密度が得られないとともに気孔が残存し易いためと考えられる。このような状態になると、遮断特性にも好ましくない影響を与える。総Ｎｉ量が０．１重量％未満でも、同じ傾向である。
【００６６】
これに対して、ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点中の総Ｎｉ量が０．２〜２重量％では、低サージ性は良好の評価Ｂ２、評価Ｂ１〜Ｂ２、評価Ａ〜Ｂ１であるとともに、耐溶着性も評価ｂ２〜ａ２、評価ａ１〜ａ２、評価ｂ１〜ａ２、評価ｂ２、評価ｂ２〜ｂ３であり、いずれも合格の範囲であり、低サージ性と耐溶着性の両立が得られた（実施例５〜９）。
【００６７】
しかし、ＮｉＡｇ−ＮｉＷＣ接点中の総Ｎｉ量が２．４重量％と３．５重量％では、純Ｎｉは顕微鏡組織的には、接点中の主としてＮｉＡｇとＮｉＷＣとの界面に存在し、遮断後の接触面内に純Ｎｉの存在が認められた。その結果、低サージ性は評価Ｂ１から評価Ｘまで広いバラツキを示す上、耐溶着性も評価ｂ３から評価ｚで低下した（比較例４、５）。
【００６８】
（実施例１０〜１３、比較例６〜８）
ＮｉＡｇとＮｉＷＣで構成される接点中のＮｉＡｇ中のＮｉ量は、所定値以上添加すると接点面に純Ｎｉの偏析が見られるようになり、接触面の荒損を招くなどによって接触抵抗特性、温度上昇特性に影響を与え、低サージ性と耐溶着性の両立を阻害する。ＮｉＡｇ中のＮｉ量が０．０１重量％未満では、低サージ性にバラツキが発生し、評価Ｂ２〜Ｙであるとともに、耐溶着性も評価ｙであり、低サージ性と耐溶着性の両立は得られない（比較例６）。
【００６９】
これに対して、ＮｉＡｇ中のＮｉ量が０．０１〜０．１重量％では、低サージ性が良好の評価Ｂ２、評価Ｂ１〜Ｂ２であるとともに、耐溶着性も良好の評価ｂ２〜ｂ３、評価ａ１〜ａ２、評価ａ２〜ａ３、評価ｂ２〜ｂ３であり、いずれも合格の範囲であり、低サージ性と耐溶着性の両立が得られた（実施例１０〜１３）。
【００７０】
しかし、ＮｉＡｇ中のＮｉ量が０．２重量％と０．３重量％では、耐溶着性の低下が大きく評価ｘ、評価ｙを示し、低サージ性と耐溶着性の両立は得られず好ましくない（比較例７〜８）。
【００７１】
上記実施例の真空遮断器用接点材料によれば、ＮｉＡｇとＮｉＷＣとで接点を構成しているので、安定した低サージ性と耐溶着性とを得ることができる。
【００７２】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。上記実施例では、真空遮断器に用いられる接点材料について説明したが、空気を遮断媒体とした気中遮断器に用いられる接点材料にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施例に係る真空バルブの構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例に係る真空バルブの可動側接点を示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００７４】
１ 遮断室
２ 絶縁容器
３ａ、３ｂ 封止金具
４ａ、４ｂ 蓋体
５、６ 通電軸
７、８ 電極
９ ベローズ
１０、１１ アークシールド
１２、１４ ろう付け部
１３ａ、１３ｂ 接点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮｉＡｇとＮｉＷＣとからなる真空遮断器用接点材料であって、
前記ＮｉＷＣを３４．８〜６７．０重量％とし、
残部をＮｉＡｇとしたことを特徴とする真空遮断器用接点材料。
【請求項２】
前記ＮｉＡｇと前記ＮｉＷＣに含有されるＮｉは、ＮｉＷＣ化合物とＮｉＡｇとして存在し、その総Ｎｉ量を０．２〜２重量％としたことを特徴とする請求項１に記載の真空遮断器用接点材料。
【請求項３】
前記ＮｉＡｇ中のＮｉ量を０．０１〜０．１重量％としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空遮断器用接点材料。
【請求項１】
ＮｉＡｇとＮｉＷＣとからなる真空遮断器用接点材料であって、
前記ＮｉＷＣを３４．８〜６７．０重量％とし、
残部をＮｉＡｇとしたことを特徴とする真空遮断器用接点材料。
【請求項２】
前記ＮｉＡｇと前記ＮｉＷＣに含有されるＮｉは、ＮｉＷＣ化合物とＮｉＡｇとして存在し、その総Ｎｉ量を０．２〜２重量％としたことを特徴とする請求項１に記載の真空遮断器用接点材料。
【請求項３】
前記ＮｉＡｇ中のＮｉ量を０．０１〜０．１重量％としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空遮断器用接点材料。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−８７７４６（Ｐ２００９−８７７４６Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５６４０６（Ｐ２００７−２５６４０６）
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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