(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空バルブ用接点材料であって、
前記真空バルブ用接点材料は、微細化されたＷ、Ｍｏ、ＴｉＣ、ＷＣ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃの少なくとも１種類を含有する耐弧成分の粉末に所定の圧力を加えて成形された圧粉体に、少なくとも導電成分のＣｕが溶浸されたことで得られた前記Ｃｕと前記耐弧成分との合金であり、
前記粉末、前記圧粉体、前記合金のいずれかのとき、水素中又は真空中で熱処理が行われたことにより前記耐弧成分の表面に付着していた酸化物質が除去されたことで得られた構成を有することを特徴とする真空バルブ用接点材料。
【請求項２】
前記圧粉体、又は、前記合金は、第３成分のＳｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｃｒを少なくとも１種類含有させられ成形された、又は、溶浸させられたことで得られた構成を有す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材料。
【請求項３】
前記合金は、前記Ｃｕの溶融温度を基準にし、−３８０℃〜−３０℃の熱処理が行われたことで得られた構成を有す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、耐弧成分を含有する接点の耐電圧特性を向上し得る真空バルブ用接点材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｃｕ−Ｗ系接点材料は、高融点、高硬度の耐弧成分Ｗを含有していることから、高耐電圧接点材料として広く用いられている。また、Ｗ粒径を数μｍ以下に微細化することにより、更に、耐電圧特性が向上することが知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００３】
しかしながら、Ｗの微細化、均質性を追求した結果、Ｗ粉末の比表面積が増大し、酸素ガスや水分などの吸着や酸化反応が進み、Ｃｕを溶浸後、所定の特性が得られないことがあった。具体的には、Ｗを微細化したＣｕ−Ｗ接点では、酸素量の増加と未溶浸部の発生によるポア（空孔）の生成に伴う密度低下があり、耐電圧特性が低下する傾向にあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７１４３６号公報
【特許文献２】特開２００６−２３３２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、粒径を微細化し、比表面積を増大させた耐弧成分の表面に酸素ガスや水分などが吸着する汚れを低減し、耐電圧特性の向上を図った真空バルブ用接点材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、実施形態の真空バルブ用接点材料は、真空バルブ用接点材料であって、前記真空バルブ用接点材料は、微細化されたＷ、Ｍｏ、ＴｉＣ、ＷＣ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃの少なくとも１種類を含有する耐弧成分の粉末に所定の圧力を加えて成形された圧粉体に、少なくとも導電成分のＣｕが溶浸されたことで得られた前記Ｃｕと前記耐弧成分との合金であり、前記粉末、前記圧粉体、前記合金のいずれかのとき、水素中又は真空中で熱処理が行われたことにより前記耐弧成分の表面に付着していた酸化物質が除去されたことで得られた構成を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例に係る接点材料を用いる真空バルブの構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
先ず、接点材料を用いる真空バルブを図１を参照して説明する。図１に示すように、アルミナ磁器よりな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、端部に固定側電極５と固定側接点６が固着されている。固定側接点６に対向し、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の開口部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の自由端が封着され、固定端が可動側封着金具３の開口部に封着されている。これにより、真空絶縁容器１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。接点６、７の周りには、筒状のアークシールド１１が設けられている。
【０００９】
次に、接点６、７の評価方法を説明する。合金の評価では、組成分析、酸素量の分析、密度測定を行った。耐電圧特性では、真空バルブを模擬した真空チェンバーに各条件で製造した接点を例えば１ｍｍの所定のギャップを持たせて配置し、絶縁破壊電圧を求めた。絶縁破壊電圧は、３〜５回の平均値を算出した。接点形状は、φ２０ｍｍ×ｔ２ｍｍとした。以下、本発明の実施例を表１を参照して説明する。
【実施例】
【００１０】
（比較例１、実施例１、２）
比較例１では、粒径０．１〜９μｍで平均粒径０．７μｍのＷ粉末を、例えば１ｔｏｎ／ｃｍ２の所定圧力で成形し、相対密度５０％の圧粉体を作製した。この圧粉体にＣｕを載置し、水素雰囲気中で例えば１２００℃−３０分の所定温度の所定時間保持し、Ｃｕを溶浸し、Ｃｕ−５０Ｗ合金を得た。以下、耐弧成分の粒径、成形方法、溶浸方法は、同様である。Ｗ粉末はメーカーから購入した原料のままであり、圧粉体にするときや溶浸後に後述する熱処理を行っていない。その結果、酸素量は３５０ｐｐｍ、相対密度は９５．７％で空隙率４．３％であった。また、絶縁破壊電圧を求め、これを基準値とした。
【００１１】
ここで、粒径０．１〜９μｍで平均粒径０．７μｍのものを、微細化された耐弧成分と称する。
【００１２】
実施例１では、粒径０．１〜９μｍで平均粒径０．７μｍのＷ粉末を水素雰囲気中で５００℃−３０分の熱処理を行い、相対密度５０％の圧粉体に成形した。これにＣｕを溶浸し、Ｃｕ−５０Ｗの合金を得た。その結果、酸素量は９０ｐｐｍ、相対密度は９９．１％で空隙率０．９％であった。絶縁破壊電圧は、比較例１の１．２倍であった。組織観察では、Ｗ粉末の粒径を超えるような大きなポアは見られなかった。これは、Ｗ粉末を熱処理することにより、酸素ガスや水分などの汚れが除去され、Ｃｕとの濡れ性が向上したものと考えられる。
【００１３】
実施例２では、平均粒径０．７μｍのＷ粉末を相対密度５０％の圧粉体に成形し、この圧粉体を真空雰囲気中で１０００℃−３０分の熱処理を行い、Ｃｕを溶浸し、Ｃｕ−５０Ｗの合金を得た。その結果、酸素量は７０ｐｐｍ、相対密度は９９．４％で空隙率０．６％であった。絶縁破壊電圧は、比較例１の１．２５倍であった。組織観察では、大きなポアは見られなかった。これは、圧粉体を熱処理することにより、酸素ガスや水分などの汚れが除去され、Ｃｕとの濡れ性が向上したものと考えられる。
【００１４】
ここで、実施例１、２での熱処理を、加熱により、耐弧成分のＷの表面に付着している酸化物質を除去する熱処理と称す。
【００１５】
（実施例３〜５）
実施例３では、平均粒径０．７μｍのＷ−Ｓｂの粉末を相対密度５０％の圧粉体に成形し、この圧粉体を真空雰囲気中で１０００℃−３０分の熱処理を行い、Ｃｕを溶浸し、Ｃｕ−５０Ｗ−１Ｓｂの合金を得た。その結果、酸素量は８０ｐｐｍ、空隙率は０．７％であった。絶縁破壊電圧は、比較例１の１．２倍であった。組織観察では、大きなポアは見られなかった。これは、Ｓｂのような第３成分により、Ｃｕを溶浸する際に耐弧成分の表面を清浄化したものと考えられる。第３成分は、Ｃｕに殆ど固溶せず、導電率を大きく低下させないものである。
【００１６】
実施例４では、平均粒径０．７μｍのＭｏ−Ｃｒの粉末を相対密度６０％のＣｕ−６０Ｍｏ−２Ｃｒの圧粉体に成形し、この圧粉体を真空雰囲気中で１０００℃−３０分の熱処理を行い、Ｃｕを溶浸し、Ｃｕ−４０Ｍｏ−１Ｃｒの合金を得た。その結果、酸素量は７０ｐｐｍ、空隙率は０．５％であった。絶縁破壊電圧は、比較例１の１．２倍であった。組織観察では、大きなポアは見られなかった。これは、実施例３と同様に、耐弧成分Ｍｏの表面を第３成分のＣｒが清浄化したものと考えられる。
【００１７】
実施例５では、平均粒径０．７μｍのＴｉＣの粉末を相対密度７０％のＣｕ−７０ＴｉＣの圧粉体に成形し、この圧粉体を真空雰囲気中で１０００℃−３０分の熱処理を行い、Ｃｕ−１Ｃｒを溶浸し、Ｃｕ−４５ＴｉＣ−０．３Ｃｒの合金を得た。その結果、酸素量は７０ｐｐｍ、空隙率は０．５％であった。絶縁破壊電圧は、比較例１の１．２倍であった。組織観察では、大きなポアは見られなかった。これは、実施例３と同様に、耐弧成分ＴｉＣの表面を耐弧成分のＣｒが清浄化したものと考えられる。
【００１８】
ここで、実施例３〜５の熱処理を、第３成分により、耐弧成分のＷ、Ｍｏ、ＴｉＣの表面に付着している酸化物質を除去する熱処理と称す。
【００１９】
（実施例６〜８）
実施例６〜８では、平均粒径０．７μｍのＷ粉末を相対密度５０％のＣｕ−５０Ｗの圧粉体に成形し、この圧粉体にＣｕ−１Ｂｉを溶浸し、Ｃｕ−５０Ｗ−１Ｂｉの合金を得た。ただし、溶浸後には、真空雰囲気中で３０分の熱処理を行った。実施例６では７００℃、実施例７では９００℃、実施例８では１０５０℃である。その結果、実施例６から順に、酸素量は８０ｐｐｍ、７０ｐｐｍ、５０ｐｐｍ、空隙率は０．７％、０．５％、０．５％であった。絶縁破壊電圧は、１．１５〜１．２倍であり、組織観察では大きなポアは見られなかった。導電成分のＣｕの融点１０８３℃を基準にし、−３８０℃〜−３０℃の範囲で熱処理による特性向上が見られた。
【００２０】
ここで、実施例６〜８での熱処理を、第３成分Ｂｉにより、耐弧成分のＷの表面に付着している酸化物質を除去する熱処理と称す。
【００２１】
上記実施例の真空バルブ用接点材料によれば、耐弧成分の粉末のとき、圧粉体のとき、合金にしたときに、熱処理を行って微細化された耐弧成分に付着している汚れを除去しているので、Ｃｕが満遍なく溶浸して空隙率が低下し、耐電圧特性を向上させることができる。
【００２２】
上記の実施例では、耐弧成分にＷ、Ｍｏ、ＴｉＣを用いて説明したが、ＷＣ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃなどを含めた複数種類を用いることができる。また、第３成分についてもＳｂ、Ｂｉ、Ｃｒ以外にＴｅなどを含めた複数種類を用いることができる。
【００２３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【表１】
0006055176.tif 000002
【符号の説明】
【００２４】
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
【図１】
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