(57)【要約】      （修正有）【解決手段】Ａｇ−ＷＣ系接点材料にＡｇ２Ｔｅを０．０２〜１．０％質量％含有させた。このＡｇ２Ｔｅは、接点１３ａ・１３ｂのマトリックスを構成するＡｇと、ＷＣとの界面に、大きさ（直径又は厚さ）を０．０１〜０．２μｍの範囲としたＡｇ２Ｔｅ被膜または粒子の形態で存在すると共に、マトリックスを構成するＡｇ中にも析出してＡｇ２Ｔｅ析出物として存在する。真空バルブの接点として使用時には、電流開閉、電流遮断時の加熱より僅かに付着したＡｇ２Ｔｅ被膜が接点表面を覆い平滑性を維持し、耐電圧特性を改善する。【効果】Ａｇ−ＷＣ系接点材料中にＡｇ２Ｔｅを所定割合で存在させた組成を有していることにより、電流開閉あるいは電流遮断後でも平滑性が維持されるために耐電圧特性が改善される。従って、従来のＡｇ−ＷＣ系接点の持つ、優れた裁断特性を維持した上で、耐電圧性を向上させ、信頼性の高い真空遮断器を提供できる。【選択図】図１
2006228684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｇを２０〜６０質量％、テルル化銀を０．０２〜１．０％質量％含み、残部が炭化タングステンからなる真空バルブ用接点材料。
【請求項２】
前記テルル化銀の大きさが０．０１〜２μｍであることを特徴とする請求項１記載の真空バルブ用接点材料。
【請求項３】
前記炭化タングステンを、炭化モリブデン、タングステン及びモリブデンから選ばれる１種または２種以上で置換した組成を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の真空バルブ用接点材料。
【請求項４】
前記テルル化銀が、Ａｇ２Ｔｅの他に、Ａｇ７Ｔｅ４、Ａｇ１２Ｔｅ７、Ａｇ３Ｔｅ２及びＡｇＴｅから選ばれる１種又は２種以上のテルル−銀化合物を含有するものであることを特徴とする請求項１記載の真空バルブ用接点材料。
【請求項５】
更に、Ｃｏ、Ｎｉ及びＦｅから選ばれる１種を５質量％以下で含有することを特徴とする請求項１〜４から選ばれるいずれか１項に記載の真空バルブ用接点材料。
【請求項６】
請求項１〜５から選ばれるいずれか１項に記載の真空バルブ用接点材料からなる接点を備えることを特徴とする真空バルブ。
【請求項７】
Ａｇ、テルル化銀及び炭化タングステンを含有する真空バルブ用接点材料の原料の焼結を、焼結後の冷却時におけるＡｇ２Ｔｅの溶融温度からＡｇ２Ｔｅの溶融温度−２００℃までの温度範囲における冷却速度を１０℃／秒以上の条件で行う工程と、
焼結後に成形加工して得られた接点を、ろう付けにより真空バルブの電極に接合を、接点の加熱保持時間を３０分以内とし、接合後の冷却時における接合温度からＡｇ２Ｔｅの溶融温度−２００℃までの温度範囲における冷却速度を１０℃／秒以上の条件で行う工程と、
を有することを特徴とする真空バルブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裁断特性に優れ耐電圧特性を改善した接点材料並びにその接点材料を搭載した低サ−ジ型真空バルブ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧受電設備等に使用され、常規状態の電路の他、異常状態、特に短絡状態における電路を開閉する目的で設置される真空遮断器は、対向する固定接点及び可動接点の２つの開閉可能な接点を有する真空バルブを備え、真空バルブ中の接点の開閉により電路の開閉が真空中で行われる。この真空遮断器は、真空中における優れたアークの消弧力及び絶縁性能を利用したものであって、開極時に生じるアークが真空中で高速拡散するため、容易に大電流を遮断することができ、また、絶縁能力が優れているため、接点間隔が小さくできるので、小型・軽量である。
【０００３】
このような優れた遮断性能を有する反面、真空遮断器では、電流遮断時の急激な電流変化、いわゆる電流裁断現象によりサ−ジが発生することがあり、このサージが系統や負荷に及ぼす影響が問題であった。特に、モ−タなどのような高サ−ジインピ−ダンスの負荷の回路に用いられる場合、大きなサ−ジが発生するため、負荷機器に及ぼす影響がいっそう懸念される。このため、サージから負荷機器を保護するために、真空遮断器にサ−ジ保護装置を併用する場合が多かった。しかし、このようなサ−ジ保護装置は、油を含むのが一般的で、真空遮断器の持つ環境調和および不燃構造といった利点を阻害するものとなっていた。
【０００４】
そこで、近年、電流遮断瞬時の電流の落差（裁断電流値）の小さい低サ−ジ型真空遮断器が開発され、７．２ｋＶクラスの分野において使用されている。低サ−ジ型真空遮断器に用いられて好適な真空バルブの接点材料としては特許文献１〜３に開示されている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、炭化タングステン（ＷＣ）と銀（Ａｇ）とを複合化した合金の接点を用いた真空密閉器が開示されている。このＡｇ−ＷＣ系合金を用いた接点は、ＷＣの存在による熱電子放出効果などによって優れた裁断特性を発揮するとされている。
【０００６】
また、特許文献２では、低裁断特性と低接触抵抗特性とを兼備する材料として、Ａｇ−Ｃｕ−ＷＣ系接点材料について、Ａｇと銅（Ｃｕ）との含有量、比率、及び存在状態を最適化すると共に、耐弧性成分のＷＣの粒径を微細化した真空バルブ用接点材料が開示されている。この特許文献２に開示された接点材料では、Ｃｕの存在によってマトリックスのＡｇと作用し、マトリックスはＡｇＣｕの共晶組織を形成し、微細化した組織の効果によって裁断特性と遮断特性とを大幅に改良するとされている。
【０００７】
さらに特許文献３では、優れた裁断特性と再点弧特性を備える接点材料として、Ａｇ−ＷＣ−Ｃ系接点材料が提案されている。この特許文献３に開示された接点材料では、Ａｇ−ＷＣ中に固溶せず、化合物も形成していない直径０．０１〜５μｍの炭素（Ｃ）を０．００５〜０．２％含有させることにより、遮断特性が改良するとされている。
【特許文献１】米国特許第３６８３１３８号明細書
【特許文献２】特許第２７６８７２１号明細書報
【特許文献３】特開平１０−２４５６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のような接点材料を真空バルブの接点に用いた低サ−ジ型真空遮断器は、近年では、７．２ｋＶクラス以上のクラスにも使用さるようになってきている。そのため、真空遮断器に用いられる真空バルブの接点材料としては、裁断特性に優れていることのみならず、耐電圧特性に優れていることが望まれるようになってきた。
【０００９】
この点、特許文献１に開示された接点材料では、電流開閉あるいは電流遮断後の接点表面は、Ａｇが選択的に蒸発したことにより平滑状態を失い、耐電圧特性の低下が見られることから、繰り返し遮断を行う真空バルブに組み込まれたときの耐電圧特性について、改善を要するものであった。
【００１０】
また、特許文献２に開示された接点材料では、高導電性成分として含有されるＡｇとＣｕとからなるマトリックス中には、Ｃｕの存在によってマトリックスのＡｇと作用して生成されるＡｇＣｕ共晶が存在している。このＡｇＣｕ共晶の融点は７７９℃であって、ろう付けにより接点材料を真空バルブの電極へ固着させるときのろう付け温度（約８２０℃）よりも低い。このため、Ａｇろう付け工程においてＡｇＣｕ共晶が溶融し、接点表面は平滑状態を失い耐電圧特性の低下が見られることから、真空バルブに取り付けて真空遮断器として使用する場合の耐電圧特性について、改善を要するものであった。
【００１１】
更に、特許文献３に開示された接点材料では、Ａｇ−ＷＣ中に固溶せず、化合物も形成していない直径０．０１〜５μｍのＣ（炭素）を０．００５〜０．２％含有していることから、より高い電圧の受電設備等に使用しようとした場合には、Ｃ部分からの盛んな熱電子放出現象によって耐電圧特性が十分ではなくなる。
【００１２】
以上に述べたように、従来の真空バルブ用の接点材料は、いずれも真空バルブに取り付けられて使用されるときの、耐電圧特性が十分でなく、改善を要するものであった。
【００１３】
本発明は、このような従来の接点材料が有していた問題を解決しようとするものであり、接点面の平滑状態を改善することができ、ひいては裁断特性に優れているのみならず、耐電圧特性にも優れた真空バルブ用接点材料を、その真空バルブ用接点材料を用いた真空バルブ及びその製造方法と共に提供し、これにより優れた特性を具備する低サ−ジ型真空遮断器を実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成する本発明の真空バルブ用接点材料は、Ａｇを２０〜６０質量％、テルル化銀を０．０２〜１．０％質量％含み、残部が炭化タングステンからなるものである。
【００１５】
本発明の真空バルブ用接点材料は、前記炭化タングステンを、炭化モリブデン、タングステン及びモリブデンから選ばれる１種または２種以上で置換した組成を有することができる。更に、Ｃｏ、Ｎｉ及びＦｅから選ばれる１種を５質量％以下で含有することができる。
【００１６】
また、本発明の真空バルブは、前記真空バルブ用接点材料からなる接点を備えるものであって、この真空バルブの製造方法は、Ａｇ、テルル化銀及び炭化タングステンを含有する真空バルブ用接点材料の原料の焼結を、焼結後の冷却時におけるＡｇ２Ｔｅの溶融温度からＡｇ２Ｔｅの溶融温度−２００℃までの温度範囲における冷却速度を１０℃／秒以上の条件で行う工程と、焼結後に成形加工して得られた接点を、ろう付けにより真空バルブの電極に接合を、接点の加熱保持時間を３０分以内とし、接合後の冷却時における接合温度からＡｇ２Ｔｅの溶融温度−２００℃までの温度範囲における冷却速度を１０℃／秒以上の条件で行う工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の真空バルブ用接点材料は、Ａｇ−ＷＣ系接点材料中にＡｇ２Ｔｅを所定割合で存在させた組成を有していることにより、電流開閉あるいは電流遮断後でも平滑性が維持されるために耐電圧特性が改善される。したがって、従来のＡｇ−ＷＣ系接点の持つ、優れた裁断特性を維持した上で、耐電圧性を向上させ、信頼性の高い真空遮断器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の真空バルブ用接点材料をより具体的に説明する。
【００１９】
本発明の真空バルブ用接点材料の成分の一例としては、Ａｇを２０〜６０質量％、テルル化銀を０．０２〜１．０質量％含み、残部が炭化タングステンからなるものである。本成分系ではＡｇ２Ｔｅを有していることにより、真空遮断器の真空バルブに取り付けられて接点として使用されるときは、電流開閉、電流遮断時の加熱により、０．１〜５μｍ程度に僅かに付着していたＡｇ２Ｔｅが接点表面を覆い、平滑性を維持する。０．１μｍ以下では効果が明らかではなく、また、５μｍを超えると、逆に耐電圧特性が不安定となる。これにより、耐電圧特性が改善されるのである。
【００２０】
Ａｇ量は２０〜６０質量％の範囲とする。Ａｇは、真空バルブ用接点としての導電率を維持するために含有される。Ａｇ２Ｔｅを添加したＡｇＷＣ接点材料中のＡｇ量が２０質量％未満では、遮断特性および温度特性、接触抵抗特性が十分に確保できず、好ましくない。
【００２１】
一方、Ａｇ２Ｔｅを添加したＡｇ−ＷＣ系接点中のＡｇ量が６０％を超えると、本発明のＡｇ２Ｔｅを添加したＡｇ−ＷＣ系接点材料におけるＷＣの量が不十分となり、裁断特性と耐消耗性を維持するというＷＣの効果が十分には発揮されなくなって裁断特性が低下し、すなわち、裁断電流値が大きくなりサ−ジ発生の要因となると共に、耐消耗性も低下し、好ましくない。
【００２２】
炭化タングステン（ＷＣ）は、本発明のＡｇ２Ｔｅを添加したＡｇ−ＷＣ系接点材料において、Ａｇとの比率の調整によって裁断特性と耐消耗性とを維持する。ＷＣの量があまりに少ないと、裁断特性と耐消耗性とを維持する効果が低下し、好ましくない。一方、ＷＣの量があまりに多いと、Ａｇの量が不十分となって、遮断特性および温度特性、接触抵抗特性が十分に確保できず、好ましくない。したがって、ＷＣ量は、Ａｇを２０〜６０質量％、Ａｇ２Ｔｅを０．０２〜１．０質量％含有した残部の量とする。
【００２３】
Ａｇ２Ｔｅは、０．０２〜１．０質量％の範囲で含有する。Ａｇ２Ｔｅは、Ａｇ−ＷＣ合金中に分散した形態の組織を持ち、マトリックスを構成するＡｇとＷＣとの界面にＡｇ２Ｔｅ析出物、又はＡｇ２Ｔｅ被膜としての形態で存在すると共に、マトリックスを構成するＡｇ中にも析出して、同じくＡｇ２Ｔｅ析出物としての形態で存在する。このＡｇ２Ｔｅが接点の電流の開閉時または電流遮断時において選択的に蒸発し、電流開閉又は電流遮断時の熱によりわずかに付着したＡｇ２Ｔｅの蒸着被膜が接点表面を覆い、平滑性を維持することとなりその結果耐電圧特性の低下を防ぎ、一層の特性向上に役立つ。
【００２４】
Ａｇ２Ｔｅ量が０．０２質量％未満では、電流開閉あるいは電流遮断後の接点表面の平滑状態の改善効果が少なく、真空遮断器としての耐電圧特性の改善に効果がない。Ａｇ２Ｔｅ量が１．０質量％を超えると、製造方法については後述するが、接点の溶解後のＡｇ２Ｔｅの溶融温度から溶融温度−２００℃までの範囲を通過する時の冷却速度を１０℃／秒以上に制御しても、Ａｇ２Ｔｅ粒子の粗大化が見られ、真空バルブ用接点として用いたときにはＡｇ２Ｔｅ粒子の脱落が多くなり、平滑性が著しく損なわれ、やはり耐電圧特性低下が大きく、好ましくない。
【００２５】
なお、Ｔｅの溶融温度は４５２℃であり、約８２０℃近傍の温度で行われる通常のろう付け温度よりも著しく低い。そのため、仮に、このＴｅをＡｇ−ＷＣ合金中に含有させて真空バルブ用の接点として用いた場合には、真空バルブの電極へこの接点を接合するためのろう付け工程で、Ｔｅが接合面から流れ出すことがあり、接点の平滑性が損なわれることになる。
【００２６】
これに対して、本発明で含有されるＡｇ２Ｔｅの溶融温度は約９２５℃であり、上記下約８２０℃でのろう付け温度よりも十分に高いので、接合工程（ろう付け工程）での接合面から流出する現象は見られない。この点でも本発明の接点材料の成分系は有利である。
【００２７】
また、従来の低サージ型真空遮断器の真空バルブに用いられる接点は、電流開閉あるいは電流遮断時に過度に加熱された接点表面は、平滑性を失い耐電圧特性の低下が見られる。この点、本発明の接点材料では、電流開閉あるいは電流遮断時に過度に加熱されたときにはＡｇ２Ｔｅの選択的蒸発現象が見られ、電流開閉あるいは電流遮断時の熱により、前記、僅かに付着したＡｇ２Ｔｅの蒸着被膜が接点表面を覆い平滑性を維持することになり、その結果耐電圧特性の低下を防ぐ。
【００２８】
本発明の接点材料及びこの接点材料からなる真空バルブの接点は、既に述べたように、Ａｇ２ＴｅがＡｇ−ＷＣ系合金中に析出物又は被膜の形態で分散した組織を有している。このようにＡｇ２Ｔｅが組織中に微細かつ均一に分散していることにより、本発明の接点材料は、真空バルブの接点に用いられた時の平滑性の維持向上、ひいては耐電圧特性の向上に寄与している。
【００２９】
本発明の接点材料のＡｇ２Ｔｅ量である０．０２〜１．０質量％の範囲では、Ａｇ２Ｔｅの大きさ、すなわち、直径、長さ（析出物としての形態の場合）又は厚さ（被膜としての形態の場合）は、多くは１μｍ以下の直径、長さ又はは厚さであることが好ましく、その値は５μｍ以下に抑制することが耐電圧特性の維持向上のために必要である。Ａｇ２Ｔｅの直径又は厚さを２μｍ以下とすることにより、安定した耐電圧特性と裁断電流特性を得る。好適な範囲は、０．０１〜２μｍである。
【００３０】
上記の好適な範囲の大きさは、例えば、接点の製造時において、焼結又は溶浸後に、Ａｇ２Ｔｅの溶融温度から溶融温度−２００℃までの温度範囲を通過するときの冷却速度を１０℃／秒以上に制御すると共に、真空バルブの製造時において、接点のろう付けのために接点を加熱する時の保持時間を３０分以下とすること、接点のろう付け後に、Ａｇ２Ｔｅの溶融温度から溶融温度−２００℃までの温度範囲を通過するときの冷却速度を１０℃／秒以上に制御することによって達成することができる。
【００３１】
このように、上記した接点の焼結又は溶浸後の冷却過程の条件と、ろう付け過程での加熱保持の時間、ろう付け過程での冷却の条件は、２つの作業条件が互いに影響を及ぼし合いながら、Ａｇ２Ｔｅ析出物の大きさと分布を決定してゆくため、一義的に推測し設計することができない上に、耐電圧特性にも関与するため、予測することも困難である。更に、接点の接点面上からの流れ出す状況と接点面の平滑性も耐電圧特性に関与する。したがって、本発明のＡｇ−ＷＣ−Ａｇ２Ｔｅの耐電圧特性と裁断特性は、Ａｇ２Ｔｅ析出物の量とＡｇ２Ｔｅ析出物の大きさ、すなわち接点の材料的条件と製造的条件と両面の影響を受け、これら両者を最適化した時に達成される。
【００３２】
次に、本発明の真空バルブ用接点材料の他の成分系の一例について説明する。
【００３３】
本発明の真空バルブ用接点材料は、上述したＡｇを２０〜６０質量％、テルル化銀を０．０２〜１．０％質量％含み、残部が炭化タングステンからなる真空バルブ用接点材料におけるＷＣを、炭化モリブデン（ＭｏＣ）、タングステン（Ｗ）及びモリブデン（Ｍｏ）から選ばれる１種又は２種以上で置換した成分組成範囲とすることができる。
【００３４】
ＭｏＣ、Ｗ及びＭｏは、真空バルブ用接点材料に含有された場合、前記ＷＣの場合と同等の機能を発揮し、同等の効果を奏する。また、含有量についても、前記ＷＣの場合と同量の範囲で同様の作用効果を得ることができる。したがって、本発明の真空バルブ用接点材料においては、ＷＣを、炭化モリブデン（ＭｏＣ）、タングステン（Ｗ）及びモリブデン（Ｍｏ）から選ばれる１種又は２種以上で置換した成分組成範囲とすることができるのである。
【００３５】
本発明の真空バルブ用接点材料においては、接点表面の平滑状態を改善させるために含有されるテルル化銀が、Ａｇ２Ｔｅの他に、Ａｇ７Ｔｅ４、Ａｇ１２Ｔｅ７、Ａｇ３Ｔｅ２、ＡｇＴｅから選ばれる１種又は２種以上のテルル−銀化合物を含有するものであってもよい。
【００３６】
ＡｇとＴｅとからテルル化銀を製造するときには、化合物として最も安定なＡｇ２Ｔｅ以外にも、Ａｇ７Ｔｅ４、Ａｇ１２Ｔｅ７、Ａｇ３Ｔｅ２、ＡｇＴｅから選ばれる１種又は２種以上のテルル−銀化合物が生成されることがある。これらのＡｇ７Ｔｅ４、Ａｇ１２Ｔｅ７、Ａｇ３Ｔｅ２、ＡｇＴｅから選ばれる１種又は２種以上のテルル−銀化合物が、Ａｇ２Ｔｅを含めたテルル化銀全体に対して合計で２０質量％以下となる割合で混在しているテルル化銀を用いた場合であっても、本発明の真空バルブ用接点材料としての所期した効果が得られる。
【００３７】
すなわち、テルル化銀の一部に２０質量％を超えてＡｇ７Ｔｅ４、Ａｇ１２Ｔｅ７、Ａｇ３Ｔｅ２、ＡｇＴｅの１つ又はそれ以上を混在させた場合には、これらの化合物の溶融温度は、Ａｇ２Ｔｅの溶融温度約９２５℃よりも低く、しかも約８２０℃でのろう付け温度よりも低いため、ろう付け作業上好ましくなく、接点面に凹凸が見られ耐電圧特性の低下が見られる。Ａｇ７Ｔｅ４、Ａｇ１２Ｔｅ７、Ａｇ３Ｔｅ２、ＡｇＴｅの１つ以上の存在割合が２０％質量以下なら問題ない。
【００３８】
本発明の真空バルブ用接点材料としては、以上述べた各成分系に加えて、Ｃｏ、Ｎｉ，Ｆｅの１つを５％以下含有したものとすることができる。
【００３９】
すなわちＣｏ、Ｎｉ及びＦｅは、いずれも真空バルブ用接点材料を製造する時の焼結助剤としての作用効果を有していることから、本発明では、ＣｏとＷＣとの間の焼結性の向上効果を得て濡れ性を改善するために、Ｃｏ、Ｎｉ及びＦｅから選ばれる１種を、Ａｇ２Ｔｅを含有するＡｇ−ＷＣ系材料又はこのＷＣを、ＭｏＣ、Ｗ、Ｍｏで置換した成分系の材料に含有させることができる。Ｃｏ、Ｎｉ又はＦｅを含有させることにより、高い密度の焼結体を得て、耐消耗性を一層向上さることができる。特に、焼結温度がおおよそ１０００℃を超えるような条件でＡｇ−ＷＣ接点を製造する場合には有益である。Ｃｏ、Ｎｉ又はＦｅの量が５質量％を超えると、Ａｇ−ＷＣ系接点の裁断特性の低下（裁断電流値を大きくする）が見られ好ましくない。
【００４０】
次に、本発明の真空バルブ用接点材料の製造方法について説明する。なお、以下では、代表的にＡｇ−Ａｇ２Ｔｅ−ＷＣの成分系の真空バルブ用接点材料について述べるが、本発明の他の成分を有している真空バルブ用接点材料でも同様である。
【００４１】
（原料の製造）
まず、原料としてのＡｇ２Ｔｅを製造するには、ＡｇとＴｅとの原材料が塊状の時には、原子比でＡｇを２、Ｔｅを１とした比率で秤量し、非酸化性雰囲気中、たとえば所定の減圧又は真空雰囲気中で約１０５０℃程度で十分撹拌しながら溶解し、組成比に変動のないＡｇ２Ｔｅインゴット、又はこれを粉砕したＡｇ２Ｔｅ粉を製造し、原料として利用することができる。
【００４２】
また、ＡｇとＴｅとの原材料がそれぞれ粉状の時には、原子比でＡｇを２、Ｔｅを１とした比率で秤量し、両者を混合器によって粉砕しながら十分に混合しＡｇとＴｅとの混合粉を得る。混合粉を塊になる程度に簡単に成型した後、５００〜９００℃程度に加熱し、Ａｇ２Ｔｅインゴット又はこれを粉砕したＡｇ２Ｔｅ粉を製造し、原料として利用しても良い。
【００４３】
このようにして得られたＡｇ２Ｔｅを用いて、本発明の真空バルブ用接点を製造する方法については、以下に述べるような種々の方法がある。
【００４４】
ＷＣ粉とあらかじめ用意したＡｇ２Ｔｅ粉とを、非酸化性雰囲気中での加熱のために、例えば真空容器中に真空封入して９００℃程度に加熱し、ＷＣ粉の表面の一部または全面に組成比に変動のないＡｇ２Ｔｅを被覆したＷＣ粉を得て原料として利用することができる。Ａｇ２Ｔｅは真空容中の圧力や加熱の時間によってＷＣ粉の表面の一部に粒子状に点在したり、全面に極く薄く被膜状に存在する。これをＡｇ粉と混合して焼結する。Ａｇ２Ｔｅは、蒸気圧が比較的高いので、蒸発損失を少なくするために密閉容器内で加熱するのが望ましい。
【００４５】
また、Ａｇ２Ｔｅ粉ではなくＡｇ２Ｔｅ塊を用いる場合には、ＷＣ粉とあらかじめ用意したＡｇ２Ｔｅ塊とを真空容器中に真空封入しＡｇ２Ｔｅの溶融温度程度に加熱し、表面に組成比に変動のないＡｇ２Ｔｅを被覆したＷＣ粉を得て原料として利用しても良い。これをＡｇ粉と混合して焼結する。
【００４６】
また、ＷＣ粉ではなくＡｇ粉を用いて、このＡｇ粉とＡｇ２Ｔｅ粉とから原料を作製する場合には、Ａｇ粉とあらかじめ用意したＡｇ２Ｔｅ粉とを真空容器中に真空封入し９００℃程度に加熱し、表面に組成比に変動のないＡｇ２Ｔｅを被覆したＡｇ粉を得て原料として利用しても良い。これをＷＣ粉と混合して焼結する。
【００４７】
また、Ａｇ２Ｔｅ粉ではなくＡｇ２Ｔｅ塊を用いる場合には、Ａｇ粉とあらかじめ用意したＡｇ２Ｔｅ塊とを真空容器中に真空封入しＡｇ２Ｔｅの溶融温度程度に加熱し、表面に組成比に変動のないＡｇ２Ｔｅを被覆したＡｇ粉を得て原料として利用しても良い。これをＷＣ粉と混合して焼結する。
【００４８】
Ａｇ粉とＷＣ粉とあらかじめ用意したＡｇ２Ｔｅ粉とを真空容器中に真空封入し９００℃程度に加熱し、表面に組成比に変動のないＡｇ２Ｔｅを被覆したＡｇ粉とＷＣ粉との混合粉を得て原料として利用しても良い。この原料を焼結する。
【００４９】
また、Ａｇ粉とＷＣ粉とあらかじめ用意したＡｇ２Ｔｅ塊とを真空容器中に真空封入しＡｇ２Ｔｅの溶融温度程度に加熱し、表面に組成比に変動のないＡｇ２Ｔｅを被覆したＡｇ粉とＷＣ粉との混合粉を得て原料として利用しても良い。この原料を焼結する。
【００５０】
これらの方法において、焼結前に混合される原料としてのＷＣ粉、Ａｇ粉及びＡｇ２Ｔｅとして粉末を用いる場合のＡｇ２Ｔｅ粉は、均一に混合させるために、ほぼ同程度の平均粒径とすることが好ましい。例えば、ＷＣ粉が３μｍ程度、Ａｇ粉が５μｍ程度、Ａｇ２Ｔｅ粉が５μｍ程度の粒径とすることができる。
【００５１】
上記したＡｇ２ＴｅとＷＣとＡｇとによって本発明に従う比率のＡｇ−ＷＣ−Ａｇ２Ｔｅ接点を公知の焼結法または焼結溶浸法によって製造する。
【００５２】
焼結法または焼結溶浸法による製造時の製造条件は、公知の方法に従い、適宜選択することができる。例えば、加熱温度は、８６０〜９６０℃程度の温度とすることができる。加熱温度がＡｇ２Ｔｅの溶融温度よりも高い場合には液相焼結となり、Ａｇ２Ｔｅの溶融温度よりも低い場合には固相焼結となり、固相焼結、液相焼結のいずれも実施できる。また、加熱時間は１〜３時間程度とすることができる。また、成形時の加圧力は、１〜４ｔ／ｃｍ２程度とすることができる。もっとも、これらの製造条件以外の条件で製造することができることはいうまでもない。
【００５３】
また焼結法または焼結溶浸法による加熱の際は、酸化を防止するために非酸化性雰囲気中で加熱する。例えば減圧又は真空雰囲気中で加熱する場合には、真空容器内の雰囲気の圧力を１０−４ｔｏｒｒ以下とすることができる。また、真空容器内での加熱の代わりに、非酸化性雰囲気として水素雰囲気中で加熱することもできる。水素雰囲気中での加熱の場合は、大気圧で加熱してもよい。
【００５４】
焼結後の冷却時におけるＡｇ２Ｔｅの溶融温度からＡｇ２Ｔｅの溶融温度−２００℃までの温度範囲における冷却速度を１０℃／秒以上の条件で行うことが、真空バルブ用接点中におけるＡｇ２Ｔｅの大きさを０．０１〜２μｍとするために好ましい。
【００５５】
次に、本発明の真空バルブについて説明する。本発明の真空バルブは、これまで説明した真空バルブ用接点材料から成形された接点を具備するものである。このような真空バルブの一例を、図１及び図２を用いて説明する。
【００５６】
図１は、本発明の真空バルブ用接点材料が適用される真空バルブの一実施形態の断面図である。図１において、真空バルブは、気密かつ真空状態を維持するようにされている遮断室１を有している。この遮断室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、この絶縁容器２の両端にそれぞれ封止金具３ａ及び３ｂを介して設けられた金属製の蓋体４ａ、４ｂとで構成された空間である。
【００５７】
前記遮断室１内には、前記蓋体４ａに対して固定された導電棒５と、前記蓋体４ｂに対して軸方向に移動可能に設けられた電極棒６とが、導電棒５の一方の端部と電極棒６の一方の端部とが対向するように設けられている。また、対向させた導電棒５の端部と電極棒６との端部には、それぞれ一対の電極７、８が配設され、固定された導電棒５に配設された電極７を固定電極、軸方向に移動可能な電極棒６に配設された電極８を可動電極と呼称している。また、軸方向に移動可能
な電極棒６には、ベローズ９が取り付けられていて、このベローズ９により電極８が軸方向に移動するときの遮断室１内を、真空かつ気密に保持することを可能にしている。また、このベローズ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がアーク蒸気で覆われることを防止している。また、遮断室１内には、前記電極７、８を覆うように金属製のアークシールド１１が設けられ、このアークシールド１１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。
【００５８】
図２は、前記電極８近傍の断面拡大図である。電極８は、電極棒６に対して、ろう付けより固定されている。同図では、電極８と電極棒６との間に形成されたろう付け部１２が示されている。なお、ろう付けの代わりに、かしめにより電極８が電極棒６に固定される場合もある。そして、この電極８の先端部に接点１３ａが、ろう付けにより固定されている。同図では、電極８と電極棒６との間に形成されたろう付け部１４が示されている。同様にして、接点１３ｂは、電極７の先端部ににろう付けにより固定されている。
【００５９】
真空バルブは、通常、両接点１３ａ及び１３ｂが接続しているときに通電状態となる。この状態から電流遮断のために可動側の電極棒６を、接点１３ａが接点１３ｂから離れるように軸方向に移動させると（図１の紙面下方向への移動）、可動側の接点１３ａが固定側の接点１３ｂから開離し、両接点間にアークが発生する。このアークは陰極（例えば可動接点１３ａ）側からの金属蒸気の発生により維持され、電流がゼロ点（零点）に達すると金属蒸気の発生が止まってアークが維持できなくなり、遮断が完了する。このような動作により、真空バルブは、電流開閉あるいは電流遮断を行う。
【００６０】
本発明に従う成分、組成になる接点材料を前記電極７、８の先端部に、ろう材として例えばＡｇを用いて、約８２０℃でろう付けする。本発明に従う成分、組成になる接点材料は、このようなろう付け温度では接点材料を構成する成分が溶融して接点表面から流出する現象が生じないので、接点表面の平滑性状態が維持され、耐電圧特性に悪影響を及ぼすことがない。
【００６１】
接点中のＡｇ２Ｔｅの大きさを０．０１〜２μｍにするためには、ろう付けのために接点を加熱する時の保持時間は３０分以下とすることが好ましく、また、接点のろう付け後に、Ａｇ２Ｔｅの溶融温度から溶融温度−２００℃までの温度範囲を通過するときの冷却速度は、１０℃／秒以上に制御することが好ましい。
【実施例】
【００６２】
裁断特性に優れ耐電圧特性を改善した低サ−ジ型真空遮断器を開発するための最良の形態は、例えばＡｇ２Ｔｅ−Ａｇ−ＷＣ接点において、製造又はろう付け時の加熱後の冷却速度を、Ａｇ２Ｔｅの溶融温度から−２００℃範囲を通過する時の冷却速度を約１００℃／秒とし、Ａｇ２Ｔｅ析出物の大きさを１μｍ以下の直径または長さに制御して粗大化を阻止した、０．１質量％Ａｇ２Ｔｅ−４０質量％Ａｇ−残部ＷＣとからなる接点であり、これを搭載した真空バルブである。
【００６３】
このような最良の形態を含む、表１に示した種々の成分組成及びＡｇ２Ｔｅの大きさになる接点について、公知の焼結法または焼結溶浸法によって製造した。
【００６４】
得られたＡｇ−ＷＣ−Ａｇ２Ｔｅ接点中におけるＡｇ２Ｔｅの大きさ及び特性評価並びに総合評価を表１に併記する。
【表１】
2006228684.tif 000003
【００６５】
（評価の方法と条件）：
裁断電流特性の評価は、直径２０ｍｍ、厚さ４ｍｍで、一方を平面、他方を曲率半径５０ｍｍの曲面とした接点を製作し、着脱式の裁断電流評価装置に装着する。真空度を１０−３Ｐａ．以下に排気し、接点表面をベ−キングによって清浄化した後、この装置を０．８ｍ／秒の開極速度で２０００回開閉中の裁断電流値を、接点に直列に挿入した分流器の電圧降下を測定することによって求めたものである。評価基準は以下のとおりである。
【００６６】
２０００回開閉中の総ての裁断電流値が１Ａ以下である場合を（評価Ａ）、１Ａ以下の測定値が１％程度混在するが残りが１Ａを超え１．５Ａ以下である場合を（評価Ｂ）、１．５Ａ以下の測定値が１％程度混在するが残りが１．５〜２Ａである場合を（評価Ｃ）とし、いずれも合格の範囲である。
【００６７】
一方、２Ａ以下の測定値が１％程度混在するが残りが２Ａ以上〜２．５Ａ以下である場合を（評価Ｘ）、２．５Ａ以上〜３Ａ以下である場合を（評価Ｙ）、３Ａ以上である場合を（評価Ｚ）とし、いずれも不合格の範囲である。
【００６８】
耐電圧特性は、一方を直径３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの平板接点とし、他方を先端が曲率半径５ｍｍの曲面とした接点を製作し、対向させた両接点間に徐々に電圧を印加させて行きスパ−クした時の電圧をもって静耐圧値とした。耐電圧値はバラツキが大きいので３個の接点の各々につき未放電部分を５カ所選択し測定しバラツキ幅をもって示した。
【００６９】
Ａｇ２Ｔｅ量を０．１％とした実施例２の接点の耐電圧値を基準とし（評価Ｂ）とした。この実施例１の値の１．２倍以上の高い耐電圧値を示した場合を（評価Ａ）、０．９以上〜１．０倍未満の耐電圧値を示した場合を（評価Ｃ）とし、いずれも合格の範囲である。
【００７０】
一方、実施例２の基準接点の耐電圧値の０．９倍未満〜０．８倍を（評価Ｘ）、０．８倍未満〜０．６倍以上を（評価Ｙ）、０．６倍未満を（評価Ｚ）とし、いずれも不合格の範囲とした。
【００７１】
参考に示したＡｇ２Ｔｅの大きさは、走査型電子顕微鏡を用いて１００００倍以上の倍率での観察によって決定した。なお、Ａｇ２Ｔｅの大きさは粒子状の場合にはその直径とし、被膜状の場合にはその厚さとした。
【００７２】
［実施例１〜４］、［比較例１〜３］
Ａｇ−ＷＣ−Ａｇ２Ｔｅ接点において、Ａｇを４０質量％に一定とし、Ａｇ２Ｔｅをゼロ質量％とした接点、０．０１〜３質量％とした接点を製造した上で、Ａｇ２Ｔｅの大きさが０．０１〜０．２μｍの範囲にある接点を選別し供試接点とした。なお、Ａｇ２Ｔｅは、走査型電子顕微鏡の観察によってその大部分がＷＣとＡｇマトリックスとの界面に薄膜状態あるいは塊状態で存在しているのを確認した。評価結果は、Ａｇ２Ｔｅ量を０．１質量％とした実施例２の特性を基準とした相対値によって整理した。
【００７３】
Ａｇ２Ｔｅ量が０．０２質量％（実施例１）では、耐電圧特性が（評価Ａ〜Ｂ）であるが、Ａｇ２Ｔｅ量が１質量％（実施例４）では、耐電圧特性が前記（実施例１）よりも低下の傾向の（評価Ｃ）となっているが、いずれも合格の範囲である。これに対して、Ａｇ２Ｔｅ量を３質量％（比較例３）に増加させた場合には、裁断電流特性は（評価Ａ〜Ｂ）を示し合格の範囲にあるが、耐電圧特性は（評価Ｙ〜Ｚ）に低下していると共にバラツキが見られる。
【００７４】
逆に、Ａｇ２Ｔｅ量を０．０１質量％（比較例２）に減少させると、裁断電流特性は（評価Ｃ）を示し、合格の範囲にあるが、耐電圧特性が（評価Ｃ〜Ｘ）に低下する。Ａｇ２Ｔｅ量がゼロ（比較例１）と大差なく好ましくない。
【００７５】
以上によって、Ａｇ−ＷＣ−Ａｇ２Ｔｅ接点中のＡｇ２Ｔｅ量は、０．０２〜１質量％の範囲が好ましい（実施例１〜４）。
【００７６】
［実施例５〜７］、［比較例４〜６］
前記実施例１〜４、比較例１〜３では、Ａｇ−ＷＣ−Ａｇ２Ｔｅ接点中のＡｇ量を４０質量％に一定とした接点について示したが、本発明を適応する接点のＡｇ量は、４０質量％に限定することなくＡｇ２Ｔｅの存在効果を発揮する。
【００７７】
すなわち、Ａｇ量が２０質量パーセント、３０質量％、６０質量％（実施例５〜７）の場合にも、耐電圧特性は（評価Ａ〜Ｂ、Ｂ）を示し良好である。裁断電流特性も（評価Ｂ、Ｂ〜Ｃ）示し両特性が両立する。
【００７８】
これに対して、Ａｇ量が１０質量％（比較例４）の場合では、耐電圧特性が（評価Ａ〜Ｂ）を示し良好であるが、裁断電流特性が（評価Ｃ〜Ｘ）に低下し、両特性の両立は達成できない。
【００７９】
また、Ａｇ量が７０％（比較例５）の場合では、耐電圧特性が（評価Ｂ〜Ｃ）を示し良好であるが、裁断電流特性が（評価Ｘ〜Ｙ）に低下し、両特性の両立は達成できない。
【００８０】
また、Ａｇ量が８５％（比較例６）の場合でも、耐電圧特性が（評価Ｃ）を示し合格の範囲であるが、裁断電流特性が（評価Ｙ〜Ｚ）に低下し、両特性の両立は達成できない。
【００８１】
以上によって、Ａｇ−ＷＣ−Ａｇ２Ｔｅ接点中のＡｇ量は、２０〜６０％の範囲が好ましい（実施例５〜７）。
【００８２】
［実施例８〜９］、［比較例７］
前記実施例１〜７、比較例１〜６では、Ａｇ−ＷＣ−Ａｇ２Ｔｅ接点中のＡｇ２Ｔｅの大きさを０．０１〜０．２μｍとした接点について示したが、本発明を適応する接点のＡｇ２Ｔｅの大きさは、０．０１〜０．２μｍに限定することなく本発明の目的を達する。
【００８３】
すなわち、Ａｇ２Ｔｅの大きさが０．１μｍ、１μｍ（実施例８〜９）の場合では、耐電圧特性は（評価Ｂ、Ｂ〜Ｃ）を示し良好である。裁断電流特性も（評価Ｂ）を示し両特性が両立する。
【００８４】
これに対して、Ａｇ２Ｔｅの大きさが５μｍ以上（比較例７）の場合では、裁断電流特性が（評価Ｂ）を示し良好であるが、耐電圧特性が（評価Ｘ〜Ｚ）に低下し、両特性の両立は達成できない。
【００８５】
以上によって、Ａｇ−ＷＣ−Ａｇ２Ｔｅ接点中のＡｇ２Ｔｅの大きさは、０．０１〜２μｍの範囲が好ましく、より好ましい範囲は、０．１〜１μｍである範囲が好ましい（実施例８〜９）。
【００８６】
［実施例１０〜１４］、［比較例８］
前記実施例１〜９、比較例１〜７では、Ａｇ−ＷＣ−Ａｇ２Ｔｅ接点にＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅなどの補助成分の存在しない接点について示したが、本発明を適応する接点では、補助成分として所定量範囲のＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅが存在しても本発明の目的を達する。
【００８７】
すなわち、補助成分としてＣｏが０．１質量％、１質量％、５質量％（実施例１０〜１２）の場合では、耐電圧特性は（評価Ａ、Ａ〜Ｂ、Ｂ）を示し良好である。裁断電流特性も（評価Ｂ、Ｂ〜Ｃ）示し両特性が両立する。
【００８８】
Ｃｏに代わってＮｉ、Ｆｅを利用しても耐電圧特性は（評価Ａ〜Ｂ）を示し良好である。裁断電流特性も（Ｂ〜Ｃ）を示し両特性が両立する（実施例１３〜１４）。
【００８９】
これに対して、補助成分としてＣｏが１０質量％（比較例７）の場合では、耐電圧特性が（評価Ｂ）を示し良好であるが、裁断電流特性が（評価Ｚ）を示し不合格となり両特性の両立は達成できない。
【００９０】
以上によって、Ａｇ−ＷＣ−Ａｇ２Ｔｅ接点中の補助成分としてＣｏ、Ｎｉ又はＦｅ量は、５％以下の範囲が好ましい（実施例９〜１１）。
【００９１】
［実施例１５〜１７］、
前記実施例１〜１４、比較例１〜８では、Ａｇ−ＷＣ−Ａｇ２Ｔｅ接点では、ＷＣについて示したが、本発明を適応する接点では、ＷＣに限定することなく本発明の目的を達する。
【００９２】
すなわち、ＷＣに代替してＭｏＣ、Ｗ，Ｍｏを含有する実施例１５〜１７の場合であっても、耐電圧特性は（評価Ｂ、Ａ〜Ｂ）を示し良好である。裁断電流特性も（Ｃ）を示し両特性が両立する。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の真空バルブ用接点材料が適用される真空バルブの一実施形態の断面図である。
【図２】図１の電極近傍の断面拡大図である。
【符号の説明】
【００９４】
５…電極棒、６…電極棒、７…電極、８…電極、１３ａ…接点、電極１３ｂ…接点
【図１】
2006228684.tif 000004
【図２】
2006228684.tif 000005