(57)【要約】【課題】耐電圧性能に優れた真空バルブ用接点材料を提供する。【解決手段】Ｃｒ粉末を主体とする粉末を成形及び焼結して多孔質成形体を得る工程と、炭化水素ガス及び還元性ガスを含み且つ前記炭化水素ガスの含有量が５体積％以上２５体積％以下である混合ガス雰囲気下で前記多孔質成形体にＣｕ溶浸する工程とを含むことを特徴とする真空バルブ用接点材料の製造方法とする。或いは、Ｃｒ粉末を主体とする粉末を成形及び焼結して多孔質成形体を得る工程と、前記多孔質成形体にＣｕ溶浸した後、前記Ｃｕ溶浸した多孔質成形体を炭化水素ガス及び還元性ガスを含み且つ前記炭化水素ガスの含有量が５体積％以上２５体積％以下である混合ガス雰囲気下で保持する工程とを含むことを特徴とする真空バルブ用接点材料の製造方法とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｒ粉末を主体とする粉末を成形及び焼結して多孔質成形体を得る工程と、
炭化水素ガス及び還元性ガスを含み且つ前記炭化水素ガスの含有量が５体積％以上２５体積％以下である混合ガス雰囲気下で前記多孔質成形体にＣｕ溶浸する工程と
を含む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２】
Ｃｒ粉末を主体とする粉末を成形及び焼結して多孔質成形体を得る工程と、
前記多孔質成形体にＣｕ溶浸した後、前記Ｃｕ溶浸した多孔質成形体を炭化水素ガス及び還元性ガスを含み且つ前記炭化水素ガスの含有量が５体積％以上２５体積％以下である混合ガス雰囲気下で保持する工程と
を含む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３】
前記還元性ガスが水素ガスであ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の製造方法。
【請求項４】
Ｃｒ粉末を主体とする粉末からなる多孔質成形体と、前記多孔質成形体の空孔内に充填されたＣｕとを含む真空バルブ用接点材料であって、表面から０．５ｍｍの範囲の深さにおいて炭素濃化層が形成されていると共に、理論密度に対する相対密度が９８％以上であることを特徴とする真空バルブ用接点材料。
【請求項５】
請求項４に記載の真空バルブ用接点材料からなる接点を有することを特徴とする真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高耐圧性能が要求される真空バルブ用接点材料及びその製造方法、並びに真空バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
真空遮断器の大容量化、高耐圧化、小型化に伴い、真空遮断器に搭載される真空バルブの性能向上が要求されている。真空バルブは、高真空に保たれた絶縁容器内部で、固定電極と可動電極とが同軸対向配置された構造を有しており、過負荷電流又は短絡電流が発生した際に、これらの電極を瞬時に開極することで電流を遮断することができる。このような真空バルブの固定電極と可動電極との接触部に使用される接点材料には、遮断性能、耐電圧性能、耐溶着性能及び低サージ性能が主に要求される。接点材料に要求されるこれらの性能は、互いに相反する性質であるため、接点材料を単一の元素からなる材料を用いて製造することは困難である。そのため、従来の接点材料は、二種以上の元素を組み合わせた材料を用いて製造されている。
【０００３】
例えば、高耐圧向けの真空バルブ用接点材料には、高耐圧（耐弧性）成分であるＣｒを高導電性成分のＣｕ又はＡｇに分散させたＣｕ−Ｃｒ系、Ａｇ−Ｃｒ系の接点材料が一般に用いられている。また、真空バルブの遮断性能の向上を目的として、遮断時のアーク継続を抑制する方法が各種検討されており、例えば、Ｃｕ−Ｃｒ系の接点材料に５０〜２００ｐｐｍの炭素を添加することにより、接点材料の実質的な融点を高め、遮断時の金属蒸気の発生を抑制してアークを消滅し易くする方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８３７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の接点材料は、表面の炭素濃度が５０〜２００ｐｐｍと低いため、耐溶着性能が低く、十分な耐電圧性能が得られないという問題がある。この問題は、接点材料中の炭素濃度に起因しているため、炭素濃度を高めることによって解決することができると考えられる。しかしながら、特許文献１は、炭素雰囲気処理によって炭素を含有したＣｒ粉末（表面に炭化Ｃｒを有するＣｒ粉末）を予め作製し、このＣｒ粉末を原料として用い、粉末冶金法又は溶浸法等で所定形状に加工することで接点材料を製造しているところ、炭素雰囲気処理によって多量の炭素を含有させると、Ｃｒ粉末の表面に生成する炭化Ｃｒ量が増大し、ＣｕとＣｒとの間の濡れ性が低下してしまう。その結果、溶浸法においては、Ｃｕ溶浸が阻害され、接点材料の密度が低下し、十分な耐電圧性能が得られない。
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、耐電圧性能に優れ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する。また、本発明は、上記の特性を有する真空バルブ用接点材料を備えた真空バルブ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】
【０００７】
本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究した結果、溶浸法を用いたＣｕ−Ｃｒ系の接点材料の製造において、炭化水素ガス及び還元性ガスを含み且つ炭化水素ガスの含有量が所定の範囲にある混合ガス雰囲気下でＣｕ溶浸することにより、溶融Ｃｕの浸透中及び浸透後に、炭化水素ガスを溶融Ｃｕに溶解して拡散させることができ、接点材料の密度を低下させることなく炭素濃度の高い（特に、表面に炭素濃化層を有する）接点材料を製造し得ることを見出した。また、本発明者らは、溶浸法を用いたＣｕ−Ｃｒ系の接点材料の製造において、Ｃｕ溶浸後に、炭化水素ガス及び還元性ガスを含み且つ炭化水素ガスの含有量が所定の範囲にある混合ガス雰囲気下で保持することにより、炭化水素ガスを溶融Ｃｕに溶解して拡散させることができ、接点材料の密度を低下させることなく炭素濃度の高い（特に、表面に炭素濃化層を有する）接点材料を製造し得ることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明は、Ｃｒ粉末を主体とする粉末を成形及び焼結して多孔質成形体を得る工程と、炭化水素ガス及び還元性ガスを含み且つ前記炭化水素ガスの含有量が５体積％以上２５体積％以下である混合ガス雰囲気下で前記多孔質成形体にＣｕ溶浸する工程とを含む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。
また、本発明は、Ｃｒ粉末を主体とする粉末を成形及び焼結して多孔質成形体を得る工程と、前記多孔質成形体にＣｕ溶浸した後、前記Ｃｕ溶浸した多孔質成形体を炭化水素ガス及び還元性ガスを含み且つ前記炭化水素ガスの含有量が５体積％以上２５体積％以下である混合ガス雰囲気下で保持する工程とを含む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。
【０００９】
また、本発明は、Ｃｒ粉末を主体とする粉末からなる多孔質成形体と、前記多孔質成形体の空孔内に充填されたＣｕとを含む真空バルブ用接点材料であって、表面から０．５ｍｍの範囲の深さにおいて炭素濃化層が形成されていると共に、理論密度に対する相対密度が９８％以上であることを特徴とする真空バルブ用接点材料である。
さらに、本発明は、上記の真空バルブ用接点材料からなる接点を有することを特徴とする真空バルブである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、耐電圧性能に優れ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。また、本発明によれば、上記の特性を有する真空バルブ用接点材料を備えた真空バルブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１及び２の接点材料の断面模式図である。
【図２】実施の形態３の真空バルブの断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の真空バルブ用接点材料及びその製造方法、並びに真空バルブの好適な実施の形態について説明する。
【００１３】
実施の形態１．
本実施の形態の真空バルブ用接点材料（以下、「接点材料」と省略することがある。）の製造方法は、Ｃｒ粉末を主体とする粉末を成形及び焼結して多孔質成形体を得る工程（第１工程）と、炭化水素ガス及び水素ガスを含み且つ炭化水素ガスの含有量が５体積％以上２５体積％以下である混合ガス雰囲気下で多孔質成形体にＣｕ溶浸する工程（第２工程）とを含む。
【００１４】
第１工程は、Ｃｕ−Ｃｒ系の接点材料の溶浸法を用いた製造方法において一般に行われている工程であり、この公知の方法に準じて行うことができる。
多孔質成形体を与える粉末としては、耐弧性粉末であるＣｒ粉末を主体とするものであれば特に限定されない。例えば、多孔質成形体を与える粉末は、Ｃｒ粉末以外にも、Ｍｏ等の他の公知の耐弧性粉末を含むことができる。また、多孔質成形体を与える粉末は、つなぎ材としてＣｕ粉末を含むこともできる。
【００１５】
多孔質成形体を与える粉末におけるＣｒ粉末の割合は、特に限定されないが、好ましくは６０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上、より好ましくは１００質量％である。粉末の粒径は、特に限定されないが、好ましくは１μｍ以上１００μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましい。ここで、本明細書において「粒径」とは、所定の目空き径を有する篩を通して決定される粒径のことを意味する。
【００１６】
粉末の成形方法としては、特に限定されないが、例えば、粉末をプレス成形機の金型に充填し、所定の圧力で加圧成形すればよい。加圧成形時の圧力としては、特に限定されないが、好ましくは１００ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下である。
成形後の焼結方法としては、特に限定されないが、成形体を真空又は水素雰囲気等の非酸化性雰囲気中で１１００℃以上１２００℃以下の焼結温度に加熱すればよい。焼結温度が１１００℃未満であると、焼結が不十分となり、接点材料が脆くなることがある。一方、焼結温度が１２００℃を超えると、粉末（特に、Ｃｕ粉末）が溶融して形状維持性が低下してしまうことがある。また、焼結時間は、作製する接点材料の大きさ等に応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。
【００１７】
第２工程は、第１工程で得られた多孔質成形体にＣｕ溶浸する工程であり、炭化水素ガス及び還元性ガスを含み且つ炭化水素ガスの含有量が所定の範囲にある混合ガス雰囲気下でＣｕ溶浸を行うことを特徴としている。このような混合ガス雰囲気下でＣｕ溶浸を行うことにより、溶融Ｃｕの浸透中又は浸透後に炭化水素ガスが溶融Ｃｕに溶解し、多孔質成形体の内部に拡散する。具体的には、Ｃｕ溶浸の昇温過程において、温度がＣｕの融点（１０８３℃）に達した際に多孔質成形体の内部に溶融Ｃｕが速やかに浸透し始め、温度が１１５０℃に達した際に溶融Ｃｕに炭化水素ガスが溶解して内部に拡散する。そして、溶融Ｃｕに溶解した炭化水素ガスは、多孔質成形体を構成するＣｒ粉末の表面の一部を炭化させて炭化物を生成し、また、Ｃｕ溶浸後の冷却過程において炭素粒子（遊離炭素）として析出し、表面に炭素濃化層を形成する。なお、溶融Ｃｕの浸透中には、炭化水素ガスだけでなく還元性ガスも溶融Ｃｕに溶解して拡散するが、還元性ガスは、Ｃｕ溶浸後の冷却過程において外部へ放出される。したがって、この方法によれば、溶融Ｃｕ中に炭素成分を直接拡散させることができるため、溶融Ｃｕと多孔質成形体との間の濡れ性が低下することを防止しつつＣｕ溶浸を効率的に行うことができると共に、接点材料中の炭素濃度を高めることができる。その結果、Ｃｕ溶浸を阻害することなく、接点材料の密度が高くなり、耐電圧性能を向上させることが可能となる。
【００１８】
混合ガスは、炭化水素ガス及び還元性ガスを含み且つ炭化水素ガスの含有量が５体積％以上２５体積％以下である。混合ガス中の炭化水素ガスの含有量が５体積％未満であると、適切な炭素濃度を有する炭素濃化層が表面に形成されず、耐電圧性能に優れた接点材料を製造することができない。また、混合ガス中の炭化水素ガスの含有量が２５体積％を超えると、接点材料が脆化してしまい、耐電圧性能に優れた接点材料を製造することができない。
【００１９】
炭化水素ガスとしては、特に限定されず、例えば、メタンガスが挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
還元性ガスとしては、特に限定されず、例えば、水素ガス、一酸化炭素ガス、硫化水素ガス、二酸化硫黄ガス等が挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。その中でも、還元性ガスとして水素ガスを用いることが好ましい。
また、混合ガスは、炭化水素ガス及び還元性ガスの他に、アルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガスを含んでいてもよい。
【００２０】
溶浸させるＣｕの量は、特に限定されないが、接点材料中のＣｕと多孔質成形体（主に、多孔質成形体を構成するＣｒ粉末）との質量割合が３５：６５〜６５：３５であるようにすればよい。Ｃｕの質量割合が高すぎると、耐弧性成分であるＣｒの割合が低くなり、耐電圧性能等の特性が十分に得られないことがある。一方、Ｃｕの質量割合が低すぎると、導電性を担うＣｕの割合が低くなり、遮断性能等の特性が十分に得られないことがある。
【００２１】
Ｃｕ溶浸の際の加熱温度としては、Ｃｕの融点（１０８３℃）以上であれば特に限定されないが、１２００℃を超えると、溶融Ｃｕの表面張力が低くなり、溶浸性が低下することがある。したがって、加熱温度は、Ｃｕの融点以上１２００℃以下であることが好ましい。
溶浸時間としては、多孔質成形体中の空孔全体に溶融Ｃｕを浸透させるのに十分な時間であれば特に限定されないが、一般に２時間以上３時間以下である。
【００２２】
上記のようにして製造される接点材料は、Ｃｒ粉末を主体とする粉末からなる多孔質成形体と、多孔質成形体の空孔内に充填されたＣｕとを含み、表面から０．５ｍｍの範囲の深さにおいて炭素濃化層が形成されていると共に、理論密度に対する相対密度が９８％以上であるという特徴を有する。
【００２３】
以下、接点材料について図面を用いて説明する。
図１は、本実施の形態の接点材料の断面模式図である。なお、この断面模式図は、表面部分のみ状態を示しており、表面部分よりも下の状態は示していない。
図１において、接点材料は、Ｃｒ粉末を主体とする粉末１からなる多孔質成形体と、多孔質成形体の空孔内に充填されたＣｕ２とを含む。Ｃｕ２中には炭素粒子３が析出して分散していると共に、多孔質成形体を構成するＣｒ粉末を主体とする粉末１の表面の一部は炭化されて炭化物となっている（図示していない）。炭素粒子３及び炭化物は、接点材料の表面から０．５ｍｍの範囲の深さの表層部に主に存在しており、接点材料の内部に比べて炭素濃度が高い炭素濃化層が接点材料の表層部に形成されている。なお、図１は表面部分のみ状態を示しているため、Ｃｒ粉末を主体とする粉末１同士は接触していないが、実際は、Ｃｒ粉末を主体とする粉末１同士は接触して多孔質成形体を形成している。また、接点材料中には、原料に含まれる微量の不可避不純物（Ａｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｐ、Ｏ、Ｎ、Ｈ等）が含まれていてもよい。
【００２４】
炭素濃化層における炭素濃度は、接点材料の中央部における炭素濃度の１００倍以上１０００倍以下である。炭素濃化層における炭素濃度が接点材料の中央部における炭素濃度の１００倍未満であると、耐溶着性能が低く、十分な耐電圧性能が得られない。一方、炭素濃化層における炭素濃度が接点材料の中央部における炭素濃度の１０００倍を超えると、接点材料が脆化してしまい、十分な耐電圧性能が得られない。
【００２５】
接点材料は、理論密度に対する相対密度が９８％以上、好ましくは９９％以上である。本実施の形態の接点材料は、表面のみに炭素濃化層を形成することで炭素を局在化させているので、全体の密度が低下することがない。ここで、本明細書において「理論密度に対する相対密度」とは、理論密度に対する測定密度の密度比のことを意味する。密度の測定方法としては、特に限定されないが、例えば、アルキメデス法を用いて測定することができる。相対密度が９８％以上であれば、接点材料の内部の残留ガスが十分に少なく、耐電圧性能の低下を防止することができる。相対密度が９８％未満であると、接点材料の内部の残留ガスが多くなり、十分な耐電圧性能を得ることができない。
【００２６】
実施の形態２．
本実施の形態の真空バルブ用接点材料の製造方法は、Ｃｒ粉末を主体とする粉末を成形及び焼結して多孔質成形体を得る工程（第１工程）と、多孔質成形体にＣｕ溶浸した後、Ｃｕ溶浸した多孔質成形体を炭化水素ガス及び還元性ガスを含み且つ炭化水素ガスの含有量が５体積％以上２５体積％以下である混合ガス雰囲気下で保持する工程（第２工程）と
を含む。本実施の形態の真空バルブ用接点材料の製造方法は、第２工程のみが実施の形態１の真空バルブ用接点材料の製造方法と異なるため、当該相違点についてのみ説明する。
【００２７】
本実施の形態では、第２工程は、多孔質成形体にＣｕ溶浸した後、Ｃｕ溶浸した多孔質成形体を炭化水素ガス及び還元性ガスを含み且つ炭化水素ガスの含有量が所定の範囲にある混合ガス雰囲気下で保持することを特徴としている。
Ｃｕ溶浸は、Ｃｕ−Ｃｒ系の接点材料の溶浸法を用いた製造方法において一般に行われている工程であり、この公知の方法に準じて行うことができる。例えば、水素ガス等の還元性ガス雰囲気下でＣｕ溶浸を行えばよい。また、Ｃｕ溶浸時の雰囲気以外の各種条件は、実施の形態１と同様にすることができる。
【００２８】
Ｃｕ溶浸後、Ｃｕ溶浸した多孔質成形体を炭化水素ガス及び還元性ガスを含み且つ炭化水素ガスの含有量が所定の範囲にある混合ガス雰囲気下で保持する。Ｃｕ溶浸した多孔質成形体を、このような混合ガス雰囲気下で保持することにより、炭化水素ガスが溶融Ｃｕに溶解し、多孔質成形体の内部に拡散する。そして、溶融Ｃｕに溶解した炭化水素ガスは、多孔質成形体を構成するＣｒ粉末の表面の一部を炭化させて炭化物を生成し、また、その後の冷却過程において炭素粒子（遊離炭素）として析出し、表面に炭素濃化層を形成する。したがって、この方法によれば、溶融Ｃｕ中に炭素成分を直接拡散させることができるため、溶融Ｃｕと多孔質成形体との間の濡れ性が低下することを防止しつつＣｕ溶浸を効率的に行うことができると共に、接点材料中の炭素濃度を高めることができる。その結果、Ｃｕ溶浸を阻害することなく接点材料の密度が高くなり、耐電圧性能を向上させることが可能となる。
【００２９】
混合ガス雰囲気下での保持温度としては、Ｃｕの融点（１０８３℃）以上であれば特に限定されず、Ｃｕ溶浸時の加熱温度を保持すればよい。例えば、Ｃｕ溶浸時の加熱温度と同様に、Ｃｕの融点以上１２００℃以下とすることが好ましい。
混合ガス雰囲気下での保持時間としては、炭化水素ガスが溶融Ｃｕに溶解して多孔質成形体の内部に拡散するのに十分な時間であれば特に限定されないが、３０分以上１時間以下であることが好ましい。
上記のようにして製造される接点材料は、実施の形態１の接点材料と同様の特徴を有するため、説明を省略する。
【００３０】
実施の形態３．
本実施の形態の真空バルブは、実施の形態１及び２の真空バルブ用接点材料からなる接点を有することを特徴とする。
以下、本実施の形態の真空バルブについて図面を用いて説明する。
図２は、本実施の形態の真空バルブの断面模式図である。図２において、真空バルブ１０は、遮断室１１を内部に備えている。遮断室１１は、円筒状に形成された絶縁容器１２と、封止金具１３ａ，１３ｂによって絶縁容器１２の両端に固定された金属蓋１４ａ，１４ｂとから区画形成され、真空密封されている。遮断室１１内には、固定電極棒１５と可動電極棒１６とが、互いに対向するように設けられている。固定電極棒１５及び可動電極棒１６の対向面には、固定電極１７及び可動電極１８がそれぞれロウ付けによって取り付けられている。固定電極１７と可動電極１８との接触部には、固定接点１９及び可動接点２０がそれぞれロウ付けによって取り付けられている。可動電極棒１６には、遮断室１１の内部を真空気密に保持しながら、可動電極１８を軸方向に移動可能とするベローズ２１が取り付けられている。ベローズ２１の上部には、ベローズ２１にアーク蒸気が付着することを防止するために、金属製のベローズ用アークシールド２２が設けられている。また、遮断室１１内には、絶縁容器１２がアーク蒸気で覆われることを防止するために、固定電極１７及び可動電極１８を覆うように、金属製の絶縁容器用アークシールド２３が設けられている。
【００３１】
上記のような構成を有する真空バルブにおいて、固定接点１９及び可動接点２０が実施の形態１及び２の真空バルブ用接点材料を用いて形成される。実施の形態１及び２の真空バルブ用接点材料は、密度が高く且つ表面に炭素濃化層が形成されているため、耐溶着性能が高く、耐電圧性能に優れている。そのため、実施の形態１及び２の真空バルブ用接点材料を固定接点１９及び可動接点２０として用いることにより、遮断性能が良好であり、耐久性及び信頼性に優れた真空バルブとすることができる。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例及び比較例により本発明の詳細を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
（実施例１）
Ｃｒ粉末を目空き径４５μｍ及び２０μｍのふるいに通して、２０μｍ以上４５μｍ以下の粒径とし、これにつなぎ材として数μｍの粒径のＣｕ粉末を少量添加して撹拌混合した後、内径９０ｍｍの金型内に充填して１００ＭＰａで加圧し、外径９０ｍｍの成形体を形成した。次に、得られた成形体を真空雰囲気中、１１００℃で２時間の焼結を行うことによって多孔質成形体を得た。
次に、得られた多孔質成形体の表面に外径７５ｍｍのＣｕ板を配置し、メタンガス及び水素ガスを含み且つメタンガスの含有量が５体積％である混合ガス雰囲気下にて、１１５０℃で１時間の加熱を行い、Ｃｕ板を溶解して多孔質成形体の内部に浸透させることにより、外径９０ｍｍ×板厚１０ｍｍの接点材料を得た。ここで、接点材料中のＣｕとＣｒとの質量割合は６０：４０となるように調整した。
【００３３】
（実施例２）
メタンガス及び水素ガスを含み且つメタンガスの含有量が１０体積％である混合ガス雰囲気下にてＣｕ溶浸を行ったこと以外は実施例１と同様にして接点材料を作製した。
（実施例３）
メタンガス及び水素ガスを含み且つメタンガスの含有量が１５体積％である混合ガス雰囲気下にてＣｕ溶浸を行ったこと以外は実施例１と同様にして接点材料を作製した。
（実施例４）
メタンガス及び水素ガスを含み且つメタンガスの含有量が２５体積％である混合ガス雰囲気下にてＣｕ溶浸を行ったこと以外は実施例１と同様にして接点材料を作製した。
（実施例５）
実施例１と同様にして得られた多孔質成形体の表面に外径７５ｍｍのＣｕ板を配置し、水素ガス雰囲気下にて、１１５０℃で１時間の加熱を行い、Ｃｕ板を溶解して多孔質成形体の内部に浸透させた後、メタンガス及び水素ガスを含み且つメタンガスの含有量が５体積％である混合ガス雰囲気下にて、１１５０℃で３０分間保持することにより、外径９０ｍｍ×板厚１０ｍｍの接点材料を得た。ここで、接点材料中のＣｕとＣｒとの質量割合は６０：４０となるように調整した。
【００３４】
（比較例１）
メタンガス及び水素ガスを含み且つメタンガスの含有量が１体積％である混合ガス雰囲気下にてＣｕ溶浸を行ったこと以外は実施例１と同様にして接点材料を作製した。
（比較例２）
メタンガス及び水素ガスを含み且つメタンガスの含有量が２体積％である混合ガス雰囲気下にてＣｕ溶浸を行ったこと以外は実施例１と同様にして接点材料を作製した。
（比較例３）
メタンガス及び水素ガスを含み且つメタンガスの含有量が４０体積％である混合ガス雰囲気下にてＣｕ溶浸を行ったこと以外は実施例１と同様にして接点材料を作製した。
【００３５】
上記で作製した接点材料について、表面から０．５ｍｍの範囲の深さの炭素濃化層の炭素濃度、接点材料の密度、及び耐電圧性能を評価した。
炭素濃化層の炭素濃度は、ＥＰＭＡにより電子線の加速電圧１５ｋＶ、照射電流１０ｎＡの条件で定量分析を行うことによって評価した。なお、実施例１〜５及び比較例１〜３の接点材料いずれも、接点材料の中心部の炭素濃度が１００質量ｐｐｍであった。
接点材料の密度は、板厚方向の中央部から外径８０ｍｍ×板厚５．５ｍｍの円板を切り出し、アルキメデス法を用いて密度を測定した後、測定密度を理論密度と比較して密度比（相対密度）を求めた。
耐電圧性能評価では、板厚方向の中央部から外径２０ｍｍ×板厚５．５ｍｍの円板を切り出して真空バルブに組み付けた後、接点間距離２ｍｍの条件でインパルス電圧を徐々に上げながら破壊電圧を計測し、電圧印加回数の増加に伴う破壊電圧の増大プロファイルを計測し、その飽和値から耐電圧性能を評価した。なお、破壊電圧の計測前にはＡＣ１００ｋＶの電圧コンディショニングを行った。
上記の評価結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１に示されているように、実施例１〜４の接点材料では、メタンガス（炭化水素ガス）及び水素ガス（還元性ガス）を含み且つメタンガスの含有量が所定の範囲にある混合ガス雰囲気下でＣｕ溶浸しているため、適切な炭素濃度の炭素濃化層が表面に形成されると共に密度の低下も生じず、その結果として高い耐電圧性能が得られた。特に、ＥＰＭＡによる面分析において、表面から０．５ｍｍの深さにおいて炭素濃度が高い炭素濃化層が存在していることが確認された。また、実施例５の接点材料についても、Ｃｕ溶浸後にメタンガス及び水素ガスを含み且つメタンガスの含有量が所定の範囲にある混合ガス雰囲気下で保持しているため、適切な炭素濃度の炭素濃化層が表面に形成されると共に密度の低下も生じず、その結果として高い耐電圧性能が得られ、ＥＰＭＡによる面分析において表面から０．５ｍｍの深さにおいて炭素濃度が高い炭素濃化層が存在していることが確認された。
一方、比較例１及び２の接点材料では、混合ガス中のメタンガスの含有量が少ないため、メタンガスが溶融Ｃｕに溶解して多孔質成形体の内部に拡散する量が少なくなってしまった。その結果、表面の炭素濃化層の炭素濃度が低くなり、十分な耐電圧性能が得られなかった。また、比較例３の接点材料では、混合ガス中のメタンガスの含有量が多すぎたため、メタンガスが溶融Ｃｕに溶解して多孔質成形体の内部に拡散する量が多くなってしまった。その結果、表面の炭素濃化層の炭素濃度が高くなり過ぎてしまい、脆化の影響によって耐電圧性能が低下するという結果に至った。
【００３８】
以上の結果からわかるように、本発明によれば、耐電圧性能に優れ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。また、本発明によれば、上記の特性を有する真空バルブ用接点材料を備えた真空バルブを提供することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  Ｃｒ粉末を主体とする粉末、２  Ｃｕ、３  炭素粒子、１０  真空バルブ、１１  遮断室、１２  絶縁容器、１３ａ、１３ｂ  封止金具、１４ａ、１４ｂ  金属蓋、１５  固定電極棒、１６  可動電極棒、１７  固定電極、１８  可動電極、１９  固定接点、２０  可動接点、２１  ベローズ、２２  ベローズ用アークシールド、２３  絶縁容器用アークシールド。
【図１】
2015060773.tif 000004
【図２】
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