(57)【要約】【課題】金属間化合物を微細分散させ、ＣｕマトリックスとＣｕ２Ｔｅ金属間化合物の界面強度の低下を抑制し、耐電圧特性の向上を図る。【解決手段】電極５、８に接離自在の一対の接触子６、７をろう付けで固着する真空バルブであって、接触子６、７の製造方法は、主成分のＣｕと５重量％以下のＴｅを不活性雰囲気中で溶解した後、熱間押出しを行い、Ｃｕ２Ｔｅ金属間化合物の最大長さを１００μｍ以下とし、Ｃｕマトリックス中に微細分散させたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分のＣｕと５重量％以下のＴｅを不活性雰囲気中で溶解した後、熱間押出しを行い、Ｃｕ２Ｔｅ金属間化合物の最大長さを１００μｍ以下とし、Ｃｕマトリックス中に微細分散させたことを特徴とする真空バルブ用接触子材料の製造方法。
【請求項２】
主成分のＣｕと５重量％以下のＴｅと０．２重量％以下のＢを不活性雰囲気中で溶解した後、熱間押出しを行い、Ｃｕ２Ｔｅ金属間化合物の最大長さを１００μｍ以下とし、Ｃｕマトリックス中に微細分散させたことを特徴とする真空バルブ用接触子材料の製造方法。
【請求項３】
前記溶解は、連続鋳造法であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空バルブ用接触子材料の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする真空バルブ用接触子材料。
【請求項５】
接離自在の一対の接触子のうち、少なくとも一方の接触子に、請求項４に記載した真空バルブ用接触子材料を用いた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】
本発明の実施形態は、接離自在の一対の接触子を有する真空バルブ、真空バルブ用接触子材料、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
先ず、真空バルブの一般的な構成を説明する。図１に示すように、アルミナ磁器からなる筒状の絶縁容器１の両端開口端面には、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、一方の電路となる固定側通電軸４が貫通固定され、絶縁容器１内端部に固定側電極５が固着されている。固定側電極５の端面には、固定側接触子６がろう付けで固着されている。固定側接触子６に対向し、接離自在の可動側接触子７が可動側電極８の端面にろう付けで固着されている。可動側電極８は、可動側封着金具３の中央開口部を移動自在に貫通する他の電路となる可動側通電軸９の端部に固着されている。可動側通電軸９の中間部には、ベローズカバー１０が設けられ、このベローズカバー１０に伸縮自在のベローズ１１の一方端が封着され、他方端が可動側封着金具３の中央開口部に封着されている。これにより、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。電極５、８を含む接触子６、７の周りには、開閉時に発生する金属蒸気や溶融金属が絶縁容器１の内壁に付着して絶縁抵抗が低下することを防止するため、筒状のアークシールド１２が設けられている。
【０００３】
このような真空バルブにおいて、通電時には、接触抵抗の抑制と安定性、また、事故電流遮断には、良好な遮断特性、耐電圧特性、耐溶着特性、更に、多頻度開閉では、耐消耗特性が必要とされる。
【０００４】
これらの特性は、真空バルブの内部構造とともに、接触子材料の特性に支配されるところが大きく、現在の接触子材料では、Ｃｕマトリックス中にＣｒを分散させたＣｕＣｒ系接触子が一般的である。ＣｕＣｒ系接触子は、遮断特性、耐電圧特性が良好であるが、耐溶着特性が劣り、接触抵抗が比較的高いという欠点を有している。また、従来から使用されている他の組成系として、Ｃｕを主成分とし、Ｔｅを数重量％含有したＣｕＴｅ系接触子がある。この組成系は、Ｃｕを主成分とするため、ＣｕＣｒ系接触子と比較して導電率が高く柔らかいために、接触抵抗が低く、また、Ｃｕマトリックス中に低融点であるＴｅをＣｕ２Ｔｅの形で分散させているために、耐溶着特性が優れているという長所を有するが、耐電圧特性、消耗特性、および接触抵抗の安定性が劣るという欠点があった。
【０００５】
これら３点の欠点のうち、消耗特性および接触抵抗の安定性は、Ｃｕ２Ｔｅの金属間化合物の形状を限定することによって改善できることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
しかしながら、耐電圧特性、特に進み小電流特性の改善までには到っていないのが実情である。また、接触子６、７と電極５、８をろう付けで固着するため、接触子６、７にろう材の這い上がりが発生したり、ろう付け面が膨張し、接触子６、７と電極５、８間に隙間が発生するという問題が起きることがある。
【０００７】
したがって、これらの問題を解決するためには、一層のＣｕ２Ｔｅの微細分散と、ＣｕマトリックスとＣｕ２Ｔｅの界面強度を安定化する手法を得ることが重要となる。
【０００８】
特許文献１では、鋳造したＣｕ−Ｔｅ系インゴットを熱間鋳造にて加工することによりＣｕ２Ｔｅを微細分散する方法であった。この方法では、鋳造によりＣｕマトリックス中のＣｕ２Ｔｅ金属間化合物は鋳塊の状態よりも微細化されるが、ＣｕマトリックスとＣｕ２Ｔｅ金属間化合物の界面に割れなどの空隙が発生し易く、界面強度が低下する。また、金属間化合物が長手方向に伸ばされるために、ろう付け時のろう材の染み込みがより深く進む傾向にある。実際に熱間鋳造にて微細化した円柱状に加工したものを素材とし、円形断面、および長手断面で組織観察をすると金属間化合物は長手方向に伸びており、更にこれらの表面にろう材を載せ真空中で加熱溶融すると、ろう材は金属間化合物に沿って広がる傾向を示した。即ち、円形断面では、ろう材は円状に広がり、長手断面では、伸ばされた軸方向に広がる傾向にあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１４４０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、金属間化合物を一層、微細分散させ、ＣｕマトリックスとＣｕ２Ｔｅ金属間化合物の界面強度の低下を抑制し、耐電圧特性の向上を図り得る真空バルブ、真空バルブ用接触子材料、およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、実施形態の真空バルブ用接触子材料の製造方法は、主成分のＣｕと５重量％以下のＴｅを不活性雰囲気中で溶解した後、熱間押出しを行い、Ｃｕ２Ｔｅ金属間化合物の最大長さを１００μｍ以下とし、Ｃｕマトリックス中に微細分散させたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】真空バルブの構成を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１４】
（比較例１）
重量比Ｃｕ−４％Ｔｅとなるように電気銅とＣｕ−５０％Ｔｅ母合金を秤量したのち、高周波真空溶解炉を使用して溶解した後、鋳型に注ぎ込み、酸素含有量が１８０ｐｐｍのφ１４０ＸＬのＣｕＴｅの鋳塊を得た。熱間鍛造を行い、φ５０ＸＬの接触子素材を得た。このミクロ組織を観察したところ、Ｃｕ２Ｔｅの金属間化合物は、長手方向に伸びる傾向があり、１００μｍ以上の長さを有するものが多数観察された。これをφ４２ｍｍ接触子形状に加工した後、真空バルブを製作しようとしたところ、接触子裏面にろう材が著しく流れ込み、真空バルブを組み立てる状態にはならなかった。
【００１５】
（比較例２）
重量比Ｃｕ−４％Ｔｅ−０．２％Ｂとなるように電気銅とＣｕ−５０％Ｔｅ母合金とＣｕ−２％Ｂ母合金を秤量した後、高周波真空溶解炉を使用して溶解した後、鋳型に注ぎ込み、酸素含有量が１８ｐｐｍのφ１４０ＸＬのＣｕＴｅＢの鋳塊を得た。熱間鍛造を行い、φ５０ＸＬの接触子素材を得た。このミクロ組織を観察したところ、Ｃｕ２Ｔｅの金属間化合物は長手方向に伸びている傾向にあり、１００μｍ以上の長さを有しているものが多数あった。これをφ４２ｍｍに接触子形状に加工した後、真空バルブを製作しようとしたところ、接触子と電極間に隙間が発生し、真空バルブを組み立てる状態にならなかった。
【００１６】
（実施例１）
重量比Ｃｕ−３．５％Ｔe−０．２％Ｂとなるように素材を配合した後、不活性雰囲気中で溶解し、連続的に鋳型に注ぎ続けて鋳型内で 急速冷却する連続鋳造法により、φ２００ＸＬのＣｕ−Ｔｅ−Ｂの鋳塊を得た。これを熱間押出法にてφ５０ＸＬの接触子素材を得た。この素材のミクロ組織を観察したところ、Ｃｕ２Ｔｅ金属間化合物は若干長手方向には伸びていたが、ほぼ等方に近く、金属間化合物の大きさも、１００μｍ以上のものは全く見当たらなかった。これをφ４２ｍｍの接触子形状に加工し、真空バルブに組み込んだところ、接触子上の顕著なろう材の流れは見当たらず、また、接触子と電極間の隙間も認められず、良好なろう付け状態であった。このようにして製作した真空バルブを７．２ｋＶ−６００Ａ−１２．５ｋＡ定格の真空遮断器に組込み、当該定格の進み小電流試験を実施した。４８回の試験を実施し、再点弧は全く発生しなかった。
【００１７】
この実施例で示すように、連続鋳造法にて製造したＣｕＴｅＢ合金を熱間押出法にて熱間加工し、Ｃｕ２Ｔｅを微細分散させることによって良好なろう付け性および電気特性を得られることが分かった。また、ろう付け性の阻害要因や電気特性低下の阻害要因は、熱間鍛造によるＣｕマトリクスとＣｕ２Ｔｅ金属間化合物の界面剥離やＣｕ２Ｔｅ金属間化合物の異方性によるところが要因の一つと考えられるため、通常の上注ぎでの真空溶解法で得たＣｕＴｅＢ合金を熱間押出することによっても、ろう付け性と電気特性を改善できる接触子材料を得られることが期待できる。また、Ｂを添加しなくても、一層の真空排気などにより低い酸素量を得られるのであれば、Ｂを添加しなくても低酸素である良好な接触子材料を得られる。また、Ｔｅは、５．０重量％以下において、溶着防止の効果を発揮することができる。
【００１８】
上記実施例によれば、金属間化合物を微細分散させることができ、ＣｕマトリックスとＣｕ２Ｔｅ金属間化合物の界面強度の低下を抑制して耐電圧特性を向上させることができる。
【００１９】
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。
【符号の説明】
【００２０】
１  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  固定側接触子
７  可動側接触子
８  可動側電極
９  可動側通電軸
１１  ベローズ
【図１】
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