(57)【要約】【課題】耐電圧性及び耐溶着性に優れた電極材料を比較的低コストで製造する。【解決手段】Ｃｕ粉末と、Ｃｒ粉末と、耐火性金属（例えば、Ｍｏ）粉末と、Ｔｅ粉末を混合した混合粉体を加圧成形し、得られた成形体を非酸化性雰囲気にてＣｕの融点以下の温度で焼成した電極材料である。混合粉体に混合するＣｒ粉末として、粒子径が４０μｍ以下の粒子の体積相対粒子量が１０％未満であるＣｒ粉末を用いる。Ｃｒ粉末は、１０〜５０重量％、耐火性金属粉末は、１重量％以上〜７重量％未満、Ｔｅ粉末は、０．０１〜０．２重量％の割合で混合粉体に混合する。【選択図】図４
2015138682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０〜５０重量％の、粒子径が４０μｍ以下の粒子の体積相対粒子量が１０％未満であるＣｒ粉末と、
１重量％以上〜７重量％未満の耐火性金属粉末と、
０．０１〜０．２重量％のＴｅと、を含有し、
残部がＣｕ粉末と不可避的不純物である混合物を、加圧成形して焼結した
ことを特徴とする電極材料。
【請求項２】
前記耐火性金属は、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｈｆ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｒｈ及びＲｕのいずれかから選択される少なくとも１種である
ことを特徴とする請求項１に記載の電極材料。
【請求項３】
前記耐火性金属粉末の粒子径は、３０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電極材料。
【請求項４】
前記Ｃｒ粉末の平均粒子径は、１５０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電極材料。
【請求項５】
１０〜５０重量％の、粒子径が４０μｍ以下の粒子の体積相対粒子量が１０％未満であるＣｒ粉末と、１重量％以上〜７重量％未満の耐火性金属粉末と、０．０１〜０．２重量％のＴｅと、残部であるＣｕ粉末と、を混合する混合工程と、
前記混合工程で得られた混合物を加圧成形する成形工程と、
前記成形工程で得られた成形体を焼結する焼結工程と、
を有することを特徴とする電極材料の製造方法。
【請求項６】
真空容器内に、固定電極と、当該固定電極に離接可能に対向配置される可動電極とを設けた真空インタラプタであって、
前記固定電極と前記可動電極の少なくとも一方の電極を、
１０〜５０重量％の、粒子径が４０μｍ以下の粒子の体積相対粒子量が１０％未満であるＣｒ粉末と、
１重量％以上〜７重量％未満の耐火性金属粉末と、
０．０１〜０．２重量％のＴｅと、を含有し、
残部がＣｕ粉末と不可避的不純物である混合物を、加圧成形後、焼結して形成する
ことを特徴とする真空インタラプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空遮断器等の電極に用いられる電極材料及び電極材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅−モリブデン−クロム（以下、Ｃｕ−Ｍｏ−Ｃｒと記述する）複合金属は、従来から知られている銅−ビスマス（Ｃｕ−Ｂｉ）複合金属や銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）複合金属等と比較して、耐溶着性が良好であることに加え、電流遮断能力や絶縁耐力等の電気的特性が優れた真空遮断器の電極材料として知られている（例えば、特許文献１−３）。
【０００３】
また、真空遮断器の電極材料に低融点のテルル（Ｔｅ）を添加することで、電極材料の耐溶着性能を向上させている（例えば、特許文献４）。
【０００４】
このＣｕ−Ｍｏ−Ｃｒ複合金属を用いて高品質、高性能な電極材料を製造する方法として、焼結法（例えば、特許文献２）や溶浸法（例えば、特許文献３）が提案されている。
【０００５】
焼結法では、複数の高融点金属（例えば、ＭｏとＣｒ）の混合粉末をＣｕの融点以上に加熱する仮焼結工程と、仮焼結工程で得られる反応生成物（例えば、ＭｏＣｒ合金組成の仮焼結体）を粉砕してＣｕ粉末と混合する混合工程と、混合工程で得られる混合粉末を加圧成形した成形体を非酸化性雰囲気にてＣｕの融点以下に加熱する焼結工程と、により電極材料を製造している。
【０００６】
また、溶浸法では、Ｍｏ粉末とＣｒ粉末とを均一に混合する混合工程と、混合工程で得られる混合物を加圧成形する成形工程と、成形工程で得られる成形体を１１００〜１２００℃の温度で焼結する仮焼結工程と、仮焼結工程で得られる仮焼結体上にＣｕ薄板を配置し、１１００〜１２００℃の温度に保持して仮焼結体中にＣｕを液相焼結させて溶浸させるＣｕ溶浸工程と、により電極材料を製造している。溶浸法は、高電圧大容量、多頻度遮断特性が要求される真空遮断器の電極材料の製造に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５９−２７４１８号公報
【特許文献２】特開平４−３３４８３２号公報
【特許文献３】特開２０１２−７２０３号公報
【特許文献４】特開２００９−７６２１８号公報
【特許文献５】特開２００２−３７３５３７号公報
【特許文献６】特開２００２−１８０１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、焼結法では、仮焼結工程を行う時間が必要であることや、仮焼結体を粉砕する際には、粉砕雰囲気を管理した環境にて粉砕及び分級を行うので、電極材料の製造コストが高くなるおそれがある。
【０００９】
また、溶浸法は、仮焼結工程やＣｕ溶浸工程等を行うため、電極材料の製造コストが高くなるおそれがある。
【００１０】
Ｃｕを主成分とし高融点金属を１種類含有する電極材料により電極接点を製造する場合、Ｃｕ粉末及び高融点金属粉末（例えば、Ｃｒ粉末）を混合し、プレス焼結にて電極接点が製造される。これに対して、特許文献３に記載されているように、Ｃｕを主成分とし高融点金属を２種類以上含有する電極材料により電極接点を製造する場合には、ただ単に高融点金属粉末を混合し、プレス焼結する方法では、電極材料内部に気孔が多く存在し、電極接点として使用できない。
【００１１】
電極材料内部に気孔が多く存在する理由として、焼結によって高融点金属（例えば、Ｍｏ等）へＣｒの拡散がおこり、Ｃｒ粒子が小さくなり、その部分が空隙となることや、焼結に伴う収縮により成形体の空隙部がＣｕで埋まらないことが考えられる。内部に空隙が存在する電極材料により形成された電極接点は、ろう材が電極接点に浸入する等の理由により、電極接点と電極棒とのろう付けが不良となるおそれが生じる。
【００１２】
このように、電極材料の耐電圧性等の電気的特性を向上するために耐電圧性に優れた高融点金属を添加する技術が考案されているが、製造コストが増加する等の理由により、真空遮断器等の製品に適用することができない場合が少なくない。そこで、比較的低コストで製造することが可能で、耐電圧性等の電気的特性に優れた電極材料が求められている。
【００１３】
また、真空遮断器等の受変電機器には、さらなる小型低価格化が求められている。そこで、真空遮断器等に設けられる電極材料を低強度化し、ジュール熱により電極材料が溶着した際の引き剥がし力を低減させることで、電極の開閉動作を行う操作機構部を小型化することが検討されている。
【００１４】
上記事情に鑑み、本発明は、電極材料の耐電圧性及び耐溶着性の向上に貢献する技術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本発明の電極材料の一態様は、１０〜５０重量％の、粒子径が４０μｍ以下の粒子の体積相対粒子量が１０％未満であるＣｒ粉末と、１重量％以上〜７重量％未満の耐火性金属粉末と、０．０１〜０．２重量％のＴｅと、を含有し、残部がＣｕ粉末と不可避的不純物である混合物を、加圧成形して焼結したことを特徴としている。
【００１６】
また、上記目的を達成する本発明の電極材料の他の態様は、上記電極材料において、前記耐火性金属は、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｈｆ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｒｈ及びＲｕのいずれかから選択される少なくとも１種であることを特徴としている。
【００１７】
また、上記目的を達成する本発明の電極材料の他の態様は、上記電極材料において、前記耐火性金属粉末の粒子径は、３０μｍ以下であることを特徴としている。
【００１８】
また、上記目的を達成する本発明の電極材料の他の態様は、上記電極材料において、前記Ｃｒ粉末の平均粒子径は、１５０μｍ以下であることを特徴としている。
【００１９】
また、上記目的を達成する本発明の電極材料の製造方法の一態様は、１０〜５０重量％の、粒子径が４０μｍ以下の粒子の体積相対粒子量が１０％未満であるＣｒ粉末と、１重量％以上〜７重量％未満の耐火性金属粉末と、０．０１〜０．２重量％のＴｅと、残部であるＣｕ粉末と、を混合する混合工程と、前記混合工程で得られた混合物を加圧成形する成形工程と、前記成形工程で得られた成形体を焼結する焼結工程と、を有することを特徴としている。
【００２０】
また、上記目的を達成する本発明の真空インタラプタの一態様は、真空容器内に、固定電極と、当該固定電極に離接可能に対向配置される可動電極とを設けた真空インタラプタであって、前記固定電極と前記可動電極の少なくとも一方の電極を、１０〜５０重量％の、粒子径が４０μｍ以下の粒子の体積相対粒子量が１０％未満であるＣｒ粉末と、１重量％以上〜７重量％未満の耐火性金属粉末と、０．０１〜０．２重量％のＴｅと、を含有し、残部がＣｕ粉末と不可避的不純物である混合物を、加圧成形後、焼結して形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
以上の発明によれば、電極材料の耐電圧性及び耐溶着性の向上に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る真空インタラプタの概略断面図である。
【図２】Ｃｒ粉末Ａの粒度分布の測定結果である。
【図３】Ｃｒ粉末Ｂの粒度分布の測定結果である。
【図４】実施例１の電極材料の断面の顕微鏡写真である。
【図５】Ｔｅを添加することによる引張強さの変化を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態に係る電極材料及び電極材料の製造方法並びに真空インタラプタについて、図を参照して詳細に説明する。
【００２４】
発明者らは、Ｃｒの粒度、焼結時のＣｒの拡散を考慮し、最適な焼結温度及びＣｕ、Ｃｒ、耐火性金属（例えば、Ｍｏ）の配合量から耐電圧向上の検討をし、さらに、低融点金属のＴｅを添加することで、耐溶着性の向上を検討することで本発明の完成に至ったものである。
【００２５】
本発明の実施形態に係る電極材料及び電極材料の製造方法は、Ｃｕ粉末、Ｃｒ粉末、Ｔｅ粉末及び耐火性金属粉末を混合した混合粉体を加圧成形し、得られた成形体を非酸化性雰囲気にてＣｕの融点以下の温度で焼成することで、比較的低コストで耐電圧性及び耐溶着性に優れた電極材料を製造するものである。
【００２６】
具体的には、混合粉体に混合するＣｒ粉末として、粒子径が４０μｍ以下の粒子の体積相対粒子量が１０％未満のＣｒ粉末を用いることで、実質的に焼結後の充填率が８９％以上であって、Ｃｕ相にＣｒと耐火性金属の固溶体が分散している組織を有する電極材料を製造することができる。さらに、Ｃｕ−Ｃｒ−耐火性金属の粒界や空隙に極微量のＴｅを存在させることで、電極材料の材料強度を低下させ、電極間の溶着時の引き剥がし力を低減し、電極材料の耐溶着性を大幅に向上させるものである。
【００２７】
Ｃｕ粉末は、例えば、市販の電解銅粉末を用いる。Ｃｕ粉末の形状は、必ずしも樹枝状である必要はなく、例えば、アトマイズ粉のような球状、不規則形状であってもよい。
【００２８】
Ｃｒ粉末は、例えば、平均粒子径１５０μｍ以下（ただし、粒子径が４０μｍ以下の粒子の体積相対粒子量が１０％未満）のものを使用する。Ｃｒ粉末は、１０ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下の範囲、より好ましくは、２０ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下の範囲で混合粉体に混合することで、耐電圧性に優れた電極材料を製造することができる。Ｃｒ粉末の混合量が２０ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下の範囲である電極材料は、例えば、１２〜３６ｋＶ定格の真空インタラプタ（ＶＩ）に最適な電極材料となる。
【００２９】
Ｍｏ粉末は、粒径が３０μｍ以下のＭｏ粉末、より好ましくは、最大粒径が４μｍ未満のＭｏ粉末を使用する。Ｍｏ粉末は、１ｗｔ％以上７ｗｔ％未満の範囲、より好ましくは１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下の範囲で混合粉体に混合することで、耐電圧性に優れた電極材料を製造することができる。なお、実施例では、耐火性金属として、Ｍｏを例示して説明するが、Ｍｏと同様に、耐火性を有し、Ｃｒ粒子を微細にする特性（すなわち、電極材料に空隙を形成する要因となり得る特性）を有する金属をＭｏ粉末の替わりに用いても、同様の効果を得ることができる。このような耐火性金属としては、例えば、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、ロジウム（Ｒｈ）及びルテニウム（Ｒｕ）等を挙げることができる。
【００３０】
Ｔｅ粉末は、低融点金属であるので、焼結時にプレス体の表面より微量に揮散するため、Ｔｅ粉末の粒子径の大きさは、Ｃｒ粒径よりも小さい粒子径のものを用いることが好ましく、より微細な粉末を用いると混合性が良好であると考えられる。Ｔｅ粉末は、０．０１ｗｔ％以上、より好ましくは０．０１ｗｔ％以上０．２ｗｔ％以下の範囲で混合粉体に混合することで、耐溶着性に優れた電極材料を製造することができる。Ｔｅ粉末の添加量は、焼結炉の真空度に応じて最適量（０．２ｗｔ％以上）を設定することができる。しかしながら、Ｔｅは高価な金属であるので、経済性や混合性を考慮して、０．０１ｗｔ％以上０．２ｗｔ％以下の範囲で混合粉体に混合することが望ましい。
【００３１】
混合粉体は、焼結法で一般的に用いられる成形圧力（例えば、１〜４ｔ／ｃｍ2）で成形し成形体とする。この成形体を、非酸化性雰囲気中（例えば、水素雰囲気中や真空雰囲気中）で、Ｃｕの融点（１０８３℃）以下の温度で焼結し、焼結体を得る。なお、Ｍｏ粉末の粒径は、フィッシャー法によって測定された値を示し、Ｃｒ粉末の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置によって測定された値を示す。また、粉末の粒子の上限が定められている場合は、篩により分級した粉末であることを示す。
【００３２】
本発明の実施形態に係る電極材料を用いて真空インタラプタを構成することができる。図１に示すように、本発明の実施形態に係る真空インタラプタ１は、真空容器２と、固定電極３と、可動電極４とを有する。
【００３３】
真空容器２は、絶縁筒５の両開口端部が、固定側端板６及び可動側端板７でそれぞれ封止されることで構成される。
【００３４】
固定電極３は、固定側端板６を貫通した状態で固定される。固定電極３の一端は、真空容器２内で、可動電極４の一端と対向するように固定されており、固定電極３の可動電極４と対向する端部には、電極材料８が設けられる。
【００３５】
可動電極４は、可動側端板７に設けられる。可動電極４は、固定電極３と同軸上に設けられる。可動電極４は、図示省略の開閉手段（操作機構部）により軸方向に移動させられ、固定電極３と可動電極４の開閉が行われる。可動電極４の固定電極３と対向する端部には、電極材料８が設けられる。なお、可動電極４と可動側端板７との間には、ベローズ９が設けられ、真空容器２内を真空に保ったまま可動電極４を上下させ、固定電極３と可動電極４の開閉が行われる。
【００３６】
［Ｃｒ粉末の粒度分布の検討］
比較例１−６及び参考例１−５の電極材料を作製して、Ｃｒ粉末の粒度分布の違いによる電極材料の耐電圧性及びろう付け性についての検討を行った。後に詳細に説明する比較例、参考例及び実施例の電極材料の製造方法において、Ｃｕ粉末と、Ｍｏ粉末（平均粒子径３μｍ）は、共通のものを用いた。
【００３７】
［比較例１］
比較例１の電極材料は、電極材料として従来から製造されているＣｕ−Ｃｒ系の電極材料であり、各メーカでＣｒ粒径及び組成、成形圧、焼結温度、焼結時間は所望とする特性より変えられている。
【００３８】
Ｃｕ粉末と、平均粒子径８０μｍのＣｒ粉末（以後、Ｃｒ粉末Ａと称する）とを重量比で、Ｃｕ：Ｃｒ＝８０：２０の組成となるように混合し、この混合粉末を内径が５０ｍｍの金型に８０ｇ充填して４ｔ／ｃｍ2のプレス圧で成形した。得られた成形体を非酸化性雰囲気（５×１０-5Ｔｏｒｒの真空中）にて１０７０℃で２時間焼成し、比較例１の焼結体（電極材料）を得た。
【００３９】
図２は、比較例１で用いたＣｒ粉末Ａの粒度分布を、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定した結果を示す図である。Ｃｒ粉末Ａにおいて、粒子径が４０μｍ以下の粒子の体積相対粒子量（累積値）は、２１％であった。
【００４０】
［参考例１］
Ｃｕ粉末と、平均粒子径８０μｍのＣｒ粉末（以後、Ｃｒ粉末Ｂと称する）と、Ｍｏ粉末と、を重量比（ｗｔ％）で、Ｃｕ：Ｃｒ：Ｍｏ＝７９：２０：１の組成となるように混合し、この混合粉末を内径が５０ｍｍの金型に８０ｇ充填して４ｔ／ｃｍ2のプレス圧で成形した。得られた成形体を非酸化性雰囲気（５×１０-5Ｔｏｒｒの真空中）にて１０７０℃で２時間焼成し、参考例１の焼結体（電極材料）を得た。
【００４１】
図３は、参考例１で用いたＣｒ粉末Ｂの粒度分布を、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定した結果を示す図である。Ｃｒ粉末Ｂは、Ｃｒ粉末Ａを分級して、粒子径４０μｍ以下の体積相対粒子量を５％未満としたものである。
【００４２】
［参考例２］
Ｃｕ粉末と、Ｃｒ粉末Ｂと、Ｍｏ粉末と、を重量比（ｗｔ％）で、Ｃｕ：Ｃｒ：Ｍｏ＝７８：１９：３の組成となるように混合し、この混合粉末を内径が５０ｍｍの金型に８０ｇ充填して４ｔ／ｃｍ2のプレス圧で成形した。得られた成形体を非酸化性雰囲気（５×１０-5Ｔｏｒｒの真空中）にて１０７０℃で２時間焼成し、参考例２の焼結体（電極材料）を得た。
【００４３】
［比較例２］
Ｃｕ粉末と、Ｃｒ粉末Ａと、Ｍｏ粉末と、を重量比（ｗｔ％）で、Ｃｕ：Ｃｒ：Ｍｏ＝７９：２０：１の組成となるように混合し、この混合粉末を内径が５０ｍｍの金型に８０ｇ充填して４ｔ／ｃｍ2のプレス圧で成形した。得られた成形体を非酸化性雰囲気（５×１０-5Ｔｏｒｒの真空中）にて１０４５℃で２時間焼成し、比較例２の焼結体（電極材料）を得た。
【００４４】
［比較例３］
Ｃｕ粉末と、Ｃｒ粉末Ａと、Ｍｏ粉末と、を重量比（ｗｔ％）で、Ｃｕ：Ｃｒ：Ｍｏ＝７８：１９：３の組成となるように混合し、この混合粉末を内径が５０ｍｍの金型に８０ｇ充填して４ｔ／ｃｍ2のプレス圧で成形した。得られた成形体を非酸化性雰囲気（５×１０-5Ｔｏｒｒの真空中）にて１０４５℃で２時間焼成し、比較例３の焼結体（電極材料）を得た。
【００４５】
［比較例４］
Ｃｕ粉末と、Ｃｒ粉末Ａと、Ｍｏ粉末と、を重量比（ｗｔ％）で、Ｃｕ：Ｃｒ：Ｍｏ＝７６：１９：５の組成となるように混合し、この混合粉末を内径が５０ｍｍの金型に８０ｇ充填して４ｔ／ｃｍ2のプレス圧で成形した。得られた成形体を非酸化性雰囲気（５×１０-5Ｔｏｒｒの真空中）にて１０４５℃で２時間焼成し、比較例４の焼結体（電極材料）を得た。
【００４６】
［比較例５］
Ｃｕ粉末と、Ｃｒ粉末Ａと、Ｍｏ粉末と、を重量比（ｗｔ％）で、Ｃｕ：Ｃｒ：Ｍｏ＝７３：１８：９の組成となるように混合し、この混合粉末を内径が５０ｍｍの金型に８０ｇ充填して４ｔ／ｃｍ2のプレス圧で成形した。得られた成形体を非酸化性雰囲気（５×１０-5Ｔｏｒｒの真空中）にて１０４５℃で２時間焼成し、比較例５の焼結体（電極材料）を得た。
【００４７】
［参考例３］
Ｃｕ粉末と、Ｃｒ粉末Ｂと、Ｍｏ粉末と、を重量比（ｗｔ％）で、Ｃｕ：Ｃｒ：Ｍｏ＝７６：１９：５の組成となるように混合し、この混合粉末を内径が５０ｍｍの金型に８０ｇ充填して４ｔ／ｃｍ2のプレス圧で成形した。得られた成形体を非酸化性雰囲気（５×１０-5Ｔｏｒｒの真空中）にて１０４５℃で２時間焼成し、参考例３の焼結体（電極材料）を得た。
【００４８】
［参考例４］
Ｃｕ粉末と、Ｃｒ粉末Ｂと、Ｍｏ粉末と、を重量比（ｗｔ％）で、Ｃｕ：Ｃｒ：Ｍｏ＝７４：１９：７の組成となるように混合し、この混合粉末を内径が５０ｍｍの金型に８０ｇ充填して４ｔ／ｃｍ2のプレス圧で成形した。得られた成形体を非酸化性雰囲気（５×１０-5Ｔｏｒｒの真空中）にて１０４５℃で２時間焼成し、参考例４の焼結体（電極材料）を得た。
【００４９】
［参考例５］
Ｃｕ粉末と、Ｃｒ粉末Ｂと、Ｍｏ粉末と、を重量比（ｗｔ％）で、Ｃｕ：Ｃｒ：Ｍｏ＝７６：１９：５の組成となるように混合し、この混合粉末を内径が５０ｍｍの金型に８０ｇ充填して４ｔ／ｃｍ2のプレス圧で成形した。得られた成形体を非酸化性雰囲気（５×１０-5Ｔｏｒｒの真空中）にて１０３０℃で２時間焼成し、参考例５の焼結体（電極材料）を得た。
【００５０】
［比較例６］
Ｃｕ粉末と、１００メッシュ（目開き１５０μｍ）のＣｒ粉末と、Ｍｏ粉末と、を重量比（ｗｔ％）で、Ｃｕ：Ｃｒ：Ｍｏ＝８０：５：１５の組成となるように混合し、この混合粉末を内径が５０ｍｍの金型に８０ｇ充填して、２ｔ／ｃｍ2のプレス圧で加圧成型した。成形体の充填率は６４％であった。得られた成形体を非酸化性雰囲気（５×１０-5Ｔｏｒｒの真空中）にて１０５０℃で２時間焼成し、比較例６の焼結体（電極材料）を得た。比較例６の焼結体の充填率は７３％であり、焼結による収縮があまり発生せず、電極材料内部に気孔が多く存在しているものと考えられる。
【００５１】
［電極材料の特性評価］
参考例１〜５及び比較例１〜６の焼結体に対して、充填率（％）、ろう付け性、耐電圧性能を測定した。充填率は、焼結体の密度を実測し、（実測密度／理論密度）×１００（％）で算出した。ろう付け性は、焼結体とＣｕ電極棒との間にろう材を入れ、真空ろう付け後、簡易的なハンマー衝撃法若しくは焼結体とＣｕ電極棒の引張試験を行うことで密着力を評価した。耐電圧性能は、焼結体を電極として真空インタラプタを構成し、雷インパルスフラッシュオーバー試験（昇降法）にて、５０％フラッシュオーバー電圧を求めた。なお、耐電圧性能は、比較例１の焼結体を１．０とした場合の相対値で示している。各焼結体の測定結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
表１に示すように、Ｃｒ粉末Ｂを用いた参考例１〜５の焼結体は、ろう付け性が良好であり、耐電圧性が比較例１の焼結体と比較して向上した。
【００５４】
また、焼結体の充填率は、Ｍｏの含有率が増加すると低下し、焼結体の耐電圧性は、Ｍｏの含有率が増加すると上昇していることがわかる。すなわち、電極材料の耐電圧性を向上させるためには、Ｍｏの含有率を向上させる必要があるが、Ｍｏの含有率を向上させることで、電極材料の充填率が低下すると電極材料のろう付け性が低下し、電極材料として使用することが困難となる。
【００５５】
参考例３の焼結体と比較例４の焼結体とを比較すると、Ｍｏ含有率が同じであっても、４０μｍ以下の微細Ｃｒ粒子の体積相対粒子量を５％未満にすることで、焼結体の充填率が向上していることがわかる。これは、粒子径が４０μｍ以下のＣｒは、Ｍｏに拡散しやすいと考えられ、この範囲のＣｒの粒子量を１０％未満（より好ましくは、５％未満）とすることで、焼結時のＣｒの拡散量が抑制されて焼結体の空隙が低減し、焼結体の充填率が向上したものと考えられる。そして、充填率の向上により、焼結体内部へのろう材の浸入が抑制され、ろう付け性が向上したものと考えられる。
【００５６】
すなわち、Ｍｏ粉末と混合するＣｒ粉末の粒度分布を調整することで、焼結体の充填率を向上させることができる。その結果、焼結体へのＭｏの含有率を増加させることができるので、焼結体の耐電圧特性を向上させることができる。
【００５７】
なお、参考例３，５を比較すると、焼結体の充填率は、焼結温度により変化している。焼結温度が１０４５℃のとき充填率が最も高く、１０４５℃より低い場合は充填率が低下し、また、高い温度であっても充填率が９０％を超える電極材料のＭｏ含有率が少量となるため、耐電圧性能の大きな向上は見込めない。よって、焼結時の温度は、９８０〜１０８０℃、より好ましくは、１０７０〜１０３０℃、さらに好ましくは、１０４５℃とすることで、充填率が高く、ろう付け性に優れた焼結体を得ることができる。
【００５８】
上記の参考例の知見に基づいて、発明者らは、本発明の完成に至ったものである。以下、具体的な実施例を挙げて、本発明の電極材料及び電極材料の製造方法について詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００５９】
［実施例１］
Ｃｕ粉末と、Ｃｒ粉末Ｂと、Ｍｏ粉末と、Ｔｅ粉末（平均粒子径４５μｍ）と、を重量比（ｗｔ％）で、Ｃｕ：Ｃｒ：Ｍｏ：Ｔｅ＝７６：１９：５：０．０５の組成となるように混合し、この混合粉末を内径が５０ｍｍの金型に８０ｇ充填して４ｔ／ｃｍ2のプレス圧で成形した。得られた成形体を非酸化性雰囲気（５×１０-5Ｔｏｒｒの真空中）にて１０５８℃で２時間焼成し、実施例１の焼結体（電極材料）を得た。
【００６０】
［参考例６］
Ｃｕ粉末と、Ｃｒ粉末Ｂと、Ｍｏ粉末と、を重量比（ｗｔ％）で、Ｃｕ：Ｃｒ：Ｍｏ＝７６：１９：５の組成となるように混合し、この混合粉末を内径が５０ｍｍの金型に８０ｇ充填して４ｔ／ｃｍ2のプレス圧で成形した。得られた成形体を非酸化性雰囲気（５×１０-5Ｔｏｒｒの真空中）にて１０５８℃で２時間焼成し、参考例６の焼結体（電極材料）を得た。
【００６１】
［参考例７］
Ｃｕ粉末と、Ｃｒ粉末Ｂと、Ｍｏ粉末と、Ｔｅ粉末（平均粒子径４５μｍ）と、を重量比（ｗｔ％）で、Ｃｕ：Ｃｒ：Ｍｏ：Ｔｅ＝７４：１９：７：０．０５の組成となるように混合し、この混合粉末を内径が５０ｍｍの金型に８０ｇ充填して４ｔ／ｃｍ2のプレス圧で成形した。得られた成形体を非酸化性雰囲気（５×１０-5Ｔｏｒｒの真空中）にて１０５８℃で２時間焼成し、参考例７の焼結体（電極材料）を得た。
【００６２】
［参考例８］
Ｃｕ粉末と、Ｃｒ粉末Ｂと、Ｍｏ粉末と、Ｔｅ粉末（平均粒子径４５μｍ）と、を重量比（ｗｔ％）で、Ｃｕ：Ｃｒ：Ｍｏ：Ｔｅ＝７３：１８：９：０．０５の組成となるように混合し、この混合粉末を内径が５０ｍｍの金型に８０ｇ充填して４ｔ／ｃｍ2のプレス圧で成形した。得られた成形体を非酸化性雰囲気（５×１０-5Ｔｏｒｒの真空中）にて１０５８℃で２時間焼成し、参考例８の焼結体（電極材料）を得た。
【００６３】
［電極材料の特性評価］
まず、実施例１の焼結体の断面を顕微鏡（反射電子画像）により観察した。
【００６４】
図４に示すように、実施例１の焼結体では、Ｃｕ相１０にＣｒ粒子１１が分散し、且つ、Ｃｕ相１０の中にＭｏ−Ｃｒの固溶体１２が分散している組織を有することがわかる。
【００６５】
次に、実施例１及び参考例６〜８の焼結体に対して、充填率、ろう付け性、耐電圧性能、溶着力を測定した。溶着性試験は、ＳＴＣ試験（２５ｋＡ−３ｓ）により電極間を溶着させ、その電極間を引き剥がすのに必要な力（ｋＮ）に基づいて評価した。なお、耐電圧性能は、参考例６の焼結体を１．０とした場合の相対値で示している。各焼結体の測定結果を表２に示す。なお、溶着性試験は、可動電極に参考例６の焼結体を設け、固定電極に測定対象となる焼結体（例えば、実施例１の焼結体）を設けて行った。よって、ろう付け性が低下した焼結体（すなわち、参考例７，８の焼結体）に対しては、溶着性試験を行うことができなかったので表２では測定不可となっている。また、溶着性試験は、各サンプルに対して２回行い、その平均値を記載している。例えば、実施例１の焼結体の溶着性試験結果及び溶着面積の測定結果は、表３のようになった。
【００６６】
【表２】
2015138682.tif 000004
【００６７】
【表３】
2015138682.tif 000005
【００６８】
表２に示すように、実施例１及び参考例６の焼結体は、ろう付け性に優れ、且つ溶着性に優れた電極材料である。特に、実施例１の焼結体は、参考例６と同等の耐電圧性を備え、溶着力が著しく低下している。なお、表１の結果では、充填率８９％で、ろう付け性が△となっているが、これは、表１の試験で用いたろう材と、表２の試験で用いたろう材の種類が異なることに起因する。また、Ｔｅは、０．０１ｗｔ％以上０．２ｗｔ％以下の範囲で混合粉体に添加することで、実施例１と同様の効果を得ることができた。また、Ｍｏの添加量の増加とともに、電極材料の充填率の低下（すなわち、ろう付け性の低下）が確認された。よって、Ｍｏの添加量は、混合粉体に対して１重量％以上７重量％未満の範囲とすることで、ろう付け性、耐電圧性及び耐溶着性に優れた電極材料を得ることができると考えられる。
【００６９】
［電極材料にＴｅを添加することによる効果］
実施例１及び参考例６−８の焼結体に対して、引張強さの試験を行った結果を図５に示す。
【００７０】
図５に示すように、Ｔｅを添加することで、焼結体の引張強さが著しく低下（１／２以下に低減）することがわかる。引張強さが低下することで、電極材料が溶着した際の引き剥がし力が低下することが考えられる。ゆえに、Ｔｅの添加により引張強さが低下することによって、電極材料の耐溶着性を大幅に向上できるものと考えられる。なお、Ｍｏを添加することでも、引張強さが低下していることから、Ｍｏの添加量を増加させることで、電極材料の耐溶着性を向上させることができるものと考えられる。
【００７１】
以上のような、本発明の実施形態に係る電極材料及び電極材料の製造方法によれば、Ｃｕ粉末と、Ｃｒ粉末と、耐火性金属粉末とを混合し、得られた混合粉体を加圧成形して焼結する電極材料において、粒子径が４０μｍ以下の粒子の体積相対粒子量が１０％未満であるＣｒ粉末を混合粉体に混合することで、ろう付け性に優れ、且つ耐電圧性が良好な電極材料を得ることができる。さらに、混合粉体に、Ｔｅを０．０１ｗｔ％以上０．２ｗｔ％以下の範囲で添加することで、優れた耐電圧特性を維持しつつ、耐溶着性に優れた電極材料を得ることができる。Ｔｅの添加量は、耐溶着性向上の効果と、充填率の低下の程度を勘案して、最適な添加量が求められることとなる。例えば、Ｔｅを０．２ｗｔ％を大きく超えた量添加した場合、Ｔｅが揮散し、耐溶着性向上の効果は少なく、真空炉内のメンテナンスコストの増大が懸念される。また、Ｔｅの添加量が、０．０１ｗｔ％の場合と、０．２ｗｔ％の場合とでは、電極材料の充填率はそれほど変わらなかった。
【００７２】
すなわち、本発明の実施形態に係る電極材料の製造方法は、予め粒度を調整したＣｒ粉末を混合粉末に混合し、混合粉末を加圧成形し、この成形体をＣｕの融点以下で焼結させるようにすることで、焼結後の充填率が高くなり、ろう付けが可能な電極材料を比較的低コストで製造することができる。さらに、低融点金属であるＴｅを微量に含有させることで、耐溶着性に優れた電極材料を比較的低コストで製造することができる。
【００７３】
また、本発明による電極材料及び電極材料の製造方法によれば、実質的に焼結後の充填率が８９％以上であって、Ｃｕ相の中にＣｒと耐火性金属の固溶体が分散している組織を有する電極材料を得ることができる。
【００７４】
また、本発明の電極材料の製造方法によれば、高融点金属（Ｃｒ、Ｍｏ等）の固溶体がＣｕ相に均一に分散し、緻密で耐電圧性能の良い電極材料を低コストで製造することができる。
【００７５】
本発明の電極材料を、例えば、真空インタラプタ（ＶＩ）の固定電極及び可動電極の少なくとも一方に設けることで、真空インタラプタの電極接点の耐電圧性が向上する。電極接点の耐電圧性が向上すると、従来の真空インタラプタよりも開閉時の可動側電極と固定側電極のギャップを短くでき、さらに電極と絶縁筒とのギャップを短くすることが可能であることから、真空インタラプタの構造を小さくすることが可能となる。その結果、真空インタラプタを小型化することができる。真空インタラプタの部品を小型化することで、真空インタラプタの製造コストを低減することができる。
【００７６】
また、本発明の電極材料及び真空インタラプタによれば、Ｍｏを含有する電極材料を用いた場合でも、優れた耐溶着性を有する真空インタラプタを得ることができる。例えば、高融点金属であるＭｏを添加した場合には、接触抵抗が増加することで、通電時の発熱量が多くなり、引き剥がし力が大きくなることが懸念されるが、Ｔｅを添加することにより電極材料の耐溶着性が向上し、引き剥がし力を小さくすることができる。このように電極材料の耐溶着性が向上すると、電極を引き離す際（真空インタラプタの開閉動作時）の操作機構部を小型化することができる。その結果、真空インタラプタと操作機構部等とにより構成される真空遮断器を大幅に小型化することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１…真空インタラプタ
２…真空容器
３…固定電極
４…可動電極
５…絶縁筒
６…固定側端板
７…可動側端板
８…電極材料（電極接点）
９…ベローズ
１０…Ｃｕ相
１１…Ｃｒ粒子
１２…Ｍｏ−Ｃｒの固溶体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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