(57)【要約】【課題】  各元素の体積比率及び粒径の構成が遮断性能に影響するという知見に基づき、各元素の体積比率及び粒径の構成を鋭意検討し、より一層遮断性能を向上できる真空バルブ用接点材料を得ることを目的とする。【解決手段】  Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＮｂの粉末を主原料とし、上記各粉末の混合物を焼結することにより得られる真空バルブ用接点材料において、ＮｂとＭｏの合計量を２０〜４５ｖｏｌ％とし、Ｍｏ／Ｎｂ（体積比）を１．５〜３．５とし、Ｃｒ量をＹｖｏｌ％としＭｏ量をＸｖｏｌ％としたときに、Ｃｒ量Ｙを、実施例１と４、実施例２と５及び実施例３と６それぞれのピークにおけるＣｒ量Ｙ＝（−０．５５Ｘ＋３７）の±６ｖｏｌ％の範囲内とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）及びニオブ（Ｎｂ）の粉末を主原料とし、上記各粉末の混合物を焼結することにより得られる真空バルブ用接点材料において、
ＮｂとＭｏの合計量が２０〜４５ｖｏｌ％であり、
Ｍｏ／Ｎｂが体積比で１．５〜３．５であり、
Ｃｒ量をＹｖｏｌ％とし、Ｍｏ＋Ｎｂ量をＸｖｏｌ％としたときに、
（−０．５５Ｘ＋３７）−６≦Ｙ≦（−０．５５Ｘ＋３７）＋６
の範囲内であることを特徴とする真空バルブ用接点材料。
【請求項２】
上記Ｃｒの粉末の平均粒径は１５０μｍ以下、Ｍｏの粉末の平均粒径は１００μｍ以下、Ｎｂの粉末の平均粒径は１００μｍ以下、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】
ビスマス（Ｂｉ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、インジウム（Ｉｎ）のいずれか１種以上を０．０５〜５ｖｏｌ％含有したことを特徴とする請求項１または２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】
この発明は、大電流遮断性能に優れた真空遮断器等に使用される真空バルブ用接点材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、接点材料において優れた電気伝導度と遮断性能を得るために銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）及びニオブ（Ｎｂ）を主成分とし、Ｍｏが１．２５〜５１ｖｏｌ％、Ｎｂが２．５〜４２ｖｏｌ％、Ｃｒが１．２５〜５１ｖｏｌ％であるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特公平１−５７４５７号公報（第２頁、第６頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１記載の接点材料においては、各元素の組成範囲を規定しているが、組成範囲のみならず、各元素の体積比率が遮断性能に影響し、その体積比率の構成によってより一層遮断性能を向上できることが予測された。
【０００５】
また、各元素の粒径の構成によってより一層遮断性能を向上できることが予測された。
【０００６】
この発明は、各元素の体積比率及び粒径の構成が遮断性能に影響するという知見に基づき、各元素の体積比率及び粒径の構成を鋭意検討し、より一層遮断性能を向上できる真空バルブ用接点材料を得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】
【０００７】
この発明に係る真空バルブ用接点材料は、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）及びニオブ（Ｎｂ）の粉末を主原料とし、上記各粉末の混合物を焼結することにより得られる真空バルブ用接点材料において、
ＮｂとＭｏの合計量が２０〜４５ｖｏｌ％であり、
Ｍｏ／Ｎｂが体積比で１．５〜３．５であり、
Ｃｒ量をＹｖｏｌ％とし、Ｍｏ＋Ｎｂ量をＸｖｏｌ％としたときに、
（−０．５５Ｘ＋３７）−６≦Ｙ≦（−０．５５Ｘ＋３７）＋６
の範囲内であるものである。
【発明の効果】
【０００８】
上記この発明に係る真空バルブ用接点材料によれば、従来よりも一層優れた遮断性能が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この発明における真空バルブ用接点材料は、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）を主成分とする真空バルブ用接点材料であり、ＮｂとＭｏの合計量が２０〜４５ｖｏｌ％であり、Ｍｏ／Ｎｂが体積比で１．５〜３．５であり、Ｃｒ量をＹｖｏｌ％としＭｏ＋Ｎｂ量をＸｖｏｌ％としたときに、（−０．５５Ｘ＋３７）−６≦Ｙ≦（−０．５５Ｘ＋３７）＋６の範囲内である。
【００１０】
この発明の真空バルブ用接点材料における、製造方法の一例及び評価方法について説明する。
原材料として、平均粒径４５μｍ以下、純度９９．９％のＣｕ粉末と、平均粒径１００μｍ、純度９９％以上のＣｒ粉末と、平均粒径１μｍで純度９９％以上のＭｏと、平均粒径４５μｍ以下、純度９９．８％のＮｂ粉末とを用い、各粉末を所定の組成となるように秤量した後、秤量した各粉末を混合機で混合し、混合粉を得た。
【００１１】
次に、混合粉を金型に充填し、８ｔｏｎ／ｃｍ２で加圧成形して所望の形状寸法の圧粉体を得た。
【００１２】
次に、圧粉体を水素雰囲気中で、１０６０℃、２時間加熱保持し、加熱保持後、１０６０℃から５００℃までを５℃／ｍｉｎの冷却速度で降温してＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｎｂ合金の焼結体を得た。
【００１３】
なお、焼結後に密度比が９５％以上得られなかったものは、再圧縮と焼結を繰り返して密度比９５％以上を得た。
【００１４】
また、圧粉体の焼結は、水素中の他に、真空中あるいはアルゴン（Ａｒ）等の不活性雰囲気中でも可能である。
【００１５】
また、上記固相焼結法の他に、液相焼結法や溶浸法を利用してもよく、さらに、混合粉末を加熱しながら加圧して焼結体を得るホットプレス法やＨＩＰ法、あるいは真空中や不活性雰囲気中で電流を通電して焼結する放電プラズマ焼結法を利用してもよい。
【００１６】
また、焼結体の相対密度比は９５％以上にするのが好ましく、相対密度比を上げるために、焼結体に再圧縮を施す方法や、再圧縮後に最焼結を施す方法、あるいは熱間押し出し法を利用してもよい。
【００１７】
以上のようにして作製したＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｎｂ合金の焼結体につき、その遮断性能を評価した。遮断性能の評価は、焼結体を直径２０ｍｍの接点に仕上げて真空バルブに組み込み、この真空バルブを真空遮断器に取り付けて、遮断電流１５ｋＡｒｍｓで遮断試験を行い、遮断時のアーク時間を求めた。遮断性能は、Ｃｕ−Ｃｒ合金を用いた場合のアーク時間に対するＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｎｂ合金を用いた場合のアーク時間の比で評価した。
以下、具体的な例を示す。
【実施例】
【００１８】
実施例１〜６．
表１は、この実施例１乃至６及び比較例１乃至３の真空バルブ用接点材料における組成、Ｍｏ＋Ｎｂ量（ｖｏｌ％）及びＭｏとＮｂの体積比を示している。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１において、実施例１〜３は、Ｍｏ＋Ｎｂ量を２０、３０、４５ｖｏｌ％とし、Ｍｏ／Ｎｂの値を１．５とした場合であり、組成に示されるようにＣｒの量（ｖｏｌ％）を変化させている。
【００２１】
また、実施例４〜６は、Ｍｏ＋Ｎｂ量を２０、３０、４５ｖｏｌ％とし、Ｍｏ／Ｎｂの値を３．５とした場合であり、組成に示されるようにＣｒの量（ｖｏｌ％）を変化させている。
【００２２】
また、比較例１及び２は、Ｍｏ＋Ｎｂ量を１５、５０ｖｏｌ％とし、Ｍｏ／Ｎｂの値を３とした場合であり、組成に示されるようにＣｒの量（ｖｏｌ％）を変化させている。
【００２３】
また、比較例３は、アーク特性の基準として用いた、７０ｖｏｌ％Ｃｕ−３０ｖｏｌ％Ｃｒの合金である。
【００２４】
図１は、これら実施例及び比較例の遮断性能を示しており、Ｍｏ＋Ｎｂ量をパラメータとして、Ｃｒ量と遮断性能との関係を示している。
【００２５】
図１に示されているように、実施例１〜３及び実施例４〜６はいずれも、Ｃｒ含有量の変化に対して遮断特性がピーク値を示し、かつ、一定の幅のＣｒ量において、比較例１及び２に比べて優れた遮断性能を示す。
【００２６】
実施例１と４、実施例２と５、実施例３と６それぞれのピーク値におけるＣｒ量Ｙと（Ｍｏ＋Ｎｂ）量Ｘとの関係を求めると、大凡、次式（１）が得られる。
Ｙ＝−０．５５Ｘ＋３７    （１）
【００２７】
以上の結果から、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｎｂ合金において、Ｍｏ＋Ｎｂ量を２０〜４５ｖｏｌ％とし、Ｍｏ／Ｎｂの値を１．５〜３．５とし、Ｃｒ量を、上記式（１）の値をピーク値とした一定の範囲の値とすることによって、優れた遮断特性の真空バルブ用接点材料が得られることが分かる。
【００２８】
実施例７〜９．
図２は、遮断特性とＣｒ量との関係を、Ｍｏ／Ｎｂの値を変えて調べた結果を示す図であり、上記式（１）の値をピーク値とした一定の範囲の値をどの程度の値とすればよいかを調べたものである。
【００２９】
実施例７〜９のピーク曲線の形状は、Ｍｏ＋Ｎｂ量が２０、３０及び４５ｖｏｌ％いずれの場合も、同様の結果が得られることは、図１から明らかであるので、図２においては、Ｍｏ＋Ｎｂ量が３０ｖｏｌ％とした場合を代表値として示す。
【００３０】
Ｍｏ／Ｎｂの値を、実施例７では１．５、実施例８では２．５、実施例９では３．５としている。また、比較例４はＭｏ／Ｎｂの値を０．５、比較例５はＭｏ／Ｎｂの値を５としている。
【００３１】
図２から、ピークにおけるＣｒ量は約２０ｖｏｌ％であり、Ｃｒ量が１４〜１６ｖｏｌ％の範囲で、１．７程度以上の優れた遮断性能が得られていることが分かる。すなわち、ピーク値の±６ｖｏｌ％の範囲で優れた遮断性能が得られていることが分かる。
【００３２】
以上のように、図１及び図２の結果から、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂを主成分とする真空バルブ用接点材料であり、ＮｂとＭｏの合計量を２０〜４５ｖｏｌ％とし、Ｍｏ／Ｎｂを体積比で１．５〜３．５とし、Ｃｒ量をＹｖｏｌ％としＭｏ量をＸｖｏｌ％としたときに、（−０．５５Ｘ＋３７）−６≦Ｙ≦（−０．５５Ｘ＋３７）＋６とすることによって、優れた遮断特性の真空バルブ用接点材料が得られることが分かる。
【００３３】
実施例１０．
各成分の粉末を混合し、混合粉を作製する場合、重量偏析を生じると、焼結後の接点材料中に偏析が生じ、安定した遮断特性が得られなくなる。
【００３４】
図３は、各成分の粉末の平均粒径を変化させた実施例１０と比較例６〜７の遮断特性を示している。
【００３５】
実施例１０と比較例６〜７はいずれも、Ｃｕ含有量を５０ｖｏｌ％、Ｃｒ含有量を２０ｖｏｌ％、Ｍｏ＋Ｎｂ含有量を３０ｖｏｌ％、Ｍｏ／Ｎｂの体積比を３としている。
【００３６】
実施例１０では、Ｃｒの粉末の平均粒径を１５０μｍ以下、ＭｏとＮｂの粉末の平均粒径を１００μｍ以下としている。
【００３７】
比較例６では、Ｃｒの粉末の平均粒径を２００μｍ、ＭｏとＮｂの粉末の平均粒径を１００μｍ以下とし、比較例７では、Ｃｒの粉末の平均粒径を１００μｍ以下、Ｍｏの粉末の平均粒径を１５０μｍとし、Ｎｂの粉末の平均粒径を１００μｍ以下とし、比較例８では、Ｃｒの粉末の平均粒径を１００μｍ以下、Ｍｏの粉末の平均粒径を１００μｍ以下、Ｎｂの粉末の平均粒径を１５０μｍとしている。
【００３８】
図３から明らかなように、比較例６〜８では、遮断特性のバラツキが大きく不安定であるのに対して、実施例１０では、遮断特性のバラツキが小さく安定した遮断特性が得られる。
【００３９】
以上のように、Ｃｒの粉末の平均粒径を１５０μｍ以下、ＭｏとＮｂの粉末の平均粒径を１００μｍ以下とすることによって、安定した遮断特性の真空バルブ用接点材料が得られる。
【００４０】
実施例１１〜２０．
表２は、実施例１〜１０のＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ合金に、ビスマス（Ｂｉ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、インジウム（Ｉｎ）を添加した実施例１１〜２０及び比較例９〜１９の遮断性能及び遮断後の溶着の有無を示すものである。
【００４１】
【表２】
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【００４２】
表２に示したように、実施例１１〜１５の合金は、Ｃｒ量が２０ｖｏｌ％、Ｍｏ量が１５ｖｏｌ％、Ｎｂ量が５ｖｏｌ％で、Ｍｏ／Ｎｂの体積比が３の合金に、さらに、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｉｎを０．０５ｖｏｌ％添加したものである。
【００４３】
実施例１６〜２０の合金は、Ｃｒ量が２０ｖｏｌ％、Ｍｏ量が１５ｖｏｌ％、Ｎｂ量が５ｖｏｌ％で、Ｍｏ／Ｎｂの体積比が３の合金に、さらに、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｉｎを５ｖｏｌ％添加したものである。
【００４４】
比較例９の合金は、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｉｎが添加されておらず、Ｃｒ量が２０ｖｏｌ％、Ｍｏ量が１５ｖｏｌ％、Ｎｂ量が５ｖｏｌ％で、Ｍｏ／Ｎｂの体積比が３の合金である。
【００４５】
比較例１０〜１４の合金は、Ｃｒ量が２０ｖｏｌ％、Ｍｏ量が１５ｖｏｌ％、Ｎｂ量が５ｖｏｌ％で、Ｍｏ／Ｎｂの体積比が３の合金に、さらに、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｉｎを０．０１ｖｏｌ％添加したものである。
【００４６】
比較例１５〜１９の合金は、Ｃｒ量が２０ｖｏｌ％、Ｍｏ量が１５ｖｏｌ％、Ｎｂ量が５ｖｏｌ％で、Ｍｏ／Ｎｂの体積比が３の合金に、さらに、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｉｎを７ｖｏｌ％添加したものである。
【００４７】
表２に示されているように、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｉｎを０．０５ｖｏｌ％添加した実施例１１〜１５及びＢｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｉｎを５ｖｏｌ％添加した実施例１６〜２０では、遮断性能を維持し、かつ、遮断試験後の溶着が生じることがなかった。
【００４８】
一方、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｉｎが添加されていない比較例９の場合、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｉｎの添加量が０．０１ｖｏｌ％と少ない比較例１０〜１４の場合には、遮断試験後に溶着が生じていた。
【００４９】
また、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｉｎの添加量が７ｖｏｌ％と多い比較例１５〜１９の場合には、遮断試験後に溶着は生じないが遮断性能が低下した。
【００５０】
以上のように、実施例１〜１０のＣｕ−Ｃｒ−Ｍｏ合金に、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｉｎを０．０５〜５ｖｏｌ％添加することによって、耐溶着性が改善される。
【００５１】
なお、この実施例１１〜２０では、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｉｎを単独で添加した例を示したが、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｉｎの複数を組み合わせて０．０５〜５ｖｏｌ％添加しても、同様に、耐溶着性が改善される。
【００５２】
また、耐溶着性に対して、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂの粒径は微細なほど好ましい結果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
この発明の真空バルブ用接点材料は、真空遮断器等の真空バルブに適用して、大電流遮断性能に優れたものが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の実施例１〜６及び比較例１〜３の遮断性能を示す図である。
【図２】この発明の実施例７〜９及び比較例４〜５の遮断性能を示す図である。
【図３】この発明の実施例１０及び比較例６〜８の遮断性能を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  実施例１、２  実施例２、３  実施例３、４  実施例４、５  実施例５、
６  実施例６、７  比較例１、８  比較例２、９  比較例３、１０  実施例７、
１１  実施例８、１２  実施例９、１３  比較例４、１４  比較例５、
１５  実施例１０、１６  比較例６、１７  比較例７、１８  比較例８。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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