JP2013222497A

JP2013222497A - 真空バルブ用接点材料

Info

Publication number: JP2013222497A
Application number: JP2012091238A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kusano; 貴史草野; Atsushi Yamamoto; 敦史山本; Haruka Sasaki; 遥佐々木; Kosuke Sasage; 浩資捧; Takeshi Yoshida; 剛吉田; Hiromichi Somei; 宏通染井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2013-10-28

Abstract

【課題】耐弧成分の炭化を促進させ、低サージ型接点材料での遮断特性を向上させる。
【解決手段】接離自在の一対の接点５、６を真空絶縁容器１内に収納した真空バルブの真空バルブ用接点材料において、接点５、６は、導電成分とＷＣに代表される耐弧成分と必要により補助成分とを含有し、耐弧成分は、導電成分と混合する前に、メーカから購入した原料粉末に微量のカーボン粉末を添加して予備加熱を施し、カーボンと化合していない無炭化耐弧成分の量を抑制することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、低サージ型真空バルブに用いられる真空バルブ用接点材料に関する。

従来、低サージ型真空バルブには、Ａｇ−ＷＣ系接点材料が用いられることが知られている。この合金は、ＷＣの熱電子放出効果とＡｇの蒸気圧との相対的な効果によって裁断電流を制御するとされている。Ａｇ−ＷＣ接点は、原料Ａｇ粉末と原料ＷＣ粉末を出発材料とし、混合、加圧、焼結により製造されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、原料ＷＣ粉末には、Ｃ（炭素）と化合していないＷ（タングステン）が存在し、遮断特性を低下させることがある。Ｃと化合していないＷは、その殆どがＯ（酸素）やＨ（水素）と結合し、酸化物や水素化物となり、電流遮断時にＯやＨとなって接点間に浮遊し、遮断特性を低下させる要因となる。このため、酸化物や水素化物とならないように炭化物としておき、遮断特性の向上を図れるものが望まれていた。

特開２０１０−１６３６４２号公報

本発明が解決しようとする課題は、耐弧成分の炭化を促進し、遮断特性を向上し得る真空バルブ用接点材料を提供することにある。

上記課題を解決するために、実施形態の真空バルブ用接点材料は、接離自在の一対の接点を有する真空バルブの真空バルブ用接点材料において、前記接点は、導電成分と耐弧成分と必要により補助成分とを含有し、前記耐弧成分は、原料粉末にカーボン粉末を添加し、予備加熱を施すことを特徴とする。

本発明の実施例に係る真空バルブ用接点材料が用いられる真空バルブの構成を示す断面図。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

本発明の実施例に係る真空バルブ用接点材料を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例に係る真空バルブ用接点材料が用いられる真空バルブの構成を示す断面図である。

図１に示すように、セラミックスからなる筒状の真空絶縁容器１の両端開口部には、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、固定側通電軸４が貫通固定され、端部に固定側接点５が固着されている。固定側接点５に対向し、接離自在の可動側接点６が可動側封着金具３の開口部を移動自在に貫通する可動側通電軸７の端部に固着されている。可動側通電軸７の中間部には伸縮自在のベローズ８の一方端が封着され、他方端が可動側封着金具３の開口部に封着されている。接点５、６の周りには、筒状のアークシールド９が設けられている。

このような接点５、６の接点材料の製造条件を種々変化させ、炭化物となっていない耐弧成分量を測定し、遮断電流との関係を求めた。耐弧成分量は、湿式分析で求め、また、遮断電流は、φ４５ｍｍ×ｔ３ｍｍに加工した一対の接点を試験用チャンバーに組込み、２ｋＡステップで上昇させたときの最大遮断電流を求めた。以下、製造条件とその結果を表１を参照して説明する。

（比較例）
比較例では、固相焼結法でＡｇ−５０ｍａｓｓ％ＷＣ接点を製造した。メーカから購入した導電成分である平均粒径２．５μｍの原料Ａｇ粉末と、メーカから購入した耐弧成分である平均粒径１μｍの原料ＷＣ粉末を質量比１：１で混合した。これを、φ５０ｍｍの金型で５ｔ／ｃｍ２で加圧して圧粉体とし、真空雰囲気中で温度９５０℃×２時間の条件で焼結した。これは、従来方法による製造方法であり、後述する予備加熱は、無である。この結果、Ｃと化合物を形成していないＷＣは、０．１０〜０．１２ｍａｓｓ％であり、この接点での遮断電流を基準値の１とした。

ここで、Ｃと化合物を形成していない耐弧成分を無炭化耐弧成分と称す。

（実施例１）
実施例１では、固相焼結法でＡｇ−５０ｍａｓｓ％ＷＣ接点を製造した。先ず、メーカから購入した平均粒径１μｍの原料ＷＣ粉末に０．０１ｍａｓｓ％のＣ粉末を添加し、真空雰囲気中のカーボン坩堝で温度１０００℃×１時間加熱した。これを予備加熱有とした。以下の実施例で同様である。この原料ＷＣ粉末に、メーカから購入した平均粒径２．５μｍの原料Ａｇ粉末を質量比１：１で混合し、φ５０ｍｍの金型で５ｔ／ｃｍ２で加圧して圧粉体を得た。これを、真空雰囲気中で温度９５０℃×２時間の条件で焼結した。この結果、Ｃと化合物を形成していないＷＣは、０．０３ｍａｓｓ％であり、遮断電流は、１．２倍であった。即ち、耐弧成分の９９．９７ｍａｓｓ％が炭化物となっており、遮断特性を向上させることができる。なお、カーボン坩堝で温度１０００℃×１時間の加熱を行っても、耐弧成分の炭化を促進させることができる。

（実施例２）
実施例２では、液相焼結法でＡｇ−６０ｍａｓｓ％ＷＣ接点を製造した。平均粒径１．５μｍと平均粒径０．７μｍの原料ＷＣ粉末の混合粉末を予備加熱した。この平均粒径１．５と０．７μｍの原料ＷＣ粉末に、平均粒径２．５μｍの原料Ａｇ粉末を質量比４：１：５で混合し、圧粉体を得た。これを、水素雰囲気中で温度１１００℃×１時間の条件で焼結した。この結果、Ｃと化合物を形成していないＷＣは、０．０２ｍａｓｓ％であり、遮断電流は、１．１５倍であった。

（実施例３）
実施例３では、導電成分がＣｕの事例であり、固相焼結法でＣｕ−５０ｍａｓｓ％ＷＣ接点を製造した。平均粒径１μｍの原料ＷＣ粉末を予備加熱し、平均粒径１０μｍのＣｕ粉末を質量比１：１で混合し、圧粉体を得た。これを、水素雰囲気中で温度１０５０℃×１時間の条件で焼結した。この結果、Ｃと化合物を形成していないＷＣは、０．０３ｍａｓｓ％であり、遮断電流は、１．１５倍であった。

なお、導電成分として、低サージ性を進めるため、Ｃｕ＋Ａｇとした合金においても、耐弧成分を予備加熱することにより、遮断特性を向上させることができる。

（実施例４）
実施例４では、耐弧成分がＭｏ２Ｃの事例であり、液相焼結法でＡｇ−４０ｍａｓｓ％Ｍｏ２Ｃ接点を製造した。平均粒径５μｍの原料Ｍｏ２Ｃ粉末を予備加熱し、平均粒径４μｍのＡｇ粉末を質量比２：３で混合し、圧粉体を得た。これを、水素雰囲気中で温度１０００℃×１時間の条件で焼結した。この結果、Ｃと化合物を形成していないＭｏ２Ｃは、０．０３ｍａｓｓ％であり、遮断電流は、１．１５倍であった。

（実施例５）
実施例５では、耐弧成分がＶＣの事例であり、液相焼結法でＡｇ−４０ｍａｓｓ％ＶＣ接点を製造した。平均粒径７μｍの原料ＶＣ粉末を予備加熱し、平均粒径４μｍのＡｇ粉末を質量比２：３で混合し、圧粉体を得た。これを、水素雰囲気中で温度１０００℃×１時間の条件で焼結した。この結果、Ｃと化合物を形成していないＶＣは、０．０３ｍａｓｓ％であり、遮断電流は、１．１倍であった。

なお、他の耐弧成分として、ＮｂＣ、ＴａＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣなどを少なくとも１種類を含有することで同様の効果が期待できる。

（実施例６）
実施例６では、補助成分を検討した。液相焼結法でＡｇ−６０ｍａｓｓ％ＴｉＣ−１ｍａｓｓ％Ｃｒ接点を製造した。平均粒径３μｍの原料ＴｉＣ粉末を予備加熱し、平均粒径２．５μｍの原料Ａｇ粉末と平均粒径１０μｍのＣｒ粉末を混合し、圧粉体を得た。これを、真空雰囲気中で温度１１００℃×２時間の条件で焼結した。この結果、Ｃと化合物を形成していないＴｉＣは、０．０１ｍａｓｓ％であり、遮断電流は、１．１５倍であった。

なお、他の補助成分として、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、などを少なくとも１種類を含有することで同様の効果が期待できる。補助成分は、５ｍａｓｓ％以下含有させるものとする。

上記実施例の真空バルブ用接点材料によれば、微量のＣ粉末を添加した予備加熱をすることにより、耐弧成分の殆どを炭化物とすることができ、酸化物や水素化物となることを防ぎ、遮断特性を向上させることができる。

以上述べたような実施形態によれば、耐弧成分粉末にＣ添加して予備加熱することにより、遮断特性を向上させることができる。

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。

１真空絶縁容器
２、３封着金具
４、７通電軸
５、６接点
８ベローズ
９アークシールド

Claims

接離自在の一対の接点を有する真空バルブの真空バルブ用接点材料において、
前記接点は、導電成分と耐弧成分と必要により補助成分とを含有し、
前記耐弧成分は、原料粉末にカーボン粉末を添加し、予備加熱を施すことを特徴とする真空バルブ用接点材料。
前記耐弧成分のうち、無炭化耐弧成分が０．０３ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ用接点材料。
前記耐弧成分は、ＷＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＮｂＣ、ＴａＣ、ＴｉＣ、ＶＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣのうち、少なくとも１種類を含有してい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点材料。
前記予備加熱は、前記耐弧成分の粉末に、０．０１ｍａｓｓ％のカーボン粉末を混合し、所定温度で加熱することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空バルブ用接点材料。
前記真空バルブは、Ａｇ−ＷＣ系合金の低サージ型であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の真空バルブ用接点材料。