JPS58161980A - 遮断器用複合セラミック材料 - Google Patents
遮断器用複合セラミック材料Info
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- JPS58161980A JPS58161980A JP4402282A JP4402282A JPS58161980A JP S58161980 A JPS58161980 A JP S58161980A JP 4402282 A JP4402282 A JP 4402282A JP 4402282 A JP4402282 A JP 4402282A JP S58161980 A JPS58161980 A JP S58161980A
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- Japan
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- ceramic material
- material according
- composite ceramic
- ceramic
- composite
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Circuit Breakers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は基材セラミック表面を表面処理または改質して
表面付着性(濡れ性)を減少させた複合セラミック材料
に関する。
表面付着性(濡れ性)を減少させた複合セラミック材料
に関する。
従来のセラミック材料を用いた遮断器用ノズルの一例を
第1図により説明すると、単一のセラミックまたはテフ
ロン基材/中にSF、ガス等コが充填しており、この部
分でアークが発生し電極金属の蒸発により金属粉、金属
弗化物、金属酸化物等を生成する。図中、基材lがセラ
ミックの場合、アークにより生成した上記生成物が基材
lの表面に付着し、沿面耐電圧等の表面特性を低下させ
る。
第1図により説明すると、単一のセラミックまたはテフ
ロン基材/中にSF、ガス等コが充填しており、この部
分でアークが発生し電極金属の蒸発により金属粉、金属
弗化物、金属酸化物等を生成する。図中、基材lがセラ
ミックの場合、アークにより生成した上記生成物が基材
lの表面に付着し、沿面耐電圧等の表面特性を低下させ
る。
また、基材/がテフロンの場合、アークによる生成物の
付着は少ないものの耐熱性が低いため内部から発泡した
り、クラック発生現象を生じ消耗が大きく、また機械的
強度や硬さが不足しており、大電流アーク迩断器の場合
設計が難しいという欠点があつ九。
付着は少ないものの耐熱性が低いため内部から発泡した
り、クラック発生現象を生じ消耗が大きく、また機械的
強度や硬さが不足しており、大電流アーク迩断器の場合
設計が難しいという欠点があつ九。
上述したように、従来のセラミック材料、例えば遮断器
用セラミック材料は、テフロン等の有機遮断器用材料と
比較して、アーク遮断時における電極金属の蒸発により
生成する金属粉などの付着物の表面付着性(濡れ性)が
大きく、例えば8P。
用セラミック材料は、テフロン等の有機遮断器用材料と
比較して、アーク遮断時における電極金属の蒸発により
生成する金属粉などの付着物の表面付着性(濡れ性)が
大きく、例えば8P。
ガス遮断器用ノズルとして使用した場合、金属弗化物を
セラミック内面に付着して沿面耐電圧等の表面特性を低
下させ易いという欠点があった。このため従来、表面付
着性の小さいテフロン(Pテtrz)が使用されてきた
。しかし、テフロン材料は大電流のアークに曝露された
場合、テフロン内部より発泡したり、クラック発生現象
を生じ消耗が大きくなることや耐熱性が不十分なこと等
の欠点があり、一層の性能向上が望まれて−た。
セラミック内面に付着して沿面耐電圧等の表面特性を低
下させ易いという欠点があった。このため従来、表面付
着性の小さいテフロン(Pテtrz)が使用されてきた
。しかし、テフロン材料は大電流のアークに曝露された
場合、テフロン内部より発泡したり、クラック発生現象
を生じ消耗が大きくなることや耐熱性が不十分なこと等
の欠点があり、一層の性能向上が望まれて−た。
本発明はセラミック材料の基材セラミック表面を表面処
理または改質して、上記従来セラミックの欠点である表
面付着性(濡れ性)を減少させ、かつセラミック材の利
点であるすぐれた機械強度、固さ、高温までの耐熱安定
性、耐消耗性郷を生かすことにより、大電流アーク遮断
に適した新たなセラミック材料を提供するものである。
理または改質して、上記従来セラミックの欠点である表
面付着性(濡れ性)を減少させ、かつセラミック材の利
点であるすぐれた機械強度、固さ、高温までの耐熱安定
性、耐消耗性郷を生かすことにより、大電流アーク遮断
に適した新たなセラミック材料を提供するものである。
本発明はセラミック材料の基材セラミック表面を表面処
理した複合セラミック材料に関するものである。表面処
理は該基材セラミック表面に弗素系樹脂、ポリエチレン
勢を含む有機物をコーティングして行う、または該基材
セラミック表面に界面活性剤をコーティングして行う、
または該基材セラミック表面をあらかじめ適当なアーク
曝露雰囲気下で改質処理して行う、または該基材セラミ
ック表面に別種のセラミック(弗化物、酸化物、窒化物
、炭化物、ホウ化物、リン化物)をコーティングまたは
混入して行う、または該基材セラミック表面を放射線若
しくは電磁波照射等の物理化学的方法により行う、また
セラミック材料がアルミナを92%以上含んでもよく、
またセラミック材料の用途がガス遮断器のアーク発生部
のフローガイド用ノズルを含む複合セラミック材料に関
する。
理した複合セラミック材料に関するものである。表面処
理は該基材セラミック表面に弗素系樹脂、ポリエチレン
勢を含む有機物をコーティングして行う、または該基材
セラミック表面に界面活性剤をコーティングして行う、
または該基材セラミック表面をあらかじめ適当なアーク
曝露雰囲気下で改質処理して行う、または該基材セラミ
ック表面に別種のセラミック(弗化物、酸化物、窒化物
、炭化物、ホウ化物、リン化物)をコーティングまたは
混入して行う、または該基材セラミック表面を放射線若
しくは電磁波照射等の物理化学的方法により行う、また
セラミック材料がアルミナを92%以上含んでもよく、
またセラミック材料の用途がガス遮断器のアーク発生部
のフローガイド用ノズルを含む複合セラミック材料に関
する。
以下に、本発明による複合セラミック材料を用いた連断
器用ノズルを示す第一図に基づいて説明する。
器用ノズルを示す第一図に基づいて説明する。
セラミック基材3表面のアークによる生成物が付着し易
い部分を表面処理して表面付着性(濡れ性)を減少させ
た表面層がダである。この表面処理は以下のような方法
により行われる。
い部分を表面処理して表面付着性(濡れ性)を減少させ
た表面層がダである。この表面処理は以下のような方法
により行われる。
(1) 弗素系樹脂やポリエチレン等の表面付着性(
濡れ性)の少ない有機−を基材セラミック上表面にコー
ティングする。
濡れ性)の少ない有機−を基材セラミック上表面にコー
ティングする。
例えば、弗素系樹脂であるテフロンの場合、コーティン
グ用市販品(例:三井クロロケミカル(株))の水溶性
懸濁溶液をセラミック基材表面に数回刷毛塗りし、風乾
を繰り返し人後、約30θ℃にて1時間乾燥することに
より一様なテフロンコーティング層を形成する。
グ用市販品(例:三井クロロケミカル(株))の水溶性
懸濁溶液をセラミック基材表面に数回刷毛塗りし、風乾
を繰り返し人後、約30θ℃にて1時間乾燥することに
より一様なテフロンコーティング層を形成する。
(2) セラミック基材表面に界面活性剤をコーティン
グする。用いる界面活性剤は陰イオン界面活[IJ(フ
ルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム等)、天然界面活
性剤、(ゼラチン等)等である。セラミック基材表面へ
のコーティングは、上記の界面活性 ′剤を含む溶液を
スプレー、浸漬、刷毛塗bi乾燥させて行う。
グする。用いる界面活性剤は陰イオン界面活[IJ(フ
ルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム等)、天然界面活
性剤、(ゼラチン等)等である。セラミック基材表面へ
のコーティングは、上記の界面活性 ′剤を含む溶液を
スプレー、浸漬、刷毛塗bi乾燥させて行う。
(3) セラミック基材内面をあらかじめ適当なアー
ク@篇雰囲気下で改質処理して基材の材質を表面付着性
の低い変態に改質する。
ク@篇雰囲気下で改質処理して基材の材質を表面付着性
の低い変態に改質する。
例えばセラミック材料が9コチ以上のアルミナ(α−ア
ルミナ)を含むときそのa−アルミナをヱーアルミナに
改質する。アーク曝露雰囲気は通常N、ガス、ヘリウム
ガス、SF6ガス等の非酸化性のガス雰囲気中で行う。
ルミナ)を含むときそのa−アルミナをヱーアルミナに
改質する。アーク曝露雰囲気は通常N、ガス、ヘリウム
ガス、SF6ガス等の非酸化性のガス雰囲気中で行う。
(4) セラミック基材表面に表面付着性の小さい別
穐のセラミックをコーティングする。
穐のセラミックをコーティングする。
コーティングするセラミックの種類は、弗化物(0ar
2. CaF2. MgF、 、 AjF、等)、酸化
物(MgO、ZrO,、8nO,、No、等)、窒化物
(BN。
2. CaF2. MgF、 、 AjF、等)、酸化
物(MgO、ZrO,、8nO,、No、等)、窒化物
(BN。
Si、N4. A4N 、 ZrN 、 TaN 、
Tin等)、炭化物(SiC!、 B4C,ZrO,W
e、 Nb(!、 Tie、 Tag。
Tin等)、炭化物(SiC!、 B4C,ZrO,W
e、 Nb(!、 Tie、 Tag。
Mo、C、Tie −TiN固溶体等)、ホウ化物(Z
rB2゜TiB2. AJ[,2,5iB4. Eli
B4等)、リン化物(BISP2等)からなる各化合物
群中から選択され例えばBy (窒化ホウ素)をアルミ
ナ基材表面にコーティングするには、BNを無機結合剤
と共に酸性水溶液中に混合した溶液を、スプレー、浸漬
、または刷毛塗りのいずれかの適当な方法によって基材
表面に塗布し、室温乾燥後コOO〜100℃で73分間
焼きつけし、さらに非酸化雰囲気中で/100”CK加
熱してBNコーティング層を形成する。
rB2゜TiB2. AJ[,2,5iB4. Eli
B4等)、リン化物(BISP2等)からなる各化合物
群中から選択され例えばBy (窒化ホウ素)をアルミ
ナ基材表面にコーティングするには、BNを無機結合剤
と共に酸性水溶液中に混合した溶液を、スプレー、浸漬
、または刷毛塗りのいずれかの適当な方法によって基材
表面に塗布し、室温乾燥後コOO〜100℃で73分間
焼きつけし、さらに非酸化雰囲気中で/100”CK加
熱してBNコーティング層を形成する。
他の例で、アルミプセラミック(通常の9コチアルミナ
、融点15θO〜/400℃)に弗化カルシウムC!a
F、 (融点/JAO℃、沸点コzoo℃)をコーティ
ングするKd、重量比で5〜10−のPVA(ポリビニ
ルアルコール)水溶液に混合したCaF、をセラミック
基材表面に厚さ/ mm程度で刷毛塗りし、風乾後SO
θ〜100℃にて約4時間乾燥した後、昇温速度too
”c/時間程度で徐々に加熱し所定温度/100℃で1
時間保持する。次いでioo℃/時間で室温まで徐冷し
てコーティング層を形成する。以上の操作はM素ガス雰
囲気中で行い、生成コーティング層は0. J n>m
程度の厚さで表面に少々のクラックが入っても使用上問
題はない。
、融点15θO〜/400℃)に弗化カルシウムC!a
F、 (融点/JAO℃、沸点コzoo℃)をコーティ
ングするKd、重量比で5〜10−のPVA(ポリビニ
ルアルコール)水溶液に混合したCaF、をセラミック
基材表面に厚さ/ mm程度で刷毛塗りし、風乾後SO
θ〜100℃にて約4時間乾燥した後、昇温速度too
”c/時間程度で徐々に加熱し所定温度/100℃で1
時間保持する。次いでioo℃/時間で室温まで徐冷し
てコーティング層を形成する。以上の操作はM素ガス雰
囲気中で行い、生成コーティング層は0. J n>m
程度の厚さで表面に少々のクラックが入っても使用上問
題はない。
(5) 前記したコーテイ・ングに用いるセラミック
を基材セラミック表面へ混入し新たな表面層を形成する
。
を基材セラミック表面へ混入し新たな表面層を形成する
。
例えばアルミナセラミック基材に(!aF2を混入する
には、成形前の粉末アルミナにCaF、粉末をよく混合
しN、雰囲気中で昇温速度lθO℃/時間程度で徐々に
加熱し、所定温度I10θ℃で1時間加熱保持し焼成す
る。次いでioo℃/時間で室温まで徐冷してCaF2
が混入した基材を得る。この混入はセラミック基材表面
だけでなく基材表面全体に行ってもよい。
には、成形前の粉末アルミナにCaF、粉末をよく混合
しN、雰囲気中で昇温速度lθO℃/時間程度で徐々に
加熱し、所定温度I10θ℃で1時間加熱保持し焼成す
る。次いでioo℃/時間で室温まで徐冷してCaF2
が混入した基材を得る。この混入はセラミック基材表面
だけでなく基材表面全体に行ってもよい。
(6) セラミック基材表面を放射!fi;Jまたは
電磁波照射等の物理化学的方法により表面処理する。
電磁波照射等の物理化学的方法により表面処理する。
例えばアルミナ製部品を真空中に保持し、これに/θθ
万ev(エレクトロンボルト)の電子線を1分間以上照
射する。
万ev(エレクトロンボルト)の電子線を1分間以上照
射する。
以上のような表面処理によりセラミック材料の表面付着
性(濡れ性)を減少させ安定した表面特性を得ることを
可能とする。
性(濡れ性)を減少させ安定した表面特性を得ることを
可能とする。
本発明による複合セラミック材料はガス迩断器のアーク
発生部におけるフロー・ガイド用ノズルとして優れ、さ
らに絶縁碍子、真空スイッチの外装、ナトリウムランプ
の発光管、マグネトロンの窓、ICパッケージ、半導体
の外装などにも使用できる。
発生部におけるフロー・ガイド用ノズルとして優れ、さ
らに絶縁碍子、真空スイッチの外装、ナトリウムランプ
の発光管、マグネトロンの窓、ICパッケージ、半導体
の外装などにも使用できる。
次に実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
実施例
アルミナ製試料について、表面の改質を行っていない試
料ム(9コチアルミナ)及びBIJ (窒化ホウ素)を
前記C!aF、と同様な混入方法によりアルミナ試料に
混入させた試料Bそれぞれの試料表面に約コKA (
キロアンペア)のアークを曝露し、アーク消滅直後の両
試料の一点間(距離J mm )の耐電圧値を測定した
。第3図及び第参図はそれぞれ試料ム及び試料Bの印加
電圧の経時変化を示している。第3図中、試料ムのグラ
フではアーク曝露後(グラフ中a点)、耐電圧値を測定
するための両電極間に電極金属等が多く付着しているた
め、はとんど導通状態とな夛電極間の耐電圧値は零とな
っている。
料ム(9コチアルミナ)及びBIJ (窒化ホウ素)を
前記C!aF、と同様な混入方法によりアルミナ試料に
混入させた試料Bそれぞれの試料表面に約コKA (
キロアンペア)のアークを曝露し、アーク消滅直後の両
試料の一点間(距離J mm )の耐電圧値を測定した
。第3図及び第参図はそれぞれ試料ム及び試料Bの印加
電圧の経時変化を示している。第3図中、試料ムのグラ
フではアーク曝露後(グラフ中a点)、耐電圧値を測定
するための両電極間に電極金属等が多く付着しているた
め、はとんど導通状態とな夛電極間の耐電圧値は零とな
っている。
これに対し第ダ図の試料Bのグラフではアーク曝露直後
のb点が示すようにアルミナ試料表面を改質して表面付
着性を減少させたため、両電極間に付着物が少く約10
0ボルトの大きさの電極間耐電圧値が得られたことを示
している。
のb点が示すようにアルミナ試料表面を改質して表面付
着性を減少させたため、両電極間に付着物が少く約10
0ボルトの大きさの電極間耐電圧値が得られたことを示
している。
このように本発明は基材セラミック表面を表面処理して
表面付着性(濡れ性)を減少させることによって、アー
クによる生成物等の付着を防ぐと共に所定の表面特性を
維持し、耐消耗性、機械強度、固さ等を生かした設計が
可能となる新しいセラミック材料を提供するものである
。
表面付着性(濡れ性)を減少させることによって、アー
クによる生成物等の付着を防ぐと共に所定の表面特性を
維持し、耐消耗性、機械強度、固さ等を生かした設計が
可能となる新しいセラミック材料を提供するものである
。
第1図a及びbはそれぞれ従来のセラミック材料を用い
た連断器用ノズルを示す部分縦断面図及び側面図、第一
図a及びbはそれぞれ本発明による複合セラミック材料
を用いた遮断器用ノズルを示す部分縦断面図及び側面図
、第3図はアルミナセラミック試料の電圧の経時変化を
示す図、第ダ図はBNを混入したアルミナセラミック試
料の電圧の経時変化を示す図である1図中、 l・・単一のセラミックまたはテフロン基材、−・・8
P ガス等を充填した空間、3・・セラミツク基材、
゛り・・表面処理した表面層。 代 理 人 葛 野 信 − 1l1F l:l:!(4jf) 幹田(I
S−>f)手続補正書(自発) 1.¥許庁長宮殿 1.11件の表示 特願昭 Iツー〇l1lO1
1号2、発明の名称 複合セツ々ツク材料:3
補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号
名 称(601) 三菱電機株式会社代表者片山仁
八部 4、代理人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号
三菱電機株式会社内 氏 名(6699) 弁理士 葛 野 信
−(連し%先03(213)3(2145J′r部)(
1) 本補正の対象 +11明細書の発明の詳細な説明の欄 4補正の内容
た連断器用ノズルを示す部分縦断面図及び側面図、第一
図a及びbはそれぞれ本発明による複合セラミック材料
を用いた遮断器用ノズルを示す部分縦断面図及び側面図
、第3図はアルミナセラミック試料の電圧の経時変化を
示す図、第ダ図はBNを混入したアルミナセラミック試
料の電圧の経時変化を示す図である1図中、 l・・単一のセラミックまたはテフロン基材、−・・8
P ガス等を充填した空間、3・・セラミツク基材、
゛り・・表面処理した表面層。 代 理 人 葛 野 信 − 1l1F l:l:!(4jf) 幹田(I
S−>f)手続補正書(自発) 1.¥許庁長宮殿 1.11件の表示 特願昭 Iツー〇l1lO1
1号2、発明の名称 複合セツ々ツク材料:3
補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号
名 称(601) 三菱電機株式会社代表者片山仁
八部 4、代理人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号
三菱電機株式会社内 氏 名(6699) 弁理士 葛 野 信
−(連し%先03(213)3(2145J′r部)(
1) 本補正の対象 +11明細書の発明の詳細な説明の欄 4補正の内容
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) セラミック材料の基材セラミック表面を表面
処理してなる複合セラミック材料。 偉) 表面処理が有機物をコーティングして行う特許請
求の範囲第1項記載の複合セラミック材料。 (3) 表面処理が基材セラミック表面に界面活性剤
をコーティングして行う特許請求の範囲第1項記載の複
合セラミック材料。 (41表面処理が基材セラミック表面をあらかじめ適当
なアーク曝露雰囲気下で改質処理して行う特許請求の範
囲第1項記載の複合セラミック材料。 俤) 表面処理が基材セラミック表面に別種のセラミッ
クをコーティングまたは混入して行う特許請求の範囲第
1項記載の複合セラミック材料。 (6) 表面処理が所定の物理化学的方法によりなさ
れる特許請求の範囲第1項記載の複合セラミック材料。 (7) セラミック材料がアルミナをt−一以上含ん
でなる特許請求の範囲第1項記載の複合セラミック材料
。 (8) セラミック材料がガス遮断器のアーク発′生
部においてフロー・ガイド用ノズルとして使用される特
許請求の範囲第1項記載の複合セラミック材料。 (9) 有機物が弗素系樹脂、ポリエチレン等か(なる
特許請求の範囲第2項記載の複合セラミック材料。 al 別種のセラミックがCar、 、 OuF、
、 MgF、。 A4F、 等の弗化物またFiMgO+ Zr0z
e SnOSn02e等の酸化物またはBN 、 Si
、N4. AIN 、 ZrN。 TaN 、 TiN等の窒化物またはSiO、B、C、
ZrO。 VC,NbC、TiC、TaC、Mo2G 、 TiC
−Tin固溶体等の炭化物またはZrBt + TiB
z tムjB、、 、 EliB、 。 131B4等のホウ化物または”l5P2”のリン化物
からなる特許請求の範囲第3項記載の複合セラミック劇
料。 a珍 物理化学的方法が放射111i!または電磁波照
射である特許請求の範囲第6項記載の複合セラミック材
料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4402282A JPS58161980A (ja) | 1982-03-18 | 1982-03-18 | 遮断器用複合セラミック材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4402282A JPS58161980A (ja) | 1982-03-18 | 1982-03-18 | 遮断器用複合セラミック材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58161980A true JPS58161980A (ja) | 1983-09-26 |
JPS6236995B2 JPS6236995B2 (ja) | 1987-08-10 |
Family
ID=12680033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4402282A Granted JPS58161980A (ja) | 1982-03-18 | 1982-03-18 | 遮断器用複合セラミック材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58161980A (ja) |
Cited By (6)
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-
1982
- 1982-03-18 JP JP4402282A patent/JPS58161980A/ja active Granted
Patent Citations (5)
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