JP2006228684A - Contact point material for vacuum valve, the vacuum valve, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、裁断特性に優れ耐電圧特性を改善した接点材料並びにその接点材料を搭載した低サ−ジ型真空バルブ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a contact material having excellent cutting characteristics and improved withstand voltage characteristics, a low surge type vacuum valve equipped with the contact material, and a manufacturing method thereof.
高圧受電設備等に使用され、常規状態の電路の他、異常状態、特に短絡状態における電路を開閉する目的で設置される真空遮断器は、対向する固定接点及び可動接点の2つの開閉可能な接点を有する真空バルブを備え、真空バルブ中の接点の開閉により電路の開閉が真空中で行われる。この真空遮断器は、真空中における優れたアークの消弧力及び絶縁性能を利用したものであって、開極時に生じるアークが真空中で高速拡散するため、容易に大電流を遮断することができ、また、絶縁能力が優れているため、接点間隔が小さくできるので、小型・軽量である。 A vacuum circuit breaker that is used for high-voltage power receiving equipment and installed for the purpose of opening and closing the circuit in the normal state as well as in the abnormal state, especially in the short-circuit state, has two contact points that can be opened and closed: an opposing fixed contact and movable contact The electric circuit is opened and closed in vacuum by opening and closing the contacts in the vacuum valve. This vacuum circuit breaker utilizes the excellent arc extinguishing force and insulation performance of the arc in a vacuum, and since the arc generated at the time of opening spreads in the vacuum at a high speed, it can easily interrupt a large current. In addition, since the insulation capacity is excellent, the distance between the contacts can be reduced, so that it is small and lightweight.
このような優れた遮断性能を有する反面、真空遮断器では、電流遮断時の急激な電流変化、いわゆる電流裁断現象によりサ−ジが発生することがあり、このサージが系統や負荷に及ぼす影響が問題であった。特に、モ−タなどのような高サ−ジインピ−ダンスの負荷の回路に用いられる場合、大きなサ−ジが発生するため、負荷機器に及ぼす影響がいっそう懸念される。このため、サージから負荷機器を保護するために、真空遮断器にサ−ジ保護装置を併用する場合が多かった。しかし、このようなサ−ジ保護装置は、油を含むのが一般的で、真空遮断器の持つ環境調和および不燃構造といった利点を阻害するものとなっていた。 On the other hand, the vacuum circuit breaker may cause surge due to a sudden current change at the time of current interruption, the so-called current cutting phenomenon, and this surge has an effect on the system and load. It was a problem. In particular, when it is used in a circuit having a high surge impedance load such as a motor, a large surge is generated, so that the influence on the load equipment is further concerned. For this reason, in order to protect a load apparatus from a surge, a surge protection device is often used in combination with a vacuum circuit breaker. However, such surge protection devices generally contain oil, which hinders the advantages of the vacuum circuit breaker such as environmental harmony and incombustible structure.
そこで、近年、電流遮断瞬時の電流の落差(裁断電流値)の小さい低サ−ジ型真空遮断器が開発され、7.2kVクラスの分野において使用されている。低サ−ジ型真空遮断器に用いられて好適な真空バルブの接点材料としては特許文献1〜3に開示されている。
Therefore, in recent years, a low surge type vacuum circuit breaker having a small current drop (cutting current value) at the moment of current interruption has been developed and used in the field of 7.2 kV class.
例えば、特許文献1では、炭化タングステン(WC)と銀(Ag)とを複合化した合金の接点を用いた真空密閉器が開示されている。このAg−WC系合金を用いた接点は、WCの存在による熱電子放出効果などによって優れた裁断特性を発揮するとされている。
For example,
また、特許文献2では、低裁断特性と低接触抵抗特性とを兼備する材料として、Ag−Cu−WC系接点材料について、Agと銅(Cu)との含有量、比率、及び存在状態を最適化すると共に、耐弧性成分のWCの粒径を微細化した真空バルブ用接点材料が開示されている。この特許文献2に開示された接点材料では、Cuの存在によってマトリックスのAgと作用し、マトリックスはAgCuの共晶組織を形成し、微細化した組織の効果によって裁断特性と遮断特性とを大幅に改良するとされている。
Further, in
さらに特許文献3では、優れた裁断特性と再点弧特性を備える接点材料として、Ag−WC−C系接点材料が提案されている。この特許文献3に開示された接点材料では、Ag−WC中に固溶せず、化合物も形成していない直径0.01〜5μmの炭素(C)を0.005〜0.2%含有させることにより、遮断特性が改良するとされている。
上述のような接点材料を真空バルブの接点に用いた低サ−ジ型真空遮断器は、近年では、7.2kVクラス以上のクラスにも使用さるようになってきている。そのため、真空遮断器に用いられる真空バルブの接点材料としては、裁断特性に優れていることのみならず、耐電圧特性に優れていることが望まれるようになってきた。 In recent years, the low surge type vacuum circuit breaker using the contact material as described above for the contact of the vacuum valve has come to be used in the class of 7.2 kV class or higher. Therefore, as a contact material of a vacuum valve used for a vacuum circuit breaker, it has been desired that not only the cutting characteristics are excellent but also the withstand voltage characteristics are excellent.
この点、特許文献1に開示された接点材料では、電流開閉あるいは電流遮断後の接点表面は、Agが選択的に蒸発したことにより平滑状態を失い、耐電圧特性の低下が見られることから、繰り返し遮断を行う真空バルブに組み込まれたときの耐電圧特性について、改善を要するものであった。
In this regard, in the contact material disclosed in
また、特許文献2に開示された接点材料では、高導電性成分として含有されるAgとCuとからなるマトリックス中には、Cuの存在によってマトリックスのAgと作用して生成されるAgCu共晶が存在している。このAgCu共晶の融点は779℃であって、ろう付けにより接点材料を真空バルブの電極へ固着させるときのろう付け温度(約820℃)よりも低い。このため、Agろう付け工程においてAgCu共晶が溶融し、接点表面は平滑状態を失い耐電圧特性の低下が見られることから、真空バルブに取り付けて真空遮断器として使用する場合の耐電圧特性について、改善を要するものであった。
In the contact material disclosed in
更に、特許文献3に開示された接点材料では、Ag−WC中に固溶せず、化合物も形成していない直径0.01〜5μmのC(炭素)を0.005〜0.2%含有していることから、より高い電圧の受電設備等に使用しようとした場合には、C部分からの盛んな熱電子放出現象によって耐電圧特性が十分ではなくなる。 Furthermore, the contact material disclosed in Patent Document 3 contains 0.005 to 0.2% of C (carbon) having a diameter of 0.01 to 5 μm that does not form a solid solution in Ag-WC and does not form a compound. Therefore, when it is intended to be used for a higher voltage power receiving facility or the like, the withstand voltage characteristics are not sufficient due to the active thermionic emission phenomenon from the C portion.
以上に述べたように、従来の真空バルブ用の接点材料は、いずれも真空バルブに取り付けられて使用されるときの、耐電圧特性が十分でなく、改善を要するものであった。 As described above, all of the conventional contact materials for vacuum valves are not sufficient in withstand voltage characteristics when used by being attached to a vacuum valve, and need to be improved.
本発明は、このような従来の接点材料が有していた問題を解決しようとするものであり、接点面の平滑状態を改善することができ、ひいては裁断特性に優れているのみならず、耐電圧特性にも優れた真空バルブ用接点材料を、その真空バルブ用接点材料を用いた真空バルブ及びその製造方法と共に提供し、これにより優れた特性を具備する低サ−ジ型真空遮断器を実現することを目的とするものである。 The present invention is intended to solve the problems of such conventional contact materials, can improve the smooth state of the contact surface, and thus has excellent cutting characteristics as well as resistance to damage. We provide contact materials for vacuum valves with excellent voltage characteristics, together with vacuum valves using the contact materials for vacuum valves and their manufacturing methods, thereby realizing a low surge type vacuum circuit breaker with superior characteristics. It is intended to do.
上記目的を達成する本発明の真空バルブ用接点材料は、Agを20〜60質量%、テルル化銀を0.02〜1.0%質量%含み、残部が炭化タングステンからなるものである。 The contact material for a vacuum valve of the present invention that achieves the above object contains 20 to 60% by mass of Ag, 0.02 to 1.0% by mass of silver telluride, and the balance is made of tungsten carbide.
本発明の真空バルブ用接点材料は、前記炭化タングステンを、炭化モリブデン、タングステン及びモリブデンから選ばれる1種または2種以上で置換した組成を有することができる。更に、Co、Ni及びFeから選ばれる1種を5質量%以下で含有することができる。 The contact material for a vacuum valve of the present invention may have a composition in which the tungsten carbide is replaced with one or more selected from molybdenum carbide, tungsten and molybdenum. Furthermore, 1 type chosen from Co, Ni, and Fe can be contained at 5 mass% or less.
また、本発明の真空バルブは、前記真空バルブ用接点材料からなる接点を備えるものであって、この真空バルブの製造方法は、Ag、テルル化銀及び炭化タングステンを含有する真空バルブ用接点材料の原料の焼結を、焼結後の冷却時におけるAg2Teの溶融温度からAg2Teの溶融温度−200℃までの温度範囲における冷却速度を10℃/秒以上の条件で行う工程と、焼結後に成形加工して得られた接点を、ろう付けにより真空バルブの電極に接合を、接点の加熱保持時間を30分以内とし、接合後の冷却時における接合温度からAg2Teの溶融温度−200℃までの温度範囲における冷却速度を10℃/秒以上の条件で行う工程と、を有することを特徴とする。
Further, the vacuum valve of the present invention comprises a contact made of the above-mentioned vacuum valve contact material, and the manufacturing method of this vacuum valve is a vacuum valve contact material containing Ag, silver telluride and tungsten carbide. the sintering of the raw material, and performing at a cooling rate of more than 10 ° C. / sec conditions in the temperature range from the melting temperature of the
本発明の真空バルブ用接点材料は、Ag−WC系接点材料中にAg2Teを所定割合で存在させた組成を有していることにより、電流開閉あるいは電流遮断後でも平滑性が維持されるために耐電圧特性が改善される。したがって、従来のAg−WC系接点の持つ、優れた裁断特性を維持した上で、耐電圧性を向上させ、信頼性の高い真空遮断器を提供できる。 The contact material for a vacuum valve of the present invention has a composition in which Ag 2 Te is present in a predetermined ratio in an Ag—WC contact material, so that smoothness is maintained even after current switching or current interruption. Therefore, the withstand voltage characteristic is improved. Therefore, it is possible to provide a highly reliable vacuum circuit breaker with improved withstand voltage while maintaining the excellent cutting characteristics of the conventional Ag-WC contacts.
以下、本発明の真空バルブ用接点材料をより具体的に説明する。 Hereinafter, the contact material for a vacuum valve of the present invention will be described more specifically.
本発明の真空バルブ用接点材料の成分の一例としては、Agを20〜60質量%、テルル化銀を0.02〜1.0質量%含み、残部が炭化タングステンからなるものである。本成分系ではAg2Teを有していることにより、真空遮断器の真空バルブに取り付けられて接点として使用されるときは、電流開閉、電流遮断時の加熱により、0.1〜5μm程度に僅かに付着していたAg2Teが接点表面を覆い、平滑性を維持する。0.1μm以下では効果が明らかではなく、また、5μmを超えると、逆に耐電圧特性が不安定となる。これにより、耐電圧特性が改善されるのである。 As an example of the components of the contact material for a vacuum valve of the present invention, Ag contains 20 to 60% by mass, silver telluride contains 0.02 to 1.0% by mass, and the balance is made of tungsten carbide. Since this component system has Ag 2 Te, when it is attached to a vacuum valve of a vacuum circuit breaker and used as a contact point, it is about 0.1 to 5 μm by heating at the time of current switching and current interruption. The slightly adhered Ag 2 Te covers the contact surface and maintains smoothness. If the thickness is less than 0.1 μm, the effect is not clear, and if it exceeds 5 μm, the withstand voltage characteristic becomes conversely unstable. Thereby, the withstand voltage characteristic is improved.
Ag量は20〜60質量%の範囲とする。Agは、真空バルブ用接点としての導電率を維持するために含有される。Ag2Teを添加したAgWC接点材料中のAg量が20質量%未満では、遮断特性および温度特性、接触抵抗特性が十分に確保できず、好ましくない。 The Ag amount is in the range of 20 to 60% by mass. Ag is contained in order to maintain conductivity as a contact for a vacuum valve. If the Ag content in the AgWC contact material to which Ag 2 Te is added is less than 20% by mass, the breaking characteristics, temperature characteristics, and contact resistance characteristics cannot be sufficiently secured, which is not preferable.
一方、Ag2Teを添加したAg−WC系接点中のAg量が60%を超えると、本発明のAg2Teを添加したAg−WC系接点材料におけるWCの量が不十分となり、裁断特性と耐消耗性を維持するというWCの効果が十分には発揮されなくなって裁断特性が低下し、すなわち、裁断電流値が大きくなりサ−ジ発生の要因となると共に、耐消耗性も低下し、好ましくない。 On the other hand, when the Ag amount in the Ag-WC contact point to which Ag 2 Te is added exceeds 60%, the amount of WC in the Ag-WC contact point material to which Ag 2 Te of the present invention is added becomes insufficient, and the cutting characteristics The WC effect of maintaining wear resistance is not fully exhibited and the cutting characteristics are reduced, that is, the cutting current value is increased, causing surge generation, and the wear resistance is also reduced. It is not preferable.
炭化タングステン(WC)は、本発明のAg2Teを添加したAg−WC系接点材料において、Agとの比率の調整によって裁断特性と耐消耗性とを維持する。WCの量があまりに少ないと、裁断特性と耐消耗性とを維持する効果が低下し、好ましくない。一方、WCの量があまりに多いと、Agの量が不十分となって、遮断特性および温度特性、接触抵抗特性が十分に確保できず、好ましくない。したがって、WC量は、Agを20〜60質量%、Ag2Teを0.02〜1.0質量%含有した残部の量とする。 Tungsten carbide (WC) maintains the cutting characteristics and wear resistance by adjusting the ratio with Ag in the Ag-WC-based contact material to which Ag 2 Te of the present invention is added. If the amount of WC is too small, the effect of maintaining the cutting characteristics and wear resistance is lowered, which is not preferable. On the other hand, if the amount of WC is too large, the amount of Ag becomes insufficient, and the interruption characteristics, temperature characteristics, and contact resistance characteristics cannot be secured sufficiently, which is not preferable. Therefore, the amount of WC is the amount of the balance containing 20 to 60% by mass of Ag and 0.02 to 1.0% by mass of Ag 2 Te.
Ag2Teは、0.02〜1.0質量%の範囲で含有する。Ag2Teは、Ag−WC合金中に分散した形態の組織を持ち、マトリックスを構成するAgとWCとの界面にAg2Te析出物、又はAg2Te被膜としての形態で存在すると共に、マトリックスを構成するAg中にも析出して、同じくAg2Te析出物としての形態で存在する。このAg2Teが接点の電流の開閉時または電流遮断時において選択的に蒸発し、電流開閉又は電流遮断時の熱によりわずかに付着したAg2Teの蒸着被膜が接点表面を覆い、平滑性を維持することとなりその結果耐電圧特性の低下を防ぎ、一層の特性向上に役立つ。 Ag 2 Te is contained in the range of 0.02 to 1.0% by mass. Ag 2 Te has a structure in a dispersed form in an Ag—WC alloy, and is present in the form of an Ag 2 Te precipitate or an Ag 2 Te coating at the interface between Ag and WC constituting the matrix. It also precipitates in Ag constituting the same, and is also present in the form of an Ag 2 Te precipitate. This Ag 2 Te selectively evaporates when the contact current is opened or closed or when the current is cut off, and the deposited film of Ag 2 Te slightly adhered by the heat at the time of opening or closing the current covers the contact surface, thereby improving smoothness. As a result, the withstand voltage characteristic is prevented from lowering, which is useful for further improvement of the characteristic.
Ag2Te量が0.02質量%未満では、電流開閉あるいは電流遮断後の接点表面の平滑状態の改善効果が少なく、真空遮断器としての耐電圧特性の改善に効果がない。Ag2Te量が1.0質量%を超えると、製造方法については後述するが、接点の溶解後のAg2Teの溶融温度から溶融温度−200℃までの範囲を通過する時の冷却速度を10℃/秒以上に制御しても、Ag2Te粒子の粗大化が見られ、真空バルブ用接点として用いたときにはAg2Te粒子の脱落が多くなり、平滑性が著しく損なわれ、やはり耐電圧特性低下が大きく、好ましくない。 If the amount of Ag 2 Te is less than 0.02% by mass, the effect of improving the smooth state of the contact surface after current switching or current interruption is small, and there is no effect in improving the withstand voltage characteristics as a vacuum circuit breaker. When the amount of Ag 2 Te exceeds 1.0% by mass, the manufacturing method will be described later, but the cooling rate when passing through the range from the melting temperature of Ag 2 Te after melting the contact to the melting temperature of −200 ° C. Even when the temperature is controlled at 10 ° C./second or more, the Ag 2 Te particles are coarsened, and when used as a vacuum valve contact, the Ag 2 Te particles drop off more, and the smoothness is significantly impaired. The characteristic deterioration is large, which is not preferable.
なお、Teの溶融温度は452℃であり、約820℃近傍の温度で行われる通常のろう付け温度よりも著しく低い。そのため、仮に、このTeをAg−WC合金中に含有させて真空バルブ用の接点として用いた場合には、真空バルブの電極へこの接点を接合するためのろう付け工程で、Teが接合面から流れ出すことがあり、接点の平滑性が損なわれることになる。 The melting temperature of Te is 452 ° C., which is significantly lower than the normal brazing temperature performed at a temperature around 820 ° C. Therefore, if this Te is contained in an Ag-WC alloy and used as a contact for a vacuum valve, Te is removed from the joining surface in a brazing process for joining the contact to the electrode of the vacuum valve. It may flow out, and the smoothness of the contact will be impaired.
これに対して、本発明で含有されるAg2Teの溶融温度は約925℃であり、上記下約820℃でのろう付け温度よりも十分に高いので、接合工程(ろう付け工程)での接合面から流出する現象は見られない。この点でも本発明の接点材料の成分系は有利である。 On the other hand, the melting temperature of Ag 2 Te contained in the present invention is about 925 ° C., which is sufficiently higher than the brazing temperature at about 820 ° C. above, so that in the joining step (brazing step) The phenomenon of flowing out from the joint surface is not seen. Also in this respect, the component system of the contact material of the present invention is advantageous.
また、従来の低サージ型真空遮断器の真空バルブに用いられる接点は、電流開閉あるいは電流遮断時に過度に加熱された接点表面は、平滑性を失い耐電圧特性の低下が見られる。この点、本発明の接点材料では、電流開閉あるいは電流遮断時に過度に加熱されたときにはAg2Teの選択的蒸発現象が見られ、電流開閉あるいは電流遮断時の熱により、前記、僅かに付着したAg2Teの蒸着被膜が接点表面を覆い平滑性を維持することになり、その結果耐電圧特性の低下を防ぐ。 Moreover, the contact surface used for the vacuum valve of the conventional low surge type vacuum circuit breaker loses smoothness on the contact surface heated excessively at the time of current switching or current interruption, and the withstand voltage characteristic is lowered. In this regard, in the contact material of the present invention, when it is excessively heated at the time of current switching or current interruption, a selective evaporation phenomenon of Ag 2 Te is observed, and is slightly adhered by the heat at the time of current switching or current interruption. The deposited film of Ag 2 Te covers the contact surface and maintains smoothness. As a result, the withstand voltage characteristic is prevented from being lowered.
本発明の接点材料及びこの接点材料からなる真空バルブの接点は、既に述べたように、Ag2TeがAg−WC系合金中に析出物又は被膜の形態で分散した組織を有している。このようにAg2Teが組織中に微細かつ均一に分散していることにより、本発明の接点材料は、真空バルブの接点に用いられた時の平滑性の維持向上、ひいては耐電圧特性の向上に寄与している。 As described above, the contact material of the present invention and the contact of the vacuum valve made of this contact material have a structure in which Ag 2 Te is dispersed in the form of a precipitate or a film in an Ag—WC alloy. As described above, Ag 2 Te is finely and uniformly dispersed in the structure, so that the contact material of the present invention improves the maintenance of smoothness when used for the contact of the vacuum valve, and thus the withstand voltage characteristic. It contributes to.
本発明の接点材料のAg2Te量である0.02〜1.0質量%の範囲では、Ag2Teの大きさ、すなわち、直径、長さ(析出物としての形態の場合)又は厚さ(被膜としての形態の場合)は、多くは1μm以下の直径、長さ又はは厚さであることが好ましく、その値は5μm以下に抑制することが耐電圧特性の維持向上のために必要である。Ag2Teの直径又は厚さを2μm以下とすることにより、安定した耐電圧特性と裁断電流特性を得る。好適な範囲は、0.01〜2μmである。 In the range of 0.02 to 1.0% by mass, which is the Ag 2 Te amount of the contact material of the present invention, the size, ie, diameter, length (in the case of a precipitate) or thickness of Ag 2 Te. In many cases, the diameter, length or thickness is preferably 1 μm or less (in the case of a form as a coating), and the value should be suppressed to 5 μm or less in order to maintain and improve the withstand voltage characteristics. is there. By setting the diameter or thickness of Ag 2 Te to 2 μm or less, stable withstand voltage characteristics and cutting current characteristics are obtained. A suitable range is 0.01 to 2 μm.
上記の好適な範囲の大きさは、例えば、接点の製造時において、焼結又は溶浸後に、Ag2Teの溶融温度から溶融温度−200℃までの温度範囲を通過するときの冷却速度を10℃/秒以上に制御すると共に、真空バルブの製造時において、接点のろう付けのために接点を加熱する時の保持時間を30分以下とすること、接点のろう付け後に、Ag2Teの溶融温度から溶融温度−200℃までの温度範囲を通過するときの冷却速度を10℃/秒以上に制御することによって達成することができる。 The size of the above preferable range is, for example, a cooling rate of 10 when passing through a temperature range from the melting temperature of Ag 2 Te to the melting temperature of −200 ° C. after sintering or infiltration in manufacturing the contact. In addition to controlling the temperature to at least ° C./second, in the manufacture of a vacuum valve, the holding time when heating the contact for brazing the contact should be 30 minutes or less, and the melting of Ag 2 Te after the contact is brazed This can be achieved by controlling the cooling rate when passing through the temperature range from the temperature to the melting temperature of −200 ° C. to 10 ° C./second or more.
このように、上記した接点の焼結又は溶浸後の冷却過程の条件と、ろう付け過程での加熱保持の時間、ろう付け過程での冷却の条件は、2つの作業条件が互いに影響を及ぼし合いながら、Ag2Te析出物の大きさと分布を決定してゆくため、一義的に推測し設計することができない上に、耐電圧特性にも関与するため、予測することも困難である。更に、接点の接点面上からの流れ出す状況と接点面の平滑性も耐電圧特性に関与する。したがって、本発明のAg−WC−Ag2Teの耐電圧特性と裁断特性は、Ag2Te析出物の量とAg2Te析出物の大きさ、すなわち接点の材料的条件と製造的条件と両面の影響を受け、これら両者を最適化した時に達成される。 As described above, the two working conditions affect the conditions of the cooling process after the sintering or infiltration of the contact described above, the heating and holding time in the brazing process, and the cooling conditions in the brazing process. At the same time, since the size and distribution of the Ag 2 Te precipitates are determined, it cannot be uniquely estimated and designed, and is also related to the withstand voltage characteristics, so that it is difficult to predict. Furthermore, the situation where the contact flows out from the contact surface and the smoothness of the contact surface are also involved in the withstand voltage characteristics. Therefore, the withstand voltage characteristic and current chopping characteristic of the Ag-WC-Ag 2 Te of the present invention, Ag 2 Te precipitates amount and Ag 2 Te precipitate size, i.e. the manufacturing conditions and material conditions of the contacts both surfaces This is achieved when both are optimized.
次に、本発明の真空バルブ用接点材料の他の成分系の一例について説明する。 Next, an example of another component system of the contact material for a vacuum valve of the present invention will be described.
本発明の真空バルブ用接点材料は、上述したAgを20〜60質量%、テルル化銀を0.02〜1.0%質量%含み、残部が炭化タングステンからなる真空バルブ用接点材料におけるWCを、炭化モリブデン(MoC)、タングステン(W)及びモリブデン(Mo)から選ばれる1種又は2種以上で置換した成分組成範囲とすることができる。 The contact material for a vacuum valve of the present invention includes WC in a contact material for a vacuum valve comprising 20 to 60% by mass of Ag and 0.02 to 1.0% by mass of silver telluride, with the balance being tungsten carbide. , Molybdenum carbide (MoC), tungsten (W) and molybdenum (Mo) selected from one or more selected component composition ranges.
MoC、W及びMoは、真空バルブ用接点材料に含有された場合、前記WCの場合と同等の機能を発揮し、同等の効果を奏する。また、含有量についても、前記WCの場合と同量の範囲で同様の作用効果を得ることができる。したがって、本発明の真空バルブ用接点材料においては、WCを、炭化モリブデン(MoC)、タングステン(W)及びモリブデン(Mo)から選ばれる1種又は2種以上で置換した成分組成範囲とすることができるのである。 When MoC, W and Mo are contained in the contact material for a vacuum valve, the same function as in the case of the WC is exhibited and the same effect is obtained. Moreover, also about content, the same effect can be acquired in the range of the same amount as the case of the said WC. Therefore, in the contact material for a vacuum valve of the present invention, WC is set to a component composition range in which one or two or more selected from molybdenum carbide (MoC), tungsten (W), and molybdenum (Mo) are substituted. It can be done.
本発明の真空バルブ用接点材料においては、接点表面の平滑状態を改善させるために含有されるテルル化銀が、Ag2Teの他に、Ag7Te4、Ag12Te7、Ag3Te2、AgTeから選ばれる1種又は2種以上のテルル−銀化合物を含有するものであってもよい。 In the contact material for a vacuum valve of the present invention, the silver telluride contained for improving the smooth state of the contact surface is Ag 7 Te 4 , Ag 12 Te 7 , Ag 3 Te 2 in addition to Ag 2 Te. Or one or more tellurium-silver compounds selected from AgTe may be used.
AgとTeとからテルル化銀を製造するときには、化合物として最も安定なAg2Te以外にも、Ag7Te4、Ag12Te7、Ag3Te2、AgTeから選ばれる1種又は2種以上のテルル−銀化合物が生成されることがある。これらのAg7Te4、Ag12Te7、Ag3Te2、AgTeから選ばれる1種又は2種以上のテルル−銀化合物が、Ag2Teを含めたテルル化銀全体に対して合計で20質量%以下となる割合で混在しているテルル化銀を用いた場合であっても、本発明の真空バルブ用接点材料としての所期した効果が得られる。 When silver telluride is produced from Ag and Te, in addition to the most stable Ag 2 Te as a compound, one or more selected from Ag 7 Te 4 , Ag 12 Te 7 , Ag 3 Te 2 , AgTe Of tellurium-silver compounds. One or two or more tellurium-silver compounds selected from Ag 7 Te 4 , Ag 12 Te 7 , Ag 3 Te 2 , and AgTe are 20 in total with respect to the total silver telluride including Ag 2 Te. Even when silver telluride mixed at a ratio of less than mass% is used, the expected effect as the contact material for a vacuum valve of the present invention can be obtained.
すなわち、テルル化銀の一部に20質量%を超えてAg7Te4、Ag12Te7、Ag3Te2、AgTeの1つ又はそれ以上を混在させた場合には、これらの化合物の溶融温度は、Ag2Teの溶融温度約925℃よりも低く、しかも約820℃でのろう付け温度よりも低いため、ろう付け作業上好ましくなく、接点面に凹凸が見られ耐電圧特性の低下が見られる。Ag7Te4、Ag12Te7、Ag3Te2、AgTeの1つ以上の存在割合が20%質量以下なら問題ない。 That is, when one or more of Ag 7 Te 4 , Ag 12 Te 7 , Ag 3 Te 2 , AgTe is mixed in a part of silver telluride in excess of 20% by mass, these compounds melt. Since the temperature is lower than the melting temperature of Ag 2 Te of about 925 ° C. and lower than the brazing temperature at about 820 ° C., it is not preferable for the brazing operation, and unevenness is seen on the contact surface and the withstand voltage characteristic is lowered. It can be seen. There is no problem if one or more of Ag 7 Te 4 , Ag 12 Te 7 , Ag 3 Te 2 , and AgTe is 20% by mass or less.
本発明の真空バルブ用接点材料としては、以上述べた各成分系に加えて、Co、Ni,Feの1つを5%以下含有したものとすることができる。 The contact material for a vacuum valve of the present invention may contain 5% or less of one of Co, Ni, and Fe in addition to the above-described component systems.
すなわちCo、Ni及びFeは、いずれも真空バルブ用接点材料を製造する時の焼結助剤としての作用効果を有していることから、本発明では、CoとWCとの間の焼結性の向上効果を得て濡れ性を改善するために、Co、Ni及びFeから選ばれる1種を、Ag2Teを含有するAg−WC系材料又はこのWCを、MoC、W、Moで置換した成分系の材料に含有させることができる。Co、Ni又はFeを含有させることにより、高い密度の焼結体を得て、耐消耗性を一層向上さることができる。特に、焼結温度がおおよそ1000℃を超えるような条件でAg−WC接点を製造する場合には有益である。Co、Ni又はFeの量が5質量%を超えると、Ag−WC系接点の裁断特性の低下(裁断電流値を大きくする)が見られ好ましくない。 That is, since Co, Ni, and Fe all have an effect as a sintering aid when manufacturing a contact material for a vacuum valve, in the present invention, sinterability between Co and WC In order to improve the wettability by obtaining the improvement effect, Ag—WC-based material containing Ag 2 Te or this WC was substituted with MoC, W, or Mo for one type selected from Co, Ni, and Fe It can be contained in a component material. By containing Co, Ni or Fe, a sintered body having a high density can be obtained, and the wear resistance can be further improved. In particular, it is useful when an Ag-WC contact is manufactured under conditions such that the sintering temperature exceeds approximately 1000 ° C. If the amount of Co, Ni or Fe exceeds 5% by mass, the cutting property of the Ag-WC contact point is deteriorated (the cutting current value is increased), which is not preferable.
次に、本発明の真空バルブ用接点材料の製造方法について説明する。なお、以下では、代表的にAg−Ag2Te−WCの成分系の真空バルブ用接点材料について述べるが、本発明の他の成分を有している真空バルブ用接点材料でも同様である。 Next, the manufacturing method of the contact material for vacuum valves of this invention is demonstrated. In the following, a contact valve material for a vacuum valve having a component system of Ag—Ag 2 Te—WC will be described as a representative, but the same applies to a contact material for a vacuum valve having other components of the present invention.
(原料の製造)
まず、原料としてのAg2Teを製造するには、AgとTeとの原材料が塊状の時には、原子比でAgを2、Teを1とした比率で秤量し、非酸化性雰囲気中、たとえば所定の減圧又は真空雰囲気中で約1050℃程度で十分撹拌しながら溶解し、組成比に変動のないAg2Teインゴット、又はこれを粉砕したAg2Te粉を製造し、原料として利用することができる。
(Manufacture of raw materials)
First, in order to produce Ag 2 Te as a raw material, when the raw materials of Ag and Te are in a lump shape, they are weighed in a ratio in which Ag is 2 and Te is 1 in an atomic ratio, and in a non-oxidizing atmosphere, for example, a predetermined amount Of Ag 2 Te ingot which is dissolved with sufficient stirring in a reduced pressure or vacuum atmosphere at about 1050 ° C. and has no change in the composition ratio, or Ag 2 Te powder obtained by pulverizing this, can be used as a raw material. .
また、AgとTeとの原材料がそれぞれ粉状の時には、原子比でAgを2、Teを1とした比率で秤量し、両者を混合器によって粉砕しながら十分に混合しAgとTeとの混合粉を得る。混合粉を塊になる程度に簡単に成型した後、500〜900℃程度に加熱し、Ag2Teインゴット又はこれを粉砕したAg2Te粉を製造し、原料として利用しても良い。 Also, when the raw materials of Ag and Te are powdery, respectively, weighed at a ratio in which Ag is 2 and Te is 1, and both are sufficiently mixed while being pulverized by a mixer to mix Ag and Te. Get powder. After the mixed powder is easily molded to a mass, it is heated to about 500 to 900 ° C. to produce an Ag 2 Te ingot or an Ag 2 Te powder obtained by pulverizing this, and may be used as a raw material.
このようにして得られたAg2Teを用いて、本発明の真空バルブ用接点を製造する方法については、以下に述べるような種々の方法がある。 There are various methods as described below for producing the vacuum valve contact of the present invention using Ag 2 Te thus obtained.
WC粉とあらかじめ用意したAg2Te粉とを、非酸化性雰囲気中での加熱のために、例えば真空容器中に真空封入して900℃程度に加熱し、WC粉の表面の一部または全面に組成比に変動のないAg2Teを被覆したWC粉を得て原料として利用することができる。Ag2Teは真空容中の圧力や加熱の時間によってWC粉の表面の一部に粒子状に点在したり、全面に極く薄く被膜状に存在する。これをAg粉と混合して焼結する。Ag2Teは、蒸気圧が比較的高いので、蒸発損失を少なくするために密閉容器内で加熱するのが望ましい。 For heating in a non-oxidizing atmosphere, WC powder and Ag 2 Te powder prepared in advance are sealed in a vacuum vessel, for example, heated to about 900 ° C., and part or the entire surface of the WC powder In addition, WC powder coated with Ag 2 Te with no change in composition ratio can be obtained and used as a raw material. Ag 2 Te is scattered in the form of particles on a part of the surface of the WC powder depending on the pressure in the vacuum volume and the heating time, or is extremely thin on the entire surface. This is mixed with Ag powder and sintered. Since Ag 2 Te has a relatively high vapor pressure, it is desirable to heat it in a sealed container in order to reduce evaporation loss.
また、Ag2Te粉ではなくAg2Te塊を用いる場合には、WC粉とあらかじめ用意したAg2Te塊とを真空容器中に真空封入しAg2Teの溶融温度程度に加熱し、表面に組成比に変動のないAg2Teを被覆したWC粉を得て原料として利用しても良い。これをAg粉と混合して焼結する。 In the case of using the Ag 2 Te masses instead of Ag 2 Te powder, and heating the Ag 2 Te mass prepared in advance and WC powder to about the melting temperature of the vacuum encapsulated Ag 2 Te into the vacuum vessel, on the surface A WC powder coated with Ag 2 Te that does not vary in composition ratio may be obtained and used as a raw material. This is mixed with Ag powder and sintered.
また、WC粉ではなくAg粉を用いて、このAg粉とAg2Te粉とから原料を作製する場合には、Ag粉とあらかじめ用意したAg2Te粉とを真空容器中に真空封入し900℃程度に加熱し、表面に組成比に変動のないAg2Teを被覆したAg粉を得て原料として利用しても良い。これをWC粉と混合して焼結する。 Further, by using the Ag powder instead of WC powder, and this in the case of manufacturing the Ag powder and the raw material from the Ag 2 Te powder, vacuum-sealed and Ag 2 Te powder previously prepared and Ag powder in a vacuum chamber 900 It is possible to use Ag as a raw material by heating to about 0 ° C. to obtain Ag powder whose surface is coated with Ag 2 Te whose composition ratio does not vary. This is mixed with WC powder and sintered.
また、Ag2Te粉ではなくAg2Te塊を用いる場合には、Ag粉とあらかじめ用意したAg2Te塊とを真空容器中に真空封入しAg2Teの溶融温度程度に加熱し、表面に組成比に変動のないAg2Teを被覆したAg粉を得て原料として利用しても良い。これをWC粉と混合して焼結する。
In the case of using the Ag 2 Te masses instead of Ag 2 Te powder, and heating the Ag 2 Te mass prepared in advance and Ag powder at about the melting temperature of the vacuum encapsulated Ag 2 Te into the vacuum vessel, on the surface the composition ratio may be used as starting materials to obtain a Ag powder coated with no
Ag粉とWC粉とあらかじめ用意したAg2Te粉とを真空容器中に真空封入し900℃程度に加熱し、表面に組成比に変動のないAg2Teを被覆したAg粉とWC粉との混合粉を得て原料として利用しても良い。この原料を焼結する。 Ag powder, WC powder, and Ag 2 Te powder prepared in advance are vacuum-sealed in a vacuum vessel, heated to about 900 ° C., and Ag powder and WC powder coated with Ag 2 Te on which the composition ratio does not vary A mixed powder may be obtained and used as a raw material. This raw material is sintered.
また、Ag粉とWC粉とあらかじめ用意したAg2Te塊とを真空容器中に真空封入しAg2Teの溶融温度程度に加熱し、表面に組成比に変動のないAg2Teを被覆したAg粉とWC粉との混合粉を得て原料として利用しても良い。この原料を焼結する。 Further, the Ag powder and WC powder and previously prepared Ag 2 Te mass is heated to about the melting temperature of the vacuum encapsulated Ag 2 Te in the vacuum vessel was covered with no Ag 2 Te fluctuation in proportion to the surface Ag A mixed powder of powder and WC powder may be obtained and used as a raw material. This raw material is sintered.
これらの方法において、焼結前に混合される原料としてのWC粉、Ag粉及びAg2Teとして粉末を用いる場合のAg2Te粉は、均一に混合させるために、ほぼ同程度の平均粒径とすることが好ましい。例えば、WC粉が3μm程度、Ag粉が5μm程度、Ag2Te粉が5μm程度の粒径とすることができる。
In these methods, WC powder as a raw material to be mixed prior to sintering,
上記したAg2TeとWCとAgとによって本発明に従う比率のAg−WC−Ag2Te接点を公知の焼結法または焼結溶浸法によって製造する。
Prepared by the Ag 2 Te and WC, Ag, and
焼結法または焼結溶浸法による製造時の製造条件は、公知の方法に従い、適宜選択することができる。例えば、加熱温度は、860〜960℃程度の温度とすることができる。加熱温度がAg2Teの溶融温度よりも高い場合には液相焼結となり、Ag2Teの溶融温度よりも低い場合には固相焼結となり、固相焼結、液相焼結のいずれも実施できる。また、加熱時間は1〜3時間程度とすることができる。また、成形時の加圧力は、1〜4t/cm2程度とすることができる。もっとも、これらの製造条件以外の条件で製造することができることはいうまでもない。 The production conditions during production by the sintering method or the sintering infiltration method can be appropriately selected according to a known method. For example, the heating temperature can be about 860 to 960 ° C. When the heating temperature is higher than the melting temperature of Ag 2 Te, liquid phase sintering is performed. When the heating temperature is lower than the melting temperature of Ag 2 Te, solid phase sintering is performed. Either solid phase sintering or liquid phase sintering is performed. Can also be implemented. The heating time can be about 1 to 3 hours. Moreover, the applied pressure at the time of shaping | molding can be about 1-4 t / cm < 2 >. Of course, it can be manufactured under conditions other than these manufacturing conditions.
また焼結法または焼結溶浸法による加熱の際は、酸化を防止するために非酸化性雰囲気中で加熱する。例えば減圧又は真空雰囲気中で加熱する場合には、真空容器内の雰囲気の圧力を10−4torr以下とすることができる。また、真空容器内での加熱の代わりに、非酸化性雰囲気として水素雰囲気中で加熱することもできる。水素雰囲気中での加熱の場合は、大気圧で加熱してもよい。 Further, when heating by the sintering method or the sintering infiltration method, heating is performed in a non-oxidizing atmosphere in order to prevent oxidation. For example, when heating in a reduced pressure or vacuum atmosphere, the pressure of the atmosphere in the vacuum vessel can be 10 −4 torr or less. Moreover, it can also heat in a hydrogen atmosphere as a non-oxidizing atmosphere instead of the heating in a vacuum vessel. In the case of heating in a hydrogen atmosphere, heating may be performed at atmospheric pressure.
焼結後の冷却時におけるAg2Teの溶融温度からAg2Teの溶融温度−200℃までの温度範囲における冷却速度を10℃/秒以上の条件で行うことが、真空バルブ用接点中におけるAg2Teの大きさを0.01〜2μmとするために好ましい。
Be carried out at a cooling rate of 10 ° C. / sec or more conditions in the temperature range from the melting temperature of the
次に、本発明の真空バルブについて説明する。本発明の真空バルブは、これまで説明した真空バルブ用接点材料から成形された接点を具備するものである。このような真空バルブの一例を、図1及び図2を用いて説明する。 Next, the vacuum valve of the present invention will be described. The vacuum valve of the present invention comprises a contact formed from the contact material for a vacuum valve described so far. An example of such a vacuum valve will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明の真空バルブ用接点材料が適用される真空バルブの一実施形態の断面図である。図1において、真空バルブは、気密かつ真空状態を維持するようにされている遮断室1を有している。この遮断室1は、絶縁材料によりほぼ円筒状に形成された絶縁容器2と、この絶縁容器2の両端にそれぞれ封止金具3a及び3bを介して設けられた金属製の蓋体4a、4bとで構成された空間である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a vacuum valve to which a contact material for a vacuum valve of the present invention is applied. In FIG. 1, the vacuum valve has a shut-off
前記遮断室1内には、前記蓋体4aに対して固定された導電棒5と、前記蓋体4bに対して軸方向に移動可能に設けられた電極棒6とが、導電棒5の一方の端部と電極棒6の一方の端部とが対向するように設けられている。また、対向させた導電棒5の端部と電極棒6との端部には、それぞれ一対の電極7、8が配設され、固定された導電棒5に配設された電極7を固定電極、軸方向に移動可能な電極棒6に配設された電極8を可動電極と呼称している。また、軸方向に移動可能
な電極棒6には、ベローズ9が取り付けられていて、このベローズ9により電極8が軸方向に移動するときの遮断室1内を、真空かつ気密に保持することを可能にしている。また、このベローズ9の上部には、金属製のアークシールド10が設けられ、ベローズ9がアーク蒸気で覆われることを防止している。また、遮断室1内には、前記電極7、8を覆うように金属製のアークシールド11が設けられ、このアークシールド11により絶縁容器2がアーク蒸気で覆われることを防止している。
In the blocking
図2は、前記電極8近傍の断面拡大図である。電極8は、電極棒6に対して、ろう付けより固定されている。同図では、電極8と電極棒6との間に形成されたろう付け部12が示されている。なお、ろう付けの代わりに、かしめにより電極8が電極棒6に固定される場合もある。そして、この電極8の先端部に接点13aが、ろう付けにより固定されている。同図では、電極8と電極棒6との間に形成されたろう付け部14が示されている。同様にして、接点13bは、電極7の先端部ににろう付けにより固定されている。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the
真空バルブは、通常、両接点13a及び13bが接続しているときに通電状態となる。この状態から電流遮断のために可動側の電極棒6を、接点13aが接点13bから離れるように軸方向に移動させると(図1の紙面下方向への移動)、可動側の接点13aが固定側の接点13bから開離し、両接点間にアークが発生する。このアークは陰極(例えば可動接点13a)側からの金属蒸気の発生により維持され、電流がゼロ点(零点)に達すると金属蒸気の発生が止まってアークが維持できなくなり、遮断が完了する。このような動作により、真空バルブは、電流開閉あるいは電流遮断を行う。
The vacuum valve is normally energized when both
本発明に従う成分、組成になる接点材料を前記電極7、8の先端部に、ろう材として例えばAgを用いて、約820℃でろう付けする。本発明に従う成分、組成になる接点材料は、このようなろう付け温度では接点材料を構成する成分が溶融して接点表面から流出する現象が生じないので、接点表面の平滑性状態が維持され、耐電圧特性に悪影響を及ぼすことがない。
A contact material having a component and composition according to the present invention is brazed to the tip portions of the
接点中のAg2Teの大きさを0.01〜2μmにするためには、ろう付けのために接点を加熱する時の保持時間は30分以下とすることが好ましく、また、接点のろう付け後に、Ag2Teの溶融温度から溶融温度−200℃までの温度範囲を通過するときの冷却速度は、10℃/秒以上に制御することが好ましい。 In order to set the size of Ag 2 Te in the contact to 0.01 to 2 μm, the holding time when heating the contact for brazing is preferably 30 minutes or less. Later, it is preferable to control the cooling rate when passing through the temperature range from the melting temperature of Ag 2 Te to the melting temperature of −200 ° C. to 10 ° C./second or more.
裁断特性に優れ耐電圧特性を改善した低サ−ジ型真空遮断器を開発するための最良の形態は、例えばAg2Te−Ag−WC接点において、製造又はろう付け時の加熱後の冷却速度を、Ag2Teの溶融温度から−200℃範囲を通過する時の冷却速度を約100℃/秒とし、Ag2Te析出物の大きさを1μm以下の直径または長さに制御して粗大化を阻止した、0.1質量%Ag2Te−40質量%Ag−残部WCとからなる接点であり、これを搭載した真空バルブである。 The best mode for developing a low surge type vacuum circuit breaker with excellent cutting characteristics and improved withstand voltage characteristics is the cooling rate after heating during manufacturing or brazing, for example, in an Ag 2 Te-Ag-WC contact The cooling rate when passing through the −200 ° C. range from the melting temperature of Ag 2 Te is about 100 ° C./second, and the size of the Ag 2 Te precipitates is controlled to a diameter or length of 1 μm or less to be coarsened This is a contact made of 0.1 mass% Ag 2 Te-40 mass% Ag-remainder WC, and is a vacuum valve on which this is mounted.
このような最良の形態を含む、表1に示した種々の成分組成及びAg2Teの大きさになる接点について、公知の焼結法または焼結溶浸法によって製造した。 Contacts having various component compositions and Ag 2 Te sizes shown in Table 1 including the best mode were manufactured by a known sintering method or sintering infiltration method.
得られたAg−WC−Ag2Te接点中におけるAg2Teの大きさ及び特性評価並びに総合評価を表1に併記する。
(評価の方法と条件):
裁断電流特性の評価は、直径20mm、厚さ4mmで、一方を平面、他方を曲率半径50mmの曲面とした接点を製作し、着脱式の裁断電流評価装置に装着する。真空度を10−3Pa.以下に排気し、接点表面をベ−キングによって清浄化した後、この装置を0.8m/秒の開極速度で2000回開閉中の裁断電流値を、接点に直列に挿入した分流器の電圧降下を測定することによって求めたものである。評価基準は以下のとおりである。
(Evaluation methods and conditions):
The cutting current characteristics are evaluated by manufacturing a contact having a diameter of 20 mm and a thickness of 4 mm, one of which is a flat surface and the other of which is a curved surface having a curvature radius of 50 mm, and is attached to a detachable cutting current evaluation device. The degree of vacuum is 10 −3 Pa. After evacuating below and cleaning the contact surface by baking, the voltage of the shunt that inserted the cutting current value in series at the opening speed of 0.8 m / sec. It is obtained by measuring the descent. The evaluation criteria are as follows.
2000回開閉中の総ての裁断電流値が1A以下である場合を(評価A)、1A以下の測定値が1%程度混在するが残りが1Aを超え1.5A以下である場合を(評価B)、1.5A以下の測定値が1%程度混在するが残りが1.5〜2Aである場合を(評価C)とし、いずれも合格の範囲である。 A case where all cutting current values during opening and closing 2000 times are 1 A or less (Evaluation A), and a measurement value of 1 A or less is mixed by about 1%, but the remainder exceeds 1 A and is 1.5 A or less (Evaluation) B) A case where the measured value of 1.5A or less is mixed by about 1% but the remaining is 1.5 to 2A is defined as (Evaluation C), and both are acceptable ranges.
一方、2A以下の測定値が1%程度混在するが残りが2A以上〜2.5A以下である場合を(評価X)、2.5A以上〜3A以下である場合を(評価Y)、3A以上である場合を(評価Z)とし、いずれも不合格の範囲である。 On the other hand, the case where the measured value of 2A or less is mixed by about 1% but the remaining is 2A to 2.5A (Evaluation X), the case of 2.5A to 3A or less (Evaluation Y), 3A or more (Evaluation Z), and both are in the range of failure.
耐電圧特性は、一方を直径30mm、厚さ5mmの平板接点とし、他方を先端が曲率半径5mmの曲面とした接点を製作し、対向させた両接点間に徐々に電圧を印加させて行きスパ−クした時の電圧をもって静耐圧値とした。耐電圧値はバラツキが大きいので3個の接点の各々につき未放電部分を5カ所選択し測定しバラツキ幅をもって示した。 Withstand voltage characteristics, one side is a flat contact with a diameter of 30 mm and a thickness of 5 mm, and the other is a curved contact with a tip having a radius of curvature of 5 mm, and a voltage is gradually applied between the opposing contacts. -The voltage at the time of squeezing was taken as the static withstand voltage value. Since the withstand voltage value varies widely, five undischarged portions were selected and measured for each of the three contacts, and the variation width was shown.
Ag2Te量を0.1%とした実施例2の接点の耐電圧値を基準とし(評価B)とした。この実施例1の値の1.2倍以上の高い耐電圧値を示した場合を(評価A)、0.9以上〜1.0倍未満の耐電圧値を示した場合を(評価C)とし、いずれも合格の範囲である。 The withstand voltage value of the contact of Example 2 in which the amount of Ag 2 Te was 0.1% was used as a reference (Evaluation B). A case where a high withstand voltage value of 1.2 times or more of the value of Example 1 is shown (Evaluation A), and a case where a withstand voltage value of 0.9 to less than 1.0 times is shown (Evaluation C). Both are acceptable ranges.
一方、実施例2の基準接点の耐電圧値の0.9倍未満〜0.8倍を(評価X)、0.8倍未満〜0.6倍以上を(評価Y)、0.6倍未満を(評価Z)とし、いずれも不合格の範囲とした。 On the other hand, less than 0.9 times to 0.8 times the withstand voltage value of the reference contact of Example 2 (Evaluation X), less than 0.8 times to 0.6 times or more (Evaluation Y), 0.6 times Less than was made into (evaluation Z), and all were made into the range of rejection.
参考に示したAg2Teの大きさは、走査型電子顕微鏡を用いて10000倍以上の倍率での観察によって決定した。なお、Ag2Teの大きさは粒子状の場合にはその直径とし、被膜状の場合にはその厚さとした。
The size of Ag 2 Te shown for reference was determined by observation at a magnification of 10,000 times or more using a scanning electron microscope. The size of the
[実施例1〜4]、[比較例1〜3]
Ag−WC−Ag2Te接点において、Agを40質量%に一定とし、Ag2Teをゼロ質量%とした接点、0.01〜3質量%とした接点を製造した上で、Ag2Teの大きさが0.01〜0.2μmの範囲にある接点を選別し供試接点とした。なお、Ag2Teは、走査型電子顕微鏡の観察によってその大部分がWCとAgマトリックスとの界面に薄膜状態あるいは塊状態で存在しているのを確認した。評価結果は、Ag2Te量を0.1質量%とした実施例2の特性を基準とした相対値によって整理した。
[Examples 1 to 4], [Comparative Examples 1 to 3]
In an Ag-WC-Ag 2 Te contact, after making a contact with a constant Ag of 40% by mass, a Ag 2 Te of 0% by mass, and a contact with 0.01 to 3% by mass, the Ag 2 Te A contact having a size in the range of 0.01 to 0.2 μm was selected and used as a test contact. Note that most of Ag 2 Te was observed in a thin film state or a lump state at the interface between the WC and the Ag matrix by observation with a scanning electron microscope. The evaluation results were arranged by relative values based on the characteristics of Example 2 in which the Ag 2 Te amount was 0.1% by mass.
Ag2Te量が0.02質量%(実施例1)では、耐電圧特性が(評価A〜B)であるが、Ag2Te量が1質量%(実施例4)では、耐電圧特性が前記(実施例1)よりも低下の傾向の(評価C)となっているが、いずれも合格の範囲である。これに対して、Ag2Te量を3質量%(比較例3)に増加させた場合には、裁断電流特性は(評価A〜B)を示し合格の範囲にあるが、耐電圧特性は(評価Y〜Z)に低下していると共にバラツキが見られる。 When the Ag 2 Te amount is 0.02% by mass (Example 1), the withstand voltage characteristic is (Evaluation AB), but when the Ag 2 Te amount is 1% by mass (Example 4), the withstand voltage characteristic is Although it becomes (evaluation C) of the tendency of a fall rather than the said (Example 1), all are the ranges of a pass. On the other hand, when the amount of Ag 2 Te is increased to 3% by mass (Comparative Example 3), the cutting current characteristic shows (Evaluation A to B) and is in the acceptable range, but the withstand voltage characteristic is ( Evaluation Y to Z) show a variation as well as a decrease.
逆に、Ag2Te量を0.01質量%(比較例2)に減少させると、裁断電流特性は(評価C)を示し、合格の範囲にあるが、耐電圧特性が(評価C〜X)に低下する。Ag2Te量がゼロ(比較例1)と大差なく好ましくない。 Conversely, when the amount of Ag 2 Te is decreased to 0.01% by mass (Comparative Example 2), the cutting current characteristic shows (Evaluation C) and is in the pass range, but the withstand voltage characteristic is (Evaluation C to X ). The amount of Ag 2 Te is not preferable because it is not significantly different from zero (Comparative Example 1).
以上によって、Ag−WC−Ag2Te接点中のAg2Te量は、0.02〜1質量%の範囲が好ましい(実施例1〜4)。 As described above, the Ag 2 Te amount in the Ag—WC—Ag 2 Te contact is preferably in the range of 0.02 to 1% by mass (Examples 1 to 4).
[実施例5〜7]、[比較例4〜6]
前記実施例1〜4、比較例1〜3では、Ag−WC−Ag2Te接点中のAg量を40質量%に一定とした接点について示したが、本発明を適応する接点のAg量は、40質量%に限定することなくAg2Teの存在効果を発揮する。
[Examples 5 to 7], [Comparative Examples 4 to 6]
In Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, the contact amount where the Ag amount in the Ag-WC-Ag 2 Te contact is constant at 40% by mass is shown. However, the Ag amount of the contact to which the present invention is applied is The presence effect of Ag 2 Te is exhibited without being limited to 40% by mass.
すなわち、Ag量が20質量パーセント、30質量%、60質量%(実施例5〜7)の場合にも、耐電圧特性は(評価A〜B、B)を示し良好である。裁断電流特性も(評価B、B〜C)示し両特性が両立する。 That is, even in the case where the Ag amount is 20 mass percent, 30 mass%, and 60 mass% (Examples 5 to 7), the withstand voltage characteristics show (Evaluation A to B, B) and are good. Cutting current characteristics are also shown (Evaluations B and B to C), and both characteristics are compatible.
これに対して、Ag量が10質量%(比較例4)の場合では、耐電圧特性が(評価A〜B)を示し良好であるが、裁断電流特性が(評価C〜X)に低下し、両特性の両立は達成できない。 On the other hand, in the case where the Ag amount is 10% by mass (Comparative Example 4), the withstand voltage characteristic is good indicating (Evaluation A to B), but the cutting current characteristic is reduced to (Evaluation C to X). Both characteristics cannot be achieved.
また、Ag量が70%(比較例5)の場合では、耐電圧特性が(評価B〜C)を示し良好であるが、裁断電流特性が(評価X〜Y)に低下し、両特性の両立は達成できない。 Further, in the case where the Ag amount is 70% (Comparative Example 5), the withstand voltage characteristics are good (evaluation B to C), but the cutting current characteristics are reduced to (evaluation X to Y), and both characteristics are Coexistence cannot be achieved.
また、Ag量が85%(比較例6)の場合でも、耐電圧特性が(評価C)を示し合格の範囲であるが、裁断電流特性が(評価Y〜Z)に低下し、両特性の両立は達成できない。 Further, even when the Ag amount is 85% (Comparative Example 6), the withstand voltage characteristic shows (Evaluation C) and is in the acceptable range, but the cutting current characteristic is lowered to (Evaluation Y to Z), and both characteristics are Coexistence cannot be achieved.
以上によって、Ag−WC−Ag2Te接点中のAg量は、20〜60%の範囲が好ましい(実施例5〜7)。 From the above, the Ag amount in the Ag-WC-Ag 2 Te contact is preferably in the range of 20 to 60% (Examples 5 to 7).
[実施例8〜9]、[比較例7]
前記実施例1〜7、比較例1〜6では、Ag−WC−Ag2Te接点中のAg2Teの大きさを0.01〜0.2μmとした接点について示したが、本発明を適応する接点のAg2Teの大きさは、0.01〜0.2μmに限定することなく本発明の目的を達する。
[Examples 8 to 9], [Comparative Example 7]
In Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 6, the contact point in which the size of Ag 2 Te in the Ag-WC-Ag 2 Te contact point is set to 0.01 to 0.2 μm is shown, but the present invention is applied. The size of Ag 2 Te of the contact to be achieved is not limited to 0.01 to 0.2 μm, and the object of the present invention is achieved.
すなわち、Ag2Teの大きさが0.1μm、1μm(実施例8〜9)の場合では、耐電圧特性は(評価B、B〜C)を示し良好である。裁断電流特性も(評価B)を示し両特性が両立する。 That is, in the case the size of the Ag 2 Te is 0.1 [mu] m, 1 [mu] m (Example 8-9), withstand voltage characteristic is good shows (evaluation B, B-C). The cutting current characteristic also shows (Evaluation B), and both characteristics are compatible.
これに対して、Ag2Teの大きさが5μm以上(比較例7)の場合では、裁断電流特性が(評価B)を示し良好であるが、耐電圧特性が(評価X〜Z)に低下し、両特性の両立は達成できない。 On the other hand, in the case where the size of Ag 2 Te is 5 μm or more (Comparative Example 7), the cutting current characteristic is good indicating (Evaluation B), but the withstand voltage characteristic is lowered to (Evaluation X to Z). However, both characteristics cannot be achieved.
以上によって、Ag−WC−Ag2Te接点中のAg2Teの大きさは、0.01〜2μmの範囲が好ましく、より好ましい範囲は、0.1〜1μmである範囲が好ましい(実施例8〜9)。 As described above, the size of Ag 2 Te in the Ag-WC-Ag 2 Te contact is preferably in the range of 0.01 to 2 μm, and more preferably in the range of 0.1 to 1 μm (Example 8). ~ 9).
[実施例10〜14]、[比較例8]
前記実施例1〜9、比較例1〜7では、Ag−WC−Ag2Te接点にCo,Ni,Feなどの補助成分の存在しない接点について示したが、本発明を適応する接点では、補助成分として所定量範囲のCo,Ni,Feが存在しても本発明の目的を達する。
[Examples 10 to 14], [Comparative Example 8]
In Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 7, the Ag—WC—Ag 2 Te contacts are shown for contacts that do not have auxiliary components such as Co, Ni, and Fe. However, in the contacts to which the present invention is applied, auxiliary contacts are used. The object of the present invention is achieved even when Co, Ni, and Fe in a predetermined amount range exist as components.
すなわち、補助成分としてCoが0.1質量%、1質量%、5質量%(実施例10〜12)の場合では、耐電圧特性は(評価A、A〜B、B)を示し良好である。裁断電流特性も(評価B、B〜C)示し両特性が両立する。 That is, in the case where Co is 0.1% by mass, 1% by mass, and 5% by mass (Examples 10 to 12) as the auxiliary component, the withstand voltage characteristics are (Evaluation A, A to B, B) and good. . Cutting current characteristics are also shown (Evaluations B and B to C), and both characteristics are compatible.
Coに代わってNi、Feを利用しても耐電圧特性は(評価A〜B)を示し良好である。裁断電流特性も(B〜C)を示し両特性が両立する(実施例13〜14)。 Even when Ni or Fe is used in place of Co, the withstand voltage characteristics are (evaluation A to B) and are good. The cutting current characteristics also show (B to C), and both characteristics are compatible (Examples 13 to 14).
これに対して、補助成分としてCoが10質量%(比較例7)の場合では、耐電圧特性が(評価B)を示し良好であるが、裁断電流特性が(評価Z)を示し不合格となり両特性の両立は達成できない。 On the other hand, in the case where Co is 10% by mass (Comparative Example 7) as an auxiliary component, the withstand voltage characteristic is (Evaluation B) and good, but the cutting current characteristic is (Evaluation Z) and is rejected. Both characteristics cannot be achieved.
以上によって、Ag−WC−Ag2Te接点中の補助成分としてCo、Ni又はFe量は、5%以下の範囲が好ましい(実施例9〜11)。 As described above, the amount of Co, Ni, or Fe as an auxiliary component in the Ag—WC—Ag 2 Te contact is preferably in the range of 5% or less (Examples 9 to 11).
[実施例15〜17]、
前記実施例1〜14、比較例1〜8では、Ag−WC−Ag2Te接点では、WCについて示したが、本発明を適応する接点では、WCに限定することなく本発明の目的を達する。
[Examples 15 to 17]
In Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 8, the Ag-WC-Ag 2 Te contact is shown for WC. However, the contact to which the present invention is applied is not limited to the WC, and the object of the present invention is achieved. .
すなわち、WCに代替してMoC、W,Moを含有する実施例15〜17の場合であっても、耐電圧特性は(評価B、A〜B)を示し良好である。裁断電流特性も(C)を示し両特性が両立する。 That is, even in the case of Examples 15 to 17 containing MoC, W, and Mo instead of WC, the withstand voltage characteristics are (evaluation B, AB) and are good. The cutting current characteristic also shows (C), and both characteristics are compatible.
5…電極棒、6…電極棒、7…電極、8…電極、13a…接点、電極13b…接点
5 ... electrode rod, 6 ... electrode rod, 7 ... electrode, 8 ... electrode, 13a ... contact,
Claims (7)
焼結後に成形加工して得られた接点を、ろう付けにより真空バルブの電極に接合を、接点の加熱保持時間を30分以内とし、接合後の冷却時における接合温度からAg2Teの溶融温度−200℃までの温度範囲における冷却速度を10℃/秒以上の条件で行う工程と、
を有することを特徴とする真空バルブの製造方法。 Sintering of the raw material of the contact material for the vacuum valve containing Ag, silver telluride and tungsten carbide is performed at a temperature range from the melting temperature of Ag 2 Te to the melting temperature of Ag 2 Te at −200 ° C. during cooling after sintering. A step of performing a cooling rate at 10 ° C./second or more under the conditions;
The contact obtained by forming after sintering is joined to the electrode of the vacuum valve by brazing, the contact holding time is within 30 minutes, and the melting temperature of Ag 2 Te from the joining temperature during cooling after joining A step of performing a cooling rate in a temperature range up to -200 ° C under a condition of 10 ° C / second or more,
A method for manufacturing a vacuum valve, comprising:
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