[发明专利]电极材料的制造方法和电极材料

说明书

技术领域

本发明涉及用于真空断续器(vacuum interrupter)等的电极的电极材料的制造方法和电极材料。

背景技术

要求真空断续器的接点材料满足特性例如(1)分断容量大、(2)耐电压性能高、(3)接触电阻低、(4)耐熔接性(deposition resistance property)高、(5)接点消耗低、(6)电流斩波低、(7)加工性优异和(8)机械强度高。

由于这些特性中的一些彼此冲突，因此不存在满足所有上述特性的接点材料。Cu-Cr电极材料具有特性例如分断容量大、耐电压性能高和耐熔接性高。因此，它们广泛地用作真空断续器的接点材料。而且，报道了在Cu-Cr电极材料中具有较细粒径的Cr颗粒的电极材料在分断电流和接触电阻方面优异(例如，非专利文献1)。

近年来，使进行真空断路器的灭弧的真空断续器具有较小的尺寸和较大的容量方面取得进展。因此，对耐电压性能优于常规材料的耐电压性能的Cu-Cr基接点材料的需求不断增长，该Cu-Cr基接点材料对于使真空断续器具有较小尺寸是必需的。

例如，在专利文献1中，记载了电极材料的制造方法，其中，作为电特性例如电流分断性能和耐电压性能优异的Cu-Cr基电极材料，将用作基材的Cu、用于改善电特性的Cr和用于使Cr颗粒较细的耐热元素(Mo、W、Nb、Ta、V、Zr)的各个粉末混合在一起，然后将该混合粉末放入模具中，然后加压成型并制成烧结体。具体地，将耐热元素例如Mo、W、Nb、Ta、V或Zr添加到含有具有200-300μm的粒径的Cr作为原料的Cu-Cr基电极材料中，并且通过微细组织技术使Cr微细化，促进Cr元素和耐热元素的合金化过程，使微细的Cr-X(与耐热元素形成固溶体的Cr)颗粒在Cu基材组织内部的析出增加，并且使具有20-60μm的直径的Cr颗粒以其内部具有耐热元素的构成均匀地分散在Cu基材组织中。

此外，在专利文献2中，没有通过微细组织技术，将通过将作为耐热元素的反应产物的单一固溶体粉碎而得到的粉末与Cu粉末混合，随后加压成型，然后烧结以制造在电极组织中含有Cr和耐热元素的电极材料。

通过形成专利文献2中记载的耐弧金属的微细分散组织，从而改善耐电压性能和分断性能，但耐熔接性能变差以导致在电极的关闭状态下施加大电流时电极之间的熔接。这种耐熔接性能的降低导致真空断路器具有较大的尺寸，并且对于大量生产而言，这已成为课题。

因此，我们尝试通过将低熔点金属(例如，Te等)添加到具有MoCr微细分散组织的电极材料中从而制造具有优异的耐电压性能和耐熔接性能的电极材料。

但是，在含有添加到其中的低熔点金属的MoCr微细分散电极材料的烧结步骤中，存在电极内部产生空孔以导致电极材料的填充百分率降低的风险。此外，存在由于烧结炉的温度分布而在填充百分率上产生波动的风险。如果由于电极材料中空孔的产生而使电极材料的填充百分率降低，则存在钎焊步骤中钎焊料(例如，Ag)被吸入电极内部的空孔中以导致电极材料的钎焊困难的风险。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2002-180150号公报

专利文献2：特开平4-334832号公报

专利文献3:特开2005-135778号公报

非专利文献

非专利文献1：Rieder,F.u.a.，“The Influence of Composition and Cr Particle Size of Cu/Cr Contacts on Chopping Current,Contact Resistance,and Breakdown Voltage in Vacuum Interrupters”，IEEE Transactions on Components，Hybrids，and Manufacturing Technology，第12卷，1989，273-283

发明内容

本发明的目的是提供有助于含有低熔点金属的电极材料的填充百分率的改善并且有助于电极材料的填充百分率的波动的减小的技术。

用于实现上述目的的本发明的电极材料的制造方法包括：将Cr与耐热元素的固溶体粉末、Cu粉末和低熔点金属粉末混合，由此得到混合粉末，该固溶体粉末以Cr大于耐热元素的重量比含有Cr和耐热元素；和在1010℃或更高且低于1038℃的温度下烧结通过压制该混合粉末制备的成型体(compact，压实体)。