[发明专利]触点材料

说明书

本发明涉及用于需要有优良的截断特性和耐压特性的真空短路器等的开闭电极的触点材料。

现有的真空管的触点除了由耐熔接特性、耐压特性和断路特性所代表的基本三要素之外，还需要维持提高截断特性、耐印记消耗特性、接触电阻特性和温度上升特性等，由此而由各种材料构成。但是，由于上述要求特性大多要求相互相反的材料物理性质，就不可能用一种元素而完全满足要求。因此，通过材料的复合和材料粘结等，来进行符合高耐压用途或低截断用途等这样的特定用途的触点材料的开发，由此而发挥优良的特性。

作为满足上述基本三要素的大电流断路用触点材料，象例如日本专利公告公报：特公昭41-12131号和特公昭44-23751号中所记载的那样，公开了含有5重量％以下的铋Bi和碲Te这样的防熔接成分的铜-铋(Cu-Bi)合金和铜-碲(Cu-Te)合金等。

但是，由于铜-铋合金析出到结晶晶间的脆的铋Bi以及铜-碲合金析出到结晶晶间和结晶晶内的脆的Cu₂Te使得合金本体变脆，而实现了低熔接脱离力，则在大电流断路特性上是优良的。同样，作为满足基本三要素的高耐压·大电流电路用触点材料，铜-铬(Cu-Cr)合金是公知的。该铜-铬合金与铜-铋合金和铜-碲合金相比，由于构成成分之间的蒸汽压差较少，而具有能够期待均匀的性能发挥的优点，而在使用中是优良的。

另一方面，作为低截断性触点材料，如在日本专利申请：特愿昭42-68447号中所记载的那样，银-碳化钨(Ag-WC)合金(银为40％)是公知的。该合金通过碳化钨WC的热电子释放效果和银Ag的适度的蒸汽压的相乘的作用而发挥了优良的低截断性，因此被广泛使用。

其中，考虑到真空短路器进一步改善下述两个课题来实现更高性能。其一是：当不充分考虑而在电动机负荷等感性电路中使用真空管来切断电流时，就会发生过度的异常浪涌电压，而对负荷机器的绝缘性产生不良影响。

该异常浪涌电压的发生原因，在真空中进行的断路时，会出现在低电流侧发生的截断现象(不等待交流电流波形的自然零点而强制地进行电流断路)。在此情况下，异常浪涌电压的值Vs与电路的浪涌阻抗Zo和电流截断值Ic成比例。这样，作为用于把异常浪涌电压的值Vs抑制得较低的一个措施，需要降低电流截断值Ic，相对于该要求，利用银-碳化钨合金来作为有益的触点合金的一个。    

其二是：在真空短路器中，在电流断路后，在真空管内会发生闪络，而存在引起触点之间再次成为导通状态(此后放电不继续进行)的现象的情况。该现象被成为再起弧，虽然其发生的机理不明，但是，在电路一度成为电流断路状态之后，由于再次急剧地变为导通状态，则异常过电压易于发生。

在使用银-碳化钨合金的断路器中，根据把电容器组(群)进行切断而使再起弧发生的实验，由于观测到了非常大的过电压的发生和过大的高频电流的发生，因而要求开发对银-碳化钨合金抑制再起弧发生的技术。

虽然银-碳化钨合金的再起弧现象的发生机理尚未得知，但是，根据本发明人实验中的观察，再起弧以相当高的频率发生在真空管内的触点与触点之间、触点与电弧屏蔽之间。由此，本发明人研究了例如抑制在触点受到电弧时所放出的突发性气体的技术和使触点的表面形状最优化的技术等，而得到对再起弧的发生抑制非常有效的技术，从而对再起弧发生的抑制有所贡献。

即，注意在银-碳化钨合金的加热过程中所放出的气体总量、气体的种类和放出形态，来详细地进行与再起弧发生相关的观察，在熔融点附近，在非常短的时间内而且脉冲状地突发放出的气体较多的触点上，再起弧发生率变高。

因此，通过改进烧结技术，以便于在银Ag的熔融温度以上进行加热等，来预先除去银-碳化钨合金中的突发气体放出的一个因素，以及抑制银-碳化钨合金中的孔隙和组织的偏析，由此就能降低再起弧现象的发生。但是，对于近年来更进一步抑制再起弧发生的要求，在确认了改善的必要性的同时，其他措施的开发变得重要起来。