真空阀制造技术

作为接点，采用｛Ｗ－ＣｕｘＳｂ－余量Ｃｕ｝合金；作为该合金中的耐电弧成分，采用粒径为０．４～９μｍ并且含量为６５～８５％的Ｗ或ＷＭｏ；作为辅助成分，采用粒径为０．０２～２０μｍ并且含量为０．０９～１．４％的ＣｕｘＳｂ，ｘ＝１．９～５．５，平均粒子间距为０．２～３００μｍ。另外，作为导电成分，采用Ｃｕ、ＣｕＳｂ固溶体，在该ＣｕＳｂ固溶体中存在０．５％以下呈固溶状态的Ｓｂ。结果使得，在受到电弧作用时，能够减少由蒸发所引起的ＣｕｘＳｂ的飞散，抑制在接点面上产生对再起弧的发生具有不利影响的明显的龟裂，减轻Ｗ粒子的飞散脱落，减少接点表面的熔化和飞散损伤，并能同时提高接点的再起弧抑制特性和接触电阻特性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能够在真空中阻断电流通过的真空阀以及用于搭载该真空阀的真空开关装置，特别是涉及对真空阀接点的接触电阻特性和再起弧特性的改善。搭载在真空开关器或真空断路器中的真空阀的接点由各种原材料构成，这些原材料必须能够维持和提高以耐熔融粘合特性、耐电压特性、阻断特性为代表的基本三要素，除此之外，还要求维持和提高断路特性、耐消耗性、接触电阻特性、温升特性等性能。然而，上述的特性在许多情况下要求相互矛盾的材料物性，因此，只依靠一种元素是不可能充分满足要求的。因此，人们正在通过材料复合化和原材料包覆等手段来开发各种能够满足大电流断路用途、耐高电压用途等各种特定用途的接点材料，借此发挥其更优良的特性。例如，作为能够满足基本三要素的大电流断路用接点材料，已知的有含5重量％以下象Bi或Te之类熔融粘合防止成分的Cu-Bi合金和Cu-Te合金(特公昭41-12131号、特公昭44-23751号)。由于Cu-Bi合金在结晶晶界处析出的脆性Bi和Cu-Te合金在结晶晶界处和晶粒内析出的脆性Cu2Te能使合金本身变脆，因此能够实现低的熔粘解脱力，所以它们的大电流断路特性优良。另一方面，作为耐高压·大电流断路用接点材料，已知的有Cu-Cr合金。这种合金由于构成成分之间的蒸气压差比上述的Cu-Bi合金和Cu-Te合金都少，因此可以期望发挥其均匀性能的优点，故从使用方面考虑是优良的材料。另外，作为耐高电压的接点材料，已知的有Cu-W合金。这种合金由于具有高熔点材料的效果，因此能够发挥优良的耐电弧性。在真空断路器或真空开关器中，当电流断路之后在真空阀内会产生飞弧，从而会诱发在接点之间再接通状态(以后不继续放电)的现象。这种现象被称为再起弧现象，但是这种现象的发生机理尚不清楚。由于电路在一旦成为电流断路状态之后又突然地变成接通的状态，因此容易产生异常的过电压。特别是通过电容器组断路时发生再起弧的实验，可观察到有很大的过电压发生或者过大的高频电流通过。因此，人们力求开发一种能够抑制再起弧现象发生的技术。如上所述，再起弧现象发生的机理尚不清楚，但是根据本专利技术者们的实验观察，再起弧现象在真空阀内的接点与接点之间、接点与防弧板之间以相当高的频率发生。为此，本专利技术者们发现，例如，能够抑制接点在受到电弧作用时放出突发性气体的技术，能够使接点表面状态最佳化的技术等都是能够抑制再起弧发生的极有效的技术，都可以大幅度地减少再起弧的发生次数。然而，由于近年来对真空阀提出了耐高电压化的要求、大电流断路化的要求，特别是小型化的要求，使得接点的更低的再起弧化就成为必要的任务。也就是说，近年来，随着用户使用条件的苛刻化，负荷正朝多样化发展。作为最近的显著倾向，可以举出，负荷正在向电抗器电路、电容器电路方面相应地扩大，从而使得对接点材料的开发和改良就成为当务之急。对于电容器电路来说，由于施加2至3倍于常规的电压，使得在电流断路、电流开合时产生的电弧显著地损伤了接点的表面，结果导致了接点表面的粗糙化或消耗脱落。这样的表面粗糙化和脱落随之导致了接触电阻的增高，可以认为，这就是引起再起弧发生的原因之一。虽然究竟哪一方面是最初的触发原因尚不清楚，但是由于原因与结果的反复作用，使得再起弧现象的发生频率和接触电阻值不断增大。然而，尽管再起弧现象从提高制品可靠性的观点来看是重要的，然而，用于防止再起弧的技术，当然连同引起再起弧的直接原因都还没有搞清楚。本专利技术者们对Cu-W合金或Cu-Mo合金在加热过程中放出的气体的总量、气体的种类和放出的状态，及其与再起弧发生的关系进行了详细的观察，结果发现，对于那些在熔点附近的温度下能够在极短时间内脉冲性地突然放出许多气体的接点来说，其再起弧的发生率也较高。因此，通过将Cu、W原料、Cu、Mo原料、Cu-W接点合金或Cu-Mo接点合金预先加热至其熔点附近或熔点以上的温度来预先排除Cu-W合金中或Cu-Mo接点合金中突然放出气体的一个原因，或者通过对Cu-W接点表面层或Cu-Mo接点表面层进行高温时效处理，或者通过改进烧结技术来抑制Cu-W合金或Cu-Mo合金中孔隙或组织的偏析，都可以减轻再起弧现象的发生。然而，鉴于近年来对于进一步抑制再起弧发生的要求，人们认为有进一步改善的必要，因此对其他相关技术的开发就变得很重要。如上所述，作为耐高压的接点材料，可以使用比上述的Cu-Bi合金、Cu-Te合金和Cu-Cr合金更优良的Cu-W合金或Cu-Mo合金，但是，对于更强的低再起弧化的要求来说，这些材料还不能说是十分理想的接点材料。也就是说，即使是对于迄今为止可以作为优选材料使用的Cu-W合金或Cu-Mo合金来说，在过苛的高电压领域以及在伴随发生冲击电流的电路中仍然发生再起弧现象以及存在由于Cu-W合金或Cu-Mo合金的材料特性所引起的接触电阻特性不稳定的问题，人们指出该问题应作为课题来研究。因此，人们希望在将上述基本三要素保持一定水平的基础上开发出一种尤其是在再起弧特性和接触电阻特性方面皆优良的真空阀用接点材料。本专利技术的目的之一是通过使Cu-W合金或Cu-Mo合金的冶金等各方面的条件最佳化来提供一种具有能够同时提高接触电阻特性和再起弧特性的接点的真空阀，以及用于搭载该真空阀的真空开关装置。为了达到上述目的，在一个通过真空中进行接点的开合来实现电流断路和接通的真空阀中，上述的接点使用由下述成分构成的接点材料来制造，所说成分为作为耐电弧成分其平均粒径为0.4～9μm并且其含量为65～85重量％的W、作为再起弧稳定化辅助成分其含量为0.09～1.4重量％的CuxSb化合物、作为导电成分其含量为余量的Cu或CuSb合金。当W的平均粒径超过6μm时，就会损害CuxSb化合物的均匀分散性。而如果不足0.4μm，则残存于原料中的气体量增多，不利于作为接点材料使用。W量处于65～85重量％的范围内时，对接触电阻特性和再起弧特性两方面都有利，因此是较好的范围。当W的量超过82重量％时，其接触电阻特性降低，而当W的量不足70重量％，其再起弧特性降低。CuxSb化合物的量处于0.09～1.4％的范围内时，对接触电阻特性和再起弧特性两方面都有利，因此是较好的范围。当CuxSb化合物的量超过1.4％时，接触电阻特性和再起弧特性二者皆降低。当CuxSb化合物的量不足0.09％时，接点合金中的Sb量难以控制，因此在接点表面上的Sb成分不能均匀地分散分布，从而使接触电阻特性和再起弧特性二者都降低。另外，在一个通过真空中进行接点的开合来实现电流断路和接通的真空阀中，上述的接点使用由下述成分构成的接点材料来制造，所说的成分为作为耐电弧成分其平均粒径为0.4～9μm而且其含量为65～85重量％的W与平均粒径为0.4～9μm并且其含量为0.001～5重量％的Mo按照粗细为0.4～10μm的范围进行一体化而形成的物质、作为再起弧稳定化辅助成分其含量为0.09～1.4重量％的CuxSb化合物、作为导电成分其含量为余量的Cu或CuSb合金。少量预定量Mo的存在，可以在进行断路动作或开合动作时使W能承受热的和机械的冲击，能够改善W的塑性变形能力，并能发挥抑制W在极微小部分产生碎片的效果。其结果使得再起弧的发生频率特别是其不稳定幅度有所降低。当Mo量超过5重量％时，其效果降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空阀，在该真空阀中，通过在真空中进行接点的开合来实现电流的断路和接通，上述接点使用一种由： 平均粒径为０．４～９μｍ并且其含量为６５～８５重量％的Ｗ、 ０．０９～１．４重量％的ＣｕｘＳｂ化合物、 余量为Ｃｕ或ＣｕＳｂ合金 共同构成的接点材料制成。

【技术特征摘要】
JP 1999-2-2 025376/19991.一种真空阀，在该真空阀中，通过在真空中进行接点的开合来实现电流的断路和接通，上述接点使用一种由平均粒径为0.4～9μm并且其含量为65～85重量％的W、0.09～1.4重量％的CuxSb化合物、余量为Cu或CuSb合金共同构成的接点材料制成。2.一种真空阀，在该真空阀中，通过在真空中进行接点的开合来实现电流的断路和接通，上述接点使用一种由以平均粒径为0.4～9μm并且其含量为65～85重量％的W与平均粒径为0.4～9μm并且其含量为0.001～5重量％的Mo按照粗细为0.4～10μm的范围进行一体化而形成的物质、0.09～1.4重量％的CuxSb化合物、余量的Cu或CuSb合金共同构成的接点材料制成。3.一种真空阀，在该真空阀中，通过在真空中进行接点的开合来实现电流的断路和接通，上述接点使用一种由平均粒径为0.4～9μm并且其含量为50～75重量％的Mo、0.09～1.4重量％的CuxSb化合物、余量为Cu或CuSb合金共同构成的接点材料制成。4.一种真空阀，在该真空阀中，通过在真空中进行接点的开合来实现电流的断路和接通，上述接点使用一种由以平均粒径为0.4～9μm并且其含量为50～75重量％的Mo与平均粒径为0.4～9μm并且其含量为0.001～5重量％的W按照粗细为0.4～10μm的范围进行一体化而形成的物质、...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥富功，草野贵史，大岛岩，本间三孝，山本敦史，西村隆宣，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]