电极材料的制造方法和电极材料技术

本发明专利技术为含有Cu、Cr、耐热元素和低熔点金属的电极材料的制造方法。将Cr粉末和耐热元素粉末以Cr大于耐热元素的重量比混合在一起。将耐热元素粉末和Cr粉末的混合粉末焙烧。将通过焙烧得到并且含有耐热元素和Cr的固溶体的MoCr固溶体粉碎，然后分级。将分级的MoCr固溶体粉末、Cu粉末和低熔点金属粉末混合在一起，然后在1010℃或更高且低于1038℃的温度下烧结，由此得到电极材料。

Fabrication methods and electrode materials for electrode materials

The invention is a manufacturing method of electrode materials containing Cu, Cr, heat resistant elements and low melting point metal. The Cr powder and the heat resistant element powder are mixed with the weight ratio of Cr larger than the heat-resistant element. The mixture of heat resistant element powder and Cr powder is roasted. The MoCr solid solution of solid solution containing heat-resistant elements and Cr will be crushed by roasting and then graded. The graded MoCr solid solution powder, Cu powder and low melting point metal powder were mixed together, then sintered at 1010 or higher temperature and below 1038 C, and the electrode material was obtained.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电极材料的制造方法和电极材料
本专利技术涉及用于真空断续器(vacuuminterrupter)等的电极的电极材料的制造方法和电极材料。
技术介绍
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(depositionresistanceproperty)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.，“TheInfluenceofCompositionandCrParticleSizeofCu/CrContactsonChoppingCurrent,ContactResistance,andBreakdownVoltageinVacuumInterrupters”，IEEETransactionsonComponents，Hybrids，andManufacturingTechnology，第12卷，1989，273-283
技术实现思路
本专利技术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专利技术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)。此外，根据用于实现上述目的的本专利技术的电极材料的制造方法，在电极材料的制造方法中，固溶体粉末通过将耐热元素粉末和Cr粉末的混合粉末焙烧以得到烧结体、然后将烧结体粉碎来制备，并且耐热元素粉末具有10μm或更小的中值粒径。此外，根据用于实现上述目的的本专利技术的电极材料的制造方法，在电极材料的制造方法中，固溶体粉末通过将耐热元素粉末和Cr粉末的混合粉末焙烧以得到烧结体、然后将烧结体粉碎来制备，并且Cr粉末的中值粒径大于耐热元素的中值粒径且为80μm或更小。此外，根据用于实现上述目的的本专利技术的电极材料的制造方法，在电极材料的制造方法中，Cu粉末具有100μm或更小的中值粒径。此外，根据用于实现上述目的的本专利技术的电极材料的制造方法，在电极材料的制造方法中，将固溶体粉末分级以具有200μm或更小的粒径，然后将分级的固溶体粉末与Cu粉末和低熔点金属粉末混合。此外，用于实现上述目的的本专利技术的电极材料是如下的电极材料，其包括39.88-89.96重量％的Cu、4.99-47.98重量％的Cr、1.99-29.99重量％的耐热元素和0.05-0.30重量％的低熔点金属，并且电极材料通过下述制备：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；压制混合粉末；然后在1010℃或更高且低于1038℃的温度下烧结。用于实现上述目的的本专利技术的真空断续器为使得可动电极或固定电极装备有所述电极材料作为电极接点。附图说明[图1]为根据本专利技术的实施方式的电极材料制造方法的流程图。[图2]为示出具有根据本专利技术的实施方式的电极材料的真空断续器的示意性截面图。[图3]为示出烧结温度与填充百分率之间的关系的特性图。[图4]为根据比较例1的电极材料的截面显微照片。[图5]为根据实施例1的电极材料的截面显微照片。具体实施方式参照附图对根据本专利技术的实施方式的电极材料制造方法和电极材料以及具有本专利技术的电极材料的真空断续器进行详细说明。在实施方式的说明中，除非另有说明，粒径(中值粒径d50)、平均粒径等是指采用激光衍射型粒径分布测定装置(CILAS公司；CILAS1090L)确定的值。此外，在限定粉末的粒径的上限(或下限)的情况下，其是指用具有粒径的上限值(或下限值)的开口的筛分级的粉末。在本专利技术之前，本专利技术人使用以Cr大于Mo的重量比含有Mo和Cr的MoCr固溶体粉末和Cu粉末采用烧结法制备电极材料(例如，日本专利申请2015-93765)。该电极材料为具有使MoCr合金在Cu基材中微细分散的组织并且与常规的CuCr电极材料相比具有优异的耐电压性能和耐熔接性能的电极材料。此外，当使用以Cr大于Mo的重量比含有Mo和Cr的MoCr固溶体粉末时，与使用以Cr小于Mo的重量比含有Mo和Cr的MoCr固溶体粉末的情形相比，产生具有较高耐熔接性能的电极材料。为了使真空断路器中用于进行电极的开闭动作的操作机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种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，所述固溶体粉末以所述Cr大于所述耐热元素的重量比含有所述Cr和所述耐热元素；和在1010℃或更高且低于1038℃的温度下烧结通过压制所述混合粉末制备的成型体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.24 JP 2015-1260861.一种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，所述固溶体粉末以所述Cr大于所述耐热元素的重量比含有所述Cr和所述耐热元素；和在1010℃或更高且低于1038℃的温度下烧结通过压制所述混合粉末制备的成型体。2.根据权利要求1所述的电极材料的制造方法，其中所述固溶体粉末通过将耐热元素粉末和Cr粉末的混合粉末焙烧以得到烧结体、然后将所述烧结体粉碎来制备，并且其中所述耐热元素粉末具有10μm或更小的中值粒径。3.根据权利要求1或权利要求2所述的电极材料的制造方法，其中所述固溶体粉末通过将耐热元素粉末和Cr粉末的混合粉末焙烧以得到烧结体、然后将所述烧结体粉碎来制备，并且其中所述Cr粉末的中值粒径大于所述耐热元素的中值粒径且为80μm或更小。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：林将大，石川启太，山村健太，长谷川光佑，
申请(专利权)人：株式会社明电舍，
类型：发明
国别省市：日本,JP