电触点材料、电触点对和断路器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电触点材料、电触点对和断路器，特别是涉及使用以银为基础的合金 制作的电触点材料、电触点对和断路器。
【背景技术】
[0002] 在发电厂或变电站等大型设施、或者大楼或工场、一般家庭的配电盘中，使用着用 于断开电流的断路器或开闭器。典型地，断路器具有如下构成，具有由固定触点和可动触点 构成的一对电触点，在可动触点与固定触点接触（闭合）的状态时电流流通，在可动触点从 固定触点开放时电流被断开。
[0003] 断路器所使用的电触点必须由电和热的优良导体、且不易由于在开放触点时产生 的电弧放电而熔融、蒸发的材料形成。因此，通常使用通过将良导体的材料与高熔点、高沸 点的材料组合而制作的Cu-W(铜一钨）材料或Ag-W(银一钨）材料等。有时也使用 Mo(钥）或WC(碳化钨）代替W。
[0004] 断路器有各种各样的类型，在用于送配电和受配电的高压、大电流电路中，主要利 用真空断路器、气体断路器、空气断路器等。在这些断路器中，采用使用真室阀式触点、或向 触点间供给sf6气体或空气流的结构，以使得电流断开时在固定触点与可动触点间产生的 电弧放电容易在短时间内消灭。由于在高压、大电流用途中电弧放电容易持续，所以需要上 述的消弧对策以适当地断开电流。
[0005] 另一方面，作为使用低压低电流的家庭用的电流断路器，使用配线用断路器。配线 用断路器通常在触点暴露于大气中的状态下使用。例如，在专利文献1和2中，公开了一种 作为配电盘所使用的断路器的电流断路器。进一步具体而言，在专利文献1中公开了一种 通过热自动断开的断路器，在专利文献2中公开了一种电磁式的断路器。
[0006] 在触点不暴露于大气中的真空断路器或气体断路器中，可以使用比较多样的触点 材料，例如，可以使用能够以低成本制作的Cu-W系触点。另一方面，在如配线用断路器那 样于大气中进行触点的开闭的断路器中，优选由不易发生氧化的材料形成触点，实际上能 够使用的材料受到限制。例如，由于上述Cu-W系触点容易氧化，所以难以在大气中使用。 因此，在配线用断路器中，通常广泛使用例如由以银为基础的合金构成的触点材料，更具体 而言为Ag-WC(银一碳化鹤）系的触点材料等。
[0007] 此外，Ag- WC系的触点材料也有时在真空断路器等中使用。例如，在专利文献3 中公开了一种在Ag基体中具有粒径不同的两种WC颗粒的真空阀式触点。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本特开平5 - 28898号公报
[0011] 专利文献2 :日本特开平5 - 89764号公报
[0012] 专利文献3 :日本特开2008 - 019481号公报
[0013] 专利文献4:日本特开昭57-35654号公报
[0014] 专利文献5 :日本特开平11 一 269579号公报
[0015] 专利文献6 :日本特开昭62 - 77439号公报
[0016] 专利文献7 :日本特开昭57 - 169046号公报
[0017] 如上所述，Ag-WC系触点适合在大气中使用。但是，因为含有银，所以与以铜等 为基础的触点相比存在制造成本高的问题。尤其是在银的价格高涨的现在，需求尽量减少 银的使用量。
[0018] 作为降低Ag-WC系触点中银的使用量的技术，在专利文献4中公开了一种使用 银一金属碳化物一镍系触点，在维持触点材料的耐电弧性和消耗特性的基础上减少银的含 量的技术。进一步具体而言，在专利文献4中记载了一种银基的触点材料，其以体积比计含 有金属镍10~40%、金属碳化物（例如WC等）10~40%。
[0019] 但是，根据本发明的发明人的研究，专利文献4中记载的触点由于Ni的含量高达 10~40%而Ag的含量少，因此可知，尤其是在作为配线用断路器的触点使用的情况下，接 触电阻（接触时的电阻）增高，触点容易成为高温。另外，Ni的导热系数为90W/m*K，远低 于Ag的导热系数430W/m?K，因此，在Ni含量多时，蓄积在Ni的热使周围的Ag熔融，容易 使触点的消耗量增加。
[0020] 此外还已知在Ag-WC系触点中添加Ni的技术。例如，在专利文献5中记载了使 作为配线用断路器的触点使用的Ag-W/WC系材料中含有P(磷），并且还可以任意添加Ni。 但是，专利文献5中尽管将可以在Ag-W/WC系材料中添加磷合金Ni-P作为一例记载， 但没有公开必须含有Ni的触点。
[0021] 另外，在专利文献6中记载了在真空阀触点中，使Ag-WC系触点中含有粒径 0. 2~5. 0i!m的钴或镍的技术。在该技术中，钴或镍是为了使切断特性稳定化而添加的。 在此，切断特性的稳定化是指，为了不会因真空断路器的切断现象（在真空环境下断开时， 电流（电弧放电）在零点前强制地被切断且产生急剧的电流变化的现象）而产生高电涌电 压，减小切断电流值，且使偏差少。这样，专利文献6中记载了为了切断特性的稳定化而添 加钴或镍，未给出在配线用断路器等不需要切断特性的断路器中，在Ag-WC系触点中添加 钴或镍的技术启示。
[0022] 如以上说明，虽然目前已知含有Ni的Ag-WC系触点材料，但是，组成比未实现最 优化，另外，以在大气中使用为前提，对于通过添加Ni而不使触点性能降低、实现低成本化 还没有充分的研究。
[0023] 另外，本发明的发明人的研究结果可知，将含有Ni的Ag-WC系触点作为可动触 点在大气中使用的情况下，如果不能适当地选择固定触点的材料，就会导致消耗特性和耐 电弧性降低。
[0024] 此外，一直以来对于由不同的材料形成可动触点和固定触点的技术进行着研究， 例如，已知可动触点使用Ag-WC触点、固定触点使用Ag-WC-Gr触点的方法（例如，专 利文献7)。但是，在专利文献7中，含有Ni等铁系元素和石墨Gr的Ag-WC系触点用于配 线用断路器的可动触点和固定触点双方，在该情况下，有时会导致消耗性能和绝缘特性降 低。
【发明内容】
[0025] 本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种抑制银的使用量、并且触 点性能良好的电触点、电触点对以及具备它们的断路器。
[0026] 本发明的实施方式的触点材料为在大气中使用的电触点材料，由2.0体积％ (vol% )以上且不足10. 0体积％的镍、20. 0体积％以上50. 0体积％以下的碳化钨、余量的 银和不可避免的杂质构成。
[0027] 在某实施方式中，上述触点材料含有5. 0体积％以上9. 0体积％以下的上述镍。
[0028] 本发明的实施方式的电触点对由在大气中开闭的第一触点和第二触点构成，上述 第一触点由上述的Ag-WC-Ni系电触点材料构成，上述第二触点由含有碳化钨、石墨、银 和不可避免的杂质的电触点材料构成。
[0029] 在某实施方式中，上述第二触点含有65体积％以上的上述银。
[0030] 在某实施方式中，上述第二触点还含有镍。
[0031] 在某实施方式中，上述第二触点还含有金属碳化物。
[0032]在某实施方式中，上述金属碳化物含有碳化钥；。
[0033] 本发明的实施方式的断路器具备上述的电触点对，且具备：由上述第一触点构成 的可动触点；由上述第二触点构成的固定触点；和使上述固定触点和上述可动触点开闭的 开闭机构，使上述固定触点和上述可动触点开闭的动作在大气中进行。
[0034] 在某实施方式中，上述断路器以施加100V以上400V以下的电压的方式构成。
[0035] 发明效果
[0036] 根据本发明的实施方式的触点材料，能够降低银的量，并且，能够实现现有技术同 等以上的耐久性、接触电阻的降低。
【附图说明】
[0037] 图1是表示本发明的实施方式的配线用断路器的图，（a)是立体图，（b)是截面图。
[0038] 符号说明
[0039] 2 :固定触点；4 :可动触点；6 :开闭机构；8 :消弧装置；12 :电源侧端子；14 :负载 侦U端子；16 :把手；100 :配线用断路器。
【具体实施方式】
[0040] 下面，参照【附图说明】本发明的实施方式，但是，本发明不限于此。
[0041] 本发明实施方式的电触点材料为由含有Ni的Ag-WC系合金构成的触点材料 (以下，有时称为Ag-WC-Ni系触点材料）。进一步具体而言，电触点材料以体积比计包 括2vol% (体积％ )以上且不足lOvol% (体积％ )的镍（Ni)、20vol% (体积％ )以上 50vol% (体积％ )以下的碳化钨（WC)、余量的银（Ag)和不可避免的杂质。该触点材料由 以Ag为基础的合金形成，难以氧化，因此，在大气中也适合使用。并且，降低了Ag的量，能 够较廉价地制造。
[0042] 之所以将Ni的含量设定为2vol%以上且不足lOvol%，是因为在Ni的含量不足 2vol%时，银的使用量相对增多，对成本降低的贡献少，且断开时的消耗增多。另外，在Ni 的含量为l〇vol%以上时，接触电阻增大。Ni含量的更优选的范围为5vol%以上9vol%以 下。
[0043] 另外，之所以将WC的含量设为20vol%以上50vol%以下，是因为在不足20vol% 时，银的使用量相对增多，对成本降低的贡献少，且断开消耗增大，在超过50vol%时，接触 电阻显著增大。WC含量的更优选的范围为30vol%以上45vol%以下。
[0044] 另外，余量的Ag含有40vol%以上78vol%以下。由于含有这样量的Ag，不会大幅 降低触点性能，Ag的使用量降低。Ag含量的更优选的范围为43vol%以上63vol%以下。
[0045] 此外，作为电触点材料中所含的不可避免的杂质，例如可以列举氧。或者作为不可 避免的杂质也可以含有不足〇.lvol%的Al、Si、Se、Te、Bi、Zn、Cd、In、Ca、Na等金属元素。 另外，还可以以置换Ni的一部分的形式，含有Fe、Co等铁族元素作为不可避免的杂质，但 是，其含量优选低于包括Ni的铁族元素整体的8vol%。