專(zhuān)利名稱(chēng)：真空閥用電觸點(diǎn)及使用其的真空斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于真空斷路器、真空開(kāi)閉器等的新型真空閥用電觸點(diǎn)。
背景技術(shù)：
真空斷路器等的受配電器正在追求小型化、低價(jià)化。為此，有必要通過(guò)使真空閥內(nèi)的電觸點(diǎn)低強(qiáng)度化，降低因焦耳熱而使電觸點(diǎn)彼此熔敷時(shí)的分離力，將進(jìn)行電觸點(diǎn)開(kāi)閉動(dòng)作的操作機(jī)構(gòu)部小型化。多數(shù)電觸點(diǎn)使用在Cu基體中分散有Cr的Cr-Cu系燒結(jié)合金，作為使其低強(qiáng)度化的手段，如專(zhuān)利文獻(xiàn)1 3所示使用了添加Te等低熔點(diǎn)金屬的方法。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2005-135778號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2006-140073號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)2003-223834號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題目前的Cr-Cu系電觸點(diǎn)中，添加有數(shù)個(gè)重量％的Te等低熔點(diǎn)金屬，作為使發(fā)生熔敷時(shí)的觸點(diǎn)分離更容易的耐熔敷成分、或電流斷路后觸點(diǎn)表面皸裂的抑制成分。添加了這個(gè)程度量的低熔點(diǎn)金屬后，作為導(dǎo)電成分的Cu基體中容易出現(xiàn)缺陷或出現(xiàn)燒結(jié)不充分，有時(shí)不能得到良好的導(dǎo)電性能及斷路性能。另外，真空密封釬焊制作真空閥時(shí)，低熔點(diǎn)金屬有可能自電觸點(diǎn)揮發(fā)，有損釬焊部的健全性，可能導(dǎo)致真空閥內(nèi)的真空度低下。另一方面，在低熔點(diǎn)金屬添加量低于適當(dāng)量時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電觸點(diǎn)的低強(qiáng)度化不足，分離力的降低效果不足的情況。本發(fā)明的目的在于提供電觸點(diǎn)及使用其的真空斷路器，其可以解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，能夠充分發(fā)揮熔敷分離力的減低效果，具有優(yōu)良斷路性能和導(dǎo)電性能，同時(shí)，還可以使真空斷路器等大幅小型化。用于解決課題的手段本發(fā)明的電觸點(diǎn)的特征在于，具有分散在Cu基體中的Cr粉末，在所述Cr粉末表面設(shè)有包含相對(duì)于Cu非反應(yīng)/非固溶成分的被覆層。 另外，其特征還在于，包含所述非反應(yīng)/非固溶成分的被覆層由C、Mo、W中的任一種。還有，其特征還在于，所述Cr粉末表面的包含非反應(yīng)/非固溶成分的被覆層的厚度在0. 01 μ m以上。另外，其特征還在于，所述Cr粉末表面的75%以上由包含所述非反應(yīng)/非固溶成分的被覆層被覆。再有，其特征還在于，Cr粉末的所述被覆層和Cu基體的界面的70% 90%存在空隙。另外，其特征還在于，所述Cr粉末的含有量為15 40重量％，并保證電觸點(diǎn)的斷路性能。此外，電觸點(diǎn)的制造方法的特征在于，將Cu粉末和被覆了相對(duì)于Cu非反應(yīng)/非固溶成分的Cr粉末相混合而得到的混合粉末加壓成形，并在Cu的熔點(diǎn)以下的溫度進(jìn)行加熱
AmS口 °此外，其特征還在于，所述Cr粉末的顆粒直徑在104 μ m以下，所述Cu粉末的顆粒直徑在61 μ m以下，并確保Cr粉末在Cu基體中的分散性，確保Cu粉末的燒結(jié)性。另外，本發(fā)明提供電極，其特征在于，其形成為圓盤(pán)形狀，具有在該圓板形狀的圓中心形成的中心孔、和相對(duì)于該中心孔非接觸且由圓中心向外周部形成的多條貫通的狹縫槽，所述圓盤(pán)形狀部件包含具有上述構(gòu)成的電觸點(diǎn)，所述電極還具有與所述圓盤(pán)形狀部件的電弧發(fā)生面的相反面接合為一體的電極棒。另外，本發(fā)明提供真空閥，在真空容器內(nèi)具有一對(duì)固定側(cè)電極及可動(dòng)側(cè)電極，其特征在于，所述固定側(cè)電極及可動(dòng)側(cè)電極的至少一個(gè)具有上述電觸點(diǎn)。另外，本發(fā)明提供真空斷路器，其具有在真空容器內(nèi)具有一對(duì)固定側(cè)電極及可動(dòng)側(cè)電極的真空閥、在所述真空閥外分別與該真空閥內(nèi)的所述固定側(cè)電極及可動(dòng)側(cè)電極連接的導(dǎo)體端子、以及驅(qū)動(dòng)所述可動(dòng)側(cè)電極的開(kāi)閉裝置，其特征在于，所述真空閥包含上述的真空閥。發(fā)明效果本發(fā)明的電觸點(diǎn)具有Cr和Cu、及與Cu非反應(yīng)/非固溶的成分，在Cu基體中分散 Cr粉末，且在Cr粉末表面上具有包含與Cu非反應(yīng)/非固溶的成分的被覆層，可防止在燒結(jié)過(guò)程中，Cr和Cu之間生成空隙，Cr固溶于Cu而導(dǎo)致兩者的牢固結(jié)合，可降低Cr和Cu的界面強(qiáng)度，使將熔敷的電觸點(diǎn)彼此間分離的力減小。


圖1是表示本發(fā)明原理的示意圖2是表示本發(fā)明實(shí)施例1的電極的構(gòu)造的水平剖面圖3是圖2中的II-II線剖面圖4是本發(fā)明實(shí)施例2的真空閥的示意圖5是本發(fā)明實(shí)施例3的真空斷路器的示意圖6是本發(fā)明實(shí)施例4的路肩設(shè)置變壓器用負(fù)荷開(kāi)閉器的示意圖。
符號(hào)說(shuō)明
1...電觸點(diǎn)
la...固定側(cè)電觸點(diǎn)
lb...可動(dòng)側(cè)電觸點(diǎn)
2...狹縫槽
4,4a,4b...電極棒
6a...固定側(cè)電極
6b...可動(dòng)側(cè)電極
14...真空閥
17...上部端子
18···集電器G...空隙A...被覆層
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，造成添加有低熔點(diǎn)金屬的Cr-Cu燒結(jié)電觸點(diǎn)的強(qiáng)度減低的原因是由于Cr粉末和Cu基體之間的物理性背離。即，目前的燒結(jié)過(guò)程中低熔點(diǎn)金屬優(yōu)先熔化移動(dòng)使Cr和Cu的界面上形成空隙，造成界面強(qiáng)度的下降，使作為觸點(diǎn)材料的強(qiáng)度下降。由此得知，只要由與Cu非反應(yīng)/非固溶的成分被覆Cr粉末表面，則伴隨燒結(jié)過(guò)程中Cu 基體的燒結(jié)收縮，Cr和Cu會(huì)更可靠地出現(xiàn)物理背離。圖1根據(jù)示意圖說(shuō)明本發(fā)明的原理。(a)表示Cu基體中的Cr粒子界面。在Cr-Cu 系中，由于在Cr基體中擴(kuò)散若干的Cr，形成固溶層S，產(chǎn)生牢固的粘著力，因此耐熔敷性差。 (b)表示為了改善耐熔敷性添加了 Te的例子。由于隨著燒結(jié)過(guò)程的進(jìn)行，Te熔化移動(dòng)，在 Cr-Cu之間形成(伴隨Cu基體的收縮的)空隙G，因而改善了耐熔敷性。(c)表示本發(fā)明的構(gòu)成。通過(guò)在Cr表面設(shè)置作為與Cr非反應(yīng)/非固溶的成分的物質(zhì)的被覆層A，在燒結(jié)過(guò)程中，在Cr-Cu之間形成空隙G，改善耐熔敷性。作為該與Cu非反應(yīng)/非固溶的被覆層A的成分，優(yōu)選C、Mo、W中的任一種。通過(guò)將這些成分被覆于Cr粉末，可以防止Cr固溶于Cu中使兩者結(jié)合加強(qiáng)的情況。另外，通過(guò)僅使用C、Mo、W中的任一種，能夠防止由于非反應(yīng)/非固溶成分彼此間的反應(yīng)生成化合物從而導(dǎo)致的被覆層的脆化破壞。Cr粉末表面的非反應(yīng)/非固溶成分的被覆層A的被覆厚度采用0. 01 μ m以上，通過(guò)使具有該被覆厚度的被覆面積為Cr粉末表面的75%以上，可得到上述的Cr和Cu的界面強(qiáng)度降低效果。若厚度、面積都比該值小，則防止Cr固溶于Cu的效果不充分，得不到降低熔敷分離力的效果。通過(guò)Cr粉末表面的非反應(yīng)/非固溶成分的被覆層A，在燒結(jié)后的被覆層A和Cu基體的界面上生成空隙G。這是由于在被覆層A和Cu基體的界面不產(chǎn)生化學(xué)鍵合，伴隨Cu的燒結(jié)收縮在界面出現(xiàn)物理背離的結(jié)果。該空隙G，優(yōu)選存在于界面的70% 90%。比該值小時(shí)，則界面強(qiáng)度降低不充分。另外，雖然空隙G為界面的90%以上更好，但由于界面形狀的影響等，會(huì)存在物理接觸的部位，因此難于產(chǎn)生超過(guò)90%的空隙率。如上所述，為了得到基于Cr粉末表面的非反應(yīng)/非固溶成分的被覆層A的熔敷分離力降低的效果，優(yōu)選在Cr粉末和非反應(yīng)/非固溶成之間不形成反應(yīng)生成物(化合物)。 這是由于若在Cr粉末的周?chē)苫衔铮瑒t在化合物層分解時(shí)，所含的Cr就有可能固溶于 Cu基體，促進(jìn)Cr和Cu的界面的結(jié)合，界面強(qiáng)度就有可能不會(huì)下降。另外，若化合物生成，則伴隨反應(yīng)，Cr粉就有可能微細(xì)化，從而提高耐電壓性能，另一方面有可能損害Cr特有的斷路性能。因此，Cr粉末表面由包含C、Mo、W中的任一種的與Cu非反應(yīng)/非固溶成分的單體層被覆對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的是優(yōu)選的。本發(fā)明的電觸點(diǎn)中Cr的含有量?jī)?yōu)選為15 40重量％范圍內(nèi)。Cr量比此少，則耐電壓性能降低，比此多則導(dǎo)電性能降低，同時(shí)，燒結(jié)性降低，難以制造致密的電觸點(diǎn)，不能得到充分的斷路性能。
本發(fā)明的電觸點(diǎn)的制造方法，是將Cu的粉末和被覆了與Cu非反應(yīng)/非固溶的成分的Cr粉末混合，將該混合粉末加壓成形后，在Cu的熔點(diǎn)以下的溫度下加熱燒結(jié)，可以實(shí)現(xiàn)較容易且低成本的制造。非反應(yīng)/非固溶成分對(duì)Cr粉末的被覆，可以通過(guò)應(yīng)用蒸鍍等物理氣相析出法或其它表面處理技術(shù)，也可以應(yīng)用機(jī)械融合法等機(jī)械性復(fù)合化技術(shù)。混合粉末的加壓成形，通過(guò)使用最終形狀的模具來(lái)成形，可以不用在加熱燒結(jié)后進(jìn)行機(jī)械加工，就能夠制造最終形狀的電觸點(diǎn)。該加熱燒結(jié)由于在真空中，或者惰性或還原性環(huán)境中進(jìn)行， 防止了加熱中的氧化，能夠保證真空閥的高真空。使用的原料粉末的粒徑優(yōu)選Cr粉末在 104 μ m以下，Cu粉末在61 μ m以下。各粒徑若比該值大，則燒結(jié)后組織的均勻性就會(huì)下降， 在電流斷路時(shí)的觸點(diǎn)面上，Cu就會(huì)熔析，容易發(fā)生熔敷。使用本發(fā)明的電觸點(diǎn)的電極形成圓盤(pán)形狀，具有形成于該圓板形狀的圓中心的中心孔，和相對(duì)于該中心孔非接觸并從圓中心向外周部形成的多條貫通的狹縫槽，還具有一體接合于圓盤(pán)形狀部件的電弧發(fā)生面的相反面的電極棒，圓盤(pán)形狀部件包含本發(fā)明的電觸點(diǎn)，因此可得到斷路性能優(yōu)異、熔敷分離力小的具有期望性能的電極。本發(fā)明的真空閥，在真空容器內(nèi)具備一對(duì)固定側(cè)電極及可動(dòng)側(cè)電極，其中至少一個(gè)包含使用本發(fā)明的電觸點(diǎn)的電極。另外，本發(fā)明的真空斷路器具有真空閥、導(dǎo)體端子和開(kāi)閉裝置，所述真空閥在真空容器內(nèi)具有至少一個(gè)使用本發(fā)明電觸點(diǎn)的固定側(cè)電極及可動(dòng)側(cè)電極，所述導(dǎo)體端子在該真空閥外分別與真空閥內(nèi)的固定側(cè)電極及可動(dòng)側(cè)電極連接，所述開(kāi)閉裝置驅(qū)動(dòng)可動(dòng)側(cè)電極。由此，可以得到具有優(yōu)異的斷路性能及導(dǎo)電性能，電觸點(diǎn)彼此間熔敷時(shí)的分離力小，可使操作機(jī)構(gòu)部小型化，小型且低價(jià)格的真空斷路器，以及各種真空開(kāi)閉裝置。以下，根據(jù)通過(guò)實(shí)施例說(shuō)明實(shí)施本發(fā)明的最佳方式，但本發(fā)明不僅限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1制作如表1所示組成的電觸點(diǎn)，用此制作電極。[表 1]
權(quán)利要求
1.電觸點(diǎn)，其具有Cu基體、分散在Cu基體中的Cr粉末，其特征在于，在所述Cr粉末表面設(shè)有包含相對(duì)于Cu非反應(yīng)/非固溶成分的被覆層。
2.電觸點(diǎn)，其具有Cu基體、分散在Cu基體中的Cr粉末，其特征在于，在所述Cu粉末表面具有被覆層，所述被覆層包含C、Mo、W中的任一種。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電觸點(diǎn)，其特征在于，所述被覆層的厚度在0.01 μ m以上。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的電觸點(diǎn)，其特征在于，所述Cr粉末表面的75%以上由所述被覆層被覆。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的電觸點(diǎn)，其特征在于，在Cr粉末的所述被覆層和 Cu基體的界面的70% 90%存在空隙。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的電觸點(diǎn)，其特征在于，所述Cr粉末的含有量為 15 40重量％。
7.電觸點(diǎn)的制造方法，其特征在于，將Cu粉末和被覆了相對(duì)于Cu非反應(yīng)/非固溶成分的Cr粉末混合而得到的混合粉末加壓成形，在Cu的熔點(diǎn)以下的溫度進(jìn)行加熱燒結(jié)。
8.如權(quán)利要求7所述的電觸點(diǎn)的制造方法，其特征在于，所述Cr粉末的粒徑在104μπι 以下，所述Cu粉末的粒徑在61 μ m以下。
9.電極，其特征在于，其形成為圓盤(pán)形狀，具有形成于該圓板形狀的圓中心的中心孔和相對(duì)于該中心孔非接觸且由圓中心向外周部形成的多條貫通的狹縫槽，所述圓盤(pán)形狀部件包含權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的電觸點(diǎn)，且還具有與所述圓盤(pán)形狀部件的電弧發(fā)生面的相反面接合為一體的電極棒。
10.真空閥，其在真空容器內(nèi)具有一對(duì)固定側(cè)電極及可動(dòng)側(cè)電極，其特征在于，所述固定側(cè)電極及可動(dòng)側(cè)電極中的至少一個(gè)包含權(quán)利要求9所述的電極。
11.真空斷路器，其具有真空閥、導(dǎo)體端子和開(kāi)閉裝置，所述真空閥在真空容器內(nèi)具有一對(duì)固定側(cè)電極及可動(dòng)側(cè)電極，所述導(dǎo)體端子在所述真空閥外分別與所述真空閥內(nèi)的所述固定側(cè)電極及可動(dòng)側(cè)電極連接，所述開(kāi)閉裝置驅(qū)動(dòng)所述可動(dòng)側(cè)電極，其特征在于，所述真空閥包含權(quán)利要求10所述的真空閥。
全文摘要
本發(fā)明提供電觸點(diǎn)，其不添加低熔點(diǎn)金屬，可充分發(fā)揮熔敷分離力的降低效果，具有優(yōu)異的斷路性能和導(dǎo)電性能，同時(shí)，可以使真空斷路器大幅小型化。電觸點(diǎn)由燒結(jié)金屬構(gòu)成，所述燒結(jié)金屬具有包含Cr、Cu、及相對(duì)于Cu非反應(yīng)/非固溶成分的Cr被覆層，Cu基體中分散有Cr粉末，Cr粉末表面的包含所述非反應(yīng)/非固溶成分的被覆層由C、Mo、W中的任一種構(gòu)成。
文檔編號(hào)H01H33/66GK102308353SQ20098015634
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2009年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者佐藤隆, 梶原悟, 菊池茂, 馬場(chǎng)昇 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所