CN102136376A

CN102136376A - 一种新式低压电器功能触头

Info

Publication number: CN102136376A
Application number: CN2011100662253A
Authority: CN
Inventors: 孔琦琪
Original assignee: 孔琦琪
Current assignee: Shenyang Xintongzheng Compound Materials Co., Ltd.
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2031-03-18
Also published as: CN102136376B

Abstract

一种新式低压电器功能触头，它包括触头,其特征是触头沿工作面垂直的方向分成高电寿命、低电阻功能区和高分断能力、高抗熔焊功能区；高电寿命、低电阻功能区厚度为整体触头厚度的1-40%,其余为高分断能力、高抗熔焊功能区厚度。本发明的积极效果是两个功能区的组合能使触头同时具有高电寿命，高分断能力，高抗熔焊，低电阻。由于高分断功能区不与外界接触，因此基体金属没有必要用银合金，使整触头中银的含量显著降低从而大大降低了触头的价格。

Description

一种新式低压电器功能触头

技术领域

本发明属于一种低压电器触头,特别是一种新式低压电器功能触头,主要应用于各种不同类型的小型断路器、塑壳式断路器和漏电保护断路器。性能优于传统的银—石墨、银—钨、银—碳化钨、银—碳化钨—石墨等系列断路器用银合金触头。

背景技术

目前广泛地应用于各类断路器的银—石墨、银—钨、银—碳化钨、银—碳化钨—石墨等系列的银合金触头材料中都含有高比例的贵金属银，因此触头价格昂贵，而且银合金触头材料性能都存在一些不足之处，这些不足阻碍了断路器性能的进一步提高。例如，应用在小型断路器上的银—石墨触头虽然有较好的抗熔焊性和分断能力，但由于石墨的存在，这种触头的电寿命不高。当前小型断路器的发展趋势是同时具有高分断性能和高电寿命，银—石墨触头很难胜任。而用于塑壳式断路器的银—钨触头电寿命更低，电阻却很高，很不利于塑壳式断路器设计小型化的发展趋势。传统的触头材料都是整体成份分布均匀的触头材料，是在基体银合金中均匀的分布着微小颗粒的第二相（如石墨、钨、碳化钨、氧化物等）使触头具有分断能力和抗熔焊的功能。为了提高上述性能，银基体中第二相的含量必须不断增加，增加第二相含量虽然可以提高分断能力和抗熔焊性，同时也增加银合金触头材料的电阻，降低电寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种新式低压电器功能触头,进一步提高触头材料的电寿命，同时降低触头材料的价格，具有高分断能力、高抗熔焊性、高电寿命、低电阻、低价格。

本发明提供的技术方案如下:它包括触头,其特征是:触头沿工作面垂直的方向分成高电寿命、低电阻功能区和高分断能力、高抗熔焊功能区；高电寿命、低电阻功能区厚度为整体触头厚度的1-40%,其余为高分断能力、高抗熔焊功能区厚度。

上述的高电寿命、低电阻功能区的功能触头成份是：立方氮化硼或金刚石0.1-10% , 铌1—20%，余量为银；高分断能力、高抗熔焊功能区的功能触头成份是：金刚石0.5—10%，碳化钽0.2—10%，铌0.1—10 % ，银0.1—10 % ，余量为铜。

触头功能分区的机理：不同的功能区成分不同，性能不同，承担不同的功能。实现断路器的两个主要功能如下：

1、高电寿命、低电阻功能区：位于工作表面，这层触头材料具有高电寿命，低电阻，具有很好的抗氧化，耐腐蚀能力和稳定的表面电阻。高电寿命功能区的成分是银-铌-立方氮化硼或加入金刚石。其中，铌属于难溶金属，溶点2468℃ ，有很好的耐氧化性，在红热时都几乎不氧化。在银合金中加入铌可以提高银合金的高温强度，减少触头表面在高温电弧做用下的烧蚀和飞溅，同时，铌在高温下的耐氧化性保证触头表面电阻的稳定。这两项作用可以大幅度提高触头的电寿命。具有0.2mm以下厚度高电寿命功能区的触头，在小型断路器上电寿命超过一万次。在塑壳式断路器上电寿命试验也超过五千次。可以看出，银铌合金的电寿命远高于传统的断路器用银合金触头。为了提高高电寿命功能区的抗熔焊性，在银合金中还要加入一定量的立方氮化硼或金刚石。立方氮化硼和金刚石都是超硬材料，具有高硬度，高耐磨性，高化学惰性和红硬性。立方氮化硼的高温性能和高温稳定性都更好，2000℃时还具有很高的红硬性。因此，银合金中加入立方氮化硼的抗熔焊性效果更好。高电寿命功能区的厚度将根据低压电器对电寿命的要求设计而确定。在断路器的电寿命完成后，高电寿命功能区仍然存在。也就是说，在断路器的服役期间内都能起作用。

2、高分断能力、高抗熔焊功能区：这一功能区的触头材料具有很高的极限分断能力，高抗熔焊和耐电弧烧损的能力。由于高分断功能区不与触头表面接触，基体金属采用铜。这样可以大幅度降低触头成本。铜的熔点高于银，铜合金的分断能力和抗熔焊性都优于银合金。在铜中加入金刚石和碳化钽可使铜合金具有很高的极限分断能力和抗熔焊能力。碳化钽熔点3880 ℃ 是所有碳化物中最高的，有很好的高温性能和化学稳定性。在铜中还要加入铌来提高铜合金的高温强度和改善加工性能。装有功能触头的CM1-400塑壳式断路器顺利通过了100kA电流的极限分断和运行断路分断试验。

本发明的优点：两个功能区的组合能使触头同时具有高电寿命，高分断能力，高抗熔焊，低电阻。由于高分断功能区不与外界接触，因此基体金属没有必要用银合金，使整触头中银的含量显著降低从而大大降低了触头的价格。

附图说明

图1是本发明触头的两个主要功能区示意图。

具体实施方式

实施例1：见图1，触头沿工作面垂直的方向分成高电寿命、低电阻功能区1和高分断能力、高抗熔焊功能区2，高电寿命、低电阻功能区1厚度为整体触头厚度的3%；其余为高分断能力、高抗熔焊功能区厚度。

高电寿命、低电阻功能区的功能触头成份是：立方氮化硼或金刚石0.1%，铌1%，余量为银；

高分断能力、高抗熔焊功能区的功能触头成份是：金刚石0.5%，碳化钽0.3%，铌4 % ，银1% ，余量为铜。

触头的电性能：电寿命6千次　极限分断能力10ＫＡ。

实施例2：高电寿命功能层占触头总厚度的3%。

高电寿命、低电阻功能区的功能触头成份是：立方氮化硼或金刚石0.5%, 铌5% ,银余量。

高分断能力、高抗熔焊功能区的功能触头成份是：金刚石2% ，碳化钽0.2% ，铌0.5% ，银0.2％，铜余量。

触头的电性能：电寿命8千次极限分断能力6ＫＡ。

实施例3：高电寿命功能层占触头总厚度的5%。

高电寿命、低电阻功能区的功能触头成份是：金刚石或立方氮化硼5% ，铌10%，银余量。

高分断能力、高抗熔焊功能区的功能触头成份是：金刚石1.5% ，碳化钽5% ，铌6% ，银2%，铜余量。

触头的电性能：电寿命1万次，极限分断能力40ＫＡ。

实施例4：高电寿命功能层占触头总厚度的１０％。

高电寿命、低电阻功能区的功能触头成份：金刚石或立方氮化硼粉8% ，铌8% ，银余量。

高分断能力、高抗熔焊功能区的功能触头成份：金刚石8%，碳化钽6%，铌0.8%，银5％，铜余量。

触头的电性能　电寿命1万次极限分断能力100ＫＡ。

实施例5：高电寿命功能层占触头总厚度的２０％。

高电寿命、低电阻功能区的功能触头成份：金刚石或立方氮化硼 1% ，铌１５% ，银余量。

高分断能力、高抗熔焊功能区的功能触头成份：金刚石粉1.2%，碳化钽7%，铌0.1% ，银7％，铜余量。

触头的电性能：电寿命1万次、极限分断能力80ＫＡ。

实施例6：高电寿命功能层占触头总厚度的４０％。

高电寿命、低电阻功能区的功能触头成份：金刚石或立方氮化硼1.1% ，铌8%，银余量。

高分断能力、高抗熔焊功能区的功能触头成份：金刚石5% ，碳化钽4% ，铌8%，银１%，铜余量。

触头的电性能：电寿命8千次极限分断能力40ＫＡ。

实施例7：高电寿命功能层占触头总厚度的４０％。

高电寿命、低电阻功能区的功能触头成份：金刚石或立方氮化硼0.8% ，铌13%，银余量。

高分断能力、高抗熔焊功能区的功能触头成份：金刚石0.8% ，碳化钽4% ，铌2%，银１%，铜余量。

触头的电性能：电寿命8千次极限分断能力40ＫＡ。

Claims

1.一种新式低压电器功能触头，它包括触头,其特征是:触头沿工作面垂直的方向分成高电寿命、低电阻功能区和高分断能力、高抗熔焊功能区；高电寿命、低电阻功能区厚度为整体触头厚度的1-40%,其余为高分断能力、高抗熔焊功能区厚度。

2.根据权利要求1所述的新式低压电器功能触头，其特征是：高电寿命、低电阻功能区的功能触头成份是：立方氮化硼或金刚石0.1-10% , 铌1—20%，余量为银；高分断能力、高抗熔焊功能区的功能触头成份是：金刚石0.5—10%，碳化钽0.2—10%，铌0.1—10 % ，银0.1—10 % ，余量为铜。