CN1071480C - 一种制造电气触头的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造电气触头的方法，该触头包括银和碳化铬或铬的合金，该合金是通过冷压银和碳化铬或铬的混合物以形成未烧结毛坯，银渗透进未烧结毛坯一个预定时间从而得到100%密实，无孔隙的微结构而形成的，形成毛坯的步骤包括：将银与Cr3C2、Cr7C3和Cr23C6中的至少一种或铬混合；用氢气对所形成的混合物进行处理以对混合的粉状物预涂/预烧结；对所述混合的粉状物进行粉碎并通过网筛；对所述混合的粉状物再混合并形成为固态毛坯。

Description

一种制造电气触头的方法
本发明总体涉及用于电力开断和控制装置的真空断路器的电气触头，更具体地说涉及制作电气触头的方法。
本发明对之进行改进的真空断路器基本触头及其布置是众所周知的。真空断路器成功动作的关键在于触头材料。当触头分开时，在触头之间会形成电弧。该电弧称为真空电弧，它在由弧根处触头本身蒸发出的金属蒸汽中燃烧。
在交流(ac)电路内电流对于自然电流零为正弦波形，电流下降时触头处保存的能量也下降。随着注入触头能量的下降，保持真空电弧所需的触头材料的蒸发也随之下降。真空断路器使用的触头材料的关键特性是金属蒸汽不再足以维持真空电弧，电弧在自然电流零之前自然熄灭时的电流值。该电流称为“截断电流”(chopcurrent)。如果截断电流值高，所导致的高速率电流变化可在电路其它处造成高电压。在具有诸如电动机这样的高电感性负荷的电路中尤其如此。
人们已经研制出降低用在诸如电动机电路这样的电感性电路中的真空断路器的截断电流的触头成分。两种众所周知的触头材料为Ag-WC和含有少量Bi的理想的高电流真空断路器触头材料Cu-Cr。这两种材料均分别依赖于一种蒸汽压力更高的材料，例如Ag-WC系统中的Ag和Cu-Cr-Bi系统中的Bi以提供足够的金属蒸汽使电弧在很低的电流(如1A级或更低)下燃烧。
这两种材料均有主要缺点。Ag-WC材料能可靠地开断低于约3500A至4000A的电流。但在更高电流下WC的发热使其成为电子的热电子发射源，其电流开断特性随着电流的增加而急剧下降。Cu-Cr-Bi材料在高电流下可较好动作。不幸的是当使用大百分比的Bi时，Bi蒸汽与其它材料的反应使得制造困难，尤其是在用来制造完整的真空断路器的高温真空炉中。Bi蒸汽会与密封真空断路器的铜材反应并使其损坏，它们甚至还会损坏炉的金属绕组和真空炉衬。
因此，本发明的目的为提出一种制造电气触头的方法，该电气头的触头材料具有Ag-WC和Cu-Cr-Bi的出色的低截断特性，但没有它们的缺点。
本发明的另一个目的为这种低截断触头材料可与Cu-Cr-Bi一起使用，能很容易地在高温真空或氢气炉中处理，能开断较高电流。
本发明的另一目的是提出一种制造电气触头的方法，该电气触头的触头材料易于断开触头闭合时任何由触头表面电弧造成的粘连，因为断开这种粘连所需的力或应力较低。
本发明的另一目的是提出一种制造电气触头的方法，该电气触头的触头材料能够承受长于通常时间的电弧，因为银蒸汽压力比铜高，使电流转移和真空断路器动作更有效。
本发明的另一目的是提出一种制造电气触头的方法，由于碳化铬具有更低的导热率，真空断路器操作可在更低电流下实现。
本发明的另一目的是提出一种制造电气触头的方法，该电气触头的触头材料能够应用于中等电压和低电压两者下。
为此，本发明提供一种制造电气触头的方法，该电气触头包括银和碳化铬或铬的合金，该合金是通过冷压所述银和碳化铬或铬的混合物以形成未烧结毛坯，银在预定的升高温度下渗透进未烧结毛坯一个预定时间从而得到100％密实，无孔隙的微结构而形成的，形成所述毛坯的步骤包括如下步骤：
(a)将银与Cr3C2、Cr7C3和Cr23C6中的至少一种或铬混合；
(b)用氢气对所形成的混合物进行处理以对混合的粉状物预涂/预烧结；
(c)对所述混合的粉状物进行粉碎并通过网筛；并且
(d)对所述混合的粉状物再混合并形成为固态毛坯。
根据本发明的制造的触头具有基本100％密实、无孔隙的微结构。合金中Ag的使用加强了电弧蒸汽，因为在给定温度下与Cu相比Ag的蒸汽压力更高。由于碳化铬具有更低的导热率，触头操作可在更低电流下实现。
参照附图阅读下面的详细介绍可完全理解本发明。
附图为银-碳化铬基本100％密实、无孔隙的微结构放大500X的显微照相。
一种新型改进的电触头材料，它由银的合金和从包括碳化铬及铬的材料组中选出的一种材料组成。碳化铬是从包括Cr3C2，Cr7C3和Cr23C6的材料组中选出的。为加强电弧维持蒸汽可向合金中添加从由铋、碲和铊组成的材料组中选出的有效数量的三元素成分。该有效数量低于重量的1％，在混合过程中往合金中加入重量约为0.10至0.99％的三元素成分则可组成理想的电气成分。如果三元素成分保持重量低于1％，则在制造时可使用高温真空炉。混合时还可以往理想的电气成分中加入有效数量的钴以改进其湿润特性和加强其基本100％密实、无孔隙的微结构。钻的有效数量约为重量的0.5至2.5％，理想的为约1-2％。合金由重量约为50至60％的银和重量约为40至50％的Cr3C2或Cr，理想的为由重量约为58％的银和重量约为42％的Cr3C2组成，或者理想的为由重量约为50％的Ag和重量约为50％的Cr组成。
触头具有基本100％密实、无孔隙的微结构。合金中Ag的使用加强了电弧蒸汽，因为与Cu相比Ag的蒸汽压力更高。由于与Ag的高蒸汽压力相结合，碳化铬具有更低的导热率，触头操作可在更低电流下实现。电弧在从触头汽化的金属蒸汽中燃烧。更高的蒸汽压力材料使金属在更低的电流下汽化。碳化铬的低导热率保持热量时间更长且缓慢地传给银，容许Ag金属蒸汽支撑电弧。熄弧后Cr或碳化铬细微地分布在表面上，表面成为原有触头结构上的脆化的表皮，易于断开任何由触头表面间电弧造成的粘连。
制造这种触头的方法包括两步工艺，即冷压未烧结毛坯和银升温渗入未烧结毛坯以获得基本100％密实、无孔隙的微结构。该方法进一步包括将银和从由Cr3C2,Cr7C3和Cr23C6及Cr组成的材料组中选出的材料混合，用氢气对混合物处理以使之预涂/预烧结，对其进行粉碎并通过网筛，对混合粉状物在V形混合器中再混合并成形为固态毛坯。第一次混合采用增强棒(intensifier bar)，进行30至50分钟，理想时间为45分钟。对混合粉状物预涂/预烧结的氢处理在900-1100℃温度下进行约40-55分钟，理想的为在1000℃温度下进行45分钟。粉碎的粉状物质通过筛号约为15至25的网筛。疏松的毛坯的密度对Ag-Cr3C2合金来说约为理论密度的80-90％，对Ag-Cr合金来说约为理论密度的87-93％。银渗入在氢气炉内约1000-1200℃下进行约30分钟至1.5小时，理想的为1100℃下进行一小时。银渗入产生基本100％密实、无孔隙的微结构。例一
一种由标称(nominal)重量约为58％的银和重量约为42％的Cr3C2组成的改进的电气触头按以下方法制造。将1224克银粉和1176克Cr3C2粉在具有增强棒的V形混合器内混合45分钟。用氢气在1000℃下对混合物进行45分钟的处理以使之预涂/预烧结。然后在粉碎器内粉碎并通过20号的网筛，然后对混合粉状物在增强棒移去后的V形混合器中再混合几分钟。然后将固态的，圆柱状的毛坯冷压至Ag-Cr3C2合金理论密度的80％-93％。然后将装有超过填充受压毛坯孔隙所需体积的银的银粉受压盘或固体银置于毛坯的平坦表面上，接着将这一组件置于1000℃的氢气炉中一小时，使银渗入毛坯中。银渗入后，可在车床上用常规铣削和/或车削将触头加工成所需形状。在混合之前添加重量低于约1％的例如铋、碲和铊粉三元素成分到Ag/CrxCy粉状混合物中以加强电弧可能是有利的。为改进其湿润特性和触头密度，添加重量约1％-2％的钴粉到Ag/CrxCy粉状混合物中也可能是有利的。例二
一种由标称重量约为50％的银和重量为约50％的Cr组成的改进的电气触头按以下方法制造。将1000克银粉和1000克Cr粉在具有增强棒的V形混合器内混合45分钟。用氢气在1000℃下对混合物进行45分钟的处理以使之预涂/预烧结。然后在破碎器内粉碎并通过20号的网筛，然后对混合粉状物在增强棒移去后的V形混合器中再混合几分钟。然后将固态的，圆柱状的毛坯冷压至Ag-Cr合金理论密度的80％-93％。然后将装有超过填充受压毛坯孔隙所需体积的银的银粉受压盘或固体银置于毛坯的平坦表面上，接着将这一组件置于1000℃的氢气炉中一小时，使银渗入毛坯中。银渗入后，可在车床上用常规铣削和/或车削将触头加工成所需形状。在混合之前添加重量低于约1％的例如铋、碲和铊粉三元素成分到Ag/Cr粉状混合物中以加强电弧可能是有利的。为改进其湿润特性和触头密度，添加重量约1％-2％的钴粉到Ag/Cr粉状混合物中也可能是有利的。
附图表示的为对银-碳化铬，Ag-Cr3C2触头显微照相放大500X的以银渗入压制、未烧结触头制成的微结构。上述制造方法包括冷压和银升温渗入以获得基本100％密实、无孔隙的触头微结构，以允许开断高电流。
尽管详细介绍的是本发明的特定实施例，但本领域技术人员可以理解，按照本说明书的总体讲述可发展出这些详细描述的许多修正和替代。相应地，所公开的特定布置也仅为解释性的，并不限定本发明的范围。以下的全面的权利要求书将给出发明范围。

Claims (15)

1．一种制造电气触头的方法，该电气触头包括银和碳化铬或铬的合金，该合金是通过冷压所述银和碳化铬或铬的混合物以形成未烧结毛坯，银在预定的升高温度下渗透进未烧结毛坯一个预定时间从而得到100％密实，无孔隙的微结构而形成的，其特征在于，形成所述毛坯的步骤包括如下步骤：
(a)将银与Cr3C2、Cr7C3和Cr23C6中的至少一种或铬混合；
(b)用氢气对所形成的混合物进行处理以对混合的粉状物预涂/预烧结；
(c)对所述混合的粉状物进行粉碎并通过网筛；并且
(d)对所述混合的粉状物再混合并形成为固态毛坯。
2．根据权利要求1所述的制造电气触头的方法，其特征在于，在步骤(a)中的混合涉及增强棒的使用，并持续30至50分钟。
3．根据权利要求2所述的制造电气触头的方法，其特征在于，所述混合持续45分钟。
4．根据权利要求1、2或3所述的制造电气触头的方法，其特征在于，步骤(b)在900-1100℃下进行40至55分钟。
5．根据权利要求4所述的制造电气触头的方法，其特征在于，步骤(b)在1000℃下进行45分钟。
6．根据权利要求1-3中任一项所述的制造电气触头的方法，其特征在于，步骤(c)涉及使用15-25号的网筛。
7．根据权利要求6所述的制造电气触头的方法，其特征在于，网筛号为20。
8．根据权利要求1-3中任一项所述的制造电气触头的方法，其特征在于，毛坯的密度对Ag-Cr3C2合金来说为理论密度的80-85％，对Ag-Cr合金来说为理论密度的87-93％。
9．根据权利要求1-3中任一项所述的制造电气触头的方法，其特征在于，银渗入毛坯的步骤包括在氢气炉内在1000-1200℃的温度下将毛坯加热30-90分钟。
10．根据权利要求1-3中任一项所述的制造电气触头的方法，其特征在于，在混合期间添加预定量的由铋、碲或铊组成的三元元素，以增强电弧维持蒸汽。
11．根据权利要求10所述的制造电气触头的方法，其特征在于，所添加的三元元素相对于合金的重量百分比为0.10-0.99％。
12．根据权利要求1-3中任一项所述的制造电气触头的方法，其特征在于，在混合期间添加预定量的钴以改进电气触头的湿润和密度特性。
13．根据权利要求12所述的制造电气触头的方法，其特征在于，所添加的钴相对于合金的重量百分比为0.5-2.5％。
14．根据权利要求1-3中任一项所述的制造电气触头的方法，其特征在于，合金包括相对于合金的重量百分比为50-60％的银和重量百分比为40-50％的Cr3C2。
15．根据权利要求14所述的制造电气触头的方法，其特征在于，合金包括相对于合金的重量百分比为58％的银和重量百分比为42％的Cr3C2。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19537657A1 (de) * 1995-10-10 1997-04-17 Abb Patent Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Kontaktstückes
CN1050215C (zh) * 1997-12-24 2000-03-08 王千 低压电器用特种合金电触头材料
TW200710905A (en) * 2005-07-07 2007-03-16 Hitachi Ltd Electrical contacts for vacuum circuit breakers and methods of manufacturing the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4032301A (en) * 1973-09-13 1977-06-28 Siemens Aktiengesellschaft Composite metal as a contact material for vacuum switches
JPS60197840A (ja) * 1984-03-21 1985-10-07 Toshiba Corp 真空遮断器接点用焼結合金
JPS6277439A (ja) * 1985-09-30 1987-04-09 Toshiba Corp 真空バルブ用接点材料

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1458477B2 (de) * 1964-05-15 1973-05-10 Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München Verfahren zur herstellung eines durchdringungsverbundmetalls mit schichtweise verschiedener zusammensetzung fuer hochbelastbare elektrische kontakte
DE2659012C3 (de) * 1976-12-27 1980-01-24 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Verfahren zum Herstellen eines Sinterkontaktwerkstoffes aus Silber und eingelagerten Metalloxiden
JPS579019A (en) * 1980-06-18 1982-01-18 Hitachi Ltd Electrode for vacuum breaker
DE3213265A1 (de) * 1981-04-10 1982-11-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka Elektrisches kontaktmaterial
US4954170A (en) * 1989-06-30 1990-09-04 Westinghouse Electric Corp. Methods of making high performance compacts and products
JP2778826B2 (ja) * 1990-11-28 1998-07-23 株式会社東芝 真空バルブ用接点材料
JPH0636657A (ja) * 1992-07-21 1994-02-10 Fuji Electric Co Ltd 真空遮断器用の接点材料およびその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4032301A (en) * 1973-09-13 1977-06-28 Siemens Aktiengesellschaft Composite metal as a contact material for vacuum switches
JPS60197840A (ja) * 1984-03-21 1985-10-07 Toshiba Corp 真空遮断器接点用焼結合金
JPS6277439A (ja) * 1985-09-30 1987-04-09 Toshiba Corp 真空バルブ用接点材料

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DE69532175D1 (de) 2004-01-08
JPH07320578A (ja) 1995-12-08
US5516995A (en) 1996-05-14
KR950034323A (ko) 1995-12-28
EP0675514A1 (en) 1995-10-04

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