CN1072043A - 复合的电触头 - Google Patents

Abstract

一种双金属或三金属电触头，仅在它的由铜或铜 合金制的颈部用一薄层银或银合金覆盖，以保护该颈 部不受环境的腐蚀。所述的颈部最好是用一小段切 割的镀银导线制做。

Description

一种复合的电触头，例如铆钉形双金属触头，它是由一个金属触头或头部及由与该触头部分不同的金属制做的、并固定到该触头部分底表面上的颈部组合而成，通过把这个铜或铜合金的颈部的自由端紧钳任一个支撑板上而把该触头固定到该支撑板上。经过这样嵌塞到支撑底板的一个孔洞上的这种复合电触头（例如一个双金属或三金属的电触头）被安装在电气设备上，以进行各种电气控制，例如开断或接通电流的操作。

上述这类复合电触头的触头或其头部通常是用一种银合金制作，在它的银质基体中金属氧化物（如氧化锡）的颗粒被析出，所以在触头被打开和闭合的转换中它能很好地承受住由于产生的电弧所造成的高温。

结合到这样耐热的头部底表面上的颈部是由高导电率的金属（例如铜和铜合金）做成的，所以电流能有效地流过它。该颈部也能对消散该头部所产生的热有所贡献，并且容易被嵌塞到一个也由铜或铜合金制作的支撑板上。

在该颈部穿过设在该支撑板上并具有近似等于颈部直径的孔洞以后，它的自由端被紧钳并嵌塞到该支撑板上。

如果必须保证在颈部和支撑板之间完全气密地接合，则这个嵌塞是不易做到的。也就是说，几乎不可能把它们接合得完全严密不透气，以致在颈部周围和该孔之间以及在颈部的被紧钳的自由端和支撑板之间不能不剩下任何间隙。

当被嵌塞在支撑板上的触头插入工作时，其温度上升，尤其是在间隙处的温度上升，并且在触头的颈部接触到温度较高的空气时，曝露在颈部和支撑板之间间隙中的颈部的铜在很短的时间中即被氧化，颈部由于氧化而形成绿锈，且其导电率降低，结果整个触头的散热特性和导电率下降，导致触头温度急速上升，而使触头被融化。

鉴于以上情况，本发明提供了一种新的复合电触头，在它被嵌塞到一个支撑板上时，甚至在遇到严重的开关操作时，它的颈部也不会产生绿锈。

在本发明中，只在由铜或铜合金做的该复合触头的颈部覆盖了一薄层银或银合金。

复合触头在制成以后直到被装在电气设备上之前，往往会在大气中储存一个相当长的时间，在这种情况下，触头，尤其是铜的颈部显著地被氧化，为了防止这种氧化，整体触头被浸到溶银的槽中，所以触头的整个外表面被镀上一层银，这种镀法不仅使颈部盖上银层，而且触头各部也一样覆上银，当触头部分为用高耐火材料制成时，被银层一覆盖，则丧失了耐火性，触头各部将很快被熔焊。

图1是按本发明做成的双金属电触头的放大剖视图。

图2是一个解释透视图，表明一根具有一周围薄的银镀层的一段短铜导线，当它被固定到触头部分上时就是一个颈部，该导线段已被剪断，以具有被接合到该触头部分上的新的活性的表面。

下面详述一个实施例。

一根直径为2.5毫米的导线，它是由Ag-Sn（银-锡）8%-In（铟）4%-Ni镍0.1%已被内部氧化的合金制成的，并被切割成一短段，该短段用作触头部分1的材料。

另一方面，颈部2用一根纯铜导线制做，该导线已在外周表面上镀上厚为70μ的银层，这根导线被热轧成具有很薄的层3，直径为2.5毫米，并被切成短段。

所述的银锡氧化物合金切割导线段和所述的铜导线段，在它们被切割和剪成短导线段之后，立即被沿轴线对准并在压力下被冷压合在一起。这两根导线段如此地固定在一起就形成一个铆钉形双金属电触头，它具有如图1所示的尺寸和构形，这个触头以下被称为触头（A）。

剪切的铜短导线2具有一周围银薄层3，如图2所示，它的上表面具有一个切割表面4和断裂表面4′，并且，对于切割的表面则有周围薄层银3碎裂脱出的一个部分3′，这部分碎裂的银增加了切割面把两个切割的导线段接合在一起的活力。

为了与触头（A）进行比较起见，触头（B）和它的颈部一样用一根铜切割导线（无银层3）来制做。另一个触头是利用将触头（B）浸渍在溶融的银槽中制成，这个触头（C），它的触头和颈部全部被镀上7μ厚度的银层。

触头（A），（B）和（C）分别被铆在铜支撑板上。在下述条件下，用ASTM-50测试仪测出它们的起始接触电阻，如表1所示，同时在与支撑板相连的各端头测量1000次开合操作后的温度，如表2所示。

测试起始接触电阻的条件：

接触压力400g;电流DC6V，1A;

测试温升的条件：

负荷AC200V，50A;

电抗器pf＝0.23;频率60次开合切换/分钟

表1

起始接触电阻(毫欧姆)

触头(A)    0.8～2.1

触头(B)    1.2～2.3

触头(C)    0.7～2.1

表2

温度(℃)

触头(A)    25.6

触头(B)    44.3

触头(C)    因为触头焊合停止测量

如上述测试结果所示，按本发明所做的触头是非常好的，其优点在于经过多次开合操作后它的温度很低，表现为它的颈部不曾被氧化腐蚀，从而不增大电阻，并且因此而使颈部提供了从触头部分到支撑板处很好的散热。

在本发明中，由于颈部是用铜导线的外表面镀上银后切成短段做成的，所以一个电触头成品仅只是铜的颈部用银来覆盖，从而在工业规模下能够高效和经济地制造出来。

本发明的触头在物理性能上也有下述优点。

（1）在制造双金属触头中最重要的是把它们的接合表面做得坚固和结实，同时在本发明中，连接触头和颈部的接合表面最为稳定和可靠。

在常规制造双金属触头中，在应用剪切一根铜导线制作颈部时，在铜导线外表面上的氧化铜势必流到颈部的短铜线段的剪切表面上，于是引起不良影响，影响了它与银或银合金的触头部分的接合。这样的缺点或现象在本发明中被绝对地被防止了，因为所用的铜导线被其外表面上的银有效地保护住，这层银可防止其内部的铜被氧化。

（2）已经被固定并通过把头部弄成所期望的构造成形的双金属触头最后经受了修整的步骤，其中把触头在一个转动的滚筒中强力地彼此贴合及磨合，因此，它们的触头部分被颈部的铜所磨擦，并且因此，它们的触头表面终于被铜渣微观地弄脏。

按照本发明做的双金属触头几乎没有这种现象，因为如前所述，它们的铜颈部已覆上了银。

（3）在常规的双金属触头的情况中，铜将粘附到触头表面上并损害它们，因为当它们在大量地积存起来的时候，或者当为了自动化地把它们铆钉在触头支撑板上而连续地大量喂送它们的时候，一个触头的接触表面就会不可免地遭到与其他触头的铜的颈部相邻接。粘附或吸附到触头表面上的铜粒子或残渣被电弧所氧化或因时间长了而氧化，引起接触电阻上升或引起焊接。

关于电气性质，本发明也有下述优点。

（1）测试结果表明，按照本发明制做的触头具有低的电阻和低的温升。

具有铜颈部的常规双金属复合触头很难得到所期望的上述有利特性，因为铜的颈部等同地提供了厚度为几埃（A）量级的氧化薄膜表面，甚至在它们被完全清理时也是如此。这样的氧化薄膜表面造成不稳定和十分不同的复合电阻，随着铜颈部铆到支撑板上的程度大小而变。在另一方面，在本触头中，它的电阻是如上所述那样地极为稳定的，因为有阻止颈部被氧化的银薄膜盖住它的铜颈部的缘故。众所周知铜在被加热到80℃以上时氧化得很快，这样不利的氧化在本触头中被避免了，主要是因为它的铜部分不曝露在外面，其次是因为它的温升低。

（2）按照本发明做的双金属触头具有小的接触磨损和极好的抗熔焊特性。

上述特性对电气触头是必须的，从安全的角度可解释为，不具有这些特性就没有做为电触头价值，取得上述特性的因素之一是提供具有良好的导电及电热性的触头，同时也取于制造触头所用的材料。

本发明的触头具有极好的电和热传导性，由于银膜覆在触头的颈部上，获得了极好的传导率，触头部分产生的热通过它被有效地传送到支撑板上并发散掉，所以温升被抑制到很低的值。

（3）本发明的触头抗蚀性能也极好。

特别是当触头用于直流电路中，它的开关操作时常由于它们与空气中的湿气的电解反应而产生酸气。

由于这种气体的缘故，铜的颈部容易积锈，当锈多时就会造成一种腐蚀并使接触变坏，按照本发明做的触头避免了这种腐蚀和变坏，因为它的颈部是被银所保护的。

应注意，虽然镀在颈部上面原始银层在本例中的厚度是70μ，但是可以根据触头的使用环境和用余其厚度可为几个μ或更低些。并且，所述的银层可以用下述合金之一代替，即Al、Ni、Pb、Zn、Sn、Ti、Pt、Pd、Rh、V、Ru或它们的合金。而且颈部可以用铜合金制作。同时，虽然在本例中描述是双金属触头，三金属触头也照样能按本发明制造。

Claims (4)

1、一种复合触头，它具有一个作为接触表面的头部以及具有由铜或铜合金做的固定到该头部的底表面上的颈部，该颈部的外表面被一层银或银合金薄膜所覆盖。

2、一种复合电触头，它具有一个做为接触表面的头部以及具有由铜或铜合金做的固定在该头部的底表面上的颈部，该颈部的外表面覆盖一层薄膜，它由Al、Ni、Pb、Zn、Sn、Ti、Pt、Pd、Rh、V、Ru或它们的合金制成。

3、如权利要求1或2所述的复合电触头，其中，该颈部是由铜或铜合金导线切割成的短段做成的，该导线覆盖以银、Al、Ni、Pb、Zn、Sn、Ti、Pt、Pd、Rh、V、Ru或它们的合金。

4、如权利要求1，2或3所述的一种复合电触头，其中，在颈部的与和头部相接合的一端相反的一端接合有另一个头部，以致构成一个三金属双面接触的触头。