DE1954589C3 - Kontaktsystem für Vakuum-Lastschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kontaktsystem für einen Vakuum-Lastschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Kontaktsystem ist in der DE-PS 1236630 beschrieben, wobei die Kontaktstücke aus einer Legierung bestehen, deren Hauptbestandteil ein nicht hochwarmfestes Metall guter Leitfähigkeit ist und deren Nebenbestandteil ein Metall ist, dessen Erstarrungstemperatur niedriger ist als die des Hauptbestandteils und das im festsn Zustand eine geringe oder gar keine Löslichkeit in dem Hauptbestandteil aufweist. Dabei soll der Nebenbestandteil mit einigen Gewichtsprozenten der Legierung oder weniger enthalten sein. Als Beispiele für derartige Legierungen sind dort u. a. Kupfer-Wismut, Kupfer-Blei, Kupfer-Tellurium, Aluminium-Blei, Aluminium-Wismut, Aluminium-Indium und Aluminium-Zinn genannt. Jede Legierung enthält einige Gewichtsprozent oder weniger des an zweiter Stelle genannten oder kleineren Bestandteils.

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Vakuum-Lastschalter mit Kontakten aus diesen Legierungen können bei Nennspannung hohe induktive Ströme, beispielsweise symmetrische Effektivströme von mehr als 8000 Ampere, unterbrechen. Sie können diese Ströme auch ohne Erzeugung unerwünschter Kontaktschweißstellen führen und einschalten und sie vermögen Stoßspitzenspannungen von 95 kV und 60 Hz-Dauerspannungen mit einem Effektivwert von mindestens 36 kV mit Erfolg standzuhalten, wenn ihre Kontakte vollständig getrennt sind. Dies sind die erforderlichen Spannungen für öl-Iose Innenraumschalter für Nennspannungen von 7,2 kV und 13,8 kV, wenn sie den Anforderungen der Leistungsschalter-Normen der Vereinigten Staaten von Amerika genügen sollen.

Für höhere Nennspannungen und bestimmte Schaltvorgänge, wie z. B. die Schaltung kapazitiver Ströme und Spannungen, sind sogar noch strengere Anforderungen bezüglich der dielektrischen Festigkeit an die Schalter gestellt. Ein strenges Maß für das Leistungsvermögen eines Schalters hinsichtlich dieser harten Anforderungen an die Überschlagsfestigkeit besteht darin, daß der Schalter sofort nach der Kontakttrennung, die eine Schweißstelle zwischen den Kontakten zerreißt, wie sie insbesondere beim Einschalten eines Stroms von mehreren tausend Ampere oder noci; mehr erzeugt wird, einer hohen Stoßspannung standhalten muß.

Die bekannten Kontaktsysteme sind nicht in der Lage, diese Prüfung in gewünschter Weise zu bestehen. Es hat den Anschein, daß das Zerreißen der Schweißstelle zwischen den Kontaktstücken Oberflächenunregelmäßigkeiten zurückläßt, die die Spannungsfestigkeit des Zwischenraums zwischen den Kontaktstücken gegenüber der hohen Stoßspannung vermindern.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Vakuum-Lastschalter zu schaffer., der sofort nach einem Trennvorgang der Kontaktstücke, der eine Schweißstelle zwischen den Kontaktstücken zerreißt, eine große Überschlagsfestigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird bei einem Kontaktsystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale erreicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Kontaktstücke nach dem Aufbruch einer kalten oder heißen Schweißverbindung wesentlich weniger spitze Hocker aufweisen und beim Zerreißen der Schweißverbindung weniger Metallteilchen oder -spritzer herausgerissen werden. Dadurch wird die Überschlagsfestigkeit der zwischen den Kontaktstücken gebildeten Strecke wesentlich verbessert. Aufgrund einer besseren mechanischen Festigkeit und Duktilität der Kontaktmaterialien wird auch bereits die Bildung einer kalten oder heißen Schweißverbindung erschwert, so daß eine derartige Schweißverbindung seiiener auftritt. Dies gilt insbesondere auch für das Kontaktprellen beim Einschalten des Schalters.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Kontaktsystems für einen Vakuum-Lastschalter;

Fig. 2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht von einem der Kontakte des Schalters gemäß Fig. 1.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Schelter entspricht in seinem mechanischen Aufbau im wesentlichen dem in der DE-AS 1236630 beschriebenen Schalter. Er umfaßt ein hochevakuiertes Gehäuse 10, das eine Ummantelung 11 aus einem geeigneten Isoliermaterial, wie z. B. Glas, und ein Paar metallische Endkappen 12 und 13 aufweist, die die Enden der Ummantelung abschließen. Zwischen den Endkappen und der Ummantelung sind geeignete Abdichtungen 14 vorgesehen, um das Gehäuse 10 vakuumdicht zu machen. Der Normaldruck innerhalb des Gehäuses 10 beträgt unter statischen Bedingungen weniger als 1,3 · 10"⁷ bar, so daß eine angemessene Sicherheit gegeben ist, daß die mittlere freie Weglänge der Elektronen langer }st als die Spannungsdurchbruchsstrecken in dem Gehäuse.

Die inneren Isolierflächen der Ummantelung 11 sind gegenüber Kondensation der durch den Lichtbogen erzeugten Metalldämpfe mittels eines röhrenförmigen Metallschirms 15 geschützt, der von der Ummantelung 11 getragen und vorzugsweise gegenüber den Endkappen 12 und 13 isoliert ist. Dieser Schirm fängt auf bekannte Weise die durch den Lichtbogen erzeugten Metalldämpfe ab, bevor sie die Ummantelung 11 erreichen können.

In dem Gehäuse 10 ist ein Paar trennbarer Kontaktstücke 17 und 18 angeordnet, die in ihrer Eingriffs- oder Einschaltstellung gezeigt sind. Das obere Kontaktstück 17 ist feststehend und an einem Leiterstab 17a befestigt, der an seinem oberen Ende mit der oberen Endkappe 12 verbunden ist. Das untere Kontaktstück ist bewegbar und mit einem leitenden Betätigungsstab 18a verbunden. Dieser Stab ist vertikal bewegbar. Eine Bewegung des Kontaktstücks 18 nach unten trennt die Kontaktstücke und öffnet den Schalter, während eine Rückbewegung des Kontaktstücks 18 die Kontaktstücke verbindet und somit den Schalter schließt. Der Betätigungsstab 18a ragt durch eine Öffnung in der unteren Endkappe 13 hindurch, und eine flexible Metallmanschette 20 sorgt für eine Abdichtung um den Stab 18a herum, um eine vertikale Bewegung des Stabs ohne Beeinträchtigung des Vakuums in dem Gehäuse zu gestatten. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Manschette 20 an ihren gegenüberliegenden Enden mit dem Stab 18a und mit der unteren Endkappe 13 dicht schließend verbunden.

Alle Innenteile des Schalters sind von Oberflächenverunreinigungen im wesentlichen frei. Diese sauberen Oberflächen werden durch eine geeignete Bearbeitung des Schalters erhalten, indem dieser beispielsweise während seiner Evakuierung aufgeheizt wird. Eine typische Aufheiztemperatur liegt bei 400° C. Zusätzlich werden die Kontaktstücke 17 und 18 von den absorbierten Gasen befreit, um auf diese Weise einer Entwicklung dieser Gase während des Starkstromlichtbogens vorzubeugen. Die Art und Weise, in der diese Innengase entfernt werden, wird im folgenden noch genauer be^cr?, hen.

Die Form der Kontaktstücke ist zwar nicht entscheidend, es Werden aber jeweils scheibenförmige Kontaktstücke bevorzugt, deren Hauptflächen sich gegenüberliegen sollen. Der Mittelbereich jedes Kontaktstücks ist mit einer Vertiefung 29 in dieser Hauptfläche versehen, und ftin kreisförmiger Schließ- und Trennbereich 30 umgibt diese Vertiefung. Diese kreisförmigen Schließe und Trennbereiche 30 liegen

aneinander an, wenn sich die Kontaktstücke in ihrer geschlossenen Stellung gemäß Fig. 1 befinden. Sie weisen einen solchen Durchmesser auf, daß der durch die geschlossenen Kontaktstücke fließende Strom einem schleifenförmigen Pfad L folgt, wie es durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 dargestellt ist. Der durch diesen schleifenförmigen Pfad fließende Strom hat eine magnetische Wirkung, der die Schleife in bekannter Weise verlängert. Wenn folglich die Kontaktstücke getrennt sind, um zwischen den Bereichen 30 einen Lichtbogen auszubilden, treibt die Magnetwirkung des durch den Pfad L fließenden Stroms den Lichtbogen radikal nach außen.

Wenn sich die Fußpunkte des Lichtbogens in Richttsng auf den Außenumfang der von den Kontaktstükken 17 und 18 gebildeten Scheiben bewegen, wird der Lichtbogen einer auf dem Umfang wirkenden Magnetkraft ausgesetzt, die den Lichtbogen auf dem Umfang um die Mittelachsen der Scheiben herumzubewegen versucht. Diese in Umfangsrichtung wirkende Magnetkraft wird vorzugsweise durch eine Reihe von Schlitzen 32 erzeugt, die in den Scheiben vorgesehen sind und von dem Außenumfang der Scheiben auf im allgemeinen spiralförmigen Wegen radikal nach innen führen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Schlitze 32 zwingen den Strom, der in oder aus einem Lichtbogenfußpunkt fließt, welcher sich praktisch auf irgendeinem Winkelpunkt auf dem äußeren Umfangsbereich der Scheibe befindet, einem Pfad mit einer resultierenden Komponente zu folgen, die in der Nähe des Lichtbogens bezüglich des Außenumfangs im allgemeinen tangential verläuft. Diese tangentiale Konfiguration des Strompfades bewirkt den Aufbau einer resultierenden tangentialen Kraftkomponente, die den Lichtbogen in einer Umfangsrichtung um die Kontaktstücke zu treiben versucht. In bestimmten Fällen kann der Lichtbogen in eine Reihe paralleler Lichtbogen aufgeteilt sein, und diese parallelen Lichtbogen wandern dann schnell in einer der oben beschriebenen ähnlichen Weise über die Kontaktoberfläche.

Bei einem derartigen Schalteraufbau, der insoweit auch in der DE-AS 1236630 beschrieben ist, ist es schwierig, den allgemeinen Richtlinien für öllose Schalter mit einer Nennspannung von mindestens 14,4 kV und einem symmetrischen Nennausschaltstrom mit einem Effektivwert von mindestens 8000 Ampere zu genügen, wobei dieser Schalter außerdem ständig hohen Stoßspannungen standhalten können muß, die sofort nach einer Schalteröffnung angelegt werden, bei der eine Schweißverbindung zwischen den Kontaktstücken aufgebrochen wird. Hierbei beziehen sich die hohen Stoßspannungen auf solche, die typischerweise bei Schaltkreisen mit einer Nennspannung von 14,4 kV oder mehr auftreten. Der Hinweis auf eine Schweißstelle zwischen den Kontaktstücken betrifft insbesondere solche Schweißstellen, die sich dann bilden, wenn während des Kontaktschließvorgangs ein Lichtbogen entwickelt wird, der Einschaltströme von mehreren tausend Ampere führt.

Es ist nun gefunden worden, daß diese Forderungen erfüllt werden können, wenn die Schließ- und Trennberciche 30 der Kontaktstücke des Vakuum-Lastschalters aus einer Legierung gebildet sind, die aus Kupfer-Aluminium und Wismut besteht, wobei das Aluminium in einem Anteil zwischen 9 und 15 Gew.-% des Kupfer-Aluminiums und das Wismut in einer Menge von einigen Gew.-% oder weniger der Ge-

samtlegierung enthalten ist. Eine spezielle Legierung mit der außerordentlichen Fähigkeit, diese Anforderungen zu erfüllen, ist eine Kupfer-Aluminium-Wismut-Legierung, die im wesentlichen aus Aluminium mit einem Anteil von 12 Gew.-% des Kupfer-Aluminiums und Wismut in einer Menge von 1 Gew.-% der Gesamtlegierung bestand. Dieses Material wird im folgenden mit Cu-Al-Bi (12% AI) bezeichnet.

Das bekannte Material ist eine Legierung aus Kupfer-Wismut, die aus Kupfer und einigen Gew.-% oder weniger Wismut, beispielsweise 0,5 Gew.-%, bestand. Ein Vakuumschalter mit Kontaktstücken aus diesem Material kann zwar die üblichen Vorschriften für öllose Schalter mit einer Nennspannung von 14,4 kV und Ausschaltströmen mit einem Effektivwert von 8000 Ampere erfüllen, aber er vermag nicht in gewünschter Weise einer hohen Stoßspannung standzuhalten, die nach einer Kontakttrennung angelegt wird, die eine Schweißverbindung zwischen den Kontaktstücken zerreißt.

Es wurden verschiedene Versuche für verschiedene Kontaktmaterialien, aber mit ansonsten vergleichbarem Aufbau durchgeführt. Dabei wurden zunächst die Kontaktstücke eines gegebenen Vakuum-Lastschalters gegen Ströme zusammengedrückt, die zur Bildung einer Schweißstelle zwischen den Kontaktstücken ausreichend waren. Dann wurden die Kontaktstücke stromlos geöffnet, um die Schweißstelle zu zerreißen, und dann wurde an die geöffnete Schaltstrecke eine Spannung mit einer derartigen Wellenform angelegt, die einen Schaltstoß simuliert. Diese Spannung hatte einen genügend hohen Spitzenwert, damit die Schaltstrecke bei jeder Beanspruchung durchschlug, und im Zeitpunkt des Durchschlags wurde die augenblickliche Spannung gemessen. Der verfügbare Spitzenwert betrug etwa 230 kV und der Anstieg war so steil, daß dieser Spitzenwert ohne Durchschlag in 100 Mikrosekunden erreicht werden würde. Der Strom, gegen den die Kontaktstücke geschlossen wurden, war bei jedem Versuch gleich und hatte einen Spitzenwert von 3000 A. Diese Versuchsergebnisse wurden in eine Wahrscheinlichkeitskurve eingetragen, in der die für den Durchschlag erforderliche Spannungsbeanspruchung gegen die Durchschiagwahrscheinlichkeit aufgetragen war. Für gegebene Durchschlagwahrscheinlichkeiten wurde gefunden, daß mit Kontaktstücken aus Cu-Al-Bi (12% Al) gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltstrecke zwischen den Kontaktstücken einer Spannungsbeanspruchung von etwa 300 9f gegenüber derjenigen standzuhalten vermochte, die von einer Schaltstrecke zwischen bekannten Kontaktstücken aus Cu-Bi (0,5% Bi) ausgehalten wurde. Beispielsweise rief bei den Cu-Bi-Kontaktstücken eine Feldstärke von 41,2 kV/cm eine Wahrscheinlichkeit von 50% für einen Durchschlag hervor, während bei den Cu-AI-Bi-(12% Al)-Kontaktstükken gleicher Größe eine Feldstärke von etwa 124 kV/cm, d. h. eine Feldstärke von etwa 300% gegenüber den Cu-Bi-Kontaktstücken, erforderlich war, um die gleiche Wahrscheinlichkeit für einen Durchschlag zu erzeugen. Es wird somit deutlich, daß die Cu-Al-Bi-(12% Al)-Kontaktstücke vom Standpunkt der Durchschlagsfestigkeit nach dem Zerreißen einer Schweißstelle in ihrer Leistungsfähigkeit gegenüber den Cu-Bi-(0,5% Bi)-Kontaktstücken stark verbessert sind.

Es wurden metallografische Untersuchungen durchgeführt, um die strukturellen Unterschiede zu bestimmen, die für das verbesserte Leistungsvermögen der Kupfer-Aluminium-Wismutlegierungen verantwortlich sind, die 9 bis 15 Gew.-% Aluminium des Kupfer-Aluminiums enthalten. Wenn die Aluminiummenge kleiner als etwa 9% gemacht wird, weist die Legierung eine hohe Korngröße auf und ein beträchtlicher Anteil des Aluminiums befindet sich in fester Lösung mit dem Kupfer. Das Wismut bildet einen dünnen Film um jedes dieser Körner und hat eine

K) deutliche Versprödungswirkung auf die Legierung. Für größere Mengen an Aluminium sind beträchtliche Aluminiummengen mit dem Kupfer als eutektische Zusammensetzung (88 Cu — 12 Al) vorhanden, die als feine Verteilung durch die Körner und Korngrenzen hindurch auftritt. Das Vorhandensein dieser feinen Dispersion erzeugt eine bessere Verteilung des Wismuts innerhalb der Körner und vermindert stark die Wismutseigerung an den Korngrenzen. Obwohl das Wismut immer noch als ein die Bildung einer

2() Schweißstelle hemmendes Mittel vorhanden ist, übt es einen viel kleineren Versprödungseffekt auf die Hauptlegierung aus, und daraus folgt als Ergebnis eine verbesserte mechanische Festigkeit und Duktilität. Diese Verbesserungen hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und Duktilität scheinen zur verbesserten dielektrischen Festigkeit beizutragen, da sie die Möglichkeit verkleinern, daß einzelne Metallteilchen aus den gegenüberliegenden Koritaktstücken herausgerissen werden, wenn diese nach einer gegebenenfalls

3() auftretenden kleineren Kontaktverschweißung getrennt werden. Darüber hinaus ist das Wismut, selbst wenn es nicht an der Korngrenze der Hauptlegierung konzentriert ist, über die Kornstruktur verteilt vorhanden und nutzbar, um in der durch den Lichtbogen

J3 hervorgerufenen Schweißzone zu seigern. Dieses geseigerte Wismut macht die Schweißstelle weich, indem es eine weiche Grenzschicht bildet, an der entlang sich die Kontaktstücke bei einer darauffolgenden Öffnung leicht trennen können. Dadurch wird weiterhin die Wahrscheinlichkeit herabgesetzt, daß ein diskretes Metallteilchen entlang einer Korngrenze aus dem gegenüberliegenden Kontaktstück herausgerissen wird. Durch die Verkleinerung dieser Wahrscheinlichkeit können glatte Kontaktflächen mit weniger Höckern solcher Größe erhalten werden, die einen Durchschlag fördern würden.

Wenn die Aluminiummenge über etwa 15% hinausgeht, enthält die Legierung einen hohen prozentualen Anteil an gamma₂ (y₂)-Phase und das Wismut

■so ist nicht in gewünschter Weise verteilt, was beides zu einer übermäßigen Versprödung führt. Diese Sprödigkeit kann bei dem Aufeinanderprallen während des Schließvorgangs zu einer Rißbildung und infolgedessen zu losen Teilchen führen, die die Durchschlagsfestigkeit nachteilig beeinflussen können. Deshalb soll der Aluminiumgehalt nicht höher als etwa 15 Gew.-% des Kupfer-Aluminiums liegen.

Kontaktstücke aus einer Kupfer-Aluminium-Wismutlegierung haben auch eine außergewöhnliche Be-

W) ständigkeit gegen Kaltverschweißung, d. h. eine Verschweißung unter Einwirkung eines großen, die Kontaktstücke zusammenpressenden Drucks, ohne daß zwischen den Kontaktstücken ein Lichtbogen brennt. Es wurde beispielsweise eine Versuchsreihe

ι ··. durchgeführt, in der Kontaktstücke unterschiedlicher Materialien mit einer Kraft von 13600 N zusammengedrückt und dann getrennt wurden, um eine zwischen den Kontaktstücken vorhandene Schweißstelle zu

zerreißen. Die für diese Trennung erforderliche Kraft wurde gemessen. Bei den Kontaktstücken aus dem bekannten Kupfer-Wismut Cu-Bi (0,5% Bi) wurden Schweißstellen entwickelt, für deren Zerreißen eine Kraft von etwa 360 N erforderlich war. Bei aus Cu-AI-Bi (12% Al) hergestellten Kontaktstücken wurden praktisch keine Schweißstellen gebildet. Auch bei Kontaktstücken aus Cu-Al-Bi (10% Al) entstanden keine wesentlichen Schweißstellen. Dieses Fehlen einer wesentlichen Kaltverschweißung ist ein entschei- ^|0 dender Vorteil nicht nur deshalb, weil die für die Kontakttrennung erforderliche Kraft verkleinert wird, sondern auch weil die Wahrscheinlichkeit für eine Bildung von Höckern an der zerrissenen Schweißstelle, (| die die Durchschlagsfestigkeit verschlechtern könn-

ten, verkleinert ist.

Wie bereits erwähnt worden ist, gibt es noch einen anderen Zustand, der zu einer Kontaktverschweißung führen kann, wenn nämlich der Schalter bei großen Strömen eingeschaltet wird. Wenn die Kontaktstücke in ihre geschlossene Stellung gebracht werden, prellen sie sofort nach dem ersten Aufeinandertreffen ein kurzes Stück zurück und bewegen sich dann schnell durch Unterstützung der auf das bewegbare Kontaktstück ausgeübten Schließkraft aufeinander zu. Wenn die Kontaktstücke nun das erste Mal auseinanderprallen, wird ein Lichtbogen gezogen, und dieser Lichtbogen schmilzt die benachbarten Oberflächenabschnitte der Kontaktstücke, so daß, wenn sie wieder in Eingriff kommen, an der Grenzfläche ein geschmolzener Film jo vorhanden ist. Wenn der Lichtbogen nach dem Wiedereingriff nicht mehr brennt, fällt die Energiezufuhr in die Kontaktgrenzfläche steil ab, und der Film an der Grenzfläche kühlt sich folglich schnell zum festen Aggregatzustand ab. Das Ergebnis ist die Bildung einer Schweißstelle zwischen den zwei Kontaktstücken. Je größer dabei der Strom des Lichtbogens ist, desto größer ist der Oberflächenbereich, der von dem geschmolzenen Film überdeckt ist, und desto größer und fester ist normalerweise die Schweißstelle. Die unter diesen Bedingungen gebildeten Verschweißungen werden als heiße Schweißstellen bezeichnet.

Zur Bestimmung der relativen Festigkeiten der unter diesen Bedingungen gebildeten Schweißstellen wurden saubere Kontaktstücke verschiedener Mate- +> rialien bei zu Starkstromlichtbögen führenden Bedingungen zusammengetrieben, und es wurde die für die anschließende Trennung der Kontaktstücke erforderliche Kraft gemessen. Um die Bildung von Oxidschichten oder anderen Schichten auf den Kontaktstücken zu vermeiden, wurden diese Versuche in einer inerten Atmosphäre aus Argon durchgeführt. Diese Atmosphäre schafft hinsichtlich einer Oxidation Umgebungsbedingungen, die den bei Hochvakuum bestehenden Bedingungen sehr nahe kommen. Bei Kontaktstücken aus reinem Kupfer war als typischer Wert eine Öffnungskraft von 22700 N erforderlich, um die Schweißstelle zu zerreißen und die Kontaktstücke zu trennen; bei Kontaktstücken aus Cu-Bi (0,5 % Bi) war eine erforderliche Öffnungskraft von 567 bis 907 N ein typischer Wert, und bei Cu-Al-Bi (12% AI) war bezeichnenderweise nur eine Öffnungskraft von 0 bis 45 N erforderlich.

Diese stark verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber der Bildung sowohl kalter als auch heißer Schweißstellen ist eine unerwartete Eigenschaft der Kontaktstücke aus Kupfer-Aluminium-Wismut mit einem Aluminiumgehalt in der Nähe von vorzugsweise 12 Gew.-% des Kupfer-Aluminiums.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung enthalten zwar Kontaktstücke aus einer Legierung auf Kupferbasis mit Wismut als Schweißhemmittel, es können jedoch auch andere Schweißhemmittel verwendet werden.

Beispielsweise können Kontaktstücke aus einer Legierung auf Kupferbasis mit Blei oder Tellurium als Schweißhemmittel dielektrisch verbessert werden, indem Aluminium in einer Menge von 9 bis 15 Gew.-% der Kupferlegierung zugesetzt wird. In jedem dieser Materialien ist das Schweißhemmittel im festen Zustand sowohl in Kupfer als auch in Aluminium im wesentlichen unlöslich und weist eine niedrigere Erstarrungstemperatur auf als Kupfer-Aluminium. Auf ähnliche Weise können Kontaktstücke aus einer Legierung auf Silberbasis mit Wismut oder Blei als Schweißhemmittel dielektrisch verbessert werden, indem Aluminium in einem Anteil von etwa 5 bis 10 Gew.-% der Silberlegierung zugesetzt wird. Desgleichen kann auch eine Legierung auf Nickelbasis mit einem Wismut-Schweißhemmer dielektrisch verbessert werden, indem Aluminium mit etwa 8 bis 13 Gew.-% der Nickellegierung zugesetzt wird. Bei einer Bezugnahme auf diese Legierungen wird im folgenden der zuerst erwähnte Metallbestandteil einer Legierung als das Hauptmetall der Legierung bezeichnet.

Als Schweißhemmittel, die im festen Zustand in den anderen Bestandteilen im wesentlichen unlöslich sind, werden solche Metalle bezeichnet, die eine Festkörperlöslichkeit in den anderen Bestandteilen von weniger als etwa 2 Gew.-% der Legierungen aufweisen, wobei diese Angaben für die eutektische Temperatur der Legierung oder die Erstarrungstemperatur des Nebenbestandteils gelten, wenn es kein Eutektikum gibt.

Bei der Herstellung dieser Kontaktmaterialien sollte jeder getrennte Bestandteil zuerst auf geeignete Weise bearbeitet werden, um ihn von absorbierten Gasen und anderen Verunreinigungen zu befreien. Dies kann beispielsweise in einem Zonenausscheidungsverfahren geschehen. Die Bestandteile werden geschmolzen, im flüssigen Zustand auf geeignete Weise miteinander vermischt und danach wird die Temperatur abgesenkt, damit die Bestandteile erstarren und die feste Legierung bilden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Kontaktsystem für Vakuum-Lastschalter mit einem mindestens auf 1,3 · 10"⁷ bar evakuierten Gehäuse, bei dem wenigstens ein Kontaktstück Schließ- und Trennbereiche aus einer metallischen, Aluminium enthaltenden Legierung aufweist und bei dem beide Kontaktstücke im wesentlichen von absorbierten Gasen und von Oberflächenverunreinigungen frei sind, gekennzeichnet durch die folgenden speziellen, Aluminium enthaltenden Legierungen: Kupfer-Aluminium mit 9 bis 15 Gew.-% Aluminium oder Silber-Aluminium mit 5 bis 10 Gew.-% Aluminium oder Nickel-Aluminium mit 8 bis 13 Gew.- % Aluminium und durch ein Schweißhemmetall, das im festen Zustand im wesentlichen keine Löslichkeit in dem Hauptanteil der Legierung oder in Aluminium aufweist, das eine effektive Erstarrungstemperatur unter derjenigen der Hauptmetall-Aluminium-Legierung besitzt und das in einem Anteil von nur einigen Gew.-% der Legierung oder weniger enthalten ist und über die Gesamtlegierung verteilt ist.

2. Kontaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißhemmetall in an sich bekannter Weise Wismut ist.

3. Kontaktsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Wismut in einer Menge von weniger als etwa 5 Gew.-% der gesamten Legierung in dieser enthalten ist.

4. Kontaktsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Wismut in einer Menge von 1 Gew.-% der gesamten Legierung in dieser enthalten ist.

5. Kontaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kupfer oder Nickel enthaltenden Legierung das Aluminium in einem Anteil zwischen 11 und 13 Gew.-% enthalten ist.

6. Kontaktsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminium in einem Anteil von etwa 12% enthalten ist.