DE3543586A1 - Kontaktwerkstoff fuer vakuumschalter - Google Patents
Kontaktwerkstoff fuer vakuumschalterInfo
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Description
Kontaktwerkstoff für Vakuumschalter
Die Erfindung betrifft einen Kontaktwerkstoff für Vakuumschalter, der exzellente Eigenschaften im
Hinblick auf das Unterbrechen großer Ströme und Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Spannungen
aufweist.
Ein solcher Vakuumschalter hat verschiedene Vorteile, wie Wartungsfreiheit, Vermeiden von Umweltverschmutzung,
exzellente Fähigkeit zur Stromunterbrechung usw., so daß die Verbreitung seiner Anwendung sehr
schnell vonstatten gegangen ist. Mit dieser Ausweitung seiner Anwendung ist die Forderung nach höherer
Widerstandsfähigkeit hinsichtlich hoher Spannungen und größerer Stromunterbrechungsfähigkeit laut
geworden. Andererseits hängt die Leistung des Vakuumschalters zu einem beträchtlichen Ausmaß von dem
Element aus Kontaktwerkstoff ab, welches in einem Vakuumraum des Vakuumschalters untergebracht ist.
Die Anforderungen an den Kontaktwerkstoff für einen
Vakuumschalter können wie folgt angegeben werden: (1) große Stromunterbrechungsfähigkeit; (2) große
Widerstandsfähigkeit gegen hohe Spannungen bzw. Spannungsfestigkeit; (3) kleiner Kontaktwiderstand;
(4) kleine Schmelzhaftung; (5) geringer Verschleiß
bzw. Verbrauch des Kontaktwerkstoffs; (6) kleiner
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Unterbrecherstrom; (7) gute Bearbeitbarkeit; (8) ausreichende mechanische Festigkeit usw..
Bei dem herkömmlichen Kontaktwerkstoff ist es schwierig, alle diese Eigenschaften zu erfüllen;
die üblichen umstände liegen derzeit so, daß ein Kontaktwerkstoff verwendet wird, welcher unter
einem gänzlichen oder Teilverzicht auf gewisse Eigenschaften die von der Verwendung abhängenden,
besonders bedeutenden Anforderungen erfüllt. Zum Beispiel ist ein Kontaktwerkstoff vom Typ einer
Kupfer-Wolfram-Legierung gemäß JP-OS 78429/1980 hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit bei hohen
Spannungen ausgezeichnet, hat jedoch den Nachteil, daß die unterbrecherfahigkeit vergleichsweise gering
ist.
Ferner wurde ein Kontaktwerkstoff des Kupfer-Chrom-Typs
gemäß JP-OS 71375/1979 weithin aufgrund seiner hervorragenden Unterbrecherfähigkeit eingesetzt,
wobei jedoch die Widerstandsfähigkeit gegen hohe Spannung schlechter als bei dem oben erwähnten
Kupfer-Wolfram-Kontaktwerkstoff ist.
Außerdem sind für Kontaktwerkstoffe für Vakuumschalter
verschiedene Beispiele aus der technischen Literatur (vgl. "Powder Metallurgy (Hunmatsu Yakin Gaku)",
veröffentlicht durch Nikkan Kogyo Shimbun-sha, Japan) für verschiedene Anwendungen in Luft, Öl
usw. bekannt. Jedoch sind Kontaktwerkstoffe vom Silber-Molybdän-Typ und vom Kupfer-Molybdän-Typ,
wie sie beispielsweise in "Powder Metallurgy", S. 229 und 230 angegeben sind, bei Verwendung in
einem Vakuumschalter hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit gegen Spannungen dem oben erwähnten Kupfer-
Wolfram-Kontaktwerkstoff und ebenso hinsichtlich
der Stromunterbrechungsfähigkeit dem oben beschriebenen Kupfer-Chrom-Kontaktwerkstoff unterlegen, weshalb
solche Kontaktwerkstoffe bis heute selten verwendet werden.
Wie oben beschrieben, wurden konventionelle Kontaktwerkstoffe für Vakuumschalter bis jetzt so eingesetzt,
daß ein Vorteil aus bestimmten Eigenschaften dieser Kontaktwerkstoffe gezogen wurden. In neuerer Zeit
wurden jedoch die Anforderungen an Vakuumschalter hinsichtlich der Dauerhaltbarkeit bei größeren
elektrischen Strömen und größerem elektrischen Potential mit dem Ergebnis erhöht, daß die beschriebenen
konventionellen Kontaktwerkstoffe zur Erfüllung der gesteigerten Anforderungen nicht mehr ausreichen.
So entstand die Forderung nach einem Kontaktwerkstoff mit besserem Leistungsvermögen bei gleichzeitig
verringerter Größe der Vakuumschalter.
Die Erfindung wurde geschaffen, um die beschriebenen verschiedenen Schwierigkeiten bei dem konventionellen
Kontaktwerkstoff zu beseitigen und einen verbesserten Kontaktwerkstoff für einen Vakuumschalter zu schaffen,
der insbesondere hinsichtlich der Unterbrechungsfähigkeit großer Ströme und der Spannungsfestigkeit
ausgezeichnete Ergebnisse liefert.
Ein Kontaktwerkstoff für einen Vakuumschalter gemäß der Erfindung enthält erfindungsgemäß Kupfer, Chrom
und ferner Boride mindestens aus der Gruppe Chromboride, Molybdänboride und Wolframboride.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren
Einzelheiten näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine mikroskopische Aufnahme mit 100-facher Vergrößerung, welche die MikroStruktur des
Kontaktwerkstoffes aus Kupfer (Cu), 25 Gewichtsprozent Chrom (Cr) und 5 Gewichtsprozent CrB2 gemäß der
ersten Ausführung der Erfindung darstellt;
Fig. 2 ist eine mikroskopische Aufnahme mit 100-facher Vergrößerung, welche die MikroStruktur des Kontaktwerkstoffes
aus Kupfer (Cu), 25 Gewichtsprozent Chrom (Cr) und 5 Gewichtsprozent MoB gemäß der
zweiten Ausführung der Erfindung darstellt;
Fig. 3 ist eine mikroskopische Aufnahme mit 100-facher Vergrößerung, welche eine MikroStruktur
des Kontaktwerkstoffes aus Kupfer (Cu), 25 Gewichtsprozent Chrom (Cr) und 5 Gewichtsprozent WB gemäß
einer dritten Ausführung der Erfindung darstellt;
Fig. 4 ist eine mikroskopische Aufnahme mit 100-fächer
Vergrößerung, welche eine MikroStruktur
des konventionellen Kontaktwerkstoffes aus Kupfer
(Cu) und 25 Gewichtsprozent Chrom (Cr) darstellt, der durch ein atmosphärisches Sintern in Wasserstoff-Atmosphäre
hergestellt ist; 25
Fig. 5 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Anteil an CrB- und der jeweiligen
Unterbrecherfähigkeit des Kontaktwerkstoffes gemäß der ersten Ausführung der Erfindung zeigt, wobei
der Gewichtsanteil von Chrom (Cr) bei 13,5; 15; 20 und 25 liegt;
Fig. 6 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem hinzugefügten Anteil an CrB2 und der
zugehörigen Unterbrecherfähigkeit des Kontaktwerk-
stoffes gemäß der zweiten Ausführung der Erfindung aufzeigt, wobei der Gewichtsanteil von Chrom (Cr)
jeweils bei 25; 30; 35 und 37 fixiert ist;
Fig. 7 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der hinzugefügten Menge an MoB und der
zugehörigen unterbrecherfähigkeit des Kontaktwerkstoffes
gemäß der dritten Ausführung der Erfindung darstellt, wobei der Gewichtsanteil von Chrom (Cr)
bei 12; 15; 20 und 25 Prozent fixiert ist;
Fig. 8 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem hinzugefügten Anteil an MoB und der
zugehörigen Unterbrecherfähigkeit des Kontaktwerkstoffes
gemäß der dritten Ausführung der Erfindung darstellt, wobei der Gewichtsanteil von Chrom jeweils
bei 25; 30; 35 und 38 fixiert ist;
Fig. 9 ist ein Diagramm, in welchem die Beziehung zwischen dem hinzugefügten Anteil an WB und der
zugehörigen Unterbrecherfähigkeit des Kontaktwerkstoffes
gemäß der dritten Ausführung nach der Erfindung dargestellt ist, wobei der Gewichtsanteil
von Chrom (Cr) bei 10; 15; 20 und 25 festgelegt ist;
Fig. 10 ist ein Diagramm, in welchem die Beziehung zwischen dem zusätzlichen Anteil an WB und der
Unterbrecherfähigkeit des Kontaktwerkstoffes gemäß der dritten Ausführung der Erfindung dargestellt
ist, wobei der Gewichtsanteil von Chrom jeweils bei 25; 30; 35 und 40 fixiert ist; und
Fig. 11 und 12 sind Diagramme, welche die Beziehung zwischen dem zuzüglichen Anteil an WB und der
Spannungsfestigkeit des Kontaktwerkstoffes
gemäß der dritten Ausführung der Erfindung dargestellt ist, wobei der Gewichtsanteil von Chrom
(Cr) jeweils bei 15; 20; 25; 30; 35 und 40 fixiert ist.
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Im folgenden ist die Erfindung mit Bezug auf eine Ausführung beschrieben (Herstellung des Kontaktwerkstoffes)
.
1) Zuerst seien Erläuterungen hinsichtlich der ersten Ausführung des Kontaktwerkstoffes gegeben,
welcher Kupfer (Cu), Chrom (Cr) und ein Chromborid enthält.
Der Kontaktwerkstoff wurde gemäß den Prinzipien
der Pulvermetallurgie unter Verwendung von drei Methoden hergestellt, nämlich des atmosphärischen
Sinterns (vollständiges Pulver-Sinter-Verfahren), des Drucksinterns (Heißpress-Verfahren) und des
Einfiltrierens.
Die Herstellung des Kontaktwerkstoffes nach der
ersten Methode des atmosphärischen Sinterns wurde in einer solchen Weise ausgeführt, daß Chrompulver
mit einer Partikelgröße von 70 pm oder weniger, CrB2~Pulver mit einer Partikelgröße von 40 um oder
weniger und Kupferpulver mit einer Partikelgröße von 40 μΐη oder weniger jeweils in vorbestimmtem
Verhältnis abgewogen und anschließend zwei stunden lang gemischt wurden; danach wurde dieses Mischpulver
in eine Metallform gefüllt und unter Druck geformt; darauf wurde der Press-Formling etwa zwei Stunden
lang in Sauerstoffatmosphäre bei einer Temperatur unmittelbar unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer
gesintert, wodurch der gewünschte Kontaktwerkstoff erhalten wurde.
Die Herstellung des Kontaktwerkstoffes gemäß der zweiten Methode des Drucksinterns wurde wie folgt
durchgeführt·. Chrompulver mit einer Partikelgröße von 70 um oder weniger, CrB2-Pulver mit einer Partikelgröße
von 40 um oder weniger und Kupferpulver mit einer Partikelgröße von 40 um oder weniger wurden
in vorbestimmtem Verhältnis abgewogen und dann zwei Stunden lang gemischt; anschließend wurde
das Mischpulver in eine Kohlenstoff-Form gegeben, welche in einer Heißpress-Vorrichtung eingebracht
und zwei Stunden lang bei einer Temperatur von 1000° C bis 1050° C im Vakuum gehalten wurde, wobei
ein Druck von 100 bis 300 kg/cm2, beispielsweise 200 kg/cm2 auf das Mischpulver mittels der Heißpress-Vorrichtung
ausgeübt wurde, wodurch der Kontaktwerkstoff erhalten wurde. Es wurde auch ein Kontaktwerkstoff
dadurch erhalten, daß das oben beschriebene Mischpulver in eine Metallform gefüllt und dort
unter Druck geformt wurde, worauf der Formling dem Heißpress-Formen mittels der oben beschriebenen
Heißpress-Vorrichtung unterzogen wurde. Zusätzlich wurde zur Bestätigung der Kontaktwerkstoff mittels
einer hydrostatischen Presse (HIP) als eines von verschiedenen Mitteln zum Ausführen des Drucksinter-Verfahrens
erzeugt. Die Bedingungen bei der Herstellung waren, daß ein Mischpulver in einem
vorbestimmten Mischverhältnis in einer Metallform geformt und der Formling dann in einem abgedichteten
Metallbehälter zwei Stunden lang bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer und unter
einem Druck von 1 bis 2 t/cm2 behandelt wurde, um so den Kontaktwerkstoff zu erhalten.
Die Herstellung des Kontaktwerkstoffes gemäß der dritten Methode des Infiltrierens wurde wie folgt
durchgeführt: Chrompulver mit einer Partikelgröße
von 70 um oder weniger, CrB2-Pulver mit einer Partikelgröße
von 40 pm oder weniger und Kupferpulver mit einer Partikelgröße von 40 pm oder weniger wurden
in vorbestimmtem Verhältnis abgewogen und dann zwei Stunden lang gemischt (die hier zugefügte
Menge an Kupferpulver war klein, d. h. etwa 5 Gewichtsprozent bezüglich der Gesamtmenge an Chrompulver
und CrB2-Pulver), worauf das Mischpulver
in eine Metallform gefüllt und unter Druck geformt wurde; darauf wurde der Formling zwei Stunden lang
bei einer Temperatur von 900° C bis 1050° C gesintert, um so einen virtuellen Sinterkörper zu erhalten;
darauf wurde ein Anteil sauerstofffreien Kupfers auf den virtuellen Sinterkörper gebracht, welcher
etwa eine Stunde lang in der Wasserstoff-Atmosphäre bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes
von Kupfer gehalten, um so einen Kontaktwerkstoff zu erhalten, bei welchem das sauerstofffreie Kupfer
eine Imprägnierung für den virtuellen Sinterkörper bildet. Während es möglich ist, die Kupfermenge
im Kontaktwerkstoff in gewünschter Menge dadurch zu steuern, daß der auf das Mischpulver auszuübende
Formdruck variiert wird, ist es erforderlich, das Kupfervolumen im Kontaktwerkstoff gleich oder niedriger
als die Hälfte des gesamten Kontaktwerkstoffes zu halten, um den Hohlräume enthaltenden Formling
nach dessen Erzeugung mit Kupfer zu imprägnieren, was für dieses Herstellverfahren eine charakteristische
Eigenart darstellt.
Fig. 1 zeigt eine Mikroaufnahme mit 100-facher Vergrößerung einer MikroStruktur des Kontaktwerkstoffes,
der aus einer Cu-Cr-CrB2-Legierung gemäß der ersten Ausführung der Erfindung zusammengesetzt
ist. Dieser Cu-Cr-CrB2-Legierungs-Kontaktwerkstoff
wurde durch Abwiegen von Chrompulver mit einer
Partikelgröße von 70 pm oder weniger, CrB^-Pulver
mit einer Partikelgröße von 40 pm oder weniger und Kupferpulver mit einer Partikelgröße von 40 pm
oder weniger in einem Gewichtsverhaltnis von 25:5:70, zweistündiges Mischen der Bestandteile, Füllen
des Mischpulvers in eine Metallform mit einem Innendurchmesser von 30 mm, Pressen des Mischpulvers
mit einem Formdruck von 3 t/cm2, Einbringen des Formlings in eine Kohlenstoff-Form mit einem Innendurchmesser
von 30,5 mm zum zweistündigen Heizen im Vakuum bei einer Temperatur zwischen 1000 und
1050° C unter Druckausübung von 200 kg/cm2 hergestellt.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß Cr und CrB2 gleichförmig
und fein im Kupfer verteilt sind.
Fig. 4 ist eine Mikroaufnahme mit 100-facher Vergrößerung, wobei eine MikroStruktur eines konventionellen
Cu-Cr-Legierungs-Kontaktwerkstoffes zum Vergleich dargestellt ist. Dieser Cu-Cr-Legierungs-Kontaktwerkstoff
wurde durch Abwiegen von Chrompulver mit einer Partikelgröße von 70 pm oder weniger und Kupferpulver mit einer Partikelgröße
von 40 pm oder weniger in einem Gewichtsverhaltnis von 25:75, zweistündiges Mischen der Bestandteile,
anschließendes Einfüllen des Mischpulvers in eine Metallform mit einem Innendurchmesser von 30 mm,
Ausüben eines Druckes auf die Form von 3 t/cm2 und anschließendes Erwärmen des Formlings in Wasserstoff-Atmosphäre
zwei Stunden lang bei einer Temperatur unmittelbar unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer
(d. h. 1050° bis 1080° C) erhalten.
2) Im folgenden werden Erläuterungen zur zweiten Ausführung eines Kontaktwerkstoffes enthaltend
Kupfer, Chrom und ein Molybdänbor id gegeben.
Der Kontaktwerkstoff wurde gemäß den Prinzipien
der Pulvermetallurgie unter Verwendung der beiden Methoden des atmosphärischen Sinters und des Drucksinterns
hergestellt.
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Die Herstellung des Kontaktwerkstoffs gemäß der ersten Methode des atmosphärischen Sinterns wurde
wie folgt durchgeführt: Chrompulver mit einer Partikelgröße von 70 pm oder weniger, MoB-Pulver mit einer
Partikelgröße von 40 um oder weniger und Kupferpulver
mit einer Partikelgröße von 40 um oder weniger wurden in vorbestimmtem Verhältnis abgewogen und
zwei Stunden lang vermischt; anschließend wurde das Mischpulver in eine Metallform mit einem Innendurchmesser
von 30 mm gegeben und unter Druck geformt; danach wurde der Formling zwei Stunden lang in
Wasserstoff-Atmosphäre bei einer Temperatur unmittelbar unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gesintert,
wodurch der gewünschte Kontaktwerkstoff erhalten wurde.
Die Herstellung des Kontaktwerkstoffes gemäß der zweiten Methode des Drucksinterns wurde wie folgt
aufgeführt: Chrompulver mit einer Partikelgröße von 70 um oder weniger, MoB-Pulver mit einer Partikelgröße
von 40 um oder weniger und Kupferpulver mit
einer Partikelgröße von 40 um oder weniger wurden in vorbestimmtem Verhältnis abgewogen und zwei
Stunden lang gemischt; darauf wurde das Mischpulver in eine Kohlenstofform mit einem Innendurchmesser
von 30,5 mm gefüllt und mittels einer Heißpress-Vorrichtung zwei Stunden lang im Vakuum bei einer
Temperatur von 1000 bis 1050° C und einem Druck von 100 bis 300 kg/cm2 (z. B. 200 kg/cm2) gehalten,
wodurch der Kontaktwerkstoff in einer bestimmten Menge erhalten wurde. Das Verfahren wurde auch
in der Weise durchgeführt, daß das Mischpulver
in eine Metallform mit einem Innendurchmesser von 30 mm eingegeben und dort unter Druck geformt wurde,
worauf der Formling dem Heißpress-Formen mittels der Heißpress-Vorrichtung zum Erhalten des Kontakt-Werkstoffes
unterzogen wurde oder der durch Kaltpressen des oben beschriebenen Mischpulvers erhaltene Formling
im Vakuum in einem rostfreiem Stahlbehälter abgedichtet untergebracht und in Argon-Atmosphäre zwei
Stunden lang bei einer Temperatur unmittelbar unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer und bei einem
hydrostatischen Druck von 1 bis 2 t/cm2 gehalten wurde.
Es ist zu erwähnen, daß sogar beim ersten Verfahren des atmosphärischen Sinterns der Kontaktwerkstoff
eine theoretische Dichte von 95 % oder mehr hatte; gemäß der zweiten Methode des Drucksinterns konnte
ein Kontaktwerkstoff mit einer theoretischen Dichte von im wesentlichen 99 % erhalten werden, wobei
gleichzeitig die elektrische Leitfähigkeit und die Härte des durch das Drucksintern gewonnenen
Kontaktwerkstoffes geringfügig besser als die entsprechenden Eigenschaften eines durch atmosphärisches
Sintern hergestellten Kontaktwerkstoffes waren.
Fig. 2 ist eine Mikroaufnahme in 100-facher Vergrößerung,
welche die MikroStruktur des aus einer Cu-Cr-MoB-Legierung zusammengesetzten Kontaktwerkstoffes
gemäß der zweiten Ausführung der Erfindung darstellt. Dieser Cu-Cr-MoB-Legierungs-Kontaktwerkstoff
wurde wie folgt erhalten: Zunächst wurde Chrompulver, MoB-Pulver und Kupferpulver in entsprechenden Gewichtsverhältnissen von 25:5:70 abgewogen und darauf
zwei Stunden lang gemischt; dann wurde das Mischpulver
unter einem Druck von 3 t/cm2 pressgeformt, worauf der Press-Formling in eine Kohlenstofform mit einem
Innendurchmesser von 30,5 mm gegeben und dort im Vakuum zwei Stunden lang bei einer Temperatur unmittelbar
unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer und bei einem Druck von 200 kg/cm2 gehalten wurde;
der sich ergebende Körper aus einer Cu-Cr-MoB-Legierung
hatte eine Größe von 30,5 mm Durchmesser χ 10 mm Stärke. Aus Pig. 2 ist ersichtlich, daß Cr und
MoB gleichförmig und fein im Kupfer verteilt sind.
3) Im folgenden ist die dritte Ausführung eines Kontaktwerkstoffes enthaltend Kupfer, Chrom und
ein Wolframborid erläutert.
Solche Kontaktwerkstoffe wurden gemäß den Prinzipien der Pulvermetallurgie unter Verwendung der drei
Verfahren des atmosphärischen Sinterns, des Drucksinterns und des Infiltrierens erzeugt.
Die Herstellung des Kontaktwerkstoffes gemäß dem ersten Verfahren des atmosphärischen Sinterns wurde
wie folgt ausgeführt: Chrompulver mit einer Partikelgröße von 70 um oder weniger, WB-Pulver mit einer
Partikelgröße von 40 pm oder weniger und Kupferpulver
mit einer Partikelgröße von 40 um oder weniger wurden in vorbestimmtem Verhältnis abgewogen und
zwei Stunden lang gemischt; anschließend wurde das Mischpulver in eine Metallform vorbestimmter
Gestalt gefüllt und pressgeformt; danach wurde der Formling zwei Stunden lang in Wasserstoff-Atmosphäre
bei einer Temperatur unmittelbar unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gesintert, wodurch
der gewünschte Kontaktwerkstoff erhalten wurde.
Die Herstellung des Kontaktwerkstoffes im zweiten
Verfahren des Drucksinterns wurde wie folgt durchgeführt:
Chrompulver mit einer Partikelgröße von 70 pm oder weniger, WB-Pulver mit einer Partikelgröße
von 40 um oder weniger und Kupferpulver mit einer Partikelgröße von 40 um oder weniger wurden
in vorbestimmtem Verhältnis abgewogen und zwei Stunden lang gemischt; anschließend wurde das Mischpulver
in eine Kohlenstofform gegeben und im Vakuum zwei Stunden lang bei einer Temperatur unmittelbar
unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer und einem Druck von 100 bis 300 kg/cm2 (bei diesem Beispiel
200 kg/cm2) gehalten, wodurch eine bestimmte Menge an Kontaktwerkstoff gewonnen wurde.
Die Herstellung des Kontaktwerkstoffs gemäß dem dritten Verfahren des Infiltrierens wurde wie folgt
durchgeführt: Chrompulver mit einer Partikelgröße von 70 pm oder weniger, WB-Pulver mit einer Partikelgröße
von 40 um oder weniger und Kupferpulver mit einer Partikelgröße von 40 um oder weniger wurden
in vorbestimmtem Verhältnis abgewogen und zwei Stunden lang gemischt (das hier beigegebene Kupferpulver
hatte nur eine kleine Menge, nämlich etwa 5 Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtmenge an
Chrompulver und WB-Pulver); anschließend wurde das Mischpulver in eine Metallform vorbestimmter
Gestalt gegeben und unter Druck geformt; darauf wurde der Formling im Vakuum zwei Stunden lang
bei einer Temperatur unmittelbar unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gesintert, um so einen
virtuellen Sinterkörper zu erhalten; danach wurde eine bestimmte Menge sauerstofffreien Kupfers auf
den virtuellen Sinterkörper gegeben, welcher in diesem Zustand eine Stunde lang in der Wasserstoff-Atmosphäre
bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gehalten wurde, wodurch der
Kontaktwerkstoff in Form des durch sauerstofffreies
Kupfer imprägnierten virtuellen Sinterkörpers erhalten wurde. Während die Kupfermenge im Kontaktwerkstoff
in gewünschter Weise durch Variieren des Formdruckes auf das Mischpulver gesteuert werden kann, ist
es erforderlich, das Kupfervolumen im Kontaktwerkstoff gleich oder niedriger als die Hälfte des
gesamten Kontaktwerkstoffes zu halten, um die Hohlräume im Formling mit Kupfer zu füllen, was eine charakteristische
Eigenart dieses Herstellverfahrens darstellt.
Fig. 3 ist eine Mikroaufnahme mit 100-facher Vergrößerung,
welche die MikroStruktur eines Cu-Cr-WB-Legierungs-Kontaktwerkstoffes
gemäß der dritten Ausführung der Erfindung darstellt. Dieser Kontaktwerkstoff wurde wie folgt erhalten: Chrompulver
mit einer Partikelgröße von 70 pm oder weniger, WB-Pulver mit einer Partikelgröße von 40 pm oder
weniger und Kupferpulver mit einer Partikelgröße von 40 pm oder weniger wurden im Gewichtsverhältnis
von 25:5:70 abgewogen, worauf das Mischpulver gemäß dem ersten Verfahren einem atmosphärischen Sintern
unterzogen wurde. Das Sintern wurde in einer hochreinen Wasserstoff-Atmosphäre bei einer Temperatur
in einem Bereich von 1050 bis 1080° C vorgenommen.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Legierung eine gleichförmige und feine Verteilung von Cr und WB
im Kupfer aufweist.
Versuche hinsichtlich der Eigenschaften von Kontaktwerkstoffen.
Die Kontaktwerkstoffe gemäß den Ausführungen nach der Erfindung, welche wie oben beschrieben nach
dem Prinzip in der Pulvermetallurgie hergestellt wurden, wurden zu Elektroden mit einem Durchmesser
von je 20 mm verarbeitet. Jede Elektrode wurde
in einen Vakuumschalter eingebaut, um ihre elektrischen
Eigenschaften zu messen.
Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen beide die Stromunterbrechungsfähigkeit
des Kontaktwerkstoffes gemäß der ersten Ausführung der Erfindung, wobei die Stromunterbrechungsfähigkeit des Kontaktwerkstoffes
nach der Erfindung bezogen auf die Stromunterbrechungsfähigkeit des konventionellen Kontaktwerkstoffes
vom Typ Cu-25 Gewichtsprozent Cr dargestellt ist, wenn diese zu "1" angesetzt wird. Diese Stromunterbrechungsfähigkeit
wurde aus den Ergebnissen einer Versuchsreihe entwickelt, bei der der Gleichstromanteil
und die Lichtbogenzeit variiert wurden. Zuerst wurde ein Versuch mit dem üblichen Kontaktwerkstoff
des Typs Cu-25 Gewichtsprozent Cr durchgeführt, um einen Referenzwert zu ermitteln. Dann wurde
ein Versuch mit dem Kontaktwerkstoff gemäß der Erfindung durchgeführt, wobei von einem Niveau
entsprechend demjenigen des konventionellen Kontaktwerkstoffes gestartet wurde, um so die Stromunterbrechungsfähigkeit
zu messen. Die gestrichelten Kurven in Fig. 5 und 6 geben solche Daten an, die niedriger liegen als die Daten des konventionellen
Kontaktwerkstoffs, wobei die Details jedoch noch zu erklären sind.
Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Zusatz an CrB- und der Stromunterbrechungsfähigkeit, wobei
der Cr-Gehalt in der Legierung jeweils bei 13,5; 15; 20 und 25 Gewichtsprozent liegt. Wenn der Cr-Gehalt
bei 13,5 Gewichtsprozent oder mehr liegt, ist eine Verbesserung der Stromunterbrechungsfähigkeit aufgrund
des CrB2~Zusatzes zu erkennen. Wenn mit anderen
Worten der Cr-Gehalt 25 bei Gewichtsprozent und der CrB2-Gehalt bei etwa 5 Gewichtsprozent liegt,
kann ein Zuwachs der Stromunterbrechungsfähigkeit von etwa dem 1,1-fachen im Vergleich zum kon-
ventionellen Kontaktwerkstoffs des Typs Cu-25 Gewichtsprozent
Cr beobachtet werden. Wird jedoch der CrB2-Gehalt
0,2 Gewichtsprozent oder weniger, kann keine Wirkung beobachtet werden. Wenn der CrB2~Gehalt
9,3 Gewichtsprozent übersteigt, nimmt die Stromunterbrechungsfähigkeit ab. Der Spitzenwert der Auswirkung
auf die Stromunterbrechungsfähigkeit aufgrund des CrB2~Zusatzes hängt folglich vom Cr-Gehalt ab.
Es ist darauf hinzuweisen, daß optimale Cr- und CrB2-Gehalte gemäß der Verwendung des Kontaktwerkstoffes
gewählt werden können.
Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen der zugesetzten Menge an CrB2 und der Stromunterbrechungsfähigkeit,
wobei der Cr-Gehalt in der Legierung bei 25; 30; 35 und 37 Gewichtsprozent liegt. Wenn der Cr-Gehalt
37 Gewichtsprozent oder weniger beträgt, kann eine Verbesserung der Stromunterbrechungsfähigkeit aufgrund
eines Zusatzes an CrB2 beobachtet werden. Demgemäß
ist für die Anwendung, bei welcher der Stromunterbrechungsfähigkeit
des Kontaktwerkstoffes große Beachtung zu schenken ist, bevorzugt, daß der Cr-Gehalt
in einem Bereich zwischen 13,5 und 37 Gewichtsprozent liegt, und daß der CrB2~Gehalt in einem
Bereich zwischen 0,2 und 9,3 Gewichtsprozent liegt.
Soweit der Cr-Gehalt nicht Null ist, kann ein Kontaktwerkstoff mit hervorragender Spannungsfestigkeit
bei zahlreichen Kombinationen von Cr- und CrB2-Gehalten
erzielt werden. Wenn z. B. der Cr-Gehalt 25 Gewichtsprozent und der CrB2-Gehalt 5 Gewichtsprozent betragen,
nimmt die Spannungsfestigkeit um das 1,5-fache desjenigen Wertes zu, der mit dem konventionellen
Kontaktwerkstoff des Typs Cu-25 Gewichtsprozent Cr erhalten wird. Hinsichtlich der Spannungsfestigkeit
besteht ein Bereich, in welchem die gewünschte Eigenschaft durch Zusatz einer großen Menge CrB2
erhalten werden kann, wenn der Cr-Gehalt klein ist, und durch Zusatz einer kleinen Menge an CrB2,
wenn der Cr-Gehalt groß ist. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß bei übersteigen der Gesamtmenge
an Cr und an CrB2 von 80 Gewichtsprozent keine Verbesserung der Spannungsfestigkeit beobachtet
wurde sondern vielmehr eine Verschlechterung. Dies hat etwas mit der Art der Herstellung eines solchen
Legierungs-Werkstoffes zutun, so daß unter Berücksichtigung dieses Problems bei der Herstellung
der obere Grenzwert beim Herstellen des Kontaktwerkstoffes frei von jeglicher Verunreinigung bei etwa
80 Prozent des Gesamtgehaltes an Cr und CrB2 liegt.
Wenn ferner der Cr- und der CrB2~Gehalt anwachsen,
verschlechtert sich die Bearbeitbarkeit des Kontaktwerkstoffs gemeinsam mit verschiedenen anderen
Faktoren, um die Spannungsfestigkeit ebenfalls zu verschlechtern, z. B. durch das Auftreten von
kleinen Vorsprüngen auf der Oberfläche des Kontaktes und durch andere Erscheinungen.
Im vorliegenden Fall zeigen die Fig. 5 und 6 Daten, die an Proben gewonnen wurden, welche im Heißdruck-Verfahren
erzeugt wurden, nämlich beim Drucksintern. Es sollte jedoch beachtet werden, daß gleiche Ergebnisse
bei Proben erhalten wurden, die im atmosphärischen Sintern hergestellt wurden. 30
Es wurde ferner verifiziert, daß selbst bei einem Kontaktwerkstoff niedriger Scherung für einen Vakuumschalter
durch Zusetzen zu der oben erwähnten Legierung von 20 Gewichtsprozent oder weniger mindestens
einer Art der bei niedrigen Temperaturen schmelzenden Metalle wie Bi, Te, Sb, Tl, Pb, Se, Ce und Ca;
von Legierungen dieser niedrigschmelzenden Metalle und von intermetallischen Verbindungen eine die
Stroraunterbrechungsfahigkeit und die Spannungsfestigkeit steigernde Wirkung erzielt wurde,
wie dies für die vorangehend beschriebenen Beispiele zutrifft, jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt
ist.
Ferner sind in den oben beschriebenen Beispielen Kupfer, Chrom und Chromboride in der Form eines
einfachen Metalles, einer Legierung von zwei oder drei dieser Bestandteile, intermetallischen Verbindungen
von zwei oder drei derselben oder zusammengesetzten Körpern davon verteilt. 15
Die Fig. 7 und 8 zeigen beide die Stromunterbrechungsfähigkeit eines Kontaktwerkstoffes gemäß der zweiten
Ausführung der Erfindung.
Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen der zugesetzten Menge an MoB und der Stromunterbrechungsfähigkeit,
wenn der Cr-Gehalt in der Legierung bei 12; 15; 20 und 25 Gewichtsprozent liegt. Wenn der Cr-Gehalt
12 Gewichtsprozent oder mehr beträgt, kann eine Verbesserung der Stromunterbrechungsfähigkeit aufgrund
des Zusatzes an MoB beobachtet werden. Wenn der Cr-Gehalt 25 Gewichtsprozent und der MoB-Gehalt
etwa 5 Gewichtsprozent betragen, steigt die Stromunterbrechungsfähigkeit
um etwa das 1,15-fache desjenigen Wertes an, der bei dem konventionellen Kontaktwerkstoff des Typs Cu-25 Gewichtsprozent
Cr vorliegt. Es kann jedoch überhaupt keine verbesserte Wirkung beobachtet werden, wenn der MoB-Gehalt
nicht 0,2 Gewichtsprozent erreicht. Wenn andererseits der MoB-Gehalt 10 Gewichtsprozent
übersteigt, vermindert sich die Stromunterbrechungs-
fähigkeit unvermeidlich.
Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen der zugesetzten Menge an MoB und der Stromunterbrechungsfähigkeit,
wenn der Cr-Gehalt in der Legierung bei 25; 30; 35 und 38 Gewichtsprozent fixiert ist. Wenn der
Cr-Gehalt 38 Gewichtsprozent und weniger beträgt, kann eine Verbesserung in dieser Stromunterbrechungsfähigkeit
aufgrund des MoB-Zusatzes beobachtet werden. Demgemäß liegt bei einem Kontaktwerkstoff
für einen Vakuumschalter ein bevorzugter Bereich des Cr-Gehaltes zwischen 12 und 38 Gewichtsprozent,
während der MoB-Gehalt zwischen 0,2 und 10 Gewichtsprozent liegt. Es wurde ferner verifiziert, daß
durch Zusetzen von MoB die Spannungsfestigkeit zu einer Verbesserung tendiert.
Ferner kommen bei den oben beschriebenen Beispielen Kupfer, Molybdän und Chromboride in der Legierung
als einfaches Metall, als Legierung von zwei oder drei dieser Stoffe, als intermetallische Verbindungen
von zwei oder drei dieser Stoffe oder als zusammengesetzer Körper derselben vor.
In der vorstehenden Beschreibung ist MoB als Beispiel für ein Molybdänborid gewählt. Es sei jedoch festgestellt,
daß die gleiche Wirkung auch bei Verwendung anderer Boride von Molybdän wie MoB-, Mo2B usw.
erreicht werden kann. Aus den experimentellen Ergebnissen geht jedoch hervor, daß die Stromunterbrechungsfähigkeit
am wirkungsvollsten verbessert wurde, wenn die Legierung mindestens eines der Molybdänboride MoB und/oder MoB2 enthielt.
Es wurde ferner verifiziert, daß ein Kontaktwerkstoff
mit niedriger Scherung für den Vakuumschalter dadurch
hergestellt werden konnte, daß der oben beschriebenen Legierung 10 Gewichtsprozent oder weniger mindestens
einer Art der folgenden Metalle niedrigen Schmelzpunktes wie Bi, Te, Sb, Tl, Pb, Se, Ce und Ca;
Legierungen dieser Metalle; intermetallische Verbindungen und/oder Oxide derselben zugemischt wurden.
Dies hatte die Wirkung, die Stromunterbrechungsfähigkeit
und die Spannungsfestigkeit zu erhöhen, obwohl dies nicht in den Zeichnungen dargestellt ist.
Wenn 10 Gewichtsprozent oder mehr mindestens einer Art dieser niedrigschmelzenden Metalle, ihrer Legierungen,
ihrer intermetallischen Verbindungen und ihrer Oxide dem Kontaktwerkstoff zugegeben wurden,
wurde die Stromunterbrechungsfähigkeit beträchtlich abgesenkt. Auch dann, wenn das niedrigschmelzende
Metall Ce oder Ca war, wurde ein geringfügiges Absinken der Leistungsfähigkeit festgestellt.
Die Fig. 9 und 10 zeigen beide die Stromunterbrechungsfähigkeit
der Legierung nach der dritten Ausführung der Erfindung, bei welcher die Stromunterbrechungsfähigkeit
des Kontaktwerkstoffs bezogen auf die Stromunterbrechungsfähigkeit des konventionellen
Kontaktwerkstoffs des Typs Cu-25 Gewichtsprozent Cr angegeben ist, wobei die Stromunterbrechungsfähigkeit
des letzteren zu "1" gesetzt ist. Fig. 9 gibt die Variation der Stromunterbrechungsfähigkeit
aufgrund einer Änderung des WB-Zusatzes an, wenn der Cr-Gehalt in der Legierung zu 10; 15; 20 und
25 Gewichtsprozent gewählt ist. Fig. 10 zeigt die Veränderung der Stromunterbrechungsfähigkeit aufgrund
einer Änderung des WB-Zusatzes, wenn der Cr-Gehalt in der Legierung zu 25; 30; 35 und 40 Gewichtsprozent
gewählt ist. Wie aus den Fig. 9 und 10 zu erkennen ist, gibt es ein Gebiet, in welchem die Stromunterbrechungsfähigkeit
des Kontaktwerkstoffes gemäß
der Erfindung diejenige des konventionellen Kontaktwerkstoffes Cu-25 Gewichtsprozent Cr überschreitet,
und zwar aufgrund der Zugabe von WB in einer bestimmten Menge bezüglich des Cr-Gehaltes. Daraus ist
ersichtlich, daß der Kontaktwerkstoff für einen Stromunterbrecher gemäß der Erfindung geeignet
für die Anwendung zum Unterbrechen großer Ströme ist. Abhängig vom Cr-Gehalt gibt es jedoch einen
Fall, bei welchem durch Zugabe von WB keine Verbesserung erzielt wird. Gemäß den durchgeführten
Versuchen anhand dieses Beispieles konnte ein sehr wirkungsvolles Ergebnis dann erzielt werden, wenn
der Cr-Gehalt im Bereich von 10 bis 40 Gewichtsprozent lag; insbesondere zeigte sich das beste Ergebnis
bei einem Cr-Gehalt von 25 Gewichtsprozent. Ferner zeigte sich, daß hinsichtlich der Zugabe von WB
ein optimaler Bereich vorhanden ist; ein Bereich zwischen 0,2 und 10 Gewichtsprozent an WB zeigte
sich als sehr wirkungsvoll. Ein Kontaktwerkstoff mit 25 Gewichtsprozent Cr und 5 Gewichtsprozent
WB erwies sich als am besten hinsichtlich der Verbesserung der Stromunterbrechungsfähigkeit, welche
um das 1,35-fache höher als diejenige des konventionellen Kontaktwerkstoffes liegt. Es sei daraufhingewiesen,
daß gemäß den Versuchen bei diesem Beispiel kein konkretes Verhältnis hinsichtlich
der Ingredienzen der Legierung mit gegenüber dem konventionellen Kontaktwerkstoff schlechterer Stromunterbrechungsfähigkeit
gezeigt werden konnten, weil sehr detaillierte Messungen nur für Legierungen vorgenommen wurden, deren Stromunterbrechungsfähigkeit
derjenigen des konventionellen Kontaktwerkstoffes überlegen waren. Demgemäß wurden solche unbekannten
Daten mit gestrichelten Linien in der Zeichnung angedeutet. Da ferner keine substantiellen Unterschiede
hinsichtlich des atmosphärischen Sinterns und des Drucksinterns bei der Herstellung der Le-
gierung gemäß den Beispielen der Erfindung und der konventionellen Legierung beobachtet werden
konnten, wie die Fig. 9 und 10 zeigen, sind nur die durch das atmosphärische Sintern erhaltenen
Daten für die Kontaktwerkstoffe in der Zeichnung
gezeigt.
Fig. 11 zeigt die Beziehung zwischen dem WB-Zusatz und der Spannungsfestigkeit des Kontaktwerkstoffes,
wenn der Cr-Gehalt in der Legierung zu 15; 20; 25; 30; 35 und 40 Gewichtsprozent gewählt ist.
Der WB-Gehalt reicht von 0 bis 10 Gewichtsprozent. Die Spannungsfestigkeit dieses Kontaktwerkstoffes
ist im Bezug auf diejenige des konventionellen Kontaktwerkstoffes des Typs Cu-25 Gewichtsprozent Cr
dargestellt, wobei die Spannungsfestigkeit des letzteren zu "1" gesetzt ist. Wie aus Fig. 11 ersichtlich,
ist eine bemerkenswerte Verbesserung der Spannungsfestigkeit des Kontaktwerkstoffes
aufgrund des Zusatzes von WB erzielt, die zeigt, daß die Legierung der Erfindung besonders hervorragende
Eigenschaften als Kontaktwerkstoff in der Anwendung bei hohen Spannungen aufweist.
Fig. 12 zeigt die Beziehung zwischen dem WB-Zusatz und der Spannungsfestigkeit des Kontaktwerkstoffes,
wenn der Cr-Gehalt zu 10; 15; 20; 25; 30; 35 und Gewichtsprozent gewählt ist. Der WB-Gehalt liegt
in einem Bereich zwischen 0 und 75 Gewichtsprozent.
Aus Fig. 12 ist ebenfalls ersichtlich, daß die Spannungsfestigkeit des Kontaktwerkstoffes durch
Zusätze von WB merklich verbessert wird. Eine besonders bemerkenswerte Verbesserung resultiert
aus einem Zusatz an WB im Bereich bis einschließlieh 20 Gewichtsprozent in Legierungen, die jeweils
einen festgelegten Cr-Gehalt hatten. Bei
überschreiten dieses Zusatzes von 20 Gewichtsprozent
WB verminderte sich die Spannungsfestigkeit im Vergleich zum Anwachsen aufgrund des WB-Zusatzes;
und bei Erreichen einer Gesamtmenge an Cr und WB von etwa 80 Gewichtsprozent stellte sich keine
Verbesserung der Spannungsfestigkeit mehr ein oder vermindert sich sogar in einigen Fällen. Der Grund
dafür liegt darin, daß einerseits die Wirkung von WB darin besteht, daß aufgrund seiner feinen Verteilung
in der Legierung es zu einer Verstärkung der Kupferbasis und der Chromteilchen beiträgt, wodurch das
teilweise Schmelzadhäsions-Phänomen in der Kontaktfläche unterdrückt und der Bildung von Vorsprüngen,
welche zu einer Verminderung der Spannungsfestigkeit führen, vorgebeugt wird, so daß insgesamt die Spannungsfestigkeit
der Legierung bemerkenswert verbessert wird; andererseits wird es bei einem zu hohen Gehalt
an Cr und WB schwierig, die Legierung frei von Fehlern und mit gleichförmiger Struktur herzustellen,
und eine solche Legierung läßt sich schwer bearbeiten, aufgrund dessen Faktoren, die zu einer Verminderung
der Spannungsfestigkeit führen, wie Vorsprünge in der Kontaktfläche und dgl., ansteigen. Aus den
experimentellen Ergebnissen hat sich als wünschenswert ergeben, daß der Gesamtgehalt an Cr und WB in der
Legierung 80 Gewichtsprozent oder weniger betragen sollte. Die Fig. 11 und 12 zeigen die gemessenen
Werte einer Legierung, welche durch das Infiltrierverfahren gewonnen wurden, wobei der gesamte Gehalt
an Cr und WB 50 Gewichtsprozent oder mehr beträgt. Bei der Legierung mit einem Gesamtgehalt an Cr
und WB von 50 Gewichtsprozent oder weniger wurden Werte einer Legierung gemessen, welche durch die
perfekte Pulversinter-Methode in Wasserstoffatmosphäre erhalten wurde. Während die Legierung mit einem
Gesamtgehalt an Cr und WB von 50 Gewichtsprozent
oder mehr ebenfalls durch die perfekte Pulversinter-Methode oder Heißdruck- Methode gewonnen werden
könnte, hatte die durch Infiltrieren gewonnene Legierung eine geringfügig höhere Leistungsfähigkeit;
deshalb sind die Meßwerte der Legierungen der oben beschriebenen Zusammensetzungen, gewonnen durch
die beiden erwähnten Herstellungsweisen, in den Zeichnungen gezeigt.
Es wurde verifiziert, daß sogar bei einem Kontaktwerkstoff niedriger Scherung für Vakuumschalter
Zusätze zu der oben beschriebenen Legierung von 20 Gewichtsprozent oder weniger mindestens einer
Art von Metallen niedrigen Schmelzpunktes aus der Gruppe Bi, Te, Sb, Tl, Pb, Se, Ce and Ca, Legierungen
und intermetallischer Verbindungen dieser Metalle die Wirkung hatten, die Stromunterbrechungsfähigkeit
und die Spannungsfestigkeit wie bei den vorher beschriebenen Beispielen zu erhöhen.
Bei dem oben beschriebenen Beispiel können Kupfer, Chrom und Wolframborid in Form eines einfachen
Metalles, einer Legierung zu zweit oder zu dritt oder einer intermetallischen Verbindung von zwei
oder drei der Metalle oder ein zusammengesetzter Körper daraus vorgesehen sein.
Die oben gegebenen Erläuterungen zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiel beziehen sich auf WB als Beispiel
für Wolframborid; gleichwohl könnte dieselbe Wirkung unter Verwendung anderer Wolframboride wie W2B,-,
WB2, W2B, WBg, und andere erhalten werden. Aus
dem Versuchsergebnis läßt sich herleiten, daß die beste Wirkung erhalten wurde, wenn die Legierung
mindestens eine Art von WB und/oder W2B5 als Wolframborid
enthielt.
-18 ~
- Leerseite
Claims (15)
1. Kontaktwerkstoff für Vakuumschalter, dadurch gekennzeichnet, daß er Kupfer,
Chrom und mindestens ein Bor id aus der Gruppe der Boride mit Chrom, Molybdän und Wolfram enthält.
Kontaktwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Borid ein Chrombor
id ist.
Kontaktwerkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Gehalt
an Chrom und Chromborid 80 Gewichtsprozent oder weniger beträgt.
Kontaktwerkstoff nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Chromgehalt
im Bereich zwischen 13,5 und 37 Gewichtsprozent liegt.
Kontaktwerkstoff nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gehalt an Chromborid im Bereich zwischen 0,2 und 9,3 Gewichtsprozent liegt.
6. Kontaktwerkstoff nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Chromborid vom Typ CrB2 ist.
7. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Borid ein
Molybdänbor id ist.
8. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 7, dadurch g e kennzeichnet, daß er Kupfer und
als übrige Komponenten 12 bis 38 Gewichtsprozent Chrom und 0,2 bis 10 Gewichtsprozent Molybdänborid
enthält.
9. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Molybdänborid
mindestens MoB und/oder MoB2 gewählt ist.
10. Kontaktwerkstoff nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß er 10 Gewichtsprozent oder weniger mindestens eines Metalles mit niedrigem Schmelzpunkt aus
der Gruppe Wismut, Tellur, Antimon, Thallium, Blei, Selen, Cer und Kalzium, Legierungen dieser
Metalle, intermetallische Verbindungen dieser Metalle und/oder Oxide dieser Metalle enthält.
11. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Borid ein
Wolframborid ist.
12. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte
Gehalt an Chrom und Wolframborid 80 Gewichtsprozent oder weniger beträgt.
13. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Chromgehalt im Bereich zwischen 10 und 40 Gewichtsprozent
liegt.
14. Kontaktwerkstoff nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gehalt an Wolframborid im Bereich zwischen 0,2 und 10 Gewichtsprozent liegt.
15. Kontaktwerkstoff nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß als Wolframborid mindestens WB und/oder
W2B5 gewählt ist.
W2B5 gewählt ist.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27604384A JPS61148728A (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | 真空しや断器用接点材料 |
| JP27604184A JPS61148726A (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | 真空しや断器用接点材料 |
| JP27604284A JPS61148727A (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | 真空しや断器用接点材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3543586A1 true DE3543586A1 (de) | 1986-07-10 |
| DE3543586C2 DE3543586C2 (de) | 1992-07-09 |
Family
ID=27336312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19853543586 Granted DE3543586A1 (de) | 1984-12-24 | 1985-12-10 | Kontaktwerkstoff fuer vakuumschalter |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4677264A (de) |
| DE (1) | DE3543586A1 (de) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0336569A2 (de) * | 1988-04-04 | 1989-10-11 | Eaton Corporation | Isostatisches Heisspressen von Pulvern zur Herstellung von Kontakten mit hoher Dichte |
| WO1990015424A1 (de) * | 1989-05-31 | 1990-12-13 | Siemens Aktiengesellschaft | VERFAHREN ZUM HERSTELLEN VON CuCr-KONTAKTSTÜCKEN FÜR VAKUUMSCHALTER SOWIE ZUGEHÖRIGES KONTAKTSTÜCK |
| FR2649026A1 (fr) * | 1989-06-30 | 1991-01-04 | Westinghouse Electric Corp | Procede de mise en forme de corps compacts |
| US6350294B1 (en) | 1999-01-29 | 2002-02-26 | Louis Renner Gmbh | Powder-metallurgically produced composite material and method for its production |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4766274A (en) * | 1988-01-25 | 1988-08-23 | Westinghouse Electric Corp. | Vacuum circuit interrupter contacts containing chromium dispersions |
| US4909841A (en) * | 1989-06-30 | 1990-03-20 | Westinghouse Electric Corp. | Method of making dimensionally reproducible compacts |
| US5212407A (en) * | 1990-10-04 | 1993-05-18 | International Business Machines Corporation | Digital phase match discriminator for three-phase power |
| US5653827A (en) * | 1995-06-06 | 1997-08-05 | Starline Mfg. Co., Inc. | Brass alloys |
| US7687689B2 (en) * | 2008-05-05 | 2010-03-30 | Monsanto Technology Llc | Plants and seeds of corn variety CV580523 |
| CN112908734B (zh) * | 2019-12-04 | 2024-01-26 | 西安西电高压开关有限责任公司 | 一种大电流断路器触头及其制备方法 |
| CN112908733B (zh) * | 2019-12-04 | 2024-01-26 | 西安西电高压开关有限责任公司 | 一种合金弧触头、其制备方法及其应用 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE586666C (de) * | 1931-05-06 | 1933-10-25 | Patra Patent Treuhand | Elektrischer Kontakt aus schwer schmelzbaren Metallen, insbesondere fuer Vakuumunterbrecher |
| DE651594C (de) * | 1933-04-29 | 1937-10-16 | Gluehfadenfabrik Richard Kurtz | Kontaktwerkstoff fuer elektrische Vorrichtungen |
| DE705358C (de) * | 1936-10-24 | 1941-04-25 | Siemens & Halske Akt Ges | Vakuumschalter |
| DE705564C (de) * | 1936-10-29 | 1941-05-02 | Siemens & Halske Akt Ges | Vakuumschalter |
| US3514559A (en) * | 1967-03-27 | 1970-05-26 | Mc Graw Edison Co | Vacuum type circuit interrupter |
| DE2124707B2 (de) * | 1971-05-18 | 1972-08-03 | Siemens AG, 1000 Berlin u 8000 München | Kontaktwerkstoff fuer hochleistungs-vakuumschalter |
| DE2310317A1 (de) * | 1973-03-01 | 1974-09-05 | Siemens Ag | Mehrbereichskontakt fuer vakuumschaltroehren |
| DE2619459A1 (de) * | 1976-05-03 | 1977-12-01 | Siemens Ag | Sinterverbundwerkstoff als kontaktwerkstoff fuer vakuum-mittelspannungs- leistungsschalter |
| DE3027732A1 (de) * | 1979-07-27 | 1981-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | Kontakt fuer einen vakuumleistungsschalter |
| WO1982001960A1 (en) * | 1980-11-28 | 1982-06-10 | Rodionov Valery V | Method of preparation of contacts and electrodes of vacuum electric apparatuses |
| DE3150846A1 (de) * | 1981-09-16 | 1983-03-31 | Mitsubishi Denki K.K., Tokyo | Kontaktgeber fuer einen stromunterbrecher vom vakuum-typ |
| DE3303170A1 (de) * | 1983-01-31 | 1984-08-02 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum herstellen von kupfer-chrom-schmelzlegierungen als kontaktwerkstoff fuer vakuum-leistungsschalter |
| WO1985003802A1 (en) * | 1984-02-16 | 1985-08-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Contact material for vacuum breaker |
| EP0155322A1 (de) * | 1983-09-02 | 1985-09-25 | Hitachi, Ltd. | Elektrode eines vakuumschalters |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1079013A (en) * | 1964-04-21 | 1967-08-09 | English Electric Co Ltd | Improvements in or relating to contacts and electrodes |
| US4014688A (en) * | 1972-05-10 | 1977-03-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Contact material for high-power vacuum circuit breakers |
| US4014689A (en) * | 1972-05-10 | 1977-03-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Method of fabricating a contact material for high-power vacuum circuit breakers |
| US3993481A (en) * | 1972-05-10 | 1976-11-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Contact material for high-power vacuum circuit breakers |
| US3859087A (en) * | 1973-02-01 | 1975-01-07 | Gte Sylvania Inc | Manufacture of electrical contact materials |
| SU517065A1 (ru) * | 1974-05-20 | 1976-06-05 | Предприятие П/Я Р-6517 | Контактна система вакуумного выключател |
| FR2392481A1 (fr) * | 1977-05-27 | 1978-12-22 | Mitsubishi Electric Corp | Interrupteur de circuit sous vide et procede de production |
| JPS598015B2 (ja) * | 1978-05-31 | 1984-02-22 | 三菱電機株式会社 | 真空しや断器用接点 |
-
1985
- 1985-12-05 US US06/804,616 patent/US4677264A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-12-10 DE DE19853543586 patent/DE3543586A1/de active Granted
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE586666C (de) * | 1931-05-06 | 1933-10-25 | Patra Patent Treuhand | Elektrischer Kontakt aus schwer schmelzbaren Metallen, insbesondere fuer Vakuumunterbrecher |
| DE651594C (de) * | 1933-04-29 | 1937-10-16 | Gluehfadenfabrik Richard Kurtz | Kontaktwerkstoff fuer elektrische Vorrichtungen |
| DE705358C (de) * | 1936-10-24 | 1941-04-25 | Siemens & Halske Akt Ges | Vakuumschalter |
| DE705564C (de) * | 1936-10-29 | 1941-05-02 | Siemens & Halske Akt Ges | Vakuumschalter |
| US3514559A (en) * | 1967-03-27 | 1970-05-26 | Mc Graw Edison Co | Vacuum type circuit interrupter |
| DE2124707B2 (de) * | 1971-05-18 | 1972-08-03 | Siemens AG, 1000 Berlin u 8000 München | Kontaktwerkstoff fuer hochleistungs-vakuumschalter |
| DE2310317A1 (de) * | 1973-03-01 | 1974-09-05 | Siemens Ag | Mehrbereichskontakt fuer vakuumschaltroehren |
| DE2619459A1 (de) * | 1976-05-03 | 1977-12-01 | Siemens Ag | Sinterverbundwerkstoff als kontaktwerkstoff fuer vakuum-mittelspannungs- leistungsschalter |
| DE3027732A1 (de) * | 1979-07-27 | 1981-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | Kontakt fuer einen vakuumleistungsschalter |
| WO1982001960A1 (en) * | 1980-11-28 | 1982-06-10 | Rodionov Valery V | Method of preparation of contacts and electrodes of vacuum electric apparatuses |
| DE3150846A1 (de) * | 1981-09-16 | 1983-03-31 | Mitsubishi Denki K.K., Tokyo | Kontaktgeber fuer einen stromunterbrecher vom vakuum-typ |
| DE3303170A1 (de) * | 1983-01-31 | 1984-08-02 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum herstellen von kupfer-chrom-schmelzlegierungen als kontaktwerkstoff fuer vakuum-leistungsschalter |
| EP0155322A1 (de) * | 1983-09-02 | 1985-09-25 | Hitachi, Ltd. | Elektrode eines vakuumschalters |
| WO1985003802A1 (en) * | 1984-02-16 | 1985-08-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Contact material for vacuum breaker |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| DE-Buch: Dr.Stöckel u.a.: expert Verlag: Werk- stoffe für elektrische Kontakte, Grafenau/Württ. 1980, S.118-123 * |
| DE-Firmenschrift: Gasarme Werstoffe für Vakuum- schalter DODUCO, Nr.480 * |
| DE-Z: elektrotechnik, 63, H.8, April 1981, S. 26-28 * |
| DE-Z: Metall, 38.Jg., H.7, Juli 1984,S.647-651 * |
| US-Z: Proceedings of the 12th International Conference on Electric Contact Phenomena 1984, S.349-355 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0336569A2 (de) * | 1988-04-04 | 1989-10-11 | Eaton Corporation | Isostatisches Heisspressen von Pulvern zur Herstellung von Kontakten mit hoher Dichte |
| EP0336569A3 (en) * | 1988-04-04 | 1990-12-19 | Westinghouse Electric Corporation | Hot isostatic pressing of powders to form high density contacts |
| WO1990015424A1 (de) * | 1989-05-31 | 1990-12-13 | Siemens Aktiengesellschaft | VERFAHREN ZUM HERSTELLEN VON CuCr-KONTAKTSTÜCKEN FÜR VAKUUMSCHALTER SOWIE ZUGEHÖRIGES KONTAKTSTÜCK |
| US5330702A (en) * | 1989-05-31 | 1994-07-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for producing CuCr contact pieces for vacuum switches as well as an appropriate contact piece |
| FR2649026A1 (fr) * | 1989-06-30 | 1991-01-04 | Westinghouse Electric Corp | Procede de mise en forme de corps compacts |
| US6350294B1 (en) | 1999-01-29 | 2002-02-26 | Louis Renner Gmbh | Powder-metallurgically produced composite material and method for its production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3543586C2 (de) | 1992-07-09 |
| US4677264A (en) | 1987-06-30 |
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| DE3150846C2 (de) | ||
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