[发明专利]真空断路器的触点成型材料

说明书

本发明涉及用于真空断路器、真空断路器或真空电路断路器的触点成型材料的烧结合金，更具体地涉及一种具有改善的电流斩波特性和接触电阻特性的真空断路器的触点成型材料。

利用真空中电弧扩散特性实现高真空内的电流断路的真空断路器的触点由两个相对的触点组成，即固定触点和可动触点。当诸如电动机负载之类的电感电路中的电流被真空断路器中断时，会产生过量的不正常冲击电压，因而负荷测量仪容易受到损坏。

产生此不正常冲击电压的原因是由于当小电流在真空中遮断时产生的斩波现象（在交变电流的波形到达自然零点之前强制实行断流）以及由于高频灭弧现象。

由于斩波现象产生的不正常冲击电压值可用负载电路的波阻抗Zo与电流斩波值Ic的积表示，Vs＝Zo·Ic。据此，为了降低不正常冲击电压值，必须减小电流斩波值IC。

为了满足上述要求，曾经研究了一种真空开关，其中采用了由碳化钨（WC）-银（Ag）合金组成的触点（日本专利申请号No.68447/1967和美国专利号No.3，683，138）。这种真空开关已投入实用。

由这样的Ag-WC合金组成的触点有如下特征：

（1）WC的存在方便了电子发射;

（2）通过加热电极表面触点成型材料的蒸发由于场致发射电子的碰撞而加快;

（3）通过用电弧分解触点成型材料的碳化物并形成一电荷粒子，来维持电弧。

因此，触点具有低斩波电流性能，这一点是极好的。

另一种具有低斩波电流的触点成型材料是铋（Bi）-铜（Cu）合金。这种材料已投入实用，以制造真空断续器（日本专利公开号No.14974/1960，美国专利号No.2，975，256，日本专利公开号No.12131/1966以及美国专利号No.3，246，979）。这些合金中，那些含有10%重量Bi的合金（此后记wt%为重量百分比）（日本专利公开号No.14974/1960）具有适宜的蒸气压力特性，因此具有低斩波电流特性。那些含有0.5%重量Bi的合金（日本专利公开号No.12131/1966）在晶体边界上偏析Bi，因而这使合金本身易碎。这样，实现了低的焊断力，而合金有优秀的大电流中断性能。

另一种具有低斩波电流特性的触点成型材料是Ag-Cu-WC合金，其中的Ag与Cu重量之比大约为7∶3（日本专利申请号No.39851/1982）。此合金中，采用了一种从未使用的Ag与Cu的比例，据说因此而获得了稳定的斩波电流特性。

另外，日本专利申请号No.216648/1985提出了耐电弧材料的0.2-1微米的晶粒尺寸（比如WC的晶粒尺寸）可有效地改善低的斩波电流特性。

真空断路器需要低冲击性能，因此在已有技术中需要低斩波电流特性（低斩波特性）。

近几年，越来越多的真空断续器应用到电感电路上，比如电动机、变压器或电抗器。因此，真空断路器必须有更稳定的低斩波电流特性和令人满意的低接触电阻特性。这是因为对仪表的操作性能来说，不希望真空断路器由于大电流通路伴随着先进大容量真空断路器而产生不正常的温度升高。

到现在为止，还没有触点成型材料可同时满足这两种特性。

也就是说，比如在WC-Ag合金组成的触点中，电流斩波值可通过调节WC的数量得到减小。然而，在这种情况下，Ag的数量相应改变。因此，它们的接触电阻特性会改变。据此，有必要试图即使在Ag的数量相同时也能获得低而稳定的接触电阻特性。

在WC-Ag合金组成的触点中（日本专利申请号No.68447/1967和美国专利号No.3，683，138），斩波电流值本身还不够，仍未注意到要改善接触电阻特性。

在重量为10%的Bi-Cu合金中（日本专利公开号No.14974/1960和美国专利号No.2，975，256），当通断数增加时，充入电极之间的空间的金属蒸气的数量减少。发生低斩波电流特性的恶化和耐压的恶化取决于具有高蒸气压力的元件数量。进一步地，接触电阻特性未能完全令人满意。

在重量为0.5%的Bi-Cu合金中（日本专利公开号No.12131/1966和美国专利号No.3，246，979），其低斩波电流特性还不够。

在Ag对Cu的重量比约为7∶3的Ag-Cu-WC合金中（日本专利申请号No.39851/1982）和耐电弧材料的晶粒尺寸为0.2到1微米的合金中（日本专利申请号No.216648/1985）中，其接触电阻特性并未令人完全满意。

本发明的目的是提供一种触点成型材料，它兼有优秀的低斩波电流特性和接触电阻特性，符合真空断路器在严峻条件下的使用要求。