[发明专利]烧结体和电极、它们的表面压紧方法、用该法制造电极的方法、以及断路器

说明书

发明技术领域

本发明涉及烧结体、其表面压紧方法、用该方法加工电极的方法及制造方法和真空管等断路器。

技术背景

真空断路器是通过开关配置在真空容器内的可动电极和固定电极之间，进行高电压或大电流的开关的。在这样的真空断路器中，在断路时可动电极和固定电极之间产生电弧。认为这种电弧是电极材料成分的电离气体或热电子。可动电极和固定电极之间的电弧在该电离气体充分扩散时，即可消失。然而，在这之前，提高再起动电压时，可动电极和固定电极之间再次产生电弧，不可能形成断路。因此，为了避免这种现象，要求真空断路器具有很高的断路性能。

已知对这种真空断路器的断路性影响最大的是面向电极的电接触面接触点材料部的材料特性，进行了各种体系材料的实验。其结果，作为电极材料，最好采用Cu-Bi和Cu-Te等熔解铸造合金、或，Cu-Mo和Cu-W等烧结合金。

对于真空断路器的电极，要求断路电流大、耐高压电、具有充分导电率、发热小，可动电极和固定电极之间不熔敷等性能。因此，广泛使用能很好平衡所有性能的Cu-Cr合金作电极材料。在该体系材料中也可使用添加Al、Si、Ta、Nb、Be、Hf、Ir、Pt、Zr、Si、Rh、Ru等第3种元素的材料。

作为这种真空断路器的电极制造方法，最廉价的是使用烧结方法，最近已得到广泛地应用。然而，利用烧结法制造电极时，烧结后，电极内部仍残留1-10％的孔隙，存在着电极导电率降低的问题。

当电极孔隙率很高时，导电率会很低，在热扩散率减小方面，由于产生很多焦耳的热，所以电极通电时，温度大大提高。由此，电极的电接触面很容易劣化。就真空断路器的断路性能而言，由于在接触点的温度升高，真空断路器在断路时，由于大量的金属元素气化或电离，推迟了电弧的衰减，导致真空断路器的断路性能降低。

为此希望提高电极密度。在利用烧结制作电极时，为提高电极密度，采用了种种办法。

例如，作为提高烧结后材料的相对密度一般采用的方法，有在烧结后照旧在高温下进行铸造的烧结铸造法。然而，以前这种烧结铸造法，铸造设备和铸造型具都很昂贵，必须加大设备投资。

作为只提高表面密度的方法，已知有特开昭49-17311号公报中记载的喷丸硬化法。然而，这种喷丸硬化法也需要专用设备、除了加大设备投资外，在对象件很脆时，还存在易产生破片的问题。

利用压延将烧结后的制品进行压缩的方法公开在特开平8-143910号公报中。然而，使用这种表面压延的方法，和上述方法一样，需要很大的设备投资。加工对象也限于板状物。

进而，如特开平11-250783号公报中公开的那样，在真空管用接点材料中试用了Cu-TiC系合金等。作为既能使电极的组成分布均匀又能提高密度的方法，也可使用烧结溶浸法，将电极的高功能化作为目的，使不同物性的材料一体化的电极也已实用化。例如，将提高机械强度和减少组装工时为目的，通常将2种以上的金属合金的接点材料部分，和Cu等高导电率材料的单相合金的其支撑构件，在金相学上形成连续构造的一体溶浸电极，公开在特开平7-29461号公报中。

最近，作为可提高电极性能的加工方法，在特开平11-250782号公报中，提出一种方案，固定被加工物，使其旋转，使用超硬度切削工具切削除去被加工物的端面后，在第1道工序中，一边使被加工物正转，一边用金刚石刀片进行切削去除加工，在第2道工序中，边使被加工物反转，边使用比第1道工序突出0mm～0.005mm的金刚石刀片后面，通过抛光加工修整被加工物的被加工面，以提高被加工物面的表面光洁度。

该技术，使被加工物的被加工面形成平滑的表面，不存在断路时引发电弧放电的突起点，以提高断路性能。然而，在该制造方法中，仍期待提高耐电压性，而且也不能改进烧结材料的导电率。原因是利用这种方法，将提高断路器用电极的性能作为目的，利用加工从表面减少有效范围内的孔隙率时，必然造成板厚度减少，为了不造成板厚度减少到进刀量以上，例如，使用切削加工用金刚石刀片的背面，以0～0.005mm的进刀量进行抛光时，板厚度和内部孔隙率几乎都没有减少。

发明的简要

本发明的目的是提供一种具有优良电流断路特性的廉价断路器，断路器中使用的电极、制造该电极的方法和表面压紧的方法，和利用该表面压紧方法使表面至少一部形成密实的烧结体。