[发明专利]制造真空开关的铜铬触点的方法及其开关触点

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造真空开关的铜铬触点的方法。此外本发明还涉及 这样制造的开关触点。

背景技术

用于能量供应和分配的真空开关管需要由抗电弧(lichtbogenresistent)材 料组成的电气开关触点，该材料能承受局部超过5MW/cm²的高温负载，不会释 放气态的或其它有害的污染物并且可以特别经济地制造。

大多数情况下为真空开关管中的开关触点采用含铜的材料，其主要部分是 包含铜(Cu)和铬(Cr)的混合物，其中，一般铬份额在20％(质量百分比) 和50％(质量百分比)之间。在真空开关技术中采用的特殊触点形状(按键触 点或圆盘触点、螺旋触点、罐形触点、或轴向磁场触点)要求必须对触点区域 进行机械加工，因此需要至少2至3mm的材料厚度。

为了制造包含铜(Cu)和铬(Cr)的材料而引入相图。这例如在M.Hansen 和K.Anderko的手册“Constitution of Binary Alloys”，McGraw-Hill Book Company， Inc.(1958)的第524页公知。Cu-Cr相图具有一些热力学的特性，特别是共晶 (Eutektikum)和偏共晶(Monotektikum)，对此下面还将讨论。

因为两种金属铜(Cu)和铬(Cr)在其密度上明显不同，所以不可能直接 制造均质的熔炼材料，因为重金属组分(Cu)会沉积。因此通常对最高品质的 触点材料才采用所谓的再熔炼材料。

根据EP0115292B1可以如下地制造再熔炼材料：将由CuCr组成的粗预烧 结的圆柱体利用电弧在惰性气氛中再次熔炼为高密度的均质精细颗粒材料。接 着，从由此得到的圆柱形毛坯中锯下圆盘，随后再次对该圆盘进行切削加工， 以得到触点的合适的最终轮廓、槽和/或表面。特别是由于必须去除切削成形中 产生的毛刺而使得这样制造的触点成本很高。

由于铬含量较高，因而CuCr材料仅适合于对冲压轮廓成形而言最简单的 触点形状。在对硬材料的切削加工处理中，高的刀具磨损以及相应高的刀具成 本是不可避免的。

其它用于铜-铬开关触点的制造方法，如制造接近最终轮廓形状的致密烧结 毛坯，通常同样还需要一个带有以上描述的缺陷的切削后处理。此外在烧结材 料中由于制造技术的原因，粒度分布向明显较大的粒度偏移，这导致与再熔炼 材料相比更不利的开关和烧损特性。

在DE3829250A1中和DE3842919A1中描述了特殊烧结冶炼地制造的铜铬 触点材料。

因此，对于CuCr开关触点质量的高要求，考虑在靠近表面的范围内细化 粒度的进一步的处理步骤。例如提供一种通过采用激光或电弧进行的再熔炼。

发明内容

从上面的现有技术出发，本发明要解决的技术问题是，提供一种铜铬触点 的简化制造方法。此外实现用该新方法制造的合适的开关触点。

按照本发明，上述技术问题是通过根据权利要求1所述的制造方法解决的。 本发明制造方法的进一步扩展在从属权利要求中给出。用本发明方法制造的用 于真空开关的具有特殊形成的触点表层(Kontaktauflage)的开关触点是权利要 求9至13的内容。

本发明的方法基于通过快速凝固到薄的(典型地为1至2mm厚的)带或 片对CuCr熔融物进行的处理，其中，可以通过熔融物的冷却率有针对性地调 整与片表面垂直的Cr浓度分布。在此利用无定形金属的制造技术，在该技术中 通过快速凝固将该金属转换到热力学不平衡。这样的无定形金属也被称为金属 玻璃。

快速凝固金属的技术由现有技术充分公知，为此参照DE69418938T2、 DE3528891C2和DE3617608C2。用这些方法制造带有最精细的高熔度组分的沉 淀的所谓无定形金属，其中，这样组分例如可以是铬。不过，具有作为基质的 铜和作为高熔度组分的铬的铜-铬系统对于快速凝固技术而言并不是公知的。

在本发明中，铬(Cr)优选由于密度差而以自然的方式积聚在表面上并且 所产生的密度分布在凝固时被“冻结”。

通过用相应地成型的冲压工具的冲压可以获得期望的触点形状。优选仅需 要在与触点支承的连接位置的区域(即，在焊接区域)内对开关触点进行后处 理，以便产生此处必要的公差和表面质量。