[发明专利]用于真空开关的触点材料

说明书

本发明涉及一种用于改进断路性能的真空开关用触点材料。

要求用于真空开关用触点材料的特性，除要求三种基本性能即，耐焊接性，承受电压的能力及电流断路性能外，还有重要的要求，即低的并稳定的温升及低的并稳定的触点电阻。但是，上述的要求中有些是相互对抗的，因此以单一的金属来满足所有的要求是不可能的。因此，在已使用的一些触点材料中，已开发有复合二种或更多元素的触点材料，以相互弥补彼此性能的缺陷而满足特定的应用；例如用于大电流，承受高电压并具有特殊的优良特性。但是，对于要求更为严格的性能，尚存在一些待解决的问题。

例如，通用断路开关及真空开关用触点材料，在真空开关最初发展时强调耐焊接性。因此在实践中以Cu为主要成分，添加阻止焊接成分如，Te或Bi，其含量按重量计不超过10％，(参见日本专利公布的实例(KoKoKu)Nos.Sho.41-12131,Sho.44-23751)。但是，随着不同的要求，如增加使用范围，小型化及减少真空断路开关及真空开关的价格，具有比传统Cu-Te或Cu-Bi的断路性能优良的触点逐渐为市场所需求。因此，具有比传统触点有较好断路性能的Cu-Cr触点最为流行。然而，在当前情况下，需要具有更佳断路能力的触点。

为什么Cu-Cr触点具有比Cu-Bi或Cu-Te触点优良的断路性能，其理由被认为是：耐电弧材料Cr具有收气作用，以及，由于Cr具有适当蒸气压和熔点，所以容易存在于等离子蒸气中，因此可有效发挥上述收气作用。

为此目的，发明者对具有比Cr大的收气作用并具有比Cr更适当的汽压及熔点的导电成分及耐电弧材料如：Ti,Zr,V或Y以烧结方法或熔化方法制成触点材料进行断路试验。在JEC4试验中反复接触闭合及接触断开获得比传统Cu-Cr触点有较好的性能，此处JEC为日本电技术委员会标准的缩写。但是在JEC5试验中，断路是在通过电流经过一定时间后形成，未获得好的效果，因为产生了熔接倾向。因此仅从上述概念中很难说能获得足够的断路性能，尚缺乏可靠性。

所以本发明的一个目的是提供用于具有优良断路性能的真空开关的触点材料。

本发明者推测为什么在上述JEC5试验中未获得好的断路性能，其原因在于上述Ti、Zr、V或Y等耐电弧成分与导电成分形成一种固溶体并形成金属化合物，因此大大降低触点材料的电传导性从而增加触点电阻，导致由焦耳热产生熔接。因此本发明者认为：当使用Ti,Zr,V或Y作为耐电弧成分时，假如触点材料的导电性能能提高到现行技术触点材料的导电性能，则其断路性能可以大大提高。

因此本发明者发明了这样一种触点材料，是将可一定程度地提高断路性能的Ti、Zr、V、Y中的至少一种用作为耐电弧材料，为了保持触点材料的导电性，在耐电弧材料的表面至少覆盖一种辅助成分，上述辅助成分包括Ta、Nb、W或Mo。

为实现上述及其他目的，本发明的供真空开关用的触点材料中包括：一类耐电弧成分，该成分中至少包含一种从一组金属中所选择出来的金属，该金属组为：铬、钛、锆、钒、钇；一类辅助成分，该辅助成分中至少包含一种从一组金属中所选择出来的金属，该金属组为：钽、铌、钨、钼及一类导电成分，该导电成分中至少包含一种从一组金属中选择出来的金属，该组金属为铜及银。在触点材料中按体积计算耐电弧成分的含量为10％-70％，耐电弧成分与辅助成分的含量总和按体积计算不超过75％，其余含量为导电成分。

按照本发明的一方面，供真空开关用的触点材料包含有多种复合粉末，每种复合粉末包含有辅助成分，及用辅助成分覆盖的耐电弧成分，以及导电成分，其中至少包含由铜及银组成的一组金属中的一种。在触点材料中耐电弧成分中至少包含由一金属组中选择出来的一种金属，该金属组包含：铬、钛、锆、钒及钇，以及辅助成分中至少包含由一金属组中选择出来的一种金属，该金属组包含：钽、铌、钨及钼。

其作用详述于后，特别是Ti、Zr、V、Y及Cr具有适宜的熔点及汽压并有收气作用；因此它们可以作为耐电弧材料以提高断路能力。但是这些耐电弧材料与导电成分铜或银，明显地形成固溶体或各种金属化合物。因此，假如只是将导电成分及耐电弧成分简单地熔化，则在耐电弧成分与导电成分之间，形成金属化合物，从而作为触点导电基体的导电成分的α相部分将大大地减少。