專利名稱：電氣接點(diǎn)以及使用了該電氣接點(diǎn)的電力開(kāi)閉器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在氣體中進(jìn)行滑動(dòng)接觸而使電流通電/切斷的電氣接點(diǎn)和使用了該電氣接點(diǎn)的電力開(kāi)閉器。
背景技術(shù)：
在電力受配電系統(tǒng)的保護(hù)機(jī)器即各種切斷器、開(kāi)閉器中，其電流開(kāi)閉部在多數(shù)的情況下被設(shè)置在絕緣性、電弧的擴(kuò)散消滅性優(yōu)良，且對(duì)電流切斷有利的真空中。為此，需要用于維持真空氣氛的真空容器等，構(gòu)造、制造工序變得復(fù)雜。但是，對(duì)于這些機(jī)器，要求小型、輕量化、廉價(jià)化等，需要使構(gòu)造簡(jiǎn)化，期望不需要?dú)夥站S持容器且構(gòu)造單純的大氣體中的電流開(kāi)閉。另外，對(duì)于機(jī)器的小型化，使進(jìn)行電氣接點(diǎn)的開(kāi)閉動(dòng)作的操作機(jī)構(gòu)部小型化是有效的，因此，需要減小電氣接點(diǎn)彼此由于焦耳熱而熔敷時(shí)的分離力。此外，在電氣接點(diǎn)間的接觸中伴隨有不少的滑動(dòng)(磨擦)，所以期望電氣接點(diǎn)的耐磨耗性優(yōu)良，且由于滑動(dòng)引起的損耗少。因此，在電氣接點(diǎn)中，要求能夠在氣體中無(wú)障礙地進(jìn)行通電/切斷，熔敷分離力小、且耐磨耗性優(yōu)良等。在專利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)了致密且電氣性能以及滑動(dòng)性優(yōu)良的氣體電氣接點(diǎn)。其通過(guò)對(duì)Cu-W、Cu-M0類的焙燒體溶融浸漬Cu并致密化，而提高了通電性等電氣性能，并且添加 BN等滑動(dòng)性提升成分，實(shí)現(xiàn)了氣體中滑動(dòng)性的改善。專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)平9-111312號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
(要解決的問(wèn)題)電流開(kāi)閉機(jī)器的接點(diǎn)材料一般由包含耐火性金屬和高導(dǎo)電性金屬的復(fù)合材料構(gòu)成。此處，耐火性金屬是指，用于賦予耐電弧性、耐電壓性能的成分，是熔點(diǎn)1800°C以上的比較高熔點(diǎn)的金屬。另外，高導(dǎo)電性金屬是指，用于帶來(lái)通電性的成分，是以室溫中的電阻率為3μ Ω · cm以下的Cu為代表的良導(dǎo)體金屬。包含這些成分的接點(diǎn)材料為了維持良好的通電性，需要無(wú)缺陷且健全的致密體，另一方面，要求在通過(guò)通電焦耳熱而相互熔敷時(shí)易于分離，因此優(yōu)選為低強(qiáng)度。此外，針對(duì)氣體中的良好的滑動(dòng)性、耐磨耗性的要求，添加了 BN等滑動(dòng)性提升成分的專利文獻(xiàn)1的接點(diǎn)材料由于包含BN等化合物，所以其焙燒性降低，難以僅通過(guò)低成本的焙燒制法來(lái)實(shí)現(xiàn)致密化。為此，在焙燒后對(duì)Cu進(jìn)行溶融浸漬，但這導(dǎo)致制造成本增加。本發(fā)明的目的在于提供一種氣體中的滑動(dòng)性優(yōu)良的電氣接點(diǎn)，作為耐電弧成分， 使用適合的耐火性金屬，維持能夠?qū)崿F(xiàn)致密化的高焙燒性，并且能夠通過(guò)低強(qiáng)度化降低熔敷分離力。(用于解決問(wèn)題的方案)本發(fā)明提供一種電氣接點(diǎn)，其特征在于，包含耐火性金屬、高導(dǎo)電性金屬、以及易氧化性金屬，所述耐火性金屬是C、Mo、W中的某一種，所述高導(dǎo)電性金屬是Cu，所述易氧化性金屬是其氧化物生成自由能量比所述耐火性金屬以及所述高導(dǎo)電性金屬的氧化物生成自由能量低的元素。另外，本發(fā)明提供一種電氣接點(diǎn)，其特征在于，包含耐火性金屬、高導(dǎo)電性金屬、以及易氧化性金屬，所述耐火性金屬是C、Mo、W中的某一種，所述高導(dǎo)電性金屬是Cu，所述易氧化性金屬是其氧化物的晶體構(gòu)造為六方晶的元素。所述易氧化性金屬是從Co、Be、狗、Si、Ti、Zr、B、V以及Nb中選擇的至少一種。(發(fā)明的效果)根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種氣體中的滑動(dòng)性優(yōu)良的電氣接點(diǎn)，作為耐電弧成分，使用適合的耐火性金屬，維持能夠?qū)崿F(xiàn)致密化的高焙燒性，并且能夠通過(guò)低強(qiáng)度化降低熔敷分離力。


圖1是示出本發(fā)明的第2實(shí)施例的接點(diǎn)桿的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖2是示出本發(fā)明的第4實(shí)施例的氣體中電流開(kāi)閉部的構(gòu)造的剖面圖。(符號(hào)說(shuō)明)1 電氣接點(diǎn)；2 通電桿；3 接通電極；4 斷路電極；5 接地電極；6 絕緣筒；7 主電路導(dǎo)體；8 絕緣連接接頭；9 操作桿；10 反密閉空間；100 接點(diǎn)桿；200 氣體中電流開(kāi)閉部。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，為了賦予氣體中的優(yōu)良的耐磨耗性(滑動(dòng)性)，將接點(diǎn)的滑動(dòng)面的磨耗方式設(shè)為“氧化磨耗”是有效的。即，在氣體中滑動(dòng)時(shí)的接點(diǎn)表面中，與由于磨擦熱引起的溫度上升相伴的氧化層形成量越多，磨耗量(損耗量)越少，其原因?yàn)槌蔀橥ㄟ^(guò)磨擦僅去除了表面的氧化層的“氧化磨耗”方式。相反，如果接點(diǎn)表面的氧化層形成量少，則滑動(dòng)面中的與對(duì)方材料的接觸變得直接，易于產(chǎn)生接點(diǎn)或者對(duì)方材料的粘合、剝離、脫落等，由此， 磨耗方式成為“粘合磨耗”、“磨損磨耗”，磨耗量變大。因此，氣體中滑動(dòng)時(shí)的接點(diǎn)表面優(yōu)選易于通過(guò)磨擦熱形成氧化層。另外，發(fā)現(xiàn)了為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)電氣接點(diǎn)材料的致密化和低強(qiáng)度化，在耐火性金屬粒子與高導(dǎo)電性金屬基體的界面產(chǎn)生物理的失配是有效的，產(chǎn)生該界面失配的耐火性金屬與高導(dǎo)電性金屬的組合能夠?qū)崿F(xiàn)低強(qiáng)度化以及與其相伴的熔敷分離力的減小。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的電氣接點(diǎn)包括耐火性金屬、高導(dǎo)電性金屬、以及易氧化性金屬，耐火性金屬是C、Mo、W中的某一種，高導(dǎo)電性金屬是Cu，易氧化性金屬是其氧化物生成自由能量比耐火性金屬以及高導(dǎo)電性金屬的氧化物生成自由能量低的元素。通過(guò)易氧化性金屬的氧化物生成自由能量低于耐火性金屬以及高導(dǎo)電性金屬的氧化物生成自由能量， 利用滑動(dòng)時(shí)的磨擦熱而在接點(diǎn)表面容易地生成氧化層，使磨耗方式成為氧化磨耗，能夠抑制磨耗量。另外，C、Mo、W都不與Cu反應(yīng)、固溶，所以由于耐火性金屬是C、Mo、W中的某一種，且高導(dǎo)電性金屬由Cu構(gòu)成，比較容易地產(chǎn)生兩者間的界面失配而使界面強(qiáng)度降低，能夠減小接點(diǎn)熔敷時(shí)的分離力。此外，本發(fā)明的電氣接點(diǎn)處的易氧化性金屬是其氧化物的晶體構(gòu)造為六方晶的元素。如果氧化物的晶體構(gòu)造是六方晶，則利用通過(guò)晶體的六角平面層的層間剪切而得到的自我潤(rùn)滑效果，能夠減輕接點(diǎn)表面的磨擦電阻，提高滑動(dòng)性。本發(fā)明的電氣接點(diǎn)處的滿足所述的某一個(gè)條件的易氧化性金屬是Co、Be、Fe、Si、 Ti、Zr、B、V、Nb。通過(guò)將它們的一種或者兩種以上用作易氧化性金屬，在滑動(dòng)時(shí)的接點(diǎn)表面通過(guò)磨擦熱容易地生成氧化層，或者，在接點(diǎn)表面生成具有六方晶的晶體構(gòu)造的氧化層，能夠發(fā)現(xiàn)所述磨耗量降低、滑動(dòng)性提高等效果。在本發(fā)明的電氣接點(diǎn)處，耐火性金屬的含有量是1 60體積％。如果耐火性金屬的含有量少于該范圍，則通過(guò)耐火性金屬粒子與高導(dǎo)電性金屬基體的界面失配得到的低強(qiáng)度化效果并不充分，熔敷分離力的效果不足，如果多于該范圍，則由于致密化不充分、電阻增大等而使使耐熔敷性、通電性能降低。另外，耐火性金屬的C、Mo、W由于各自比重不同，所以期望的耐火性金屬的含有量根據(jù)元素不同而不同，C優(yōu)選為1. 0 4. 0體積％，Mo優(yōu)選為 8. 0 32. 0體積％，W優(yōu)選為15. 3 60. 0體積％。另外，在本發(fā)明的電氣接點(diǎn)處，易氧化性金屬的含有量是0.3 6體積％。如果易氧化性金屬的含有量少于該范圍，則接點(diǎn)表面的氧化層形成不充分而得不到滑動(dòng)性的提升效果，如果多于該范圍，則電阻大的表面氧化層的厚度變得過(guò)大，而對(duì)通電性能造成障礙。在本發(fā)明的電氣接點(diǎn)的制造方法中，在混合了耐火性金屬、高導(dǎo)電性金屬、以及易氧化性金屬各自的粉末之后，加壓而形成相對(duì)密度65 %以上的成形體，將該成形體加熱至 Cu的熔點(diǎn)(1083°C)以下的溫度而焙燒。通過(guò)該方法，得到耐火性金屬和高導(dǎo)電性金屬以及易氧化性金屬均勻地混合的組織，能夠得到在耐火性金屬和高導(dǎo)電性金屬的界面中形成了空隙的失配狀態(tài)，能夠大幅降低熔敷后的分離力。由于在焙燒過(guò)程中的冷卻時(shí)根據(jù)耐火性金屬與高導(dǎo)電性金屬的熱膨脹差產(chǎn)生的收縮差，產(chǎn)生該界面處的空隙。S卩，由于與所述耐火性金屬相比，Cu的熱膨脹率更大，所以在冷卻時(shí)，Cu大幅收縮，在界面附近的Cu基體中產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。如果在該狀態(tài)下為了觀察剖面而進(jìn)行切斷，則應(yīng)力釋放而在界面產(chǎn)生失配，形成空隙。在施加了拉伸應(yīng)力的情況下，也同樣地通過(guò)破斷， 釋放Cu基體的應(yīng)力，使裂縫失配的界面發(fā)展，而成為空隙。這樣，在焙燒過(guò)程中在界面附近的Cu基體中產(chǎn)生拉伸殘留應(yīng)力是有效的，為此的焙燒過(guò)程中的冷卻速度優(yōu)選為6 35°C / 分鐘。另外，由于通過(guò)所述制法在接點(diǎn)材料中均勻地存在易氧化性金屬，所以能夠在氣體中滑動(dòng)時(shí)在表面容易地形成氧化層，能夠高效地發(fā)揮所述滑動(dòng)性提升效果。另外，在該制法中，通過(guò)使用具有電氣接點(diǎn)的最終形狀的金屬模，能夠得到近凈形狀(near-net-shape) 的成形體，無(wú)需焙燒后的機(jī)械加工，能夠低成本地制造。另外，在本發(fā)明的電氣接點(diǎn)的制造方法中，在焙燒后，在大氣或者氧化性氣氛中， 加熱到200°C以上的溫度。由此，在電氣接點(diǎn)表面中形成氧化層，能夠提高滑動(dòng)初期中的耐磨耗性。如果加熱溫度低于該溫度，接點(diǎn)表面中的氧化層形成量不足，得不到充分的耐磨耗性提升效果。如果加熱溫度高于該溫度，則氧化層變厚，易于產(chǎn)生氧化層的龜裂、剝離，同樣地得不到充分的效果。本發(fā)明的電力開(kāi)閉器具有如下功能將本發(fā)明的電氣接點(diǎn)相對(duì)地對(duì)接而用作一對(duì)，通過(guò)該對(duì)接接觸的開(kāi)閉，在氣體中使電流通電以及切斷。另外，電流的通電/切斷還能夠通過(guò)伴隨本發(fā)明的電氣接點(diǎn)和對(duì)方側(cè)導(dǎo)體部件的滑動(dòng)的嵌合接觸來(lái)進(jìn)行。由此，得到具有優(yōu)良的切斷性能、通電性能，電氣接點(diǎn)彼此熔敷時(shí)的分離力小、滑動(dòng)接觸部的耐磨耗性優(yōu)良、小型且廉價(jià)的電力開(kāi)閉機(jī)器。另外，通過(guò)一并具有在真空中使電流通電以及切斷的開(kāi)閉機(jī)構(gòu)，在真空中開(kāi)閉事故電流等大電流，在氣體中開(kāi)閉電路切換時(shí)的小電流，根據(jù)電流容量分開(kāi)使用開(kāi)閉機(jī)構(gòu)，從而得到高可靠性且低成本的電力開(kāi)閉器。以下，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。實(shí)施例1制作表1所示的組成的電氣接點(diǎn)材料，并測(cè)定了電氣的特性以及氣體中滑動(dòng)的磨耗率。
權(quán)利要求
1.一種電氣接點(diǎn)，其特征在于，包含耐火性金屬、高導(dǎo)電性金屬、以及易氧化性金屬，所述耐火性金屬是C、Mo、W中的某一種，所述高導(dǎo)電性金屬是Cu，所述易氧化性金屬是其氧化物生成自由能量比所述耐火性金屬以及所述高導(dǎo)電性金屬的氧化物生成自由能量低的元素。
2.一種電氣接點(diǎn)，其特征在于，包含耐火性金屬、高導(dǎo)電性金屬、以及易氧化性金屬，所述耐火性金屬是C、Mo、W中的某一種，所述高導(dǎo)電性金屬是Cu，所述易氧化性金屬是其氧化物的晶體構(gòu)造為六方晶的元ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電氣接點(diǎn)，其特征在于，所述易氧化性金屬是從Co、Be、狗、Si、Ti、Zr、B、V以及Nb中選擇的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項(xiàng)所述的電氣接點(diǎn)，其特征在于，所述耐火性金屬的含有量是1 60體積％，所述易氧化性金屬的含有量是0. 3 6體積％。
5.一種電力開(kāi)閉器，將權(quán)利要求1 4中的任一項(xiàng)所述的電氣接點(diǎn)相對(duì)地對(duì)接并設(shè)成一對(duì)而成，其特征在于，通過(guò)對(duì)接接觸的開(kāi)閉，在氣體中使電流通電以及切斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力開(kāi)閉器，其特征在于，還具備在真空中使電流通電以及切斷的開(kāi)閉機(jī)構(gòu)。
7.一種電氣接點(diǎn)的制造方法，其特征在于，在將權(quán)利要求1 4中的任一項(xiàng)所述的所述耐火性金屬、高導(dǎo)電性金屬、以及易氧化性金屬各自的粉末混合之后，加壓而形成相對(duì)密度65%以上的成形體，將所述成形體加熱到 Cu的熔點(diǎn)以下的溫度而進(jìn)行焙燒。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電氣接點(diǎn)的制造方法，其特征在于，在所述焙燒之后，在大氣或者氧化性氣氛中，加熱到200 °C以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電氣接點(diǎn)以及使用了該電氣接點(diǎn)的電力開(kāi)閉器，該電氣接點(diǎn)是氣體中的滑動(dòng)性優(yōu)良的電氣接點(diǎn)，作為耐電弧成分使用適合的耐火性金屬，維持能夠?qū)崿F(xiàn)致密化的高焙燒性，并且能夠通過(guò)低強(qiáng)度化降低熔敷分離力。本發(fā)明的電氣接點(diǎn)包含耐火性金屬、高導(dǎo)電性金屬、以及易氧化性金屬，所述耐火性金屬是C、Mo、W中的某一種，所述高導(dǎo)電性金屬是Cu，所述易氧化性金屬是從Co、Be、Fe、Si、Ti、Zr、B、V以及Nb中選擇的至少一種。
文檔編號(hào)C22C1/04GK102162043SQ20111004013
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月17日
發(fā)明者佐藤隆, 森田步, 菊池茂 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所