專利名稱：真空管用的觸點(diǎn)材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空管用的觸點(diǎn)材料及其制備方法。
抗熔焊性能、耐電壓能力和電流中斷性能的三項(xiàng)基本要求是要求真空管用觸點(diǎn)材料具有的最重要性能。另外的重要要求是顯示出低和穩(wěn)定的溫升以及低和穩(wěn)定的抗接觸性。然而，由于其中的某些性能是相互矛盾的，所以通過單一金屬不能滿足全部這些要求。因此，已為實(shí)際使用而開發(fā)的許多觸點(diǎn)材料是由結(jié)合二種或二種以上元素所組成，以使互補(bǔ)其相互的性能缺陷，并適合特定的用途，如大電流使用或高耐壓使用。已開發(fā)的觸點(diǎn)材料以其固有的方式具有優(yōu)良的性能。然而，性能的要求變得愈來愈嚴(yán)格，從而現(xiàn)狀是，這些材料在某些方面已不合要求。
近年來已存在著一種將電路范圍擴(kuò)大到這些材料被用到阻抗器電路和電容器電路等的顯著趨勢，從而相應(yīng)于這些用途的觸點(diǎn)材料的開發(fā)和改進(jìn)已成為迫切任務(wù)。特別是，關(guān)于電容器電路，由于應(yīng)用兩倍于普通電路的電壓，產(chǎn)生了關(guān)于觸點(diǎn)的耐壓特性，特別是抑制再閃擊的問題。為了解決這一問題，通常是使用Cu-Cr觸點(diǎn)材料，該材料具有優(yōu)良有電流中斷性能和較好的耐壓特性。
雖然這種Cu-Cr觸點(diǎn)材料能在高耐壓領(lǐng)域中解決到某種程度。但在更嚴(yán)格的高耐壓區(qū)域中和在經(jīng)受侵入電流的電路中，存在產(chǎn)生再閃擊的問題。Cu-Cr觸點(diǎn)材料在高耐壓區(qū)不能必然地顯示出足夠性能的原因之一如下所述。斷開或閉合觸點(diǎn)導(dǎo)致在觸點(diǎn)表面上形成細(xì)分散的Cu-Cr層，該層的機(jī)械強(qiáng)度大于觸點(diǎn)材料。據(jù)認(rèn)為，由侵入電流產(chǎn)生的局部微熔焊從觸點(diǎn)材料部分造成剝離，同時(shí)形成嚴(yán)重的表面不均勻，造成電場集中和叢集。因此認(rèn)為，產(chǎn)生再閃擊的可能性被觸點(diǎn)材料的強(qiáng)度提高所降低。
通過將Cu滲入由燒結(jié)Cr粉末制得的Cr骨架中而得到的滲入Cu-Cr觸點(diǎn)顯示出比由混合和燒結(jié)Cr粉末和Cu粉末制得的固相燒結(jié)Cu-Cr觸點(diǎn)更低的再閃擊發(fā)生率。此外，由電弧熔煉Cu-Cr制得的自耗電極得到的Cu-Cr觸點(diǎn)甚至顯示出更低的再閃擊發(fā)生率。
然而，在由自耗電弧熔煉法制得的Cu-Cr觸點(diǎn)中，由于在自耗電弧熔煉法的凝固和冷卻步驟期間產(chǎn)生的富Cu液相和富Cr液相發(fā)生兩相分離而在觸點(diǎn)微結(jié)構(gòu)中形成局部不均勻性。因?yàn)檫@一富Cr部分就材料而論是脆性的，因此在斷開或閉合觸點(diǎn)時(shí)發(fā)生斷裂或破碎，造成產(chǎn)生再閃擊。
在下文中將說明常規(guī)觸點(diǎn)材料的另一問題。現(xiàn)狀是，能夠完全滿足有關(guān)高耐壓性能和大電流中斷能力的日益嚴(yán)格要求的真空管用觸點(diǎn)材料尚未得到開發(fā)。
從而近年來某些用途已由結(jié)合優(yōu)良耐壓性能的耐弧組分和具有優(yōu)良電流中斷性能的耐弧組分的觸點(diǎn)材料制得。例如，日本專利公開No.昭59-81816和No.昭59-91617公開了在Cu-Cr觸點(diǎn)材料中具有規(guī)定Ta和Nb含量的觸點(diǎn)材料，該材料具有優(yōu)良的電流中斷性能并還有改進(jìn)的耐壓特性。
然而，關(guān)于上述真空管用觸點(diǎn)材料，對于通過將導(dǎo)電組分和其他耐弧組分簡單混合和燒結(jié)的固相燒結(jié)方法制得的觸點(diǎn)材料，很難說已得到了完全滿意的觸點(diǎn)材料(即其中這些特性都是改進(jìn)的和穩(wěn)定的觸點(diǎn)材料)。
改進(jìn)耐壓特性和電路中斷性能的手段，特別是由此耐壓特性得到改進(jìn)的制備方法公開在例如日本專利公開No.昭63-158022中。然而，不能必然地說，這能滿足所有的要求。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種真空管用觸點(diǎn)材料，其中可減少再閃擊的發(fā)生頻率。
本發(fā)明的另一目的是提供一種制備真空管用觸點(diǎn)材料的方法，其中可減少再閃擊的發(fā)生頻率。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種真空管用觸點(diǎn)材料，該材料具有穩(wěn)定的高耐壓特性和優(yōu)良的電流中斷性能。
本發(fā)明的另一目的是提供一種制備真空管用觸點(diǎn)材料的方法，該材料具有穩(wěn)定的高耐壓特性和優(yōu)良的電流中斷性能。
本發(fā)明的上述這些和其他目的可通過提供一種真空管用的觸點(diǎn)材料，該材料包括，至少包括銅的一種導(dǎo)電組分、包括鉻的一種耐弧組分和一至少包括選自鎢、鉬、鉭、鈮物組之一的一種次要組分而達(dá)到。該觸點(diǎn)材料通過導(dǎo)電組分、耐弧組分和次要組分復(fù)合體的急冷凝固而制得。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種制備真空管用觸點(diǎn)材料的方法，該方法包括的步驟為制備一種至少包括銅的一種導(dǎo)電組分、至少包括鉻的一種耐弧組分和至少選自鎢、鉬、鉭、鈮物組之一的一種次要成分組成的復(fù)合體，然后將該復(fù)合體急冷凝固得到觸點(diǎn)材料。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種真空管用觸點(diǎn)材料，該材料包括一種導(dǎo)電組分和至少二種耐弧組分。耐弧組分以分散狀態(tài)包含在觸點(diǎn)材料中。
按照本發(fā)明的又一方面，提供了一種制備真空管用觸點(diǎn)材料的方法，該方法的步驟包括混合至少兩種耐弧組分得到一種復(fù)合體，將該復(fù)合體燒結(jié)以形成燒結(jié)體，將該燒結(jié)體中的耐弧組分?jǐn)U散到導(dǎo)電組分熔體中，由此得到觸點(diǎn)材料。
通過急冷凝固法，如自耗電弧熔煉法產(chǎn)生富Cr相的原因是，富Cu液相和富鉻液相發(fā)生兩相分離直至熔融液相固化，比重較小的富鉻液相向上浮起。從而本發(fā)明人認(rèn)為，有可能通過縮短使液相可達(dá)到凝固的時(shí)間以及通過減少兩相之間的比重差抑制富Cr相的產(chǎn)生。通過增加凝固晶核量能使凝固時(shí)間縮短。還有，關(guān)于減少比重差，這一點(diǎn)能通過添加某些可溶于Cr中的比Cr比重大的組分達(dá)到。
注意對上述說明，發(fā)現(xiàn)富Cr部分的產(chǎn)生可通過另外添加至少W、Mo、Ta和Nb中的一種到Cu和Cr中進(jìn)行急冷凝而得到排除。
本發(fā)明人已在金相和電學(xué)現(xiàn)象方面探查了含有優(yōu)良耐壓特性的耐弧組分和優(yōu)良電流中斷性能的耐弧組分的觸點(diǎn)材料不能顯示出的預(yù)計(jì)更好性能的原因。他們已發(fā)現(xiàn)，這一點(diǎn)的主要原因與觸點(diǎn)材料的金屬結(jié)構(gòu)有關(guān)。更準(zhǔn)確地說，關(guān)于電流中斷性能，電流中斷性能的特性不是僅由耐弧組分本身所決定的。其中耐弧組分的顆粒尺寸細(xì)小或其中耐弧組分在觸點(diǎn)材料中均勻分布的材料顯示出更好的電流中斷性能。此外，還有關(guān)于耐壓特性，最穩(wěn)定的特性趨于當(dāng)觸點(diǎn)的微結(jié)構(gòu)均勻時(shí)得到。
已查明多種耐弧組分均勻分散是重要的，考慮使用擴(kuò)散作為達(dá)到這一點(diǎn)的方法。然而，在普通燒結(jié)溫度下，例如1450K，難于將多種耐弧組分?jǐn)U散。即使能達(dá)到擴(kuò)散，也僅在非常嚴(yán)格的區(qū)域內(nèi)。作為一種促進(jìn)擴(kuò)散的方法，可考慮在較高溫度下燒結(jié)，但從生產(chǎn)方面出發(fā)這是不實(shí)用的。
在這方面，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了通過液相擴(kuò)散耐弧組分。使耐弧組分成為液相較難，但使觸點(diǎn)材料主要結(jié)構(gòu)成分的導(dǎo)電組分成為液相較容易。耐弧組分可溶在這種導(dǎo)電組分中至較大或較小程度，由此使能夠擴(kuò)散耐弧組分。耐弧組分的細(xì)度可通過這一擴(kuò)散作用而提高。
結(jié)果，對于本發(fā)明的觸點(diǎn)材料，可達(dá)到優(yōu)于上述常規(guī)觸點(diǎn)材料的有關(guān)電流中斷性能和耐壓特性的特性改進(jìn)。
在結(jié)合附圖考慮的同時(shí)通過參考如下的詳細(xì)說明使得更好的理解，從而將容易地得出對本發(fā)明的更全面的評價(jià)和許多附帶的優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是應(yīng)用本發(fā)明真空管用觸點(diǎn)材料的真空管的截面圖;以及圖2是圖1主元件較大比例的視圖。
現(xiàn)在來參照附圖，其中相同的參考數(shù)字表示貫穿各個(gè)視圖的相等或相應(yīng)的元件，本發(fā)明的具體實(shí)施方案將如下所述。
圖1是已經(jīng)應(yīng)用本發(fā)明真空管用觸點(diǎn)材料的真空管截面圖，而圖2是圖1主要元件的較大比例視圖。
在這些圖中，斷路室1借助一種絕緣材料，如通過密封裝置3a、3b兩端處裝備的陶瓷和金屬帽4和5，通過特別是形成圓柱形的絕緣外殼2以真空密閉方式被密封。
此外，固定電極8和可動電極9分別被安置在斷路室1內(nèi)一對相互對向的電極棒6和7的末端。
還有，波紋管10被固定在可動電極9的電極棒7上以使電極對8和9可通過電極9的往復(fù)運(yùn)動而斷開和閉合，同時(shí)保持?jǐn)嗦肥?內(nèi)的真空密封度。
此外，這一波紋管10被罩11所復(fù)蓋以使防止沉積電弧蒸汽。還有，有斷路室1中，另外裝置一圓柱形金屬外殼12，以使防止電弧蒸汽沉積在絕緣外殼2上。
可動電極9通過焊銅13固定到圖2所示的電極棒7上，或通過鉚接加壓固定(未示出)，可動觸點(diǎn)14b通過焊銅15焊接在其上面。
固定電極8的安置實(shí)際上是相同的，所不同的是它朝相反方向。固定觸點(diǎn)14a設(shè)置在其上面。
現(xiàn)在來描述按照本發(fā)明實(shí)施方案的一個(gè)制備觸點(diǎn)材料方法的實(shí)施例。將描述一種通過自耗電弧熔煉法的生產(chǎn)方法為急冷凝固法的一個(gè)實(shí)施例。通過粉末冶金或板材夾層法等制得含有觸點(diǎn)預(yù)定組分的自耗電極。該電極用作電弧熔煉的自耗電極(陽極端)，電弧表面界限的內(nèi)部抽空至例如10-3(Pa)。然后，為抑制熔融金屬的蒸發(fā)，通過引入例如高片Ar，達(dá)到真空度約2×104(Pa)。用預(yù)定的電弧電壓、預(yù)定的電弧電流和預(yù)定的消耗速率，在與自耗電極對面的水冷銅坩堝中得到預(yù)定組分的錠。自耗電弧熔煉法的細(xì)節(jié)公開在例如1992，11，17.出版的日本專利公告平4-71970。從而可省略詳細(xì)說明。
隨后，將參照下文中所述的具體實(shí)施例解釋評價(jià)的方法和評價(jià)結(jié)果。對于上述考慮的內(nèi)容，按照再閃擊發(fā)生率，比較本發(fā)明的觸點(diǎn)材料和常規(guī)制備的觸點(diǎn)材料。將直徑30mm，厚度5mm的盤形試樣固定在可拆型真空管中。然后，通過該可拆型真空管在60KV×500A電路斷開2000次時(shí)測量再閃擊發(fā)生頻率進(jìn)行測量。在測量中使用兩個(gè)電路斷路器(即六個(gè)真空管)。結(jié)果以再閃擊發(fā)生的百分比表示。為固定觸點(diǎn)，僅進(jìn)行焙燒加熱(450℃×30分鐘)。不用銅焊材料并從而不進(jìn)行同時(shí)進(jìn)行的加熱。
下面，參考表A1考慮評價(jià)的結(jié)果。

實(shí)施例A1-A2，比較例A1-A3。
將自耗電極制成層壓板，這些電極分別含有0，0.1，1，10和30體積百分?jǐn)?shù)的輔助組分Nb，耐弧材料Cr的含量固定在50%(體積)，余量為Cu。它們分別為比較例A1，A2，實(shí)施例A1，A2和比較例A3。分別使用上述自耗電極，用電弧電壓為約35V，電弧電流為1.5KA的條件，并在2×104(Pa)Ar的真空氣氛下通過自耗電弧熔煉進(jìn)行鑄錠。將這些錠加工成上述觸點(diǎn)形狀，然后裝入可拆型真空管，并分別測定再閃擊發(fā)生率。如表A1所示，在不添加Nb的比較例A1的場合，以及在僅加入痕量Nb的比較例A2的場合，兩種場合再閃擊發(fā)生率都是1.5%。在分別添加1%和10%Nb的實(shí)施例A1和實(shí)施例A2的場合，得到0.6-0.7%的再閃擊發(fā)生率，即得到良好的性能。然而，在添加30%Nb的比較例A3的場合，盡管再閃擊發(fā)生率良好為0.8%，但接觸電阻大，從而使觸點(diǎn)不可用。
實(shí)施例A2-A3，比較例A4-A5使用自耗電弧熔煉法制備觸點(diǎn)，其中輔助組分Nb的含量固定在10%(體積)，同時(shí)主要耐弧組分Cr的含量分別為10、20、50和70%(體積)。電弧電流和電壓與上述實(shí)施例A1相同。Cr的添加為10%的比較例A4，顯示出0.7%的良好再閃出發(fā)生率，但電流中斷性能不滿意。Cr的添加分別為20和50%的實(shí)施例A3和A2，顯示出再閃出發(fā)生率為0.6和0.6%。Cr的添加為70%的比較例A5顯示出改進(jìn)的再閃出發(fā)生率，但具有接觸電阻大的缺點(diǎn)。
實(shí)施例A4-A6上述實(shí)施例，A1-A3涉及Cr-Nb-Cu體系的觸點(diǎn)材料，但由其他體系組成的觸點(diǎn)材料也將被考慮。如實(shí)施例A4-A6所示，通過添加Mo、Ta或W代替Nb可得到關(guān)于降低再閃出發(fā)生率的良好性能。
本發(fā)明中所使用的急冷凝固法不限于自耗電弧熔煉法。當(dāng)使用實(shí)施例所示的電渣法代替自耗電弧熔煉法進(jìn)行觸點(diǎn)材料的制備時(shí)，得到如同自耗電弧熔煉法場合的良好性能。例如，1971，10，26，出版的日本專利公告昭46-36427公開了電渣法的細(xì)節(jié)，所以從而可省略對其的詳細(xì)說明。從而顯而易見的是，甚至通過用其他滿足急冷凝固的制備方法制備觸點(diǎn)材料，也能得到相同的優(yōu)點(diǎn)。
如上所述，對于本發(fā)明的實(shí)施方案，通過急冷凝固由主要成分是Cu的導(dǎo)電組分、主要成分是Cr的耐弧組分，如含有至少為W、Mo、Ta和Nb之一的輔助成分組成的組分可降低再閃擊的發(fā)生頻率。
下文將敘述本發(fā)明的另一實(shí)施方案。本發(fā)明的另一實(shí)施方案的觸點(diǎn)材料適于構(gòu)成圖1所示觸點(diǎn)14a，14b中兩種或任一種。
首先，將描述鑒定觸點(diǎn)的方法。
(1)耐壓特性對每種觸點(diǎn)合金，使用通過拋加工成鏡面的一個(gè)針狀電極和一個(gè)平板電極，兩電極之間的間距固定在0.5mm，在10-4Pa數(shù)量級的真空氣氛中逐漸升高電壓下當(dāng)所述兩電極之間產(chǎn)生火花時(shí)，通過測量電壓找出固定的耐電壓。耐電壓的測量數(shù)據(jù)示于表B1，而表B2是通過重復(fù)試驗(yàn)50次得到的值。它們表示為相對值，包括偏差，分別取下面所述比較例的耐壓平均值為1.0。
(2)電流中斷對每種觸點(diǎn)合金，通過將一對直徑45mm的觸點(diǎn)裝入上述的真空管中，然后逐步提高斷路電流進(jìn)行電流中斷試驗(yàn)。測量數(shù)據(jù)示于表B1，而表B2分別表示為取下面所述比較例的斷路電流的相對值為1.0。





下面，參照表B1和B2詳細(xì)研究按上述測定方法獲得的測量結(jié)果。比較例B1，實(shí)施例B1將由平均顆粒尺寸100μm的Cr粉末、平均顆粒尺寸7μm的W粉末和平均顆粒尺寸45μm的Cu粉末的混合物構(gòu)成的粉末在8噸/cm2模壓下模壓。然后在10-3Pa數(shù)量級的真空環(huán)境下，在1273K×1Hr條件下燒結(jié)。然后，在8噸/cm2模壓下模壓，而后在上述相同條件下燒結(jié)。由此獲得如表B1所示的具有30Cr-20W-Cu成分的觸點(diǎn)。當(dāng)用裝有EPMA(電子探針顯微分析)的電子顯微鏡觀察該觸點(diǎn)的內(nèi)部時(shí)，不能明確地探測出Cr和W的彌散相。當(dāng)按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，相應(yīng)的值為0.8-1.2，即測量值顯示出很大的變化(比較例B1)。
將由平均顆粒尺寸100μm的Cr粉末和平均顆粒尺寸7μm的W粉末混合而成的粉末在2噸/cm2的模壓下模壓。然后在10-3Pa數(shù)量級的真空環(huán)境下，在1273×1Hr的條件下燒結(jié)。接著在1400K×0.5Hr條件下，在10-3Pa數(shù)量級的真空環(huán)境下滲入Cu，并使Cr和W在銅中進(jìn)行擴(kuò)散。由此獲得具有成分，30Cr-20W-Cu的觸點(diǎn)。當(dāng)用裝有EPMA的電子顯微鏡觀察該觸點(diǎn)的內(nèi)部時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)生Cr和W的互擴(kuò)散，并觀察到由Cr和W組成的微小的耐電弧顆粒。當(dāng)按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，發(fā)現(xiàn)相對于比較例B1的相應(yīng)值為1.1-1.3，只有小范圍的變化，并整體地改進(jìn)了耐壓特性。此外，電流中斷特性值為比較例B1的1.2倍(實(shí)施例B1)。
比較例B2，實(shí)施例B2在8噸/cm2的模壓壓制由混合平均顆粒尺寸100μm的Cr粉末、平均顆粒尺寸50μm的Fe粉末和平均顆粒尺寸45μm的Cu粉末獲得的粉末，接著在約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1273K×1Hr的條件下燒結(jié)，然后在8噸/cm2模壓下模壓后在相同條件下進(jìn)一步燒結(jié)得到成分30Cr-20Fe-Cu的觸點(diǎn)。當(dāng)按照上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到的相應(yīng)值為0.8-1.2，即有大范圍的變化(比較例B2)。
在2噸/cm2的模壓下壓制由混合平均顆粒尺寸100μm的Cr粉末和平均顆粒尺寸50μm的Fe粉末獲得的粉末，接著在約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1273×1Hr的條件下燒結(jié)，然后在約為10-3Pa真空環(huán)境下，在1400K×0.5Hr條件下滲入Cu，并使Cr和Fe在Cu中擴(kuò)散獲得具有成分30Cr-20Fe-Cu的觸點(diǎn)。當(dāng)按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到相對于比較例B2的相應(yīng)值為1.1-1.3。有小范圍的變化，在耐壓特性上整體上改進(jìn)。電流中斷特性值為比較例B2的1.2倍(實(shí)施例B2)。
比較例B3，實(shí)施例B3在8噸/cm2的模壓下壓制由混合平均顆粒尺寸10μm的Mo粉末，平均顆粒尺寸50μm的Nb粉末和平均顆粒尺寸25μm的Cu粉末得到的粉末，接著在約為10-3Pa的真空環(huán)境下和1273K×1Hr的條件下燒結(jié)，然后在8噸/cm2模壓下再模壓，接著在相同條件下進(jìn)一步燒結(jié)得到成分20Mo-30Nb-Cu的觸點(diǎn)，當(dāng)按照上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到的相應(yīng)值為0.8-1.2，即有大范圍的變化(比較例B3)。
在2噸/cm2的模壓下壓制由混合平均顆粒尺寸10μm的Mo粉末和平均顆粒尺寸50μm的Nb粉末得到的粉末，接著在約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1273×1Hr的條件下燒結(jié)，接著在1400K×0.5Hr條件下，在約為10-3Pa的真空環(huán)境下滲入Cu，并使Mo和Nb在銅中進(jìn)行擴(kuò)散獲得具有成分20Mo-30Nb-Cu的觸點(diǎn)。當(dāng)按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到相對于比較例B3的相應(yīng)值為1.1-1.3，變化的范圍也小，而且耐壓特性整體上得到改進(jìn)。此外，電流中斷特性值為比較例B3的1.2倍(實(shí)施例B3)。
比較例B4，實(shí)施例B4用8噸/cm2的模壓下壓制由混合平均顆粒尺寸100μm的Mo粉末、平均顆粒尺寸50μm的Nb粉末、平均顆粒尺寸100μm的Hf粉末和平均顆粒尺寸45μm的Cu粉末獲得的粉末，接著在約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1273K×1Hr的條件下燒結(jié)，接著在8噸/cm2的模壓下進(jìn)一步模壓，然后在同樣的條件下燒結(jié)，得到成分20Mo-10Hf-Cu的觸點(diǎn)。按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓，獲得的相應(yīng)值為0.8-1.2，有很大范圍的變化(比較例B4)。
在2噸/cm2的模壓下壓制由混合平均顆粒尺寸10μm的Mo粉末、平均顆粒尺寸50μm的Nb粉末和平均顆粒尺寸100μm的Hf粉末得到的粉末，接著在大約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1273K×1Hr的條件下燒結(jié)，然后在大約10-3Pa的真空環(huán)境下，在1400K×0.5Hr條件下滲入Cu，并使Mo、Nb和Hf在Cu中擴(kuò)散，得到成分20Mo-20Nb-10Hf-Cu的觸點(diǎn)。當(dāng)按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到相對于比較例B4的相應(yīng)值為1.1-1.2，有小范圍的變化，并在整體上改進(jìn)了耐壓特性。而且顯示的電流中斷特性值為比較例B4的1.1倍(實(shí)施例B4)。
比較例B5，實(shí)施例B5用8噸/cm2的模壓壓制由混合平均顆粒尺寸50μm的Ta粉末、平均顆粒尺寸100μm的V粉末和平均顆粒尺寸45μm的Cu粉末得到的粉末，接著在約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1273K×1Hr的條件下燒結(jié)，接著在8噸/cm2模壓下進(jìn)一步壓制，然后在相同的條件下燒結(jié)，得到成分30Ta-20V-Cu的觸點(diǎn)。當(dāng)按照上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到的相應(yīng)值為0.8-1.2，有很大范圍的變化(比較例B5)。
在2噸/cm2的模壓下壓制由混合平均顆粒尺寸50μm的Ta粉末和平均顆粒尺寸100μm的V粉末得到的粉末，接著在約10-3Pa的真空環(huán)境下，在1400K×0.5Hr的條件下燒結(jié)，然后在約10-3Pa的真空環(huán)境下，在1400K×0.5Hr的條件下滲入Cu，并在Cu中擴(kuò)散Ta和V，得到成分30Ta-20V-Cu的觸點(diǎn)。按照上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到相對于比較例B5的相應(yīng)值為1.1-1.2，有小范圍的變化，并整體上改進(jìn)了耐壓特性。顯示出的電流中斷特性值為比較例B5的1.3倍(實(shí)施例B5)。
比較例B6，實(shí)施例B6用8噸/cm2的模壓壓制由混合平均顆粒尺寸50μm的Nb粉末、平均顆粒尺寸50μm的Zr粉末和平均顆粒尺寸30μm的Ag粉末得到的粉末，接著在約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1173K×1Hr的條件下燒結(jié)，接著在8噸/cm2模壓下進(jìn)一步壓制，然后在相同條件下燒結(jié)，得到成分30Nb-20Zr-Ag的觸點(diǎn)，按照上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到的相應(yīng)值為0.8-1.2，有很大范圍的變化(比較例B6)。
在2噸/cm2的模壓下模壓由混合平均顆粒尺寸50μm的Nb粉末和平均顆粒尺寸50μm的Zr粉末得到的粉末，接著在約10-3Pa的真空環(huán)境中。在1173K×1Hr的條件下燒結(jié)，然后在約10-3Pa的真空環(huán)境下，在1300K×0.5Hr的條件下滲入Ag，并使Ag中擴(kuò)散Nb和Zr，得到成分30Nb-20Zr-Ag的觸點(diǎn)。當(dāng)按照上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到相對于比較例B6的相應(yīng)值為1.0-1.2，有小范圍的變化，并整體上改進(jìn)了耐壓特性。并顯示出電流中斷特性值為比較例B6的1.1倍(實(shí)施例B6)。
比較例B7，實(shí)施例B7用8噸/cm2的模壓壓制由混合平均顆粒尺寸10μm的Mo粉末，平均顆粒尺寸50μm的Ti粉末和平均顆粒尺寸30μm的Ag粉末得到的粉末，接著在約10-3Pa的真空環(huán)境下，在1173K×1Hr的條件下燒結(jié)，接著在8噸/cm2的模壓下進(jìn)一步壓制，然后在相同的條件下燒結(jié)，得到成分30Mo-20Ti-Ag的觸點(diǎn)。按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到的相應(yīng)值為0.8-1.2，有很大范圍的變化(比較例B7)。
在2噸/cm2的模壓下壓制由混合平均顆粒尺寸10μm的Mo粉末和平均顆粒尺寸50μm的Ti粉末得到的粉末，接著在約10-3Pa的真空環(huán)境下，在1173K×1Hr的條件下燒結(jié)，然后在約10-3Pa的真空環(huán)境下，在1300K×0.5Hr條件下滲入Ag，并使Mo和Ti在Ag中擴(kuò)散，得到成分30Mo-20Ti-Ag的觸點(diǎn)。當(dāng)按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到相對于比較例B7的相應(yīng)值為1.0-1.2，有小范圍的變化，并整體上改進(jìn)了耐壓特性。顯示的電流中斷特性值為比較例B7的1.1倍(實(shí)施例B7)。
比較例B8，實(shí)施例B8用8噸/cm2的模壓壓制由混合平均顆粒尺寸10μm的Mo粉末、平均顆粒尺寸7μm的W粉末、平均顆粒尺寸100μm的Y粉末和平均顆粒尺寸30μm的Ag粉末得到的粉末，接著在約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1173K×1Hr的條件下燒結(jié)，接著在8噸/cm2模壓下進(jìn)一步壓制，然后在同樣的條件下燒結(jié)，得到成分20Mo-20W-10Y-Ag的觸點(diǎn)。按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到的相應(yīng)值為0.8-1.2，有很大的變化(比較例B8)。
在2噸/cm2的模壓下模壓由混合平均顆粒尺寸10μm的Mo粉末、平均顆粒尺寸7μm的W粉末和平均顆粒尺寸100μm的Y粉末得到的粉末，接著在大約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1173K×1Hr的條件下燒結(jié)，然后在大約10-3Pa的真空環(huán)境下，在1300K×0.5Hr條件下滲入Ag，并使Mo、W和Y在Ag中擴(kuò)散，得到成分20Mo-20W-10Y-Ag的觸點(diǎn)。當(dāng)按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到相對于比較例B8的相應(yīng)值為1.0-1.2，有小范圍的變化，并整體上改進(jìn)了耐壓特性。也顯示出電流中斷特值為比較例B8的1.1倍(實(shí)施例B8)。
比較例B9，實(shí)施例B9用8噸/cm2的模壓壓制由混合平均顆粒尺寸10μm的Co粉末、平均顆粒尺寸10μm的Ni粉末、平均顆粒尺寸50μm的Ti粉末和平均顆粒尺寸30μm的Ag粉末得到的粉末，接著在約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1173K×1Hr的條件下燒結(jié)，接著在8噸/cm2的模壓下進(jìn)一步壓制，然后在相同條件下燒結(jié)，得到成分20Co-20Ni-10Ti-Ag的觸點(diǎn)，得到相應(yīng)值為0.8-1.2，有很大范圍的變化(比較例B9)。
在2噸/cm2的模壓下壓制由混合平均顆粒尺寸10μm的Co粉末、平均顆粒尺寸10μm的Ni粉末和平均顆粒尺寸50μm的Ti粉末得到的粉末，接著在約10-3Pa的真空環(huán)境下，在1173K×1Hr的條件下燒結(jié)，然后在約10-3Pa的真空環(huán)境下，在1300K×0.5Hr的條件下滲入Ag，并在Ag中擴(kuò)散Co、Ni和Ti，得到成分20Co-20Ni-10Ti-Ag的觸點(diǎn)。當(dāng)按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到相對于比較例B9的相應(yīng)值為1.0-1.2，有小范圍的變化，并整體上改進(jìn)了擊穿電壓特性。也顯示出的電流中斷特性值為比較例B9的1.1倍(實(shí)施例B9)。
比較例B10，實(shí)施例B10用8噸/cm2的模壓壓制由混合平均顆粒尺寸10μm的Cr粉末、平均顆粒尺寸100μm的V粉末、平均顆粒尺寸30μm的Ag粉末和平均顆粒尺寸45μm的Cu粉末得到的粉末，接著在約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1000K×1Hr的條件下燒結(jié)，接著在8噸/cm2模壓下再壓制，然后在同樣的條件下燒結(jié)，得到成分30Cr-20V-10Ag-Cr的觸點(diǎn)。按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓，得到的相應(yīng)值為0.8-1.2，有很大范圍的變化(比較例B10)。
在2噸/cm2的模壓下壓制由混合平均顆粒尺寸100μm的Cr粉末、平均顆粒尺寸100μm的V粉末得到的粉末，接著在大約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1173K×1Hr的條件下燒結(jié)，然后在約10-3Pa的真空環(huán)境下，在1300K×0.5Hr條件下滲入20Ag-Cu，并在Cu-Ag中擴(kuò)散Cr和V，得到成分30Cr-20V-10Ag-Cu的觸點(diǎn)。當(dāng)按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到相對于比較例B10的相應(yīng)值為1.0-1.2，有小范圍的變化，并整體上改進(jìn)了耐壓特性。也顯示出的電流中斷特性值為比較例B10的1.1倍(實(shí)施例B10)。
比較例B11，實(shí)施例B11用8噸/cm2的模壓壓制由混合平均顆粒尺寸100μm的Cr粉末、平均顆粒尺寸7μm的W粉末、平均顆粒尺寸100μm的Bi粉末和平均顆粒尺寸45μm的Cu粉末獲得的粉末，接著在約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1273K×1Hr的條件下燒結(jié)，接著在8噸/cm2模壓下再壓制，然后在同樣的條件下燒結(jié)，得到成分30Cr-20W-0.5Bi-Cu的觸點(diǎn)。按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓，得到的相應(yīng)值為0.8-1.2，有很大范圍的變化(比較例B11)。
在2噸/cm2的模壓下壓制由混合平均顆粒尺寸100μm的Cr粉末、和平均顆粒尺寸7μm的W粉末得到的粉末，接著在約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1300K×1Hr的條件下燒結(jié)，然后在約10-3Pa的真空環(huán)境下，在1300K×0.5Hr條件下滲入1Bi-Cu，并使Cr和W在Cu中擴(kuò)散，得到成分30Cr-20W-0.5Bi-Cu的觸點(diǎn)。當(dāng)按照上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到相對于比較例B11的相應(yīng)值為1.0-1.2，有小范圍的變化，并整體上改進(jìn)了耐壓特性。也是示出電流中斷特性值為比較例B11的1.2倍(實(shí)施例B11)。
比較例B12，實(shí)施例B12用8噸/cm2的模壓壓制由混合平均顆粒尺寸100μm的Cr粉末、平均顆粒尺寸7μm的W粉末、平均顆粒尺寸100μm的Bi粉末和平均顆粒尺寸100μm的Te粉末、平均顆粒尺寸100μm的Sb粉末和平均顆粒尺寸45μm的Cu粉末得到的粉末，接著在約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1273K×1Hr的條件下燒結(jié)，接著在8噸/cm2的模壓下進(jìn)一步壓制，然后在同樣的條件下燒結(jié)，得到成分30Cr-20W-0.5B-0.3Te-0.2Sb-Cu的觸點(diǎn)。按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓，得到的相應(yīng)值為0.8-1.2，有很大范圍的變化(比較例B12)。
在2噸/cm2的模壓下壓制由混合平均顆粒尺寸100μm的Cr粉末和平均顆粒尺寸7μm的W粉末得到的粉末，接著在約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1300K×1Hr的條件下燒結(jié)，然后在約10-3Pa的真空環(huán)境下，在1300K×0.5Hr條件下滲入1.0Bi0.6Te-0.4Sb-20W-0.5Bi-0.3Te-0.2Sb-Cu的觸點(diǎn)。當(dāng)按照上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到相對于比較例B12的相應(yīng)值為1.0-1.2，有小范圍的變化，并整體上改進(jìn)了耐壓特性。也顯示了電流中斷特性值為比較例B12的1.2倍。在這個(gè)實(shí)施例中，Bi、Te和Sb起防止熔焊組分的作用(實(shí)施例B12)。
比較例B13，實(shí)施例B13-B16，比較例B14用8噸/cm2的模壓壓制由混合平均顆粒尺寸100μm的Cr粉末、平均顆粒尺寸7μm的W粉末和平均顆粒尺寸45μm的Cu粉末得到的粉末，接著在約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在14003K×0.5Hr的條件下燒結(jié)，進(jìn)行Cr和W在液相Cu中的擴(kuò)散，得到表B2中所示的具有成分10Cr-5W-Cu的觸點(diǎn)。當(dāng)按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到的相應(yīng)值為0.9-1.1，(比較例B13)。
用8噸/cm2的模壓壓制由混合平均顆粒尺寸100μm的Cr粉末、平均顆粒尺寸7μm的W粉末和平均顆粒尺寸45μm的Cu粉末得到的粉末，接著在約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1400K×0.5Hr的條件下燒結(jié)，進(jìn)行Cr和W在液相Cu中的擴(kuò)散，得到具有成分15Cr-10W-Cu的觸點(diǎn)。當(dāng)按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到的相對于比較例13的相應(yīng)值為1.0-1.2。還顯示出電流中斷特性值為比較例B13的1.3倍，即呈顯出好的性能(比較例B13)。
將混合平均顆粒尺寸100μm的Cr粉末和平均顆粒尺寸7μm的W粉末得到的粉末填滿一個(gè)碳坩堝，并在約10-3Pa的真空環(huán)境下，在1400K×0.5Hr的條件下燒結(jié)得到一個(gè)燒結(jié)體。然后在1400K×1Hr的條件下，在約10-3Pa的真空環(huán)境下將Cu滲入該燒結(jié)體中，并使Cr和W在液相Cu中進(jìn)行擴(kuò)散，得到具有成分30Cr-10W-Cu的觸點(diǎn)。當(dāng)按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到相對于比較例B13的相應(yīng)值為1.0-1.2。還顯示出電流中斷特性值為比較例B13的1.2倍，即顯示出好的性能(實(shí)施例B14)。
在3.5噸/cm2的模壓下壓制由混合平均顆粒尺寸100μm的Cr粉末和平均顆粒尺寸7μm的W粉末得到的粉末，并在約為10-3Pa的真空環(huán)境下，在1400K×1Hr的條件下燒結(jié)得到一個(gè)燒結(jié)體。然后在1300K×1Hr的條件下燒結(jié)得到一個(gè)燒結(jié)體。然后在1400K×0.5Hr的條件下，在約10-3Pa的真空環(huán)境下將Cu滲入到燒結(jié)體中，并使Cr和W在液相Cu中進(jìn)行擴(kuò)散，得到具有成分40Cr-20W-Cu的觸點(diǎn)。當(dāng)按照上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到相對于比較例B13的相應(yīng)值為1.0-1.2。還顯示出電流中斷特性值為比較例B13的1.2倍，即顯示出好的性能(實(shí)施例B15)。
在3.5噸/cm2的模壓下壓制由混合平均顆粒尺寸100μm的Cr粉末和平均顆粒尺寸7μm的W粉末得到的粉末，并在約10-3Pa的真空環(huán)境下，在1400K×1Hr的條件下燒結(jié)得到一個(gè)燒結(jié)體。然后在1300K×1Hr的條件下燒結(jié)得到一個(gè)燒結(jié)體。然后在1400K×0.5Hr的條件下，在約10-3Pa的真空環(huán)境下將Cu滲入該燒結(jié)體中，并使Cr和W在液相Cu中進(jìn)行擴(kuò)散，得到具有成分55Cr-30W-Cu的觸點(diǎn)。當(dāng)按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到相對于比較例B13的相應(yīng)值為1.0-1.2。還顯示出電流中斷特性值為比較例B13的1.2倍，即顯示出好的性能(實(shí)施例B16)。
在8噸/cm2的模壓下壓制由混合平均顆粒尺寸100μm的Cr粉末和平均顆粒尺寸7μm的W粉末得到的粉末，并在約10-3Pa的真空環(huán)境下，在1400K×1Hr的條件下燒結(jié)得到一個(gè)燒結(jié)體。然后在1400K×0.5Hr的條件下，在約10-3Pa的真空環(huán)境下將Cu滲入該燒結(jié)體中，并使Cr和W在液相Cu中進(jìn)行擴(kuò)散，得到具有成分65Cr-25W-Cu的觸點(diǎn)。當(dāng)按上述試驗(yàn)方法測量這些觸點(diǎn)的靜態(tài)耐壓時(shí)，得到相對于比較例B13的相應(yīng)值為1.0-1.2。但是，當(dāng)進(jìn)行電流中斷試驗(yàn)時(shí)，產(chǎn)生嚴(yán)重的熔焊(比較例B14)。
如上所述，由多種耐電弧組分通過導(dǎo)電組分熔體的互擴(kuò)散，可得到的耐壓特性比沒有擴(kuò)散的觸點(diǎn)材料更穩(wěn)定，還可得到更好的電流中斷性能。顯然，耐電弧組分的結(jié)合不限于實(shí)施例中所述的那些。
如上所述，按本發(fā)明的另一實(shí)施方案，可提供真空管用的觸點(diǎn)材料和其制造方法，其中將至少兩種或多種耐電弧組分的混合物燒結(jié)，從而，在導(dǎo)電組分的熔體中擴(kuò)散混合組分，由此，可使獲得的觸點(diǎn)材料具有極好的耐壓特性和電流中斷性能。
如上所述，按照本發(fā)明可提供真空管用觸點(diǎn)材料和其制造方法，其中，可降低再閃擊出現(xiàn)的頻率。
另外，提供了一種真空管用觸點(diǎn)材料和其制造方法，該觸點(diǎn)材料具有穩(wěn)定的高耐壓特性和極好的電流中斷性能。
顯然，按照上述描述本發(fā)明可能有許多調(diào)整和變化。所以應(yīng)理解到，除本文專門描述的以外，凡本發(fā)明可以實(shí)施的均屬于所附待批權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種真空管用觸點(diǎn)材料，它含有一種至少包括銅的導(dǎo)電組分；一種至少包括鉻的耐電弧組分；和一種至少包括一種選自鎢、鉬、鉭和鈮的輔助組分；該觸點(diǎn)材料通過將上述導(dǎo)電組分、耐電弧組分和輔助組分的復(fù)合體急冷凝固制造。
2.按照權(quán)利要求1的觸點(diǎn)材料，其中所述耐電弧組分的量為20-50%(體積);所述輔助組分的量為1-10%(體積)，而所述導(dǎo)電組分的量為余量。
3.一種真空管用觸點(diǎn)材料的制造方法，包括步驟制備復(fù)合體，該復(fù)合體含有一種至少包括銅的導(dǎo)電組分，一種至少包括鉻的耐電弧組分和一種至少包括一種選自鎢、鉬、鉭和鈮的輔助組分;和將上述復(fù)合體急冷得到上述電觸點(diǎn)材料。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其中在所述制備步驟中，制備自耗電極作為所述復(fù)合體;和在所述急冷凝固步驟中，使用該自耗電極通過自耗電弧熔煉法方法得到所述觸點(diǎn)材料。
5.按照權(quán)利要求3的方法，其中在所述急冷步驟中，使用所述復(fù)合體通過電渣法得到所述觸點(diǎn)材料。
6.一種真空管用觸點(diǎn)材料，它含有一種導(dǎo)電組分;和至少兩種耐電弧組分;所述耐電弧組分以彌散態(tài)含在上述觸點(diǎn)材料中。
7.按照權(quán)利要求6的觸點(diǎn)材料，其中所述耐電弧組分通過將所述導(dǎo)電組分滲入所述被混合的耐電弧組分的燒結(jié)體中而被分散。
8.按照權(quán)利要求6的觸點(diǎn)材料，其中所述導(dǎo)電組分包含銅和銀的至少一種，而該導(dǎo)電組分的量為15-80%(體積);所述耐電弧組分包含選自釔、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、鐵、鈷和鎳的至少兩種，而該耐電弧組分的量為余量。
9.按照權(quán)利要求6的觸點(diǎn)材料，另外還含有至少一種選自鉍、碲和銻的防熔焊組分，該防熔焊組分的量為所述導(dǎo)電組分的1%(體積)以下。
10.一種制造真空管用觸點(diǎn)的材料的方法，它包括步驟混合至少兩種耐電弧材料得到一個(gè)復(fù)合體;燒結(jié)復(fù)合體形成燒結(jié)體;在導(dǎo)電組分的熔體中擴(kuò)散所述燒結(jié)體的耐電弧組分，由此得到所述觸點(diǎn)材料。
11.按照權(quán)利要求10的方法，其中所述擴(kuò)散步驟在所述導(dǎo)電組分的熔點(diǎn)以上溫度進(jìn)行。
12.按照權(quán)利要求11的方法，其中所述擴(kuò)散步驟通過將所述導(dǎo)電組分滲入所述燒結(jié)體中來進(jìn)行。
13.按照權(quán)利要求10的方法，其中在所述混合步驟中，混合至少兩種所述耐電組分和所述導(dǎo)電組分以得到復(fù)合體。
全文摘要
一種真空管用觸點(diǎn)材料，它含有一種至少包括銅的導(dǎo)電組分，一種至少包括鉻的耐電弧組分和至少一種選自鎢、鉬、鉭和鈮的輔助組分。該觸點(diǎn)材料通過急冷凝固導(dǎo)電組分、耐電弧組分和輔助組分的復(fù)合體來制造。
文檔編號C22C1/04GK1111289SQ95103240
公開日1995年11月8日 申請日期1995年2月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月21日
發(fā)明者關(guān)經(jīng)世, 奧富功, 山本敦史, 草野貴史 申請人:東芝株式會社