专利名称：电气接点以及使用了该电气接点的电力开闭器的制作方法
技术领域：
本发明涉及在气体中进行滑动接触而使电流通电/切断的电气接点和使用了该电气接点的电力开闭器。
背景技术：
在电力受配电系统的保护机器即各种切断器、开闭器中，其电流开闭部在多数的情况下被设置在绝缘性、电弧的扩散消灭性优良，且对电流切断有利的真空中。为此，需要用于维持真空气氛的真空容器等，构造、制造工序变得复杂。但是，对于这些机器，要求小型、轻量化、廉价化等，需要使构造简化，期望不需要气氛维持容器且构造单纯的大气体中的电流开闭。另外，对于机器的小型化，使进行电气接点的开闭动作的操作机构部小型化是有效的，因此，需要减小电气接点彼此由于焦耳热而熔敷时的分离力。此外，在电气接点间的接触中伴随有不少的滑动(磨擦)，所以期望电气接点的耐磨耗性优良，且由于滑动引起的损耗少。因此，在电气接点中，要求能够在气体中无障碍地进行通电/切断，熔敷分离力小、且耐磨耗性优良等。在专利文献1中，公开了致密且电气性能以及滑动性优良的气体电气接点。其通过对Cu-W、Cu-M0类的焙烧体溶融浸渍Cu并致密化，而提高了通电性等电气性能，并且添加 BN等滑动性提升成分，实现了气体中滑动性的改善。专利文献1日本特开平9-111312号公报
发明内容
(要解决的问题)电流开闭机器的接点材料一般由包含耐火性金属和高导电性金属的复合材料构成。此处，耐火性金属是指，用于赋予耐电弧性、耐电压性能的成分，是熔点1800°C以上的比较高熔点的金属。另外，高导电性金属是指，用于带来通电性的成分，是以室温中的电阻率为3μ Ω · cm以下的Cu为代表的良导体金属。包含这些成分的接点材料为了维持良好的通电性，需要无缺陷且健全的致密体，另一方面，要求在通过通电焦耳热而相互熔敷时易于分离，因此优选为低强度。此外，针对气体中的良好的滑动性、耐磨耗性的要求，添加了 BN等滑动性提升成分的专利文献1的接点材料由于包含BN等化合物，所以其焙烧性降低，难以仅通过低成本的焙烧制法来实现致密化。为此，在焙烧后对Cu进行溶融浸渍，但这导致制造成本增加。本发明的目的在于提供一种气体中的滑动性优良的电气接点，作为耐电弧成分， 使用适合的耐火性金属，维持能够实现致密化的高焙烧性，并且能够通过低强度化降低熔敷分离力。(用于解决问题的方案)本发明提供一种电气接点，其特征在于，包含耐火性金属、高导电性金属、以及易氧化性金属，所述耐火性金属是C、Mo、W中的某一种，所述高导电性金属是Cu，所述易氧化性金属是其氧化物生成自由能量比所述耐火性金属以及所述高导电性金属的氧化物生成自由能量低的元素。另外，本发明提供一种电气接点，其特征在于，包含耐火性金属、高导电性金属、以及易氧化性金属，所述耐火性金属是C、Mo、W中的某一种，所述高导电性金属是Cu，所述易氧化性金属是其氧化物的晶体构造为六方晶的元素。所述易氧化性金属是从Co、Be、狗、Si、Ti、Zr、B、V以及Nb中选择的至少一种。(发明的效果)根据本发明，能够提供一种气体中的滑动性优良的电气接点，作为耐电弧成分，使用适合的耐火性金属，维持能够实现致密化的高焙烧性，并且能够通过低强度化降低熔敷分离力。
图1是示出本发明的第2实施例的接点杆的结构的剖面图。图2是示出本发明的第4实施例的气体中电流开闭部的构造的剖面图。(符号说明)1 电气接点；2 通电杆；3 接通电极；4 断路电极；5 接地电极；6 绝缘筒；7 主电路导体；8 绝缘连接接头；9 操作杆；10 反密闭空间；100 接点杆；200 气体中电流开闭部。
具体实施例方式本发明者发现，为了赋予气体中的优良的耐磨耗性(滑动性)，将接点的滑动面的磨耗方式设为“氧化磨耗”是有效的。即，在气体中滑动时的接点表面中，与由于磨擦热引起的温度上升相伴的氧化层形成量越多，磨耗量(损耗量)越少，其原因为成为通过磨擦仅去除了表面的氧化层的“氧化磨耗”方式。相反，如果接点表面的氧化层形成量少，则滑动面中的与对方材料的接触变得直接，易于产生接点或者对方材料的粘合、剥离、脱落等，由此， 磨耗方式成为“粘合磨耗”、“磨损磨耗”，磨耗量变大。因此，气体中滑动时的接点表面优选易于通过磨擦热形成氧化层。另外，发现了为了同时实现电气接点材料的致密化和低强度化，在耐火性金属粒子与高导电性金属基体的界面产生物理的失配是有效的，产生该界面失配的耐火性金属与高导电性金属的组合能够实现低强度化以及与其相伴的熔敷分离力的减小。根据这些发现，本发明的电气接点包括耐火性金属、高导电性金属、以及易氧化性金属，耐火性金属是C、Mo、W中的某一种，高导电性金属是Cu，易氧化性金属是其氧化物生成自由能量比耐火性金属以及高导电性金属的氧化物生成自由能量低的元素。通过易氧化性金属的氧化物生成自由能量低于耐火性金属以及高导电性金属的氧化物生成自由能量， 利用滑动时的磨擦热而在接点表面容易地生成氧化层，使磨耗方式成为氧化磨耗，能够抑制磨耗量。另外，C、Mo、W都不与Cu反应、固溶，所以由于耐火性金属是C、Mo、W中的某一种，且高导电性金属由Cu构成，比较容易地产生两者间的界面失配而使界面强度降低，能够减小接点熔敷时的分离力。此外，本发明的电气接点处的易氧化性金属是其氧化物的晶体构造为六方晶的元素。如果氧化物的晶体构造是六方晶，则利用通过晶体的六角平面层的层间剪切而得到的自我润滑效果，能够减轻接点表面的磨擦电阻，提高滑动性。本发明的电气接点处的满足所述的某一个条件的易氧化性金属是Co、Be、Fe、Si、 Ti、Zr、B、V、Nb。通过将它们的一种或者两种以上用作易氧化性金属，在滑动时的接点表面通过磨擦热容易地生成氧化层，或者，在接点表面生成具有六方晶的晶体构造的氧化层，能够发现所述磨耗量降低、滑动性提高等效果。在本发明的电气接点处，耐火性金属的含有量是1 60体积％。如果耐火性金属的含有量少于该范围，则通过耐火性金属粒子与高导电性金属基体的界面失配得到的低强度化效果并不充分，熔敷分离力的效果不足，如果多于该范围，则由于致密化不充分、电阻增大等而使使耐熔敷性、通电性能降低。另外，耐火性金属的C、Mo、W由于各自比重不同，所以期望的耐火性金属的含有量根据元素不同而不同，C优选为1. 0 4. 0体积％，Mo优选为 8. 0 32. 0体积％，W优选为15. 3 60. 0体积％。另外，在本发明的电气接点处，易氧化性金属的含有量是0.3 6体积％。如果易氧化性金属的含有量少于该范围，则接点表面的氧化层形成不充分而得不到滑动性的提升效果，如果多于该范围，则电阻大的表面氧化层的厚度变得过大，而对通电性能造成障碍。在本发明的电气接点的制造方法中，在混合了耐火性金属、高导电性金属、以及易氧化性金属各自的粉末之后，加压而形成相对密度65 %以上的成形体，将该成形体加热至 Cu的熔点(1083°C)以下的温度而焙烧。通过该方法，得到耐火性金属和高导电性金属以及易氧化性金属均勻地混合的组织，能够得到在耐火性金属和高导电性金属的界面中形成了空隙的失配状态，能够大幅降低熔敷后的分离力。由于在焙烧过程中的冷却时根据耐火性金属与高导电性金属的热膨胀差产生的收缩差，产生该界面处的空隙。S卩，由于与所述耐火性金属相比，Cu的热膨胀率更大，所以在冷却时，Cu大幅收缩，在界面附近的Cu基体中产生拉伸应力。如果在该状态下为了观察剖面而进行切断，则应力释放而在界面产生失配，形成空隙。在施加了拉伸应力的情况下，也同样地通过破断， 释放Cu基体的应力，使裂缝失配的界面发展，而成为空隙。这样，在焙烧过程中在界面附近的Cu基体中产生拉伸残留应力是有效的，为此的焙烧过程中的冷却速度优选为6 35°C / 分钟。另外，由于通过所述制法在接点材料中均勻地存在易氧化性金属，所以能够在气体中滑动时在表面容易地形成氧化层，能够高效地发挥所述滑动性提升效果。另外，在该制法中，通过使用具有电气接点的最终形状的金属模，能够得到近净形状(near-net-shape) 的成形体，无需焙烧后的机械加工，能够低成本地制造。另外，在本发明的电气接点的制造方法中，在焙烧后，在大气或者氧化性气氛中， 加热到200°C以上的温度。由此，在电气接点表面中形成氧化层，能够提高滑动初期中的耐磨耗性。如果加热温度低于该温度，接点表面中的氧化层形成量不足，得不到充分的耐磨耗性提升效果。如果加热温度高于该温度，则氧化层变厚，易于产生氧化层的龟裂、剥离，同样地得不到充分的效果。本发明的电力开闭器具有如下功能将本发明的电气接点相对地对接而用作一对，通过该对接接触的开闭，在气体中使电流通电以及切断。另外，电流的通电/切断还能够通过伴随本发明的电气接点和对方侧导体部件的滑动的嵌合接触来进行。由此，得到具有优良的切断性能、通电性能，电气接点彼此熔敷时的分离力小、滑动接触部的耐磨耗性优良、小型且廉价的电力开闭机器。另外，通过一并具有在真空中使电流通电以及切断的开闭机构，在真空中开闭事故电流等大电流，在气体中开闭电路切换时的小电流，根据电流容量分开使用开闭机构，从而得到高可靠性且低成本的电力开闭器。以下，说明本发明的实施例。实施例1制作表1所示的组成的电气接点材料，并测定了电气的特性以及气体中滑动的磨耗率。
权利要求
1.一种电气接点，其特征在于，包含耐火性金属、高导电性金属、以及易氧化性金属，所述耐火性金属是C、Mo、W中的某一种，所述高导电性金属是Cu，所述易氧化性金属是其氧化物生成自由能量比所述耐火性金属以及所述高导电性金属的氧化物生成自由能量低的元素。
2.一种电气接点，其特征在于，包含耐火性金属、高导电性金属、以及易氧化性金属，所述耐火性金属是C、Mo、W中的某一种，所述高导电性金属是Cu，所述易氧化性金属是其氧化物的晶体构造为六方晶的元ο
3.根据权利要求1或2所述的电气接点，其特征在于，所述易氧化性金属是从Co、Be、狗、Si、Ti、Zr、B、V以及Nb中选择的至少一种。
4.根据权利要求1 3中的任一项所述的电气接点，其特征在于，所述耐火性金属的含有量是1 60体积％，所述易氧化性金属的含有量是0. 3 6体积％。
5.一种电力开闭器，将权利要求1 4中的任一项所述的电气接点相对地对接并设成一对而成，其特征在于，通过对接接触的开闭，在气体中使电流通电以及切断。
6.根据权利要求5所述的电力开闭器，其特征在于，还具备在真空中使电流通电以及切断的开闭机构。
7.一种电气接点的制造方法，其特征在于，在将权利要求1 4中的任一项所述的所述耐火性金属、高导电性金属、以及易氧化性金属各自的粉末混合之后，加压而形成相对密度65%以上的成形体，将所述成形体加热到 Cu的熔点以下的温度而进行焙烧。
8.根据权利要求7所述的电气接点的制造方法，其特征在于，在所述焙烧之后，在大气或者氧化性气氛中，加热到200 °C以上。
全文摘要
本发明提供一种电气接点以及使用了该电气接点的电力开闭器，该电气接点是气体中的滑动性优良的电气接点，作为耐电弧成分使用适合的耐火性金属，维持能够实现致密化的高焙烧性，并且能够通过低强度化降低熔敷分离力。本发明的电气接点包含耐火性金属、高导电性金属、以及易氧化性金属，所述耐火性金属是C、Mo、W中的某一种，所述高导电性金属是Cu，所述易氧化性金属是从Co、Be、Fe、Si、Ti、Zr、B、V以及Nb中选择的至少一种。
文档编号C22C1/04GK102162043SQ20111004013
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月16日 优先权日2010年2月17日
发明者佐藤隆, 森田步, 菊池茂 申请人:株式会社日立制作所