专利名称：：真空断续器的接触电极的制作方法
技术领域：
：本发明涉及真空断路器中所用真空断续器的接触电极，尤其涉及一种具有优良大电流断续性能和耐压性能的真空断路器中所用的真空断续器的接触电极。如图所示，真空断续器通常是这样构成的。通过将端板2和3气密地封装到绝缘圆筒1两端的开口，构成一个真空容器4。真空容器4内设置一对能自由接触和分离的接触电极5和6。接触电极5的固定连杆7气密地安装在端板2上，而接触电极6的可动导杆8则通过波纹管9气密地安装在端板3上，这样，它就可以自由运动。而且，接触电极5和6由电弧屏蔽10封蔽。再者，波纹管9的波纹管罩11安装在可动导杆8上。采用此种类型的真空断续器，当可动导杆8通过一操作机构(未图示)沿脱离方向运动时，接触电极5和6分离。此时，当电流达到零点时，接触电极5和6之间产生的电弧在真空断续器内部真空扩散，由此切断电路电流。此类真空断续器的接触电极5和6由各种材料组成，这种材料能保持和改善其抗焊接性能、耐压性能、断续性能、断流性能、抗磨性能、接触电阻性能以及温度上升性能等等。然而，上述所要求的各种性能需要互不相容的材料特性。因而，采用单一的材料不可能完全满足要求。因此，通过组合各种材料尝试完全满足上述基本的性能。在由采用这类材料的接触电极组成真空断续器的情况下，当大电流切断时，在电弧电压低的接触电极部分存在因切断该大电流而产生的某些滞留的电弧。这样，就不可能在接触电极的整个表面上产生均匀引燃的电弧。作为一种减少电弧滞留的手段，第1140613号日本专利揭示了一种提供线圈电极的技术，它在与切断时电极之间所产生的电弧轴线相平行的轴向上施加一个磁场，这种针对大电流关断的技术，不仅涉及到接触材料的设计，而且涉及到电极结构的设计。作为减少电弧滞留的另一种手段，第62-64012号日本待公开专利推荐了一种通过在接触电极上提供多个具有不同沸点的接触区域而促使电弧移动的接触电极，由于其目的是改善电流切断性能，故主要集中在切断小电流。作为减少电弧滞留的另一种装置，第63-266720号日本待公开专利推荐了通过在接触电极上提供具有不同沸点的多个接触区域促使电弧移动的接触电极，它具有与上述专利所述相同的改善断流性能的目的。此外，出于同样目的，第04-20978号日本待公开专利具体推荐了用于多个接触区域的基本材料，它由碳化银钨(Agwc)和铜铬合金(CuCr)组合而成；第04-242029号日本待公开专利公开了Agwc和铜钛合金(CuTi)的组合；第05-47275号日本待公开专利公开了AgMo2C和CuCr的组合。然而，在这种把两个或多个具有不同电弧电压的接触电极设置在同一表面上的接触电极中，电弧集中在电弧电压低的部分，即使是具有上述轴向磁场的电极也是如此。这样，它们就不能成为完全能促使电弧移动的接触电极。因此，它们不能达到轴向磁场技术在大电流关断时所能体现的各种性能。而且，如上所述，接触电极有Agwc和CuCr的组合，Agwc和CuTi的组合以及AgMo2C和CuCr的组合。至于这些电极，如同上述的电极一样，当大电流关断时所产生的电弧在电弧电压低的位置上极化。这样，尽管这些接触电极获得了小电流断流性能的改善，但从改善大电流断流性能的观点来看，它们仍未满足要求。因此，本发明的一个目的在于提供一种真空断路器中所用真空断续器的接触电极，该接触电极能改善真空断路器的大电流关断性能。本发明的另一个目的在于提供一种真空断路器中所用真空断续器的接触电极，该接触电极能够保持真空断路器之优良的耐压性能。本发明的上述和其它目的可以这样实现，即提供一种真空断续器的接触电极，它包括从一组包括铜和银的成分中选出的至少一种导电成分以及熔化温度大于摄氏1500度的耐弧成分。在该接触电极中，接触电极表面上该接触电极组份的数量梯度A/X为0.2-12体积％/mm。其中，X1为接触电极表面上任何半径线R1上的一点，X2为接触电极表面上半径线R1上的另一点，X为一点X1与另一点X2之间以毫米计量的间隙，其中，X＝X2－X1，且X2＞X1≥0。A1是在点X1处接触电极中用体积％计量的组份量，A2是在点X2处接触电极中用体积％计量的组份量，A是用体积％计量的组份量A1与A2之差，其中，A＝A2－A1。为了实现上述目的，根据本发明提供一种真空断续器的接触电极，其中，接触电极组份量的梯度限制于所需的值，以改善大电流关断性能。因此，在大电流关断的情况下，可以减少因关断大电流而在电弧电压低的接触电极部分所产生的电弧滞留，由此，电弧可以均匀地在接触电极的整个表面上引燃。即，电弧可以容易地在组份梯度为特定值的接触电极上移动。所以，电弧扩散加速，使得实际用于关断电流的接触电极表面区域增大，由此促进断流性能的改善。此外，作为减少电弧滞留的结果，还可以获得防止接触电极局部产生异常蒸发现象和减小表面粗糙度的各种优点。通常，接触电极由一种整体均匀的组份制成。即使在具有常规组份分布一类的接触电极中，当外部磁场(例如纵向磁场)加到接触电极时，由关断电流而产生的电弧均匀地扩展在接触电极上，并移动和扩散。这样，在某种程度上使断流性能得到改善。据观察，当关断大于一固定值的电流时，电弧滞留在未能预见的一点或多点处，在电弧滞留的接触电极处引起异常溶化。而且，在触点断开过程中，因异常溶化中的接触电极材料瞬间爆发性的蒸发所产生的金属蒸气明显延迟了真空断路器的绝缘恢复。这些都导致了接触电极关断性能的劣化。此外，异常溶化使接触电极材料大量熔化滴落，由此导致了接触电极表面的粗糙度，而且使耐压性能降低，增加了重新引燃因素和异常的材料消耗。如上所述，引起这些现象的电弧滞留在接触电极上的位置是完全不能预见的。因此，希望提供接触电极的表面条件，使产生的电弧能够移动和扩散而不会滞留。在本发明中，通过沿接触电极表面的径向提供规定的组份梯度，可以方便地实现所需的条件，由此可以改善关断电流的临界值以及断流性能。通过实验，在接触电极考虑耐磨性的情况下，沿径向所提供的规定的组份梯度可以遍及接触电极的整个厚度。然而，在设计用于电流关断次数较少的真空断路器中，或者在考虑接触电阻率的接触电极中，并不总是要求规定的组份量梯度遍及其整个厚度。即使从其中排列规定的组份梯度的接触电极的最上层沿厚度方向(内部方向)有规定的例如0.01mm的深度区域，这一功能也是明显的。在此情况下，将比该组份具有更大导电率的材料(例如纯铜)设置在该组份层之下，其深度位置离表面大于0.01mm，由此改善了整个接触电极的导电性，并使关断性能得到进一步的改善。通过以下结合附图所作的详细描述，可以对本发明及其所容易获得的许多优点有更加完整的了解。其中附图是一个剖面图，它表示应用了本发明的一个真空断续器的实例。现在参照附图描述本发明的实施例。首先描述制造接触电极试验样品的方法。接触电极试验样品(接触电极材料)例如通过从下列第一至第三种方法中合适地选择一种方法而制成。第一种方法是通过混合特定比例的导电成分粉末、耐弧成分粉末以及(按需要)辅助成分粉末制成试验样品的一种方法，然后以低于其熔点的温度加热和烧结混合的粉末。第二种方法是按下述步骤制成试验样品的一种方法。首先，以低于其熔点的温度加热和烧结耐弧成分粉末以及(按需要)辅助成分粉末，获得具有规定孔隙率的耐弧成分构架。然后，以高于其熔点的温度加热剩余的成分，并将其渗入已加热构架的孔隙内获得试验样品。第三种方法是这样一种方法，它通过在一个基板，诸如铜板或接触电极样品上的一个规定位置内，喷涂沉积或溶化喷涂沉积由规定比例的导电成分粉末、耐弧成分粉末以及(按需要)辅助粉末混合的粉末来制成试验样品。然后，对其进行热处理以获得试验样品。作为在接触电极表面上提供一种规定组份量梯度A/X的技术，通过以下的方法制成具有规定组份量梯度的试验件。首先，分别制成由不同成分组成的未烧结的混合粉末压坯。例如，在采用两种类型压坯的情况下，一个被制成环形，另一个被制成盘形。这两种未烧结的混合粉末压坯经组合和安置，具有规定的组份量梯度A/X。然后，在以低于它们熔点的结合状态下加热和烧结这两种未烧结的混合粉末压坯。其次，还有一种首先制成具有不同成分的未烧结的混合粉末压坯的方法。例如，在有两种类型压坯的情况下，一个被制成环形，另一个被制成盘形。然后，对它们进行烧结以获得两个烧结体。再把这两个烧结体组合成具有梯度A/X的试验样品。在此情况下，为了使梯度A/X有较大的变化，最好利用导电成分粉末和耐弧成分粉末的混合比例进行调节。而且，为了使梯度A/X在一个较窄的范围内变化，最好通过合适地改变耐弧成分粉末的粒子尺寸，改变耐弧成分粉末的模制压力以及改变烧结的温度和时间来进行微调。实际上，这些都是通过合适的组合来进行的。即，通过以下方法制成具有规定组份量梯度A/X的试验件。例如，在采用两种压坯类型，一种为环形，另一种为盘形的情况下，事先以低于其熔点的温度烧结具有多种成分的耐弧成分粉末，当有三种压坯类型时，两种为环形件，一种为盘形件。这样，就可以获得具有规定孔隙率的耐弧成分构架。这两个或三个构架设计成具有梯度A/X，剩余的粉末以高于其熔点的温度加热并渗入构架的孔隙内，以获得试验样品。在上述试验样品中，接触电极在其整个厚度上具有梯度A/X。然而，也可以制备由多层结构组成的其它试验样品，其中，在厚度为1-5mm的Cu板或CuAg板上设置具有规定组份量梯度的接触电极材料。接下来将描述如上所述制成的试验样品的鉴定方法。首先，作为样品，将接触电极表面上具有规定组份梯度A/X、触点直径为45mm、触点厚度为5mm的盘形接触电极件装配到可拆卸型的真空断路器内。然后，烘焙该接触电极表面，在同样和固定的条件下对试验样品的电流和电压作老化。然后对每件试验样品进行以下三种鉴定。(1)电弧扩展接触电极的关断速度条件设置成恒定和相同。在7.2kV、50Hz条件下切断四次12kA电流后，用面积仪测量产生电弧部分的面积。测量各个接触电极材料的电弧扩展面积，通过其相对于基准接触电极之电弧扩展值的数值来对它们进行判断。以下，实例1作为基准接触电极。(2)关断性能接触电极的关断速度条件设置成恒定和相同。断流值从7.2kV，50Hz时的5kA逐步增加。由此获得各个接触电极材料的临界断流值。通过该值相对于基准接触电极的临界断流值来对它们进行判断。(3)静态耐压性能将已作了如上电弧扩展鉴定的接触电极装回到可拆卸的真空断路器。烘焙接触电极表面，在恒定和相同的条件下，对试验样品作电流和电压老化。在电极间距离调节到规定值后，电压一次增加1千伏，将发生火花时所得到的电压作为各个静态耐压值。通过该值相对于基准接触电极的静态耐压对其进行判断。以参照表1至表3对根据本发明制作的接触电极的效果加以描述，表中显示了各个接触电极的电弧扩展、关断放大系数以及静态耐压性能。其中，将接触电极表面上给出的组份量梯度A/X小于0.2(体积％/mm)的梯度用作区域1，将0.2-12(体积％/mm)的梯度用作区域2，将大于12(体积％/mm)的梯度用作区域3。其中，A为接触电极样品半径线R1上任一点X1处的组份量A1与另一任一点X2处的组份量A2之差。X为点X1与X2之间的距离。A/X为点X1与X2之间组份量A1和A2的梯度。实例1-3，对比例1-3在实例1中，以7吨/cm2的模压压力模压由平均粒径为100μm的Cr粉末和平均粒径为44μm的Cu粉末按一定比例混合以形成30体积％的Cr-Cu混合物所组成的粉末。然后，在摄氏1060度X1小时的条件下将其置于氢气中烧结，以获得30Cr-Cu材料。然后对其进行机械加工，形成直径为25mm的盘形体。以7吨/cm2的模压压力模压由上述按一定比例混合以形成33体积％的Cr-Cu混合物所组成的粉末。然后在上述条件下烧结形成33Cr-Cu的材料。然后对其机械加工形成内径为25mm、外径为45mm的环形体。然后，通过组合该两个物体(其内部由30Cr-Cu材料组成、其外部由33Cr-Cu材料组成)，获得接触电极材料。在此种接触电极材料中，位于任何半径线R1上该两个物体边界两端的任一点X1与相距15mm的一点X2之间的Cr成分的平均梯度A/X变为A/X＝0.2(体积％/mm)。把该试验件的鉴定数据(实例1)作为基准值。在实例2中，采用与实例1相同的方法获得由30Cr-Cu材料组成、直径为25mm的盘形体。同样，采用与实例1相同的方法获得由42.5Cr-Cu材料组成、内径为25mm、外径为45mm的环形体。然后，通过组合该两个物体(其内部由30Cr-Cu材料组成、其外部由42.5Cr-Cu材料组成)，获得接触电极材料。在此种接触电极材料中，位于任何半径线R1上该两个物体边界两端的任一点X1与相距15mm的一点X2之间的平均梯度A/X变为A/X＝2.5(体积％/mm)。在实例3中，采用与实例1相同的方法获得由5Cr-Cu材料组成、直径为25mm的盘形体。同样，采用与实例1相同的方法获得由65Cr-Cu材料组成、内径为25mm、外径为45mm的环形体。然后，通过组合该两个物体(其内部由5Cr-Cu材料组成、其外部由65Cr-Cu材料组成)，获得接触电极材料。在此种接触电极材料中，位于任何半径线R1上该两个物体边界两端的任一点X1与相距5mm的一点X2之间的Cr成分的平均梯度A/X变为A/X＝12(体积％/mm)。在对比例1中，采用与实例1相同的方法获得由30Cr-Cu材料组成、直径为45mm的盘形体，它作为对比例1的接触电极材料。在该接触电极材料中，Cr成分的平均梯度A/X明显变为A/X＝0(体积％/mm)。在对比例2中，采用与实例1相同的方法获得由30Cr-Cu材料组成、直径为25mm的盘形体。同样，采用与实例1相同的方法获得由32.4Cr-Cu材料组成、内径为25mm、外径为45mm的环形体。然后，通过组合该两个物体(其内部由30Cr-Cu材料组成、其外部由32.4Cr-Cu材料组成)，获得接触电极材料。在此种接触电极材料中，位于任何半径线R1上该两个物体边界两端的任一点X1与相距15mm的一点X2之间的Cr成分的平均梯度A/X变为A/X＝0.16(体积％/mm)。在对比例3中，采用与实例1相同的方法获得由0Cr-Cu材料(100％Cu)组成、直径为25mm的盘形体。同样，采用与实例1相同的方法获得由100Cr-Cu材料(100％Cr)组成、内径为25mm、外径为45mm的环形体。然后，通过组合该两个物体(其内部由0Cr-Cu材料组成、其外部由100Cr-Cu材料组成)，获得接触电极材料。在此种接触电极材料中，位于任何半径线R1上该两个物体边界两端的任一点X1与相距5mm的一点X2之间的Cr成分的平均梯度A/X变为A/X＝20(体积％/mm)。结果表明，如表1所示，当梯度值A/X为0.2-12(实例2，3)时，与作为基准数据的实例1的值相比，在各个实例2、3的电弧扩展性能和关断性能两方面可见有重大的改善。另一方面，当梯度值A/X为0(对比例1)时，如表1所示，电弧扩展要比实例1的小，在接触电极表面上的一个特定位置处可见到这种电弧滞留，该接触电极表面被认为接近电弧发射点，如表1所示。甚至当梯度值A/X为0.16(对比例2)时，也可见电弧的滞留与对比例1无很大差别。与梯度值A/X为0.2(实例1)比较，在各个对比例1、2中，电弧扩展和关断性能两者都大大降低。难以生产具有极大直径的接触电极。因此，将A/X值为20的样品件用作对比例3。与A/X值为0(对比例1)相比，尽管在对比例3中有减少电弧滞留现象的趋势，但这种减少被认为是不够的。由于如表1所示没有明显的差别，故断定实例1-3和对比例1-2中的静态耐压是较理想的。然而，在对比例3中可见静态耐压出现减少和随机性。因此，在本发明中，将包括实例1的范围0.2-12(实例1-3)取作所需范围的梯度A/X的值。实例5-8在上述实例1-3和对比例1-3中，给出了一些例子，其中每一例的整个接触电极表面都具备了均匀的组份梯度。然而，本发明并不局限于这些例子。即使接触电极表面配备了多个分别具有不同梯度的区域以代替一个区域，也能获得同样的效果。在实例5中，采用与实例1相同的方法获得由30Cr-Cu材料组成、直径为15mm的盘形体。同样，采用与实例1相同的方法获得由32.4Cr-Cu材料组成的内径为15mm、外径为35mm的第一环形体，以及由45Cr-Cu材料组成、内径为35mm、外径为45mm的第二环形体。然后，通过组合这三个物体(其中，内部由30Cr-Cu材料组成、中部由32.4Cr-Cu材料组成以及外部由45Cr-Cu材料组成)获得一种接触电极材料。在此种接触电极材料中，位于任何半径线R1上盘形体与第一环形体边界两端的任一点X1与相距15mm的一点X2之间的Cr成分的平均梯度A/X变为A/X＝0.16(体积％/mm)；位于任何半径线R1上第一和第二环形体边界两端的任一点X1与相距5mm的一点X2之间的Cr成分的平均梯度A/X变为A/X＝2.5(体积％/mm)。在实例6中，采用与实例1相同的方法获得由25Cr-Cu材料组成、直径为15mm的盘形体。同样，采用与实例1相同的方法获得由37.5Cr-Cu材料组成的内径为15mm、外径为35mm的第一环形体，以及由60Cr-Cu材料组成、内径为35mm、外径为45mm的第二环形体。然后，通过组合这三个物体(其中，内部由25Cr-Cu材料组成、中部由37.5Cr-Cu材料组成以及外部由60Cr-Cu材料组成)获得一种接触电极材料。在此种接触电极材料中，位于任何半径线R1上盘形体与第一环形体边界两端的任一点X1与相距5mm的一点X2之间的Cr成分的平均梯度A/X变为A/X＝2.5(体积％/mm)；位于任何半径线R1上第一和第二环形体边界两端的任一点X1与相距5mm的一点X2之间的Cr成分的平均梯度A/X变为A/X＝4.5(体积％/mm)。在实施例7中，按照与实施例1相同的方式获得了直径为15毫米的由5Cr-Cu材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为15毫米而外径为35毫米的由17.5Cr-Cu材料构成的第一环形体以及内径为35毫米而外径为45毫米的由87.5Cr-Cu材料构成的第二环形体。随后通过将这三个物体结合成内部为5Cr-Cu材料、中间部分为17.5Cr-Cu材料而外部为87.5Cr-Cu材料而获得接触电极材料。在这种接触电极材料中，对于任何半径线R1上圆盘形体与第一环形体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Cr组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)，而对于任何半径线R1上跨越第一与第二环形体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Cr组份的平均梯度变为A/X＝14(体积％/毫米)。在实施例8中，按照与实施例1相同的方式获得了直径为10毫米的由0Cr-Cu材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为10毫米而外径为20毫米的由2.4Cr-Cu材料构成的第一环形体、内径为20毫米而外径为30毫米的由15Cr-Cu材料构成的第二环形体以及内径为30毫米而外径为45毫米的由85Cr-Cu材料构成的第三环形体。随后通过将这四个物体结合成内部为0Cr-Cu材料、次部为2.4Cr-Cu材料、再次部为15Cr-Cu材料而外部为85Cr-Cu材料的接触电极材料。在这种接触电极材料中，在任何半径线R1上盘形体与第一环形体边界两端的任意一对相距15毫米的点X1和X2之间的Cr组份的平均梯度变为A/X＝0.16(体积％/毫米)，在任何半径线R1上第一环形体与第二环形体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Cr组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)，在任何半径线R1上第二环形物体与第三环形体边界两嘀的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Cr组份的平均梯度变为A/X＝14(体积％/毫米)。在实施例5-8的测试样品中，Cu用作导电成份而Cr用作耐弧的成份。而且，表1示出了测试样品中耐弧成份Cr的梯度A/X。这里省略了实施例4。实施例5-8的评价结果示于表1。由表1可见，如果有任何梯度值A/X为0.2-12的区域存在，即使只是在接触电极的部分表面，那么与梯度值A/X为0.2的实施例1相比，电弧扩展特性质和断路性能也得到了改善。而且，由于没有明显的差异，所以静电耐压值视为处于所需范围内。因此，无需如同实施例1-3那样，要求在整个接触电极表面都存在梯度值A/X为0.2-12的区域。已经确认，如果在接触电极的部分表面上存在梯度值A/X为0.2-12的区域，就能达到满意的效果。实施例9-15如表1所示，在上述实施例1-8和比较实施例1-3中给出了采用CuCr作接触电极材料的例子。但是，本发明并不局限于这些实施例。如同在实施例9-15中那样，可以选择其它接触电极材料。在实施例9中，平均粒度为100微米的Ti粉和平均粒度为44微米的Cu粉以一定比例混合而成的粉末按照与实施例1相同的压铸、烧结和机械处理方式，形成25体积％Ti-Cu的合金，从而获得了直径为25毫米的由25Ti-Cu材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由37.5Ti-Cu材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合成内部为25Ti-Cu材料而外部为37.5Ti-Cu材料的接触电极材料。在这种接触电极材料中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Ti组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例10中，通过采用由平均粒度为100微米的Zr粉和平均粒度为44微米的Cu粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由32Zr-Cu材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由44.5Zr-Cu材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Zr组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例11中，通过采用由平均粒度为100微米的V粉和平均粒度为44微米的Cu粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由30V-Cu材料构成的盘形体。同样。按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5Zr-Cu材料构成的圆环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的V组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例12中，通过采用由平均粒度为80微米的Nb粉和平均粒度为44微米的Cu粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由42Nb-Cu材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由54.5Nb-Cu材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Nb组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例13中，通过采用由平均粒度为80微米的Ta粉和平均粒度为44微米的Cu粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由60Ta-Cu材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由72.5Ta-Cu材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Ta组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例14中，通过采用由平均粒度为5微米的Mo粉和平均粒度为44微米的Cu粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由45Mo-Cu材料构成的盘形体。同样按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由57.5Mo-Cu材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Mo组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例15中，通过采用由平均粒度为5微米的W粉和平均粒度为44微米的Cu粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由75W-Cu材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由87.5W-Cu材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的W组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。由表2可见，评价结果表明，与梯度值A/X为0.2的实施例1相比，电弧扩展特性和断路性能都得到了改善。而且，由于没有明显的差异，所以静电耐压值视为处于所需范围内。实施例16-18在上述实施例1-15和比较实施例1-3的接触电极材料中，给出了耐弧成份只包含一种元素的例子。但是，本发明并不局限于此。在接触电极材料中，可以选择多种耐弧成份。在实施例16中，平均粒度如上所述的Cr粉、Nb粉和Cu粉以一定比例混合而成的粉末按照与实施例1相同的压铸、烧结和机械处理方式，形成10体积％Cr-10体积％NbCu的合金，从而获得了直径为25毫米的由10Cr-10NbCu材料构成的盘形体。同样按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由22.5Cr-10Nb-Cu材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合成内芯部为10Cr-10NbCu材料而外部为22.5Cr-10NbCu材料的接触电极材料。在这种接触电极材料中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Cr组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例18中，按照与实施例1相同的方式获得了直径为15毫米的由0Cr-5NbCu材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为15毫米而外径为35毫米的由12.5Cr-5Nb-Cu材料构成的第一环形体以及内径为35毫米而外径为45毫米的由82.5Cr-5Nb-Cu材料构成的第二环形体。随后通过将这三个物体结合成内部为0Cr-5Nb-Cu材料、中部为12.5Cr-5Nb-Cu材料而外部为82.5Cr-5Nb-Cu材料的接触点电极材料。在这种接触电极材料中，在任何半径线R1上盘形体与第一环形体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Cr组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)，而在任何半径线R1上第一与第二环形体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Cr组份的平均梯度变为A/X＝14(体积％/毫米)。由表2可见，评价结果表明，与梯度值A/X为0.2的实施例1相比，电弧扩展特性质和断路性能都得到了改善。而且，由于没有明显的差异，所以静电耐压值视为处于所需范围内。这里省略了实施例17。实施例19-22在上述实施例1-18和比较实施例1-3的接触电极材料中给出了没有加入辅助成份的例子(尽管在一些情况下加入了微量的烧结辅助剂)。但是，本发明并不局限于此。在接触电极材料中，可以选择辅助成份。在实施例19中，除了实施例1中所用Cr粉和Cu粉以外，还加入Bi粉作辅助成份。平均粒度如上所述的Cr粉和Cu粉以及平均粒度为40微米的Bi粉以一定比例混合而成的粉末按照与实施例1相同的压铸、烧结和机械处理方式，形成30体积％Cr-0.1体积％Bi-Cu的合金，从而获得了直径为25毫米的由30Cr-0.1Bi-Cu材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5Cr-0.1Bi-Cu材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合成内部为30Cr-0.1Bi-Cu材料而外部为42.50.Cr-0.1Bi-Cu材料接触电极材料。在这种接触点电极材料中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Cr组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例20中，除了实施例1中所用Cr粉和Cu粉以外，还加入Pb粉作辅助成份。通过采用由上述平均粒度的Cr粉和Cu粉以及平均粒度为40微米的Pb粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由30Cr-0.05Pb-Cu材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5Cr-0.05Pb-Cu材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Cr组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例21中，除了实施例1中所用Cr粉和Cu粉以外，还加入Te粉作辅助成份。通过采用由上述平均粒度的Cr粉和Cu粉以及平均粒度为40微米的Te粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由30Cr-4.5Te-Cu材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5Cr-4.5Te-Cu材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Cr组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例22中，除了实施例1中所用Cr粉和Cu粉以外，还加入Sb粉作辅助成份。通过采用由上述平均粒度的Cr粉和Cu粉以及平均粒度为40微米的Sb粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由30Cr-0.5Sb-Cu材料构成的盘形体。同样按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5Cr-0.5Sb-Cu材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Cr组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。由表2可见，评价结果表明，与梯度值A/X为0.2的实施例1相比，电弧扩展特性和断路性能都得到了改善。而且，由于没有明显的差异，所以静电耐压值视为处于所需范围内。实施例23-35在上述实施例1-22和比较实施例1-3的接触电极材料中给出了采用Cu作导电成份的例子。但是，本发明并不局限于这些实施例。在接触电极材料中，也可以选择其它的导电元素。而且，在上述实施例1-22和比较实施例1-3的接触电极材料中给出了采用诸如Cr和Ti之类金属元素作耐弧成份的例子。但是，本发明并不局限于这些实施例。在接触电极材料中，也可以选择其它的耐弧元素。在实施例23中，平均粒度为3微米的WC粉、平均粒度为10微米的Co粉和平均粒度为40微米的Ag粉以一定比例混合而成的粉末按照与实施例1相同的压铸、烧结和机械处理方式，形成30体积％WC-1体积％CO-Ag的合金，从而获得了直径为25毫米的由30WC-1Co-Ag材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5WC-1Co-Ag材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合成内部为30WC-1Co-Ag材料而外部为42.5WC-1Co-Ag材料的接触点电极材料。在这种接触电极材料中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的WC组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例24中，除了实施例23中所用粉末以外，还加入上述平均粒度的Cu粉。通过采用由上述平均粒度的WC粉、Co粉、Ag粉以及Cu粉组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由30WC-1Co-14Cu-Ag材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5WC-1Co-11Cu-Ag材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体两端边界的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的WC组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例25中，除了实施例23中所用的WC粉和Ag粉以外，还加入平均粒度为10微米的Ni粉。通过采用由上述平均粒度的WC粉、Ag粉以及Ni粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由30WC-3Ni-Ag材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5WC-3Ni-Ag材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上跨越这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的WC组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例26中，除了实施例23中所用的WC粉和Ag粉以外，还加入平均粒度为10微米的Fe粉。通过采用由上述平均粒度的WC粉、Ag粉以及Fe粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由30WC-10Fe-Ag材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5WC-10Fe-Ag材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的WC组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例27中，除了实施例23中所用的Co粉和Ag粉以外，还加入平均粒度为5微米的TiC粉。通过采用由上述平均粒度的Co粉、Ag粉以及TiC粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由30TiC-1Co-Ag材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5TiC-1Co-Ag材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的TiC组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例28中，除了实施例23中所用的Co粉和Ag粉以外，还加入平均粒度为5微米的ZrC粉。通过采用由上述平均粒度的Co粉、Ag粉以及ZrC粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由30ZrC-1Co-Ag材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5ZrC-1Co-Ag材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的ZrC组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例29中，除了实施例23中所用的Co粉和Ag粉以外，还加入平均粒度为5微米的VC粉。通过采用由上述平均粒度的Co粉、Ag粉以及VC粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由30VC-1Co-Ag材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5VC-1Co-Ag材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的VC组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例30中，除了实施例23中所用的Co粉和Ag粉以外，还加入平均粒度为10微米的NbC粉。通过采用由上述平均粒度的Co粉、Ag粉以及NbC粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由30NbC-1Co-Ag材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5NbC-1Co-Ag材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的NbC组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例31中，除了实施例23中所用的Co粉和Ag粉以外，还加入平均粒度为10微米的TaC粉。通过采用由上述平均粒度的Co粉、Ag粉以及TaC粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由30TaC-1Co-Ag材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5TaC-1Co-Ag材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的TaC组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例32中，除了实施例23中所用的Co粉和Ag粉以外，还加入平均粒度为10微米的Cr3C2粉。通过采用由上述平均粒度的Co粉、Ag粉以及Cr3C2粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由30Cr3C2-1Co-Ag材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5Cr3C2-1Co-Ag材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Cr3C2C组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例33中，除了实施例23中所用的Co粉和Ag粉以外，还加入平均粒度为10微米的Mo2C粉。通过采用由上述平均粒度的Co粉、Ag粉以及Mo2C粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由30Mo2C-1Co-Ag材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5Mo2C-1Co-Ag材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Mo2C组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例34中，除了实施例23中所用的Co粉和Ag粉以外，还加入平均粒度为5微米的TiB粉。通过采用由上述平均粒度的Co粉、Ag粉以及TiB粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由30TiB-1Co-Ag材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5TiB-1Co-Ag材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的TiB组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。在实施例35中，除了实施例23中所用的Co粉和Ag粉以外，还加入平均粒度为5微米的Cr2B粉。通过采用由上述平均粒度的Co粉、Ag粉以及Cr2B粉混合组成的粉末，按照与实施例1相同的方式，获得了直径为25毫米的由30Cr2B-1Co-Ag材料构成的盘形体。同样，按照与实施例1相同的方式获得了内径为25毫米而外径为45毫米的由42.5Cr2B-1Co-Ag材料构成的环形体。随后通过将这两个物体结合获得了接触电极材料，其中，在任何半径线R1上这两个物体边界两端的任意一对相距5毫米的点X1和X2之间的Cr2B组份的平均梯度变为A/X＝2.5(体积％/毫米)。表1表1(续)<<p>表1(续)</tables>表2表2(续)<p>表2(续)<>表3<p>表3(续)<p>表3(续由表3可见，评价结果表明，与梯度值A/X为0.2的实施例1相比，电弧扩展特性和断路性能都得到了改善。而且，由于没有明显的差异，所以静电耐压值视为处于所需范围内。在上述实施例中，由于采用了具有一定浓度梯度的成份，可作为耐弧成份。但是本发明并不局限于这些实施例。经确认，在其它实施例中，可以在接触电极表面上采用浓度梯度A/X为0.2-12(体积％/毫米)的成份作为导电成份而取代耐弧成份。由上可见，作为一种改善接触电极的断路性能的有效技术，已经确认，将接触电极表面上的导电成份和耐弧成份中的一种组份的浓度梯度值A/X设定在0.2-12(体积％/毫米)范围内是很重要的。而且也已确认，只需在接触电极表面的部分区域具有这一梯度值即可，而无需在整个接触电极表面上具有该梯度值。另外，实施例主要示出了由CuCr接触电极材料制造的接触电极。但是，已经确认，采用实施例所述的其它材料系统也能达到本发明的效果。基于这一点，本发明的接触电极有利于在保持耐压性能的同时改善真空断路器的断路性能。上述实施例中所用的耐弧成份的熔点都超过1500℃。而且，就接触电极的耐弧成份的数量而言，本发明适用于包含5-75体积％的耐弧成份的接触电极。采用本发明可以提供一种用于真空断路器的接触电极，它在保持出色的耐压性能的同时，通过优化接触电极表面组份定量梯度来改善大电流的断路特性。显然，在上述描述的基础上，可以对本发明提出众多的修改和变化。因此本发明由后面所附权利要求的范围限定而不受上述具体描述的约束。权利要求1.一种真空断续器用接触电极，其特征在于包括由包括铜和银在内的一组成份中所选出的至少一种成份所组成的导电成份；以及熔化温度大于1500℃的耐弧成份；所述接触电极表面上之接触电极的组分量梯度A/X为0.2-12体积％/mm；其中，X1为所述接触电极之表面上任何半径线R1上的一点；X2为所述接触电极之表面上任何半径线R1上的另一点；X为以毫米计量的所述一点X1与所述另一点X2之间的间隙，其中X＝X2－X1，且X2＞X1≥0；A1为所述一点X1处以体积％计量的所述接触电极内所述组分的量；A2为所述另一点X2处以体积％计量的所述接触电极内所述组分的量；以及A为以体积％计量的所述组分的量A1与A2之差。2.根据权利要求1的真空断续器的接触电极，其特征在于所述组分包括所述导电成份。3.根据权利要求1的真空断续器的接触电极，其特征在于所述组份包括所述耐弧成份。4.根据权利要求1的真空断续器的接触电极，其特征在于在所述接触电极中，所述耐弧成份的量按体积％计为5％至75％。5.根据权利要求1的真空继续器的接触电极，其特征在于所述耐弧成份为从包括钛、锆、钒、铌、钽、铬、钼、钨在内的一组成份中所选择的至少一种成份。6.根据权利要求1的真空断续器的接触电极，其特征在于所述耐弧成份为从包括钛、锆、钒、铌、钽、铬、钼、钨之碳化物和硼化物在内的一组成份中选出的至少一种成份。7.根据权利要求1的真空断续器的接触电极，其特征在于进一步包括由包括钴、镍和铁在内的一组成份中所选出的至少一种成份所组成的辅助成份。8.根据权利要求1的真空断续器的接触电极，其特征在于进一步包括由包括铋、碲、铅和锑在内的一组成份中所选出的至少一种成份所组成的辅助成份。9.根据权利要求1的真空断续器的接触电极，其特征在于沿所述接触电极之表面上所述半径线R1共同存在所述梯度A/X小于0.2体积％/mm的第一区域，以及所述梯度A/X为0.2-12体积％/mm的第二区域。10.根据权利要求1的真空断续器的接触电极，其特征在于按照从所述接触电极中心至周边的方向依次存在所述梯度A/X小于0.2体积％/mm的第一区域，所述梯度A/X为0.2-12体积％/mm的第二区域，以及所述梯度A/X大于12体积％/mm的第三区域。11.根据权利要求1的真空断续器的接触电极，其特征在于在所述接触电极之直径的中心与沿所述接触电极之表面上所述半径线R1的所述一点X1之间，存在所述梯度A/X小于0.2体积％/mm的第一区域；以及在所述一点X1与沿所述接触电极之表面上所述半径线R1的所述接触电极的周边之间，共同存在所述第一区域以及所述梯度A/X为0.2-12体积％/mm的第二区域。12.一种真空断续器的接触电极，其特征在于包括由第一导电成份组成的基极，该第一导电成份包括从包括铜和银在内的一组成份中所选择的至少一种成份；以及安装在所述基板上的薄接触电极；所述薄接触电极包括由包括铜和银在内的一组成份中所选择的至少一种成份所组成的第二导电成份，以及其熔化温度大于1500℃的耐弧成份，由所述薄接触电极表面上所述第二导电成份和耐弧成份之一组成的所述薄接触电极的组分量梯度A/X为0.2-12体积％/mm；其中，X为所述薄接触电极之表面上任一半径线R1上的一点，X2为所述薄接触电极之表面上所述半径线R1上的另一点，X为以毫米计量的所述一点X1与另一点X2之间的间隙，其中X＝X2－X1，且X2＞X1≥0，A1为所述一点X1处，以体积％计量的所述薄接触电极内所述组分的量，A2为所述另一点X2处，以体积％计量的所述薄接触电极内所述组分的量，以及A为以体积％计量的所述组分量A1与A2之差，其中A＝A2－A1。全文摘要一种真空断续器的接触电极，包括导电成分和耐弧成分，该导电成分具有从包括铜和银在内的一组成分中所选择的至少一种成分，该耐弧成分的熔化温度高于1500℃。接触电极中，位于接触电极表面上之接触电极的组分量梯度A/X为0.2-12体积％/mm。文档编号H01H33/66GK1135088SQ96103079公开日1996年11月6日申请日期1996年3月11日优先权日1995年3月10日发明者奥功,関经世,山本敦史申请人:东芝株式会社