專利名稱：復(fù)合觸點、真空開關(guān)和復(fù)合觸點的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及這樣一種復(fù)合觸點，它可以實現(xiàn)中斷特性與尤其穩(wěn)定的溫度特性(溫度上升抑制特性)的相容；本發(fā)明還涉及一種具有真空管的真空開關(guān)，包含復(fù)合觸點；本發(fā)明還涉及所述復(fù)合觸點的制造方法。
背景技術(shù)：
在一個真空斷路器中，優(yōu)先要考慮三個基本要求大電流中斷特性、耐電壓特性和抗焊接特性。但是在這些要求中，有些特性是矛盾的，使單一的觸點材料不能滿足所有的要求。除了這三個基本要求，溫度特性(抑制溫度過分上升)和材料的耐損耗的特性也很重要。因此，在實際應(yīng)用中，開發(fā)了許多觸點材料，來互相彌補不足的性能。主要由于Cu-Cr觸點材料可以在一定程度上保持這三個基本要求，此外，Cu和Cr的高溫蒸汽壓彼此接近，所以，在中斷后，接觸表面具有比較平滑的表面損傷特性。通常Cu-Cr觸點具有穩(wěn)定的溫度特性。
此外，作為具有優(yōu)良耐電壓特性的觸點，Cu-W觸點是已知的。主要由于該觸點可以在一定程度上保持這三個基本要求，而且鎢的熔融溫度性能和硬度性能很高，Cu-W觸點通常具有穩(wěn)定的抗電弧性能和穩(wěn)定的耐損耗性能，所以得到廣泛應(yīng)用。
但是，近年來，真空斷路器日益地被用于會中斷大電流的電路或用于更高電壓的電路。而且由于裝置的小型化，在觸點表面上會看到顯著的消耗和堅牢的焊接現(xiàn)象。結(jié)果，甚至在Cu-Cr觸點和Cu-W觸點上，也會看到不穩(wěn)定的溫度特性。因此，仍需求滿足上述三個基本要求、以及溫度特性和中斷特性的觸點。然而，目前沒有解決該問題，仍需求具有這兩類特性的真空管。
我們的研究表明Cu-Cr合金或Cu-W合金的觸點性能依賴于多種因素，例如合金的Cr量或W量的變化、Cr粒子或W粒子的粒度及其粒度分布、Cr或W的分離度、和合金中中存在的孔隙度。但是，盡管這些因素的優(yōu)化在進步，但是，在上述的目前狀況下，溫度特性方面的變化不令人滿意。
圖9示出了一種通常的真空管的例子，它利用真空中的電弧傳播性能，在高真空中實施電流中斷。它構(gòu)造成使真空容器4這樣形成將端板2和3以不透氣的方式密封到絕緣圓柱體個1兩端的開口上，并固定，可移動的相對觸點5和6分別裝入真空容器4內(nèi)。此外，觸點5的固定的動力供應(yīng)軸7以不透氣的方式連接到端板2上，觸點6的可移動的動力供應(yīng)軸8是可移動的，并通過風(fēng)箱9以不透氣的方式連接到端板3上。觸點5和6的周圍被電弧罩10圍起來；此外，風(fēng)箱9的風(fēng)箱蓋11連接到可移動的動力供應(yīng)軸8上。在這樣的真空管中，當可移動的動力供應(yīng)軸8沿拉出來的方向操作，和觸點5和6被未顯示的操作機構(gòu)分開時，在觸點5與6之間產(chǎn)生的電弧就在真空中傳播，此時獲得電流零點，而且電流中斷。
關(guān)于觸點5和6保持并提高中斷特性和溫度上升特性方面，專利文獻1-8提出并描述了各種技術(shù)。
在專利文獻1中，揭示了具有許多接觸區(qū)域的觸點，作為一種降低電弧停滯和集中的另一種方式，所述接觸區(qū)域在接觸電極上具有不同的沸點溫度，并有助于電弧的移動。
在專利文獻2中，揭示了具有許多接觸區(qū)域的觸點，作為一種降低電弧停滯和集中的另一種方式，所述接觸區(qū)域在一個觸點上具有不同的沸點溫度，并有助于電弧的移動。
在專利文獻3中，揭示了一種安裝線圈電極，以便沿平行于中斷時產(chǎn)生于電極之間的電弧軸的方向施加一個軸向電磁場的技術(shù)，作為一種降低電弧停滯和集中的另一種方式，作為一種設(shè)計不僅觸點材料而且電極結(jié)構(gòu)，來中斷大電流的技術(shù)。
在專利文獻4中，揭示了一種Cu-Cr合金，含有約50重量％Cr，作為一種旨在具有優(yōu)良大電流中斷性能的觸點。
在專利文獻5中，揭示了這樣一種觸點，它含有許多層，例如第一層和第二層，它們通過傳導(dǎo)組分彼此連接。
在專利文獻6中，揭示了這樣一種觸點，它含有許多層。這些層自這樣的表面沿厚度方向形成與該表面接近的層含有大量耐電弧組分。
在專利文獻7中，提出這樣的一種觸點，它由含有以下組分的合金制成74-88％平均粒徑0.4-6微米的W、0.001-5％平均粒徑0.4-4微米的Mo、0.001-5％平均粒徑0.4-4微米的Fe、余量為Cu，其中尤其W和Mo彼此結(jié)合起來，平均粒徑為0.4-10微米。
在專利文獻8中，提出了這樣一種觸點，其中10-33％Cu-W合金層(區(qū)域1)是電弧面，35-75％Cu-W合金層(區(qū)域2)是一個觸點或結(jié)合面，具有傳導(dǎo)軸。區(qū)域1和2彼此結(jié)合，區(qū)域1的厚度至少為0.3mm，區(qū)域2的厚度至少為0.5mm。
專利文獻1日本專利公開Sho 62-64012；專利文獻2日本專利公開Sho 63-266720；專利文獻3專利1140613；專利文獻4日本專利公告Sho 45-35101；專利文獻5日本專利公開平-4-206122；專利文獻6日本專利公開平-9-312120；專利文獻7日本專利公開平-10-199379；專利文獻8日本專利公開2001-273842。
在專利文獻1-3所述的任何技術(shù)中，即使使用這樣的觸點它包含上述兩種或多種處在不同電弧電壓下的、簡單排布在相同面上的接觸電極，和軸向磁場電極，電弧仍集中在處于低電弧電壓下的部分上。結(jié)果，觸點電極就不會起作用，使電弧充分移動，而且也不能有效的使用在大電流中斷中有效的軸向磁場技術(shù)的特性。由中斷產(chǎn)生的電弧會停滯和集中在觸點和電極上處于低電弧電壓下的部分上，從材料和結(jié)構(gòu)的角度考慮，不能獲得穩(wěn)定的溫度特性。
在專利文獻4中，Cu-Cr合金被廣泛用作觸點，其中Cr自身具有幾乎與Cu相同的蒸汽壓特性，而且通過強的吸氣劑操作，就能夠制成高電壓和大電流中斷特性彼此相容。但是，由于使用具有高活性的Cr，在觸點材料的制造過程中(燒結(jié)過程中等)，和觸點材料加工成觸點片過程中，所以，源材料粉的選擇、雜質(zhì)的混入和氣氛的控制都需要考慮。然而，仍需求這樣的觸點，其中大電流中斷特性和真空管的耐接觸特性都要提高很多。
在專利文獻5中，耐電弧組分存在于所述許多層中的任何層內(nèi)，就不能充分降低觸點整體的溫度上升。
在專利文獻6中，與上述相同，耐電弧組分存在于所述許多層中的任何層內(nèi)，也不能充分降低觸點整體的溫度上升。
在專利文獻7中，Mo與W結(jié)合，作為輔助組分，使得Cu與W之間的潤濕性能得以提高，和W與Mo的粘結(jié)強度也得以提高。由此，盡管還不能獲得足夠的溫度特性，W粒子不會散開和掉落，耐電壓特性和溫度特性都得以改善。
在專利文獻8中，所述觸點包含區(qū)域1和區(qū)域2，區(qū)域1具有一個精細的均勻結(jié)構(gòu)，以獲得穩(wěn)定的二次起動特性，在區(qū)域2中，為了提高觸點整體的傳導(dǎo)性，提供一個大Cu相，此外，Cu比例制成比區(qū)域1的高。但是，區(qū)域1和2的總電阻的抑制受到限制，不能充分提高溫度特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種復(fù)合觸點，它可以實現(xiàn)中斷特性與尤其穩(wěn)定的溫度特性的相容；本發(fā)明還提供一種具有真空管的真空開關(guān)，包含所述復(fù)合觸點；本發(fā)明還提供所述復(fù)合觸點的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種復(fù)合觸點，它包括第一層和第二層。所述第一層含有Cu-Cr混合物，其中平均粒徑為0.1-150微米的Cr粉或粒子，與平均粒徑為0.1-150微米的Cu粉或粒子，以這樣的比例混合起來15-60重量％Cr，余量為Cu。所述第二層含有Cu。所述第一層與第二層彼此結(jié)合起來，同時，第一層的Cu從第一層與第二層之間的界面進入第二層，在20-100微米的范圍內(nèi)，第二層的Cu從該界面進入第一層20-100微米范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供權(quán)利要求1、8或11所述的復(fù)合觸點。其中平均粒徑為0.1-150微米的粉狀或粒子狀Cr，被平均粒徑為0.1-15微米的粉或粒子狀的W、W的碳化物、Mo和Mo的碳化物中的任一個所代替。Cu-Cr混合物被Cu-W混合物、Cu與W碳化物的混合物、Cu與Mo的混合物、Cu與Mo碳化物的混合物中的任一個所代替。其中平均粒徑為0.1-15微米的粉或粒子狀的W、W的碳化物、Mo和Mo的碳化物中的任一個，與平均粒徑為0.1-15微米的粉狀或粒子狀Cu，以這樣的比例混合50-90重量％的W、W碳化物、Mo和Mo碳化物中的任一個，余量為Cu。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種具有真空管的真空開關(guān)，包含本發(fā)明權(quán)利要求1所述的復(fù)合觸點。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種復(fù)合觸點的制造方法。該方法包括如下步驟制備第一層，該第一層含有Cu-Cr混合物，其中平均粒徑為0.1-150微米的Cr粉或粒子，與平均粒徑為0.1-150微米的Cu粉或粒子，以這樣的比例混合起來15-60重量％Cr，余量為Cu；制備第二層，該第二層含有Cu；將第一層放置成與第二層接觸；在900-1150℃溫度下初步加熱第二層和與第二層接觸的第一層，由此在第一層內(nèi)實現(xiàn)Cu-Cr混合物的合金化，而且同時在第一、第二層之間的界面處實現(xiàn)合金化，使第一層與第二層結(jié)合起來。
本發(fā)明能夠提供這樣一種復(fù)合觸點，它可以實現(xiàn)中斷特性與尤其穩(wěn)定的溫度特性的相容；本發(fā)明還提供一種具有真空管的真空開關(guān)，包含復(fù)合觸點；本發(fā)明還提供所述復(fù)合觸點的制造方法；本發(fā)明有助于實現(xiàn)真空開關(guān)的高性能。
當結(jié)合附圖時，參照下述詳細說明，就會更好和更容易全面理解本發(fā)明及其所具有的優(yōu)點。
附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明真空管復(fù)合觸點的實施例1-9和對比例1-10的評價狀態(tài)表。
圖2是本發(fā)明真空管復(fù)合觸點的實施例1-9和對比例1-10的評價結(jié)果表。
圖3是本發(fā)明真空管復(fù)合觸點的實施例10-22和對比例11-14的評價狀態(tài)表。
圖4是本發(fā)明真空管復(fù)合觸點的實施例10-22和對比例11-14的評價結(jié)果表。
圖5是本發(fā)明真空管復(fù)合觸點的實施例31-42和對比例18-29的評價狀態(tài)表。
圖6是本發(fā)明真空管復(fù)合觸點的實施例31-42和對比例18-29的評價結(jié)果表。
圖7是本發(fā)明真空管復(fù)合觸點的實施例43-58和對比例30-31的評價狀態(tài)表。
圖8是本發(fā)明真空管復(fù)合觸點的實施例43-58和對比例30-31的評價結(jié)果表。
圖9是一個使用本發(fā)明的真空管復(fù)合觸點的真空管的代表性結(jié)構(gòu)例子的剖面圖。
本發(fā)明的詳細說明下面，參照附圖，其中在不同的圖中，相同的編號表示相同或相應(yīng)的部件。下面描述本發(fā)明的具體實施方式
。
下面，詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。
本發(fā)明的第一個具體實施方式
是一個真空管復(fù)合觸點，其特征在于在一個結(jié)構(gòu)體中，含有Cu的第二層與第一層接觸，該第一層含有Cu-Cr混合物，其中平均粒徑(非球形粒子的直徑轉(zhuǎn)化成球形粒子)為0.1-150微米的Cr粉或粒子，與平均粒徑相同的Cu粉或粒子，以這樣的比例混合起來15-60重量％Cr，余量為Cu。所述第一層與第二層彼此之間保持接觸，并以這樣的方式彼此結(jié)合在900-1150℃溫度下初步加熱，長達例如0.25小時，實現(xiàn)Cu-Cr混合物的合金化，而且同時在第一、第二層之間的界面處實現(xiàn)合金化；而且第一層與第二層彼此結(jié)合起來，同時，使第二層內(nèi)的Cu和第一層內(nèi)的Cu從界面處相互滲入20-100微米。更詳細地說，第一層與第二層必須彼此電結(jié)合。
通過上述方法，在相同條件下的溫度上升測試中(在直徑為20mm的動力供應(yīng)軸的一個端面上，通過銅焊連接直徑42mm、厚度3mm的觸點，以便使兩個觸點接觸，并在它們之間施加100kg的負荷，測量動力供應(yīng)軸側(cè)面的表面溫度)。溫度上升值能夠提高4-5℃(被抑制到了一個較低的值)。這有助于提高溫度特性，實現(xiàn)本發(fā)明的一個目的。
其中，平均粒徑為0.1-150微米(非球形粒子的直徑轉(zhuǎn)化成球形粒子)的粉狀或粒子狀Cr，可以被平均粒徑為0.1-15微米(非球形粒子的直徑轉(zhuǎn)化成球形粒子)的粉或粒子狀的W所代替。Cu-Cr混合物可以被Cu-W混合物所代替。其中平均粒徑相同的粉狀或粒子狀W和粉狀或粒子狀Cu，以這樣的比例混合50-90重量％的W，余量為Cu。
即在該具體實施方式
的條件下，制造方法的一個要點是第一和第二層彼此接觸，使得在初步加熱之前，或在溫度上升過程中，尤其存在于Cu-Cr混合物(或Cu-W混合物)中的氣體組分從混合物中脫除很容易，而且很有效，總之，這樣就能夠降低燒結(jié)后Cu-Cr合金(或Cu-W合金)中的氣體量。
在該
具體實施例方式
的條件下，制造方法的另一個要點是當?shù)诙拥腃u進入第一層的Cu-Cr合金內(nèi)(或Cu-W合金內(nèi))，和第一層的Cu-Cr合金(或Cu-Cr合金)的Cu進入第二層的Cu相互20-100微米范圍內(nèi)時，就同時實現(xiàn)Cu-Cr混合物的Cu和Cr的合金化(或Cu-W混合物的Cu和W的合金化)和第一、第二層的界面附近的合金化。同時實現(xiàn)兩種類型的合金化的優(yōu)點是Cu-Cr合金(或Cu-W)合金內(nèi)和第一和第二層的界面就能夠彼此結(jié)合起來，而不會受到氣氛污染(在熱處理過程中、在燒結(jié)之前的制備過程中、或在儲藏過程中)。結(jié)果，就能夠?qū)崿F(xiàn)Cu-Cr合金(或Cu-W合金)內(nèi)氣體量的降低、第一層和第二層之間的界面強度的提高、和導(dǎo)熱性的提高(溫度特性)。此外，在兩種銅進入20-100微米范圍的過程中，兩種銅連續(xù)進入，同時從第一和第二層的界面附近，脫除存在于相對面上的缺陷(細縫隙、雜質(zhì)、氣體成分等)，而且能夠清潔界面的附近區(qū)域。由此，獲得具有優(yōu)良溫度特性的復(fù)合觸點。
此外，當?shù)谝粚觾?nèi)的Cu和第二層內(nèi)的Cu相互進入其他層，使第一層與第二層的界面附近合金化時，界面或保持原樣。但是，當合金化進行得更深入，界面幾乎消失時，溫度特性和中斷特性就改善得更多。
初步加熱的溫度設(shè)定為900-1150℃的原因在于當溫度低于900℃時，合金化后的Cu-Cr復(fù)合觸點(或Cu-W復(fù)合觸點)的溫度就提高很多(溫度特性是不好的)，而且中斷特性也變差。當溫度高于1150℃時，空隙就容易殘留在復(fù)合觸點內(nèi)。溫度特性就會不利地下降。
如果加熱時間少于0.25小時，合金化后的Cu-Cr的溫度上升就大，而且中斷特性也差。如果加熱時間長于5小時，可以獲得足夠的復(fù)合觸點強度，但是其他部件會不必要地軟化，不經(jīng)濟。
本文所述的“第一層內(nèi)的Cu與第二層內(nèi)的Cu相互僅進入20-100微米”指第一層內(nèi)的Cu通過界面僅進入第二層20-100微米范圍內(nèi)，第二層內(nèi)的Cu通過界面僅進入第一層內(nèi)20-000微米范圍內(nèi)。即即使所述量是100微米或更多，當另一個小于20微米時(從界面的進入量小于20微米)，第一層與第二層之間的力學(xué)接觸強度就不足，會發(fā)生翹曲，而且不利地，會發(fā)生自界面部件的分離。當進入量大于100微米時，強度就會很好地足夠大。但是，對于例如大于100微米所需要的長加工時間，由于第一層內(nèi)組成組分的變化，會使接觸特性發(fā)生變化，而且其他部件會不必要地軟化，經(jīng)濟性變差，由此該情形被排除。
另外，對于自界面處的進入量，自界面處進入第一層或第二層的距離(深度)是變化的，所以將其平均值作為進入量。
要獲得“第一層內(nèi)的Cu與第二層內(nèi)的Cu相互僅進入20-100微米”，取決于第一層燒結(jié)進展程度與Cu在第一層與第二層之間界面附近內(nèi)的進入程度之間的相互關(guān)系。不僅僅取決于溫度值、時間和材料的擴散系數(shù)，如通常的擴散中的那樣，也不能僅從這些因素中預(yù)測出來。即第一層的燒結(jié)進展程度依賴于Cr(或W)的粒徑、Cr(或W)的純度、時間熱量一致時氣氛質(zhì)量的控制。Cu在第一層與第二層之間的界面附近中的進入度取決于第一層和第二層的接觸狀態(tài)(接觸面積、接觸力、接觸表面的清潔度)和第一層與第二層的純度控制。
在該實施方式中的第二層的Cu是例如銅板、銅燒結(jié)制品、銅模塑制品。第一層必須與第二層的表面接觸，并安裝起來。所述第一層含有Cu-Cr混合物(或Cu-W)混合物，其中平均粒徑為0.1-150微米的粉狀或粒子狀(本文中用粉狀表示)Cr(或平均粒徑為0.1-15微米的粉狀或粒子狀(本文中用粉狀表示)W)、與具有相同平均粒徑的粉狀或粒子狀(本文中用粉狀表示)Cu均勻混合。此外，在該實施方式中，在所述的Cu-Cr混合物(或Cu-W混合物)(第一層)被設(shè)置到Cu的表面上(第二層)中，這兩層必須彼此接觸，在它們之間的排布中，沒有垂直的位置關(guān)系。此外，也包括這樣的情形銅(第二層)被載于Cu-Cr混合物(或Cu-W混合物)的頂部。
關(guān)于該
具體實施例方式
中的第一層內(nèi)的Cr(或W)的平均粒徑，當使用0.1微米或更小的粉時，合金化后Cu-Cr合金(或Cu-W合金)內(nèi)所含的氣體量就易于增高，不僅電流中斷特性會下降，而且溫度特性也會下降(溫度上升值增大)。此外，關(guān)于第一層內(nèi)Cr的平均粒徑，當使用150微米或更大的粉時(在W情形下，15微米或更大的粉)，組合后觸點的溫度特性就會不利地下降(變化很大)。中斷電流特性也會變化。如上所述，Cr粉(或W粉)的粒徑選擇作為實現(xiàn)本發(fā)明目的的一個輔助技術(shù)是有用的。
本發(fā)明第二層的Cu優(yōu)選是低硬度。該情形下Cu的維氏硬度(本文中稱為Hv)是Hv＝60或更小，優(yōu)選Hv＝50或更小，盡管通常Cu的硬度是Hv約為60-80左右(或當?shù)谝粚邮荂u-W合金時，第二層的Cu的硬度Hv＝60或更小，盡管通常Cu的硬度是Hv約為60-80左右)。當?shù)谝粚优c第二層疊壓時，通過降低硬度，這兩層的界面就被置于優(yōu)選的接觸狀態(tài)(第一層內(nèi)的銅與第二層內(nèi)的銅相互進入20微米或更深的一個有利狀態(tài))。結(jié)果，就能夠同時實現(xiàn)將Cu-Cr混合物變成Cu-Cr合金(或改變Cu-W混合物成Cu-W合金)，并使第一層與第二層之間的界面合金化。此時，第一層與第二層彼此結(jié)合，同時，第一層與第二層的銅自界面相互滲入20-100微米，而且可以獲得優(yōu)選的溫度特性。
在該實施方式中，當?shù)谝粚觾?nèi)的銅相與Cu-Cr合金中的Cu和Cr(或Cu-W合金中的Cu和W)充分軟化至低硬度時，同樣可以獲得優(yōu)良的接觸狀態(tài)和優(yōu)選的溫度特性。該情形下Cu的維氏硬度Hv＝60或更小，優(yōu)選50或更小，盡管通常Cu的硬度是Hv約為60-80左右。雖然通常Cr的硬度是Hv約為220-270左右，Cr的硬度是Hv＝220或更小，優(yōu)選200。(或在Cu-W合金情形下，Cu的維氏硬度Hv＝60或更小，盡管通常Cu的硬度是Hv約為60-80左右，雖然通常W的硬度是Hv是400-500左右，W的硬度優(yōu)選是360或更小)。這些硬度值可以通過預(yù)加熱處理和調(diào)節(jié)純度來進行調(diào)節(jié)。如上所述，硬度的選擇是實現(xiàn)本發(fā)明目的的一個輔助技術(shù)。
本發(fā)明的第二具體實施方式
是一個真空管復(fù)合觸點，其特征在于在一個結(jié)構(gòu)體中，含有Cu的第二層的表面與第一層接觸，該第一層含有Cu-Cr混合物，其中平均粒徑(非球形粒子的直徑轉(zhuǎn)化成球形粒子)為0.1-150微米的Cr粉或粒子，與平均粒徑相同的Cu粉或粒子，以這樣的比例混合起來15-60重量％Cr，余量為Cu。所述第一層與第二層彼此之間保持接觸，并在6噸/厘米2或更小的壓力下初步加壓，彼此結(jié)合；然后，在900-1150℃溫度下初步加熱，彼此結(jié)合起來，實現(xiàn)Cu-Cr混合物的合金化，而且同時在第一、第二層之間的界面處實現(xiàn)合金化；而且第一層與第二層彼此結(jié)合起來，同時，使第二層內(nèi)的Cu和第一層內(nèi)的Cu從界面處相互滲入20-100微米。
其中，平均粒徑為0.1-150微米(非球形粒子的直徑轉(zhuǎn)化成球形粒子)的粉狀或粒子狀Cr，可以被平均粒徑為0.1-15微米(非球形粒子的直徑轉(zhuǎn)化成球形粒子)的粉或粒子狀的W所代替。Cu-Cr混合物可以被Cu-W混合物所代替。其中平均粒徑相同的粉狀或粒子狀W和粉狀或粒子狀Cu，以這樣的比例混合50-90重量％的W，余量為Cu。
即在該實施方式中，首先，為了使Cu完全與Cu-Cr混合物(或Cu-W混合物)接觸，這兩層優(yōu)選在6噸/厘米2或更小(包括0)的接觸壓力下進行接觸，并負載上，然后，為了提高Cu-Cr混合物(或Cu-W混合物)在燒結(jié)至90％或更高后的相對密度，將混合物例如在900℃進行加熱并燒結(jié)，使Cu-Cr混合物被合金化成Cu-Cr合金(或Cu-W混合物被合金化成Cu-W合金)，并連接到Cu(第二層)上。
此外，在該實施方式中，將作為一個輔助技術(shù)的初步加壓設(shè)定為6噸/厘米2或更小的原因在于當壓力高于6噸/厘米2時，在兩層之間的接觸表面上就會發(fā)生單面接觸的現(xiàn)象(接觸僅發(fā)生在一個特定部分上，接觸點集中)，而且不優(yōu)選保留接觸區(qū)域，在電流中斷或接通時，溫度上升值會不利地變化。下限定義為包括這樣的情形銅和與之相對的Cu-Cr混合物(或Cu-W混合物)中的一種在另一個上產(chǎn)生其獨自的重量作用。零表示自身的重量。
另外，在該具體實施方式
中，將作為一個輔助技術(shù)的初步加熱設(shè)定為1150℃或更小的原因在于當溫度高于1150℃時，不僅在復(fù)合觸點的第一層內(nèi)可以看到空隙形成，而且復(fù)合觸點的第一層與第二層之間界面也會過分合金化，銅的進入量就很難控制到100微米或更小，也不能獲得穩(wěn)定的溫度特性。至于初步加熱的時間，同樣需要長于0.25小時。
此外，在該具體實施方式
中，所述的Cu-Cr混合物(或Cu-W混合物)(第一層)被設(shè)置在Cu表面(第二層)上，該兩層必須彼此接觸，在它們之間的排布中，沒有垂直的位置關(guān)系。另外，包括這樣的情形Cu(第二層)被載在Cu-Cr混合物(或Cu-W混合物)的頂部。
本發(fā)明的第三實施方式是一個真空管復(fù)合觸點，其特征在于在一個結(jié)構(gòu)體中，含有Cu的第二層與第一層接觸，該第一層含有Cu-Cr混合物，其中平均粒徑(非球形粒子的直徑轉(zhuǎn)化成球形粒子)為0.1-150微米的Cr粉或粒子，與平均粒徑相同的Cu粉或粒子，以這樣的比例混合起來15-60重量％Cr，余量為Cu。所述第一層與第二層彼此之間保持接觸，并以這樣的方式彼此結(jié)合在900-1150℃溫度下初步加熱，然后在6噸/厘米2或更小的壓力下初步加壓，彼此結(jié)合起來，實現(xiàn)Cu-Cr混合物的合金化，而且同時在第一、第二層之間的界面處實現(xiàn)合金化；而且第一層與第二層彼此結(jié)合起來，同時，使第二層內(nèi)的Cu和第一層內(nèi)的Cu從界面處相互滲入20-100微米。
其中，平均粒徑為0.1-150微米(非球形粒子的直徑轉(zhuǎn)化成球形粒子)的粉狀或粒子狀Cr，可以被平均粒徑為0.1-15微米(非球形粒子的直徑轉(zhuǎn)化成球形粒子)的粉或粒子狀的W所代替。Cu-Cr混合物可以被Cu-W混合物所代替。其中平均粒徑相同的粉狀或粒子狀W和粉狀或粒子狀Cu，以這樣的比例混合50-90重量％的W，余量為Cu。
即在該實施方式中，代替在第二實施方式中的由初步加壓而結(jié)合后的通過初步加熱的結(jié)合，首先實施通過初步加熱的結(jié)合，然后實施通過初步加壓的結(jié)合。即使像這樣，通過初步加壓的結(jié)合和通過初步加熱的結(jié)合的順序可以互換，也可以獲得與第二實施方式相同的效果。
本發(fā)明的第四實施方式是一個真空管復(fù)合觸點，其特征在于在一個結(jié)構(gòu)體中，含有Cu的第二層的表面與第一層接觸，該第一層含有Cu-Cr混合物，其中平均粒徑(非球形粒子的直徑轉(zhuǎn)化成球形粒子)為0.1-150微米的Cr粉或粒子，與平均粒徑相同的Cu粉或粒子，以這樣的比例混合起來15-60重量％Cr，余量為Cu。所述第一層與第二層在6噸/厘米2或更小的壓力下保持初步受壓，并以這樣的方式彼此結(jié)合在900-1150℃溫度下初步加熱，以此實現(xiàn)Cu-Cr混合物的合金化，而且同時在第一、第二層之間的界面處實現(xiàn)合金化；而且第一層與第二層彼此結(jié)合起來，同時，使第二層內(nèi)的Cu和第一層內(nèi)的Cu從界面處相互滲入20-100微米。
其中，平均粒徑為0.1-150微米(非球形粒子的直徑轉(zhuǎn)化成球形粒子)的粉狀或粒子狀Cr，可以被平均粒徑為0.1-15微米(非球形粒子的直徑轉(zhuǎn)化成球形粒子)的粉或粒子狀的W所代替。Cu-Cr混合物可以被Cu-W混合物所代替。其中平均粒徑相同的粉狀或粒子狀W和粉狀或粒子狀Cu，以這樣的比例混合50-90重量％的W，余量為Cu。
即通過該實施方式，同時實施通過加壓的結(jié)合和通過加熱的結(jié)合。這樣使得第一層與第二層較少污染，具有更高的質(zhì)量，而且能夠在比第二和第三實施方式更短的時間內(nèi)彼此有效地結(jié)合起來，而且復(fù)合觸點可以獲得更優(yōu)良的溫度特性。
本發(fā)明的第五實施方式是一個真空管復(fù)合觸點，其特征在于在一個結(jié)構(gòu)體中，含有Cu的第二層的表面與第一層接觸，該第一層含有Cu-Cr混合物，其中平均粒徑(非球形粒子的直徑轉(zhuǎn)化成球形粒子)為0.1-150微米的Cr粉或粒子，與平均粒徑相同的Cu粉或粒子，以這樣的比例混合起來15-60重量％Cr，余量為Cu。同時進行這樣的結(jié)合第一層與第二層在6噸/厘米2或更小的壓力下初步受壓進行結(jié)合，和在900-1150℃溫度下初步加熱進行結(jié)合?；蛘呦葘嵤┢渲械囊粋€，然后再實施另一個。接著，再實施以下結(jié)合中的至少一個在4噸/厘米2或更大的壓力下二次受壓進行結(jié)合，和在1080℃或更低溫度下二次加熱進行結(jié)合，以此實現(xiàn)Cu-Cr混合物的合金化，而且同時在第一、第二層之間的界面處實現(xiàn)合金化；而且第一層與第二層彼此結(jié)合起來，同時，使第二層內(nèi)的Cu和第一層內(nèi)的Cu從界面處相互滲入20-100微米。
其中，平均粒徑為0.1-150微米(非球形粒子的直徑轉(zhuǎn)化成球形粒子)的粉狀或粒子狀Cr，可以被平均粒徑為0.1-15微米(非球形粒子的直徑轉(zhuǎn)化成球形粒子)的粉或粒子狀的W所代替。Cu-Cr混合物可以被Cu-W混合物所代替。其中平均粒徑相同的粉狀或粒子狀W和粉狀或粒子狀Cu，以這樣的比例混合50-90重量％的W，余量為Cu。
即通過該實施方式，對于第一層和第二層，同時實施通過初步加壓的結(jié)合和通過初步加熱的結(jié)合?；蛘呦葘嵤┢渲幸粋€，然后實施另一個。此外，再實施通過二次加壓的結(jié)合和通過二次加熱的結(jié)合中的至少一個。這樣使得第一層與第二層能夠在比第一至第四實施方式更短的時間內(nèi)彼此有效地結(jié)合起來，而且復(fù)合觸點可以獲得更優(yōu)良的溫度特性。
如果第二加熱工序的溫度高于1080℃，當?shù)诙訅汗ば蛟O(shè)定為4噸/厘米2的壓力時，可以獲得與初步加熱工序和初步加壓工序相同的效果。如果第二加熱工序的溫度是1080℃或更高，界面的反應(yīng)就會進行得過度，由此復(fù)合觸點就易于變脆。
此外，在該實施方式中，作為一個輔助技術(shù)的第二加壓工序設(shè)定為壓力為4噸/厘米2或更高的原因在于它有助于實現(xiàn)第一層的更高密度。
此外，在該實施方式中，作為一個輔助技術(shù)的第二加熱工序的溫度設(shè)定為1080℃或更低的原因在于它有助于抑制加熱結(jié)合后第一層內(nèi)出現(xiàn)裂縫，并防止空隙形成。
本發(fā)明第六實施方式的特征在于在上述第一-第五實施方式中任一項所述的真空管復(fù)合觸點中，在同時實現(xiàn)Cu-Cr混合物(或Cu-W混合物)的合金化和第一層與第二層之間界面的合金化后，第二層的銅是銅板或銅燒結(jié)制品，它們實際上具有銅的相對密度值。
即根據(jù)該實施方式，當?shù)诙蛹僭O(shè)為實際上具有銅的相對密度值的銅板時，也就是說，相對密度至少為8.0克/厘米3，就可以實現(xiàn)第二層的高溫度傳導(dǎo)性，并獲得具有優(yōu)良的溫度特性的復(fù)合觸點。此外，在相對密度低于8.0克/厘米3的銅板中，產(chǎn)生的熱量就會不利地更高，溫度特性就會下降，力學(xué)強度就不足。由此復(fù)合觸點就會不利地變形(相對密度為8.0克/厘米3的銅相當于純銅密度的約90％)。在使用鐵或SUS作為第二層的復(fù)合觸點中，溫度特性會不利地下降。
此外，根據(jù)該實施方式，當?shù)诙蛹僭O(shè)為實際上具有銅的相對密度值的銅燒結(jié)制品時，也就是說，至少為8.0克/厘米3的相對密度和留在銅燒結(jié)制品中的很少的空隙會變形，它們在電流中斷時起松弛外部力的緩沖器作用。結(jié)果，就能夠抑制復(fù)合觸點表面上形成微小電弧，從而獲得具有以下溫度特性的復(fù)合觸點抑制復(fù)合觸點表面的表面粗糙度，有助于實現(xiàn)高傳導(dǎo)性，并將接觸表面的溫度上升抑制到很低。
此外，在相對密度低于8.0克/厘米3的銅燒結(jié)制品中，產(chǎn)生的熱量變得不利地更高，溫度特性就會下降，力學(xué)強度就不足。由此，復(fù)合觸點就會不利地變形。
另外，上述第一-第六實施方式中的W可以被W、Mo的碳化物和Mo的碳化物中的任一種所取代。此外，第一層內(nèi)的一部分銅或全部銅可以被銀取代。
本發(fā)明第七實施方式的特征在于在上述第一-第六實施方式中任一個所述的真空管復(fù)合觸點中，在同時實現(xiàn)Cu-Cr混合物(或Cu-W混合物)的合金化和第一層與第二層之間界面的合金化之后，第一層的銅含有0.5重量％或更少的Cr、Al、Si和Fe中的至少一種。
即根據(jù)該實施方式，第一層的銅含有0.5重量％或更少的Cr、Al、Si和Fe中的至少一種，由此改善中斷特性，因此，獲得這樣的復(fù)合觸點它具有穩(wěn)定的溫度特性，而且力學(xué)性能沒有變化。當Cr、Al、Si和Fe中的至少一種的含量高于0.5重量％時，溫度特性就會下降。如上所述，在第一層的銅中，選擇Cr、Al、Si和Fe中的至少一種組分低于預(yù)定量，作為一個輔助技術(shù)，有助于實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
本發(fā)明的第八實施方式的特征在于在上述第一-第七實施方式中任一個所述的真空管復(fù)合觸點中，第一層的厚度設(shè)定為0.5-3.0mm，第二層的厚度設(shè)定為0.5-3.0mm，第一層與第二層的總厚度設(shè)定為1.0-5.0mm(當?shù)谝粚邮荂u-W混合物時，第一層的厚度設(shè)定為0.5-5.0mm，第二層的厚度設(shè)定為1.0-3.0mm，第一層與第二層的總厚度設(shè)定為1.5-7.0mm)，第一層是接觸表面，第二層是第一層的支撐基礎(chǔ)。
即根據(jù)該實施方式，通過這樣一個輔助技術(shù)優(yōu)化在電阻方面起重要作用的第一層厚度、第二層厚度和它們的總厚度，不僅能夠降低材料整體的電阻，而且使厚度減少更多(做得更小)，減少至一個預(yù)定范圍內(nèi)，使得整個復(fù)合觸點在中斷時彈性響應(yīng)機械外力。作為優(yōu)化第一層和第二層厚度(復(fù)合觸點厚度)的一個效果，第一層和第二層相對于中斷或轉(zhuǎn)換時施加到接觸表面上的外部力來說是薄的，由此，這對于接觸表面此時易曲地保留接觸面積的同時能夠貼合的效果很重要。當?shù)谝粚雍偷诙拥暮穸瘸^上述上限時，接觸表面就變成點接觸，就不能在易曲地保留接觸面積的同時還能夠貼合，而且實際的接觸面積沒有增大，溫度特性的改善效果很低。
如上所述，當?shù)谝粚雍偷诙拥暮穸仍O(shè)定為預(yù)定值范圍內(nèi)的合適值時，不僅可以獲得材料電阻能夠下降的輔助效果，而且它起到保障接觸表面的實際接觸面積大的作用。而且通過它們的協(xié)同作用，它還有助于使溫度特性更穩(wěn)定。
關(guān)于協(xié)同作用的認識是該作用并不是簡單的僅改變材料厚度而優(yōu)化的優(yōu)化值的簡單結(jié)果。一個前提條件是在外力引起的變形的厚度范圍內(nèi)進行選擇，整個復(fù)合觸點就能夠跟隨該變形，將銅和15-60重量％Cr選為第一層(或選擇銅和15-90重量％W)，將相對密度為8.0克/厘米3或更高的完全軟化的銅選擇為第二層，第一層與第二層進行疊壓，并分別用作接觸表面和支撐部件。通過組合上述前提條件和這樣的主要條件第二層的銅與第一層的銅具有界面，通過該界面它們相互進入20-100微米，協(xié)同效應(yīng)取決于這樣一個復(fù)合的貢獻這些因素互相地密切地影響溫度特性。
結(jié)果，就可以獲得這樣的復(fù)合觸點其溫度上升被降低，并具有優(yōu)良的溫度特性。
此外，作為一個輔助技術(shù)，當?shù)谝粚拥暮穸鹊陀?.5mm時，如果中斷和轉(zhuǎn)換的次數(shù)增大，在第一層材料的全部或一部分中，可以看到蒸發(fā)、分散和消耗。例如，由于第二層的暴露而產(chǎn)生焊接缺陷或耐電壓缺陷，引起表面粗糙度不好。反之，當?shù)谝粚拥暮穸却笥?mm(當?shù)谝粚邮荂u-W混合物大于5mm)，與之相應(yīng)的材料的電阻就增大，而且不僅接觸表面的溫度會不利地上升很多，而且實際的接觸面積也不能保證。
另一方面，如果第二層的厚度低于0.5mm(當?shù)谝粚邮荂u-W混合物，低于1mm)，當?shù)诙佑米鞯谝粚拥闹位A(chǔ)時，強度就不足，復(fù)合觸點整體就會不利地變形。該變形引起接觸狀態(tài)不均一和溫度特性的下降。當?shù)诙拥暮穸却笥?mm，第一層的為了確保接觸面積而易曲地貼合的變形能力就下降，第一層的接觸面積就不會增大，不僅溫度特性的改善效果低，而且材料的電阻也隨之增大，接觸表面的溫度就會不利地增大很多。此外，出于同樣原因，第一層厚度和第二層厚度的總值優(yōu)選5mm或更小(當?shù)谝粚邮荂u-W混合物時，為7mm或更小)。
本發(fā)明的第九實施方式的特征在于在上述第一-第七實施方式所述的真空管復(fù)合觸點中，含有Cu-Cr混合物的第一層的銅包含0.001-1重量％的Bi、Te和Sb中的至少一種。
即該實施方式在進一步改善抗焊接性能方面很有用。
下面，解釋這些實施方式的操作。
在真空斷路器中，當接觸材料中存在質(zhì)量缺陷時，就會看到這樣的情形中斷特性和溫度特性會變化或所要求的功能不能完成。
本發(fā)明的發(fā)明人檢查了用于真空管的接觸材料，比較了其與真空管的特性，發(fā)現(xiàn)以下(a)-(f)強烈地影響溫度特性
(a)接觸材料自身的固有電阻；(b)固定的動力供應(yīng)軸自身的固有電阻；(c)可移動動力供應(yīng)軸自身的固有電阻；(d)接觸材料的厚度和Cu層的厚度；(e)觸點與固定的動力供應(yīng)軸之間的結(jié)合狀態(tài)；(f)觸點與可移動動力供應(yīng)軸之間的結(jié)合狀態(tài)；另外，(g)由于中斷或轉(zhuǎn)換的失效而導(dǎo)致觸點表面的表面劣化狀態(tài)(表面粗糙度、污染物的粘附度)也會使溫度特性下降。
首先，通過控制妨礙有效實現(xiàn)本發(fā)明的條件，就能夠預(yù)先確保(a)、(b)和(c)，例如，在確定接觸材料和固定與可移動的動力供應(yīng)軸的材料時，相對于接觸材料的組成比例，施加15-60重量％Cr-Cu(或50-90％W-Cu)，對于第二層的銅，相對密度為8.0克/厘米3或更高，和例如使用銅板或銅燒結(jié)制品。當?shù)谝粚拥腃u-Cr合金中的Cr含量低于15％時(或當Cu-W合金中的W含量低于50％時)，電流中斷時的抗電弧性能就不足，這樣就使接觸表面區(qū)域的材料受到嚴重損壞，觸點電阻就會明顯改變，溫度特性就下降。當Cr含量為15％或更高時(或W含量為50％或更高)，抗電弧性能就提高，溫度特性就被穩(wěn)定。但是，在Cu-Cr合金被布置在本發(fā)明第一層中的復(fù)合觸點上，該合金內(nèi)Cr含量高于60％，或Cu-W合金，其中W含量高于90％，可以看到中斷特性下降，而且溫度特性(熱量傳導(dǎo))不利地下降。
下面，(d)與第一層和第二層的厚度有關(guān)。第一層與第二層的厚度下降的第一個效果是由于第一層厚度、第二層厚度和它們的總厚度分別被優(yōu)化，(由于材料自身和熱擴散，這些厚度在電阻方面具有重要作用)，作為整體的材料電阻就下降。在真空管的觸點上，由于電流中斷而接受電弧的觸點表面區(qū)域就會通過所接受的能量而熔融和蒸發(fā)，引起顯著的粗糙度和材料消耗，而且可以形成自觸點表面深數(shù)微米-數(shù)百微米的凹坑。因此，在該實施方式中，作為第一層的Cu-Cr觸點(或Cu-W觸點)的厚度，就要選擇比起該凹坑深度足夠厚的厚度0.5mm或更深，使得即使引起顯著地粗糙度和材料損耗，第一層的Cu-Cr觸點(或Cu-W觸點)也能夠留在觸點表面區(qū)域內(nèi)，而且獲得穩(wěn)定的溫度特性。當?shù)谝粚拥暮穸鹊陀?.5mm時，就不足以完全阻止第二層露出。當?shù)谝粚雍穸葹?mm或更大時(當?shù)谝粚邮荂u-W混合物時，為5mm或更大)，電阻就會增大，由此這些值就確定為界限值。結(jié)果，布置成厚度為0.5mm-3.0mm的Cu-Cr觸點(第一層)(當?shù)谝粚訛镃u-W混合物時，為5mm或更小)，第二層(銅)被布置成支撐基礎(chǔ)，防止第一層變形，由此就形成了穩(wěn)定的溫度特性。
第一層與第二層的厚度減小的第二個效果是，由于第一層與第二層相對于中斷或轉(zhuǎn)換時施加到接觸表面的外力足夠薄，所述層易曲地跟隨，同時保證三點接觸。當?shù)谝粚优c第二層的厚度超過上述上限值時，接觸表面變成點接觸，不能在易曲地保留接觸面積的同時進行跟隨，而且實際的接觸區(qū)域也不增大，不能實現(xiàn)穩(wěn)定的溫度特性。在電力斷路器的觸點技術(shù)中，第一層和第二層被優(yōu)化成預(yù)定結(jié)構(gòu)，由此利用其易曲性，而且確保溫度特性是一個以往技術(shù)中沒有看到的新概念。
如上所述，當?shù)谝粚优c第二層的厚度設(shè)定為預(yù)定值的范圍內(nèi)時，不僅可以實現(xiàn)材料電阻能夠降低的通常效果，而且可以實現(xiàn)這樣的效果第一層與第二層的厚度被設(shè)定為優(yōu)選進行整體變形的預(yù)定厚度值，而且觸點表面的實際接觸區(qū)域也得到保證。通過它們的協(xié)同作用，有助于實現(xiàn)溫度特性的穩(wěn)定性。
此外，(e)和(f)取決于結(jié)合狀態(tài)的接受或拒絕，而且是最難確定的可變因素。在銀的銅焊過程中(通常實施它來連接第一層與第二層)，溫度特性隨著銀的銅焊層的存在而變化，變成一個可變因素。因此，該阻止狀態(tài)(e)和(f)對作為可變因素的溫度特性起作用的實施方式，就免除了銀銅焊層的存在，并實現(xiàn)這樣一個狀態(tài)第一層的Cu-Cr觸點中的銅與第二層中的銅相互進入預(yù)定量，由此，保證第一層與第二層彼此結(jié)合之后的強度，并排除了對于溫度特性的可變因素。
(g)隨著每時每刻中斷或轉(zhuǎn)換的狀態(tài)而變，很難固定其量。
即當電流中斷時，第一層的Cu-Cr合金(或Cu-W合金)的弧形接觸表面區(qū)域重復(fù)地經(jīng)受熔化、蒸發(fā)、擴散，接觸表面被明顯地粗糙化，材料被消耗，溫度上升，而且中斷特性下降。重復(fù)地經(jīng)受這樣的熔化、蒸發(fā)和擴散的接觸表面，每當電流中斷時，其表面狀況就會大大改變。由此，當能夠保證足夠的接觸面積時，溫度上升值就低，就可以獲得穩(wěn)定的溫度特性。但是，表面結(jié)構(gòu)在每次中斷時都會變化，由此就不能保障確保在下次中斷時的充分接觸，溫度特性就變得不穩(wěn)定，中斷特性也變得不穩(wěn)定。另一方面，在該實施方式中，也考慮了采用優(yōu)化選擇第一層與第二層厚度范圍的輔助技術(shù)，來抑制由上述作用導(dǎo)致的電弧產(chǎn)生。
具體實施例方式
為了穩(wěn)定本發(fā)明復(fù)合觸點的溫度特性，將具有作為觸點功能的第一層與具有支撐功能的第二層疊壓，發(fā)現(xiàn)以下的穩(wěn)定很重要直接參與接觸現(xiàn)象的第一層的Cu-Cr觸點(或Cu-W觸點)的溫度特性的最初三點穩(wěn)定、支撐第一層的第二層的溫度特性的穩(wěn)定、和第一層與第二層疊壓的界面附近的溫度特性的穩(wěn)定。
在上述這些知識指導(dǎo)下，下面詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。
首先，說明評價中斷特性、溫度特性和相關(guān)特性的方法和條件。
(1)溫度特性(溫度上升值)將包含在預(yù)定條件下制造的第一層與第二層的復(fù)合觸點片裝到一個實驗真空管上，并組裝起來。接著，向該觸點施加200A的連續(xù)電流和20kg/cm2的負載，采用高敏感度的紅外線溫度計，以非接觸點為基準，測試實驗真空管末端部分的表面溫度，得到測得溫度與室溫的溫差，作為溫度上升值，并確定溫度特性。
以下述實施例2的值為基礎(chǔ)，將溫度上升值優(yōu)選低于實施例2的值的0.8倍的情形，設(shè)定為評價值A(chǔ)，將處于0.8-0.9倍之間(包括0.8倍)的值設(shè)定為評價值B，將處于0.9-1.05倍之間(包括0.9倍)的數(shù)值設(shè)定為評價值C，處于1.05-1.15倍之間(包括1.05倍)的數(shù)值設(shè)定為評價值D。另一方面，將比實施例2的值更不穩(wěn)定的處于1.15-1.3倍之間(包括1.15倍)的數(shù)值設(shè)定為評價值X，將處于1.3-1.5倍之間(包括1.3倍)的數(shù)值評價為Y，將1.5倍或更高的值設(shè)定為評價值Z。這里，評價值用相對值表示(A-D特性優(yōu)良，X-Z特性差)。
(2)中斷特性將觸點直徑為70mm的用于中斷測試的實驗管連接到一個開關(guān)裝置上，焙燒并電壓老化。接著，將它連接到24kV、50Hz的電路上，每次增大電流幾乎1KA，同時，比較中斷界限，并評價三個實驗真空管。當實施例2的中斷界限值設(shè)定為1.0時，所示出的數(shù)值是相對值。
起始狀態(tài)(1)中斷測試的實驗管作為一個中斷測試管，制備一個由陶瓷(主要組分Al2O3)制成的絕緣容器，其中端面的平均表面粗糙度是研磨至約1.5微米。該陶瓷絕緣容器在組裝之前經(jīng)受1600℃的預(yù)加熱。作為一個密封的金屬零件，制備一個42％的Ni-Fe合金，板厚2mm。作為一個銅焊材料，制備一個72％的Ag-Cu合金板，厚度為0.1mm。將上述制成的部件安裝到連接物件之間(陶瓷絕緣容器的端面和密封的金屬零件)，以便經(jīng)受不透氣的密封連接。在5×10-4Pa的真空氣氛中，將實驗管由不透氣密封步驟安裝到密封的金屬零件與陶瓷絕緣容器之間。
起始狀態(tài)(2)銅進入量的評價本發(fā)明復(fù)合觸點的一個重要方面就是當兩層彼此結(jié)合起來時，有多少第一層的銅和第二層的銅相互進入，由此測試銅的進入量很重要。
銅進入量的測試在第一層與第二層彼此接觸的界面附近部分進行。在第一層的Cu-Cr(或Cu-W)中的銅中，摻入放射性物質(zhì)(64Cu)。在該情形下，在第二層的銅中，不摻入這樣的放射性物質(zhì)。將兩層彼此接觸，并加熱，并彼此結(jié)合起來。接著，在界面附近的部分中，第二層內(nèi)的銅中存在的放射性物質(zhì)64Cu，通過例如IMA(離子微分析器)，被確定為自第一層進入的銅。
下一步，在第二層的銅中，摻入銅的放射性物質(zhì)(64Cu)。在該情形下，在第一層的Cu-Cr(或Cu-W)中的銅中，不摻入這樣的放射性物質(zhì)。將兩層彼此接觸，并加熱，并彼此結(jié)合起來。接著，在切開的部分中，第一層內(nèi)的銅中存在的放射性物質(zhì)64Cu，通過例如IMA(離子微分析器)，被確定為自第二層進入的銅。
這樣，就可以獲得兩種銅自界面處相互進入的距離。至于測試方式，除了IMA，也使用XMA(X-射線微分析器)，來確定測試管的可靠性。
即由預(yù)定實驗，采用測試片獲得銅進入距離的細節(jié)在下面描述。
(1)對于第二層的銅，制備預(yù)先摻入放射性物質(zhì)64Cu的銅板。對于第一層，使用沒有摻入放射性物質(zhì)64Cu的銅粉、Cu-Cr混合粉(或Cu-W混合粉)(其中銅粉與Cr粉(或W粉)混合)作為原料粉，制備第一層。例如，將這樣的兩層在它們保持不變的狀態(tài)下(在負載狀態(tài)下)，通過預(yù)定加熱工序(通過900-1150℃的初步加熱進行結(jié)合)，彼此結(jié)合起來，形成復(fù)合觸點。
(2)相反，制備沒有摻入放射性物質(zhì)64Cu的銅板(第二層)。對于第一層，使用摻入放射性物質(zhì)64Cu的銅粉和Cr粉(或W粉)、Cu-Cr混合粉(或Cu-W混合粉)(其中它們混合起來)制備第一層。這樣的兩層在它們保持不變的狀態(tài)下(在負載狀態(tài)下)，通過預(yù)定加熱工序(通過900-1150℃的初步加熱進行結(jié)合)，彼此結(jié)合起來，形成復(fù)合觸點。
以上述方式，就形成了這樣的復(fù)合觸點它的銅層(第二層)中，或Cu-Cr合金(或Cu-W合金)(第一層)中含有放射性物質(zhì)64Cu，并測得其與加熱條件相對應(yīng)的放射性物質(zhì)64Cu進入量的關(guān)系。通過預(yù)定實驗了解它們之間的關(guān)系，就可以推出銅的進入量，而不需在用來制備所有實際上用于實施例和對比例的復(fù)合觸點的銅板和銅粉中摻入放射性物質(zhì)64Cu。
起始狀態(tài)(3)復(fù)合觸點的制備條件的實施例在本發(fā)明的實施例和對比例中，在銅(第二層)和Cu-Cr混合物(或Cu-W混合物)(第一層)彼此接觸之后采用的步驟(a-g)，在下面詳細說明。
步驟(接觸之后的步驟的內(nèi)容)步驟a兩層僅接觸→機械加壓；步驟b兩層僅接觸→初步加熱(低于900℃)；步驟b兩層僅接觸→初步加熱(900℃-1150℃)；步驟b兩層僅接觸→初步加熱(高于1150℃)；步驟c兩層僅接觸→初步加熱(1050℃)→初步加壓(6噸/厘米2或更低)；步驟d兩層僅接觸→初步加壓(6噸/厘米2或更低)→初步加熱(1150℃)；步驟e兩層僅接觸→初步加熱(1050℃)→初步加壓(6噸/厘米2或更低)→二次加熱(900℃)→二次加壓(4噸/厘米2或更高)；步驟f兩層僅接觸→保持初步加壓接觸(保持重量負荷)→初步加熱(1050℃)；步驟g兩層僅接觸→初步加壓(6噸/厘米2或更低)→初步加熱(1150℃)→二次加壓(4噸/厘米2或更高)→二次加熱(900℃)；下面，參照附圖1-4，詳細說明第一層是Cu-Cr混合物時的實施例和對比例。
實施例1-5和對比例1-7在這些實施例和對比例中，除了實施例3，均使用銅板作為第二層的銅。
即，將厚2mm的純銅板用作第二層的代表性材料，厚1mm的Cu-25％Cr合金用作第一層的代表性材料。
將銅板在500℃或更高溫度下預(yù)加熱10分鐘或更長。將Cu-Cr混合粉中要用的銅在350℃或更高溫度下預(yù)加熱約1小時，再使用。將Cu-Cr混合粉中要用的Cr在1350℃或更高溫度下預(yù)加熱約30分鐘或更長，再使用。
對于第一層的銅和Cr，制備這樣的Cu-Cr混合粉(第一層)，其中平均粒徑44-105微米的Cr粉與平均粒徑相同的銅粉，以預(yù)定比例(25重量％Cr-Cu)，進行均勻地混合。對于第二層的銅，制備輥壓成2mm厚的銅板。
作為銅與Cu-Cr混合物彼此接觸之后的一個步驟，在對比例1中，采用步驟a，在對比例2-5中，采用步驟b，在實施例1-5中，采用步驟b。在對比例6-7中，通過由機械方式脫除一部分表面層的方法，就形成預(yù)定的厚度。
將兩層以原樣彼此接觸(保持負載)，在步驟a中，它們通過機械加壓方式，在8噸/厘米2壓力下彼此結(jié)合起來，銅在界面附近的進入量幾乎為零(對比例1)。
將兩層以原樣彼此接觸(保持負載)，并在步驟b中經(jīng)受700℃的初步加熱，第一層內(nèi)的銅進入第二層2-5微米，第二層中的銅進入第一層3-5微米(對比例2)。
將兩層以原樣彼此接觸(保持負載)，并在步驟b中經(jīng)受800℃的初步加熱，第一層內(nèi)的銅進入第二層15-17微米，第二層中的銅進入第一層15-17微米(對比例3)。
將兩層以原樣彼此接觸(保持負載)，并有選擇地在步驟b中經(jīng)受900℃-1150℃的初步加熱達約1小時，同時實現(xiàn)Cu-Cr混合物(第一層)的合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。由此，獲得這樣的復(fù)合觸點其中兩層彼此結(jié)合，同時，第二層的銅與第一層的銅自界面處相互進入20-100微米(實施例1、2、4-5)。
將兩層以原樣彼此接觸(保持負載)，并在步驟b中經(jīng)受1250℃的初步加熱達約1小時，同時實現(xiàn)Cu-Cr混合物(第一層)的合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。由此，獲得這樣的復(fù)合觸點其中兩層彼此結(jié)合，同時，第二層的銅與第一層的銅自界面處進入100-110微米(對比例4)。
將兩層以原樣彼此接觸(保持負載)，并在步驟b中經(jīng)受1300℃的初步加熱達約1小時，同時實現(xiàn)Cu-Cr混合物(第一層)的合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。由此，獲得這樣的復(fù)合觸點其中兩層彼此結(jié)合，同時，第二層的銅與第一層的銅自界面處進入110-120微米(對比例5)。
將兩層以原樣彼此接觸(保持負載)，使用在上述實施例1-2和4-5中制成的復(fù)合觸點，以機械方式脫除一個表面(第二層)，將銅的厚度減少至2-5微米，另一個表面(第一層)不進行機械加工，保持在30-35微米不變(對比例6)。相反，第一層進行機械加工，由此銅的厚度減少至2-5微米，第二層不進行機械加工，保持在30-35微米不變(對比例7)。以這種方式，就制成了厚度不同的復(fù)合觸點(對比例6-7)。
此外，對本發(fā)明以這樣的方式進行了評價，當銅自第一層進入第二層的進入量和銅自第二層進入第一層的進入量分別設(shè)定為30-35微米、30-35微米時(實施例2)，將溫度特性和中斷特性看作參照值。
對每個復(fù)合觸點的溫度特性和中斷特性都進行了評價。當銅自第一層進入第二層的進入量和銅自第二層進入第一層的進入量設(shè)定為幾乎0、2-5微米、3-5微米時，相對于實施例2的參照值，就獲得1.5倍的溫度上升值(評價值Z)、1.3-1.5倍和1.5倍或更高(評價值Y和Z)，它們不合格。相對于實施例2的參照值的中斷特性降低至0.3-0.5倍，此外，在中斷測試中第一層與第二層還不利地分離(對比例1-2)。
另外，當銅自第一層進入第二層的進入量和銅自第二層進入第一層的進入量設(shè)定為幾乎15-17微米和15-17微米時，相對于實施例2的參照值，就獲得1.15-1.3倍和1.3-1.5倍的溫度上升值(評價值X和Y)，它們不合格。相對于實施例2的參照值的中斷特性，降低至0.8-0.9倍，此外，在中斷測試中第一層與第二層還不利地分離(對比例3)。
另一方面，當銅自第一層進入第二層的進入量和銅自第二層進入第一層的進入量分別設(shè)定為20-25微米和20-25微米時(實施例1)，溫度特性與實施例2的參照值相同(評價值C和D)。另外，中斷特性指示為0.9-1.0倍，與實施例2的參照值相同，處于合格的范圍內(nèi)。
當銅自第一層進入第二層的進入量和銅自第二層進入第一層的進入量分別設(shè)定為45-50微米和45-50微米時(實施例4)，溫度特性與實施例2的參照值相同或更高(評價值B和C)。另外，中斷特性指示為滿意的1.0-1.1倍。
當銅自第一層進入第二層的進入量和銅自第二層進入第一層的進入量分別設(shè)定為95-100微米和95-100微米時(實施例5)，相對于實施例2的參照值，獲得0.8-0.9倍的溫度上升值(評價值B)。中斷特性指示為滿意的1.0-1.1倍。
但是，當銅自第一層進入第二層的進入量和銅自第二層進入第一層的進入量分別設(shè)定為100-110微米和100-110微米時(對比例4)，或設(shè)定為110-120微米和110-120微米時(對比例5)，相對于實施例2的參照值，就獲得1.15-1.3倍的溫度上升值和1.3-1.5倍(評價值X和Y)或1.05-1.15倍和1.5倍或更高(評價值D-Z)，相對于實施例2的參照值，中斷特性指示為0.8-1.0倍、或0.7-1.0倍，合格值和不合格值不利地共存。在中斷測試后的每個接觸表面上，可以看到由于蒸發(fā)而導(dǎo)致的組分變化和內(nèi)部空隙的形成。這看來是一個原因。
此外，當銅自第一層進入第二層的進入量和銅自第二層進入第一層的進入量設(shè)定為2-5微米時(對比例6和7)，相對于實施例2的參照值，溫度特性指示為1.05-1.15倍、1.3-1.5倍、或1.15-1.3倍(評價值D-Y、評價值D-X)，而且可以看到改變。相對于實施例2的參照值，中斷特性指示為0.8-1.0倍，而且合格值和不合格值不利地共存。
從上述可知，根據(jù)實施例1-2和4-5，銅自第一層進入第二層的進入量和銅自第二層進入第一層的進入量優(yōu)選設(shè)定為20-100微米范圍內(nèi)。
實施例3在實施例3中，作為第二層的銅，使用銅燒結(jié)板。
即作為第一層的銅和Cr，制備這樣的Cu-Cr混合粉(第一層)，其中平均粒徑44-105微米的Cr粉與平均粒徑相同的銅粉，以預(yù)定比例(25重量％Cr-Cu)，進行均勻地混合。作為第二層的銅，制備銅燒結(jié)板，其具有8.0克/厘米3或更高的相對密度，并輥壓成2mm厚。
在銅燒結(jié)制品(第二層)的頂部，放置Cu-Cr混合粉(第一層)，這兩層保持不變(保持負載)，并經(jīng)受預(yù)定的初步加熱工序(900-1150℃)達約1小時(在步驟b中)，同時實現(xiàn)Cu-Cr混合粉(第一層)的Cu-Cr合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。由此，得到這樣的復(fù)合觸點，其特征在于兩層(第一層與第二層)彼此結(jié)合，同時第二層的銅與第一層的銅自界面處相互進入20-100微米，并評價溫度特性和中斷特性。結(jié)果，即使第二層是銅燒結(jié)板，也可以得到相同的趨勢(實施例3)。此外，Cu-Cr混合粉的銅和Cr在使用之前，分別在350℃或更高溫度下加熱約1小時、在1350℃或更高溫度下加熱約1小時。
實施例6-7和對比例8-9作為第一層的銅和Cr，制備這樣的Cu-Cr混合粉(第一層)，其中平均粒徑44-105微米的Cr粉與平均粒徑相同的銅粉，以預(yù)定比例(5-90重量％Cr-Cu)，進行混合。作為第二層的銅，制備銅板。
在銅板(第二層)的頂部，放置Cu-Cr混合粉(第一層)，這兩層以原樣彼此接觸，(保持負載)，并以這樣的方式彼此結(jié)合在6噸/厘米2或更低的壓力下，例如2噸/厘米2，經(jīng)受初步加壓，然后，經(jīng)受初步加熱工序(900-1150℃)達約1小時，同時實現(xiàn)Cu-Cr混合粉(第一層)的Cu-Cr合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。由此，得到這樣的復(fù)合觸點，其中兩層(第一層與第二層)彼此結(jié)合，同時第二層的銅與第一層的銅自界面處相互進入20-100微米(步驟d)。
在銅自第一層進入第二層的進入量和自第二層進入第一層的進入量分別設(shè)定為30-35微米和30-35微米時的溫度特性和中斷特性中，采用的每個Cu-Cr復(fù)合觸點的Cr量都為5-90％，就可以檢查控制銅自第一層進入第二層的進入量和自第二層進入第一層的進入量的效果，這些進入量是本發(fā)明的一個要點。
對于實施例2的參照值，在15％Cr-Cu(實施例6)和60％Cr-Cu(實施例7)中，溫度特性分別指示為0.8-0.9倍(評價值為B)和1.0倍(評價值C)。中斷特性確保為實施例2參照值的0.9倍，兩種特性都是合格的。
另一方面，對于實施例2的參照值，在5％Cr-Cu(對比例8)中，盡管中斷特性不利地降低至0.7倍，但是，溫度特性指示為0.8-0.9倍(評價值為B)，在合格范圍內(nèi)。特性整體上是不合格的。在中斷后的接觸表面上，看到明顯的表面粗糙化(對比例8)。
此外，對于實施例2的參照值，在90％Cr-Cu(對比例9)中，溫度特性不利地指示為1.1 5-1.3倍(評價值X)和1.3-1.5倍(評價值Y)，是不合格的。相對于實施例2的參照值，中斷特性大大降低至0.4倍，也是不合格的(對比例9)。
由上述可知，Cr含量為15-60％Cr的第一層的Cu-Cr合金(實施例6-7)是優(yōu)選的，更優(yōu)選選擇25％Cr的Cu-Cr合金(實施例2)，作為實施本發(fā)明的一個輔助技術(shù)很有用。
實施例8-9和對比例10制備與上述相同的銅板(第二層)和與上述相同的Cu-Cr混合粉(第一層)。在銅板頂部，放置上述的Cu-Cr混合粉(第一層)，所述層通過在6噸/厘米2或更低壓力下的初步加壓彼此結(jié)合(冷卻后)，并通過在950-1150℃溫度下的初步加熱約1小時彼此結(jié)合起來，然后，在4噸/厘米2或更高壓力下二次加壓，并通過在1080℃或更低溫度下的二次加熱彼此結(jié)合，例如在950℃溫度下二次加熱(步驟g)。
當Cu-Cr合金(第一層)中的Cr的平均粒徑為0.5-44微米時(實施例8)，溫度特性指示為1.05-1.15倍的評價值D，中斷特性指示為0.9-1.0倍，兩種特性均在合格范圍內(nèi)。即使當Cr的平均粒徑為105-150微米(實施例9)，溫度特性也指示為與參照實施例2相同的評價值C，中斷特性指示為1.1倍，兩種特性均在合格范圍內(nèi)。另一方面，當Cr的平均粒徑為150-300微米時(對比例10)，溫度特性指示為與參照實施例2相同的評價值C，是合格的，盡管中斷特性不利地指示為大變化，例如0.7-1.0倍。
實施例10-12和對比例11-12在銅板(第二層)頂部放置上述Cu-Cr混合粉(第一層)，這兩層以原樣彼此接觸(保持負載)，并通過900-1150℃的初步加熱彼此結(jié)合，例如在1050℃加熱約1小時。然后，它們通過在6噸/厘米2或更小的壓力下的初步加壓，例如在4噸/厘米2壓力下，而彼此結(jié)合起來，而且同時實現(xiàn)Cu-Cr混合粉(第一層)的Cr-Cu的合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。由此，獲得這樣的復(fù)合觸點其中兩層(第一層與第二層)彼此結(jié)合，同時，第二層的銅與第一層的銅自界面處相互進入20-100微米(步驟c)。
當?shù)谝粚拥暮穸确謩e設(shè)定為0.5mm、1-2mm和3.0mm時(實施例10-12)，溫度特性指示為與實施例2的參照值相同(評價值B-C和C)。中斷特性指示為0.9-1.0倍，與實施例2的參照值相同，處于合格范圍內(nèi)。
但是，當?shù)谝粚拥暮穸仍O(shè)定為0.1mm或更小時(對比例11)，與實施例2的參照值相比，溫度特性指示為相同(評價值B)，是合格的，盡管中斷特性大大降低至0.5-0.7倍，由此這些特性整體上是不合格的。
此外，當?shù)谝粚拥暮穸仍O(shè)定為5-6mm時(對比例12)，對于實施例2的參照值，溫度特性指示為1.05-1.15倍(評價值D)，處于合格范圍內(nèi)，盡管中斷特性指示為0.8倍，相對于實施例2的參照值，由此這些特性整體上是不合格的。
由上述可知，選擇第一層的厚度為0.5-3.0mm，作為一個實施本發(fā)明的輔助技術(shù)，是很有用的。
實施例13-14和對比例13-14當?shù)诙拥暮穸确謩e設(shè)定為0.5mm和3.0mm時(實施例13-14)，溫度特性指示為與實施例2的參照值相同(評價值C)，中斷特性指示為幾乎相同的1.0倍，兩種特性均與實施例2的參照值相同，是合格的。
但是，當?shù)诙拥暮穸仍O(shè)定為0.3mm或更小時(對比例13)，與實施例2的參照值相比，溫度特性指示為相同或更大的值(評價值B和C)，是合格的，盡管中斷特性降低至0.6-0.8倍，由此這些特性整體上是不合格的。此外，當?shù)诙拥暮穸仍O(shè)定為6.0mm時(對比例14)，盡管中斷特性相對于實施例2的參照值指示為0.8倍，但是，對于實施例2的參照值，溫度上升指示為1.05-1.15倍(評價值D)是合格的，由此這些特性不合格。
由上述可知，選擇第二層的厚度為0.5-3.0mm，作為一個實施本發(fā)明的輔助技術(shù)，是很有用的。
另外，當?shù)谝粚雍偷诙又腥我粋€的厚度不滿足厚度條件，復(fù)合觸點就不會滿足中斷特性(對比例11和13)。
實施例15-16實施例1-5(步驟b)說明了這樣的情形作為第二層與第一層彼此接觸，這兩層以原樣彼此接觸(負載)之后的一個步驟，然后，經(jīng)受初步加熱工序，同時實現(xiàn)Cu-Cr混合粉(第一層)的Cu-Cr合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。而且得到這樣的復(fù)合觸點，其中兩層(第一層和第二層)彼此結(jié)合，同時第二層的銅和第一層的銅自界面相互進入20-100微米。
實施例10-12(步驟c)說明了這樣的情形第二層與第一層在步驟(b)中的初步加熱之后，經(jīng)受初步加壓工序，同時實現(xiàn)Cu-Cr混合粉(第一層)的Cu-Cr合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。而且得到這樣的復(fù)合觸點，其中兩層(第一層和第二層)彼此結(jié)合，同時第二層的銅和第一層的銅自界面相互進入20-100微米。
實施例6-7(步驟d)中說明了這樣的情形第二層與第一層彼此接觸(負載)，經(jīng)受初步加壓工序，然后，經(jīng)受初步加熱工序，同時實現(xiàn)Cu-Cr混合粉(第一層)的Cu-Cr合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。而且得到這樣的復(fù)合觸點，其中兩層(第一層和第二層)彼此結(jié)合，同時第二層的銅和第一層的銅自界面相互進入20-100微米。
此外，實施例8-9(步驟g)中說明了這樣的情形在步驟(d)的初步加壓和初步加熱之后，第二層與第一層進一步經(jīng)受二次加壓和二次加熱，同時實現(xiàn)Cu-Cr混合粉(第一層)的Cu-Cr合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。而且得到這樣的復(fù)合觸點，其中兩層(第一層和第二層)彼此結(jié)合，同時第二層的銅和第一層的銅自界面相互進入20-100微米。
但是，本發(fā)明在不局限于這些步驟b、c、d和g的情形下，也能夠制造其他的復(fù)合觸點。
例如，在步驟c的初步加熱和初步加壓之后，第一層和第二層進一步經(jīng)受二次加熱和二次加壓，同時實現(xiàn)Cu-Cr混合粉(第一層)的Cu-Cr合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。而且得到這樣的復(fù)合觸點，其中兩層(第一層和第二層)彼此結(jié)合，同時第二層的銅和第一層的銅自界面相互進入20-100微米(實施例15，步驟e)。溫度特性指示與實施例2的參照值相同(評價值A(chǔ))。此外，中斷特性指示比實施例2的參照值高1.2倍，而且是合格的。
另外，關(guān)于在初步加熱和初步加壓之后進行的二次加熱和二次加壓，僅二次加熱可以實施或僅二次加壓可以實施。
接著，兩層(第一層和第二層)彼此接觸(負載)，然后經(jīng)受初步加熱工序，同時，給出2千克/厘米2的負荷，同時實現(xiàn)Cu-Cr混合粉(第一層)的Cu-Cr合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。而且得到這樣的復(fù)合觸點，其中兩層(第一層和第二層)彼此結(jié)合，同時第二層的銅和第一層的銅自界面相互進入20-100微米(實施例16，步驟f)。溫度特性指示與實施例2的參照值相同(評價值A(chǔ)和B)。此外，中斷特性指示比實施例2的參照值高1.1-1.2倍，是合格的。
實施例17-20作為Cu-Cr混合粉(第一層)的原料粉，制備含0.35重量％或更少Cr的銅，而不是純銅。對于銅板(第二層)，制備充分軟化的純銅，而且制備一個復(fù)合觸點(實施例17)。溫度特性指示與實施例2的參照值相同(評價值C)。此外，中斷特性指示比實施例2的參照值高1.1倍，是合格的。
作為Cu-Cr混合粉(第一層)的原料粉，制備含0.5重量％或更少Al的銅，而不是純銅。對于銅板(第二層)，制備充分軟化的純銅，而且制備一個復(fù)合觸點(實施例18)。溫度特性指示與實施例2的參照值相同(評價值C)。此外，中斷特性指示比實施例2的參照值高1.1倍，是合格的。
作為Cu-Cr混合粉(第一層)的原料粉，制備含0.5重量％或更少Si的銅，而不是純銅。對于銅板(第二層)，制備充分軟化的純銅，而且制備一個復(fù)合觸點(實施例19)。溫度特性指示與實施例2的參照值相同(評價值C)。此外，中斷特性指示比實施例2的參照值高1.1倍，是合格的。
作為Cu-Cr混合粉(第一層)的原料粉，制備含0.5重量％或更少Fe的銅，而不是純銅。對于銅板(第二層)，制備充分軟化的純銅，而且制備一個復(fù)合觸點(實施例20)。溫度特性指示與實施例2的參照值相同(評價值C)。此外，中斷特性指示比實施例2的參照值高1.1倍，是合格的。
從上述可知，在第一層的銅中含有0.5重量％或更少的Cr、Al、Si和Fe中至少一種，在進一步改善中斷特性和溫度特性方面很有用。
實施例21在這樣的情形下第一層厚度設(shè)定為0.5mm-3.0mm，第二層的厚度設(shè)定為0.5-3.0mm，第一層與第二層的總厚度設(shè)定為1.0-5.0mm，同時實現(xiàn)Cu-Cr混合粉合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。由此制成這樣的復(fù)合觸點，其中兩層彼此結(jié)合，同時第二層的銅和第一層的銅自界面相互進入20-100微米(實施例16，步驟f)。然后，第一層用作接觸表面，第二層用作第一層的支撐基礎(chǔ)。銅板使用充分軟化的純銅(實施例21)。溫度特性指示與實施例2的參照值相同(評價值C)。此外，中斷特性指示比實施例2的參照值高1.1-1.2倍，是合格的。
實施例22作為第一層，使用預(yù)先合金化的Cu-Cr合金(實施例22)。溫度特性指示與實施例2的參照值相同(評價值C)。此外，中斷特性指示與實施例2的參照值也相同，為1.0倍，是合格的。至于翹曲的問題，能夠通過控制其冷卻速度來解決，絲毫沒有問題。
下面詳細說明這樣的實施例和對比例它們在含有Cu-Cr混合物的第一層的銅中，含有預(yù)定量的Bi、Te和Sb中的至少一種。但是，在圖中沒有說明評價狀態(tài)和評價結(jié)果。
實施例23-30和對比例15-17在上述Cu-Cr混合物(第一層)中，制備銅中含有0.01重量％Bi的CuCrBi，并與分別制備的第二層結(jié)合，制成這樣的復(fù)合觸點其中兩層彼此結(jié)合，同時第二層的銅與第一層的銅自界面相互進入40微米。測量焊接的分離力，發(fā)現(xiàn)與另一個沒有Bi存在的實施例的觸點相比，分離力降低至約1/4(改善抗焊接特性)。即該實施例在進一步改善抗焊接特性方面很有用(實施例23)。
同樣，制備含有0.1重量％Bi的CuCrBi，并與分別制備的第二層結(jié)合，制成這樣的復(fù)合觸點其中兩層彼此結(jié)合，同時第二層的銅與第一層的銅自界面相互進入40微米。發(fā)現(xiàn)分離力降低至約1/6(改善抗焊接特性)(實施例24)。
制備含有1重量％Bi的CuCrBi，并與分別制備的第二層結(jié)合，制成這樣的復(fù)合觸點其中兩層彼此結(jié)合，同時第二層的銅與第一層的銅自界面相互進入40微米。發(fā)現(xiàn)分離力降低至約1/10(改善抗焊接特性)(實施例25)。
另一方面，排除含有2重量％Bi的CuCrBi，因為耐電壓特性不是優(yōu)選的(對比例15)。
在上述的Cu-Cr混合物(第一層)中，制備銅中含有0.01重量％Te的CuCrTe，并與分別制備的第二層結(jié)合，制成這樣的復(fù)合觸點其中兩層彼此結(jié)合，同時第二層的銅與第一層的銅自界面相互進入30微米。測量焊接的分離力，發(fā)現(xiàn)與另一個沒有Te存在的實施例的觸點相比，分離力降低至約1/2(改善抗焊接特性)(實施例26)。
同樣，在上述的Cu-Cr混合物(第一層)中，制備銅中含有0.1重量％Te的CuCrTe，并與分別制備的第二層結(jié)合，制成這樣的復(fù)合觸點其中兩層彼此結(jié)合，同時第二層的銅與第一層的銅自界面相互進入30微米。測量焊接的分離力，發(fā)現(xiàn)與另一個沒有Te存在的實施例的觸點相比，分離力降低至約1/4(改善抗焊接特性)(實施例27)。
同樣，在上述的Cu-Cr混合物(第一層)中，制備銅中含有1重量％Te的CuCrTe，并與分別制備的第二層結(jié)合，制成這樣的復(fù)合觸點其中兩層彼此結(jié)合，同時第二層的銅與第一層的銅自界面相互進入30微米。測量焊接的分離力，發(fā)現(xiàn)與另一個沒有Te存在的實施例的觸點相比，分離力降低至約1/6(改善抗焊接特性)(實施例28)。
另一方面，在上述的Cu-Cr混合物(第一層)中，制備銅中含有3重量％Te的CuCrTe，并與分別制備的第二層結(jié)合，制成這樣的復(fù)合觸點其中兩層彼此結(jié)合，同時第二層的銅與第一層的銅自界面相互進入40微米。從耐電壓特性的角度考慮，它不是優(yōu)選的，由此排除它(對比例16)。
在上述的Cu-Cr混合物(第一層)中，制備銅中含有0.01重量％Sb的CuCrSb，并與分別制備的第二層結(jié)合，制成這樣的復(fù)合觸點其中兩層彼此結(jié)合，同時第二層的銅與第一層的銅自界面相互進入30微米。測量焊接的分離力，發(fā)現(xiàn)與另一個沒有Sb存在的實施例的觸點相比，分離力降低至約1/2(改善抗焊接特性)(實施例29)。
在上述的Cu-Cr混合物(第一層)中，制備銅中含有1重量％Sb的CuCrSb，并與分別制備的第二層結(jié)合，制成這樣的復(fù)合觸點其中兩層彼此結(jié)合，同時第二層的銅與第一層的銅自界面相互進入30微米。測量焊接的分離力，發(fā)現(xiàn)與另一個沒有Sb存在的實施例的觸點相比，分離力降低至約1/3(改善抗焊接特性)(實施例30)。
另一方面，在上述的Cu-Cr混合物(第一層)中，制備銅中含有1重量％Sb的CuCrSb，并與分別制備的第二層結(jié)合，制成這樣的復(fù)合觸點其中兩層彼此結(jié)合，同時第二層的銅與第一層的銅自界面相互進入40微米。從耐電壓特性的角度考慮，它不是優(yōu)選的，由此排除它(對比例17)。
從上述可知，在含有Cu-Cr混合物的第一層的銅中，含有預(yù)定量的Bi、Te和Sb中的至少一種，在進一步改善抗焊接特性方面很有用。
下面，參照附圖5-8，詳細說明第一層是Cu-W混合物時的實施例和對比例。
實施例31-35和對比例18-24在這些實施例和對比例中，除了實施例33，都使用銅板作為第二層的銅。
(實施例33使用銅燒結(jié)制品作為第二層的銅)。
作為第一層的代表性材料，一個目標是制備厚1mm的Cu-73％W合金，使用厚2mm的純銅板，作為第二層的代表性材料。將銅板在500℃或更高溫度下預(yù)加熱。Cu-W混合粉中的銅在350℃或更高溫度下預(yù)加熱，Cu-W混合粉中的W在1350℃或更高溫度下預(yù)加熱。作為第一層的銅和W，制備這樣的Cu-W混合粉(第一層)，其中平均粒徑1-6微米的W粉與平均粒徑10微米的銅粉，以預(yù)定比例(73重量％W-Cu)，均勻混合。作為第二層的銅，制備輥壓成厚2mm的銅板。此外，作為銅和Cu-W混合物彼此接觸之后的步驟，在對比例18中，采用步驟a，在對比例19-22中，采用步驟b，在實施例31-32和34-35中，采用步驟b。在對比例23和20中，通過以機械方式脫除一部分表面層的方法，形成預(yù)定的厚度。
在對比例18中，兩層以原樣彼此接觸(保持負載)，在步驟a中，它們通過在8噸/厘米2壓力下的機械加壓，彼此結(jié)合，銅在界面附近的進入量降低至幾乎為0。
在對比例19中，兩層以原樣彼此接觸(保持負載)，并在步驟b中在750℃下經(jīng)受初步加熱，第一層的銅進入第二層2-3微米，第二層的銅進入第一層3-5微米。
在對比例20中，兩層以原樣彼此接觸(保持負載)，并在步驟b中在850℃下經(jīng)受初步加熱，第一層的銅進入第二層15-17微米，第二層的銅進入第一層15-17微米。
在實施例31-32和34-35中，兩層以原樣彼此接觸(保持負載)，并有選擇地在步驟b中在900-1150℃下經(jīng)受初步加熱，同時實現(xiàn)Cu-W混合物(第一層)的合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。由此得到這樣的復(fù)合觸點，其中兩層彼此結(jié)合，同時第二層的銅和第一層的銅自界面相互進入20-100微米。在初步加熱工序中，當選擇的溫度低于900℃或高于1150℃時，銅在第一層與第二層之間界面上的進入量就不會在20-100微米的范圍內(nèi)。
在對比例21中，兩層以原樣彼此接觸(保持負載)，并在步驟b中在1250℃下經(jīng)受初步加熱，同時實現(xiàn)Cu-W混合物(第一層)的合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。由此得到這樣的復(fù)合觸點，其中第二層的銅和第一層的銅自界面進入100-110微米。
在對比例22中，兩層以原樣彼此接觸(保持負載)，并在步驟b中在1250℃下經(jīng)受初步加熱，同時實現(xiàn)Cu-W混合物(第一層)的合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。由此得到這樣的復(fù)合觸點，其中第二層的銅和第一層的銅自界面進入110-115微米。
在對比例23中，兩層以原樣彼此接觸(保持負載)，采用在上述實施例32中制成的復(fù)合觸點，以機械方式脫除一個表面(第二層)，銅的厚度降低至2-5微米。另一個表面(第一層)不進行機械加工，保持于30-35微米不變。
在對比例24中，相反，第一層以機械的方式脫除，由此銅的厚度降低至2-5微米，第二層不進行機械加工，保持于30-35微米不變。
此外，當?shù)谝粚訛镃u-W混合物時，以這樣的方式評價了實施例和對比例，銅自第一層進入第二層的進入量和自第二層進入第一層的進入量分別設(shè)定為30-35微米時的溫度特性和中斷特性看作參照值(實施例32)。
評價了每個復(fù)合觸點的溫度特性和中斷特性。當銅自第一層進入第二層的進入量和銅自第二層進入第一層的進入量設(shè)定為幾乎0、2-3微米、3-5微米時，相對于實施例32的參照值，就獲得1.5倍或更高的溫度上升值(評價值Z)、1.3-1.5倍和1.5倍或更高(評價值Y和Z)，它們不合格。相對于實施例32的參照值的中斷特性降低至0.3-0.5倍，此外，在中斷測試中，第一層與第二層還不利地分離(對比例18-19)。
當銅自第一層進入第二層的進入量和銅自第二層進入第一層的進入量設(shè)定為幾乎15-17微米和15-17微米時，相對于實施例32的參照值，就獲得1.15-1.3倍和1.3-1.5倍的溫度上升值(評價值X和Y)，它們不合格。相對于實施例32的參照值的中斷特性，降低至0.8-0.9倍，此外，在中斷測試中，第一層與第二層還不利地分離(對比例20)。
當銅自第一層進入第二層的進入量和銅自第二層進入第一層的進入量分別設(shè)定為20-25微米和20-25微米時(實施例31)，溫度特性與實施例32的參照值相同(評價值C和D)。另外，中斷特性指示為0.9-1.0倍，與實施例32的參照值相同，處于合格的范圍內(nèi)。
此外，以這樣的方式評價本發(fā)明，將銅自第一層進入第二層的進入量設(shè)定為30-35微米和銅自第二層進入第一層的進入量設(shè)定為30-35微米時的溫度特性和中斷特性，看作參照值(實施例32)。此時，溫度特性指示為(評價值C)，并假設(shè)為參照值。此外，中斷特性指示為1.0倍，并假設(shè)為參照值。
當銅自第一層進入第二層的進入量和銅自第二層進入第一層的進入量分別設(shè)定為45-50微米和45-50微米時(實施例34)，溫度特性與實施例32的參照值相同或更高(評價值B和C)。另外，中斷特性指示為滿意的1.0-1.1倍。
當銅自第一層進入第二層的進入量和銅自第二層進入第一層的進入量分別設(shè)定為95-100微米和95-100微米時(實施例35)，相對于實施例32的參照值，獲得0.8-0.9倍的溫度特性(評價值B)。中斷特性指示為滿意的1.0-1.1倍。
但是，當銅自第一層進入第二層的進入量和銅自第二層進入第一層的進入量分別設(shè)定為100-110微米和100-110微米時(對比例21)，或設(shè)定為110-115微米和110-115微米時(對比例22)，相對于實施例32的參照值，就獲得不好的1.15-1.3倍的溫度上升值和1.3-1.5倍(評價值X和Y)，或1.05-1.15倍和1.5倍或更高(評價值D-Z)，相對于實施例32的參照值，中斷特性指示為0.8-1.0倍、或0.7-1.0倍，合格值和不合格值不利地共存。在中斷測試后的每個接觸表面上，可以看到由于蒸發(fā)而導(dǎo)致的組分變化和內(nèi)部空隙的形成。這看來是一個原因。
當銅自第一層進入第二層的進入量和銅自第二層進入第一層的進入量中的一個設(shè)定為2-5微米時(對比例23-24)，溫度特性指示為1.05-1.15倍、1.3-1.5倍、或1.15-1.3倍(評價值D-Y、評價值D-X)，而且可以看到改變。相對于實施例32的參照值，中斷特性指示為0.8-1.0倍，而且合格值和不合格值不利地共存。
實施例33在實施例33中，作為第二層的銅，使用銅燒結(jié)板。
即作為第一層的銅和W，制備這樣的Cu-W混合粉(第一層)，其中平均粒徑1-6微米的W粉與平均粒徑10微米的銅粉，以預(yù)定比例(73重量％W-Cu)，進行均勻地混合。作為第二層的銅，制備銅燒結(jié)板，其具有8.0克/厘米3或更高的相對密度，并輥壓成2mm厚。
在銅燒結(jié)制品(第二層)的頂部，放置Cu-W混合粉(第一層)，這兩層保持不變(保持負載)，并經(jīng)受預(yù)定的初步加熱工序(1150℃)(在步驟b中)，同時實現(xiàn)Cu-W混合粉(第一層)的Cu-W合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。由此，得到這樣的復(fù)合觸點，其特征在于兩層(第一層與第二層)彼此結(jié)合，同時第二層的銅與第一層的銅自界面處相互進入20-100微米，并評價溫度特性和中斷特性。
結(jié)果，即使第二層是銅燒結(jié)板，也可以得到相同的趨勢(實施例33)。此外，Cu-W混合粉的銅和W在使用之前，分別在350℃或更高溫度下、在1350℃或更高溫度下加熱。
由上述可知，本發(fā)明的變化技術(shù)在這樣的復(fù)合觸點中也是有用的其中作為第二層的銅板被銅燒結(jié)板代替。
實施例36-37和對比例25-26作為第一層的銅和W，制備這樣的Cu-W混合粉(第一層)，其中平均粒徑1-6微米的W粉與平均粒徑10微米的銅粉，以預(yù)定比例(25-95重量％W-Cu)，進行混合。作為第二層的銅，制備銅板。
在銅板(第二層)的頂部，放置Cu-W混合粉(第一層)，這兩層以原樣彼此接觸，(保持負載)，并以這樣的方式彼此結(jié)合在6噸/厘米2或更低的壓力下，經(jīng)受初步加壓，然后，在1150℃經(jīng)受初步加熱工序，同時實現(xiàn)Cu-W混合粉(第一層)的Cu-W合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。由此，得到這樣的復(fù)合觸點，其中兩層(第一層與第二層)彼此結(jié)合，同時第二層的銅與第一層的銅自界面處相互進入20-100微米(步驟d)。
在銅自第一層進入第二層的進入量和自第二層進入第一層的進入量分別設(shè)定為30-35微米和30-35微米時的溫度特性和中斷特性中，制備W量為25-95％的Cu-W復(fù)合觸點。檢查控制銅自第一層進入第二層的進入量和自第二層進入第一層的進入量的效果，這些進入量是本發(fā)明的一個要點。
對于實施例32的參照值，在50％W-Cu(實施例36)和90％W-Cu(實施例37)中，溫度特性分別指示為0.8-0.9倍(評價值為B)和1.05-1.10倍(評價值D)。中斷特性確保為實施例32參照值的1.1倍和0.9倍，兩種特性都是合格的。
另一方面，對于實施例32的參照值，在25％W-Cu(對比例26)中，盡管中斷特性不利地降低至0.7倍，但是，溫度特性指示為0.8-0.9倍(評價值為B)，在合格范圍內(nèi)。特性整體上是不合格的。在中斷后的接觸表面上，看到明顯的表面粗糙化(對比例25)。
此外，對于實施例32的參照值，在95％W-Cu(對比例26)中，溫度特性指示為1.15-1.3倍(評價值X)和1.3-1.5倍(評價值Y)。相對于實施例32的參照值，中斷特性指示為0.4倍，也是不合格的(對比例26)。
由上述可知，對于第一層的W含量為50-90重量％的Cu-W合金(實施例36-37)，本發(fā)明的技術(shù)是優(yōu)選適宜的。
實施例38-39和對比例27制備與上述相同的銅板(第二層)和與上述相同的Cu-W混合粉(第一層)。在銅板頂部，放置上述的Cu-W混合粉(第一層)，所述層通過在6噸/厘米2或更低壓力下的初步加壓，(冷卻后)彼此結(jié)合，并通過在950-1150℃溫度下的初步加熱，彼此結(jié)合起來，然后，在4噸/厘米2或更高壓力下二次加壓，并通過在1080℃或更低溫度下的二次加熱彼此結(jié)合，例如在950℃溫度下二次加熱(步驟g)。
當Cu-W合金(第一層)中W的平均粒徑為0.1-1微米(實施例38)時，溫度特性指示為1.05-1.15倍(評價值D)。中斷特性指示為0.9-1.0倍，兩種特性都在合格范圍內(nèi)。
當W的平均粒徑為9-15微米(實施例39)時，溫度特性指示為評價值C，與實施例32的參照值相同。中斷特性指示為1.1倍，兩種特性都在合格范圍內(nèi)。
另一方面，當W的平均粒徑為25-35微米(對比例27)時，盡管中斷特性指示為0.7-1.0倍，不合格，但是，溫度特性指示為評價值C，與實施例32的參照值相同，是合格的。當W的平均粒徑更大時，中斷特性變化。
從上述可知，對于這樣的觸點來說其中第一層的W的平均粒徑選擇為0.1-15微米，本發(fā)明的技術(shù)能夠有利地適用。
實施例40-42和對比例28-29在銅板(第二層)頂部放置上述Cu-W混合粉(第一層)，這兩層以原樣彼此接觸(保持負載)，并通過900-1150℃的初步加熱彼此結(jié)合。然后，它們通過在6噸/厘米2或更小的壓力下的初步加壓，而彼此結(jié)合起來，而且同時實現(xiàn)Cu-W混合粉(第一層)的W-Cu的合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。由此，獲得這樣的復(fù)合觸點其中兩層(第一層與第二層)彼此結(jié)合，同時，第二層的銅與第一層的銅自界面處相互進入20-100微米(步驟c)。
當?shù)谝粚拥暮穸确謩e設(shè)定為0.5-0.6mm、2.5-3mm和4.5-5mm時(實施例40-42)，溫度特性滿意地指示為與實施例32的參照值相同(評價值B和C)。中斷特性指示為0.9-1.0倍，與實施例32的參照值相同，處于合格范圍內(nèi)。
但是，當?shù)谝粚拥暮穸仍O(shè)定為0.1mm或更小時(對比例28)，與實施例32的參照值相比，溫度特性指示為相同(評價值B)，是合格的，然而中斷特性大大降低至0.4-0.8倍，由此這些特性整體上是不合格的。
此外，當?shù)谝粚拥暮穸仍O(shè)定為5.5-6mm時(對比例29)，對于實施例32的參照值，溫度上升指示為1.05-1.15倍(評價值D)，處于合格范圍內(nèi)，然而中斷特性指示為0.7-0.9倍，這些特性整體上是不合格的。當?shù)谝粚舆^厚時，在保障易曲的接觸表面方面是不利的。
由上述可知，對于這樣的觸點來說其中第一層的厚度選擇為0.5-5.0mm，本發(fā)明的技術(shù)是適宜地有用的。
實施例43-44和對比例30-31當?shù)谝粚拥暮穸裙潭?.0mm，第二層的厚度分別設(shè)定為1mm和3mm時(實施例43-44)，溫度特性指示為與實施例32的參照值相同(評價值C)，中斷特性指示為相同的1.0倍，兩種特性均與實施例32的參照值相同，是合格的。
但是，當?shù)诙拥暮穸仍O(shè)定為0.4mm(對比例30)，與實施例32的參照值相比，溫度特性指示為相同或更大的值(評價值B和C)，是合格的，然而中斷特性降低至0.6-0.8倍，由此這些特性整體上是不合格的。此外，當?shù)诙拥暮穸仍O(shè)定為6.0mm時(對比例3 1)，盡管中斷特性相對于實施例32的參照值指示為0.8倍，但是，對于實施例32的參照值，溫度上升指示為1.05-1.15倍(評價值D)是合格的，由此不合格。
由上述可知，將本發(fā)明的技術(shù)應(yīng)用到這樣的觸點是很有用的其中第二層的厚度選擇為1-3mm。
實施例45-46兩層(第一層和第二層)僅彼此接觸(負載)，接著，經(jīng)受初步加熱(1050℃)和初步加壓(6噸/厘米2或更低)，并進一步經(jīng)受二次加熱(900℃)和二次加壓(4噸/厘米2或更高)。同時實現(xiàn)Cu-W混合粉(第一層)的Cu-W合金化，和第一層與第二層之間界面的合金化。由此得到這樣的復(fù)合觸點其中兩層(第一層與第二層)彼此結(jié)合，同時，第一層與第二層的銅自界面相互滲入20-100微米(實施例45，步驟e)。溫度特性指示為與實施例32的參照值相同(評價值A(chǔ))。此外，中斷特性指示為實施例32的參照值的1.2倍，是合格的。
另外，關(guān)于初步加熱和初步加壓之后的二次加熱和二次加壓，可以僅實施二次加熱，或可以僅實施二次加壓。
下面，兩層(第一層與第二層)僅彼此接觸，然后經(jīng)受初步加熱(1050℃)，同時兩層保持初步加壓接觸(保持2kg/cm2的重物負載)，同時實現(xiàn)Cu-W混合粉(第一層)的合金化，和第一層與第二層之間界面的合金化。由此得到這樣的復(fù)合觸點其中兩層(第一層與第二層)彼此結(jié)合，同時，第一層與第二層的銅自界面相互滲入20-100微米(實施例46，步驟f)。溫度特性指示為與實施例32的參照值相同(評價值A(chǔ)和B)。此外，相對于實施例32的參照值，中斷特性指示為1.1-1.2倍，是合格的。
實施例47-51作為Cu-W混合粉(第一層)的原料粉，制備含0.001％Bi的銅，而不是純銅。對于銅板(第二層)，制備充分軟化的純銅，而且在步驟c的條件下制備一個復(fù)合觸點(實施例47)。溫度特性指示與實施例32的參照值相同(評價值C)。此外，中斷特性指示比實施例32的參照值的1.1倍，是合格的。
作為Cu-W混合粉(第一層)的原料粉，制備含0.1％Bi的銅，而不是純銅。對于銅板(第二層)，制備充分軟化的純銅，而且在步驟c的條件下制備一個復(fù)合觸點(實施例48)。溫度特性指示與實施例32的參照值相同(評價值C)。此外，中斷特性指示為實施例32的參照值的1.1倍，是合格的。
作為Cu-W混合粉(第一層)的原料粉，制備含1.0％Bi的銅，而不是純銅。對于銅板(第二層)，制備充分軟化的純銅，而且在步驟c的條件下制備一個復(fù)合觸點(實施例49)。溫度特性指示與實施例32的參照值相同(評價值C)。此外，中斷特性指示為實施例32的參照值的1.1倍，是合格的。
作為Cu-W混合粉(第一層)的原料粉，制備含0.01％Te的銅，而不是純銅。對于銅板(第二層)，制備充分軟化的純銅，而且在步驟c的條件下制備一個復(fù)合觸點(實施例50)。溫度特性指示與實施例32的參照值相同(評價值C)。此外，中斷特性指示為實施例32的參照值的1.1倍，是合格的。
作為Cu-W混合粉(第一層)的原料粉，制備含0.1％Sb的銅，而不是純銅。對于銅板(第二層)，制備充分軟化的純銅，而且在步驟c的條件下制備一個復(fù)合觸點(實施例51)。溫度特性指示與實施例32的參照值相同(評價值C)。此外，中斷特性指示為實施例32的參照值的1.0倍，是合格的。
作為混合粉(第一層)的原料粉，制備WC代替W。對于銅板(第二層)，制備充分軟化的純銅，并在步驟e的條件下制備一個復(fù)合觸點(實施例52)。
與實施例32的參照值相比，溫度特性的級別排為評價值D。此外，中斷特性指示為1.1倍，是合格的。
作為混合粉(第一層)的原料粉，制備Mo代替W。對于銅板(第二層)，制備充分軟化的純銅，并在步驟e的條件下制備一個復(fù)合觸點(實施例53)。
與實施例32的參照值相比，溫度特性的級別排為評價值C。此外，中斷特性指示為1.0倍，是合格的。
作為混合粉(第一層)的原料粉，制備MoC代替W。對于銅板(第二層)，制備充分軟化的純銅，并在步驟e的條件下制備一個復(fù)合觸點(實施例54)。
與實施例32的參照值相比，溫度特性的級別排為評價值D。此外，中斷特性指示為0.9-1.0倍，是合格的。
由上述可知，將本發(fā)明的技術(shù)應(yīng)用到這樣的復(fù)合觸點是很有用的其中第一層的W被WC、Mo或MoC代替。
實施例55-58作為混合粉(第一層)的原料粉，制備銀代替銅，而且制備WC代替W。對于銅板(第二層)，制備充分軟化的純銅，并在步驟e的條件下制備一個復(fù)合觸點(實施例55)。
與實施例32的參照值相比，溫度特性的級別排為評價值D。此外，中斷特性指示為0.9-1.0倍，是合格的。
作為混合粉(第一層)的原料粉，制備銀代替銅。對于銅板(第二層)，制備充分軟化的純銅，并在步驟e的條件下制備一個復(fù)合觸點(實施例56)。
與實施例32的參照值相比，溫度特性的級別排為評價值D。此外，中斷特性指示為0.9-1.0倍，是合格的。
作為混合粉(第一層)的原料粉，制備銀代替銅，制備MoC代替W。對于銅板(第二層)，制備充分軟化的純銅，并在步驟e的條件下制備一個復(fù)合觸點(實施例57)。
與實施例32的參照值相比，溫度特性的級別排為評價值D。此外，中斷特性指示為0.9-1.0倍，是合格的。
作為混合粉(第一層)的原料粉，制備銀代替銅，制備Mo代替W。對于銅板(第二層)，制備充分軟化的純銅，并在步驟e的條件下制備一個復(fù)合觸點(實施例58)。
與實施例32的參照值相比，溫度特性的級別排為評價值D。此外，中斷特性指示為0.9-1.0倍，是合格的。
改進的實施例1在這樣的情形下第一層厚度設(shè)定為0.5-3.0mm，第二層的厚度設(shè)定為1.5-3.0mm，第一層與第二層的總厚度設(shè)定為1.0-5.0mm，同時實現(xiàn)Cu-W混合物的合金化、和第一層與第二層之間界面的合金化。由此，制成這樣的復(fù)合觸點其中兩層彼此結(jié)合，同時第二層的銅與第一層的銅在界面相互進入20-100微米。接著，將第一層用作接觸表面，第二層用作第一層的支撐基礎(chǔ)。銅板采用充分軟化的純銅(改進的實施例1)。
溫度特性指示為與實施例32的參照值相同(評價值C)。此外，中斷特性指示為也與實施例32的參照值相同的1.0倍，是合格的。
如上所述，根據(jù)這些實施例，含有銅的第二層與含有Cu-Cr混合物(或Cu-W混合物)的第一層保持彼此接觸(保持負載)，并通過預(yù)定條件下的加熱和加壓工序彼此結(jié)合起來，由此，同時實現(xiàn)Cu-Cr混合物的Cu-Cr合金化(或Cu-W混合物的Cu-W合金化)、和第一層與第二層之間界面的合金化。因此，制成這樣的復(fù)合觸點其具有優(yōu)良的中斷特性和穩(wěn)定的溫度特性，而且其中第二層的銅與第一層的銅自界面相互進入20-100微米，第一層與第二層兩者彼此結(jié)合起來。將它用作例如圖9所述的真空管的觸點，有助于實現(xiàn)真空斷路器的高性能。
顯然，在上述內(nèi)容啟示下，可以對本發(fā)明進行許多變化和改進。由此，要明白在本發(fā)明所附的權(quán)利要求范圍內(nèi)，可以以上述技術(shù)內(nèi)容不同的方式來實施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合觸點，它包括第一層，該第一層含有Cu-Cr混合物，其中平均粒徑為0.1-150微米的Cr粉或粒子，與平均粒徑為0.1-150微米的Cu粉或粒子，以這樣的比例混合起來15-60重量％Cr，余量為Cu；和第二層，該第二層含有Cu；其中所述的第一層與第二層彼此結(jié)合起來，同時，第一層的Cu從第一層與第二層之間的界面進入第二層20-100微米的范圍，第二層的Cu從該界面進入第一層20-100微米范圍內(nèi)。
2.一種具有真空管的真空開關(guān)，它包含權(quán)利要求1所述的復(fù)合觸點。
3.一種制造復(fù)合觸點的方法，它包括如下步驟制備第一層，該第一層含有Cu-Cr混合物，其中平均粒徑為0.1-150微米的Cr粉或粒子與平均粒徑為0.1-150微米的Cu粉或粒子，以這樣的比例混合起來15-60重量％Cr，余量為Cu；制備第二層，該第二層含有Cu；放置第一層與第二層接觸；在900-1150℃溫度下初步加熱第二層和與第二層接觸的第一層，由此在第一層內(nèi)實現(xiàn)Cu-Cr混合物的合金化，而且同時在第一、第二層之間的界面處實現(xiàn)合金化，并將第一層與第二層結(jié)合起來。
4.一種制造復(fù)合觸點的方法，它包括如下步驟制備第一層，該第一層含有Cu-Cr混合物，其中平均粒徑為0.1-150微米的Cr粉或粒子，與平均粒徑為0.1-150微米的Cu粉或粒子，以這樣的比例混合起來15-60重量％Cr，余量為Cu；制備第二層，該第二層含有Cu；放置第一層與第二層接觸；在6噸/厘米2或更低的壓力下初步加壓所述第一層和第二層，使它們彼此結(jié)合起來；在所述第一層和第二層通過所述初步加壓步驟彼此結(jié)合起來之后，在900-1150℃溫度下初步加熱所述第二層與第一層，由此同時實現(xiàn)第一層內(nèi)Cu-Cr混合物的合金化和第一層與第二層之間界面的合金化。
5.一種制造復(fù)合觸點的方法，它包括如下步驟制備第一層，該第一層含有Cu-Cr混合物，其中平均粒徑為0.1-150微米的Cr粉或粒子，與平均粒徑為0.1-150微米的Cu粉或粒子，以這樣的比例混合起來15-60重量％Cr，余量為Cu；制備第二層，該第二層含有Cu；將第一層放置成與第二層接觸；在900-1150℃溫度下初步加熱所述第二層和與第二層接觸的第一層，由此同時實現(xiàn)第一層內(nèi)Cu-Cr混合物的合金化和第一層與第二層之間界面的合金化，將第一層與第二層結(jié)合起來；在所述第一層和第二層通過初步加熱步驟進行加熱之后，在6噸/厘米2或更低的壓力下初步加壓所述第一層和第二層，使它們彼此結(jié)合起來。
6.一種制造復(fù)合觸點的方法，它包括如下步驟制備第一層，該第一層含有Cu-Cr混合物，其中平均粒徑為0.1-150微米的Cr粉或粒子，與平均粒徑為0.1-150微米的Cu粉或粒子，以這樣的比例混合起來15-60重量％Cr，余量為Cu；制備第二層，該第二層含有Cu；將第一層放置成與第二層接觸；在6噸/厘米2或更低的壓力下初步加壓所述第一層和第二層；在所述第一層與第二層在所述初步加壓步驟中保持加壓時，在900-1150℃溫度下初步加熱所述第二層和與第二層接觸的第一層，由此同時實現(xiàn)第一層內(nèi)Cu-Cr混合物的合金化和第一層與第二層之間界面的合金化，從而在所述初步加壓步驟中將第一層與第二層結(jié)合起來。
7.一種制造復(fù)合觸點的方法，它包括如下步驟制備第一層，該第一層含有Cu-Cr混合物，其中平均粒徑為0.1-150微米的Cr粉或粒子，與平均粒徑為0.1-150微米的Cu粉或粒子，以這樣的比例混合起來15-60重量％Cr，余量為Cu；制備第二層，該第二層含有Cu；將第一層放置成與第二層接觸；進行以下初步加工步驟中的至少一個；在900-1150℃溫度下初步加熱所述第二層和與第二層接觸的第一層，由此同時實現(xiàn)第一層內(nèi)Cu-Cr混合物的合金化和第一層與第二層之間界面的合金化，將所述第一層與第二層結(jié)合起來；在6噸/厘米2或更低的壓力下初步加壓所述第一層和第二層，將第一層與第二層結(jié)合起來；在所述初步處理之后，進行以下二次加工步驟中的至少一個步驟在1080℃或更低溫度下二次加熱所述第一層與第二層，和在4噸/厘米2或更高的壓力下二次加壓所述第一層和第二層。
8.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合觸點，其中在所述第一層與第二層彼此結(jié)合之后，所述第二層的銅是銅板或?qū)嶋H上具有銅的相對密度的銅燒結(jié)制品。
9.如權(quán)利要求1或8所述的復(fù)合觸點，其中在所述第一層與第二層彼此結(jié)合之后，所述第一層的銅含有0.5重量％或更少的選自Cr、Al、Si和Fe中的至少一種。
10.如權(quán)利要求1、8或9所述的復(fù)合觸點，其中所述的第一層的厚度設(shè)定為0.5-3.0mm，第二層的厚度設(shè)定為0.5-3.0mm，第一層與第二層的總厚度設(shè)定為1.0-5.0mm；所述第一層是接觸表面，所述第二層是第一層的支撐基礎(chǔ)。
11.如權(quán)利要求1和8-10中任一項所述的復(fù)合觸點，其中所述的含有Cu-Cr混合物的第一層的銅含有0.001-1重量％選自Bi、Te和Sb中的至少一種。
12.如權(quán)利要求所述的1、8或11所述的復(fù)合觸點，其中所述的平均粒徑為0.1-150微米的粉狀或粒子狀Cr，被平均粒徑為0.1-15微米的粉或粒子狀的W、W的碳化物、Mo和Mo的碳化物中的任一種所代替，所述Cu-Cr混合物被Cu-W混合物、Cu與W碳化物的混合物、Cu與Mo的混合物、Cu與Mo碳化物的混合物中的任一種所代替，其中平均粒徑為0.1-15微米的粉或粒子狀的W、W的碳化物、Mo和Mo的碳化物中的任一種，與平均粒徑為0.1-15微米的粉狀或粒子狀Cu，以這樣的比例混合50-90重量％的W、W碳化物、Mo和Mo碳化物中的任一個，余量為Cu。
13.如權(quán)利要求12所述的復(fù)合觸點，其中所述的第一層內(nèi)的一部分或全部的銅被銀代替。
14.如權(quán)利要求12或13所述的復(fù)合觸點，其中所述的第一層的厚度設(shè)定為0.5-5.0mm，第二層的厚度設(shè)定為1.0-3.0mm，第一層與第二層的總厚度設(shè)定為1.5-7.0mm；所述第一層是接觸表面，所述第二層是第一層的支撐基礎(chǔ)。
全文摘要
一種復(fù)合觸點，它包括第一層和第二層，所述第一層含有Cu－Cr混合物，其中平均粒徑為0.1－150微米的Cr粉或粒子，與平均粒徑為0.1－150微米的Cu粉或粒子，以這樣的比例混合起來15－60重量％Cr，余量為Cu。所述第二層含有Cu。第一層與第二層彼此結(jié)合起來，同時，第一層的Cu從第一層與第二層之間的界面進入第二層20－100微米的范圍，第二層的Cu從該界面進入第一層20－100微米范圍內(nèi)。
文檔編號H01H1/02GK1674180SQ20051005618
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者奧富功, 草野貴史, 本間三孝, 山本敦史, 関経世, 長部清 申請人:株式會社東芝