高压开关用钨铜触头材料研究

２ ． Ｉ内部 影 响 因素 ２ ． １ ． １ 结构 尺寸 。 从理论上讲 ， 由于 能 量 比较 分 散 的缘 故 ， 触 头 的 电触头是指位于两个导体 之间的一个 载流连接 点 ， 它具有可断 开 的 特点 ， 主 要 担 负 电 流 的接 通 、 断开 和 负 载 的 任 务 。 电 触 头 的质 量 结构尺寸越大 ， 在使用中其抗 电弧烧灼 的能力就越强 。但 是在实际 由 于受 到整 个 电 器 开 关 结 构 的 限 制 ， 触 头 的 寸 不 可 能 很 直接决定 电气 系统的整体可靠性 。特别 是在 现代化 的大型 电力 系 应 用 中 ， 统， 通讯系统和 自动 控制系统 中， 由于这些系统包含 着上千万 的接 大 。近 来 有 人 研 究 出 中 空触 头 、 插 入 式 触 头 或 加 装 引 弧 角 或 引 弧 环 点， 因此如果其 中一 个或者几个触头 出现失效的状态 ， 就会严重 影 的触头 ， 其 目的一是为 了使产生电弧后 ， 散热较快 ， 二是为 了使触头 响整个系统的工作 ， 导致系统的紊乱甚至整个系统的瘫痪 。 因此 ， 针 在烧 损 后 仍 能 保 持 良好 的接 触 状 态 。 对 电 触 头 材 料 的研 制工 作 在 最 近 几 年 得 到 迅 速 的发 展 ， 由于 钨 具 有 ２ ． １ ． ２制造工艺 。 目前， 铜钨系 电触头材料 国内的制造商普遍使 高熔点 、 高 密度 、 低膨胀系数 的特性 和铜具有很好 的导热 、 导 电性使 用的都是混料 、 压制 、 烧结溶 渗法 （ 或浸溃法） 。所不 同的是有 的用预 得钨铜复合材料电触头具有 良好 的耐电弧侵蚀 、 抗熔焊和高强度等 烧 钨 骨架 熔 融 浸 溃 工 艺 提 取 ， 而有的不用。 近 年来 ， 国 外 为 了提 高 电 优点 ， 这些优点使得钨铜复合材料 自２ ０ 世纪 ３ ０年代 出现 以来就被 触头材料的使用寿命 。 采用 了更为先进的制造工艺 ， 如纤维强化法 、 广 泛 应用 到 电力 、 电子 、 机械和冶金等行业领域 ， 并 在 很 长 一 段 时 间 等静压制一浸溃法 、 烧结 轧制Ｔ艺 、 离 子注入 、 电弧熔炼法等 。 内被用作各类 高压 电器开关的电触头 。 钨铜复合材料 的高耐压强度 ２ ． １ ． ３ 钨粉粒度。 关于粉末粒度组成 ， 即钨粉粒度 的大小对钨铜 和耐 电烧蚀性能 成为推动高压 电器 开关 耐压等级 和使 用功率不 断 系电触头材料性能的影 响 ， 研究表 明， 用较细或较粗 的钨粉制造 的 提高 的重要 根基 ，并使得钨铜 复合 材料成为高压 电器开关 中不 可 触 头 其 抗 电弧 烧 损 都很 差 ， 最 理 想 的是 粗 细 钨 粉 以一 定 的 比例 混 合 缺 少 的 关 键 材 料 。进 入 ２ ０ 世纪 ６ ０年 代 ， 钨 铜 复 合 材 料 主 要 作 为 电 来制造 ， 但需注意 的是不 同成分的触头材料应有不 同的比例混合。 阻 焊 和 电加 工 的 电极 以及 航 天 科 技 中 所 采用 的高 温 材 料 。 直 到 改 革 ２ ： １ ． ４ 应 用 场 合 。实 验 发 现 ， 不 同成 分 的触 头 材 料 有 其 最佳 的适 开 放 后 ，随 着 钨 铜 材 料 生 产 工 艺 的 不 断 改 进 和 材 料 质 量 的 不 断 提 用场合 。例 如 ， 在六氟化硫断路器 中 Ｃ ｕ ２ ０～３ ０ ／ Ｗ８ ０～ ７ ０ ； 在空气或 高， 钨铜复合材料在工业领域才得到 比较广泛和成熟 的应用。２ Ｏ世 真 空 开 关 中 以 Ｃ ｕ ｌ ０ ／ Ｗ ９ ０ ，在 油 断路 器 中 以 Ｃ ｕ ｌ ５ ～２ ０ ／ Ｗ８ ５～８ ０的 纪９ Ｏ年代 ，大规模集成 电路 和大功率 电子器件 的发展使得钨铜复 组分最为抗烧损 。 合 材料作为升级换代 的产 品开始大规模 地被用于 电子 封装和热沉 ２ ． ２ 外部影响 因素 材 料。 在 钨铜 复合材料每一次新应用开发对其质量和性能均提出了 研究认 为 ， 电流 的特性 不同 ， 在通断 过程 中产生 的特性也 存在 新的更高要求 的同时 ， 钨铜 复合材 料新 的制 备工艺也得到了不断促 差 异 ， 同 时对 触 头 的烧 损 强 度 也 存 在 差 别 ， 一 旦 触 头选 定 以 后 ， 其 电
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科 技 论坛
高压开关用钨铜触头材料研 究
马 晓红
（ 河南平高 东芝高压开 关有限公 司， 河南 平顶 山 ４ ６ ７ ０ １ ３ ） 摘 要： 进入 ２ １ 世纪以来， 随 着 经 济社 会 的迅 速 发 展 ， 人 们 对 复 合材 料 的要 求越 来 越 高 。 为 了满 足 高 压 真 空 开关 所 需 的抗 熔 焊 、 耐电 蚀、 高电导 、 低含 气量等特点的要 求， 人们对传 统高压开 关的生产技 术进行 了一 系列工艺上的改进 。具有 高导 电导热性的铜和具有 高温 强 度、 强抗 电弧烧蚀的钨 的 良好 结合使得钨铜复合材料具有一 系列优异性能， 广泛应 用于电接触材料 、 电子封装和热沉材料 中。通过采 用将 纯净钨粉模压成型、 高温烧结 ， 一次完成渗铜 和覆铜 的加 工工艺从 而形成适合 高压真 空开关使 用的钨铜复合材料 电触 头。这种加 工工艺 使得钨骨 架的强度 非常高， 而且钢呈 网状分布 ， 基体 组织细小均匀 ， 并且 气体含量低 、 覆铜层与钨铜基体 结合 紧密 ， 这 些特 点不仅 满足 了
高压 开 关的使 用要 求 ， 而 且 降低 了高 压开 关触 头的 生产 成 本 ， 从 而 获得 了较好 的 经 济 效 益 。 本 文 主要 阐述 钨 铜 材 料 触 头 的优 越 性 及 其 影 响 因素 和 在 高压 开 关 线路 中 的应 用与 展 望 。
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关键词 ： 多孔钨渗铜 ； 高压开关； 触头材料