用于开关应用的电触头顶端和电开关装置制造方法及图纸

一种用于开关应用的电触头顶端(5)。电触头顶端(5)包括主体，主体包括第一层(7a)和第二层(7b)。第一层(7a)布置在第二层(7b)上并且适于在开关操作期间与相应的触头顶端(5)接触。第一层(7a)和第二层(7b)由包括一个或多个元素、化合物或合金的Ag复合材料构成，并且第一层(7a)的硬度低于第二层(7b)的硬度。

Electric contact tip and electrical switch for switching applications

Electric contact tip (5) for switching applications. The top end of the electric contact (5) includes a main body including a first layer (7a) and a second layer (7b). The first layer (7a) is arranged on the second layer (7b) and is adapted to be in contact with the corresponding contact tip (5) during switching operation. The first layer (7a) and the second layer (7b) are composed of Ag composites comprising one or more elements, compounds or alloys, and the hardness of the first layer (7a) is lower than that of the second layer (7b).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于开关应用、特别是低压应用的电触头顶端(contact tip)。该触头顶端包括主体，主体包括第一层和第二层。第一层布置在第二层上并且适于在开关操作期间与相应的触头顶端相接触。第一层和第二层由包括一个或多个元素、化合物或合金的Ag复合材料构成。本专利技术还涉及一种包括电触头顶端的电开关装置。
技术介绍
开关装置、特别是低压接触器常规地被用于不同的负载开关应用，并且电触头顶端的接触材料被选择为用于这些任务。然而，在没有很多负载开关操作的应用的场合中，对开关装置的需要越来越大。这些应用例如是隔离应用和旁路应用。触头顶端的主体一般由银金属氧化物(Ag-MeO)的复合材料组成。触头顶端材料的选择是在多个相反的要求(例如低接触阻力、低冲蚀磨损(erosion wear)和良好的焊接性能)之间的折中结果。希望对旁路应用和隔离应用以及负载开关应用使用相同的触头顶端接触材料。在隔离/旁路应用中，低接触阻力以实现低损失并且因此实现低热问题是主要标准，而在负载开关应用中，触头顶端的寿命是最重要的参数。后者主要取决于触头顶端材料的冲蚀性能。因此，用于在旁路应用/隔离应用以及负载开关应用中使用的现有技术触头顶端的问题在于，对这些应用中的任一种，材料性能都没有最优化。为了得到足够低的接触阻力，现有技术触头顶端中的材料一般含有质量百分比为86％的银、12％的氧化锡和2％的三氧化二铋。这提供了抗冲蚀性与低接触阻力之间的相对良好的折中。具有较少的银的较硬的材料可以提供较低的冲蚀率，但同时会增大接触阻力。较软的接触材料则情况相反。US4672008公开了一种设置有涂层的电触头，该涂层适于防止在触头的外表面上形成分离层或损耗层。该薄层可以通过粉末冶金烧结而产生。US20060239854公开了一种包括外层的触头，该外层适于减小触头的磨损并使触头能够在重载情况下使用。外层具有比触头的内层高的硬度。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供一种用于在旁路应用/隔离开关应用以及负载开关应用中使用的、与现有技术触头顶端相比具有改进的性能的电触头顶端。本专利技术的第二目的是提供一种能够比现有技术更加成本高效益地制造的电触头顶端。该目的通过一种用于开关应用的电触头顶端而实现，该触头顶端包括主体，主体包括第一层和第二层，第一层布置在第二层上并且适于在开关操作期间与相应的触头顶端接触，其中第一层和第二层由包括一个或多个元素、化合物或合金的Ag复合材料构成。该触头顶端的特征在于，第一层的硬度低于第二层的硬度。电触头顶端布置成用于开关应用，特别是用于1000V以下的低压应用。接触阻力和抗冲蚀性取决于触头顶端的主体的硬度，其中高硬度提供了高抗冲蚀性和高接触阻力，而低硬度则提供了低抗冲蚀性和低接触阻力。第一层具有提供低接触阻力的功能。低接触阻力在旁路/隔离开关应用中具有重要意义。第二层具有提供高抗冲蚀性的功能。高抗冲蚀性在负载开关应用中具有特别重要的意义。在隔离/旁路应用中，接触冲蚀几乎可以忽略不计，并且第一层在触头顶端的整个寿命期间提供低接触阻力。另一方面，在负载开关应用中，低接触阻力的重要性较低，并且第一层将在触头顶端寿命的早期被磨损掉。然后，第二层被露出，并且提供耐受负载开关应用的高抗冲蚀性。因此，本专利技术提供了一种能够用于旁路/隔离开关应用和负载开关应用两者的、与现有技术触头顶端相比具有改善的性能的触头顶端。根据本专利技术的一个实施方式，第二层的硬度至少是第一层的硬度的1.2倍高。根据本专利技术的一个实施方式，第一层的硬度在50至140维氏硬度Hv1的范围内，并且第二层的硬度在60至150维氏硬度Hv1的范围内。根据本专利技术的一个实施方式，第一层的电阻率比第二层的电阻率低。为了当在旁路/隔离开关应用中使用时提供低接触阻力，低电阻率特别是对于第一层具有重要意义。根据本专利技术的一个实施方式，第二层的电阻率是第一层的电阻率的至少1.2倍高。根据本专利技术的一个实施方式，第一层的电阻率在1.7×10-8至2.6×10-8Ω·m的范围内，并且第二层的电阻率在1.9×10-8至2.8×10-8Ω·m的范围内。根据本专利技术的一个实施方式，第一层的厚度小于第二层的厚度。第一层的与第二层相比的相对较小的厚度是理想的，因为对于旁路/隔离应用的冲蚀低于对于负载开关应用的冲蚀。根据本专利技术的一个实施方式，第一层的厚度在第二层的厚度的10％至40％之间。根据本专利技术的一个实施方式，第一层的Ag复合材料中Ag的含量高于第二层的Ag复合材料中Ag的含量。与第一层相比较低的Ag含量对于第二层是必要的。因此，与现有技术的触头顶端相比，本专利技术的触头顶端的制造成本降低了，这是因为Ag构成制造成本的大部分。根据本专利技术的一个实施方式，Ag复合材料包括金属Ag基体，Ag基体具有分布在Ag基体中的一个或多个元素、化合物或合金。Ag基体由Ag或Ag基合金以及可能的杂质构成。根据本专利技术的一个实施方式，第一层的Ag复合材料中的Ag的含量在70％至96％的重量百分数之间的范围内，并且第二层的Ag复合材料中的Ag的含量在40％至92％的重量百分数之间的范围内。根据本专利技术的一个实施方式，第一层和第二层的Ag复合材料中的一个或多个元素、化合物或合金从由Ag、Al、Fe、Sn、C、Cu、Cr、Mo、Ni、Co、W、CdO、SnO2、ZnO、Fe2O3、WC、MoC、ZrC、TiB2、ZrB2、AgMo、AgCo、AgNi、AgMo、AgCu、AgCr、AgCo、In2O3、Bi2O3、WO3、MoO3、CuO构成的组中选择。根据本专利技术的一个实施方式，第一层包括具有锯齿的接触区。锯齿具有改善触头顶端与开关应用中的相应触头顶端之间的电接触的功能。根据本专利技术的一个实施方式，第一层和第二层通过烧结代表第一层和第二层的化学成分的压缩粉末混合物来制造。粉末冶金工艺的使用具有如下优点：第一层和第二层能够高质量地制造。根据本专利技术的一个实施方式，主体还包括在第二层上布置在与第一层相反的一侧上的第三层，该第三层具有将电触头顶端附接至电导体的用途。第二层具有彼此相反的两侧，第一层附接至第二层的一侧，而第三层附接至第二层的另一侧。根据本专利技术的一个实施方式，第三层由适于钎焊的材料构成。本专利技术的目的还通过包括根据权利要求1至14中任一项所述的电触头顶端的电开关装置而实现。附图说明现在将通过对本专利技术的不同实施方式的描述并参照附图来更紧密地论述本专利技术。图1示出了包括根据本专利技术的一个实施方式的电触头顶端的电触头。图2示出了图1中的触头顶端的横截面。图3示出了图1中的触头顶端的第一层和第二层的硬度和导电率的曲线图。图4示出了用于制造根据本专利技术的触头顶端的粉末冶金工艺的流程图。具体实施方式图1示出了电触头1，其包括导体3和根据本专利技术的一个实施方式的电触头顶端5。触头顶端5附接在导体3的一端。触头顶端5适于在开关装置的低压开关应用中、特别是低于1000V的电压下使用。触头顶端5包括主体，主体包括第一层7a、第二层7b和第三层7c。图2涉及触头顶端5的横截面，其中公开了三个层7a、7b、7c。第一层7a布置在第二层7b上。第二层7b布置在第三层7c上。第一层7a适于在开关装置中的开关操作期间与相应的触头顶端5相接触。第一层7a的材料具有适合于旁路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于开关应用的电触头顶端(5)，所述触头顶端(5)包括主体，所述主体包括第一层(7a)和第二层(7b)，所述第一层(7a)布置在所述第二层(7b)上并且适于在开关操作期间与相应的触头顶端(5)接触，其中所述第一层(7a)和所述第二层(7b)由包括一个或多个元素、化合物或合金的Ag复合材料构成，其特征在于，所述第一层(7a)的硬度低于所述第二层(7b)的硬度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于开关应用的电触头顶端(5)，所述触头顶端(5)包括主体，所述主体包括第一层(7a)和第二层(7b)，所述第一层(7a)布置在所述第二层(7b)上并且适于在开关操作期间与相应的触头顶端(5)接触，其中所述第一层(7a)和所述第二层(7b)由包括一个或多个元素、化合物或合金的Ag复合材料构成，其特征在于，所述第一层(7a)的硬度低于所述第二层(7b)的硬度。2.根据权利要求1所述的电触头顶端(5)，其中，所述第二层(7b)的硬度至少是所述第一层(7a)的硬度的1.2倍高。3.根据权利要求1和2中任一项所述的电触头顶端(5)，其中，所述第一层(7a)的硬度在50至140维氏硬度Hv1的范围内，并且所述第二层(7b)的硬度在60至150维氏硬度Hv1的范围内。4.根据前述权利要求中任一项所述的电触头顶端(5)，其中，所述第一层(7a)的电阻率比所述第二层(7b)的电阻率低。5.根据前述权利要求中任一项所述的电触头顶端(5)，其中，所述第二层(7b)的电阻率是所述第一层(7a)的电阻率的至少1.2倍高。6.根据前述权利要求中任一项所述的电触头顶端(5)，其中，所述第一层(7a)的电阻率在1.7×10-8至2.6×10-8Ω·m的范围内，并且所述第二层(7b)的电阻率在1.9×10-8至2.8×10-8Ω·m的范围内。7.根据前述权利要求中任一项所述的电触头顶端(5)，其中，所述第一层(7a)的厚度小于所述第二层(7b)的厚度。8.根据前述权利要求中任一项所述的电触头顶端(5)，其中，所述第一层(7a)的厚度在所述第二层(7b)的厚度的10％至40％之间。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·约翰森，D·卡伦，E·约翰森，R·西蒙，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH