157809. lajstromszámú szabadalom • Érintkezők vákuum árammegszakítókhoz
157809 Az ezüst-szilicium érintkezőt úgy készítettük, hogy tiszta -ezüstöt és tiszta szilíciumot vákuum olvasztással összeolvasztottunk tiszta grafittégelyben. A nagy vákuumot diffúziós szivattyúval tartottuk fenn, folyékony nitrogéngőz vákuum csapdával és az olvasztás „tiszta" feltételeik között történt. A fémeket nagyfrekvenciásán, hevítettük molibdén indukciós tekercs alkalmazásával 30 percig .1050 C°-on, és ezután bugába öntöttük. Az előnyös arány 4—6 súlyszázalék sziliedum és 96—94 súlyszázalék ezüst. Az így előállított bugából ismert forgácsoló eljárással hoztuk létre a kívánt alakú érintkezőt. Az ezüst-nikkel érintkezőt úgy állítottuk elő, hogy a kb. 5 mikron szemcsenagyságú nikkelport hidraulikus présben 2,35 tonna/cm2 nyomáson tömöri tettük acél szerszám és dugattyú alkalmazásával. A tömörített darabot azután nagy vákuumban 20 percig és 800 C°-on zsugorítottuk, majd a zsugorított darabot nagy vákuumban, grafittógelyben, tiszta ezüsttel infiltrálituk 10 percig 1050 C°-on. Az infiltrált darabot szokásos megmunkáló gépeken a kívánt alakra alakítottuk. Az ily módon kialakított érintkező analizálása azt mutatta, hogy az érintkező felületek kb. 70—80 súlyszázalék nikkelt tartalmaznak. Az előnyös nikkeltartalom 65—85 súlyszázalék között van. A fent leírt módon előállított ezüst-szilicium és ezüst-nikkel érintkezőt tartalmazó nagy vákuumban dolgozó megszakító működése azt mutatta, hogy az érintkezők együttműködő fie- lületei között képződött ív az anyagok vegyüléséhez vezet és a kát együttműködő felületen mechanikailag rideg nikikélszilicid film képződik. Sokfajta fázis képződhet, beleértve a Ni.Si-t, Ni3Si 2 -t és NiSÍ2-t is. Azt tapasztaltuk, hogy az érintkezők mechanikailag szilárdak, jó hő- és villamos vezetők és hogy az érintkezők összéhegedésre való hajlama nagymértékben csökkent, valamint csökkent az a tendencia, hogy az érintkezők részleges összeíhegedésének eredményeképpen az érintkezőköin felületi szemcsék vagy fémes szálak húzódjanak ki. Érthető, hogy ilyen szálak vagy szakálak képződése az érintkezők élettartamát befolyásolja és nagymértékben csökkentheti az érintkezők átütési feszültséglét nyitott helyzetben. A találmány nincs korlátozva a fent leírt anyagból készült érintkezőikre. Amennyiben a találmány céljaira alkalmas érintkező anyagok között választani kell, az első feltétel, amit ennek az anyagnak ki kell elégítenie az az, hogy a két különböző anyag közötti kölcsönös reakciót jeliképező fázisdiagramnak állandó összetételű vagy szűk összetétel határok között mozgó közbenső fázisai legyenek, amelyek ridegség et okoznak. Meg kell említenünk, hogy széles összetétel határ között ismert néhány fázis, amely rideg és így nem zárható ki. Magyarázatképpen megjegyezzük, hogy számos olyan metallurgiai eljárás van, amelynél a különböző férnek öisszeolvadnak vagy pedig az egyik fém a másikba beolvad, és ilyenkor 5 a káros közbenső, fázisok képződése jól ismert jelenség, pl. ónnal bevont acél vagy bizonyos fémes rendszerek összeforrasztása esetén. Mindkét említett eljárásnál a közbenső fázisok rétiege képezi az érintkezés leggyengébb részét. 10 Az ón-vas 'vegyület kb. 0,0025 mm vastag vagy ennél vékonyabb, és rendkívül gyorsan képződik, ha i az ón vasra vagy acélra olvad rá. Képződése az idő és hőtmérsékleft függvénye, és gondosan ellenőrizni kell, mivel a ri-15 deg réteg a bevonat elrepedezését és leválását okozhatja. Számos keményen forrasztott kapcsolatnál, mint pl. réz és alumínium vagy réz és titanium esetiében és forrasztott kapcsolatnál, amelynél ón tartalmú ötvözeteket olvasztottak 20 rá rézre, a bizonyos forrasztási és kemény forrasztási körülmények között kialakuló közbenső fázisok rétegeiből származó ridegség komoly problémát okoz. Az ón-vas egyensúlyi diagram vizsgálata azt mutatja, hogy kiét 25 olyan közbenső fázis képződik, amely normál hőmérsékleten stabil, és ez az FeSn és FeSn2. Ez a két fázis képződik ón-vas reakció alatt, amely ridegeéget okoz. Ezek a vegyületek a fázisdiagramban függőleges vonalak mentén je-30 lentkeznek, amely vonalak a fix összetételű vegyületekest jelölik. Egy másik rendszeriben, amelyben merev reakaióteirmékek képződnek, : négy fix összetételű közbenső fázis található, mégpedig Ti2 Cu. TiCu, Ti 2 Cu3, TiCu 3 . A réz-35 -titán rendszerben, amelyben szintén képződnek rideg fázisok, az „epszilon"-nal és „eta"val kis összetételi tartományok vannak jelölve." Amikor azután találtunk olyan különböző fé-40 meíket, amelyek úgy működnek együtt, hogy rideg érintkezőfelületet alkotnak, ezeket az anyagokat meg kell vizsgálni, hogy megállapítsuk, alkalmasak-e vákuum megszakító érintkezőjének anyagául. Ezek a vizsgálatok kiter-45 jednek a gőznyomásra, a villamos ellenállásra és egyéb mechanikai tulajdonságokra, valamint a költségekre. Elképzelhető pl. hogy óntartalmú vákuum megszakító érintkező együtt működik egy másik vastartalmú érintkezővel úgy, hogy 50 a kettő közötti kölcsönös reakció során a kívánt rideg közbenső fázis kialakul, azaz az FeSn és FeSn2, azonban az érintfcezőpár alkalmazását korlátozni fogja a vas nagy villamos ellenállása és az ón kis olvadáspontja. Termé -55 szetesen az anyagok alkalmasságának megítélésiénél nemcsak a fent leírt tulajdonságokat kell figyelembe venni, hanem más, a szakértő számára jól ismert tényezőiket is, mint pl. az árammegszakítás j ellemzőit. 60 A fent leint eljárással kapcsolatban megjegyezzük, hogy az ezüst-szilicium érintkező előállítható ezüst-por és szilicium-por keverékeként is (pl. 90 súlyszázalék ezüst és 10 súlyszázalék 55 szilícium összekeverésével). Amikor a porokat 2
