191998. lajstromszámú szabadalom • Vákuumkamrás megszakító és eljárás annak előállítására
5 191998 6 jellemzői és nagy teljesítmények megszakítására alkalmazható. A találmány tárgyát képezi az eljárás is ezen elektróda előállítására. A találmány a kitűzött célt úgy valósítja meg, hogy a vákuum tartállyal és egy pár elektródával kiképezett érintkező elektródák közül legalább az egyiket fő elemként levegőt is tartalmazó kobalt vázú anyagban lévő levegő helyébe fő elemként rezet tartalmazó rézőtvözet, ezüst és kis olvadáspontú, nagy gőznyomású elem, amely szobahőmérsékleten legfeljebb igen kismértékben oldható a rézben van bediffundálva. A feltalálók egy vázszerkezetet állítottak elő Co-porból, melynek igen nagy az áramvezető képessége, nagy az átütési feszültsége, egy igen nagy áramok megszakítására képes Fe-csoportbeli elemet és különböző villamosán vezető fém anyagot vittek be az igy kiképezett vázszerkezet pórusaiba. Vezető elemként rezet, vagy különböző rézötvözetet alkalmaztak. Úgy tapasztalták, hogy igen nehéz tiszta rézzel telíteni a Co vázszerkezetet, mivel a Co-vázszerkezetnek és a tiszta réznek az olvadáspontja olyan közel esik egymáshoz, hogy maga a Co-váz is részben olvadt. így amint az olvadt réz telítette a Co vázszerkezetet, oldódás és erózió jött létre közöttük, és igy a Co vázszerkezet nem tudta megtartani eredeti formáját. Ezt követően a feltalálók megvizsgáltak különböző telítő anyagokat, amelyeket a fent említett Co vázba be lehet vinni. Lényegében a legfontosabb rézötvőzeteket vizsgálták először, mivel az ezüstnek, illetőleg az ezüstötvözeteknek az átütési feszültségre vonatkozó jellemzői nem a legkedvezőbbek, jóllehet az áramlökésekkel szemben tanúsított tulajdonságaik kiválóak. Ezért tehát a rézhez ötvözendő adalékanyagoknak olyanoknak kellett lenniük, amelyek lecsökkenek a réz olvadáspontját, és amelyek alapvetően nem rontják le a kiválasztott vákuumkamrás kapcsolóban a kamra belső nyomására vonatkozó paramétert. Ezek után mint szóba jöhető elemek, megvizsgálták azokat a rézötvözeteket, amelyekben Al, Ag, La, Mg, Mn, Ni, Si, stb. elemeket ötvöztek. Ezeket a különböző rézötvözeteket, amelyek tehát a fent említett elemek valamelyikét tartalmazták, vákuumban megolvasztották, hogy belőle egy olvadt fürdő képződjön, és a Co-alapú vázszerkezetet ebbe a fürdőbe mártották bele. A kísérletek eredményeként azt tapasztalták, hogy az az anyagösszetétel, amelybe réz- ezüst ötvözetet telítettek, igen jó átütési feszültség paramétert és nagy megszakitási áramot mutatott, és az áramvezető-képessége 25 IACSX (International Copper Standard) volt, vagy annál is több, igy tehát a névleges áramot meglehetősen nagyra lehetett megadni. Olyan Co-vázszerkezetet kialakítani, amely alkalmas arra, hogy Co- (Cu- Ag) összetételű ötvözetet hozunk létre könynyű, ha a Co-vázszerkezet porózusságát 10--60%-ra választjuk (az impregnált Cu- Ag ötvözet értéke 10-60 tömeg*) mivel nehézségek mutatkoznak akkor, ha a porózusságot 6 térfogatai fölé akarjuk emelni. Előnyős az, ha a porózusság 30-60 térfogat*. Jóllehet azt is tapasztalták, hogy a telitési képesség javult, ha az alkalmazott Cu-Ag ötvözetben az Ag tartalom 5 tömeg%, vagy ennél több volt, alatta ugyanis a telítés nem volt olyan kielégítő. Ezért célszerű 10 tömegX-ot, vagy ennél nagyobb értéket választani, például optimálisan 50 tömeg%-ot. A kísérletek során egyértelműen úgy találták, hogy a Cu-Ag ötvözet alkalmazása a Co-vázszerkezetben, mivel könnyen telíthető vele a vázszerkezet, előnyös, és a keletkező anyag különböző villamos paraméterei is kielégítőek. A gyakorlatban azok az anyagösszetételek bizonyultak előnyösnek, ahol az Ag tartalom 15 tömeg*, vagy efölött volt, célszerűen 15-20 tömeg* (optimális a 17 tömeg*), mivel ekkor az átütési feszültség nagy értékű lesz. Ha az Ag tartalom 15 tömeg*, akkor a teljesítmény tartomány valamelyest lecsökkent, míg 20 tömeg* Ag már túl sok volt. Ha az Ag tartalom túllépi az 50 tömegX-ot, akkor az átütési karakterisztika már romlott. Ezért tehát célszerű, ha az Ag-tartalmat 2-20 tömeg%-ra választjuk ki, optimális pedig a 4-12 tömeg* érték, ahol a tömegX-ot az egész érintkező elektródára vonatkoztatjuk. Célszerű továbbá, ha a Co-vázszerkezetet fő komponensként Co képezi. Előnyös továbbá a találmány szerint, ha adalékanyagként legalább egy Bi, Pb, TI Te és Se csoportbeli elemet is alkalmazunk, amely egyáltalán nem, vagy csak igen kis mértékben oldható szobahőmérsékleten a rézzel. Ezek az adalékanyagok, vagy ezek közül néhány ugyanis igen nagymértékben javitja az elektródák nem-összehegedési tulajdonságait. A Bi Pb, vagy hasonló elem az olvadt Cu-Ag ötvözetbe tehető bele. Ha a Bi, vagy Pb tartalom úgy van kiválasztva, hogy nagyobb legyen, mint a szilárd oldat határa a réznek a Cu-Ag ötvözethez képest, és ez az érték maximum 3 tömeg*, akkor igen kiváló nem-összehegedési tulajdonságot mutató elektródák állíthatók elő. Ha ez az érték a maximum értéket túllépi, akkor az átütési feszültség lecsökken az egyébként szokásos értékre. A Bi, Pb vagy hasonló elemeket célszerű 0,1-1,0 tömegX-ban bevinni. Az egész elektródához viszonyítva célszerű a Bi, Pb és hasonló tartalmat 0,05-1,0 tömeg* alatti tartományban megválasztani, előnyösen pedig 0,05-0,3 töraegX-ra. Az igy kialakított anyagnak nemcsak az átütési paraméterei rendkívül kedvezőek, de nagy áramok megszakítására is alkalmazható, és az elektródák nem-összehegedési tulajdonságai kiválóak. További előnyként kell megemlítenünk, hogy a tapasztalatok szerint a működtető áram is kedvező kisértékú 3-6 A, és nem érzékeny az áramlökésekre, míg a hagyományos Cu-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
