本发明专利技术涉及一种新的触头材料以及该触头材料制成的触头，其中所述触头材料包含BN/TiB2复相陶瓷。本发明专利技术还涉及包含BN/TiB2的陶瓷在断路器中作为触头的用途，特别是作为触头中的电阻的用途，并且涉及一种断路器，该断路器包含使用该陶瓷作为触头材料的触头。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新的触头材料以及该触头材料制成的触头，其中所述触头材料包含BN/TiB2复相陶瓷。本专利技术还涉及包含BN/TiB2的陶瓷在断路器中作为触头的用途，特别是作为触头中的电阻的用途，并且涉及一种断路器，该断路器包含使用该陶瓷作为触头材料的触头。
技术介绍
断路器是电力系统中控制和保护用的电工设备。为了在高电压如24kV的条件下分断大电流如20kA，需要设计出具有特殊环境的特殊装置，例如中压断路器(如M24+或·FP61)或高压断路器。在断路器中，电流断开主要是通过机械系统及其周围的特殊环境来实现的。机械系统以足够的速度使断路器触头相向移动足够的距离从而切断电流。周围特殊环境用于改善并确保触头之间的分离。断路器根据灭弧环境的不同，主要分成五种类型I. SF6断路器作为最常见的断路器类型，其中使用SF6作为灭弧环境，并且通过机械系统切断电流。该开关断路器可以制造成非常小型，并且使用也非常经济(例如，对于24kV的电压而言，尺寸小于375mm)。但是，SF6作为温室气体，已经被限用，今后将逐步被替换。2.空气断路器这是另一种常见类型的断路器，使用空气作为电流切断环境。其缺点在于尺寸太大，例如开关通常大于600mm (对于24kV)。3.真空断路器使用真空作为灭弧环境。然而，这种类型的成本较高(例如比SF6断路器的成本高30% )。4.使用其他特殊气体如N2或CO2作为电流切断环境的断路器。这样可以减少SF6的用量，从而减少温室效应。但是这种技术目前还不成熟，几乎没有实际应用。此外，使用这种技术不可能分断大电流，如空载电流(default current)。5.油断路器在早期的应用中油被广泛地用作电流切断环境。但是目前已经很少使用这种技术，因为危险性太高。随着科技发展以及对环境问题的日益重视等原因，对断路器的需求也日益更新并更严格，例如希望断路器中不含对环境有害的SF6以及具有高功率因素等。尽管目前为止已经针对分断本身进行了大量的开发和研究工作，但是很少有研究涉及使用电阻用于断路器的触头中来降低分断前的电流，而且也没有任何研究涉及用作这种电阻性的合适的触头材料，并且目前更没有相应的(工业)应用。对于这种解决方案中的用于断路器中的触头的电阻材料，甚至没有相关的研究。仅仅在类似的应用中，有人提出了使用粘土陶瓷材料作为电阻用于吸收由短时电流冲击带来的大量能量。相关专利可以参见CN 2802666( “板形陶碳无感电阻器”)。然而这种陶瓷由于吸热性差在使用时受到很大限制。因此，现有技术中仍没有发现可行的用于分断断路器室内部高电流的材料的解决方案。此外，在断路器中，为了降低大电流并灭弧，通常会使用水、水泥或粘土陶瓷(如粘土 /炭黑陶瓷)，但是这些材料存在以下诸多不足I.这些方案并不关注开关本身，而只是设计开关断路器外部的电阻器。2.这些材料的使用极大地增加了外部电阻器的体积。3.这些材料不能承受非常高的温度，或者其电阻率随着温度的变化会发生剧烈变化，例如，上述的粘土陶瓷的短时工作温度不能超过250°C，长期工作温度不能超过200°C。4.长期工作会引起这些材料的氧化问题，并且对电阻率带来不可逆的负面影响，例如电阻率的变化，而这在开关和断路器中都是不能接受的。因此，为了满足目前对环境保护的要求并解决上述问题，迫切需要一种新的电阻材料，其能够在断路器内部用作触头电阻，以及由此得到一种断路器。·
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供一种用于断路器中的触头材料，其中所述触头材料包含BN/TiB2复相陶瓷。在一个实施方案中，所述复相陶瓷材料中还含有选自下列的一种或多种A1N、Si3N4, Ca, Co, Ni, Cr, W Nb。所述复相陶瓷材料在断路器中可以用作电阻性材料。在该BN/TiB2复相陶瓷材料中，BN和TiB2含量之和可以为整个陶瓷的至少90重量％以上，优选至少95重量％以上，更优选至少98重量％以上。在另一实施方案中，在BN/TiB2复相陶瓷材料中，以BN和TiB2的含量计，TiB2为40 55重量％，BN为45 60重量％。优选TiB2为49 50重量％，BN为50 51重量％，以BN和TiB2的含量计。在又一实施方案中，上述陶瓷的热膨胀系数可以为5X 10_6/K 8Χ 10_6/Κ。在另一实施方案中，该所述陶瓷的热导率为40 150W/(m · K)，优选50 120W/(m · K)，所述热导率在20°C下测得。本专利技术的第二方面提供了一种用于断路器中的触头，该触头包括如上所述的触头材料，例如作为电阻性部分，以及任选的导电部分。本专利技术的第三方面提供了包含BN/TiB2的复相陶瓷材料在断路器中作为触头的用途。在该用途的一个实施方案中，所述陶瓷在断路器的触头中用作电阻性部分。在一个实施方案中，所述BN/TiB2复相陶瓷材料中BN和TiB2含量之和为整个陶瓷的至少90重量％以上,优选至少95重量％以上,更优选至少98重量％以上。进一步地，在一个实施方案中，在BN/TiB2复相陶瓷材料中，TiB2S 40 55重量％，BN为45 60重量％ ;优选TiB2为49 50重量％，BN为50 51重量％，均以BN和TiB2的含量计。在又一实施方案中，该陶瓷的热膨胀系数为5X 10_6/K 8Χ 10_6/Κ。在再一实施方案中，所述陶瓷的热导率为40 150W/(m*K)，优选50 120W/(m · K)，所述热导率在20°C下测得。在该用途的再一实施方案中，该陶瓷中还含有选自下列的一种或多种AlN、Si3N4、Ca、Co、Ni、Cr、W 和 Nb。本专利技术的第四方面提供了一种断路器，该断路器包括可分触头，其中所述可分触头包括如上所述的触头材料作为电阻部分。在该断路器的一个实施方案中，所述断路器还包括导电回路、灭弧装置、任选的操作机构。在该断路器的一个实施方案中，该可分触头中还包括导电部分。在该断路器的另一实施方案中，该可分触头为静触头或动触头。附图说明 图I :大电流冲击实验的试验装置照片；图2 :本专利技术中使用的BN/TiB2复相陶瓷制成的触头电阻在大电流冲击实验之前和之后的显微照片。具体实施例方式本专利技术出人意料地发现了 BN/TiB2复相陶瓷在作为触头材料用于断路器的触头时，可以满足在本文开头时提出的需求。本专利技术的第一方面提供了一种在断路器中使用的触头材料，其中所述触头材料包含BN/TiB2复相陶瓷。在本专利技术中使用的“包含BN/TiB2的陶瓷”以及“BN/TiB2复相陶瓷”等术语同义使用，是指由BN、TiB2作为主要成分，优选高于90%重量的结而成的陶瓷，该陶瓷中还可以含有其他调节功能的少量成分或杂质。作为最终陶瓷中主要成分的BN和TiB2，其含量之和优选整个陶瓷的至少90重量％以上，优选在至少95重量％以上，更优选在98重量％以上，例如99重量％。在本文中，如未有特别说明，“ ％ ”均指重量比。此外，可以加入AlN作为陶瓷中的第三成分，由此能够改进陶瓷的机械性能。但是AlN的总重量含量不应超过6 %,优选不超过5 %,例如不超过4重量%、不超过3重量%、不超过2重量％或小于I重量％。此时可以获得更好的机械性能(“TiB2-AlN复相陶瓷的制备与性能研究”，王斌，硕士学位论文，武汉理工大学)。为了满足对烧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于断路器中的触头材料，其中所述触头材料包含BN/TiB2复相陶瓷材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王云涛，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：发明
国别省市：
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