如何选择真空灭弧室的触头材料？

真空灭弧室的触头材料既要承担正常和故障情况下的电流导通，还要在关合和开断过程中承受电弧的侵蚀，在打开状态下还要承受高电场的作用，因此真空灭弧室所用的材料要求较高。真空灭弧室触头材料的基本要求如下：

1）真空电弧依靠电极蒸发的金属蒸气维持，但金属蒸气过多则难以形成足够的弧后介质恢复强度，金属蒸气过少则又会在电流较小时不能维持电弧燃烧，造成电流截流，在系统中形成过电压。金属蒸气含量与材料熔点、沸点有关。

2）真空间隙的击穿电压与电极材料关系密切，一般来说，材料硬度越高，耐压水平相对越高，但同时沸点也会较高，不易产生足够的金属蒸气。

3）触头材料需要高导电性和高导热性，这样在导通额定电流时不至温升过高，导热性能好的材料有利于弧后介质恢复。

4）为了防止触头间发生熔焊而导致开断操作拒动，要求触头间熔焊层的强度比触头本体材料低，结构相对较脆，在一定拉力下很容易分开，并且断口相对光滑，没有较大的瘢痕。(www.xing528.com)

5）从电寿命和抗电侵蚀能力角度考虑，要求材料具有一定强度和耐磨损能力。

综上所述，对真空灭弧室的触头材料要求的方面很多，从大多数方面能够满足要求的材料是铜。纯净的电解铜可以将含气量降到很低，它的导电、导热性也比较好，是比较理想的真空灭弧室触头材料。但铜最大的问题是容易发生熔焊，在真空环境下，洁净的铜即使没有电弧烧蚀，只是施加一定压力闭合都可能发生熔焊，当触头分开时会留下疤痕，对维持触头间的电介质强度非常不利。纯铜还有截流水平比较高的问题。

经过多年研究，国内外研发了多种真空灭弧室触头材料，主要是利用纯铜添加少量其他金属，形成合金材料，改善铜的一些性能。目前获得广泛应用的触头材料主要有CuBi、CuTeSe和CuCr三大系列材料。CuBi和CuTeSe系列材料主要用于10kV及以下的中低压真空灭弧室中，CuCr因其耐压水平较高、开断电流大而适用于高电压等级真空灭弧室。铬属于半难熔金属，与铜配合能够较大程度地改善触头性能，特别是晶格和表面微结构方面的特性。以铜和铬构成晶格细密、含气量低的材料并非一件容易的事情，早期研究阶段采用粉末冶金方法往往无法满足要求。近年来改进工艺后采用真空熔炼方法，可以获得高品质的触头材料。目前广泛使用的铜铬材料含铬量为25%～79%，CuCr25和CuCr50材料获得最为广泛的应用。试验研究证明，在铜材料中提高铬的含量能够增强触头硬度，提高抵御电弧侵蚀能力，提高开断电流水平，但当铬含量超过60%以后，其作用不再明显。为了有针对性地改善其他性能，还可以针对开关的特定用途添加少量其他材料。本课题组在研发126kV单断口真空断路器中综合比较了多种铜铬材料，分析了晶格结构差异的影响，最后选用了微晶结构的CuCr25材料，获得了满意的结果。