烧结体和电极、它们的表面压紧方法、用该法制造电极的方法、以及断路器的制作方法

专利名称：烧结体和电极、它们的表面压紧方法、用该法制造电极的方法、以及断路器的制作方法
技术领域：
本发明涉及烧结体、其表面压紧方法、用该方法加工电极的方法及制造方法和真空管等断路器。
背景技术：
真空断路器是通过开关配置在真空容器内的可动电极和固定电极之间，进行高电压或大电流的开关的。在这样的真空断路器中，在断路时可动电极和固定电极之间产生电弧。认为这种电弧是电极材料成分的电离气体或热电子。可动电极和固定电极之间的电弧在该电离气体充分扩散时，即可消失。然而，在这之前，提高再起动电压时，可动电极和固定电极之间再次产生电弧，不可能形成断路。因此，为了避免这种现象，要求真空断路器具有很高的断路性能。
已知对这种真空断路器的断路性影响最大的是面向电极的电接触面接触点材料部的材料特性，进行了各种体系材料的实验。其结果，作为电极材料，最好采用Cu-Bi和Cu-Te等熔解铸造合金、或，Cu-Mo和Cu-W等烧结合金。
对于真空断路器的电极，要求断路电流大、耐高压电、具有充分导电率、发热小，可动电极和固定电极之间不熔敷等性能。因此，广泛使用能很好平衡所有性能的Cu-Cr合金作电极材料。在该体系材料中也可使用添加Al、Si、Ta、Nb、Be、Hf、Ir、Pt、Zr、Si、Rh、Ru等第3种元素的材料。
作为这种真空断路器的电极制造方法，最廉价的是使用烧结方法，最近已得到广泛地应用。然而，利用烧结法制造电极时，烧结后，电极内部仍残留1-10％的孔隙，存在着电极导电率降低的问题。
当电极孔隙率很高时，导电率会很低，在热扩散率减小方面，由于产生很多焦耳的热，所以电极通电时，温度大大提高。由此，电极的电接触面很容易劣化。就真空断路器的断路性能而言，由于在接触点的温度升高，真空断路器在断路时，由于大量的金属元素气化或电离，推迟了电弧的衰减，导致真空断路器的断路性能降低。
为此希望提高电极密度。在利用烧结制作电极时，为提高电极密度，采用了种种办法。
例如，作为提高烧结后材料的相对密度一般采用的方法，有在烧结后照旧在高温下进行铸造的烧结铸造法。然而，以前这种烧结铸造法，铸造设备和铸造型具都很昂贵，必须加大设备投资。
作为只提高表面密度的方法，已知有特开昭49-17311号公报中记载的喷丸硬化法。然而，这种喷丸硬化法也需要专用设备、除了加大设备投资外，在对象件很脆时，还存在易产生破片的问题。
利用压延将烧结后的制品进行压缩的方法公开在特开平8-143910号公报中。然而，使用这种表面压延的方法，和上述方法一样，需要很大的设备投资。加工对象也限于板状物。
进而，如特开平11-250783号公报中公开的那样，在真空管用接点材料中试用了Cu-TiC系合金等。作为既能使电极的组成分布均匀又能提高密度的方法，也可使用烧结溶浸法，将电极的高功能化作为目的，使不同物性的材料一体化的电极也已实用化。例如，将提高机械强度和减少组装工时为目的，通常将2种以上的金属合金的接点材料部分，和Cu等高导电率材料的单相合金的其支撑构件，在金相学上形成连续构造的一体溶浸电极，公开在特开平7-29461号公报中。
最近，作为可提高电极性能的加工方法，在特开平11-250782号公报中，提出一种方案，固定被加工物，使其旋转，使用超硬度切削工具切削除去被加工物的端面后，在第1道工序中，一边使被加工物正转，一边用金刚石刀片进行切削去除加工，在第2道工序中，边使被加工物反转，边使用比第1道工序突出0mm～0.005mm的金刚石刀片后面，通过抛光加工修整被加工物的被加工面，以提高被加工物面的表面光洁度。
该技术，使被加工物的被加工面形成平滑的表面，不存在断路时引发电弧放电的突起点，以提高断路性能。然而，在该制造方法中，仍期待提高耐电压性，而且也不能改进烧结材料的导电率。原因是利用这种方法，将提高断路器用电极的性能作为目的，利用加工从表面减少有效范围内的孔隙率时，必然造成板厚度减少，为了不造成板厚度减少到进刀量以上，例如，使用切削加工用金刚石刀片的背面，以0～0.005mm的进刀量进行抛光时，板厚度和内部孔隙率几乎都没有减少。
发明的简要本发明的目的是提供一种具有优良电流断路特性的廉价断路器，断路器中使用的电极、制造该电极的方法和表面压紧的方法，和利用该表面压紧方法使表面至少一部形成密实的烧结体。
为了达到上述目的，本发明中提供的电极，是具有全部由同一种材质形成的电极本体，从该电极本体的电接触面到规定深度的导电率比整个电极本体的导电率高的电极。上述规定的深度，例如可以取为电极本体厚度(从电接触面到背面的厚度)的一半。此处所说的背面是指电接触面相反侧的面。
本发明中，上述规定的深度为2mm，可将从电极本体的电接触面到2mm深的导电率取为整个电极本体导电率、或从电极本体背面到2mm深度导电率的1.2倍以上。
进而本发明中提供的电极，是具有电极本体，从该电极本体的电接触面到规定深度(例如0.5mm)的孔隙率，低于该整个电极本体孔隙率的电极。
在本发明的电极中，可以在电极本体上设置由电接触面达背面的贯通孔，也可在电接触面上设置沟槽。本发明电极的电极本体最好由烧结合金形成。电极本体的平均孔隙率最好为1～10vol％。
进而在本发明中，提供具有上述本发明电极的断路器。
在本发明中提供一种表面压紧方法，即将被加工物固定住，一边使其旋转，一边用切削工具切除被加工物表面的一部分，形成被加工面，再利用抛光工具对被加工面进行抛光加工并使被加工面后退，利用塑性变形使被加工面部分压紧，另外还提供一种利用该方法，使表面的至少一部分压紧的烧结体。
对于抛光工具可使用铣刀型抛光工具。若使用铣刀型抛光工具，可预先在被加工面上设置沟槽等，即使不利用车床进行加工时，也可进行抛光。
利用抛光加工使被加工面的后退量，为了确保电极厚度的精度，最好取为300μm以下。当设定抛光条件使后退量很大时，由于材料孔隙率的偏差，有时会导致电极的精加工厚度产生偏差。另一方面，以使后退量在300μm的条件下，对孔隙率10％的电极进行抛光加工时，能充分减少离影响电极性能的电接触面2mm范围内的孔隙率。
本发明的这种表面压紧化方法中的被加工物，烧结体特别适宜，除了上述电极本体外，汽车和发电机等导向装置、衬套、凸轮环、滑轮、齿轮等成型后希望提高特定部位的强度，或者提高表面硬度的烧结构件(烧结体)最好。
实施表面压紧化方法的被加工面，没有特殊限定，可根据被加工物的形状和加工目的适宜选择。例如，被加工物的外周面、内周面、端面、贯通孔内壁等，都可作为被加工面。
在被加工面上设置沟槽时，被加工物和上述抛光工具的相对移动与被加工面平行，而且，根据整个被加工面与上述抛光工具接触的工具路过的途径进行抛光加工，除了沟内壁，可对被加工面部分进行密实化。
本发明中提供了具有利用上述本发明表面压紧方法使电极本体表面的至少一部分压紧的工序的电极制造方法。作为这种压紧化工序以外的其他工序，例如可设有将导体粉末作原材料，对电极本体进行成形加工得到成型体的成形工序，和将该成型体进行加热、烧结得到电极本体的烧结工序。


参照附图，从如下描述可更加清楚本发明的特征、目的和优点。
图1(a)和图1(b)是实施例1～3中制作的电极示意图。
图2是实施例1-3中制作的断路器图。
图3(a)～图3(h)是实施例1～3中的电极制造工序示意图。
图4A和图4B是显示电极断面的显微镜照相图片。
图5是烧结材料导电率测定部位的示意图。
图6(a)和图6(b)是电极加工中所用超硬度切削工具的示意图。
图7是电极加工中所用抛光工具的示意图。
图8是图7中抛光工具的弹簧特性的曲线图。
图9是烧结材料断面的维氏硬度分布的示意曲线图。
图10是旋速对板厚减少量影响的示意曲线图。
图11是输送速度对板厚减少量影响的示意曲线图。
图12是粗加工的输送速度对抛光加工中板厚减少量影响的示意曲线图。
图13是粗加工后和抛光加工后，烧结材料的板厚减少量不同引起台阶的断面曲线图。
图14是电极加工中所用无弹簧抛光工具的示意图。
图15是使用无弹簧抛光工具时，抛光量对板厚减少量影响的示意曲线图。
图16是一边改变抛光量一边反复进行抛光加工时，板厚减少量和IACS％关系的示意曲线图。
图17是抛光量对板厚减少量影响的示意曲线图。
图18是抛光量对板厚减少量影响的示意曲线图。
图19是孔加工用抛光工具的示意图。
图20是铣刀型抛光工具的示意图。
图21是实施例3中的电极加工方法的示意图。
发明的详细说明本发明的电极最好在电极本体的电接触面和背面之间设置贯通孔。本发明的电极最好在电极本体的电接触面上形成沟槽。
根据本发明，从电极本体的电接触面到深度2mm范围内的导电率，与断面的导电率或从背面到2mm深的范围内导电率比较，可大1.2倍以上。这样作时，可使电极本体电接触面的导电率比断面或背面的导电率高20％以上。
根据本发明，使从电极本体的电接触面到规定深度(例如0.5mm)范围内的孔隙率小于电极整体的平均孔隙率，不需要像以前那样大量的设备投资，只以简单的工序，就能制造出电接触面密度高的电极，所以能降低电极的制造费用。
本发明的电极中，电极本体的电接触面侧表面的导电率(即，从表面到规定深度范围内的导电率)大于电极本体的导电率、所以不会在电极本体的电接触面上产生大量焦耳热，通电时温度升高也不大。由此，能防止电极本体电接触面劣化。本发明的电极，断路时电弧不会延迟衰减，提高了断路性能。
进而，本发明的电极，在广泛使用工作机械的压紧化工序中，由于降低了电极本体电接触面的孔隙率，提高了导电率，所以不需要像以前那样大量的设备投资，只以简单工序就能廉价制造。本发明的电极，由于表面导电率高，所以特别适于断路器。
根据本发明的加工方法，利用抛光工具对被加工物端面的被加工面进行抛光，使被加工面后退，由于塑性变形使被加工物的被加工面压紧。由此，被加工物的被加工面部分孔隙率减少，被加工面部分致密变硬，所以能提高被加工面部分的强度，加工导电体烧结物时，可提高表面导电率。对被加工面没有特殊限定，可根据外周面、内周面、端面、贯通孔内壁等被加工物的形状和加工目的适当选择。
本发明的加工方法中，被加工物和抛光工具的相对移动与被加工物端面的被加工面平行，而且，根据使抛光工具与被加工物的整个被加工面工具经过的途径进行抛光加工，使加工面部分压紧，即使预先在被加工物的被加工面上形成沟槽时，除了被加工物的沟槽部分外，被加工面部分的孔隙率可减少，并能提高被加工面部分的强度(和导体时的导电率)。
推荐实施例的说明以下利用

本发明的实施例，但本发明不受其限制。在以下各实施例中，制作以Cu-Cr为主成分的烧结后材料形成的真空断路器用电极，但本发明对其他烧结材料也能获得同样的效果，适用对象也不只限于电极。可根据抛光工具的材质、形状、抛光加工条件等，适当变动。
<实施例1>
A.电极和断路器的构造本实施例中制作的电极1的断面图和平面图分别示于图1(a)和图1(b)。电极1的电极本体1a由具有微细孔隙的烧结体形成(Cr和Cu的烧结合金(Cr∶Cu＝25∶75)(重量比))。电极本体1a的平均孔隙率为1～10Vol％。
在电极本体1a上，在形成接点的电接触面4a和背面4b之间，沿中心轴线设有贯通孔1b，在电极本体1a的电接触面4a上形成3个沟槽。在面向电极1的电极本体1a的电接触面4a的端部上，整体地形成压紧的接点部分。
本实施例的电极本体1a由均质化材料形成，只是电接触面4a部分被压紧减少了孔隙。即，从电极本体1a的电接触面4a到0.5mm深的范围内的孔隙率小于电极本体1a的平均孔隙率。
据此，在本实施例的电极1中，从电极本体1a的电接触面4a到规定范围内的导电率，大于电极本体1a断面的导电率或从背面4b到规定深度范围的导电率。即，从电极本体1a的电接触面4a到2mm深的范围3内导电率，与断面导电率或从背面4b到2mm深范围3b内导电率相比，分别大1.2倍以上。
以下利用图2说明由本实施例制造的断路器。本实施例的断路器是利用外力使可动导体8工作，通电时，使接触的可动电极6和固定电极5分离，形成断路的真空断路器(真空管)V。固定电极5和可动电极6分别使用了本实施例的电极1。
本实施例的真空管V具有固定电极5、与固定电极相对设置的可自由接触分离的可动电极、与固定电极5连接的固定导体7、与可动电极6连接的可动导体8，使可动导体8直线移动的导板9、形成真空容器的陶瓷筒10、使陶瓷筒10的上端开口封堵的固定侧端板11，设在可动导体8外侧的波纹管12、封堵陶瓷筒10的下端开口的可动侧端板13，临近可动电极6的下侧设在可动导体8上的波纹管密封件14，和设在陶瓷筒10内侧的中间密封件15。
真空管V，为保持内部真空形成封闭，固定电极5侧，在陶瓷筒10、固定侧端板11、固定导体7之间无间隙连接。可动电极6侧，可动导体8与形成蛇腹构造的波纹管12上端形成无间隙连接，波纹管12由0.1mm厚的SUS(不锈钢)形成并能伸缩，波纹管12的下端与可动侧端板13形成无间隙连接，可动侧端板13与陶瓷筒10的下端形成无间隙连接。
由于固定电极5和可动电极6之间产生电弧，所以，波纹管密封件14和中间密封件15分别对波纹管12和陶瓷筒10形成保护。
电极1的电接触面4a上的沟槽(图1)，是在真空管大电流断路时，对于固定电极5和可动电极6之间产生的电弧施加横向磁场，利用电磁力进行旋转，以提高真空管V的断路性能，在本实施例中，在固定电极5和可动电极6上形成对称形状的沟槽。
认为在电极1的电接触面4a上形成的沟槽2形状可以是各种形状的。本发明不受本实施例中沟槽的形状所限定，本发明也适用于不存在沟槽的电极。
B.电极的制造方法以下对本实施例中的电极制造方法借助图3进行说明。
在本实施例中，首先，如图3(a)所示，将金属粉末Cr粉末32a和Cu粉末32b作原材料并进行计量(计量工序)。这时，希望Cr粉末32a和Cu粉末32b分别为25重量％和75重量％。
以下如图3(b)所示，将Cr粉末32a和Cu粉末32b混合，形成混合粉体32c(混合工序)、如图3(c)所示，以规定的压力对混合粉体32c进行压粉成形，形成成型体(压粉体)32d后(成形工序)，如图3(d)所示，将压粉体32d置于炉33内，以1000℃的高温进行烧结，形成电极本体的烧结体34(烧结工序)。
接着，如图3(e)所示，使用具有自动转换工具(ATC)功能的车床(未图示)，利用车床的卡盘爪35将烧结体34固定住，用超硬度切削工具16对烧结体34的外周面和背端面进行粗加工后，再利用超硬度钻头37在烧结体34上形成贯通孔1b，进行穿孔加工，进而利用超硬度精加工工具36对烧结体34的外周面和背端面进行精加工(背面侧加工工序)。
之后，为了对形成电极电接触面的烧结体34端表面侧进行加工，将由车床卡盘爪35固定的烧结体34转换卡住，如图3(e)所示，用超硬度切削工具16对烧结体34的外周面和端表面进行粗加工，再用粗加工工具36对烧结体34的外周面和端表面进行精加工后，再用内径精加工工具38对烧结体34贯通孔1b的内周面进行精加工(表面侧加工工序)。
接着，如图3(f)所示，在同一加工机上，使用图7所示抛光工具39对形成烧结体34电接触面的端表面进行抛光加工后(压紧工序)，如图3(g)所示，由机加工中心使用超硬度端铣刀40在烧结体34的端表面上进行沟槽加工，在烧结体34电接触面4a的端表面上形成沟槽2。这样制造出电极1，如图3(h)所示。
在本实施例中，通过图3(e)所示的形成电极1电接触面4a的烧结体34端表面的粗加工，和图3(f)所示烧结体34端表面的抛光加工，大大提高了电极1的性能。
C.电极的评价根据本实施例得到的电极的显微镜照相图像示于图4A和图4B。图4A是从电极1的电接触面4a到0.5mm深的范围内接点部分3的断面示意图，图4B是电极本体1a的中央部分的断面示意图。正如这些图所明确的，接点部分3的孔隙率小于电极本体1a整体的平均孔隙率，提高了电极1接点部分3的导电率。
形成电极1的烧结材料在烧结后的理想密度、测定密度和孔隙率示于表1。
如表1所示，烧结材料烧结后的理想密度、测定密度和孔隙率分别平均为8.441g/cm3、平均为8.151g/cm3、平均为3.4％，另外利用阿基米德法测定孔隙率。
表1

对于形成电极1的烧结材料在烧结后、粗加工后、抛光后的电接触面、断面、背面，测定涡电流方式形成的导电率，(International Annealed Copper Seandard略称IACS％)，结果示于表2。本发明中，使用直径53mm、厚度11.7mm的25％Cr和75％Cu的烧结材料，对烧结后，粗加工后、抛光后烧结材料的电接触面、断面、背面测定IACS％。
表2

IACS％是将软铜线作为基准的导电率的相对值。在本实施例中，所用的测定方法是使直径10mm的测定子与烧结材料的测定部位表面接触，将涡电流的变化换算成电阻。该测定方法可测定从烧结材料表面到大约2mm范围内的导电率。该范围与付与电极1断路性能的范围大致相同。对本实施例中IACS％的测定，如图5所示，是对形成烧结体34的烧结材料电接触面4a、背面4b和断面4d进行的。
如表2所示，在对烧结材料只进行烧结的状态下，孔隙率很高，各部位的IACS％都很低，电接触面26.4％、断面28.2％、背面27.5％。与其相反，经过粗加工后，电接触面30.8％、断面27.8％、背面26.5％，进一步进行抛光加工后，电接触面36.4％、断面27.7％、背面25.2％，由此可知电接触面的IACS％，通过加工而增高。
可把断面的IACS％看作是烧结后烧结材料的导电率。因此，根据这些结果，可以认为，通过对烧结材料进行抛光加工，将抛光加工后烧结材料电接触面的导电率与烧结材料断面的导电率比较，提高了1.3倍。
利用抛光工具39对电接触面进行抛光加工时所用加工条件如下。即，在将预加载取为310N的状态下，抛光量取为0.3mm、转速S＝500rev/min、输送f＝0.1mm/rev、将抛光工具39由烧结材料的内周侧向外周侧输送，进行加工。
D.使用工具和加工条件以下对本发明中使用的工具和加工条件作详细讲述。在本实施例中，将由具有微细孔隙的烧结材料形成的被加工物烧结体34固定住，并使其旋转，利用作为切削工具的超硬度切削工具16对烧结体34的端面进行切削加工后，再利用抛光工具39对烧结体34端面的被加工面进行抛光加工，通过抛光加工使烧结体34的被加工面后退，并通过塑性变形使烧结体34的被加工面部分压紧。
超硬度切削工具用于对形成电极的烧结体34的电接触面4a进行粗加工。其正面图和侧面图分别示于图6(a)和图6(b)。本实施例中使用的超硬度切削工具16是单边为16mm、厚度4mm的、超硬度相当于K25的、包复TiN的不重磨刀具，超硬度切削工具16的刀尖半径17为0.8mm。超硬度切削工具16的刀头前角20为0°，切入角19为93°，超硬度切削工具16安装在25mm见方的刀具柄18上使用。
在本实施例中，利用超硬度切削工具16对烧结材料电接触面进行粗加工的条件，是车床主轴的转速S＝500rev/min、切入d＝1mm、输送f＝0.3mm/rev，从烧结材料的外周侧向内周侧边送入超硬度切削工具16，边进行切割。
接着对本实施例中使用的抛光工具39参照图7进行说明。抛光工具39是用于对形成电极的烧结体34电接触面4a进行抛光加工的工具。
抛光工具39，如图7所示，具有20mm见方的柄21、安装在柄21上的台座22、对台座施加荷重的弹簧23、将台座22固定在柄21中防止飞出用的螺栓27、和安装在台座22上的尖端SR(曲率半径)25为10mm的金刚石刀具24。
固定住烧结体34并旋转，用切削工具切削去除烧结体34的外周面或内周面后，再用抛光工具对烧结体34的外周面或内周面的被加工面进行抛光加工，通过抛光加工使烧结体34的被加工面后退，烧结体34的被加工面因塑性变形而压紧。
图8示出了该抛光工具39的弹簧特性。从该图可知，施加在抛光工具39的台座22上的荷重，随着弹簧23变位的增加而成比例地增加。通过防飞出用螺栓27的紧固可给弹簧23施加予压载。
以下改变抛光加工条件，分别测定烧结材料的板厚减少量，进行对加工条件的研究。各测定结果示于图10～图12。
从烧结材料的电接触面的密度变化向深度方向产生分布，为求其总量，可测定烧结材料板厚的减少量。
此处所用的抛光量是指令抛光工具39的金刚石刀具24从烧结材料表面向深度方向进入多少的NC(数据)加工机的指令值。
作为NC加工机的指令值，和切削去除加工中使用的切入一样，但在抛光时，由于弹簧23的变形而脱离开抛光工具39的台座22，所以认为切入的说法不准确。在本说明书中将它作为抛光量对待。由抛光量引起板厚减少的量就是抛光工具39的弹簧23变形量。
图10示出了抛光加工中旋转速度和板厚减少量的关系。从该图可知，认为旋转速度对板厚减少量没有太大影响。
图11示出了输送速度和板厚减少量的关系，从该图可知，当加入输送速度时，板厚减少量趋于减少。抛光加工的条件，将预压载取为250N和310N，分别取为，转速S＝500rev/min、输送f＝0.05mm/rev、0.1mm/rev、0.2mm/rev、0.3mm/rev。
进而改变粗加工的条件，测定抛光加工中的板厚减少量，结果示于图12。粗加工条件，转速取为S＝1500rev/min、切入取为d＝1mm。抛光加工条件，预压载取为310N，转速取为S＝500rev/min、输送取为f＝0.1mm/rev，抛光量取为0.3mm。
从图12可知，当加大粗加工的输送速度时，烧结材料的板厚减少量变小。认为这是由于增大输送速度时，吃力抗力变大，粗加工时，烧结材料表面的孔隙率也稍有减少的原因。这样，通过将前工序粗加工和抛光加工的加工条件适当组合，可进行有效的抛光加工。
以下根据与不进行抛光部分的台阶差，测定从烧结材料的中心在半径15mm的剖位的板厚减少量。得到的粗加工后和抛光加工后的烧结材料的断面曲线示于图13。粗加工后，由表面利用抛光加工产生板厚的减少量为73μm。
接着，对在形成电极的烧结体34电接触面4a的抛光加工中使用无弹簧抛光工具的情况进行研究。本实施例中使用的无弹簧抛光工具50设有间隙26取代弹簧23，如图14所示，具有柄21、安装在柄21上的台座22、间隙26、将台座固定在柄21中防飞出用螺栓27、和安装在台座22上的尖端SR(曲率半径)25为10mm的金刚石刀具24。
使用这种无弹簧抛光工具50通过控制位置进行抛光加工时，研究抛光量时板厚减少量的影响，结果示于图15。抛光加工的条件，转速S＝500rev/min、输送f＝0.1mm/rev，抛光量取为0.05mm、0.075mm、0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.3mm。
即使这种情况，抛光量和板厚减少量也不一致。认为这是由于抛光产生的反力使加工机歪斜，而使抛光工具50脱离所致。抛光量与其他方法相比很大，可知这种抛光工具50在刚性高的加工机中是有效的。
以下使用这种抛光工具50，变化抛光量，反复进行抛光加工，研究板厚减少量和IACS％的关系。结果示于图16。抛光加工的条件为，转速S＝500rev/min、输送f＝0.1mm/rev，抛光量为0.1mm，抛光加工重复次数取为1次、2次、3次。另外，虽然每次抛光量增大0.1mm，但加工机歪斜也不会由重复次数引起变化，板厚减少量每次也只增大0.1mm。
从图16可知，反复进行抛光加工时，虽然板厚减少量增大，但IACS％的提高，也不会像它那样大。为了提高IACS％，可知最好是将板厚减少量取为50μm以上。
关于抛光量对板厚减少量的影响，研究不加预压载的情况，如图17所示，当增大抛光量时，板厚减少量增大。抛光加工的条件，设转速S＝500rev/min、输送f＝0.1mm/rev，抛光量取为0.1mm、0.3mm、0.5mm、1.0mm、2.0mm、3.0mm，不施加预压载。
根据图17所示的结果，可知，根据由弹簧换算的抛光荷重与板厚减少量的关系，研究抛光量对板厚减少量的影响，如图18所示，当增大抛光荷重时，板厚减少量增大。
<实施例2>
将烧结材料作为对象的抛光加工引起的表面压紧方法的效果，并不限于提高导电率。以下对提高强度为目的利用表面压紧方法进行加工的实施例进行说明。
如图2所示，在断路器中，将固定导体7和可动导体8的前端插入固定电极5和可动电极6的内径(直径)约10mm贯通孔内，并固定住。为确保精度，对固定电极5和可动电极6的贯通孔要求更高的内径精度。将固定导体7和可动导体8安装到固定电极5和可动电极6的贯通孔后，由于固定导体7和可动导体8接触，固定电极5和可动电极6的贯通孔内径不能扩大，对于这些贯通孔需要某种程度的强度。
因此，在本实施例中，使用孔加工用的抛光工具对烧结材料贯通孔内周面进行抛光加工，减少贯通孔内周面的孔隙率，提高强度。
即，在本实施例中，如图3(e)所示，固定住烧结体34用钻头37加工成穿孔后，对烧结体34贯通孔1b的内周面被加工面，使用图19所示孔加工用抛光工具51进行抛光加工，通过对烧结体34贯通孔1b的被加工面进行抛光加工，扩大内径，使被加工面后退，由于塑性变形，而使烧结体34贯通孔1b的被加工面部分压紧实。
但，本实施例中，图3(e)所示烧结体34贯通孔1b内周面的内径精加工，由使用内径精加工工具38的切削加工改变成使用孔加工用抛光工具51的抛光加工。
此处所用的孔加工用抛光工具51，如图19所示，具有框架31、设在框架内自由移动的心轴30、在心轴30的从框架31突出的前端部上安装的4个辊子28、和使心轴30移动的调整用螺栓29。
孔加工用抛光工具51的4个辊子28，由框架31内的心轴30支撑着，通过调整用螺栓29使心轴30沿框架31的纵向移动，可调整4个辊子28部分的直径。
具体的加工过程如下。首先，使用比贯通孔1b内径小0.1～0.2mm的钻头37，对电极1的贯通孔1b进行预钻孔加工后，使直径调整到比内径大0.01mm的孔加工用抛光工具51，以转速S＝1600rev/min旋转，以输送f＝0.4mm/rev插入电极1的贯通孔1b中，对电极1的贯通孔内径进行精加工和抛光加工。
在本实施例中，烧结后、钻孔加(粗加工)后，抛光加工后，测定烧结材料断面的维氏硬度，结果示于图9，维氏硬度，可测Cu粒子内。
从该图可知，通过抛光加工，从烧结材料的电接触面到0.5mm的范围内密度增大。正如由图9明确的那样，钻孔加工后烧结材料的表面硬度与钻孔加工后烧结材料的中心硬度比较，没有多少提高。与其相反，抛光加工后的烧结材料的表面硬度为HV76，与抛光加工后烧结材料内部的硬度HV36比较，大大提高。
本实施例中，通过烧结材料表面的压紧和加工硬化，提高了固定电极5和固定导体7、可动电极6和可动导体8的连接部分的可靠性。认为，这种压紧和硬化的效果不限于本实施例中那样的导体，对于其他烧结材料也同样能获得效果。
<实施例3>
在本实施例中，对于为在电接触面4a上形成沟槽2而不利用车床对电接触面4a进行加工的烧结体34，使用铣刀型抛光工具实施抛光加工。
本实施例中使用的铣刀型抛光工具52，如图20所示，具有辊子41、支撑辊子41的心轴42、轴套43和心轴42之间的弹簧44。这种铣刀型抛光工具52有4个辊子41，抛光加工时的旋转直径为20mm。轴套43和心轴42，由键45形成相互不能转动的构造。
在本实施例中，将铣刀型抛光工具52的轴套43安装在机加工中心上，抛光加工条件取转数S＝750rev/min、输送f＝0.4mm/rev，对电极1的电接触面4a进行压紧。
在本实施例中，预先在烧结体34的电接触面4a上形成沟槽2，将其固定住，并使其旋转，利用切削工具的超硬度切削工具16，对烧结体34的端面进行切削加工后，烧结体34和抛光工具39的相对移动，与烧结体34端面的被加工面平等，而且，按照使抛光工具39与烧结体34的整个被加工面接触的工具经过的途径进行抛光加工，通过抛光加工烧结体34的被加工面后退，由于塑性变形，压紧烧结体34的被加工面部分。
这种情况，例如，对于安装在机加工中心卡盘上的电极1，抛光工具39垂直压在电极1的电接触面4a，通过主轴的C轴旋转和抛光工具39向X轴方向移动，如图21所示，沿着抛光路径46，使抛光工具39移动。这时抛光工具39移动的抛光路径46的间隔f取为0.05～0.3mm，在电极1的整个电接触面4a上设定工具路径。这样可对电极1的电接触面4a进行压紧。
本实施例中烧结体34的被加工面通过抛光加工，后退量最大为300μm。
我们已经展示和描述了几个有关本发明的实施方案，但应该理解，所公开实施方案的变化和改进都没有脱离本发明的范围。因此，我们并不打算用更详细的展示和描述限定范围，但应当指出所用的这种变化和改进都在权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种电极，其特征是具有全部由同一种材质形成的电极本体，从上述电极本体的电接触面到规定深度的导电率高于该电极本体的整个导电率。
2.根据权利要求1记载的电极，其特征是上述电极本体的电接触面侧一半的导电率高于该电极本体的背面侧一半的导电率。
3.根据权利要求1记载的电极，其特征是上述规定的深度为2mm，从上述电极本体的电接触面到2mm深的导电率是上述电极本体整体的导电率、或是从上述电极本体的背面到2mm深的导电率的1.2倍以上。
4.一种电极，其特征是具有电极本体，从上述电极本体的电接触面到规定深度的孔隙率低于该电极本体整体的孔隙率。
5.根据权利要求1记载的电极，其特征是从上述电极本体的电接触面到规定深度的孔隙率低于该电极本体整体的平均孔隙率。
6.根据权利要求5记载的电极，其特征是上述规定的深度为0.5mm。
7.根据权利要求1或4的电极，其特征是在上述电极本体上，设有从上述电接触面到达背面的贯通孔。
8.根据权利要求1或4记载的电极，其特征是上述电接触面上设有沟槽。
9.根据权利要求1或4记载的电极，其特征是上述电极本体由烧结合金形成。
10.根据权利要求1或4记载的电极，其特征是上述电极本体的平均孔隙率为1～10vol％。
11.一种具有权利要求1或4记载电极的断路器。
12.一种表面压紧的方法，其特征是将被加工物固定住并使其旋转，利用切削工具将上述被加工物表面的一部分进行切削去除，形成被加工面，利用扫光工具对该被加工面进行抛光加工，使被加工面后退，通过塑性变形使被加工面压紧。
13.根据权利要求12记载的表面压紧方法，其特征是上述被加工物是烧结体。
14.根据权利要求12记载的表面压紧方法，其特征是上述被加工的至少是导板、衬套、联杆、滑轮和齿轮中的一种。
15.根据权利要求12记载的表面压紧方法，其特征是上述抛光工具是铣刀型抛光工具。
16.根据权利要求12记载的表面压紧方法，其特征是在上述被加工面上设有沟槽，上述抛光加工是使上述被加工物和上述抛光工具的相对移动与被加工面平行，而且，按照上述抛光工具与上述被加工面的整个面接触的工具路径进行，除了上述沟槽内壁外，使上述被加工面部分压紧。
17.根据权利要求12记载的表面压紧方法，其特征是通过上述抛光加工使被加工面的后退量在300μm以下。
18.一种电极的制造方法，其特征是具有利用权利要求12记载的表面压紧方法，使电极本体表面的至少一部分压紧的压紧工序。
19.根据权利要求18记载的电极制造方法，其特征是还具有将导体粉末作原材料，加工成电极本体，得到成型体的成形工序、和对上述成型体进行加热、烧结，得到电极本体的烧结工序。
20.一种利用权利要求12记载的表面压紧方法，使表面的至少一部分压紧的烧结体。
全文摘要
电极1的电极本体1a具有孔隙率，使从电极本体1a的电接触面4a到规定深度范围的导电率大于电极本体1a断面的导电率或从背面4b到规定深度的导电率，可提高断路器的断路性能，同时防止电极本体1a的电接触面4a劣化。
文档编号C22C9/00GK1397970SQ0211922
公开日2003年2月19日 申请日期2002年3月20日 优先权日2001年7月17日
发明者浅川洋平, 小野塚英明, 菊地元宏, 湖口义雄, 小林将人, 高桥雅也, 菊地茂 申请人:株式会社日立制作所