AT205759B

AT205759B -

Info

Publication number: AT205759B
Application number: AT231658A
Authority: AT
Inventors: Horst Schreiner Dr.
Original assignee: Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft
Priority date: 1957-07-17
Filing date: 1958-03-31
Publication date: 1959-10-10

Description

Durchdringungsverbundmetall, insbesondere für hochbelastete elektrische
Vorkontakte
Als Werkstoff für Vorkontakte und für unter öl schaltende Kontakte werden WolframKupferverbundmetalle verwendet. die durch Tränkung eines gesinterten Wolframskeletts hergestellt werden. Bei der Tränkung treten im Innern des Skeletts häufig Bereiche auf, dei von der Kupferschmelze nicht ausgefüllt werden. überdies hängen die Wolframteilchen im Skelett wegen der bei der Skelettsinterung verhältnismässig niederen Sintertemperatur nur über dünne Brücken zusammen und besitzen daher nur eine geringe Festigkeit. Hiedurch wird die Lebensdauer dieser Werkstoffe, wenn sie für hochbelastete elektrische Kontakte verwendet werden, herabgesetzt.

Gegenstand der Erfindung ist ein Durchdringungsverbundmetall, das sich insbesondere für hochbelastete elektrische Vorkontakte hervorragend eignet und die oben genannten Mängel nicht aufweist. Das Verbundmetall gemäss der Erfindung besteht aus einem Wolf- ram-Sintergerüst mit einem Gehalt von 1 0/0 bis 5 o/o Kupfer und 0, 5 % - 2 % Nickel ; als Tränkmetall ist Kupfer oder Silber oder eine Legierung dieser Metalle bevorzugt.

Das Durchdringungsverbundmetall ge mäss der Erfindung wird in der Weise hergestellt, dass eine Pulvermischung aus 98, 5 /o-93 o/, Wolfram, 1 o/o-5 o/o Kupfer und 0, 5 o/o - 20/o Nickel gepresst und bei einer solchen Temperatur gesintert wird, dass eine flüssige Phase auftritt ; hiedurch wird eine hohe Brük- kenfestigkeit des Gerüstes erzielt. Anderseits muss die Sintertemperatur so bemessen werden, dass ein Porenraum erhalten bleibt, also keine Dichtsinterung erfolgt. Hiezu wird vorzugsweise eine Temperatur zwischen 11500 C
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reduzierender oder in inerter Atmosphäre oder im Vakuum durchgeführt werden. Anschlie- ssend erfolgt die Tränkung des so hergestellten Skeletts mit Tränkmetall. Dies kann z.

B. so erfolgen, dass das Tränkmetall auf das Skelett aufgelegt und dann in reduzieren- der Atmosphäre oder im Vakuum geschmolzen wird. Dabei kann das aufgelegte Tränkmetall so bemessen werden, dass sich bei der Tränkung auf der Auflage-oder Gegenseite des Verbundstoffes eine leicht lötbare Schicht des reinen Tränkmetalles bildet. Alle vorstehenden Prozentangaben beziehen sich auf Gewichtsprozente.

Der Vorteil des Verbundmetalles gemäss der Erfindung gegenüber bekannten ähnlichen Werkstoffen beruht auf folgenden Erscheinungen. Durch das Auftreten der flüssigen Phase wird die Festigkeit der Brücken zwischen den Wolframteilchen im Skelett erheblich erhöht. Da die Löslichkeit des Wolframs in der sich während der Sinterung bildenden Kupfer-Nickel-Legierung mit sinkender Temperatur, also bei der Abkühlung nach der Sinterung, abnimmt, bildet sich an den inneren Oberflächen ein überzug dieser KupferNickel-Legierung. Die Erfindung macht nun weiterhin von dem Umstand Gebrauch, dass die benutzten Tränkmetalle Kupfer oder Silber oder eine Legierung dieser Metalle gegenüber einer Kupfer-Nickel-Legierung eine kleinere Oberflächenspannung als gegenüber Wolfram aufweisen.

Dies hat zur Folge, dass diese Tränkmetalle die an der Oberfläche des Gerüstes gebildete Kupfer-Nickel-Legierung wesentlich besser benetzen als ein reines Wolframskelett ; sie saigern sehr gleichmässig in das Skelett ein ohne dass im Innern Hohlräume gebildet werden, wie dies bei den bisher bekannten entsprechenden Werkstoffen der Fall ist. Durch kleine Metallzusätze zum Tränkmetall, z. B. Zn oder Sn, kann die Oberflächenspannung weiter herabgesetzt werden.

Nachstehend werden zwei Beispiele für die Herstellung eines Durchdringungsverbundmetalles gemäss der Erfindung angegeben, wobei die Prozentangaben ebenfalls Gewichtsprozente bedeuten.

1. Beispiel :
Ein feinteiliges Gemisch von 98,5% Wolfram, l% Kupfer und 0, 5 % Nickelpulver wird mit einem Pressdruck von 1 t/cm2 verpresst ; die dabei erreichte Pressdichte beträgt 6, 0 gfcm3. Die Sinterung erfolgt bei 12800 C während einer Stunde in Wasserstoffatmosphäre. Hierbei tritt eine flüssige Phase auf.

Die erreichte Sinterdichte beträgt 9, 12 9/CM3 ; dieser entspricht einem Raumerfüllungsgrad von 0, 487. Auf je 100 g des so hergestellten Sintergerüstes werden 50, 2 g Kupfer als Tränkmetall aufgelegt und dieses im Ofen zwischen 11500 C und 12000 C geschmolzen und dabei eingeseigert. Dabei wird ein Durchdringungsstoff mit einer Dichte von 13,55 g/cm3 erreicht, die einem Raumerfüllungsgrad von 0, 995 entspricht ; er besteht aus 65, 5 % Wolfram, 34, 2 % Kupfer und 0, 3 % Nickel.

2. Beispiel :
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über Beispiel 1 tritt hier bereits bei tieferer Temperatur eine flüssige Phase auf (etwa zwischen 1100 C und 1140 C), weshalb die Sinterung bei tieferer Temperatur durchgeführt werden kann. Man erhält eine Sinterdichte von 9, 0 9/cm3 ; dies entspricht einem Raumerfüllungsgrad des Gerüstes von 0, 50. Die Tränkung des Sintergerüstes wird durch Tauchen in eine Kupferschmelze unter Vakuum vorgenommen. 100 g des Sintergerüstes nehmen dabei 49, 3 g Cu auf. Die Enddichte beträgt 13, 4 g/cm3, was einem Raumerfüllungsgrad von über 0, 99 entspricht.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Durchdringungsverbundmetall, insbeson- dere für hochbelastete elektrische Vorkontakte, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem Wolfram-Sintergerüst mit einem Gehalt von 1 % bis 5 % Kupfer und 0, 5 % - 2 % Nickel besteht, das mit einem an sich bekannten Tränkmetall getränkt ist.

2. Durchdringungsverbundmetall nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Tränkmetall Kupfer oder Silber oder eine Legierung dieser Metalle verwendet ist.

Claims

3. Verfahren zur Herstellung eines Durchdringungsverbundmetalles nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pulvermischung aus 98, 5"u-93 o o Wolfram, 1 o-5 o/o Kupfer und 0, 5 e/o-2''c Nickel zu einem Skelett gepresst und bei einer Temperatur gesintert wird, bei der eine flüssige EMI2.2 CTränkmetall getränkt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sinterung des Skeletts in reduzierender oder in inerter Atmosphäre oder im Vakuum durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkmetall auf das Skelett aufgelegt und dann in reduzierender Atmosphäre oder im Vakuum geschmolzen und dadurch die Tränkung des Skeletts herbeigeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgelegte Tränkmetall im überschuss bemessen wird, so dass sich auf der Auflageseite des Verbundstoffes bei der Tränkung eine leicht lösbare Schicht des Tränkmetalles bildet.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tränkung durch Eintauchen des Skelettkörpers in das geschmolzene Tränkmetall im Vakuum oder in Schutzgas unter vermindertem Druck erfolgt.