AT231180B - Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktmaterials und danach hergestelltes Material - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktmaterials und danach hergestelltes Material 
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Die relative Erhöhung des Schmelzpunktes ist auffallend, wenn eine Menge von pulverförmigem Sil- ber mit ungefähr 10% Kalziumoxyd gleichmässig vermischt wird. Nach dem Schmelzen erfolgt eine rasche
Erstarrung des Gemisches, und sein Schmelzpunkt erfährt eine derartige Erhöhung, dass bei 17000C ledig- lich eine Erweichung des Materials beobachtet werden konnte, obwohl der Schmelzpunkt des Silbers bei   9600C   liegt. 



   Die Erhöhung der chemischen Widerstandsfähigkeit kann gut beobachtet werden, wenn eine geringe
Menge von   7. 5%oKalziumoxyd   in Silber einverleibt wird. Der erhaltene Stoff konnte in Salpetersäure we-   der gelöst noch mit dieser geätzt werden. 



  Das spezifische Gewicht dieses Kontaktmaterials ist von 10, 5 g/cm, d. h. von dem dem Silber ent-   sprechenden Wert, auf etwa 11, 30 g/cm3 gestiegen. 



   Diese Erscheinungen weisen ausnahmslos darauf hin, dass die Gitter der   Grundstoffkristall6   wahrschein- lich gestört worden sind, etwa in der Weise, wie es bei der Anfertigung von Wolframkörpern und Wolfram- drähten an sich bekannt ist. 



   Wenn das spezifische Gewicht der Metalloxyde dem des Grundmaterial nahe liegt, erfolgt die Ein- verleibung der Metalloxyde zwanglos. Selbst, wenn das spezifische Gewicht des Grundmaterials von dem der Metalloxyde derart verschieden ist, dass die Metalloxyde die Tendenz zeigen, aus dem geschmolzenen Grundmaterial auszuscheiden, kann die Einverleibung der festen Zusatzstoffe durch Einführung in das Grundmaterial im zähflüssigen (teigartigen) Zustand des letzteren bewirkt werden. Wenn dagegen das spe-   zifische Gewicht des Zusatzstoffes um mindestens 15%   geringer ist als das des Grundmaterials, wird zweckmässig ein Bindemetall verwendet, das in der'elektrochemischen Reihe positiver ist als Arsen   (As).   Als ein derartiges Bindemetall hat sich insbesondere Kobalt (Co) bewährt. 



   Es hat sich erwiesen, dass die elektrischen und physikalischen Eigenschaften des Grundmaterials durch die Zusatzstoffe, d. h. Metalloxyde, erheblich beeinflusst werden, wenn diese Stoffe bereits in einer Mengé von wenigen Gewichtspromillen zugegen sind. Im allgemeinen wird die elektrische Leitfähigkeit des erhaltenen Kontaktmaterials im Verhältnis zum Grundmaterial etwas niedriger liegen ; seine Härte dagegen nimmt verhältnismässig rascher zu, so dass einer verhältnismässig viel grösseren Härte eine im Verhältnis nicht viel geringere elektrische Leitfähigkeit zugeordnet ist. In der Regel kann gesagt werden, dass, je grösser die Menge der Zusatzstoffe ist, desto grösser ist die angestrebte Wirkung, obwohl die gegenseitige Änderung von Menge und Wirkung nicht immer linear ist. 



   Die Neigung zur Funkenbildung, Kraterbildung und Materialwanderung kann in an sich bekannter Weise durch Zusätze von Platin, Palladium und/oder Kadmium verringert werden. 



   Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist es zweckmässig, wenn die Zusatzstoffe,   d. h.   die Metalloxyde, in Form eines feinverteilten Pulvers dem Grundmaterial zugeführt werden. Bei Zusatzstoffen, deren spezifisches Gewicht von dem des Grundmaterials wesentlich abweicht, erfolgt die Schmelzung des Grundmaterials lediglich bis zum zähflüssigen Zustand, worauf das feinverteilte Pulver zugesetzt wird. Bei Anwendung eines Bindemetalls   können die ZusatzstoffedemGrundmaterialzugeführt   werden, nachdem sie mit dem Bindemetall zu einem feinverteilten, gleichmässigen Pulvergemisch verarbeitet worden sind. 



   Im folgenden wird die Erfindung an vorteilhaften Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Silber als Grundmaterial gewählt worden ist, obwohl andere Metalle von der erwähnten elektrischen Leitfähigkeit oder deren Legierungen miteinander und/oder mit Silber ebenfalls verwendet werden könnten. 



     Beispiel l :   100 Teile von zweckmässig körnigem Silber (Ag) mit einem   Reinheitsgradvon998%0   werden geschmolzen und das geschmolzene Grundmaterial mit 5 Teilen feinverteiltem Bleioxydpulver (PbO) einheitlich vermischt und dann in eine Gussform vergossen. Nach Abkühlung wird der Gussblock durch Schmiedenzu Stangen mit einemDurchmesser von etwa 5 bis   6 mm verarbeitet und ohne Zwischenglühung   zuDrähten mit einem Durchmesser von etwa 0, 8 mm kaltgezogen. Das erhaltene elektrische Kontaktma- 
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 zeigten bei einer Stromstärke von 0. 2 Ampere bzw. bei einer Leistung von   3, 5 bis   5 Watt und bei einem Federdruck von 200 g unter Anwendung eines Löschkondensators nach 70 x 10 Unterbrechungen Krater, deren Tiefe 510 - 860 Mikron betrug.

   Ihr Kontaktwiderstand war   5, 2 mOhm.   

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    Als aus demselben Material hergestellte elektrische Kontakte in einem Gleichstromkreis bei 220 Volt und 4 Ampere unter einem Federdruck von 20 g 1, 8 X 106 Unterbrechungen ausgesetzt waren, betrug die  
Tiefe der auftretenden Krater 30 Mikron. Lediglich eine geringe Korrosion und 10% Materialwanderung konnte beobachtet werden. 



   Beispiel 2: Gleiche Ergebnisse wie im Beispiel 1 können mit einem elektrischen Kontaktmaterial erreicht werden, das eine gleiche Menge an Zusatzstoff enthält, wobei jedoch anstatt reinen Bleioxyds ein Gemisch von gleichen Teilen Bleioxyd (PbO) und Zinndioxyd    (SnO.)   verwendet wird. 



   Beispiel 3: Eine Menge von 1000 g Silber (Ag) von der im Beispiel 1 beschriebenen Beschaffen- heit wird bei einer Temperatur von 1300 C mit 20 g Kobalt legiert. 1000 g der erhaltenen Legierung werden durch Zuführung von Wärme in einen zähflüssigen Zustand gebracht. Der zähflüssigen Legierung wird eine Menge von 50 g Kalziumoxyd   (CaO)   zugesetzt und das Gemenge gleichmässig vermischt. Das
Material wird geschmolzen und in eine Kokille gegossen. Nach Abkühlung wird der erhaltene Block ge- schmiedet und nachher ohne Zwischenglühung durch Kaltziehen zu Drähten verarbeitet.

   Ein Draht aus   diesem Material mit einem Durchmesser von 0, 8 mm weist folgende physikalische und elektrische Eigen- schaften auf : Härte : 1200 Vickers, Zugfestigkeit : 36, 8 kg/mm, Dehnung : 1% (gerechnet auf eine Länge   von 100   mm),   Kontraktion : 77, 5% und elektrischer   Widerstand : 0, 024 mOhm.   



   Ähnliche Werte können mit einem Grundmaterial-erreicht werden, das zur Gänze oder zum Teil aus
Kupfer oder Aluminium besteht, wobei die verwendeten Verfahren und die Mengen an Zusatzstoffen und Bindemetallen ebenfalls den beschriebenen ähnlich sind. 



   Die erfindungsgemässen elektrischen Kontaktmaterialien können alle einer Wärmebehandlung unterworfen und gezogen werden. 



   Wenn die elektrischen Kontaktmaterialien gemäss der Erfindung umgeschmolzen werden, wird ihr Gefüge bei jeder Umschmelzung feiner, wobei sie ihre vorteilhaften Eigenschaften beibehalten. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktmaterials aus einem metallischen Grundmaterial, dessen elektrische Leitfähigkeit grösser ist als die des Eisens, und einem ober mehreren Metalloxyden, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial, nämlich eines der Metalle Silber, Kupfer, Chrom, Aluminium oder eine Legierung derselben miteinander oder mit Palladium   und/oder   Kadmium geschmolzen, der Schmelze mindestens ein Metalloxyd aus der Gruppe   Erdalkalioxyde,   vorzugsweise CaO, Bleioxyd, Aluminiumoxyd, Thoriumoxyd, Zinndioxyd beigesetzt, das Gemenge des schmelzflüssigen Grundmaterials und des Metalloxyds zu einem gleichmässigen Gemisch vermischt und das Gemisch der Abkühlung überlassen wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass das homogene Gemisch mindestens einmal umgeschmolzen wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzung des Grundmaterials lediglich bis zum zähflüssigen Zustand erfolgt.

   4. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass dem Grundmaterial ein Bindemetall, das in der elektrochemischen Reihe positiver ist, d. h. grössere Sauerstoffaffinität aufweist als Arsen, beigegeben und zu einem homogenen Gemisch verarbeitet wird.

   5. Aus Metall und Metalloxyd bestehendes elektrisches Kontaktmaterial, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem'der Metalle Silber, Kupfer, Chrom, Aluminium oder einer Legierung derselben miteinander oder mit Palladium und/oder Kadmium. besteht, in welchem Grundmaterial ein oder mehrere Metalloxyde aus der Gruppe Erdalkalioxyde, vorzugsweise CaO, Bleioxyd, A10, Thoriumoxyd, Zinndioxyd in Mengen von 0, 5 bis 10% in gleichmässiger Verteilung enthalten sind.

   6. Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 5, bei welchem das spezifische Gewicht des Metalloxyds mindestens um 15% geringer ist als das spezifische Gewicht des Grundmaterials, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial ein Bindemetall enthält, das in der elektrochemischen Reihe positiver ist, d. h. grössere Sauerstoffaffinität aufweist als Arsen, u. zw. mindestens ein Metall aus der Gruppe Kupfer, Blei, Zinn, Nickel, Kobalt, Eisen, Zink, Mangan, Aluminium, Kadmium, Bor. Molybdän, Wolf- : am.