Verfahren zur Herstellung sparlos verformbarer, für elektrotechnische Zwecke geeigneter Sinterkörper. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von sparlos verformbaren, für elektrotechnische Zwecke geeigneten Sinter körpern.
Es ist bekannt, Silber mit Graphit zu mischen, und zwar sowohl oberhalb des Sil- berschmelzpunktes als auch durch Mischen der gepulverten Bestandteile in verschiedenen genverhältnissen, Zusammenpressen der <B>1</B> Heng Mischung und gleichzeitigem oder nachträg lichem Sintern bei Temperaturen unterhalb des Silberschmelzpunktes.
Nach dem Schmelzverfahren wird gepul- verter Graphit in flüssiges Silber bezw. in eine flüssige Silberkupferlegierung einge- rührt. Diesem Verfahren haften jedoch des halb grosse Mängel an, weil der spezifisch sehr leichte Graphit auf dem geschmolzenen Me tall schwimmt und sich so gut wie nicht mit ihm mischt, gleichzeitig aber auch bei der hohen Temperaturdes flüssigen Metalles ver brennt,
weshalb einheitliche Körper stets gleicher Zusammensetzung nicht erhalten werden können.
Ein weiteres Verfahren, Graphit mit Me tall dadurch zu mischen, dass man flüssiges Metall in Tropfenform in einem Rohr zu sammen mit Graphitpartikelchen in eine Kokille fallen dässt, in der das Metall dann. sofort erstarrt, führt ebenfalls nur zu unein heitlichen Körpern. Bei keinem dieser Ver fahren ist es möglich, sparlos verformbare Körper einheitlicher Zusammensetzung zu erhalten.
Die nachdem Sinterverfahren hergestell ten Formkörper aus Silbergraphit haben zwar eine einheitliche Zusammensetzung. Infolge ihrer grossen Sprödigkeit Massen sie sich jedoch sparlos nicht verformen, sondern können nur durch Sägen, Schneiden oder Schleifen be arbeitet werden. Bereits das Drehen dieser Körper bereitet infolge der geringen Pestig- keit derselben und ihrer geringen Bindung sehr grosse Schwierigkeiten.
Versuche, durch Zusatz anderer Nichteisenmetalle die Festig keit von Silbergraphitkörpern dieser Her steilungsart zu steigern, haben zu keinem Er folg :geführt.
Die beschränkte Bearbeitbarkeit dieser Körper und die grossen Materialverluste, die beim Sägen und Schleifen entstehen, haben eine grössere Anwendung dieser Sinterkörper verhindert.
Die Erfindung schlägt einen Weg vor, diese Nachteile zu vermeiden. Das erfin dungsgemässe Verfahren ist dadurch, gekenn zeichnet, dass eine mindestens<B>60%</B> fein- gepulvertes Silber und 0,1-1.0% Kolloid graphit enthaltende Mischung unter einem Druck von 6000-10000 kg/cm= zu Form körpern gepresst und alsdann unterhalb des Schmelzpunktes des Silbers gesintert wird.
Solche nach -dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellten Sinterkörper zeigen eine so grosse Verformbarkeit, .dass sie sich durch Hämmern, Walzen, Ziehen, Biegen, Stanzen und Prägen in jede beliebige Form bringen lassen.
Bei der bisher üblichen Herstellung von Sinterkörpern aus Silbergraphit wurde ein feinblättriger bis grobblättriger Graphit und ein Silberpulver verwendet, das ein Sehütt- g o<B><I>9000</I> g</B> pro Liter auf- ewicht von<B>1600-22</B> weist, wobei das Verhältnis von Silber zu Graphit zwischen 10-95% Silber und 5 bis <B>90%</B> Graphit schwankt.
Überraschender weise hat sich nun gezeigt, dass bei Verwen dung von ausserordentlich feinverteiltem Gra phit, sogenanntem Kolloidgraphit, in einer Menge bis<B>10%</B> und einem Silberpulver, ins besondere von einem Schüttgewicht zwischen 1000 und 3000 g pro Liter, beim Zusammen pressen der daraus hergestellten Mischung unter sehr hohem Druck vollkommen dichte Körper erhalten werden können, die sich nach erfolgter Sinterung unter Einschaltung von Zwischenglühungen wie eine Legierung span los verformen lassen.
Die spanlose Bearbeitbarkeit dieser Sinter körper ist auf die besondere Form des Kol.loid graphits zurückzuführen. Während selbst feinstgemahlener künstlicher Graphit oder Naturgraphit immer noch deutlich sichtbare Schuppenform zeigt, ist Kolloidgraphit um ein Vielfaches feiner und weist. auch in aus geflockter Form, als sogenanntes Gel, eine kugelige Form auf, die sich der oktaedrischen Form der Silberkristalle so gut anpasst, dass bei der spanlosen Verformung ein Aufreissen an den Kristallgrenzen nicht mehr eintritt.
Ob dabei infolge der feinen Verteilung des Kolloid.graphits eine Legierungsbildung des selben mit Silber eintritt, kann nicht fest gestellt werden. Jedenfalls scheint der kal- f loide Graphit selbst auch eine gewisse Ver- formbarkeit zu besitzen.
Mehrstoffkörper, die Metall und kolloiden Graphit verwenden, wurden bereits für selbst schmierende Apparateteile, z. B. für Lager, Kolbenringe Und Stopfbüchsen, empfohlen. Dabei wurde aber so viel Graphit verwendet, dass dieser einen Film bildete, der die Gleit fläche überzog und selbstschmierend wirkte. Für elektrotechnische Zwecke sind solche s Körper nicht geeignet, denn die Bildung eines Graphitfilmes erhöht den Übergangswider stand.
Der Grad der Verformbarkeit der gemäss der Erfindung hergestellten Sinterkörper hängt weiterhin von der Teilchengrösse des verwendeten Silberpulvers ab. Verwendet. man ein Silberpulver mit einem Schütt gewicht von<B>1000</B> g pro Liter, so erhält man ausserordentlich feinkörnige Körper von ge- j ringerer Verformbarkeit als bei Verwendung eines gröberen Silberpulvers mit einem Schüttgewicht von 30(l0 g pro Liter, das weniger feinkörnige, dafür aber besser ver formbare Körper ergibt.
Dies gilt analog auch bei den Pulvern anderer Metalle, die das Silber teilweise ersetzen können.
Massgebend für die Herstellung eines gut verformbaren Sinterkörpers von der für elek trotechnische Zwecke erforderlichen Einheit- , lichkeit ist eine gründliche Mischung von Graphit und Metallpulver. Sie kann sowohl in trockenem als auch in feuchtem Zustand erfolgen. Mischt man die verschiedenen Pul ver trocken, so erfolgt dies am besten unter , gleichzeitigem Mahlen in einer Kugelmühle, wodurch .der Mischprozess wesentlich be schleunigt wird.
Vorteilhafter erfolgt die Mischung in feuchter Form. Man setzt hierbei zu dem Metallpulver -die entsprechende Menge von in Wasser aufgeschlämmtem Kolloidgraphit und so viel destilliertes Wasser hinzu, dass eine breiartige Konsistenz der Masse erhal ten wird, die dann in einer Knetmaschine bis zur völligen homogenen Mischung bearbeitet wird.
Das Pressen zu Formkörpern kann in einer Stahlmatrize unter einer hydraulischen Presse erfolgen. Es hat sich gezeigt, @dass ein hoher Druck und eine dadurch hervorgerufene hohe Verdichtung des Körpers auf -die nachträg liche Verformbarkeit von grosse . Einfluss ist.
Nur wenig verdichtete Formlinge zeigen keine oder eine nur geringe Verformbarkeit. Der Pressdruck soll zwischen 6000 und <B>10000</B> kg pro cmz liegen.
Weiterhin ist die Menge des in ,den Sinter- körpern enthaltenen Koilloidgraphits von grossem Einfluss auf den Grad Ader Verform- barkeit. Körper bis zu 2 % Graphit lassen sich sehr gut verformen, ja sogar walzen und stanzen, während Körper mit 20 % und mehr Graphit keine spanlose Verformung mehr erlauben. Der Graphitgehalt liegt daher zwi schen 0,1 und<B>10%.</B>
An das Pressen der Formkörper schliesst sich die Sinterung an, die bei Temperaturen erfolgen muss, welche unterhalb des Schmelz punktes des Silbers liegen. Die Sinterung wird zweckmässig unter Abschluss von Luft in einem inerten Gasoder besser im Vakuum -erfolgen. Dabei ist es vorteilhaft, die Tempe ratur innerhalb einiger Stunden langsam auf ihr Maximum ansteigen zu lassen, da sonst ein Aufreissen der Sinterkörper eintritt.
Der Effekt der Silbergraphitkörper als Schleifbürsten besteht darin, dass sich auf dem Kollektor ein sehr dünner :Silberfilm niederschlägt, ,der den Übergangswiderstand von der Bürste zum Kollektor wesentlich ge ringer macht als bei Verwendung von Gra- phitbürsten, bei denen sich ein Kohlefilm auf dem Kollektor niederschlägt. Die Verwendung von Kolloidgraphit zur Herstellung spanlos verformbarer Sinterkör- per beschränkt sich jedoch nicht auf Silber graphitkörper.
Diese zeigen für viele Zwecke eine ungenügende Härte, die bei .den unver- formten Körpern bei etwa 25 Brinell und bei .den verformten Körpern je nach dem Ver- formungsgrad zwischen 40 und 75 Brinell liegt.
Um Sinterkörper ,grösserer Härten zu erhailteu, kann man .daher dem Silber mehr oder weniger grosse Mengen von Edelmetallen und/oder Unedelmetallen in Pulverform zu setzen, wodurch .die mechanischen und elek trischen Eigenschaften -der so .erhaltenen Mehrstoffkörper beliebig geändert werden können.
Solche Metalle sind zum Beispiel Pla- tin, Palladium, Gold, Kupfer, Nickel, Kobalt, Eisen, Chrom, Mangan, Wolfram, M.olybdän, Rhenium, Tontal, Vänadium und Beryllium, wobei entweder eines oder mehrere dieser Metalle in den Mehrstoffkörpern enthalten sein können.
Dabei wird die Menge dieser Metalle in den meisten Fällen 50 % des Sil berinhaltes der Körper nicht überschreiten.
Es hat sich gezeigt, @dass selbst kleine Mengen von Metallen der VI. und VIII. Gruppe des periodischen Systems die span lose Verformung der damit hergestellten Sinterkörper stark herabsetzen, was vermut lich auf teilweise Karbidbildung zurück zuführen ist, während andere Metalle, wie Gold, Palladium und Kupfer auch in Mengen bis 40 % des Silberinhaltes keinen wesent lichen Einfduss auf :
den Grad der Verf orm- barkeit haben.
Im folgenden sind einige Beispiele von Zusammensetzungen von Zwei- und Mehr- stoffkörpern, die sich besonders :gut bewährt haben, gegeben: 1. 0,5 % Kolloidgraphit <B>99,5%</B> Silber 2. 7,0% Kolloidgraphit 93,0 % Silber 3. 1,0 % Kolloidgraphit 85,0 % Silber 14,0 % Gold 4. 1,5 % Kolloidgra.phit 67,0% Silber <B>31,5%</B> Palladium 5.<B>0,5%</B> Koliloidgraphit 97,57o Silber ",o% Nickel 6.
2,0 % Kolloidgraphit 70,0% Silber 98,0, ö Kupfer 7. 0.1% Kolloidgraphit 85,0% Silber <B>10,5%</B> Kupfer 4,4% Wolfram B.
2,5 % Kolloidgraphit <B>77,5</B> % Silber 16,0 % Kupfer 3,0 % Mangan 1,0 % Beryllium Die besonders wertvollen Eigenschaften der erfindungsgemäss hergestellten spanlos verformbaren Zwei- und Mehrstoffkörper sind in ihrem Inhalt an Kolloidgraphit und in ihrem sehr feinen Kristallgefüge zu suchen. Die Körper eignen sich daher sehr gut als Kontaktwerkstoffe für die Herstellung elek trischer L7nterbrecherkontakte und Schleif kontakte.
Sie zeigen neben einer sehr guten elektrischen Leitfähigkeit eine sehr grosse Beständigkeit gegen Funkenbildung und eine nur sehr geringe 31aterialwanderung von einem Kontakt auf den andern. Elektrische Kontakte .aus diesen Körpern sind den bis jetzt aus Edelmetallen und deren Legierun gen hergestellten Kontakten überlegen, da ein Kleben infolge der Umschmelzbarkeit des darin enthaltenen Graphits vermieden werden kann.
Dia die gemäss der Erfindung hergestell ten Zwei- und Mehrstoffkörper infolge ihres Graphitgehailtes kaum zusammenschweissen, können sie ferner zu Schweisselektroden ver wendet werden.