CH664042A5

CH664042A5 - Verfahren zur herstellung eines kontaktformstuecks und hierdurch hergestelltes kontaktformstueck.

Info

Publication number: CH664042A5
Application number: CH4687/84A
Authority: CH
Inventors: Dieter Prof Dr Dipl-I Stoeckel; Friedrich E Dipl-Ing Schneider
Original assignee: Rau Gmbh G
Priority date: 1983-09-29
Filing date: 1984-09-28
Publication date: 1988-01-29
Also published as: FR2552927A1; GB2147229A; GB8424495D0; GB2147229B; US4574014A; FR2552927B1; DE3335274A1; DE3335274C2

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktformstücks aus einer Metallegierung, insbesondere aus einer Edelmetallegierung, wobei das Formstück in einem oder mehreren Fertigungsschritten zur Bildung eines Kontaktelementes, z.B. als Kontaktniet spanlos verformt wird. Damit entsteht gleichzeitig ein neuartiges Kontaktformstück.

Bei verschiedenen Kontaktelementen bietet die Verwendung einer homogenen Edelmetallegierung Vorteile gegenüber einer heterogenen Anordnung der Metallkomponenten in einem Verbundwerkstoff.

So schränkt beispielsweise die hohe Affinität des Silbers zu Schwefel und schwefelhaltigen Stoffen seine Verwendung als Kontakt werkstoff im Bereich der Schwachstromtechnik erheblich ein. Bei Schwefeleinwirkung, insbesondere unter Feuchtigkeit und bei höheren Temperaturen bilden sich an der Kontaktoberfläche Fremdschichten aus Silbersulfid. Diese erhöhen den Kontaktwiderstand und können zum Versagen der Kontakte führen, wenn die Berührungskräfte bzw. die reibende Kontaktgabe nicht mehr zum Durchdrücken oder Abrieb der schlechtleitenden Fremdschichten ausreicht. Silberlegierungen mit weiteren Edelmetallen sind im allgemeinen gegen die Einwirkung schwefelhaltiger Atmosphäre beständiger. Eine AgPd-Legie-rung, welche 30 Gew.-9b Palladium enthält, ist gegen Schwefeleinwirkungen bereits weitgehend beständig. Eine noch höhere Beständigkeit gegen die Bildung von Silbersulfid zeigen die Legierungen mit höherem Palladiumgehalt von 40-50 Gew.-%.

Härte, Festigkeit und elektrischer Widerstand der Silber-Palladium-Legierung nehmen mit steigendem Palladiumgehalt zu, bis bei gleichen Gewichtsanteilen von Silber und Palladium ein Maximum dieser Werte erreicht wird. Dies bedeutet beispielsweise, dass sich Legierungen mit höherem Palladiumgehalt schlecht spanlos verformen lassen.

Wegen der starken Verfestigung dieser Legierungen bei der Umformung zu Kontaktelementen, beispielsweise zu Kontaktnieten, sowie wegen des hohen elektrischen Widerstandes können derartige in schwefelhaltiger Atmosphäre beständige Legierungen nicht abfallos aus drahtförmigem Vormaterial durch Nietwarmschweissen zu sogenannten Bimetallnieten, z.B. mit Kupferschaft, verarbeitet werden. Es ist vielmehr erforderlich, zunächst ein plattiertes Blech AgPd/Cu herzustellen, aus dem Scheibchen ausgestanzt und anschliessend zu Nieten fliessge-presst werden. Der Materialeinsatz ist hierbei wegen des Stanzgitterabfalls sehr hoch.

Verbundwerkstoffe, bei denen die Metallkomponenten als Fasern, Pulverkörper oder in sonstiger Weise heterogen vorliegen, lassen sich gegenüber Legierungen gleicher Zusammensetzung im allgemeinen, insbesondere in spanlosen mehrschrittigen Formvorgängen, besser verarbeiten. Dagegen zeigen Legierungen in vielen Fällen eine bessere Beständigkeit gegen Umgebungseinflüsse, insbesondere bei schwefelhaltiger Atmosphäre bzw. andere günstige Eigenschaften.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, ein Herstellungsverfahren für ein Kontaktformstück anzugeben, bei dem die gute Formbarkeit von Verbundwerkstoffen, ausgenutzt werden kann, ohne dass im Gebrauch auf die günstigen Eigenschaften homogener Legierungen verzichtet werden muss.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt dadurch, dass aus den Legierungskomponenten ein Verbundwerkstoff hergestellt wird, in dem die Legierungskomponenten heterogen eingelagert sind, dass der Verbundwerkstoff spanlos verformt wird, und dass der Verbundwerkstoff nach der Formung durch eine Wärmebehandlung in eine homogene Legierung überführt wird. Dieses Herstellungsverfahren ermöglicht einerseits eine gute spanlose Verformung, gegebenenfalls bis zum Endzustand, und ermöglicht anschliessend die Herstellung einer Legierung, welche gegebenenfalls günstige Gebrauchseigenschaften aufweist.

Die Herstellung des Verbundwerkstoffes kann in verschiedenen an sich bekannten Verfahren erfolgen. Vorteilhaft erscheint die Herstellung durch Pressen von Pulvermischungen, als Faserverbundwerkstoff, bzw. durch Strangpressen von Wickelkörpern aus Komponentenbändern. Grundsätzlich sind alle Herstellungverfahren für den Verbundwerkstoff anwendbar, bei denen keine ausgeprägte Mischkristallbildung zwischen den Komponenten eintritt.

Die Umwandlung des heterogenen Verbundwerkstoffes in die homogene Legierung kann durch verschiedene Wärmebehandlungen, gegebenenfalls in mehreren Schritten, und unter Umständen nur für einen Teilabschnitt des Materials erfolgen. Zweckmässig erfolgt die Umwandlung in die Legierung durch die beim Erhitzen in fester Phase eintretende Diffusion. Die Umwandlung verläuft im allgemeinen um so schneller, je feiner verteilt die Komponenten im Verbundwerkstoff vorliegen.

An dem fertigen Kontaktformstück lässt sich im allgemeinen gut feststellen, dass es aus einer Legierung besteht, die durch Umwandlung eines heterogenen Verbundwerkstoffes erzeugt wurde. Hierbei treten charakteristische Konzentrationsschwankungen auf.

Bei der Herstellung von Bimetallnieten erscheint es zweckmässig, drahtförmige Abschnitte des Verbundwerkstoffes mit drahtförmigen Abschnitten eines den Nietschaft bildenden Trägerwerkstoffes stumpf zu verschweissen. Die verschweissten Drahtabschnitte werden dann zum Bimetallniet umgeformt und die geformten Bimetallniete einer Wärmebehandlung zur Umwandlung des Verbundwerkstoffes in die Legierung unterworfen.

A usführungsbeispiel:

Zur Herstellung von Kontaktnieten wird zunächst aus einem

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Bündel von 500 Manteldrähten, deren Mantel aus Silber und Kern aus Palladium besteht (Aussendurchmesser 1,2 mm und Kerndurchmesser 0,8 mm), durch mehrfache spanlose Verformung ein Faserverbund werkstoff hergestellt, welcher einen Aussendurchmesser von 3 mm aufweist. Dieser Faserverbundwerkstoff zeigt in einer Silbermatrix 500 eingelagerte Palladiumfasern. Der Gewichtsanteil des Palladiums im Verbundwerkstoff beträgt 48 Gew.-%.

Aus dem drahtförmigen Faserverbundwerkstoff werden in einer an sich bekannten automatischen Zuführungs- und Schweissmaschine Drahtabschnitte von etwa 2 mm Länge hergestellt und mit 5 mm langen Drahtabschnitten gleichen Durchmessers aus Kupferdraht als Trägerwerkstoff stumpf ver-schweisst. Die Schweissung erfolgt zweckmässig als Nietwarm-schweissen durch elektrische Widerstandserhitzung. Die ver-schweissten Drahtabschnitte werden unter Bildung des Nietkopfes und des Nietschaftes durch spanlose Verformung zu einem Bimetallniet umgeformt. Anschliessend unterwirft man die fertig geformten Bimetallniete einer Wärmebehandlung von einer Stunde bei 750°C, wobei durch Diffusion die Umwandlung des Verbundwerkstoffes in die Legierung eintritt. 5 Das erfindungsgemässe Verfahren ist in seiner Anwendung nicht ausschliesslich auf Edelmetallegierungen beschränkt. Ähnliche Vorteile unter Ausnutzung des günstigen Umformungsverhaltens des Verbundwerkstoffes und der besseren Gebrauchseigenschaften der Legierung lassen sich gegebenenfalls auch bei io unedlen Metallen, beispielsweise bei Kupferlegierungen erzielen. Ausserdem kann das Verfahren zweckmässig überall dort angewendet werden, wo im Endzustand des Gebrauchs ein Formstück aus einer Legierung (zwei oder mehrere Legierungskomponenten) vorliegen soll, wobei der Herstellungsvorgang in 15 Form einer spanlosen Formung oder aber auch in sonstiger Weise günstiger am Verbundwerkstoff gleicher Zusammensetzung durchgeführt wird.

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktformstücks aus einer Metallegierung, wobei das Formstück in einem oder mehreren Fertigungsschritten zur Bildung eines Kontaktelementes spanlos verformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Legierungskomponenten ein Verbundwerkstoff hergestellt wird, in dem die Legierungskomponenten heterogen eingelagert sind, dass der Verbundwerkstoff spanlos verformt wird, und dass der Verbundwerkstoff nach der Formung durch eine Wärmebehandlung in eine homogene Legierung überführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundwerkstoff die Komponenten Silber und Palladium enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des heterogenen Verbundwerkstoffes durch Pressen von Pulvermischungen erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des heterogenen Verbundwerkstoffes als Faserverbund werkstoff erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des heterogenen Verbundwerkstoffes durch Strangpressen von Wickelkörpern aus Komponentenbändern erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung von Bimetallnieten drahtförmige Abschnitte des Verbundwerkstoffes mit drahtförmigen Abschnitten eines Trägerwerkstoffes stumpf verschweisst, die ver-schweissten Drahtabschnitte zum Bimetallniet umgeformt und die geformten Bimetallniete einer Wärmebehandlung zur Umwandlung des Verbundwerkstoffes in die Legierung unterworfen werden.
7. Kontaktformstück, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1.