DD245526A1

DD245526A1 - Verfahren zur herstellung von manteldraht

Info

Publication number: DD245526A1
Application number: DD28582485A
Authority: DD
Inventors: Walter Kunert; Rolf Siegel; Peter Leis; Frank Markscheffel
Original assignee: Funk A Bergbau Huettenkombinat
Priority date: 1985-12-31
Filing date: 1985-12-31
Publication date: 1987-05-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Manteldraht mit einem Kern aus Edelmetall und einem Mantel aus Unedelmetall, insbesondere fuer die Elektrotechnik. Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung eines Manteldrahtes, das eine vollstaendige Bindung von Kern und Mantel ermoeglicht. Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von Manteldraht, der einen Kern aus metalloxidhaltigem Silber enthaelt. Die Loesung der Aufgabe besteht darin, den Kern in einem gasfoermigen Medium und vermindertem Sauerstoffpartialdruck von hoechstens 21 kPa zwischen 400 und 900C derart zu behandeln, dass eine metalloxidfreie Zone an der Oberflaeche des Kerns gebildet wird.

Description

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kern aus einem Silber-Metalloxid-Werkstoff in einem gasförmigen Medium mit verringertem Sauerstoffpartialdruck, das aus wenigstens einem der Gase Luft, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Stickstoff, Argon, Helium besteht, bei einer Temperatur zwischen 400 und 900⁰C derart behandelt wird, daß eine die Bindung zwischen Kern und Mantel erleichternde metailoxidfreie Zone an der Oberfläche des Kerns gebildet wird, wobei der Sauerstoffpartialdruck höchstens 21 kPa beträgt, die obere Grenze der Behandlungstemperatur unterhalb der Solidustemperatur des metalloxidfreien Silberwerkstoffes liegt und die Dauer der Behandlung je nach der gewünschten Dicke der metalloxidfreien Zone und je nach der Behandlungstemperatur 15 bis 300 Minuten beträgt, danach der Mantel auf den behandelten Kern aufgebracht und der Verbund zum Manteldraht umgeformt wird.

Das gasförmige Medium mit verringertem Sauerstoffpartialdruck kann ein technisches Gas, beispielsweise Stickstoff, Argon, Helium, mit einem üblichen Gehalt an Sauerstoff sein.

Das aus einem Gasgemisch bestehende gasförmige Medium kann auch während der Behandlung des Kerns gebildet werden. Der Sauerstoffpartialdruck des gasförmigen Mediums liegt unter 0,02 MPa. Je geringer der Sauerstoffpartialdruck ist, um so kürzer ist auch die Behandlungsdauer. Die Behandlungsdauer wird nach der gewünschten Dicke der metalloxidfreien Zone des Kerns gewählt. Eine Dicke dieser Zone von etwa 5μηπ ist für eine einwandfreie Bindung von Kern und Mantel ausreichend. Das gemeinsame Umformen von Kern und Mantel erfolgt beispielsweise durch Walzen, Strangpressen, Hämmern oder Ziehen in an sich bekannter Weise.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Ein Kern aus Silberwerkstoff der Zusammensetzung von 10Ma.-% Cadmiumoxid, Rest Silber, mit einem Durchmesser von 22 mm wird in einer Kammer stirnseitig gehalten und von Luft mit einem Sauerstoffpartialdruck von 2 Pa umgeben. Die Kammer wird auf 850⁰C erwärmt. Nach einer Behandlungsdauer von 75 Minuten beträgt die Dicke der metalloxidfreien Zone des Kerns 5/xm. Dieser Kern wird von einem Kupferrohr eingeschlossen, und durch Kaltziehen wird der Verbund an 10mm Durchmesser umgeformt. Kern und Mantel sind vollständig gebunden.

Beispiel 2

Ein Kern von 15 mm Durchmesser aus einem Silberwerkstoff der Zusammensetzung 8 Ma.-% Kupferoxid, Rest Silber, wird in einer Kammer bei 800⁰C strömendem technischem Argon 200 Minuten ausgesetzt. Nach dieser Behandlung beträgt die Dicke der metalloxidfreien Zone des Kerns 15μιη. Dieser Kern wird durch Kalthämmern mit einem Nickelmantel umgeben, und durch Ziehen wird der Verbund weiter umgeformt, so daß der fertige Manteldraht einen Durchmesser von 6mm aufweist, wobei der Kern einen Durchmesser von 4,5mm hat. Kern und Mantel sind vollständig gebunden.

Beispiel 3

Ein Kernvon 20 mm Durchmesser aus einem Silberwerkstoff der Zusammensetzung 8Ma.-% Cadmiumoxid, 2 Ma.-% Kupferoxid, Rest Silber, wird in Graphitpulver eingelegt und der Einwirkung eines Gemisches aus Luft, Kohlenmonoxid, und Kohlendioxid, das durch Reaktion von Luft, die einen Sauerstoffpartialdruck von 21 kPa aufweist, mit dem den Kern umgebunden Graphitpulver erzeugt wird, bei 900⁰C 25 Minuten ausgesetzt. Nach dieser Behandlung beträgt die Dicke der metalloxidfreien Zone des Kerns 8jU.m. Auf diesen Kern wird ein Mantel aus Kupfer-Chrom von 25 mm Außendurchmesser durch Ziehen aufgebracht und der Verbund bis an einen Enddurchmesser von 8mm umgeformt. Kern und Mantel sind vollständig gebunden. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß eine zusätzliche Schicht, die zwar die Bindung zwischen Kern und Mantel fördert, aber gleichzeitig die am wenigsten abbrandfeste Schicht des Manteldrahtes ist, nicht erforderlich ist. Die erzielte Bindung zwischen Kern und Mantel gestattet den Einsatz eines Kerns mit relativ hohem Metalloxidgehalt sowie die Weiterverarbeitung eines erfindungsgemäß hergestellten Manteldrahtes, ohne daß eine Beeinträchtigung der Bindung befürchtet werden muß. Das erfindungsgemäße Verfahren setzt keine Kaltverfestigung der zu verbindenden Flächen voraus, es ermöglicht dadurch die Anwendung hoher Umformgrade bei gleichzeitiger Verringerung der Anzahl von Zwischenwärmebehandlungen und die freie Wählbarkeit der Geometrie von Kern und Mantel. Der Werkstoff für den Kern und den Mantel kann frei gewählt werden, da die Bindung durch Umformung und nicht durch Wärmebehandlung unter Ausnutzung der unterschiedlichen Wärmeausdehnung von Kernwerkstoff und Mantelwerkstoff erzielt wird.

Die Parameter zur Erzielung einer metalloxidfreien Zone des Kerns lassen sich in einem weiten Bereich einstellen, so daß auch die Dicke der metalloxidfreien Zone einstellbar ist. Für eine vollständige Bindung zwischen Kern und Mantel ist nur eine sehr geringe Dicke dieser Zone erforderlich. Vorteilhaft ist außerdem, daß bei den Temperaturen, bei denen die Behandlung des Kerns erfolgt, verschiedene Legierungselemente des Silbers flüchtig sind, so daß die oberflächennahen, beim Zerfall der Metalloxide entstehenden Metalle sich verflüchtigen und folglich bei der Herstellung des Verbundes zwischen Mantel und Kern nicht stören. Die zur Herbeiführung der Bindung erforderliche Umformung erfolgt auf üblichen Umformaggregaten. Erfindungsgemäß hergestellter Manteldraht läßt sich zu Schaltstücken weiterverarbeiten..Die Bindung zwischen Kern und Mantel hält der Einwirkung durch den Schaltlichtbogen stand. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich vorteilhaft auch entsprechend anwenden, wenn flächige Partner, von denen wenigstens einer metalloxid haltig ist, beispielsweise in der Wärme, ggf. unter Anwendung eines die Bindung ermöglichenden Mittels, miteinander zu verbinden sind.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Herstellung eines aus einem Silber-Metalloxid-Werkstoff bestehenden Kern und einem Unedelmetallmantel zusammengesetzten Manteldrahtes mittels Aufbringen des Mantels auf den Kern und Umformen des aus Mantel und Kern bestehenden Verbundes, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern in einem gasförmigen Medium mit verringertem Sauerstoffpartialdruck, das aus wenigstens einem der Gase Luft, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Stickstoff, Argon, Helium besteht, bei einerTemperatur zwischen 400 und 900⁰C derart behandelt wird, daß eine die8indung zwischen Kern und Mantel erleichternde metalloxidfreie Zone an der Oberfläche des Kerns gebildet wird, wobei der Sauerstoffpartialdruck höchstens 21 kPa beträgt, die obere Grenze der Behandlungstemperatur unterhalb der Solidustemperatur des metalloxidfreien Silberwerkstoffes liegt und die Dauer der Behandlung je nach der Behandlungstemperatur und der gewünschten Dicke der metalloxidfreien Zone 15 bis 300 Minuten beträgt, worauf der Mantel in an sich bekannter Weise auf den behandelten Kern aufgebracht und der Verbund zu Manteldraht umgeformt wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Manteldrahtes mit einem Kern aus Edelmetall und einem Mantel aus Unedelmetall. Ein solcher Manteldraht wird insbesondere in der Elektrotechnik eingesetzt und dient beispielsweise^vzur Herstellung abbrandfester Schaltstücke.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Verfahren zur Herstellung von Manteldraht für abbrandfeste Schaltstücke sind nicht bekannt. Es sind Verfahren zur Herstellung von Manteldraht für allgemeine Verwendungszwecke, bei denen die Drahtform erhalten bleibt, bekannt. Ein solches bekanntes Verfahren besteht darin, den aus einem Unedelwerkstoff bestehenden Kern zu reinigen, mit einer die Diffusion fördernden Zwischenschicht zu versehen; danach einen Mantel aus Kupfer aufzubringen und den Verbund durch Warmwalzen und Kaltwalzen an die gewünschte Abmessung umzuformen. Die Zwischenschicht bildet mit dem Werkstoff des Kerns und mit dem Werkstoff des Mantels Mischkristalle. Bei der Mischkristallbildung findet Diffusion statt, die zu einer einwandfreien Bindung der zu verbindenden Werkstoffe führt (DE-PS 746870).

Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Zwischenschicht in vielen Fällen spröde ist und einen relativ niedrigen Schmelzpunkt aufweist. Die Herstellung eines derartigen Manteldrahtes wird dadurch erschwert. Außerdem kann ein derartiger Manteldraht nur für solche Fälle der Elektrotechnik eingesetzt werden, in denen die Zwischenschicht nicht der Einwirkung des Lichtbogens ausgesetzt ist. Abbrandfeste Schaltstücke stehen jedoch bei jedem Schaltvorgang unter der Einwirkung des Lichtbogens.

Ein anderes bekanntes Verfahren zur Herstellung eines Mantels für allgemeine Verwendungszwecke besteht darin, die zu verbindenden Flächen des beispielsweise aus Kupfer-Zinkbestehenden Mantels zu reinigen, wobei wenigstens eine der zu verbindenden Flächen kaltverfestigt ist, den Mantel auf den Kern, der eine größere Wärmeausdehnung als der Mantel aufweist, aufzuschieben, den Verbund wärmezubehandeln, um eine erste Bindung zu erzeugen, und danach im Wechsel umzuformen und wärmezubehandeln, um die gewünschte Endabmessung zu erzielen (US-PS 2947078). Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß der Mantel eine geringere Wärmeausdehnung als der Kern aufweisen muß, wodurch die Wahl der Werkstoffe für den Kern und für den Mantel eingeschränkt ist. Sofern der Mantel eine größere Wärmeausdehnung als der Kern aufweist, muß bis zum Ausbilden einer vollständigen Bindung eine zusätzliche Hülle mit geringerer Wärmeausdehnung als der Kern angewendet werden. Die Anwendung einer solchen Hülle setzt voraus, daß der Mantel relativ dünnwandig ist. Es wird dadurch die Wahl der Geometrie von Mantel und Kern eingeschränkt. Außerdem kompliziert das Aufbringen und Entfernen der Hülle das Herstellungsverfahren. Da wenigstens eine der zu verbindenden Flächen kaltverfestigt sein muß, ist auch die Umformung des Verbundes eingeschränkt. Der zur Erzielung einer vollständigen Bindung von Kern und Mantel erforderliche Umformgrad kann nur in einem mehrfachen Wechsel von Umformung und Wärmebehandlung erreicht werden. Die Wärmebehandlung muß unter Schutzgas erfolgen, damit eine Oxydation des Mantels bis auf den Kern — die die Bildung einer vollständigen Bindung von Kern und Mantel verhindert — vermieden werden kann.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung eines Mar teldrahtes, insbesondere für die Elektrotechnik, der aus einem silberhaltigen Kern und aus einem Unedelmetallmantel besteht und beispielsweise zu abbrandfesten Schaltstücken verarbeitet wird., das eine vollständige Bindung von Kern und Mantel ermöglicht, das ohne die Anwendung zusätzlicher, die Bindung fördernder Zwischenschichten auskommt und eine uneingeschränkte Wahl der Geometrie von Kern und Mantel ohne Einsatz einer zusätzlichen, den Mantel zeitweise umschließenden Hülle gestattet.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Manteldrahtes, der aus einem Kern aus metalloxidhaltigem Silber und aus einem Mantel aus Unedelmetall besteht und vorzugsweise zu abbrandfesten Schaltstücken verarbeitet wird, zu entwickeln, das von einem Aufbringen des Mantels auf den Kern und vom gemeinsamen Umformen von Kern und Mantel ausgeht.