DE1533374B1

DE1533374B1 - Verfahrenz ur herstellung eines durchdringungsverbundmetalls

Info

Publication number: DE1533374B1
Application number: DE19661533374
Authority: DE
Inventors: Horst Dr Techn Habil Schreiner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-06-03
Filing date: 1966-06-03
Publication date: 1971-04-08
Also published as: US3489530A; CH501055A; FR1561083A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur bis zur völligen Porenfüllung mit Kupfer getränkt. Herstellung eines Durchdringungsverbundmetalls auf Die Wolfram-Kupfer-Nickel-Pulvermischung kann der Basis von kupfergetränkten Wolfram-Kupfer- auch z. B. mit einem der Klopfverdichtung entspre-Nickel-Sinterkörpern, insbesondere für Hochspan- chenden Preßdruck verdichtet werden, nungsschalter mit einem Wolframgehalt zwischen 20 5 Kontakte aus einem nach der Erfindung herge- und 40 Volumprozent, Rest Kupfer und Nickel. stellten Durchdringungsverbundmetall zeichnen sich

Die vom Lichtbogen beaufschlagten abbrandfesten vor allem wegen der hohen Warmfestigkeit und der Kontaktstücke in Hochspannungsleistungsschaltern be- kavernenfreien Tränkung durch einen geringeren Abstehen vielfach aus einem Durchdringungsverbund- brand als die bisher bekannten Durchdringungsvermetall aus Wolfram und Kupfer. Ein Durehdringungs- io bundmetalle des genannten Dichtebereiches aus. Dies verbundmetall besteht bekanntlich aus einem Gerüst dürfte darauf beruhen, daß das erfindungsgemäß herdes hochschmelzenden Metalls (Wolfram), das mit gestellte Durchdringungsverbundmetall wegen der einem niedrigschmelzenden Metall (Kupfer) getränkt günstigen physikalischen, chemischen und elektrisch ist. Die Formteile werden durch Pressen von Wolfram- technologischen Eigenschaften insbesondere unter Öl pulver oder einer Pulvermischung aus Wolfram- 15 bei einer Dichte von etwa 12 g/cm³ ein Abbrand-Kupfer- oder Wolfram-Kupfer-Nickel, Sintern dieses minimum aufweist (F i g. 1). Ein anderer wesent-Gerüstes und Tränken des verfestigten Sintergerüstes licher Vorteil liegt darin, daß ohne Nachbehandlung mit Kupfer hergestellt. Fertigformteile mit guten Außenkonturen erhalten

Es ist bereits ein Durchdringungsverbundmetall werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann bekannt (vgl. deutsche Auslegeschrift 1160 642), das 20 ein Wolfram-Kupfer-Durchdringungsverbundmetall aus einem unter Auftreten einer flüssigen Phase ge- mit einem Nickelgehalt im Sintergerüst von 0,01 bis bildeten Wolfram-Sintergerüst mit einem Gehalt von 1 Gewichtsprozent nach dem Tränken des Sinter-1 bis 5°/₀ Kupfer und 0,5 bis 2°/₀ Nickel hergestellt gerüstes mit Kupfer bei kleinem Sinterschrumpf beim ist und bei dem als Tränkmetall Kupfer oder Silber Sintern des Gerüstes und einem kleinen weiteren oder eine Legierung dieser Metalle verwendet ist. 25 Schrumpf beim Tränken des Sintergerüstes als Form-Zum Herstellen dieses Durchdringungsverbundmetalls teil erhalten werden, dessen Dichte zwischen 11 und wird eine Pulvermischung aus 98,5 bis 93% Wolfram, 13 g/cm³ liegt, wobei spangebende Maßnahmen ganz 1 bis 5% Kupfer, Rest 0,5 bis 2% Nickel zu einem entfallen oder auf ein Mindestmaß beschränkt sind, Skelett gepreßt und bei einer Temperatur gesintert, so daß auch ein bedeutender wirtschaftlicher Vorteil daß eine flüssige Phase auftritt. Anschließend wird 30 gegenüber den bisher bekannten Maßnahmen vorliegt, das Skelett mit dem Tränkmetall getränkt. Die Dichte Ein weiterer Vorteil ist die gute Löt- und Schweiß-

solcher Verbundmetalle, die durch Pressen eines fähigkeit des Durchdringungsverbundmetalls mit den Gerüstformteiles aus Wolfram und Tränken des üblichen Kontaktstück-Trägermetallen, gesinterten Gerüstformteiles mit Kupfer hergestellt F i g. 1 zeigt den Lichtbogenabbrand eines nach

sind, liegt meist oberhalb 13 g/cm³. 35 der Erfindung hergestellten Wolfram-Kupfer-Nickel-

Aus solchem Durchdringungsverbundmetall her- Durchdringungsverbundmetalls. Auf der Ordinate gestellte Formteile zeigen insbesondere in Hoch- ist der Abbrand in 10~^e cm³/As und auf der Abszisse leistungsschalter^ die an Luft, unter Öl oder anderen ist die Dichte γ in g/cm³ aufgetragen. Löschflüssigkeiten eingesetzt werden, beispielsweise F i g. 2 zeigt den Zusammenhang zwischen der

SF₆-Schalter, bereits einen wesentlichen kleineren 40 Zusammensetzung und der Dichte von Wolfram-Lichtbogenabbrand als Kupfer. " Kupfer-Durchdringungsverbundmetall. Auf der Ordi-Es wurden Wege gesucht, den Lichtbogenabbrand nate ist die Dichte in g/cm³ und auf den Abszissen weiter herabzusetzen. ist die Zusammensetzung in Volumprozent bzw. Ge-Auch ein nach einer anderen Variante aus geschütte- wichtsprozent aufgetragen. Der kleine Nickelgehalt tem Wolframpulver und durch Tränken mit Kupfer 45 von 0,01 bis 1 Gewichtsprozent ist wegen des kleinen hergestelltes Durchdringungsverbundmetall zeigt noch Dichteunterschiedes (Nickel: γ — 8,8 g/cm³, Kupfer: keinen hinreichend kleinen Abbrand. Ein solches Ver- γ — 8,93 g/cm³) nicht getrennt nachgewiesen. Der bundmetall hat zwar eine niedrigere Dichte als 13 g/cm³, Raumerfüllungsgrad des Gerüstes ist als Parameter doch eine zu kleine Gerüstfestigkeit und dadurch angegeben.

einen verhältnismäßig hohen Abbrand. 50 Die F i g. 3 bis 6 veranschaulichen die Herstellung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eines Formteiles aus einem nach der Erfindung her-Verfahren zu entwickeln, mit dem es möglich ist, ein gestellten Wolfram-Kupfer-Durchdringungsverbund-Durchdringungsverbundmetall der oben geschilderten metall. In den F i g. 3 und 4 ist das Ausgangspulver Art herzustellen, dessen Abbrandfestigkeit wesentlich jeweils mit 1 und die Keramikform mit 2 bezeichnet, höher liegt als- bei den bekannten Durehdringungs- 55 In den F i g. 5 und 6 sind die angedrehten Lötphasen 3 verbundmetallen. Die Erfindung baut auf der über- gezeigt, mit denen das Formteil mit dem Trägermetall raschenden Erkenntnis auf, daß es durch Verminde- durch Hartlöten verbunden wird, rung des Anteiles an hochschmelzendem Wolfram Ein Preßteil kann in der Weise hergestellt werden,

möglich ist, eine Erhöhung der Abbrandfestigkeit eines daß ein Ausgangspulver 1 aus einer Wolfram-Kupfer-Wolfram-Kupfer-Verbundmetalls zu erzielen, wenn 60 Nickel-Pulvermischung mit 1 bis 10 Gewichtsprozent das Durchdringungsverbundmetall mit einer Tränk- Kupfer und 0,01 bis 1 Gewichtsprozent Nickel in dichte von 11 bis 13 g/cm³ hergestellt werden kann. einer Keramikform 2 klopfverdichtet oder mit einem Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß eine an der Klopfverdichtung entsprechenden Preßdruck versieh bekannte Wolfram-Kupfer-Nickel-Pulvermischung dichtet wird. Die Maße der Form 2 sind so bemessen, mit 1 bis 10 Gewichtsprozent Kupfer und 0,01 bis 65 daß der kleine Sinterschrumpf, der bis zu 1 % be-Gewichtsprozent Nickel zum Zweck der Erhöhung tragen kann, berücksichtigt ist. Die Sinterung des der Abbrandfestigkeit des Verbundmetalls in einer Ausgangspulvers 1 erfolgt in der Form 2 bei einer Form klopfverdichtet, gesintert und anschließend Temperatur zwischen 1200 und 1500⁰C in Wasserstoff

oder Vakuum. Bei Sintertemperaturen oberhalb 1300° C erfolgt zweckmäßigerweise zuerst eine Vorsinterung bei etwa 1000⁰C und die endgültige Sinterung nach Entfernung des Gerüstes aus der Form 2. Die Sinterzeit ist so bemessen, daß eine für den ge- S gebenen Raumerfüllungsgrad maximale Gerüstfestigkeit erreicht wird. Nach der Sinterung bzw. Vorsinterung fällt das gesinterte Gerüst aus der Form 2 heraus. Die zur Tränkung und zur völligen Porenfüllung des Gerüstes erforderliche Kupfermenge wird als Elektrolysekupfer-Preßteil auf oder unter das Gerüst gelegt und in einer Graphit- oder Keramikform während 5 bis 15 Minuten auf Tränktemperatur oberhalb der Kupferschmelztemperatur erhitzt. Die Tränktemperatur beträgt zweckmäßig 1200 bis 1350° C. Bei der Tränkung findet noch eine kleine Schrumpfung des Formteilgerüstes von etwa 0,5 °/₀ statt. Nach der Tränkung ist das Formteil zeichnungsgerecht, und es braucht an der Außenkontur nicht mehr spanabhebend bearbeitet zu werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Durchdringungsverbundmetalls auf der Basis von kupfergetränkten Wolfram-Kupfer-Nickel-Sinterkörpern, insbesondere für Hochspannungsschalter mit einem Wolframgehalt zwischen 20 und 40 Volumprozent, Rest Kupfer und Nickel, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Wolfram-Kupfer-Nickel-Pulvermischung mit 1 bis 10 Gewichtsprozent Kupfer und 0,01 bis 1 Gewichtsprozent Nickel zum Zwecke der Erhöhung der Abbrandfestigkeit des Verbundmetalls in einer Form klopfverdichtet, gesintert und anschließend bis zur völligen Porenfüllung mit Kupfer getränkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wolfram-Kupfer-Nickel-Pulvermischung mit einem der Klopfverdichtung entsprechenden Preßdruck verdichtet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen