DE1533499A1

DE1533499A1 - Verfahren zur Herstellung von Kupfer-Wismuth-Legierungen

Info

Publication number: DE1533499A1
Application number: DE19661533499
Authority: DE
Inventors: Knapton Arthur George; Thomas Raine
Original assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Current assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Priority date: 1965-06-30
Filing date: 1966-06-23
Publication date: 1970-04-09
Also published as: GB1078657A; BE683302A; NL6609015A; US3450573A; CH471898A

Description

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Paiksiraße 13

4760

Associated Electrical Industries limited, London, England

Verfahren zur Herstellung von Kupfer-Wismuth-Legierungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kupfer-Wismuth-Legierungen fur elektrische Apparate und insbesondere ein Verfahren zur Verfeinerung der Kornstruktur derartiger Legierungen.

Für die Kontaktflächen von Vakuumsehaltern sind normalerweise nicht schweissfähige Legierungen erforderlich. Insbesondere eignen sich Kupfer-WismutL-Legierungen, die man Sehmelzprozessen unterwirft und giesst. Ein Nachteil des gegossenen Materials besteht jedoch in der erheblichen Korngrösse, die dazu führen kann, dass grosse Stücke aus den Kontaktflächen herausbrechen. Derartige Stücke verursachen ffiederzündungen oder verhindern ein erneutes Schliessen des Schalters. Die bestehenden Schwierigkeiten können beseitigt werden, wenn man die Korngrösse herabsetzt. Die bekannten Verfahren zur Verfeinerung der Korngrösse, nämlich das Schmieden odeifWalzen, können bei Kupfer-Wismuth-legierungen wegen der Sprödigkeit dieses Materials nicht angewendet werden.

Die Erfindung besteht daher in einem Verfahren zur Herstellung van Kupfer-Wismuth-Legierungen geringer Korngrösse,-nach dem die Legierungen einem Strangpressverfahren unterworfen werden, bei dem die Temperatur 300 - 95O°C beträgt und ein Strangpressverhältnis von 4 I X eingehiaten wird. Vorzugsweise wird im unteren Teil des angegebenen Temperaturbereichs stranggepresst·

Beim Strangpreesverfahren muss beachtet werden, dass die Legierung während der Verformung einer hydrostatischen Kompression ausgesetzt ist und dass keine Zugspannungen angreifen.

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Dadurch werden interkristalline Rissbildungen vermieden, die normalerweise über die Wismuthphase auftreten.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird in folgender Weise praktisch ausgeführt. Kupfer-Wismuth-Legierungen mit einem Anteil vor, 0,05 - 1 Gewichtsprozenten Wismuth werden auf bekannte t/eise geschmolzen und in den Barren gegossen. Bei der Erzeugung von Legierungen für Vakuumschalter wird die Legierung beispielsweise im Hochfrequenzbetrieb in einem Graphittiegel unter Vakuum geschmolzen. Hierbei ist es notwendig, alle Verluste des flüchtigeren Elementes Wismuth auszugleichen, damit die erwünschte Legierungszusammensetzung erhalten wird. Die gegossenen Barren werden maschinell zu Stäben verarbeitet, die sich für das Strangpressen eignen. Es eignen sich beispielsweise zylindrische Stäbe mit einem Durchmesser von 100 mm (4") und einer Länge von 150 mm (6"). Zu diesem Zeitpunkt, also noch vor dem Strangpressen, kann es erwünschtsein, die Stäbe in eine geschmeidigere Umhüllung zu geben, welche zwei Zwecken diento Erstens wird die Legierung während des Strangpressverfahrens gestützt und zweitens wird die Aufnahme gasförmiger oder anderer Verunreinigungen verhindert, die für ein einwandfreies Funktionieren eines Vakuumschalters schädlich sind. Kupferrohrformen sind für die Legierungsstäbe ein vorteilhaftes Umhüllungsmaterial, wobei die Enden des Rohrs durch eingeschweisste Kupferstöpsel verschlossen sind. Die Aufnahme gasförmiger Verunreinigungen kann weiterhin noch durch das Evakuieren der Rohi'e vor dem Verschliessen vermindert werden.

Zum Strangpressen wird ein Stab durch bekannte Einrichtungen auf die Strangpresstemperatur erhitzt, die für Kupfer-ftismuth-Legierungen zwischen 300 und 95O°C liegt. .Danach wird der erhitzte Stab durch eine Matrize geeigneter Grosse stranggepresst. Wenn ein zylindrischer Stab erforderlich ist, kann zum Strangpressen eine runde Matrize verwendet werden, wohingegen man Streifen durch eine Matrize mit rechteckigem Querschnitt erhält. Aber auch beliebige andere Formen der fertigen Erzeugnisse sind möglich.

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Das Umhüllungsmaterial wird gleichzeitig mit der legierung stranggepresst, wodurch die Legierung in eine gacdichte Schutzhülle eingeschlossen ist, die hinterher maschinell entfernt wird«,

Die Grosse der Kornverfeinerung wird durch die folgenden Beispiele angegeben.

Beispiel I

Eine Legierung, die aus Kupfer gegossen wird, welche^ 0,5 96 Wismuth enthält, wird zu 50 mm (2ⁿ) starken Stä.en zum Strang- ^ pressen verarbeitet. Die Stäbe werden auf 850⁰C erhitzt und auf einen Durchmesser von 25mm (1"), d,h. bei einem S rangpressverhältnis von 4 :· 1 stranggepresst. Die nach dem Gieseen vorhandene Korngrösse von 2 - 3 mm wird dabei auf eine gleiehachslge Kornstruktur gebracht, wobei die Körner einen Durchmesser von l/lO mm aufweisen.

Beispiel II

Eine Kupferlegierung, die 0»5 Gewichtsprozente Wismuth enthält, wird bei 500⁰C mit'einem Verhältnis von 4- : 1 stranggepresst, und zwar von einem Stabdurchmesser von 50 mm (2^M) auf einen Durchmesser von 25 mm (1")· Nach dem Strangpressen er- λ geben sich längliche Körner ausKupfer, zwischen denen Wismuthkörner liegen. Das zeigt,daes bei dieser Strangpresstemperatur das Kupfer eine bearbeitete Struktur behält. Beim einstundigen Ausglühen der Legierung bei 800⁰C zur Hachahmung der Vorgänge in einem Vakuumschalter wird die Kupferphase ausgeglüht und eine gleichmacht!ge Konstruktur erhalten, in der die Korngrösse 0,2 - 0,3 am beträgt, während sich nach dem Giessen 2 - 3 mm grosse Körner ageben.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Kupfer-Wismuth-Legierungen geringer Korngrösse, bei der eine Kupfer-Wiemuth-Legierung mit einem Anteil von 0,5 - 1 % Wismuth in Barren gegossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung anschließend bei« einer !Temperatur zwischen 300 und 95O⁰C stranggepresst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 'Barren in zylindrische Stäbe verwandelt werden, die in Kupferrohre eingehüllt werden, deren Enden durch Einschweissung von Kupferstöpseln verschlossen sind, und daß die Stäbe stranggepresst werden und dann die Kupferhülle maschinell entfernt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine 0,5 i» Wismuth enthaltende Kupferlegierung bei 850⁰C und bei einem Strangpressverhältnis von 4x1 stranggepresst wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine 0,5 i» Wiemuth enthaltende Kupferlegierung bei einer Temper.tür von 500 ⁰C un§ einem Strangpressverhältnis von 4 : 1 stranggepresst wird und dass die stranggepreeete Legierung anschliessend durch einstündiges Erhi«tζen bei 800⁰C ausgeglüht wird.

5. Verwendung einer Legierung, die nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4 hergestellt ist, für die Kontaktflächen von VakuumschaItern.

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