DE1558647B2 - Heterogenes durchdringungsverbundmetall als kontaktwerkstoff fuer vakuumschalter - Google Patents
Heterogenes durchdringungsverbundmetall als kontaktwerkstoff fuer vakuumschalterInfo
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Description
unter Wasserstoff mit einer Legierung aus 99 0Zo Kupfer
und l°/o Wismut getränkt und anschließend eine Vs Stunde lang unter Vakuum ausgeheizt. Der Verbundwerkstoff
weist eine Restporosität von O0Zo und einen Gasgehalt von 10 ppm auf.
Zum Vergleich wurde ein Verbundwerkstoff nach der USA.-Patentschrift 3 305 324 hergestellt.
Wolfram-Pulver mit einer mittleren Korngröße von 15 μΐη wird mit einem Preßdruck von 3 t/cm2 zu
einem Gerüst gepreßt und bei 1700° C 1 Stunde lang im Vakuum gesintert. Man erhält ein Gerüst mit
einem Porenvolumen von 40 Volumprozent. Als Tränkmetall diente Kupfer mit einem Zusatz von
0,25 Gewichtsprozent Ti und 5 Gewichtsprozent Bi. Die Tränkung erfolgte im Vakuum bei 10 ~5 Torr bei
einer Temperatur von 1250° C während 1 Stunde. Es wurde zwar eine vollständige Tränkung erreicht, doch ao
zeigte dieser Verbundwerkstoff einen Summengasgehalt von 30 bis 40 ppm. Dieser Wert liegt etwa um
den Faktor 3 höher als bei dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff.
Der in F i g. 1 schematisch dargestellte Vakuumschalter besteht aus dem Gehäuse 1 aus Isolationsmaterial mit den Deckeln 2 und 3 aus Metall. Der
feststehende Kontakt 4 ist durch den Deckel 2 geführt. Der bewegliche Kontakts wird mit Hilfe des
Faltenbalges 6 vakuumdicht durch den Deckel 3 geführt.
F i g. 2 a zeigt eine besonders einfache und günstige Ausführungsform eines Vakuumschalterkontaktes.
7 ist die schaftförmige Stromzuführung aus Reinkupfer oder niedriglegiertem Kupfer. 10 ist eine
Stützplatte für den mit dem Füllmetall versehenen Kontaktsinterkörper 8. Die Kontaktplatte 8/10 kann
geschraubt, geklemmt, aufgelötet oder geschweißt sein.
Besonders vorteilhafte Ausführungsformen für den Aufbau der Sinterplatte von Vakuumschalterkontakten
zeigen die F i g. 2 b und 2 c. Der Sinterkörper ist entsprechend dem Öldepot selbstschmierender Sinterlager
mit einem Depot 9 an Tränkmetall versehen. Sofern der in den Poren des Sinterkörpers enthaltene
Vorrat an niedrigschmelzender Komponente nicht ausreicht, kann der Verdampfungsverlust über die
die Betriebszeit des Kontaktes aus diesem Kontingent gedeckt werden. Das Depot befindet sich, wie in
F i g. 2 b veranschaulicht ist, vorzugsweise im Innern des Sinterkörpers unterhalb der erforderlichen Kontaktschichtdickte
8. Es wird beim Tränkprozeß mitgefüllt.
Das Depot an Tränkmetall kann aber auch an der Unterseite des Kontaktstückes angebracht sein, wie
dies F i g. 2 c zeigt.
Das getränkte Sintergerüst kann in verschiedenen geometrischen Formen eingesetzt werden, so z. B. als
zentrischer Innenteil der plattenförmigen Kontaktstücke oder als Ringteil, als Spiralbahn oder als Ringteil
mit spiralenförmigen nach außen laufenden Bändern.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY
Claims (2)
1. Heterogenes D'urchdringungsverbundmetall ram besteht, dessen Poren mit einer Legierung aus
als Kontaktwerkstoff für Vakuumschalter, be- 5 Kupfer-Titan-Wismut oder aus Kupfer-Titan-Zinn
stehend aus einem porenhaltigen Sintergerüst aus gefüllt sind. Diese bekannten Durchdringungslegieeinem
abbrandfesten Metall wie Wolfram, Molyb- rungen weisen jedoch einen unerwünscht hohen Gasdän
oder Rhenium oder deren Legierungen, des- gehalt auf, da in der flüssigen Tränklegierung ein
sen Poren mit einem niedriger schmelzenden Me- stark sauerstoffbindendes Zusatzmetall (Titan) enttall
oder einer niedriger schmelzenden Metall- io halten ist. Das Titan wirkt praktisch als Getter für
legierung gefüllt sind, die eine flüssige Phase Sauerstoff, was zu einem zu hohen Summengasgehalt
unter 400° C bildet und im Vergleich zur ab-* führt. Derartige Durchdringungslegierungen sind für
brandfesten Komponente eine niedrigere Licht- die Verwendung als Vakuumschalterkomponente unbogenspannung
besitzt Und im Gerüst einen Zu- geeignet.
satz enthält, der die Benetzung zwischen poren- 15 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
haltigem Sintergerüst und Füllmetall gewähr- heterogenes Durchdringungsverbundmetall als Konleistet,
wobei die Porosität des porenhaltigen taktwerkstoff für Vakuumschalter anzugeben, das
Sintergerüstes zwischen 20 und 60 Volumprozent einen äußerst geringen Summengasgehalt aufweist,
liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge-Füllmetall aus einer Legierung von Wismut, Kad- 20 löst, daß das Füllmetall aus einer Legierung von Wismium, Gallium, Indium, Blei, Zinn, Tellur in mut, Kadmium, Gallium, Indium, Blei, Zinn, Tellur Silber, Kupfer, Quecksilber, Antimon oder Zink in Silber, Kupfer, Quecksilber, Antimon oder Zink besteht. besteht.
liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge-Füllmetall aus einer Legierung von Wismut, Kad- 20 löst, daß das Füllmetall aus einer Legierung von Wismium, Gallium, Indium, Blei, Zinn, Tellur in mut, Kadmium, Gallium, Indium, Blei, Zinn, Tellur Silber, Kupfer, Quecksilber, Antimon oder Zink in Silber, Kupfer, Quecksilber, Antimon oder Zink besteht. besteht.
2. Durchdringungsverbundmetall nach An- Als wirksame Zusätze zur Verbesserung der Tränkspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß es im 25 eigenschaften zum abbrandfesten Metall haben sich
Sintergerüst neben einem abbrandfesten Metall Kobalt, Kupfer, Eisen, Nickel, Titan und/oder Zireinen
Zusatz von Kobalt, Kupfer, Eisen, Nickel, konium erwiesen.
Titan und/oder Zirkonium enthält. Bei den erfindungsgemäßen Durchdringungslegie
rungen ist der Zusatz zur Verbesserung der Tränk-30 eigenschaften zum abbrandfesten Metall hinzuge-
geben. Dieser Zusatz verbleibt beim Sintern des Gerüstes im festen Zustand und wirkt somit nicht als
. ■ · ■■ Getter für Sauerstoff. Durch besondere Maßnahmen
Die Erfindung bezieht sich auf ein heterogenes beim Sintern — Wasserstoff- und Vakuumsinte-Durchdringungsverbundmetall
als Kontaktwerkstoff 35 rung — wird eine Oxidation des Gerüstes samt Zufür
Vakuumschalter, bestehend aus einem porenhalti- satzes vermieden. Dadurch wird der angestrebte
gen Sintergerüst, aus einem abbrandfesten Metall wie äußerst geringe Summengasgeh.alt erreicht. Diese ZuWolfram,
Molybdän oder Rhenium oder deren Le- sätze sind bereits in geringen Gehalten z. B. von einigen
gierungen, dessen Poren mit einem niedriger schmel- Zehntel Prozenten wirksam.
zenden Metall oder einer niedriger schmelzenden 40 Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf
Metallegierung gefüllt sind, die eine flüssige Phase die Ausführungsbeispiele und die Zeichnung verunter
400° C bildet und' im Vergleich zur abbrand- wieseh.
festen Komponente eine niedrigere Lichtbogenspan- R . · 1 -1
nung besitzt und im Gerüst einen Zusatz enthält, der eispie
die Benetzung zwischen porenhaltigem Sintergerüst 45 Wolf ram-Pulver mit einer" mittleren Korngröße von
und Füllmetall gewährleistet und die Porosität des 15 μΓη erhält einen Zusatz von 0,3 Gewichtsprozent
porenhaltigen Sintergerüstes zwischen 20 und 60 Vo- Ti. Daraus wird mit einem Preßdruck von 3 t/cm2
lumprozent liegt. ein Gerüst gepreßt und bei 1500° C gesintert, und
Kontaktwerkstoffe in Vakuumschaltern sollen zwar 1 Stunde lang unter Wasserstoff, anschließend
neben extrem niedrigen.Gehalten an Gasen und gas- 50 2Stunden lang unter Vakuum. Man erhält ein Geabgebenden
Verunreinigungen besonders niedrige rüst mit einem Porenvolumen von 35°/o. Dieses Ge-Schweißkräfte
und geringen Abbrand durch Ver- rüst wird bei einer Temperatur von 1200° C unter
dampfen im Lichtbogen aufweisen. Wasserstoff mit einer Legierung aus 99 % Kupfer und
Die bekannten Kontaktwerkstoffe aus. Kupfer, oder 1 o/o Wismut getränkt und anschließend eine
Kupferlegierungen zeigen besonders bef'Verwendung 55 V2 Stunde unter Vakuum ausgeheizt. Der so hergeim
Vakuumschalter hohe Schweißkräfte und starken stellte Verbundwerkstoff weist eine Restporosität von
Abbrand. 0°/ö und einen Gasgehalt von 5 bis 10 ppm auf.
Es sind deshalb Kontaktwerkstoffe vorgeschlagen ; ..
worden aus abbrandfesten Stoffen, beispielsweise den Beispiel 2
hochschmelzenden Metallen Wolfraum und Molyb- 60
dän, die in makroskopischen Vertiefungen niedrig- Wolfram-Pulver mit einer mittleren Korngröße von
schmelzende Metalle mit verhältnismäßig hohem 15 μΐη wird mit 5 Gewichtsprozent Kupfer und
Dampfdruck und niedriger Lichtbogenspannung ent- 0,5 Gewichtsprozent Nickel vermischt und mit einem
halten. Die hier vorliegende makroskopisch grobe Preßdruck von 2 t/cm2 zu einem Gerüst verpreßt.
Verteilung der beiden Komponenten ineinander 65 Das Sintern erfolgt bei 1400° C 1 Stunde lang unter
führt zu starker Verdampfung der niedrigschmelzen- Wasserstoff und 2 Stunden lang unter Vakuum. Man
den Komponente und zur Verringerung des Flächen- erhält ein Gerüst mit einem Porenvolumen von 20 %.
anteils des abbrandfesten Werkstoffes. Dieses Gerüst wird bei einer Temperatur von 1200° C
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