DE1719444A1 - Verfahren zur Herstellung eines Dispersionskontaktwerkstoffes - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Dispersionskontaktwerkstoffes

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Description

  • VEB Keramische Werke Hermsdorf Verfahren zur Herstellung eines Dispersionskontaktwerkstoffes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dispersionskontaktwerkstoffes mit verbesserten Abbrand- und Schweißeigenschaften durch chemische Fällung einer Metallsalzlösung. Der Werkstoff soll zur Herstellung von Kontakten Verwendung finden, wie sie in der Starkstromtechnik, insbesondere im Schgtzbetrieb, zur Anwendung kommen. Solche Werkstoffe bestehen bspw. aus den Komponenten Silber (Ag) oder Kupfer (Cu) und einer Dispersionskomponente bspw.
  • Kadmiumoxyd (CdO), Zinndioxyd (SnO2) oder Zinkoxyd (ZnO).
  • Die Abbrand- und Schweißeigenschaften von Kontaktwerkstoffen durch eine besonders feine und homogene Verteilung der Komponenten im Werkstoff zu verbessern, ist bekannt. Zum Beispiel werden Ag und CdO als feinteilige Pulver innig miteinander gemischt, verpreßt und anschließend gesintert. Die Dispersionskomponente CdO kann auch als reines Metall zugesetzt werden, wobei die Oxydation von Cd zu CdO erst während der Sinterung erfolgt. Die Verfahren, bei denen die Komponenten mechanisch gemischt werden1 haben den Nachteil, daß selbst bei kleinsten Korngrdßen der Ausgangspulver die gewünschte Gleichverteilung der Werketoffkomponent en nicht erreicht wird, da mit sinkender Korngröße das Pließvermögen der Metallpulver zurückgeht und Agglomeration eintritt.
  • Bekannt sind auch Verfahren, die auf dem Prinzip der inneren Oxydation beruhen. Eine Mischung von Metalipulvern, bspw. von Ag und Cd, wird in reduzierender Atmosphäre gesintert, wobei Cd oberhalb des Schmelzpunktes vorübergehend in einer flüssigen Phase vorliegt und durch Diffusion mit Ag Mischkristalle bildet. Bei der nachfolgenden Glühung der Ag-Cd-Sinterlegierung an Luft wird Cd zu OdO oxydiert. In gleicher Weise läßt sich auch eine schmelzmetallurgisch hergestellte Legierung oxydieren. Das Verfahren führt zu kleinen Korngrößen und einer hohen Gleichmäßigkeit in der Verteilung der Dispersionskomponente CdO im Werkstoff. Die Anwendung des Verfahrens ist jedoch auf bestimmte Werkstoffsysteme beschränkt. Während mit Vorteil Ag-CdO-Kontaktwerkstoffe hergestellt werden können, kann das Verfahren nicht auf Ag-ZnO- oder Ag-SnO2-Kontaktwerkstoffe angewendet werden, da auf Grund des Wirkungsmechanismus der inneren Oxydation bei diesen Werkstoffsystemen die Diffusion des Sauerstoffs durch Oxydbildung auf ein Minimum herabgesetzt wird. Als nachteilig erweist sich weiter der hohe technische Aufwand, der zur Erzielung kleiner Korngrößen und einer gleichmäßigen Verteilung der Komponenten notwendig ist.
  • Zur Vermeidung dieser Nachteile sind chemische Fällverfahren bekannt, wobei die Komponenten des Werkstoffes als Metallsalze in Lösung gebracht und durch ein Fällmittel, z. B.
  • Alkylihydroxyd, ausgefällt werden. Beispielsweise wird ein Ag-CdO-Werkstoff hergestellt, indem einer Lösung aus Silbernitrat und Kadmiumnitrat Alkalihydroxyd oder Alkali~ karbonat zugesetzt, das Fällprodukt abfiltriert, gewaschen, getrocknet und bei einer Temperatur von 300 bis 450 oC zersetzt wird. Das so aufbereitete Fällprodukt wird anschließend verpreßt und gesintert. Das Verfahren ist auf Kontaktwerkstoffe bspw. aus Ag-ZnO oder Ag-SnO2, bei denen die Komponenten des Werkstoffes bei einem unterschiedlichen pH-Wert ausfallen, nur bedingt anwendbar. Wenn z. B. zur Herstellung eines Ag-SnO2-Kontaktwerlrstoffes Sn in Salpetersäure gelöst und das entstehende Zinn-Nitrat gemeinsam mit der Silbernitratlösung durch Alkalihydroxyd ausgefällt wird, fällt die Dispersionekomponente SnO2 bereits im sauren pH-Bereich, Ag aber erst oberhalb des pH-Wertes 7 aus. Dadurch treten im Werkstoff Inhomogenitäten auf, die höhere Abbrandraten und eine höhere Schweißneigung des Kontaktwerkstoffes zur Folge haben. Außerdem führt die Fällung zunächst zum Zinn (11) Hydroxyd, das sich erst bei der Alterung zu Zinnmonoxyd umlagert. In dem zur Kontaktherstellung benötigten Werkstoff ist aber höherwertiges Zinndioxyd erwilnscht, das sich nach diesem Verfahren erst bei der thermischen Weiterbehandlung des Kontaktwerkstoffes bildet.
  • Zweck der Erfindung ist es, die den bekannten Verfahren anhaftenden Nachteile zu vermeiden und einen Kontaktwerkstoff zu entwickeln, der sich durch ein verbessert es Abbrandverhalten und geringe Schweißneigung auszeichnet.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren der chemischen Fällung, wobei das alkalische Fällungsmittel, z. B, Alkalihydroxyd, mit'einer Metallsalzlösung, z. B. Silber-Zinn-Nitrat, zur Reaktion gebracht wird, so zu modifizieren, daß die durch die Abhängigkeit bei der Fällung verursachten Inhomogenitäten vermieden werden.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabenstellung gelöst, indem einem an stich bekannten Fällmittel, z. B. Alkalihydroxyd, die Dispersions-Komponente, die geeignet ist, eine homogene oder kovalente Bindung mit dem Fällmittel einzugehen, z. B.
  • Zinndioxyd, in löslicher Porm zugesetzt wird. Das so aufbereitete Fällmittel wird mit einer Metallsalzlösung in Reaktion gebracht und das aus dem Reaktionsgemisch gewonnene Fällprodukt anschließend abfiltriert, gewaschen, getrocknet und gesintert.
  • Mit Vorteil kann als Pällmittel Kaliumhydroxyd, Natriumhydroxyd oder Triäthanolamin verwendet werden0 Als Dispersionskomponente können dem Fällmittel auch Zinkoxyd-, Kupferoxyd oder Kobalt oxyd in löslicher Form zugesetzt werden.
  • Der Metallsalzlösung, dem Fällmittel, dem Reaktionsgemisch und/oder dem Fällprodukt können Karbide, Nitride, Boride und/oder Oxyde des Kadmiums, Kupfers, Mangans, Tantals, Zirkons, Titans, Molybdäns, Wolframs, Aluminiums und Magnesiums zugesetzt werden.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen vor allem darin, daß ein Pällprodukt mit großer Homogenität und kleinen Korngrößen erhalten wird, das zu einem Kontaktwerkstoff mit gutem Abbrandverhalten und geringer Schweißneigung verarbeitet werden kann.
  • Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert: Beispiel 1: Zur Herstellung eines Kontaktwerkstoffes der Zusammensetzung 94 % Ag und 6 % SnO~2^ werden 62 g metallishces Sn in 500 ml 50 %iger Salpetersäure bei einer Temperatur von 20 bis 30 °C gelöst. Die dabei entstehende Zinnsaure wird abzentrifugiert und in 2,5 1 2-molarer Kalilauge gelöst. Von dieser Lösung werden 350 ml in 2,5 1 einer 20 zeigen Kal-ilauge gegeben, Sn liegt in der Lösung vorzugsweise in Porm des kaliumhexahydrostannates als 4-wertiges Sn vor. Außerdem werden in einem Fällgefäß 1698 g Silbernitrat in 7 l destilliertem Wasser gelöst. Nach vollständiger Auflösung wird mit der vorbereiteten Kalihydroxyd-Kalihexastannatlösung gefällt. Beim Eintropfen in die schwachsaure Silbersalzlösung fällt an der Eintropfstelle gemeinsam mit dem- Silberhydroxyd ein voluminöser Niederschlag von Zinn (IV) Dioxydgel aus. Die Niederschläge werden nach vollständiger Ausfällung abfiltriert und getrocknet, Anschließend erfolgt das Pressen zu formkörpern unter einem Druck von 2000 kp/cm2. Die Formkörper werden bei Temperaturen von 700 bis 800 oC in tuft gesintext, Beispiel 2: Zur Herstellung eines Kontaktwerkstoffes der Zusammensetzung 90 V0 Ag und 10 % ZnO, dem zur weiteren Verbesserung der Abbrand- und schweißeigenschaften hartstoffe zugesetzt sind, werden 120 g frisch gefälltes Z9inkhydroxyd mit 20 %iger Natronlauge zum Natriumzinkat gelöst und mit weitcren 350 g festem Natriumhydroxyd versetzt. Die Lösung wird auf 2500 ml aufgefüllt und allmählich unter starkem Rühren in eine Suspension, in der sich 1500 g gelöstes Silbernitrat und als Hartstoffzusatz 10 g feindisperses Zirkondiborid befinden, eingetropft. Nach vollstandiger Aus£allung wird der Niederschlag abfiltriert, getrocknet und wie nach Beispiel 1 weiterverarbeitet. Als Hartstoffe können auch 16 g Tantalkarbid, 16 g Wolframkarbid, 16 g Molybdänkarbid, 10 g Bornitrid, 30 g Kadmiumoxyd, 60 g Kupferoxyd, 30 g Mangandioxyd, 20 g Aluminiumoxyd, 20 g Magnesiumoxyd oder 20 g Titandioxyd oder Gemische dieser Stoffe der Natriumzinkat-Natriumhydroxydlösung, der Silbernitratlösung, dem Reaktionsgemisch aus beiden Lösungen oder dem Pällprodukt in pulvriger Porm zugesetzt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Anwendung nicht auf Ag-Dispersionswerkstoffe beschränkt. Zur Herstellung eines Kupfer-Kobaltoxyd-Werkstoffes wird einer wässrigen Lösung von komplexem Kobalt-Triäthanolamin mit einem aber schuß an freiem Triäthanolamin unter starkem Rühren eine schwachsaure Kuppfernitratlösung eingetropft. Der entstehende feindisperse Niederschlag aus Kupf er- ud Kobalthydroxyd wird wie im Beispiel 1 weiterbehandelt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden bspw. von Ag oder Cu-Dispersionskontaktwerkstoffen die Abbrand- und Schweißeigenschaften um 60 bzw 25 % verbessert.

Claims (4)

Patentansprüche.
1. Verfahren zur Ilerstellung eines Dispersionskontaktwerkstoffes durch chemische Fällung einer Metallsalzlösung, dadurch gekennzeichnet, daß einem an jich bekannten Fällmittel, z. B. Alkalihydroxyd, die dispersionskomponente, die geeignet ist, eine ionogene oder kovalente Bindung mit einem Fällmittel einzugehen, z. B. Zidioxyd, in löslicher Form zugesetzt, das so aufbereitete Fällmittel mit der Metallsalzlösung in Reaktion gebracht und das aus dem Reaktionsgemisch gewonnene Fällprodukt anschließend abfiltriert, gewaschen, getrocknet und gesintert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Kaliumhydroxyd, Natriumhydroxyd oder Triäthanolamin als Fällmittel.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Zinkoxyd, Kupferoxyd oder Kobalt oxyd in löslicher Form als Dispersionskomponente.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallsalzlösung, dem Fällmittel, dem Reaktionsgemisch und/oder dem Fällprodukt Karbide, Nitride, Boride und/oder Oxyde des Kadmiums, Kupfers, Mangans, Tantals, Zirkons, Titans, Moybd ns, Wolframs, Aluminiums und magnesiums zugesetzt werden.
DE19671719444 1967-10-13 1967-10-13 Verfahren zur Herstellung eines Dispersionskontaktwerkstoffes mit Silberoder Kupfer-Matrix Granted DE1719444B2 (de)

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