DE19535814C2

DE19535814C2 - Material zur Herstellung elektrischer Kontakte auf Silberbasis

Info

Publication number: DE19535814C2
Application number: DE19535814A
Authority: DE
Inventors: Hayato Inada; Koji Tsuji
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1995-09-26
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2015-09-27
Also published as: CN1047460C; JPH0896643A; DE19535814A1; US5591926A; KR960012067A; TW302487B; CN1127926A; KR0170798B1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Material zur Herstel lung elektrischer Kontakte auf Silberbasis, das in elektri schen Kontaktvorrichtungen verwendet wird.

STAND DER TECHNIK

Ein Material zur Herstellung von Kontakten (im folgenden: "Kontaktmaterial"), das in elektrischen Vorrichtungen, wie z. B. Relais und magnetischen Schaltern sowie Schutzschaltern verwendet wird, wird häufig aus Ag (Silber), das Additive zur Verbesserung seiner Kontakteigenschaften, nämlich der Abriebfestigkeit, Verschweißfestigkeit und des Kontaktwider standes einschließt, hergestellt.

Ein typisches Additiv für Ag ist beispielsweise ein Metall oxid. Genauer gesagt, besitzt ein Ag-CdO-Kontaktmaterial ei nen niedrigen Kontaktwiderstand, gute Abriebfestigkeit und gute Verschweißfestigkeit. Da es jedoch Cd, ein hochgiftiges Metall, enthält, ist es nicht umweltverträglich. Ein anderes Beispiel für ein Metalloxid, das zu Ag zugegeben wird, ist SnO₂. Ein Ag-SnO₂-Kontaktmaterial weist ausgezeichnete Verschweißfestigkeit und gute Abriebfestigkeit auf, aber es besitzt unglücklicherweise einen hohen Kontaktwiderstand.

Es wurde der Vorschlag gemacht, anstelle dieser Metalloxide W (Wolfram) zu Ag zuzugeben. Ein Ag-W-Kontaktmaterial besitzt ausgezeichnete Verschweißfestigkeit, jedoch unglücklicher weise eine schlechte Abriebfestigkeit und einen hohen Kontaktwiderstand. Darüber hinaus war bekannt, daß die Zugabe von Ni (Nickel) zu Ag die elektrische Leitfähigkeit eines Kontaktmaterials auf Ag-Basis und dessen Verarbeitbarkeit zu Fahrdrähten oder Nietkontakten verbessert. Demgemäß blieb bislang lediglich das Problem bestehen, daß ein Ag-Ni-Kon taktmaterial, verglichen mit Ag-Metalloxid-Kon taktmaterialien, eine geringe Verschweißfestigkeit besitzt. Aus diesem Grund wurden verschiedene Additive entweder einzeln oder als Kombination derselben zu dem Ag-Ni-Kon taktmaterial zugegeben, um dessen Verschweißfestigkeit zu verbessern.

Diese Additive sind in den folgenden, untenstehend aufgeli steten Veröffentlichungen beschrieben.

LISTE DER VERÖFFENTLICHUNGEN DES STANDES DER TECHNIK

(1) US 5 198 015 A;
(2) US 4 834 939;
(3) US 4 874 430;
(4) JP 4-107232 A;
(5) JP 59-159951 A;
(6) JP 59-153852 A;
(7) JP 59-6342 A; und
(8) JP 58-126607 A.

Veröffentlichung (1) beschreibt ein Ag-Ni-Kontaktmaterial, worin NiO-Submikron-Teilchen vollständig getrennt von Ni-Sub mikron-Teilchen und Ni-Mikron-Teilchen in einer Ag-Matrix dispergiert sind. Das Vorhandensein der NiO-Teilchen, die zusammen mit den Ni-Mikron-Teilchen eingearbeitet wurden, verringert die hohe Konzentration an Lichtbogenentladungen auf der Oberfläche des Kontaktmaterials, was zu einer Verbesserung der Verschweißfestigkeit des Ag-Ni-Kon taktmaterials führt.

Veröffentlichungen (2) und (3) beschreiben ein Kontaktma terial zur Herstellung elektrischer Kontakte auf Basis von Ag, das Ni und CdO enthält. Dort sind die Ni-Teilchen von einer kontinuierlichen, haftenden Beschichtung von NiO um geben, wodurch die nachteilige chemische Reaktion zwischen Ni und CdO verhindert wird, was zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Kontaktmaterials führt.

Veröffentlichung (4) beschreibt eine Wirkung der Zugabe von WC (Wolframcarbid)-Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von 1 µm oder weniger auf das Ag-Ni-Kontaktmaterial, die darin liegt, daß die Verschweißfestigkeit des Materials ohne störende Einflüsse auf dessen Abriebfestigkeit verbessert wird.

Veröffentlichung (5) beschreibt eine Wirkung der Zugabe von mindestens zwei Mitgliedern, die aus der Gruppe bestehend aus Ti, Ta, Zr und Cr ausgewählt werden, zu dem Ag-Ni-Kontaktma terial. Die Gegenwart dieser Metallteilchen ermöglicht es, in wirkungsvoller Weise das durch an den Kontakten entwickelte Lichtbogenentladungen verursachte Verschweißen des Kontaktma terials zu verhindern.

Veröffentlichungen (6) und (7) beschreiben Wirkungen der Zugabe mindestens eines Mitglieds, das aus der Gruppe beste hend aus Ti, W, Mo und Cr ausgewählt wird, zu dem Ag-Ni-Kon taktmaterial. In beiden Fällen wird das zugegebene Metall mit dem Kontaktmaterial gemischt, so daß die Verschweißfestigkeit verbessert wird.

Veröffentlichung (8) beschreibt die Wirkung der Zugabe minde stens eines Mitglieds, das aus der Gruppe bestehend aus W, Cr und Mo ausgewählt wird, zu dem Ag-Ni-Kontaktmaterial. Obwohl in diesem Fall keine direkte Verbesserung der Verschweiß festigkeit des Ag-Ni-Kontaktmaterials resultiert, wird das zugegebene Material zur Herabsetzung des Kontaktwiderstandes des Ag-Ni-Kontaktmaterials ohne störende Einflüsse auf die Verschweißfestigkeit eingesetzt.

Trotz dieser Versuche besitzen alle oben erwähnten Ag-Ni-Kon taktmaterialien eine geringere Verschweiß- und Abriebfestig keit verglichen mit denen der Ag-CdO- und Ag-SnO₂-Kon taktmaterialien.

Dennoch scheint es, daß unter diesen Ag-Ni-Kontaktmaterialien das Ag-Ni-NiO-Kontaktmaterial eine Verschweißfestigkeit auf weist, die der des Ag-CdO entspricht, aber, verglichen mit Ag-SnO₂, eine geringere Verschweißfestigkeit aufweist. Aus diesem Grund ist es erwünscht, die Verschweißfestigkeit des Ag-Ni-NiO- Kontaktmaterials zu verbessern, um ein verbessertes Kontaktmaterial auf Ag-Basis zu erhalten.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Material zur Herstellung elektrischer Kontakte auf Ag-Basis, im we sentlichen bestehend aus (i) 1,3 bis 24,8 Gew.-% Ni; (ii) 0,2 bis 4,7 Gew.-% NiO; (iii) 0,05 bis 3 Gew.-% mindestens eines Additivs, das ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus V, Mn, Cr, Ta, Ti, Co und WC; und (iv) als Rest Ag.

Ein Verfahren zur Herstellung des obigen Kontaktmaterials besteht darin, erstens eine pulverförmige Ag-Ni-Legierung herzustellen, die durch Schmelzen eines Gemischs aus Ag und Ni bei einer Temperatur von ungefähr 1650°C, wobei eine Ag- Ni-Schmelze, die 1 bis 5 Gew.-% Ni enthält, gebildet wird und anschließendes schnellen Abkühlen der Schmelze mittels des Wasser-Versprühverfahrens (water-atomization process) erhalten wird. Danach besitzt die pulverförmige Ag-Ni-Le gierung eine mikroskopische Struktur, worin Ni-Submikron-Teil chen in einer Sauerstoff enthaltenden Ag-Matrix dispergiert sind. Das Verfahren zur Herstellung der pulverförmigen Ag-Ni-Legierung ist in der aufgelisteten Veröffentlichung (1), der US 5 198 015 A, detailliert beschrieben.

Zweitens wird die resultierende, pulverförmige Ag-Ni-Legie rung, die die Ni-Submikron-Teilchen einheitlich dispergiert in der Ag-Matrix enthält, mit pulverförmigem Ni-Carbonyl und einem pulverförmigen Additiv gemischt und zu einem zylindrischen Block verformt, der anschließend gesintert wird. Innerhalb dieses Sinterungsverfahrens werden einige der Ni-Submikron-Teilchen in der pulverförmigen Ag-Ni-Legierung mit Sauerstoff umgesetzt und zu NiO-Submikron-Teilchen oxidiert; Ni-Mikron-Teilchen, die während der Sinterung des pulverförmigen Ni-Carbonyls im gemischten Pulver hergestellt werden und Additiv-Mikron-Teilchen werden ebenfalls in der Ag-Matrix dispergiert.

Drittens wird das resultierende Sinterungsprodukt durch Heiß extrusion, Tiefziehen und Drahtziehen zu einem Draht mit ei nem erheblich verringerten Querschnitt verarbeitet.

Schließlich wird der Draht auf eine geeignete Länge zugeschnitten und zu einem Kontakt mit Nietgestalt ge schmiedet.

Die Ni- und NiO-Teilchen werden zur Verbesserung der Kontakteigenschaften eines Kontakts auf Ag-Basis verwendet. Genauer gesagt, verbessern die Ni-Mikron-Teilchen die Ab riebfestigkeit bei gleichzeitig guter Kohäsion mit der Ag-Ma trix; die Ni-Submikron-Teilchen verbessern die Ver schweißfestigkeit; und die NiO-Submikron-Teilchen verbessern die Verschweißfestigkeit, stabilisieren den Kontaktwiderstand und die Lichtbogenfestigkeit.

Bei dieser Erfindung wurde festgestellt, daß ein bevorzugter mittlerer Durchmesser der Ni-Mikron-Teilchen 1 bis 20 µm, ein bevorzugter mittlerer Durchmesser der Ni-Submikron-Teilchen 1 µm oder weniger, ein bevorzugter mittlerer Durchmesser der NiO-Teilchen 1 µm oder weniger und ein bevorzugter Teilchendurchmesser der Teilchen des ausgewählten Additivs 10 µm oder weniger beträgt.

Die Neuheit der vorliegenden Erfindung besteht in der Zugabe der Komponente (iii) zu einem aus (i), (ii) und (iv) beste henden Kontaktmaterial; die Mengen und Teilchendurchmesser der Bestandteile sind wesentliche Parameter zur weiteren Ver besserung sowohl der Verschweißfestigkeit als auch der Abriebfestigkeit einer bevorzugten Ausführungsform des Ag-Kon taktmaterials. Das Kontaktmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt eine verbesserte Verschweißfestigkeit, die vergleichbar mit der des Ag-SnO₂-Kontaktmaterials ist, sowie eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Das Material zur Herstellung elektrischer Kontakte auf Sil berbasis gemäß der vorliegenden Erfindung wird aus einer Mi schung einer pulverförmigen Ag-Ni-Legierung hergestellt, die aus Nickel, einem pulverförmigen Ni-Carbonyl und mindestens einem pulverförmigen Additiv, das ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus V, Mn, Cr, Ta, Ti, Co und WC, besteht, wobei das resultierende Kontaktmaterial im wesentlichen 1,3 bis 24,8 Gew.-% Ni, 0,2 bis 4,7 Gew.-% NiO, 0,05 bis 3 Gew.-% Additiv und als Rest Ag enthält.

Die pulverförmige Ag-Ni-Legierung wird zunächst durch Schmel zen eines Gemischs aus Ag und Ni bei einer Temperatur von ungefähr 1650°C, wobei eine 1 bis 5 Gew.-% Ni enthaltende Schmelze gebildet wird und anschließendem schnellen Abkühlen der Schmelze mittels des Wasser-Versprühverfahrens erhalten wie in der Veröffentlichung (1), der US 5 198 015 A, detailliert beschrieben ist.

Die resultierende pulverförmige Ag-Ni-Legierung, die Ni-Teil chen in der Sauerstoff enthaltenden Ag-Matrix einheitlich dispergiert enthält, wird mit pulverförmigem Ni-Carbonyl und einem pulverförmigen Additiv gemischt und in einen zylin drischen Block verformt, der anschließend gesintert wird. Das resultierende Sinterprodukt wird mittels Heißextrusion, Tiefziehen und Drahtziehen zu einem Draht mit einem erheblich reduzierten Querschnitt verarbeitet. Schließlich wird der Draht auf eine geeignete Länge zugeschnitten und zu einem Kontakt mit Nietgestalt geschmiedet.

Die pulverförmige Ag-Ni-Legierung wird so hergestellt, daß sie einen mittleren Teilchendurchmesser von nicht mehr als 45 µm, vorzugsweise 20 µm oder weniger, besitzt, so daß sie mit dem pulverförmigen Ni-Carbonyl und einem pulverförmigen Addi tiv, das ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus V, Mn, Cr, Ta, Ti, Co und WC, einheitlich gemischt werden kann. Es ist möglich, mehr als zwei Arten der aus der oben beschriebe nen Gruppe ausgewählten pulverförmigen Additive zu verwenden. Ferner wird das Ag-Ni-Pulver so hergestellt, daß Ni-Submi kron-Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von nicht mehr als 1 µm, vorzugsweise mit einem Teilchendurchmes ser von 0,2 bis 1 µm ausfallen. Da die Schmelze Ni in einer begrenzten Menge von 1 bis 5 Gew.-% enthält, treten keine groben Ni-Körnchen mit einem Teilchendurchmesser von mehr als 10 µm auf, die mit Sicherheit die Sinterwirkung und Formbarkeit verschlechtern würden, und unter Umständen die Verschweißfestigkeit des Kontaktmaterials verringern würden, sofern die Ni-Körnchen mit der pulverförmigen Ag-Ni-Legierung vermischt werden. Da Ni in einer Menge von nicht mehr als 5 Gew.-% vollständig unter Bildung einer Schmelze gelöst werden kann, wird erwartet, daß Ni vollständig in Form von Ni-Sub mikron-Teilchen ausfällt.

Dabei ist zu beachten, daß die pulverförmige Ag-Ni-Legierung während des Wasser-Versprühverfahrens aus dem unter hohem Druck stehenden Wasser Sauerstoff aufnimmt, und daß dieser Sauerstoff zur Oxidation der Ni-Teilchen zu NiO-Teilchen in dem anschließenden Sinterungsverfahren führt. Die Menge an aufgenommenem Sauerstoff und der Pulverdurchmesser der pul verförmigen Legierung kann durch Veränderung des Wasserdrucks während des Wasser-Versprühverfahrens gesteuert werden. Der Sauerstoffgehalt der pulverförmigen Ag-Ni-Legierung sollte im Bereich von 0,05 bis 1 Gew.-% liegen, damit die benötigte Menge an in der Ag-Matrix dispergierten NiO-Teilchen hergestellt wird, d. h. 0,2 bis 4,7 Gew.-%.

Die pulverförmige Ag-Ni-Legierung wird mit dem pulverförmigen Ni-Carbonyl mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 10 µm und dem pulverförmigen Additiv mit einem mittleren Teilchen durchmesser von 1 µm gemischt. Die gemischten Pulver werden unter Druck zu einem zylindrischen Block verformt. Der Block wird bei 850°C zwei Stunden lang unter Vakuum gesintert, zweimal bei 420°C heißkomprimiert, wobei ein Sinterkörper er halten wird, auf 800°C vorgeheizt, bei 420°C heißextrudiert und zu einem Draht geformt. Nach diesem Sinterungsverfahren sind Ni-Mikron-Teilchen und Additiv-Mikron-Teilchen zusätz lich zu den Ni-Submikron-Teilchen und den NiO-Submikron-Teil chen (hergestellt durch Oxidation der Ni-Submikron-Teil chen) in der Ag-Matrix dispergiert und verstärken die Matrix. Eine äußerst geringe Menge Ni-Submikron-Teilchen, die aus dem pulverförmigen Ni-Carbonyl gebildet werden, befinden sich ebenfalls in der Ag-Matrix.

Der mittlere Teilchendurchmesser der Ni-Mikron-Teilchen beträgt vorzugsweise 1 bis 20 µm, weiter bevorzugt 3 bis 10 µm. Der mittlere Teilchendurchmesser der Ni-Submikron-Teil chen beträgt 1 µm oder weniger. Ein Durchmesser der Ni-Mik ron-Teilchen von mehr als 20 µm bedingt ein Herabsetzen der Verschweißfestigkeit und Sinterfähigkeit. Vom Standpunkt einer Verbesserung der Verschweißfestigkeit aus gesehen, beträgt der mittlere Durchmesser des NiO vorzugsweise 1 µm oder weniger. Der mittlere Teilchendurchmesser des in der Ag-Ma trix einheitlich verteilten Additivs beträgt vorzugsweise 10 µm oder weniger.

Der obige NiO-Gehalt kann auf der Basis der Sauerstoff-Äqui valentkonzentration berechnet werden, die in einfacher Weise durch ein Verfahren zur Bestimmung der Infrarot-Absorption unter Verbrennung (combustion infrared absorption method) erhalten werden kann.

Der bevorzugte Ni-Gehalt beträgt 1,3 bis 24,8 Gew.-%. Bei ei nem Ni-Gehalt von weniger als 1,3 Gew.-% wird keine Verbesse rung der Verschweißfestigkeit des Kontaktmaterials erreicht. Bei einem Gehalt von mehr als 24,8 Gew.-% ist es schwierig, den guten Kontaktwiderstand des Kontaktmaterials aufrecht zuerhalten. Der bevorzugte NiO-Gehalt beträgt 0,2 bis 4,7 Gew.-%. Bei einem NiO-Gehalt von weniger als 0,2 Gew.-% sind die Verbesserungen der Verschweiß- und Abriebfestigkeit des Kontaktmaterials gering. Bei einem Gehalt von mehr als 4,7 Gew.-% wird die Verarbeitbarkeit des Kontaktmaterials in nennenswertem Maße herabgesetzt. Der bevorzugte Gehalt an Additiv beträgt 0,05 bis 3 Gew.-%. Bei einem Gehalt von we niger als 0,05 Gew.-% tritt keine Verbesserung der Ver schweiß- und Abriebfestigkeit auf. Bei einem Gehalt von mehr als 3 Gew.-% nimmt die Verschweiß- und Abriebfestigkeit in nennenswertem Maße ab.

Das Kontaktmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung enthält Ni-Teilchen, NiO-Teilchen, die nicht elektrisch leitfähig sind und einen höheren Schmelzpunkt als die Ni-Teilchen auf weisen, und die ausgewählten Additiv-Teilchen, die ebenfalls einen hohen Schmelzpunkt aufweisen und elektrisch leitfähig sind, in der Ag-Matrix. Die Zugabe des Additivs hat folgende Auswirkungen auf das Ag-Ni-NiO-Kontaktmaterial:

(a) die Leitfähigkeit des Ag-Ni-NiO-Kontaktmaterials wird aufrechterhalten,
(b) die Ag-Matrix wird ohne Beeinflussung der Leitfähig keit verstärkt, und
(c) die Verschweißfestigkeit und Beständigkeit gegen durch Temperaturerhöhung bedingten Abrieb infolge der niedri gen elektrischen Leitfähigkeit des Kontaktmaterials werden verbessert.

Von daher liegt der Zweck des Mischens des Additivs in der Verstärkung der Ag-Matrix gegen Abrieb und Verschweißen in einem Maße, das die Verstärkung der Ag-Ni-NiO-Kontaktmateri als übersteigt. Genauer gesagt wird, bedingt durch die Gegen wart des Additivs in der Ag-Matrix, die Abriebmenge pro Unterbrechungs-Vorgang, d. h. einem Umschaltvorgang, verrin gert. Daraus resultiert eine Verbesserung der Abriebfe stigkeit des Kontaktmaterials auf Ag-Basis. Bedingt durch den hohen Schmelzpunkt des Additivs ist das das Additiv enthal tende Kontaktmaterial gegen energiereiche Lichtbögen, die bei der Unterbrechung der Kontakte erzeugt werden, widerstandsfä hig. Von daher verbessert die Gegenwart des Additivs die An ti-Lichtbogen-Eigenschaften des Kontaktmaterials außerordent lich.

Die aus dem Draht gebildeten Kontakte in Nietenform wurden bezüglich ihrer Verschweißfestigkeit und Abriebfestigkeit gemäß ASTM (American Society for Testing and Materials) untersucht. Der ASTM-Test wurde unter Unterbrechungsbedin gungen von 100 Volt und 40 Ampere an der Außenluft unter Ohm'scher Belastung durchgeführt. Die Anzahl der Unterbre chungs-Vorgänge betrug 50 000 und die Wartezeit pro Unterbrechungs-Vorgang betrug eine Sekunde.

Zusätzlich zu diesen Kontakteigenschaften liegt eine weitere wichtige Eigenschaft des Kontaktmaterials in der Verarbeit barkeit bei der Herstellung von Nieten ausgehend von einem Draht, der über den gesinterten Körper als Zwischenprodukt erhalten wird.

BEISPIEL 1

Ag und Ni wurden in einem Hochfrequenz-Induktionsofen bei un gefähr 1650°C geschmolzen. Eine Ag-Ni-Schmelze wurde unter Verwendung des Wasser-Versprühverfahrens, bei dem ein Strahl von unter hohem Druck stehendem Wasser auf die Schmelze auf gebracht wurde, um diese zu einer pulverförmigen Ag-Ni-Le gierung zu verfestigen, atomisiert. Diese pulverförmige Le gierung enthielt 3,2 Gew.-% Ni. Die Teilchenverteilung von Ni in der pulverförmigen Legierung wurde unter Verwendung von rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen analysiert. Das Vorhandensein von Ag und Ni wurde durch Röntgenbeugungsana lyse bestätigt. Der Sauererstoffgehalt der pulverförmigen Legierung wurde durch Infrarot-Absorption unter Verbrennung analysiert.

Anschließend wurde pulverförmiges Ni-Carbonyl mit einem mitt leren Teilchendurchmesser von 10 µm und pulverförmiges V (Vanadium), ein pulverförmiges Additiv mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1 µm, mit der obigen Ag-Ni-Legierung vermischt.

Die pulverförmige Ag-Ni-Legierung wurde zu einem zylindri schen Block verdichtet; dieser Block wurde unter Vakuum zwei Stunden lang bei 850°C gesintert und anschließend zweimal bei 420° in der Achsenrichtung des zylindrischen Blocks heißkom primiert, wobei ein Sinterkörper erhalten wurde. Das Vorhan densein von NiO im Sinterkörper wurde durch Röntgenbeu gungsanalyse bestätigt; einige der Ni-Submikron-Teilchen wurden chemisch zu NiO-Submikron-Teilchen oxidiert.

Der Sinterkörper wurde auf 800°C vorgeheizt und anschließend bei 420°C zu einem Draht mit einem Durchmesser von 8 mm heiß extrudiert. Der Draht wurde tief- und weitergezogen, so daß sich sein Durchmesser auf 2 mm verringerte.

Der Gehalt an Sauerstoff des drahtförmigen (Durchmesser 2 mm) Kontaktmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung wurde mittels Infrarot-Absorption unter Verbrennung bestimmt, wie oben erwähnt, und betrug 0,2 Gew.-%. Ausgehend von diesem Sauerstoffgehalt wurde ein Gehalt an NiO von 1 Gew.-% berech net. Die Menge an Ni-Teilchen betrug 9 Gew.-%; der Gesamtge halt an Ni, d. h. die Summe der vorhandenen Ni-Teilchen und des Ni im NiO, betrug 9,8 Gew.-%, der V-Gehalt betrug 1 Gew.-%, und der Rest war Ag.

Der Ag-Ni-NiO-V-Draht wurde zu mit Kopfstempel gestauchten (header-formed) Nieten verarbeitet, die als Proben zur Be stimmung der Kontakteigenschaften, der Verschweiß- und Abriebfestigkeit des Kontaktmaterials, verwendet wurden. Diese Kontakteigenschaften wurden mittels einer ASTM-Prüf vorrichtung unter den oben beschriebenen Unterbrechungs-Be dingungen bestimmt. Die in Tabelle I aufgelistete Anzahl an Kontaktverschweißungen und der Kontaktabrieb wurden als mittlerer Testwert von 12 Probennieten ausgedrückt.

BEISPIEL 2

Ein Ag-Ni-NiO-Mn-Kontaktmaterial wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens, wie in Beispiel 1 beschrieben, herge stellt, außer, daß pulverförmiges Mn (Mangan) mit einem mitt leren Teilchendurchmesser von 1 µm anstelle des pulverförmi gen V zugegeben wurde. Das Material enthielt 9 Gew.-% Ni, 1 Gew.-% NiO, 1 Gew.-% Mn und als Rest Ag. Aus diesem Material wurden nietenförmige Testkontakte hergestellt. Die Kontakt eigenschaften der Testkontakte wurden durch die ASTM-Prüfvor richtung unter den oben beschriebenen Unterbrechungs-Bedin gungen bestimmt.

BEISPIEL 3

Ein Ag-Ni-NiO-Cr-Kontaktmaterial wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens, wie in Beispiel 1 beschrieben, herge stellt, außer, daß pulverförmiges Cr (Chrom) mit einem mitt leren Teilchendurchmesser von 1 µm zugegeben wurde. Aus die sem Material wurden nietenförmige Testkontakte hergestellt. Das Material enthielt 9 Gew.-% Ni, 1 Gew.-% NiO, 1 Gew.-% Cr und als Rest Ag. Die Kontakteigenschaften der Testkontakte wurden mittels der ASTM-Prüfvorrichtung unter den oben be schriebenen Unterbrechungs-Bedingungen bestimmt.

BEISPIEL 4

Ein Ag-Ni-NiO-Ta-Kontaktmaterial wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens, wie in Beispiel 1 beschrieben, herge stellt, außer, daß pulverförmiges Ta (Thallium) mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1 µm zugegeben wurde. Aus diesem Material wurden nietenförmige Testkontakte herge stellt. Das Material enthielt 90 Gew.-% Ni, 1 Gew.-% NiO, 1 Gew.-% Ta und als Rest Ag. Die Kontakteigenschaften der Test kontakte wurden mittels der ASTM-Prüfvorrichtung unter den oben beschriebenen Unterbrechungs-Bedingungen bestimmt.

BEISPIEL 5

Ein Ag-Ni-NiO-Ti-Kontaktmaterial wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens, wie in Beispiel 1 beschrieben, herge stellt, außer, daß pulverförmiges Ti (Titan) mit einem mitt leren Teilchendurchmesser von 1 µm zugegeben wurde. Aus die sem Material wurden nietenförmige Testkontakte hergestellt. Das Material enthielt 9 Gew.-% Ni, 1 Gew.-% NiO, 1 Gew.-% Ti und als Rest Ag. Die Kontakteigenschaften der Testkontakte wurden mittels der ASTM-Prüfvorrichtung unter den oben be schriebenen Unterbrechungs-Bedingungen bestimmt.

BEISPIEL 6

Ein Ag-Ni-NiO-Co-Kontaktmaterial wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens, wie in Beispiel 1 beschrieben, herge stellt, außer, daß pulverförmiges Co (Kobalt) mit einem mitt leren Teilchendurchmesser von 1 µm zugegeben wurde. Das Mate rial enthielt 9 Gew.-% Ni, 1 Gew.-% NiO, 1 Gew.-% Co und als Rest Ag. Aus diesem Material wurden nietenförmige Testkon takte hergestellt. Die Kontakteigenschaften der Testkontakte wurden mittels einer ASTM-Prüfvorrichtung unter den oben be schriebenen Unterbrechungs-Bedingungen bestimmt.

BEISPIELE 7, 8 UND 9

Ag-Ni-NiO-WC-Kontaktmaterialien wurden unter Verwendung des gleichen Verfahrens, wie in Beispiel 1 beschrieben, herge stellt, außer, daß pulverförmiges WC (Wolframcarbid) mit ei nem mittleren Teilchendurchmesser von 1 µm zugegeben wurde. Aus diesen Materialien wurden nietenförmige Testkontakte her gestellt. Die Kontakteigenschaften der Testkontakte wurden mittels einer ASTM-Prüfvorrichtung unter den oben beschriebe nen Unterbrechungs-Bedingungen bestimmt. Bei diesen Beispie len wurden ausgezeichnete Verschweißfestigkeiten beobachtet.

Das erste Kontaktmaterial gemäß Beispiel 7 enthielt 9 Gew.-% Ni, 1 Gew.-% NiO, 0,1 Gew.-% WC und als Rest Ag; das zweite Kontaktmaterial gemäß Beispiel 8 enthielt 9 Gew.-% Ni, 1 Ge w.-% NiO, 1 Gew.-% WC und als Rest Ag; und das dritte Kon taktmaterial gemäß Beispiel 9 enthielt 9 Gew.-% Ni, 1 Gew.-% NiO, 3 Gew.-% WC und als Rest Ag.

BEISPIEL 10

Ein Ag-Ni-NiO-WC-Ta-Kontaktmaterial wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens, wie in Beispiel 1 beschrieben, her gestellt, außer, daß pulverförmiges WC und pulverförmiges Ta, die jeweils einen mittleren Teilchendurchmesser von 1 µm auf wiesen, zugegeben wurden. Das Material enthielt 9 Gew.-% Ni, 1 Gew.-% NiO, 0,5 Gew.-% WC, 0,5 Gew.-% Ta und als Rest Ag. Aus diesem Material wurden nietenförmige Testkontakte herge stellt. Die Kontakteigenschaften der Testkontakte wurden mit tels einer ASTM-Prüfvorrichtung unter den oben beschriebenen Unterbrechungs-Bedingungen bestimmt.

BEISPIEL 11

Ein Ag-Ni-NiO-WC-Ti-Kontaktmaterial wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens, wie in Beispiel 1 beschrieben, her gestellt, außer, daß pulverförmiges WC und pulverförmiges Ti, die jeweils einen mittleren Teilchendurchmesser von 1 µm auf wiesen, zugegeben wurden. Das Material enthielt 9 Gew.-% Ni, 1 Gew.-% NiO, 0,5 Gew.-% WC, 0,5 Gew.-% Ti und als Rest Ag. Aus diesem Material wurden nietenförmige Testkontakte herge stellt. Die Kontakteigenschaften der Testkontakte wurden mit tels einer ASTM-Prüfvorrichtung unter den oben beschriebenen Unterbrechungs-Bedingungen bestimmt.

BEISPIEL 12

Ein Ag-Ni-NiO-Ti-V-Kontaktmaterial wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens, wie in Beispiel 1 beschrieben, herge stellt, außer, daß pulverförmiges Ti und pulverförmiges V, die jeweils einen mittleren Teilchendurchmesser von 1 µm auf wiesen, zugegeben wurden. Das Material enthielt 9 Gew.-% Ni, 1 Gew.-% NiO, 0,5 Gew.-% Ti, 0,5 Gew.-% V und als Rest Ag. Aus diesem Material wurden nietenförmige Testkontakte herge stellt. Die Kontakteigenschaften der Testkontakte wurden mit tels einer ASTM-Prüfvorrichtung unter den oben beschriebenen Unterbrechungs-Bedingungen bestimmt.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Nietenförmige Testkontakte wurden aus einem Ag-Ni-NiO-WC-Kon taktmaterial hergestellt, das unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 7, 8 und 9 erhalten wurde, außer, daß eine große Menge an pulverförmigem WC mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1 µm zugegeben wurde. Das Kontaktma terial enthielt 9 Gew.-% Ni, 1 Gew.-% NiO, 5 Gew.-% WC und als Rest Ag. Die Kontakteigenschaften der Testkontakte wurden mittels einer ASTM-Prüfvorrichtung unter den oben be schriebenen Unterbrechungs-Bedingungen bestimmt.

Es ergab sich, daß die große Menge an WC nachteilige Auswir kungen auf die Abriebfestigkeit des Kontaktmaterials besitzt.

VERGLEICHSBEISPIEL 2

Nietenförmige Testkontakte wurden aus einem Ag-Ni-NiO-Kon taktmaterial gemäß des Standes der Technik hergestellt, das unter Verwendung des gleichen Verfahrens, wie in Beispiel 1 beschrieben, erhalten wurde, außer, daß kein ausgewähltes Additiv vorhanden war. Das Material enthielt 9 Gew.-% Ni, 1 Gew.-% NiO und als Rest Ag. Die Kontakteigenschaften der Testkontakte wurden mittels einer ASTM-Prüfvorrichtung unter den oben beschriebenen Unterbrechungs-Bedingungen bestimmt.

Alle gemäß Beispielen 1 bis 9 hergestellten Kontaktmateriali en besaßen bessere Verschweiß- und Abriebfestigkeiten, ver glichen mit dem Kontaktmaterial des Standes der Technik gemäß Vergleichsbeispiel 2. Die große Menge an WC zeigte nachtei lige Auswirkungen auf die Abriebfestigkeit des Kontaktmaterials gemäß Beispiel 1, das jedoch eine vorzügliche Ver schweißfestigkeit aufwies.

TABELLE I

Claims

1. Material zur Herstellung elektrischer Kontakte auf Silberbasis, im wesentlichen bestehend aus:

a) 1,3 bis 24,8 Gew.-% Nickel,
b) 0,2 bis 4,7 Gew.-% Nickeloxid,
c) 0,05 bis 3 Gew.-% mindestens eines Additivs, das ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Vanadium, Mangan, Chrom, Thallium, Titan, Kobalt und Wolframcarbid, und
d) als Rest Silber;

worin das Nickel in Form von im wesentlichen reinen Nickel teilchen, das Nickeloxid in Form von im wesentlichen reinen Nickeloxid-Teilchen, und das Additiv in Form von im wesent lichen reinen Additiv-Teilchen vorliegt, wobei alle diese Teilchen in einer Silbermatrix dispergiert sind, um das Kon taktmaterial zu verstärken.

2. Material zur Herstellung elektrischer Kontakte auf Silberbasis gemäß Anspruch 1, worin die Nickel-Teilchen Mikron-Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1 bis 20 µm und Submikron-Teilchen mit einem mittleren Teil chendurchmesser von 1 µm oder weniger enthalten, die Nickeloxid-Teilchen Submikron-Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1 µm oder weniger sind, und die Addi tiv-Teilchen Mikron-Teilchen mit einem mittleren Teilchen durchmesser von 10 µm oder weniger sind.