DE2102996A1

DE2102996A1 - Verfahren zum Herstellen eines Zweischichten-Sinterkontaktstückes

Info

Publication number: DE2102996A1
Application number: DE19712102996
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr.-Ing. 8501 Roßtal; Schreiner Horst Prof.Dr.techn. habil. 8500 Nürnberg Geldner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-01-22
Filing date: 1971-01-22
Publication date: 1972-08-10
Also published as: ES398298A1; DE2102996B2; IT946728B; CA953950A; BR7200361D0; GB1338332A; AT306840B; SE365732B; CH560457A5; JPS5415845B1; FR2122873A5

Description

Verfahren zum Herstellen eines Zweischichten-Sinterkontaktstückes

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Zweischichten-Sinterkontaktstückes mit geringer Schweißneigung bestehend aus einer Schicht aus Silber und Metalloxid und aus einer Schicht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung durch Pressen und Sintern .der Schichten in einer neutralen Atmosphäre.

Es ist bereits das Herstellen von elektrischen Kontakten aus einer metallkeramischen Mischung wie Ag-CdO mit einer Cu-Unterlage bekannt. Bei diesem Verfahren wird zunächst ein Cu-Pulver in eine Preßform geschüttet und auf dieser Pulverschicht die pulverförmige Mischung Ag-CdO geschichtet. Es entstehen dabei zwei Schichten, eine untere dünne Schicht aus Kupferpulver und eine obere Schicht aus Ag-CdO-Pulver. Diese Schichten werden zu einem Formkörper gepreßt und in einer Atmosphäre aus überhitztem Wasserdampf bei 700 bis 850⁰C gesintert. Anschließend wird in der Preßform kalibriert und bei einer Temperatur von 400 bis 45O⁰C in Wasserdampfatmosphäre geglüht.

Bei dem bekannten Verfahren wird die Sinterung in einem weiten Temperaturbereich sowohl unter- als auch oberhalb der eutektischen Temperatur zwischen Silber und Kupfer durchgeführt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß Sintertemperaturen oberhalb der eutektischen Temperatur zu eutektisch zusammengesetzten Zwischenschichten führen, die Störungen wie Einstigem der flüssigen eutektischen Schmelze in die angren-

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zenden Scliioiiten und auch Ablösen der beiden Schichten in der eutektischen Phase zur Folge haben.

Die nach diesem bekannten Verfahren hergestellten Zweischichten-Sinterkontaktstücke der genannten Art weisen außerdem unerwünscht hohe Schweißkräfte auf.

Entgegen der bisherigen Auffassung hat es sich überraschenderweise gezeigt, daß man eine bessere Festigkeit erreicht, wenn man in einer Stickstoffatmosphäre jedoch unterhalb der eutektischen Temperatur sintert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein " Zweischichten-Sinterkontaktstück der oben beschriebenen Art herzustellen, das eine wesentlich geringere Schweißkraft besitzt und dabei eine einwandfreie festhaftende Verbindung der beiden Schichten aufweist.

Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einer Matrize ein Verbundpulver aus Silber und einem Metalloxid und ein Pulver aus Kupfer oder einer Kupferlegierung übereinandergeschichtet werden, daß beide Schichten durch Pressen zu einem Formkörper verdichtet werden und daß der Formkörper durch Sintern in einer sauerstoffreien Stickstoff-Atmosphäre bei einer Temperatur unterhalb der eutektischen Temperatur . zwischen Silber und Kupfer oder zwischen Silber und der Kupferlegierung verfestigt wird.

Als Metalloxid werden vorzugsweise CdO, ZnO, SnOp, TiOp»

FiO oder OuO verwendet. Diese Metalloxide dienen zur

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Dispersionshärtung des Silbers. Das Ag-MeO-Verbundpulver kann durch innere Oxidation des entsprechenden AgMe-Legierungspulvers oder aus Fällungsmischpulvern gewonnen werden. Beim Arbeiten mit einer Kupferlegierung ist es vorteilhaft, eine solche mit 0,1 bis 6 Gew.-# Ag, vorzugsweise mit 0,2 Gew.-# Ag, zu verwenden. Vorzugsweise wird bei einer Temperatur im Bereich

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von 75O⁰G bis 77O⁰C gesintert.

Anhand der Zeichnung sowie eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

Ein besonderer Vorteil der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zweischichten-Sinterkontakte ist neben einer einwandfreien Loteigenschaft die Einsparung von Silber, die bis zu 25 Ί» betragen kann.

Pig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Aufbau des Zweischichten-Sinterkontaktstückes mit der Ag-MeO-Kontaktschicht 1 und der Sinterkupferschicht 2. Die beiden Schichten sind in der Grenzzone 3 verbunden. Diese Grenzzone zeigt durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen hohe Festigkeit. Die Silbereinsparung ergibt sich aus der für den Anwendungsfall notwendigen und hinreichenden Dicke der Kontaktschicht 1. Demgegenüber beträgt "bei den bisher üblichen Kontaktstücken, die durch innere Oxidation eines AgCd-Bleches zu einer AgCdO-Schicht 4 (Fig.2) hergestellt wurden, die für den Schaltabbrand nicht verwendbare AgOd-Schicht 5 auf der Lötseite bis zu 30 °/> der gesamten Kontakt stückdicke 6.

Die erfindungsgemäß hergestellten Kontaktstücke unterscheiden sich in ihren elektrisch-technologischen Eigenschaften, wie Schweißkraft, Abbrand und Kontaktwiderstand und ganz "besonders in der Haftfestigkeit der Grenzschichten wesentlich von Kontaktstücken, die nach den bekannten Verfahren hergestellt wurden.

Beispiel

In eine Stahlmatrize wird zunächst eine 1 mm dicke Schicht aus Elektrolytkupferpulver mit der Teilchengröße < 60 μπι eingefüllt. Auf diese Schicht wird eine 9 mm hohe Schicht aus AgGdO 10-Pulver der Teilchengröße < 200 μπι geschichtet. Das AgCdO 10-Pulver wurde durch innere Oxidation von AgCd 9-Legierungspulver hergestellt. Das AgCd 9-Legierungspulver wird z.B. durch Druckverdüsung einer AgGd-Schmelzlegierung erhalten. Die beiden Pulverschichten werden mit einem Preßdruck von 4 bis 8 Mp/cm ,

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vorzugsweise 6 Mp/cm , verdichtet. Der so entstandene Formkörper wird in sauerstoffreier Stickstoffatmosphäre bei 760 C während 1 Stunde gesintert. Der entstandene Sinterkörper wird mit 6 bis 8 Mp/cm nachverdichtet und anschließend entgratet. Das Nachverdichten kann vorteilhaft auch warm erfolgen, wobei der Sinterkörper unmittelbar vor dem Nachverdichten auf eine Temperatur zwischen 600 bis 700 C erwärmt wird.

Das auf diese Weise hergestellte Kontaktstück kann sowohl mit der Acethylensauerstofflamme als auch mit Mittelfrequenzerhitzung mit 45 fo-igen Silberhartlot auf die üblichen Trägermetalle aufgelötet werden. Ihr Schaltverhalten erwies sich in Schützen beim Schalten von 200 A Nennstrom als einwandfrei.

4 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines Zweischichten-Sinterkontakt-Stückes mit geringer Schweißneigung bestehend aus einer Schicht aus Silber und Metalloxid und aus einer Schicht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung durch Pressen und Sintern in einer neutralen Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Matrize ein Verbundpulver aus Silber und einem Metalloxid und ein Pulver aus Kupfer oder einer Kupferlegierung übereinander geschichtet werden, daß beide Schichten durch Pressen zu einem Formkörper verdichtet werden und daß der Formkörper durch Sintern in einer sauerstoffreien Stickstoff-Atmosphäre bei einer Temperatur unterhalb der eutektisehen Temperatur zwischen Silber und Kupfer oder zwischen Silber und der Kupferlegierung verfestigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metalloxid GdO, ZnO, SnO₂, TiO₂, Al₂O^, NiO oder GuO verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Temperatur von 750 bis 77O⁰G gesintert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupferlegierung mit 0,2 Gew.-^ Silber verwendet wird.

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