DE2143843A1

DE2143843A1 - Verfahren zum herstellen von zweischichten-kontaktstuecken als formteil

Info

Publication number: DE2143843A1
Application number: DE2143843A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Rothkegel; Horst Prof Dr Techn Schreiner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-09-01
Filing date: 1971-09-01
Publication date: 1973-03-22
Also published as: US3863337A; FR2151008A1; CH562648A5; IT964387B; FR2151008B1; DE2143843B2; JPS4857166A; GB1406662A; JPS5138063B2; AT319379B

Description

Verfahren zum Herstellen von Zweischichten-Kontaktstücken als Formteil

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Zweischichten-Kontaktstücken als Formteil bestehend aus einer ebenen oder balligen abbrandarmen Kontaktschicht und einer gut lötbaren und/oder gut schweißbaren Trägerschicht.

Bei der Herstellung von Kontaktstücken besteht eine Schwierigkeit darin, einen Kontaktwerkstoff herzustellen, der neben einem möglichst kleinen Abbrand im Lichtbogen auch eine kleine Schweißkraft beim Schalten von Kurzschlußströmen aufweist, damit die Kontaktstücke unter diesen Schaltbedingungen nicht verschweißen. Weiterhin soll die Schaltkammer nach Nennstrom- und Kurzschlußschal tungen hochspannungsfest sein. Me geschlossenen Kontaktstücke sollen ferner einen niedrigen Kontaktwiderstand haben, damit die Erwärmung bei Dauernennstrom nicht zu hoch ansteigt. Außerdem soll das Kontaktstück mit dem Trägermetall sicher verbunden werden können. Darüber hinaus sollen die Kontaktstücke in großen Stückzahlen möglichst wirtschaftlich hergestellt werden können. Bei derartigen Verbundwerkstoffen ist es schwierig, mit wirtschaftlichem Fertigungsaufwand die oben genannten Zweischichtenkontakte als Fertigformteile herzustellen. Um einen kleinen Abbrand im Lichtbogen zu erzielen, soll der Kontaktwerkstoff eine möglichst kleine Porosität aufweisen. Ein kleiner Abbrand wird erzielt durch Kombination eines hochschmelzenden Metalls, z.B. Wolfram, mit einem niedrigschmelzenden Metall hoher elektrischer Leitfähigkeit, z.B. Silber.

Es ist bekannt, aua zwei verschiedenen Pulverschichten durch Aufeinanderfüllen und Pressen einen Zweischichten-Preßkörper herzustellen, der unter der Schmelztemperatur beider Schichten zu einem Zweischichten-Sinterkörper gesintert wird. ("Pulver-

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metallurgie elektrischer Kontakte", Springer-Verlag Berlin, 1964, Seite 148/149 und Seite 211-213; "Gesinterte mehrschichtige Fertigformkontakte», Siemens-Z ext schrift J56, 1962, Seite 804-808). Da die Verzahnung der beiden Pulverschichten in der Größe der Pulverteilchen liegt, kann durch Einebnen der ersten Schicht bzw. Vorpressen dieser Schicht eine ebenere Berührungsfläche zwischen beiden Schichten erreicht werden.

Weiterhin ist die Sinter-Tränktechnik bekannt. Hierbei wird aus der höher schmelzenden Komponente ein Gerüst gepreßt und gesintert und ein zweiter Preßkörper aus einer niedriger schmelzenden Komponente in einer zweiten Wärmebehandlung, im sogenannten Tränkvorgang, dem Gerüst auf- oder untergelegt, wobei es nach dem Aufschmelzen des zweiten Preßkörpers zu einer Tränkung des Gerüstes kommt. Bei dieser Technik entsteht ein Durchdringungs-Verbundmetall (z.B. WCu) als Einschichtenkontakt stück.

Zur Verringerung der Handarbeitszeiten ist ebenfalls bekannt, einen Zweischichten-Preßkörper mit einer niedriger schmelzenden Schicht oberhalb der Schmelztemperatur dieser Schicht Wärme zu behandeln und damit die erste Schicht zu tränken. Auch hier entsteht ein Einschichten-Durchdringungs-Verbundmetall. Bei Verwendung von Tränküberschuß mußte bisher bei dieser Technik der unregelmäßig anhaftende Überschuß des Tränkmetalls spangebend nachbearbeitet werden (DT-AS 2 018 642).

™ Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Zweischichten-Kontakt stücken anzugeben, mit dem die oben genannten Schwierigkeiten weitgehend überwunden werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in den !•üllraum einer Matrize zur Bildung der Trägerschicht eine Pulverschicht aus einem Metall oder einer Metallegierung mit einer niedrigeren Schmelztemperatur als der Werkstoff der Kontaktschicht gefüllt wird, daß dann auf diese zur Bildung der Kontaktschicht eine zweite Schicht mindestens eines Pulvers aus einem hochschmelzenden Metall, einer Mischung hochschmelzender Metallpulver, einer hochschmelzenden Metalllegierung und/oder einer hochschmelzenden Metallverbindung

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eingefüllt wird, daß ferner beide Schichten zwischen zwei Stempeln zu einem Zweischichten-Formkörper in an sich bekannter Weise verdichtet werden, daß dieser Formkörper mit der Trägerschicht auf einer profilierten Keramikplatte mit regelmäßigen Vertiefungen angeordnet wird und oberhalb der Schmelztemperatur der Trägerschicht unter Schutzgas, in Inertgas oder im Vakuum wärmebehandelt wird- und daß. die Menge der Trägerschicht so bemessen wird, daß die Poren der Kontaktschicht zumindest überwiegend getränkt werden und auf der aufliegenden Kontaktstückseite eine zweite Schicht aus dem Trägermetall gebildet wird.

( Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nicht erforderlieh, daß in jedem Pail zunächst das Pulver für die Trägerschicht in den Püllraum der Matrize gefüllt wird. Es kann auch zunächst das Pulver für die Kontaktschicht in den Füllraum der Matrize gefüllt werden und darauf das Pulver für die Trägerschicht gegeben werden.

So besteht gemäß weiterer Erfindung auch eine lösung der oben genannten Aufgabe darin, daß in den Füllraum einer Matrize zur Bildung der Kontaktschicht zunächst eine Schicht mindestens eines Pulvers aus einem hochschmelzenden Metall, einer Mischung hochschmelzender Metallpulver, einer hochschmelzenden Metalllegierung und/oder einer hochschmelzenden Metallverbindung I eingefüllt wird, daß diese Schicht zwischen zwei Stempeln mit einem Oberstempel mit profilierter Preßfläche in Form regelmäßiger Vertiefungen verdichtet wird, daß darauf eine zweite Schicht aus einem Pulver aus Metall oder einer Metalllegierung mit einer niedrigeren Schmelztemperatur als der Werkstoff der Kontaktschicht gefüllt wird, daß beide Schichten zwischen zwei Stempeln zu einem Zweischichten-Formkörper in an sich bekannter Weise verdichtet werden, daß dieser Formkörper mit der Trägerschicht auf einer profilierten Keramikplatte mit regelmäßigen Vertiefungen angeordnet wird und oberhalb der Schmelztemperatur der Trägerschicht unter Schutzgas,

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in Inertgas oder im Vakuum wärmebehandelt wird und daß die Menge der Trägerschicht so bemessen wird, daß die Poren der Kontaktschicht zumindest überwiegend getränkt werden und auf der aufliegenden Kontaktstückseite eine zweite Schicht aus dem Trägermetall gebildet wird.

Zur Bildung der Trägerschicht eignen sich z.B. Silberpulver, Kupferpulver oder ein Silber- oder Kupfer-Legierungspulver und zur Bildung der Kontaktschicht ein Metallpulver aus einem der Metalle Wolfram, Molybdän, Rhenium, einer Mischung dieser Metallpulver, einer intermetallischen Verbindung oder Legierung dieser Metalle.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung und von Ausführungsbeispielen erläutert.

Anhand der Pig. 1 bis Pig.3 wird das Herstellen des Zweischi chten-Pormkörpers gezeigt, wobei zunächst von der Bildung der Trägerschicht ausgegangen ist.

In Pig. 1 ist in schematischer Darstellung im Schnitt eine Matrize zum Pressen der Zweischichten-Pormkörper gezeigt. In den zylindrischen Püllraum der Matrize 1 wird zur Püllung der Trägerschicht zunächst eine Pulverschicht 2 aus einem im Vergleich zur Kontaktschicht niedriger schmelzenden Metall oder einer Metallegierung, z.B. aus Kupfer, Silber oder einer Silber- oder Kupferlegierung, gefüllt. Auf diese Schicht 2 wird eine zweite Pulverschicht 3 zur Bildung der Kontaktschicht aus einem hochschmelzenden Metallpulver wie Wolfram, Molybdän oder Ehenium oder aus einer Mischung dieser hochschmelzenden Metallpulver oder einer hochschmelzenden Metallegierung dieser Metalle oder einer hochschmelzenden Metallverbindung, z.B. WC, Mo₂C, gegeben. Beide Pulverschichten 2 und 3 werden zwischen den Stempeln 4 und 5 zu einem Zweischichten-Pormkörper in an sich bekannter Weise verdichtet.

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Pig. 2 zeigt in sehematischer Darstellung im Querschnitt den gepreßten Zweischichten-Formkörper 6. Er besteht aus der preßverdichteten Trägerschicht 7 aus dem niedrigschmelzenden Metall hoher elektrischer leitfähigkeit und der preßverdichteten Kontaktschicht 8 aus dem hochschmelzenden Metall. Der Zweischichten-Formkörper 6 wird nun mit seiner Trägerschicht auf einer profilierten Keramikplatte 9 mit regelmäßigen Vertiefungen 10 angeordnet und einer Wärmebehandlung oberhalb der Schmelztemperatur des niedrigschmelzenden Metalls der Trägerschicht 7 unter Schutzgasatmosphäre, in Inertgas oder Vakuum unterworfen. Während der Wärmebehandlung schmilzt (

das niedrigschmelzende Metall und füllt die offenen Poren der Kontaktschicht aus. Die Menge der Trägerschicht 7 ist so bemessen, daß sie zur Porenfüllung der Kontaktschicht 8 ausreicht und der Überschuß an der Unterseite der Kontaktschicht eine Trägerschicht bildet.

Fig. 3 zeigt in sehematischer Darstellung ein Schliffbild des Zweischichten-Kontaktstückes 6 nach der Wärmebehandlung. Mit ist die Kontaktschicht bezeichnet, die aus dem hochschmelzenden Metall 12 und dem niedrigschmelzenden Metall 13 besteht. Mit ist die Trägerschicht bezeichnet, die aus der Überschußmenge des niedrigschmelzenden Metalls besteht.

Zum Herstellen von Kontaktstücken mit einer balligen Kontaktschicht ist es vorteilhaft, wie in Fig. 4 schematisch dargestellt ist, in dem Hohlraum der Matrize 15 einen Unterstempel mit einer konkaven Preßfläche entsprechend der gewünschten balligen Kontaktform zu verwenden. In den Hohlraum 17 wird zunächst das hochschmelzende Metallpulver für die Kontaktschicht eingefüllt und mit dem Oberstempel 18 vorverdichtet. Bach Ausfahren dee Oberstempels 18 wird das niedrigschmelzende Metallpulver 19 für die Trägerschicht eingefüllt und beide Pulverschichten mit dem Oberstempel 18 verdichtet. Der Preßdruck zum Pressen der Kontaktschicht kann kleiner, gleich oder größer sein als der Preßdruck zum Verdichten des . Zweischichten-Preßkörpers. Der Preßdruck zum Verdichten der Kontaktschicht 17 kann gleich oder größer sein als der Preß-

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druck zum Verdichten beider Schichten.

Die Preßflächen der Preßstempel können vorteilhafterweise profiliert sein. Als günstiges Profil hat sich ein rauten- oder wabenförmiges Profil erwiesen. Der Vorteil dieser" profilierten Preßflächen besteht darin, daß nach Aufpressen der Tragerschicht aus dem niedrigschmelzenden Metall die Profilfläche erhalten bleibt. Wa oh der Wärmebehandlung füllt das niedrigschmelzende Metall der Trägerschicht die zugänglichen Poren der Kontaktschicht aus und der Tränküberschuß füllt die Vertiefungen der profilierten Fläche an. Beispielsweise konnte bei einem WAg 50-Kontakt auf der Trägerschicht aus Reinsilber, die an der unteren Kontaktfläche die Vertiefungen ausfüllt, eine einwandfreie Lötverbindung mit den üblichen Trägermetallen erzielt werden. Bin weiterer Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß die Seitenflächen des Kontaktstückes von dem niedrigschmelzenden Metall der Trägerschicht nicht zu stark überzogen werden.

In Fig. 5 ist in einer schematischen Darstellung ein balliges Kontaktstück im Querschnitt dargestellt. Mit 20 ist die Trägerschicht und mit 21 die ballige Kontaktschicht bezeichnet.

Beispiel 1

Zur Herstellung eines Zweischichten-KontaktStückes mit einer Kontaktschicht aus Wolfram-Silber (WAg) und einer Trägerschicht aus Silber (Ag) als Fertigformteil wird wie folgt vorgegangen: In eine Preßmatrize aus den üblichen Werkstoffen, z.B. Stahl, wird eine Schicht aus Elektrolysesilberpulver der Teilchengröße < 37 μηι und darüber eine Schicht aus Wolframpulver, das durch Reduktion aus Wolframtrioxid (WO,) gewonnen wurde, mit der Teilchengröße < 45 μΐη gefüllt. Die Füllhöhen der beiden Schichten werden der gewünschten Kontaktstückhöhe des Fertigformteiles angepaßt. Die beiden aufeinandergefüllten Pulverschichten werden gemeinsam zu einem kantenfesten Zweiaehichten-Formkörper verdichtet. Der Preßdruck bestimmt die SMsusaamensetzung der Kontaktschicht. Mit steigendem Preßdruck wird das Porenvolumen der Wolframschicht vermindert. Während der Wärme-

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behandlung oberhalb der Schmelztemperatur des Silbers - der Zweisehichten-Formkörper liegt hierbei mit der Trägerschicht auf der mit regelmäßigen Vertiefungen versehenen Fläche einer Keramikplatte - wird das offene zugängliche Porenvolumen der Kontaktschicht mit Silber angefüllt. Eine wesentliche Veränderung des Porenvolumens des Wolframgerüstes während dieser Wärmebehandlung tritt nicht auf. Die. Höhe der Silberschicht ist so bemessen, daß das Porenvolumen der Kontaktschicht damit überwiegend angefüllt wird und eine Restmenge für eine Silberschichtdicke von 0,1 mm bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,2 bis 0,3 mm, verbleibt. Me Wärmebehandlung des Zweischichten-Formkörpers erfolgt bei HOO⁰O oberhalb der Schmelztemperatur des Silbers (96O⁰C), während einer Stunde in EL-Atmosphäre oder in Ammoniak-Spaltgas. Pur eine wirtschaftliche Preßtechnik wird an die verwendeten Metallpulver die Forderung guter Fließeigenschaften gestellt. Im 60°C-Trichter und einer Düse mit einem Durchmesser von 4- mm soll die Fließdauer tj, < 4-0 s/iOOg betragen. Falls die Ausgangspulver diese Fixeßeiglnschaften nicht besitzen, sind die Pulver durch bekannte Granulationsverfahren in die geeignete Fließform zu bringen.

Nach der Warmbehandlung wird ein WAg-Zweischichten-Kontaktstück mit einer Silberschicht auf der Trägerseite erhalten, das unmittelbar durch Löten oder Schweißen mit dem Trägermetall verbunden werden kann. Das Bruchgefüge und der Querschliff durch das Kontaktstück zeigen ein praktisch porenfreies Gefüge von WAG und eine zweite Schicht von porenfreiem Reinsilber.

In Fig. 6 sind die Abhängigkeit der Wolframdichte vom Preßdruck und der Räumerfüllungsgrad für die preßverdichtete Wolframschicht graphisch dargestellt. Auf der Abszisse ist der Preßdruck P in Mp/cm , auf der linken Ordinate die Dichte g· in g/cnr und auf der rechten Ordinate der Räumerf üllungsgrad r aufgetragen. Das Porenvolumen der preßverdichteten Wolframschicht kann unmittelbar aus dem Raumerfüllungsgrad berechnet werden. Die Porosität ist gleich 100·(i-r). Bs ist allgemein gültige Ansicht der Fachwelt, daß Sintertränkkontaktstücke in der Kontaktschicht möglichst porenfrei ver-

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wendet wenden sollen. Messungen des Abbrandwertes im Lichtbogen bei 350 A Maximalstrom (I_,__) haben ergeben, daß bei WAg und WCu 30 bei einer Restporosität von 5 i° in der Zontaktschicht der Abbrandwert gegenüber dem porenfreien Kontaktwerkstoff nur 10 $> ansteigt. Erst bei weiterem Anstieg der Restporosität auf 10 i> verdoppelt sich der Abbrandwert. Bei technischen Kontaktwerkstoffen aus WAg und WOu kann daher eine Restporosität von - 5 $> vorhanden sein, ohne daß die Kontakt stück-Qualität vermindert wird.

Beispiel 2

Anstelle der Wolframpulverschicht im Beispiel 1 kann eine Schicht aus Molybdänpulver, Rheniumpulver oder Mckelpulver

verwendet werden. Im übrigen wird wie im Beispiel 1 verfahren.

Beispiel 3

Anstelle der Silberpulverschicht in Beispiel 1 kann eine Schicht aus Kupferpulver oder eine Schicht aus einem Silberoder Kupferlegierungspulver verwendet werden. Im übrigen wird wie in Beispiel 1 verfahren.

Beispiel 4

Für die Kontaktschicht'wird ein».HatalIpalreraiachung aus Wolfram + 10 Gew.-# Rhenium verwendet. Die übrigen Maßnahmen entsprechen denen in Beispiel 1,

Beispiel 5

Zur Bildung der Kontaktschicht wird eine Mischung von Wolframpulver und Hickelpulver-verwendet. Wegen der elektrischen Leitfähigkeit beträgt der Hickelanteil weniger als 1 Gew. -$>, vorzugsweise weniger als 0,2 Gew.-^. Anstelle des Ifickelzusatzes können auch andere Metallzusätze zum hochschmelzenden Metallpulver zur Verbesserung der Benetzungsfähigkeit durch das Tränkmetall zugesetzt werden. Im übrigen wird wie in Beispiel 1 verfahren.

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Beispiel 6

Für die Bildung der Kontaktschicht wird ein Legie rungs pulver aus WRe 10 oder WMo (Mischkristalle) verwendet. Die übrigen Verfahreneschritte entsprechen denen im Beispiel 1.

Beispiel 7

Zur Bildung der Kontaktschicht wird ein WC-Pulver oder ein MOpC-Pulver verwendet. Im übrigen wird wie in Beispiel 1 verfahren.

Beispiel 8

Zur Bildung der Kontaktschicht wird eine Mischung aus einem WC- und W-PuIver verwendet. Im übrigen wird wie in Beispiel 1 ( verfahren.

Dem Metallpulver für die Trägerschicht kann eine Benetzungskomponente zugefügt werden, bei Verwendung von Kupferpulver z.B. ein Zusatz von litan-Pulver.

In den Figuren 7 "bis 10 ist das Herstellen eines Zweischichten-Formkörpers schematisch dargestellt, wobei zunächst von der Bildung der Kontaktschicht ausgegangen ist.

Wie in Pig. 7 dargestellt ist, wird in den zylindrischen Füllraum der Matrize 211 zur Bildung der Kontaktschicht eine Pulverschicht 22 aus dem hochschmelzenden Metallpulver gefüllt. Mit ist der obere Preßstempel mit der profilierten Preßfläche 24 " und mit 25 der untere Preßstempel mit der konkaven Preßfläche bezeichnet. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, wird die Pulverschicht mit dem profilierten Oberstempel 23 zu dem Preßkörper 26 verdichtet. Darauf wird oberhalb des Preßkörpers 26 eine zweite Schicht 27 mit dem Pulver aus dem niedrigschmelzenden Metall angefüllt (Fig.9). Fig. 10 zeigt wie beide Schichten mittels der Stempel 23 und 25 zu einem Zweischichten-Formkörper 28 verdichtet werden. Fig. 11 zeigt diesen Zweischichten-Formkörper 28 nach dem Ausstoßen aus der Matrize. Uach dem zweiten Preßvorgang bleiben die regelmäßigen Vertiefungen in der

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Kontaktschicht 26 erkalten, und sind von dem aufgepreßten Metallpulver aus dem niedrigschmelzenden Metall der Trägerschicht 29 ausgefüllt. Der Formkörper 28 wird nun, wie in Pig. 12 gezeigt ist, mit der Trägerschicht 29 auf einer profilierten Keramikplatte 30 angeordnet, die eine profilierte Oberfläche mit regelmäßigen Vertiefungen 31 besitzt. Nach der Wärmebehandlung oberhalb der Schmelztemperatur der niedrigschmelzenden Trägerschicht entsteht, wie in Fig.13 gezeigt, ein Zweischichten-Kontaktstück als Formteil 32, das in seiner Kontaktschicht 33 aus dem hochschmelzenden Gerüst besteht, dessen Poren mit der niedrigschmelzenden Komponente überwiegend getränkt sind und auf der aufliegenden Kontaktstückseite eine zweite Schicht aus dem Trägermetall 34 besitzt. Die Profilierung 31 der Keramikplatte 30 bewirkt die gleichmäßige Aufteilung des Trägermetalls nach dem Aufschmelzen und Tränken des porenhaltigen G-erüstes auf der Kontaktstückunterseite.

Das nachfolgende Beispiel soll dieses Verfahren näher erläuterte

Beispiel 9

Zur Herstellung eines Zweischichten-Kontaktstückes mit einer Kontaktschicht aus Wolfram-Silber (WAg) und einer Trägerschicht aus Silber (Ag) als Fertigformteil wird wie folgt verfahren! In einer- Preßmatrize aus Stahl wird eine Schicht aus Wolframpulver der Teilchengröße <. 45 μπι, das durch Reduktion aus WO.* gewonnen wurde, gefüllt und mit einem wabenförmig profilierten Oberstempel mit 4 Mp/cm verdichtet. Der Wolframpreßkörper hat eine Dichte von 12,6 g/cm , entsprechend einem Haumerfüllungsgrad von 0,655. Der Füllraum oberhalb des Wolframpreßkörpers wird so eingestellt, daß die darüber gefüllte Schicht aus Blektrolysesilberpulver der Teilchengröße < 37 μ zur Porenfüllung ausreicht und eine zweite Schicht der Dicke 3,3 mm bildet. Die beiden Schichten werden gemeinsam mit $■ Mp/cm zu einem Zweischichten-Formkörper zusammengepreßt, !fach dem Ausstoßen wird der kantenfeste Formkörper mit der Silberschicht nach unten auf eine profilierte Keramikplatte gelegt, deren Oberfläche regelmäßige wabenförmige Vertiefungen

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der Fläche 2·2 mm und der liefe 0,5 mm besitzt. Die darauffolgende Wärmebehandlung erfolgt in Wasserstoff bei HOO⁰O im Durchstoßofen. Die mittlere Verweilzeit in der temperaturkonstanten Zone beträgt etwa 60 Minuten. Nach dem Abkühlen des wärmebehandelten KontaktStückes zeigt dies ein praktisch porenfreies Gefüge in der WÄg-Kontaktschicht; auf der Silberträgerseite sind die in die Kontaktschicht eingepreßten Vertiefungen mit Silber ausgefüllt. Die Silberschichtdicke liegt zwischen 0,1 und 0,5 mm· Die größte Schichtdicke von 0,5 mm wird an den tiefsten Stellen der Vertiefungen erreicht. , Die Oberfläche der WAg-Kontaktschicht ist mit einer sehr dünnen glänzenden Silberschicht überzogen und zwar mit einer Schichtdicke < 5 μιη.

Nachfolgend sind die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens nochmals zusammenfassend aufgezeigt.

Bisher bestand die Meinung, daß mit der bekannten Sinter-Tränktechnik keine Zweischichten-Fertigformkontaktstücke innerhalb der Feintoleranz nach DIN 7151 erhalten werden können. Es war daher überraschend, daß es bei der Kombination der Zweischichten-Preßtechnik mit der Sinter-Tränktechnik durchaus möglich ist, Zweischichten-Formteile herzustellen, bei denen sogar auf die übliche Nachpreßtechnik, die zur Erzielung enger " Endtoleranzen angewendet wird, verzichtet werden kann.

Bisher waren für Tränkwerkstoffe zwei Vorgänge erforderlich. Im ersten Preßvorgang wurde ein Gerüst der höher schmelzenden Komponente gepreßt und nach dem Sintern dieses Gerüst in einer zweiten Wärmebehandlung mit einer vorgegebenen Tränkmenge in Form eines Preßlings (zweiter Preßkörper) getränkt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist nur ein Preßvorgang und in Sonderfällen ein zusätzlicher Zwischenpreßvorgang erforderlich.

Das neue Verfahren bietet die Möglichkeit der Herstellung eines Zweischichten-DurchdringungsverbuoiWerkstoffes in einer einzigen Wärmebehandlung (T oberhalb der Schmelztemperatur des Metalls der Trägerschicht).

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Ein weiterer Vorteil besteht in der Einsparung einer kostspieligen Nachbearbeitung. Während die bisherigen Durchdringungsverbundmetalle nach der üblichen Tränktechnik mit einem Tränküberschuß arbeiten mußten, trafen auf der Tränkseite Unregelmäßigkeiten der Oberfläche durch diesen Tränküberschuß auf. Die endgültige Form konnte nur durch spangebende Bearbeitung dieser Flächen erreicht werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist dagegen die Tränkmenge als zweite Schicht des Formpreßkörpers so dosiert, daß nach der Wärmebehandlung die flüssige Phase der Trägerschicht als überwiegender Teil durch das poröse Gerüst aufgesaugt wird und nur ein Teil des Überschusses der Trägerschicht eine praktisch ebene einwandfrei lötbare Fläche als zweite Schicht auf dem Kontaktstück verbleibt.

Ein anderer wesentlicher Fortschritt wurde durch die sehr wirtschaftliche Herstellungsmethode (nur ein Preßvorgang eventuell ein Zwischenpreßvorgang - und nur eine Wärmebehandlung bei der Kontaktstückherstellung) erreicht. Dadurch können derartige Kontaktstücke zu niedrigen Herstellungskosten gefertigt werden. Eine zusätzliche Kosteneinsparung wird dadurch erzielt, daß die Zweischichten-Kontaktstücke als Formteile nicht mehr spangebend bearbeitet werden müssen.

Außerdem wird durch das Verfahren gemäß der Erfindung eine Ausschußrate vermieden, die bei der üblichen Sintertränktechnik auftritt. Bei dieser Technik werden die gesinterten Preßkörper aus der Kontaktschicht auf oder unter einen Preßkörper aus dem Tränkmetallpulver gelegt. Die aufeinandergelegten Teile werden durch einen Durchlauf- oder Durchschubofen geleitet. Durch die dabei auftretenden Erschütterungen verrutscht ein Teil gegeneinander, wodurch ein Ausschuß infolge von Fehltränkungen entsteht. Dieser Fehler kann auch durch Verwendung von Keramikformteilen nicht sicher vermieden werden. Bei zu enger Keramikpassung steigt das Tränkmetall zwischen die Keramikringe und

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Kontaktteile, ao daß keine formteile mehr erhalten werden. Sagegen werden teim Verfahren gemäß der Erfindung diese fehler renaieden. Vor allem bei größeren, hohen Kontaktstücken und bei kleinen Kontaktetücken zeigt sich der erhebliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrene.

3 Patentansprüche
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Claims

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1. Verfahren zum Herstellen von Zweischichten-Kontaktstüeken ala formteil bestehend aus einer ebenen oder balligen abbrandaraen Kontaktschicht und einer gut lötbaren und/oder gut schweißbaren Trägerschicht, dadurch gekennzeichnet, daß in den Püllraum einer Matrize (1) zur Bildung der Trägerschicht eine Pulverschicht (2) aus einem Metall oder einer Metallegierung mit einer niedrigeren Schmelztemperatur als der Werkstoff der Kontaktschicht gefüllt wird, daß dann auf diese zur Bildung der Kontaktschicht eine zweite Schicht (3) mindestens eines Pulvers aus einem hochschmelzenden Metall, einer Mischung hochschmelzender Metallpulver, einer hochschmelzenden Metallegierung und/oder einer hochschmelzenden Metallverbindung eingefüllt wird, daß ferner beide Schichten (2, 3) zwischen zwei Stempeln (4-, 5) zu einem Zweischichten-Formkörper (6) in an sich bekannter Weise verdichtet werden,, daß dieser Formkörper (6) mit der Trägerschicht (7) auf einer profilierten Keramikplatte (9) mit regelmäßigen Vertiefungen (10) angeordnet wird und oberhalb der Schmelztemperatur der Trägerschicht (7) unter Schutzgas, in Inertgas oder im Vakuum wärmebehandelt wird und daß die Menge der Trägerschicht so bemessen wird, daß die Poren der Kontaktschicht (11) zumindest überwiegend getränkt werden und auf der aufliegenden Kontaktstückseite eine zweite Schicht (14) aus dem Trägeraetall gebildet wird.

2.Verfahren zum Herstellen von Zweischichten-Kontaktstücken als formteil bestehend aus einer ebenen oder balligen abbrandarmen Kontaktschicht und einer gut lötbaren und/oder gut schweißbaren Trägerschicht, dadurch gekennzeichnet, daß in den füll raum einer Matrize (21) zur Bildung der Kontaktschicht zunächst eine Schicht (22) mindestens eines Pulvere aus einem hochschmelzend en Metall, einer Mischung hochschmelzender Metallpulver, einer hochschmelzenden Metallegierung und/oder einer hochschmelzenden Metallverbindung eingefüllt wird, daß diese Schicht zwischen zwei Stempeln (23, 25) mit einen Oberstempel

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(23) mit profilierter Preßflache in Form regelmäßiger Vertiefungen (24·) verdichtet wird, daß darauf eine zweite Schicht (-27) aus einem Pulver aus Metall oder einer Metallegierung mit einer niedrigeren Schmelztemperatur als der Werkstoff der Kontaktschicht gefüllt wird, daß beide Schichten zwischen den beiden Stempeln (23» 25) zu einem Zweischichten-Formkörper (28) in an sich bekannter Weise verdichtet werden, daß dieser Formkörper (28) mit der Trägerschicht (29) auf einer profilierten Keramikplatte (30) mit regelmäßigen Vertiefungen (31) angeordnet wird und oberhalb der Schmelztemperatur der Trägerschicht unter Schutzgas, in Inertgas oder im Vakuum wärmebehandelt wird und daß die Menge der Trägerschicht so bemessen wird, daß die Poren der Kontaktschicht (33) zumindest überwiegend getränkt werden und auf der aufliegenden Kontaktstückseite eine zweite Schicht (34) aus dem Trägermetall gebildet wird.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Trägerschicht Silberpulver, Kupferpulver oder ein Silber- oder Kupfer-Legierungspulver und zur Bildung der Kontaktschicht ein Metallpulver aus einem der Metalle Wolfram, Molybdän, Rhenium, einer Mischung dieser Metallpulver, einer intermetallischen Verbindung oder Legierung dieser Metalle verwendet wird.

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