DE2158655B2 - Verfahren zur herstellung einseitig loetfaehiger silber-metalloxid-werkstoffe als halbzeug bei der fertigung von kontaktstuecken - Google Patents

Description

• 7,5 mm unter einem Anstellwinkel von 6 bis 70 sprengplattiert. Nach mehrmaligem Glühen wird auf die Endstärke von 2 mm abgewalzt. Aus dem Band werden Platten in den Abmessungen 17. 17. 2 mm gestanzt und diese unter Sauerstoffdruck und 3 atü bei 8000 C 12 Stunden innenoxydiert.
• Nach der Innenoxydation sind keine Blasen auf der Silberschicht und keine Fehlstellen in der Plattierzone zu erkennen, im Bruchtest läßt sich die Silberschicht nicht von der Silber-Metalloxid-Schicht entfernen.
• Schaltversuche in einem kommerziellen 200-A-Luftschütz zeigten unter erschwerten Bedingungen (I =310A ein und aus, U--380V, cos#--0,38, 600 Schaltungen/Stunde) einen gleichmäßigen Abbrand der sprengplattierten Kontaktstücke bis zu rund 500000 Schaltungen.
• Gleichartige Schaltversuche mit einseitig innenoxydiertem Silber-Cadmiumoxid 90:10 ergaben hingegen nur eine Lebensdauer von 250000 Schaltungen.
• In der Übergangszone zwischen AgCdO-Schicht und lötfähiger AgCd-Legierung traten hier Risse auf, die nach kurzer Zeit zu einem Hochwölben der Auflage, zu erhöhtem Abbrand und vorzeitigem Ausfall führten.
• Ausführungsbeispiel II, 1. Absatz Eine pulvermetallurgisch hergestellte Platte aus AgCdO mit 10 O[o CdO in den Abmessungen 300. 150.
• 30 mm wird mit einem gegossenen und gewalzten Blech aus der Legierung AgCu3 in den Abmessungen 300. 150. 4,5 mm sprengplattiert (wie Ausführungsbeispiel 1). Anschließend wird die sprengplattierte Platte mit einem Verformungsgrad von 5001, warmgewalzt und nach mehrmaligem Glühen auf die Endstärken von 2mm gewalzt. Aus dem Band werden Platten in den Abmessungen 17. 17. 2 mm gestanzt.
• Schaltversuche unter den gleichen Bedingungen wie im Ausführungsbeispiel I zeigten auch für das pulvermetallurgisch hergestellte die Überlegenheit des neuen Verfahrens. So erreichten sprengplattierte Kontaktstücke eine Lebensdauer von 500000 bis 600000 Schaltspiele, während die auf üblichem Wege pulvermetallurgisch hergestellten Schaltstücke (Silber-Cadmiumoxid-Auflage und Silberrücken aus Pulvern gewonnen) nur 400000 Schaltungen standhielten. Der Grund für das unterschiedliche Verhalten ist in der geringen mechanischen Festigkeit des pulvermetallurgisch gefertigten Silberrückens zu suchen. Durch das Sprengplattieren gelingt es jedoch, eine gegossene und gewalzte Platte aus Silber und seinen Legierungen oder aus Kupfer und seinen Legierungen oder einem dispersionsgehärteten Silberwerkstoff oder einem dispersionsgehärteten Kupferwerkstoff mit hoher Festigkeit auf eine pulvermetallurgisch hergestellte AgCdO-Platte aufzubringen und somit das Kontaktmaterial wesentlich zu verbessern.

Claims (2)

1. Patentansprüche; 1. Verfahren zur Herstellung einseitig lötfähiger Silber-Metalloxid-Werkstoffe als Halbzeug bei der Fertigung von Kontaktstücken, d a d ii r c h g ek e n n z ei ohne t, daß auf einer Platte aus einer Legierung von Silber mit einem oxydierbaren Metall, insbesondere Cadmium, eine Platte aus einem lötbaren Metall, wie Feinsilber oder niedriglegiertem Silber, durch Aufsprengen befestigt und das oxydierbare Metall in der Silberlegierung sodann, wie an sich bekannt, in Metalloxid verwandelt wird.
2. 2. Verfahren zur Herstellung einseitig lötfähiger Silber-Metalloxid-Werkstoffe als Halbzeug bei der Fertigung von Kontaktstücken, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer pulvermetallurgisch hergestellten Silber-Metalloxid-, insbesondere Silber-Cadmiumoxid-Platte eine Platte aus einem lötbaren Metall, wie Feinsilber, einem legierten Silber, Kupfer oder Kupferlegierungen, durch Aufsprengen befestigt wird.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einseitig lötfähiger Silber-Metalloxid-Werkstoffe als Halbzeug bei der Fertigung von Kontaktstücken.

   Verbundwerkstoffe aus Silber mit Metalloxidzusätzen werden wegen ihrer geringen Schweißneigung zur Herstellung von Kontaktstücken für Schaltgeräte mit hoher Schaltzahl bei kleiner und mittlerer Belastung in großem Umfange verwendet. Die Kontaktstücke müssen an den Schaltgeräten, am einfachsten durch Löten, befestigt werden.

   Die genannten Verbundwerkstoffe lassen sich aber nicht einwandfrei löten, weil das Lot die Oberfläche schlecht benetzt. Um die Kontaktstücke einwandfrei anlöten zu können, muß sich an die Silber-Metalloxid-Schicht eine oxidfreie lötbare Schicht anschließen.

   Die Schwierigkeit liegt nun darin, eine festhaftende lötbare Schicht an die Silber-Metalloxid-Schicht anzubringen, die auch bei starker thermischer Belastung im Schaltbetrieb nicht aufreißt.

   Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, hat man durch Warmwalzplattieren, durch Preßschweißen, bei dem keine flüssige Phase auftritt (deutsche Patentschrift 1 122 812), oder mittels Hartlot (deutsche Patentschrift 1090 484) eine Silberlegierungsschicht mit einer lötbaren Schicht verbunden und die Silberlegierung dann durch innere Oxydation in eine Silber-Metalloxid-Schicht verwandelt.

   Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Erlangung lötbarer Silber-Metalloxid-Werkstoffe ist die einseitige Innenoxydation von Silberlegierungen, z. B. Silber-Kupfer-Oxid (s. Elektri#eskie Kontakty, Trude Sovescanija, 1965, Cosenergorzdat Moskau, 5. 199 bis 214).

   Einseitig 1 ötbare Silber-Metalloxid-Werkstoffe können schließlich auch pulvermetallurgisch hergestellt werden (S c h r e i n e r, Pulvermetallurgie elektrischer Kontakte, Springer Verlag), indem AgCdO-Pulver schichtweise mit einem Pulver aus einem lötbaren Metall pulvermetallurgisch verbunden wird.

   Alle diese Verfahren sind recht umständlich und führen nur bei Beachtung ganz besonderer Vorschriften zu einem Werkstoff mit gut haftender lötbarer Schicht.

   An die lötbare Unterseite der Kontaktstücke werden im Schaltbetrieb hohe Anforderungen gestellt. In Niederspannungsschaltgeräten kommt es während des Schaltvorgangs bei hohen Stromstärken z. B. zu einer starken thermischen Wechselbeanspruchung der Kontaktstücke. Während der Lichtbogeneinwirkung schmilzt die Oberfläche des Schaltstückes an den Bogenfußpunkten auf. Beim anschließenden Erkalten zieht sich der Werkstoff wieder zusammen und führt so bei unterschiedlicher thermischer Ausdehnung von Silber-Metalloxid-Schicht und lötbarer Unterseite zu Schrumpfspannungen, die im Übergangsbereich von lötbarer Unterseite und Kontaktauflage zu einem Einreißen und anschließenden Hochwölben der Schicht führen. Die Erscheinung des Hochwölbens wurde bereits in der Literatur beschrieben (A. Keil und C.-L. Meyer: Die mechanische Deformation von Kontaktstücken durch den Schaltlichtbogen, Metall, 12, 1960, 5. 309 bis 311). Im Schaltbetrieb unter extremen Bedingungen stellt man immer wieder bei Kontaktbelägen, die nach dem Verfahren des Warmwalzplattierens und des Preßschweißens ohne flüssige Phase (deutsche Patentschrift 1 122 812) oder der einseitigen Innenoxydation hergestellt wurden, einen vorzeitigen Ausfall der Schaltgeräte infolge Hochwölben der Kontaktplättchen fest.

   Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß die Kontaktstücke den an sie gestellten Anforderungen gewachsen sind, wenn sie erfindungsgemäß aus einem Verbundwerkstoff geschnitten werden, der dadurch hergestellt wird, daß auf einer Platte aus einer Legierung von Silber mit einem oxydierbaren Metall, insbesondere Cadmium, eine Platte aus einem lötbaren Metall, wie Feinsilber oder niedriglegierten Silber, durch Aufsprengen befestigt und das oxydierbare Metall in der Silberlegierung sodann, wie an sich bekannt, in Metalloxid verwandelt wird.

   Geht man von einer pulvermetallurgisch hergestellten Silber-Metalloxid-Platte aus, so wird dieser erfindungsgemäß eine Platte aus einem lötbaren Metall, wie Feinsilber, einem legierten Silber, Kupfer oder Kupferlegierungen, aufgesprengt.

   Sprengplattierte Werkstoffe sind im Apparatebau bekannt (Verfahrenstechnik, 3, 1969, Nr. 4).

   Zur Herstellung der erfindungsgemäß zur Fertigung von Kontaktstücken benutzten Werkstoffe geht man wie folgt vor: Auf die Platte aus Silber-Metalloxid wird die Platte aus dem lötfähigen Werkstoff mit einem optimalen Anstellwinkel zwischen 0 und 200 gelegt. Auf dieser wird der Sprengstoff ausgebreitet. Wird der Sprengstoff angezündet, so drückt die Druckwelle mit sehr hohem Druck die obenliegende Platte auf die untenliegende. Trotz der Kürze der Anpreßzeit (in der Größenanordnung von Millisekunden) entstehen eine mechanische Verzahnung und eine starke atomare Bindung zwischen beiden Metalloberflächen.

   Ausführungsbeispiel I, 1. Absatz Eine Silber-Cadmium-Legierung mit einem Cadmiumgehalt von 901o wird zu einem Barren in den Abmessungen 500. 180. 50 mm gegossen und mit einer Platte aus Silber in den Abmessungen 500 ~ 180.