DE2444957C2

DE2444957C2 - Process for the production of a composite material from carbonaceous powder and metal powder

Info

Publication number: DE2444957C2
Application number: DE19742444957
Authority: DE
Inventors: Walter 7000 Stuttgart Holl; Martin Scholpp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-09-20
Filing date: 1974-09-20
Publication date: 1982-08-12
Also published as: GB1488596A; DE2444957A1; FR2285687A1; FR2285687B3

Description

wobei Ar ein aromatisches Ringsystem darstellt, dessen Η-Atome zumindest teilweise durch Alkyl-Reste ersetzt sein können, für den Zweck nach Anspruch 1.where Ar represents an aromatic ring system, its Η atoms at least partially through alkyl radicals can be replaced for the purpose according to claim 1.

4. Anwendung nach Anspruch 3 auf ein Pulvergemisch mit einem Bindemittel aus Polyphenylensulfid (Ar - C₆H₄).4. Use according to claim 3 to a powder mixture with a binder made of polyphenylene sulfide (Ar - C ₆ H ₄ ).

Die Erfindung bezieht sich auf die Anwendung des Verfahrens der Herstellung von Mehrschichten-Verbundwerkstoffen durch Aufeinanderpressen von Pulvern aus Graphit und Metall in einem Gesenk auf die Herstellung von Kohlekontaktkörpern zum Zwecke der Befestigung und elektrischen Kontaktierung der Kohlekontaktkörper, wie kohlehaltige Kontaktbürsten und Schleifringe in elektrischen Maschinen.The invention relates to the application of the method of manufacturing multilayer composite materials by pressing powders of graphite and metal onto one another in a die Manufacture of carbon contact bodies for the purpose of fastening and electrical contacting of the carbon contact bodies, like carbon contact brushes and slip rings in electrical machines.

Bei solchen Kohlekontaktkörpern aus kohlenstoffhaltigen Materialien ist es schwierig, diese mittels einfachen Lot- oder Schweißverfahren an einem anderen Teil zu befestigen und elektrisch zu kontaktieren, da sich derartige Teile nicht ohne weiteres löten oder schweißen lassen. Es besteht zwar die Möglichkeit, die Kontaktdrähte bei der Herstellung dieser Teile unmittelbar mit einzupressen. Es gibt jedoch zahlreiche Fälle, in denen dieses Verfahren nicht durchführbar ist, z. B. aus Gründen der Formgebung, so daß man gezwungen ist, auf anderem Wege die Befestigung und Kontaktierung vorzunehmen.With such carbon contact bodies made of carbonaceous materials, it is difficult to use them to attach a simple soldering or welding process to another part and to make electrical contact, because such parts cannot easily be soldered or welded. Although there is the possibility pressing in the contact wires directly during the manufacture of these parts. However, there are numerous Cases where this procedure is not feasible, e.g. B. for reasons of design, so that one is forced to make the attachment and contacting in another way.

Wenn es gelänge, auf eine Fläche des Kohlekontaktkörpers eine lot- oder schweißbare Metallschicht aufzubringen, so ließen sich Befestigung und/oder elektrische Kontaktierung an dieser Metallschicht anbringen.If it succeeds, on a surface of the carbon contact body To apply a solderable or weldable metal layer, then fastening and / or attach electrical contact to this metal layer.

Aus H.Schreiner, Pulvermetallurgie elektrischer Kontakte, Springer-Verlag, 1964, Seiten 209 bis 215 ist es bekannt, Fertigformkontakte aus zwei oder mehr Schichten durch Pressen und Sintern herzustellen, z. B. auch solche aus Silber-Graphit. Jedoch, läßt sich dieser Stelle nicht entnehmen, diese Technik auch auf Kohlekontaktkörper für elektrische Maschinen zu übertragen, zumal die Kontakte nach dem Stand der Technik keine Bindemittel enthalten.From H.Schreiner, powder metallurgy electrical contacts, Springer-Verlag, 1964, pages 209 to 215 is it is known to produce finished form contacts from two or more layers by pressing and sintering, e.g. B. also those made of silver graphite. However, this can be Place not inferred that this technology also applies to carbon contact bodies for electrical machines transferred, especially since the contacts according to the prior art do not contain any binding agents.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, daß es ermöglicht einen Kohlekontaktkörper für elektrische Maschinen, wie z. B. Kontaktbürsten oder Schleifringe, die ein bestimmtes organisches Bindemittel enthalten, mit einer lot- oder schweißbaren Schicht zu versehen, um Anschlußdrähte an diese Kontaktkörper in einfacher Weise anbringen zu können. Das Verfahren soll möglichst kostengünstig sein und die vollautomatische Herstellung derartiger Verbundwerkstoffe gestatten.It is therefore the object of the invention to specify a method that enables a carbon contact body for electrical machines, such as B. Contact brushes or slip rings that contain a certain organic Contain binders, to be provided with a solderable or weldable layer in order to connect wires to them To be able to attach contact body in a simple manner. The process should be as inexpensive as possible and allow the fully automated production of such composite materials.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die Anwendung des Verfahrens der Herstellung von Mehrschichten-Verbundwerkstoffen durch Aufeinanderpressen von Pulvern aus Graphit und Metall in einem Gesenk und anschließender Wärmebehandlung auf die Herstellung von Kohlekontaktkörpern aus Graphit oder eine Graphit-Metall-Mischung mit einer aufgepreßten Metallschicht für elektrische Maschinen, mit der Maßgabe, daß auf 100 Gewichtsteile Graphit bzw. Graphit-Metall-Mischung 0,5 bis 50 Gewichtsteile eines Bindemittels aus der Gruppe der einbindig aromatischen Polymeren, das sind Polymere, bei denen aromatische Kerne durch eine C-C-Bindung oder durch ein Heteroatom oder eine Heteroatomgruppierung unmittelbar verknüpft sind, zugemischt und die Kohlekontaktkörper bei 300 bis 350° C wärmebehandelt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn auch das Metallpulver für die aufgepreßte Metallschicht das obengenannte Bindemittel enthältThis object is achieved according to the invention by using the method of producing multilayer composite materials by pressing powders of graphite and metal onto one another in a die and subsequent heat treatment to produce carbon contact bodies made of graphite or a graphite-metal mixture with a pressed-on metal layer for electrical machines, with the proviso that for 100 parts by weight of graphite or graphite-metal mixture 0.5 to 50 parts by weight of a binder from the group of single-bond aromatic polymers, these are polymers in which aromatic nuclei are formed by a CC bond or are directly linked by a heteroatom or a heteroatom grouping, mixed in and the carbon contact bodies are heat-treated at 300 to 350 ° C.
It is particularly advantageous if the metal powder for the pressed-on metal layer also contains the abovementioned binder

Als kohlenstoffhaltiges Material kommen in erster Linie Graphit oder ein Gemisch aus Graphit und einem Metall, insbesondere Kupfer in Betracht Das preßbare Metallpulver besteht ebenfalls vorzugsweise aus Kupfer. The carbonaceous material is primarily graphite or a mixture of graphite and one Metal, in particular copper, into consideration The pressable metal powder also preferably consists of copper.

In die genannte Gruppe von Bindemitteln gehören die Polyarylsulfide der allgemeinen FormelThe polyaryl sulfides of the general formula belong to the group of binders mentioned

... Ar—S-Ar—S-Ar...... Ar — S-Ar — S-Ar ...

wobei Ar ein aromatisches Ringsystem darstellt, dessen Η-Atome zumindest teilweise durch Alkyl-Reste ersetzt sein können. Als besonders geeignet hat sich das Polyphenylensulfid erwiesen, bei dem Ar einen Benzolring bedeutet und das unter dem Handelsnamen Ryton der Phillips Petroleum Co. im Handel erhältlich ist Diese Bindemittel kommen in einer Menge von 0,5—50 Gewichtsteilen, insbesondere von 3—10 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile kohlenstoffhaltiges Material bzw. preßbares Metallpulver zur Anwendung. Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Beispiels näher erläutert werden.wherein Ar represents an aromatic ring system, whose Η atoms at least partially replaced by alkyl radicals could be. Polyphenylene sulfide in which Ar is a benzene ring has proven to be particularly suitable and which is commercially available under the trade name Ryton from Phillips Petroleum Co. These binders come in an amount of 0.5-50 parts by weight, especially 3-10 parts by weight to 100 parts by weight of carbonaceous material or pressable metal powder for use. The invention is to be explained in more detail below with the aid of an example.

100 Gewichtsteile Naturgraphit werden mit 10 Gewichtsteilen Polyphenylensulfid in feingemahlener Form gründlich gemispht und mittels einer Dosiereinrichtung in ein Preßgesenk eindosiert Auf das lose geschüttete Pulver wird mittels einer zweiten Dosiereinrichtung ein Gemisch aus 100 Gewichtsteilen Kupferpulver und 10 Gewichtsteilen Polyphenylensulfid in einer solchen Menge eindosiert, daß sich eine Kupferschichtdicke am fertigen Preßkörper von etwa 1 mm ergibt. Die Pulver werden anschließend gemeinsam bei Raumtemperatur unter einem Preßdruck von100 parts by weight of natural graphite are finely ground with 10 parts by weight of polyphenylene sulfide Form thoroughly mixed and using a dosing device metered into a press die. The loosely poured powder is fed by means of a second metering device a mixture of 100 parts by weight of copper powder and 10 parts by weight of polyphenylene sulfide in dosed in such an amount that a copper layer thickness on the finished pressed body of about 1 mm results. The powders are then together at room temperature under a pressure of

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ca. 4000 bar verdichtet und dann einer ca. einstündigen ohne Schwierigkeiten Befestigungsmittel und/oderabout 4000 bar compressed and then an approx. one hour without difficulty fasteners and / or

Wärmebehandlung bei etwa 320⁰C unter Schutzgas elektrische Kontaktieningen anlöten oder anschweißenHeat treatment or solder at about 320 ⁰ C under an inert gas weld electric Kontaktieningen

unterworfen. Nach dem Abkühlen liegt der fertige lassen. Der Obergangswiderstand ist sehr niedrig, sosubject. After cooling, the finished let lies. The transition resistance is very low, so

Preßkörper vor, der einen Verbundwerkstoff aus Kohle daß bei einer derartigen Anordnung nur sehr geringeCompact before, which is a composite material made of carbon that with such an arrangement only very little

und Metall darstellt, an dessen metallisches Ende sich 5 Spannungsverluste auftreten.and represents metal, at the metallic end of which there are 5 voltage losses.

Claims

Patent claims:

1. Application of the process of producing multilayer composite materials by pressing powders of graphite and metal onto one another in a die and subsequent heat treatment for the production of carbon contact bodies made of graphite or a graphite-metal mixture with a pressed-on metal layer for electrical machines, with the proviso that for 100 parts by weight of graphite or graphite-metal mixture 0.5 to 50 parts by weight of a binder from the group of single-bond aromatic polymers, i.e. polymers in which aromatic nuclei are directly linked by a CC bond or by a heteroatom or a heteroatom grouping are linked, mixed in and the carbon contact bodies are heat-treated ^{at 300 to 350 0 C.}

2. Application according to claim 1 with the proviso that the metal powder for the pressed on Metal layer on 100 parts by weight of the metal powder 0.5 to 50 parts by weight of the binder Claim 1 contains

3. Application according to claim 1 or 2 to a Powder mixture with a binder made of polyarylsulfide of the general formula

... Ar-S-Ar-S-Ar ...