DE2447672B1

DE2447672B1 - Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen auf Silber-Nickeloder Silber-Eisen-Basis für Kontakte

Info

Publication number: DE2447672B1
Application number: DE19742447672
Authority: DE
Inventors: Ulf Dipl.-Ing. 7530 Pforzheim Harmsen; Karl E. Dipl.-Phys. Dr. 7531 Buechenbronn Saeger
Original assignee: Doduco GmbH and Co KG Dr Eugen Duerrwaechter
Current assignee: Doduco Solutions GmbH
Priority date: 1974-10-05
Filing date: 1974-10-05
Publication date: 1975-07-03

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen auf Silber-Nickel- oder Silber-Eisen-Basis, die für Kontakte verwendbar sind, die eine hohe Abbrandfestigkeit haben sollen.

Kontakte aus pulvermetallurgisch hergestellten Silber-Nickel- oder Silber-Eisen-Verbundwerkstoffen mit Nickel- bzw. Eisen-Anteilen von 5 bis 40 Gewichtsprozent werden seit vielen Jahren in Schaltgeräten der Niederspannungstechnik mit gutem Erfolg eingesetzt. Diese Werkstoffe werden normalerweise durch Pressen einer Pulvermischung der gewünschten Zusammensetzung, Sintern und anschließendem Nachpressen bzw. durch Pressen, Sintern und Strangpressen der Sinterblöcke hergestellt.

Beim Strangpressen der gesinterten Blöcke bildet sich ein faseriges Gefüge aus, das durch die Strekkung der Nickel- bzw. Eisenteilchen im Strangpreßvorgang hervorgerufen wird. Ähnliche Fasergefüge können, allerdings sehr viel aufwendiger, auch durch mehrfaches Bündeln und Ziehen durch Ziehdüsen von Nickel- bzw. Eisendrähten mit Silbermantel erzeugt werden. Diese faserigen Werkstoffe, gleich güllig ob ihr Gefüge durch Strangpressen oder durch Bündeln und gemeinsames Ziehen von Manteldrählen erzeugt wurde, haben im allgemeinen bei Auslichtung der Fasern senkrecht zur Kontaktoberfläche Wesentlich bessere Abbrandeigenschaften als entsprechende Werkstoffe, bei denen die Nickel- bzw. Eisenteilchen in kugeliger oder spratziger Form vorliegen.

Die nach pulvermetallurgischen Verfahren hergestellten Werkstoffe weisen stets einen gewissen Gasgehalt auf, der davon herrührt, daß beim Pressen der Pulvermischungen unvermeidbar Gas mit eingeschlossen wird. Durch Sinterung bzw. Glühung im Vakuum kann man zwar den Gasgehalt insgesamt niedrig halten, die beim Pressen eingeschlossenen Gase lassen sich jedoch auf diese Weise nicht entfernen. Beim gashaltigen Kontakt werden bei Lichtbogenerhitzung durch die sich ausdehnenden Gase Teilchen des Kontaktmaterials explosionsartig weggeschleudert, wodurch ein überdurchschnittlich großer Kontaktabbrand entstehen kann. Wohl können die

xo gashaltigen Werkstoffe durch Nachpressen oder durch den Strangpreßvorgang praktisch auf die theoretisch zu erwartende Dichte gebracht werden, doch weisen die daraus hergestellten Kontakte im Schaltbetrieb dennoch oft ein unterschiedliches Verhalten auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, abbrandfeste Silber- Nickel- bzw. Silber-Eisen-Kontaktwerkstoffe mit theoretischer Dichte und geringem Gasgehalt herzustellen, die im Schaltbetrieb gleichmäßiges Verhalten zeigen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man eine Vielzahl von Nickel- bzw. Eisendrahtabschnitten oder dünnen Nickel- bzw. Eisenblechabschnitten odet dünnen Nickel- bzw. Eisenblechabschnitten oder dünnen Nickel- bzw. Eisenprofilabschnitten mit einer Silber- oder Silberlegierungsschmelze im Inertgas oder im Vakuum verbundgießt, anschließend den so erhaltenen Knüppel auswalzt oder durch Strangpressen weiter verarbeitet und schließlich, falls zweckmäßig, zu Draht der gewünschten Abmessung zieht.

Durch den Strangpreßvorgang bzw. durch das Walzen und das Ziehen wird eine weitgehende achsenparallele Ausrichtung und eine erhebliche Streckung der eingebauten Nickeldraht- bzw. Eisenblech- oder Profilabschnitte erreicht, wodurch das angestrebte faserige Gefüge entsteht.

Die Regulierung des Nickel- bzw. Eisengehalts in der Silbermatrix kann dadurch erfolgen, daß vor dem Verbundgießen bereits eine gewisse Menge an Silber in Draht-, Blech- oder Profilform dem Nickel bzw. Eisen zugeschlagen und gegebenenfalls mit diesem zusammen locker verpreßt wird. Da die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten einzelnen Silber- und Nickel- bzw. Eisenteile um viele Größenordnungen größer als Pulverkörner sind, somit ihre Dimensionen bereits denen der Kokillenabmessungen nahe kommen, wird das beim pulvermetallurgischen Verfahren störende Einschließen von Gas beim Verpressen zuverlässig umgangen.

Beispiel 1

Nickeldrähte von 0,5 mm 0 werden zu 50 mm 0 • 300 mm Länge locker gebündelt und in einer Graphitkokille von etwa 52 mm 0 in Argon mit Feinsilber verbundvergossen. Der gegossene Knüppel wird anschließend auf 2 mm 0 abgewalzt und nach einer Zwischenglühung auf 0,9 mm 0 gezogen. Hierdurch entstehen in der Silbermatrix faserige Nickeleinlagerungen von etwa 6 bis 10 /<m 0. Der Anteil der Nickelfasern liegt bei etwa 30 Gewichtsprozent. Dieser so gewonnene Draht läßt sich in der üblichen Weise zu Kontaktnieten verarbeiten.

B e i s ρ i e 1 2

Nickel-Drahtabschnitte 0,3 mm 0 · 25 mm Länge werden zusammen mit der gleichen Menge Silber-Drahtabschnitten der gleichen Abmessung vermischt

und in eisern Preßwerkzeug von 75 mm 0 unter geringem Druck vorkompaktiert. Dieser Preßblock wird dann unter Vakuum mit AgCu 5 infiltriert, zu einem Draht von 10 mm 0 stranggepreßt und durch Kaltziehen auf einen Durchmesser von 1 mm reduziert. Dieser Werkstoff enthält etwa 18 Gewichtsprozent achsenparallel ausgerichteter Nickelfasern mit einem Durchmesser von etwa 10 bis 20/<m.

Beispiel 3

Ein entsprechend Beispiel 2 hergestellter stranggepreßter Draht wird durch Ziehen auf 4 mm 0 reduziert, in Längen von 400 mm geschnitten zu 50 mm 0 locker gebündelt und mit AgCu 5 angegossen. Der gegossene Block wird dann wiederum auf 10 mm 0 stranggepreßt und anschließend auf den Durchmesser 1 mm gezogen. Es ergibt sich auf diese Weise ein Faserverbundwerkstoff mit etwa 10 Gewichtsprozent Nickelfasern von rund 1 um 0.

Beispiel 4

Entsprechend Beispiel 1 werden Drähte aus einer Nickeleisenlegierung NiFe 30 oder Eisen entweder für sich oder gemischt mit Keinsilber verbundgegossen und zu Draht stranggepreßt.

Sollte es erwünscht sein, Nickelfasern von geringerem Durchmesser als in den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen angegeben, in eine Silbermatrix einzulagern, so gibt es einmal die Möglichkeit von einem Nickeldraht mit geringerem Durchmesser auszugehen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, in der eben beschriebenen Weise hergestellie Drähte zu bündeln und, gegebenenfalls nach neuerlichem Angießen, nochmals durch Strangpressen und Ziehen oder Walzen und Ziehen auf den gewünschten Drahtdurchmesser zu reduzieren. Hierdurch wird, ähnlich wie auch in der deutschen Offenlegungsschrift 2 059 179 beschrieben, ein sehr geringer Durchmesser der Nickelfasern erreicht.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen auf Silber-Nickel- oder Silber-Eisen-Basis, die für Kontakte hoher Abbrandfestigkeit verwendbar sind, dadurch gekennzeichn e t, daß die in Stab-. Blech- oder Profil abschnitten vorliegende Silber-Nickel- bzw. Silber-Eisen-Komponente mit einer Matrix aus Silber oder Silberlegierungen verbundgegossen wird und der Verbundguß durch Auswalzen oder Strangpressen und Ziehen zu Kontakthalbzeug weiter verarbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix aus Feinsilber oder einer Silberlegierung AgCu 10 besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Matrix verbund zu gießende Komponente aus Reinnickel, Nickellegierung, Eisen, einzeln oder miteinander gemischt besteht und 5 bis 6O°/o, vorzugsweise 2O°/o, des Gießblocks beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente in Form von gebündelten Drähten, Profilen oder Streifen vorliegt.