DE2639107A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING A CONTACT PIECE FROM SILVER AND AT LEAST TWO OXIDES OF BASE METALS - Google Patents
PROCESS FOR MANUFACTURING A CONTACT PIECE FROM SILVER AND AT LEAST TWO OXIDES OF BASE METALSInfo
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Description
H@i?@tQlim§ ©£s©s Kontakt©tüek©s aug Silber undH @ i? @ TQlim§ © £ s © s Contact © tüek © s aug silver and
•Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eia@@ Formstückes ans Silber und mindestens zwei Oisidsn von Un@&lmetallen für elektrische Kontakte mit kleiner Schweißkraft bei gleichzeitig kleines Lichtbog@nabtorand9 bei dem aus ©iner Schmalze von Silber und mindestens zwei Uneelelmetallen dtirch Druckverdüsung und ism©r© Oxidation.ein Ferbundpulver hergestellt und das Verbundpulver durch Pressen^ Sintern und Nachpressen zu dem Forastück verarbeitet wirdo• The invention relates to a method for the production of a shaped piece of silver and at least two Oisidsn of Un @ & lmetallen for electrical contacts with a small welding force and at the same time small arc @ nabtorand 9 in which from © iner lard of silver and at least two non-core metals by pressure atomization and ism © r © Oxidation. a composite powder is produced and the composite powder is processed into the fora piece by pressing ^ sintering and re-pressing
Kontaktstücke für elektrische Kontakte werden vorzugsweise als Formstücke aus Silber hergestellt, da dieses Metall eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit besitzt. Bei Kontakten, die unter Prellen der Kontaktstücke und unter Lichtbogenbildung geschlossen werden, kommt es jedoch einerseits zu einer Verschweißttng der Kontaktstücke, so daß diese Kontaktstücke nur unter Kraftaufwendung (sog. Schweißkraft) wieder voneinander getrennt werden können. Andererseits wird im Lichtbögen ein Teil des Silbers verdampft (sog. Abbrand).Contact pieces for electrical contacts are preferably made as shaped pieces made of silver, since this metal is a has high electrical and thermal conductivity. For contacts with bouncing of the contact pieces and arcing are closed, on the one hand, however, the contact pieces are welded, so that these contact pieces can only be separated from each other again with the application of force (so-called welding force). The other hand will be in arcing some of the silver evaporates (so-called burn-off).
Es ist bekannt, daß die Schweißneigung von Formkontaktstücken herabgesetzt ist, wenn die Formkontaktstücke neben Silber noch ein oder mehrere Oxide von Unedelmetallen enthalten. Derartige Formstücke können Z.B. dadurch hergestellt werden, daß dieIt is known that the tendency of mold contact pieces to weld is reduced if the molded contact pieces contain one or more oxides of base metals in addition to silver. Such Moldings can be produced, for example, by the
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Schmelze einer Legierung aus Silber und den entsprechenden Unedelmetallen mit Druckluft verdüst und das entstehende Legierungspulver, in dem schon während der Druckluft-Verdüsung die Unedelmetalle oxidiert werden, anschließend einer inneren Oxidation unterworfen wird. Aus dem so erzeugten Verbundpulver kann auf pulvermetallurgischem Wege durch Pressen, Sintern und Nachpressen das Formstück gebildet werden.Melt an alloy of silver and the corresponding Base metals are atomized with compressed air and the resulting alloy powder in which already during the compressed air atomization the base metals are oxidized, then subjected to internal oxidation. From the composite powder produced in this way the molding can be formed by powder metallurgy by pressing, sintering and re-pressing.
So ist aus der deutschen Offenlegungsschrift P 22 60 559 beispielsweise ein Verfahren bekannt, bei demeine Silberlegierung unter Druck*verdüst und das entstehende Verbundpuiwr gemahlen wird, anschließend eine passende Teilchengrößenklasse abgesiebt und durch Pressen, Sintern und Nachpressen zu einem Formstück verarbeitet wird. Als Legierungsbestandteile für die Silberlegierung sind hierbei eine Vielzahl von Unedelmetallen, darunter auch Cadmium und Blei, angegeben. Ferner ist erwähnt, daß AgCd-Legierungen nicht nur mit Druckluft, sondern auch mit Druckluft und Druckwasser veödüst werden können.So is from the German Offenlegungsschrift P 22 60 559 for example, a method is known in which a silver alloy atomized under pressure * and ground the resulting composite powder is then screened off a suitable particle size class and through pressing, sintering and re-pressing to form a molded piece is processed. A large number of base metals are used as alloy components for the silver alloy, including also cadmium and lead. It is also mentioned that AgCd alloys not only with compressed air, but also with Compressed air and pressurized water can be veödust.
Eine Drückverdüsung von Metallschmelzen mit Wasser als Treibmittel wird für die Herstellung von Legierungspulvern, z.B. Eisen-Chrom-Legierungspulvern, verwendet, die eine vor einer Oxidation zu schützende, oxidierbare Metallkomponente enthalten. Jedoch sind di· für- eine Drückverdüsung mittels Wasser benötigten Anlagen relativ aufwendig und werden daher in der Regel nur für die Fälle verwendet, in denen die zu verdüsende Schmelze vor Luftzutritt geschützt werden muß.A pressure atomization of molten metal with water as a blowing agent is used for the production of alloy powders, e.g. iron-chromium alloy powders, used, which contain an oxidizable metal component to be protected from oxidation. However The systems required for pressure atomization by means of water are relatively expensive and are therefore usually only used for those cases in which the melt to be atomized must be protected from the ingress of air.
Ferner ist es bekannt, daß bei der Drückverdüsung mit Druckluft vorwiegend kompakte kugelige Teilchen entstehen,während durch Zusatz von Legierungsbestandteilen, die die Oberflächenspannung herabsetzen, Überwiegend spratzige Teilchen erhalten werden.It is also known that in the pressure atomization with compressed air predominantly compact spherical particles arise while through Addition of alloy components that reduce the surface tension, predominantly spattered particles are obtained.
Es hat sich nun herausgestellt, daß die Schweißkraft und der Abbrand von elektrischen Kontakten in der Weise miteinander korreliert sind, daß Maßnahmen zur Verbesserung der einen Eigenschaft im allgemeinen zu einer wesentlichen VerschlechterungIt has now been found that the welding force and the erosion of electrical contacts in such a way with one another it is correlated that measures to improve one property generally lead to a substantial deterioration
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der anderen Eigenschaft führen.the other property lead.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrundes ©in Verfahren zur Herstellung eines Formstückes für elektrische Kontakte anzugeben, bei dem die Schweißkraft herabgesetzt und gleichzeitig der Lichtfcegenabbrand gering gehalten wird.The invention is based on the object in s © A process for producing a shaped product for electrical contacts to indicate in which reduced the welding force and simultaneously the Lichtfcegenabbrand is kept low.
Dies wird erreicht durch ein Verfahren der eingangs angegebenen Art, bei dem als Unsdelmetalle CadMum sowie Wismut und/oder Blei verwendet werden. Der Unedelmetallgehalt der Schmelze ist dabei so besessen, daß der Gehalt an Unedelnetalloxiden in Formstück unter 20 ¥ol.-Sß liegt. Ferner wird als Treibmittel für die DrUckverdüsung der Schmelze Wasser verwendet.This is achieved by a method of the type specified at the beginning, in which CadMum as well as bismuth and / or lead are used as non-precious metals. The base metal content of the melt is so obsessed that the content of base metal oxides in the molding is below 20 ¥ ol.-sweetness. Furthermore, water is used as a blowing agent for the pressure atomization of the melt.
Bei dem zum Pressen des Formstückes verwendeten Verbundpulver liegen di© Unedelmetalle demnach als Oxide vor? Es erscheint daher zunächst sinnlos B zur Herstellung des Yerbundpulvers ein© aufwendige und teuere Druckwasser-Verdüsung vorzunehmen, bei der das Wasser als Schutzgasatmosphäre für die zu verdüsende Schmelze wirkt, und anschließend dann doch, das entstehende Pulver einer Oxidation zu unterwerfen. Es hat sich jedoch überraschenderweise gezeigt, daß elektrische Kontakte, bei denen die nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formstücke verwendet werden, eine wesentlich geringere Schweißkraft aufweisen, verglichen mit Kontaktstücken der gleichen chemischen Zusammensetzung, zu deren Herstellung jedoch eine Druckluftverdüsung der Schmelze vorgenommen wird.In the composite powder used to press the molded piece, are the base metals present as oxides? It therefore appears initially meaningless B for producing the Yerbundpulvers a make spraying pressurized water © consuming and expensive, in which the water acts as a protective gas atmosphere to be atomized melt and then but then, subjecting the resulting powder to oxidation. Surprisingly, however, it has been shown that electrical contacts in which the shaped pieces produced by the method according to the invention are used have a significantly lower welding force compared to contact pieces of the same chemical composition, but for the production of which a compressed air atomization of the melt is carried out.
Vorteilhaft ist der Cad ml umgehalt der Schmelze so bemessen, daß der Cad*Lumoxidgehalt im Formstück zwischen 5 und 18 Vol.-# liegt. Bei diesen Gehalten bewirkt das CdO eine starke Herabsetzung der Schweißkraft, ohne daß die Vorteile beeinträchtigt werden, die in der Verwendung des Silbers als Werkstoff für Sinterkontaktstücke liegen. Der Gehalt der Schmelze an Wismut und Blei ist vorteilhaft so bemessen, daß im Formstück die Oxide zusammen in einer Menge zwischen 0,1 und 5 Vol.-Ji vorliegen. Bereits sehr geringe Mengen dieser letztgenannten Unedel-Advantageously, the cad ml content of the melt is measured so that the cad * lumoxide content in the molded piece is between 5 and 18 vol .- # lies. At these levels, the CdO causes a strong reduction the welding force without impairing the advantages of using silver as a material for Sintered contact pieces lie. The content of bismuth and lead in the melt is advantageously such that the molded piece Oxides are present together in an amount between 0.1 and 5 vol. Even very small amounts of this last-mentioned base
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- EB©täil©-.söis©H--dl© Oberflächenspannung d©r Schmölze beträchtlich- EB © tail © -.söis © H - dl © Surface tension of the melts is considerable
hsrmfe·.Has. entstehend© Verbiwdpulver. weist daher vorwiegend. - -epratzlgert Teilchen auf. Dies© Struktur ist auch b©I© : fertigen - Formstück- im Querschliff noch nachweisbar5 s wobei- di© : erfindungsgeaäS hergestellten Formstücke--©in gleichmäßigeres-. .: Gefügr--aufweisen als ein Werkstoff gleicher chemischer Zusammen- -" sitzung,» der aus luftverdüstem oder luft-wasserverdüstea inner-.- ©acidiertea Pulver- hergestellt ieto- . . . 'hsrmfe · .Has. arising © Verbiwdpulver. points therefore predominantly. - -precipitated particles. This structure is also © b © I ©: ready - Formstück- in the micrograph still detectable 5s wobei- di ©: erfindungsgeaäS produced Formstücke-- © in gleichmäßigeres-. .: Structure - exhibit as a material with the same chemical composition - "assembly," which is produced from air-atomized or air-water atomized a inner -.- © acidized powder- ieto-.. '
Gegenüber diesen herkömmlichen Herstellungsverfahren ergibt . .- .. - sich-bei^ dee'erfinduagsgemäßen-Verfahren- der Vorteil, daß mit einem"kleineren Durchsatzvolumen des Treibmittels gearbeitet werden kann,,' so da© auch nur geringe,Mengen an CdO-Rauch ent- ; stehenB- Da. die. Verdüsu&gstemper&tur der Schmelze-.-zwischen ■15 und .11OO0C- ;liegt und CdO b@i diesen Temperaturen leicht ver-. dampfbar ist, erfordert dagegen die'-Luftverdüsung sehr auf-" wenäiige Abscheidevorrichtung „ um. eine-ümweltvergiftung-. durch cadmiuiahaltige Gas® zu vermeiden,Compared to these conventional manufacturing processes. - .. - in the case of the process according to the invention, the advantage is that it is possible to work with a "smaller throughput volume of the propellant, so that only small amounts of CdO smoke are produced. B - since the Verdüsu & gstemper & structure of the melt -.- ■ between 15 and .11OO 0 C;... is and CdO b @ i these temperatures easily comparable is dampfbar, however, die'-air atomization requires very up "wenäiige separator" to. an environmental poisoning. to avoid cadmiuia-containing Gas®,
Aiihand von drei Ausführungsbeispielen wird das erfindungsgemiße Verfahren näher erläutert.The invention is based on three exemplary embodiments Procedure explained in more detail.
Aus Silbergranalien und Stangen aus-Cadmium und Wismut wird eint Silberlegierung mit 11 Gew,-3i Gd und.1 .Gew.-Ji-Bi erschmolzen. Die Schmelze wird bei 11OO°C durch einen Trichter mit einer Ausflußdüse von 12 mm Durchmesser, in eine Druckwasserringdüse einfallen gelassen. Der Spalt der Druckwasserdüse beträgt 1 mm, der DUsenwinkel 7,5° (gemessen zur: Senkrechten). Der Wasserdruck während der Verdüsung beträgt? 25 atü* Das·VerdÜBungspulver wird in einem Wasserbecken aufgefangen, getrocknet und-abgesiebt. Die Teilchen mit einer TjeÜchengrößer:.unter 0,2 mm werden bei 600 0C in Anstunden an Luft Inneroxidiei?** Das ■ L entstehende:: AgCd0Bi2O3-Pulver zelgfc sehr^ girte £ Fließe1 undt Preß-A silver alloy with 11 wt. -3i Gd and 1. wt. Ji-Bi is melted from silver granules and rods made from cadmium and bismuth. The melt is allowed to fall at 1100 ° C. through a funnel with an outflow nozzle of 12 mm diameter into a pressurized water ring nozzle. The gap of the pressurized water nozzle is 1 mm, the nozzle angle 7.5 ° (measured to the: vertical). The water pressure during the atomization is? 25 atü * The spray powder is collected in a water basin, dried and sieved off. The particles having a TjeÜchengrößer: .Among be 0.2 mm at 600 0 C in air Anstunden Inneroxidiei ** ■ The resulting L :: AgCd0Bi 2 O 3 powder zelgfc very girte ^ £ 1 andt leveling pressing?
,.-■ --τ eigenschaften und% läßt: sich auf; automatischen Mus· Miaxir Mehrv:,aßhißhtenpries^en gat.,verarbeiten. Est wii*ä b.edii,.einemol)rxack von i , .- ■ --τ properties and% can: be on; automatic Mus · Miaxir Mehrv:, aßhißhtenpries ^ en gat., process. Est wii * ä b.edii, .einemol) rxack of i
ÄOO^MN/mi* göpreßt und bei 850QC eine;iStunde^. lang-an Luft geeinterts ^Anschließend: erfolgt einÄOO ^ MN / mi * göpreßt and at 850 Q C one; i hour ^. long-unified in air ^ Then: comes a
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b®i eines Druck voei 800 NM/a . Das. Sintern und Nachpressen kann noch wiederholt wurden, um ©in® wsitare Verdichtung su erreichen.b®i a pressure of 800 NM / a. That. Sintering and repressing can still be repeated to see © in® wsitare compression reach.
In eines Prüfschalter (beschrieben in der Zeitschrift "Werkstofftechnik'1, 7. Jahrgangs 1976) wurden ii@ auf diese Weise hergestellten einmal nachgepreßten Formstücke bei 1000 Sin- und Ausschaltungen unter einem Einschaltstrom I ■ 1000 A, und einem Ausschaltstron I » 1500 A geprüft. Die Schweißkraft dieser Kontaktstücke liegt mit 99,9 % Wahrscheinlichkeit unter 60 N. Zua Vergleich wurde ein Formstück hergestellt, lei d©a ein Verbundwerkstoff dtr gleichen Zusammensetzung in Blechform hergestellt und einer inneren Oxidation unterworfen wurde. Die Schweißkraft lag in diesem Fall mit 120 N etwa doppelt so hoch. In beiden Fällen ergab sich mit 24 mis3 etwa der gleiche Abbrandwert.In a test switch (described in the journal "Werkstofftechnik ' 1 , 7th year 1976), molded parts made in this way and pressed once again were tested at 1000 sin- and switch-offs under an inrush current I 1000 A and a switch-off current I 1500 A The welding force of these contact pieces is less than 60 N with a probability of 99.9% . For comparison, a molded piece was produced using a composite material made of the same composition in sheet metal form and subjected to internal oxidation. The welding force in this case was 120 Approximately twice as high in N. In both cases, 24 mis 3 resulted in roughly the same burnup value.
Die erfindungsgemäßen Kontaktstücke eignen sich insbesondere zum Einbau in Niederspannungsschaltgeräten, z.B. Schütze, wo sie eine Erhöhung des Einschaltvermögens ermöglichen.The contact pieces according to the invention are particularly suitable for installation in low-voltage switching devices, e.g. contactors, where they enable an increase in the making capacity.
Aus Silbergranalien, Stangen aus Cadmium und Barren aus Blei wird eine Silberlegierung mit 15 Gew.-# Cadmium und 1,5 Gew.-96 Blei erschmolzen und die Schmelze bei 11000C mit Druckwasser unter den Bedingungen des Beispiels 1 verdüst. Wie im Beispiel 1 wird das Verbundpulver (Yerdüsungspulver) abgesiebt, inneroxidiert, gepreßt, gesintert und elmaL zum fertigen Formstück nachgepreßt.Of silver granules, rods made of cadmium and lead bars is a silver alloy with 15 wt .- # cadmium and 1.5 parts by weight lead and 96 melted, the melt is atomized at 1100 0 C with water under pressure under the conditions of Example 1. Fig. As in Example 1, the composite powder (spray powder) is sieved off, internally oxidized, pressed, sintered and then pressed into the finished molding.
Mit 99,9 % Wahrscheinlichkeit betrag die Schweißkraft unter 50 N, der Abbrandwert lag im Mittel bei 23 mm?» Gegenüber^inneroxidierten Formteilen gleicher Zusammensetzung, ergibt sich .eine-um etwa den Faktor,2iniedrigere Schweißkraft und ein um etwa? 10 %: günstigerer Abbrandwert.There is a 99.9 % probability that the welding force is below 50 N, the average burn-off value was 23 mm? " Compared to inner-oxidized molded parts of the same composition, the result is a welding force that is about a factor of 2 lower and a welding force that is about ? 10 %: cheaper burn rate.
Aus einer Silberlegierung mit 6 Gew.-^ Cd, 2,5 Gew.-# Pb und ein Gew.-Ji Bi wird wie in den Beispielen 1 und 2 ein Verdüsungspulver hergestellt. Von diesem Pulver werden Teilchen mit einer Teilchengröße unter 0,315 mm abgesiebt und aus diesen Teilchen wird wie in den Beispielen 1 und 2 Formteile hergestellt. Schweißkraft und Liehtbögenabbrand dieser Formteile liegen im gleichen günstigen Bereich wie ins Beisjäsl 2. 10Made of a silver alloy with 6 wt .- ^ Cd, 2.5 wt .- # Pb and A weight-Ji Bi is produced as in Examples 1 and 2, an atomizing powder. From this powder are particles with a Particle size below 0.315 mm is sieved off and molded parts are produced from these particles as in Examples 1 and 2. Welding force and arc burn-off of these molded parts are in same favorable area as in Beisjäsl 2. 10
Durch Verwendung von reinem Sauerstoff anstelle von Luft für die innere Oxidierung kann die Oxidationszeit wesentlich verkürzt werden.By using pure oxygen instead of air for the internal oxidation can significantly shorten the oxidation time.
3 Patentansprüche 3 claims
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4279649A (en) * | 1978-06-16 | 1981-07-21 | Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation | Electrical contact material |
| US4330331A (en) | 1978-06-16 | 1982-05-18 | Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation | Electric contact material and method of producing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1574098A (en) | 1980-09-03 |
| ES461997A1 (en) | 1978-05-16 |
| DE2639107C2 (en) | 1989-04-06 |
| FR2363869B1 (en) | 1981-06-19 |
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| CH631025A5 (en) | 1982-07-15 |
| BR7705757A (en) | 1978-05-30 |
| JPS5330412A (en) | 1978-03-22 |
| FR2363869A1 (en) | 1978-03-31 |
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