DE3213265A1

DE3213265A1 - Elektrisches kontaktmaterial

Info

Publication number: DE3213265A1
Application number: DE19823213265
Authority: DE
Inventors: Yoshinari Amano; Akira Itami Hyogo Fukui; Nobuhito Kuroishi; Mitsuo Osada
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1981-04-10
Filing date: 1982-04-08
Publication date: 1982-11-18
Also published as: US4457780A; DE3213265C2

Description

Patentanwälte · *:**: * : *···· * :**: .·* 0^-13265

Dipl.-lng. E. Ector

Dipl.-ing. K. Schieschke

CGCO München 40, Eilsabelhstr. 34 - 3 -

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Kontaktmaterialien zur Verwendung in Schaltern, insbesondere auf eine Verbesserung der Eigenschaften der Ag-Carbid-Legierungen, Ag-Nitrid-Legierungen, Ag-Borid-Legierungen und Ag-Silicid-Legierungen für Kontaktmaterialien (die nachstehend als Legierungen bezeichnet werden). Insbesondere werden unter Ag-Carbid-Legierungen Ag-WC-Legierungen in großem Umfang als Kontakte für gegossene Schaltungsunterbrecher und Magnetschalter wegen ihres hohen Lichtbogen- und Schweiß-Widerstandes verwendet.

In letzter Zeit ist jedoch eine bemerkenswerte Tendenz zur Miniaturisierung und zur Verbesserung der Leistung von Schaltern festzustellen, die gegossene Schaltungsunterbrecher und magnetische Schalter, einschließlich nichtschmelzende Sicherungsunterbrecher umfassen. Da die Kontaktmaterialien einer größeren Belastung ausgesetzt sind, besteht ein großes Bedürfnis nach einer verbesserten Leistung. Aufgrund der Miniaturisierung der Schalter sind die Kontaktabmessungen und der Kontaktdruck vermindert worden. Die Abnutzung und die Streuung der Kontakte bei jeder Unterbrechung der Schaltung führt deshalb zu verschiedenen Schwierigkeiten, wie dem Verschweißen der Kontakte, einer Verschlechterung der Isolation der Schalter, unvermeidbarem Temperaturanstieg bei jedem Umschalten des Nennstroms usw. Diese Schwierigkeiten können beispielsweise durch einen Kontakt vermieden werden, der durch Zusatz von Graphit (Gr) zu einer Ag-WC-Legierung erhalten wird. Bei diesem Kontakt verhindert Gr, das durch die

^O Lichtbogenwärme, die beim Umschalten entsteht, in ein reduzierendes Gas umgewandelt wird, die Oxidation von WC, während die Schmierwirkung des Gr dazu beiträgt, daß die Temperaturerhöhung herabgesetzt und der Schweißwiderstand erhöht wird.

Dieser Kontakt weist jedoch den Nachteil auf, daß die Abnutzung und der Isolationswiderstand durch den Zusatz von Gr- herabgesetzt werden.Bei kleindimensionierten

Unterbrechern und Schaltern hoher Leistung war es daher unvermeidbar/ daß Ag-WC-Kontakte mit Ag-WC-Gr-Kontakten kombiniert wurden, wobei die ersteren als bewegbare Kontakte und die letzteren als stationäre Kontakte eingesetzt wurden. Es war jedoch sehr unwirtschaftlich bei der Herstellung der Teile das Material für die beweglichen Kontakte bzw. die stationären Kontake wechseln zu müssen. Selbst bei einer solchen Kombination ist der Kontaktdruck in den neueren kleindimensionierten Schaltern hoher Leistung unzureichend, wobei die Lichtbogenwärme bei jedem Schalten häufig einen ungewöhnlich hohen Temperaturanstieg, eine größere Abnutzung, eine verschlechterte Isolierung und ein starkes Schweißen erzeugt. Es werden daher nunmehr weitere Verbesserungen bezüglich der Leistung von Kontakten gefordert.

Eine zweite Alternative stellt ein Ag-Ni-Nitrid-Kontakt dar. Obgleich dieser Kontakt eine gute Verschleißbeständigkeit aufweist, ist sein Kontaktwiderstand groß und sein Schweißwiderstand ist unbefriedigend. Sein Einsatzgebiet ist daher beschränkt.

Eine dritte Alternative stellt ein Ag-Ni-Borid-Kontakt dar. Das Einsatzgebiet dieses Kontakts ist jedoch gleichfalls beschränkt, da er in bezug auf den Temperaturanstieg von Nachteil ist.

Tm Hinblick auf die vorstehend beschriebenen SchwierigkoiLen iist us Aufgabe der Erfindung, Kontaktlegierungen zur Verfügung zu stellen, die hinsichtlich dem Schweißwiderstand, dem Schweißwiderstand, der Verschleißbeständigkeit und dem Isolationswiderstand hervorragende Eigenschaften und aufgrund eines geringen Temperaturanstiegs einen großen praktischen Nutzen besitzen.

Durch die Erfindung werden wirtschaftliche Kontaktlegierungen bereitgestellt, die selbst dann verwendbar sind, wenn die Menge des teuren Silbers um ein beträchtliches Ausmaß vermindert wird.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen beschrieben.

Figur 1 stellt ein Diagramm der Reaktions-

energie zwischen Metallcarbiden und

Metallnitriden dar.

Figur 2 und 3 . geben Mikrofotografien in 100Ofacher

Vergrößerung von Legierungen zur

•j Q Herstellung der elektrischen Kontakt

materialien nach der Erfindung wieder, und zwar A1-4 nach Beispiel 1 und A2-2 nach Beispiel 2.

Figur 4 stellt eine mikroanalytische Foto

grafie in 1000facher Vergrößerung einer erfindungsgemäßen Legierung dar.

Die erfindungsgemäßen Legierungen zur Verwendung bei elektrischen Kontaktmaterialien sind dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungen Eisengruppenmetalle und Silber um- ■ fassen, die dispergiert schwer schmelzbare IVa, Va und VIa Gruppenmetalle wenigstens mehr als eines einer Art ausgewählt unter Carbiden, Nitriden, Boriden und Siliciden davon, oder Nitride der IVa, Va, Via, VIIa und Villa

Gruppenmetalle sowie Graphit enthalten, wobei ein Teil der die gesamte Menge dieser Metalle, Carbide, Nitride, Boride und Silicide in den Eisengruppenmetallen und dem Silber dispergiert ist.
30

Die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Legierungen sind nachstehend im einzelnen beschrieben.

Die betreffenden Erfinder führten zunächst eine Serie von Versuchen mit Legierungen durch, die Silber mit Eisengruppenmetallen, IVa, Va und VIa Gruppenmetalle von feuerfestem Material sowie dazugegebene Carbide, Nitride, Boride und Silicide dieser Metalle umfaßten. Als Ergebnis

stellten die betreffenden Erfinder fest, daß die Legierungen, in denen ein Teil oder die gesamten schwer schmelzbaren Materialien in den Eisengruppenmetallen dispergiert waren, in der Lage waren, den Verschleiß und den Verbrauch aufgrund der Lichtbogenwärme, die bei jedem. Schaltvorgang entwickelt wird, herabzusetzen, so daß die Verschlechterung der Isolierung sowie das Verschweißen der Schalter herabgesetzt wurde.

Insbesondere wurde ein Versuch mit einer Ag-Ni-Nitrid-Legierung durchgeführt, wobei festgestellt wurde, daß bei einem Sinterkörper unterhalb der Schmelztemperatur des Silbers Nickel und Nitride desselben als solche unabhängig vorhanden waren und der Verschleiß bei einem starken elektrischen Strom relativ geringfügig war, verglichen mit einer Ag-CdO-Legierung in bezug auf die Leistungsfähigkeit als Kontakt. Wenn jedoch eine Legierung oberhalb des Schmelzpunkts des Silbers gesintert wurde, wurde eine Legierung erhalten, in der das Nitrid teilweise oder als Ganzes als feste Lösung in Nickel vorlag. Es hat sich herausgestellt, daß der so erhaltene Sinterkörper die gleiche Wirkung aufwies, wie vorstehend beschrieben. Es ist auf dem Gebiet der Sintercarbide, wärmebeständigen Legierungen usw. · bekannt, daß Eisengruppenmetalle mit darin dispergierten schwer schmelzbaren Materialien eine große Festigkeit und eine große Bindekraft bei hohen Temperaturen aufweisen. Die betreffenden Erfinder haben jedoch herausgefunden, daß Legierungen, die durch Kombination von Ag mit Gr erhalten werden, eine besonders gute Leistung als Kontakte aufweisen.

Es wurde ferner festgestellt, daß, obgleich im allgemeinen die gegenseitige Reaktion zwischen Eisengruppenmetallen und schwer schmelzbaren Materialien (IVa, Va und VIa Gruppenmetallen, deren Carbiden, Nitriden, Boriden und Siliciden) ausschließlich bei hohen Temperaturen erfolgt, in Gegenwart von Ag die Reaktion durch das Ag beschleunigt wird, das in eine flüssige Phase im Verlauf der Sinterung

·η

umgewandelt wird.

Die Eisengruppenmetalle und die schwer schmelzbaren Materialien weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie durch § die Lichtbogenwärme oxidiert werden, die bei jedem Umschalten aufgrund ihres geringen Oxidationswiderstandes entsteht, wodurch der Kontaktwiderstand erhöht wird und ein Temperaturanstieg der Schalter erfolgt.

,Q Wenn Gr, das eine große Reduktionsfähigkeit besitzt, als Antioxidationsmittel der Eisengruppenmetalle und der schwer schmelzbaren Materialien zu der Kontaktlegierung gegeben wird/ wird Gr durch die Wärme zersetzt, die bei jedem Schaltvorgang auftritt, wodurch ein reduzierendes Gas ent-5 steht, das die Oxidation der Eisengruppenmetalle und der schwer schmelzbaren Materialien verhindert, den Kontaktwiderstand herabsetzt, den Temperaturanstieg der Schalter vermindert und den Schweißwiderstand aufgrund der Schmierfähigkeit von Gr erhöht.

Es ist außerdem festgestellt worden, daß, wenn Gr zugegeben wird, die Lichtbogenverschleißfestigkeit erheblich verbessert wird durch die endotherme Reaktion, die durch die Bildung der Carbide aufgrund der Reaktion zwischen den Nitriden und dem dispergierten Gr auftritt, und zwar durch die Lichtbogenwärme bei jedem Schaltvorgang, desgleichen der lichtbogenlöschende Effekt durch das Freisetzen von N2~Gas. In Figur 1 ist die Änderung der freien Energie dieser Reaktion dargestellt, wobei veranschaulicht ist, daß diese Reaktion im allgemeinen bei 1500⁰K einzusetzen beginnt.

Kontaktmaterialien, die einen größeren Widerstand gegenüber Temperaturerhöhungen und Verschweißen besitzen, werden also erhalten, indem Gerüststrukturen erzeugt werden, in denen schwer schmelzbare Materialien in Silber oder Eisengruppenmetallen dispergiert sind, die eine hohe mechanische Festigkeit und Bindekraft besitzen, so daß die Verschleiß-

-δ-festigkeit und der Schweißwiderstand erhöht werden, wobei Gr, das eine große reduzierende und schmierende Wirkung aufweist, weiterhin zugegeben und dispergiert wird. Den betreffenden Erfindern ist es also gelungen. Legierungen zu erhalten, die eine größere Festigkeit gegenüber einem Verschweißen, Abnutzung, Isolierung und Temperaturerhöhung besitzen als aufgrund der bisherigen Ag-WC, AG-WC-Gr, Ag-Ni-Nitrid oder Ag-Ni-Borid-Kontaktlegierungen erwartet werden konnte.

Die betreffenden Erfinder haben weiterhin herausgefunden, daß, wenn Nitride der IVa, Va, Via, VIIa und Villa Gruppenmetalle zugegeben werden, diese Nitride zu Carbiden umgesetzt werden durch die Eisengruppenmetalle im Verlauf

der Sinterung bei einer Temperatur oberhalb des Schmelz-15

punktes des Silbers, so daß die Carbide als feine Teilchen dispergiert werden, wodurch eine Deformation bei hohen Temperaturen vermindert wird.

_ Die Eisengruppenmetalle nach der Erfindung umfassen Fe, 20

Co, Ni und dergleichen, wobei die Menge dieser Metalle 5 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 50 Gew.-% beträgt. Bei weniger als 5 Gew.-% wird nicht nur nicht die Gerüststruktur aufgrund der Dispersion der Eisengruppenmetalle

„p. in Silber nicht mehr gebildet, sondern auch die Verschleißfestigkeit nicht verbessert aufgrund der geringen Dispersion der schwer schmelzbaren Materialien in den Eisengruppenmetallen. Über 60 Gew.-% .wird der Kontaktwiderstand nicht herabgesetzt, selbst wenn Gr zugegeben wird.

go Eine Verbesserung bei der Temperaturerhöhung ist damit nicht erreichbar.

Die wirksamen schwer schmelzbaren Materialien umfassen die IVa, Va und VIa Metalle, z. B. W, Mo, Ta, Nb, Ti, Cr, V, Zr usw., deren Carbide, Nitride, Boride, Silicide usw., wobei die Menge dieser Materialien 5 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 50 Gew.-% beträgt. Falls die Menge des schwer schmelzbaren Materials weniger als 5 Gew.-% beträgt,

sind der Schweißwiderstand und die Verschleißfestigkeit unzureichend, da die Menge der schwer schmelzbaren Materialien in dem Ag und den Eisengruppenmetallen zu gering ist. über 70 Gew.-% wird der Kontaktwiderstand nicht herabgesetzt, selbst wenn Gr zugegeben wird, so daß keine Verbesserung in bezug auf den Temperaturanstieg zu beobachten ist.

Falls die schwer schmelzbaren Materialien Nitride der IVa, Va, Via, VIIa und Villa Gruppenmetalle, wie Ti, Zr, ig Nb, Cr, Mo, Mn, Fe₇ V, Ta usw. umfassen, beträgt deren Menge vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 10 bis 25 Gew.-%.

Falls weniger als 5 Gew.-% Nitride vorliegen, ist die Verschleißfestigkeit unzureichend, da die Menge der Nitride in dem Silber zu gering ist. über 50 Gew.-% wird der Kontaktwiderstand nicht herabgesetzt, selbst wenn Gr zugegeben wird. Es ist daher keine Verbesserung in bezug auf die Temperaturerhöhung zu beobachten.

Falls eine Art ausgewählt aus den Nitriden der IVa bis Villa Gruppenmetallen zusammen mit Carbiden der schwer schmelzbaren IVa, Va und VIa Gruppenmetalle zum Einsatz kommt, beträgt die verwendete Menge der Nitride, um zufriedenstellende Ergebnisse zu erhalten, vorzugsweise 0,1 bis Gew.-% und ganz besonders bevorzugte 0,5 bis 20 Gew.-% gegenüber 5 bis 70 Gew.-% Carbiden. Die Gründe dafür sind folgende. Bei weniger als 0,1 Gew.-% ist die Wirkung der Verschleißfestigkeit gering, während bei mehr als 30 Gew.-% der Kontaktwiderstand zunimmt, selbst wenn Gr zugegeben wird, jedoch umgekehrt der Temperaturanstieg vermindert wird.

Weiin 5 bis 70 Gew.-% Carbide und IVa, Va und VIa Gruppenmetalle eingesetzt werden, beträgt die Menge vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 0,5 bis 2 Gew.-%. Bei weniger als 0,1 Gew.-% ist das Ausmaß der Reaktion auf Gr zu gering und die Verbesserung der Ver-

χ schleißfestigkeit ist unzureichend. Bei mehr als 5 Gew.-% werden Metalle, die nicht mit Gr umgesetzt werden, im Verlauf des Schaltvorgangs oxidiert, wodurch der Kontaktwiderstand zunimmt, während umgekehrt der Temperaturen anstieg herabgesetzt wird.

Der wirksame Bereich von Gr beträgt 1 bis 11 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 7 Gew.-%. Bei weniger als 1 Gew.-% ist eine Temperaturerhöhung zu beobachten, selbst wenn

2Q die Eisengruppenmetalle und die schwer schmelzbaren Materialien innerhalb dieses Bereichs liegen. Bei mehr als 11 Gew.-% sind nicht nur die Legierungen praktisch von geringem Wert aufgrund der Sprödigkeit und der geringen Verschleißfestigkeit, vielmehr ist auch deren Herstellung mit Schwierigkeiten verbunden.

Gemische der metallischen Elemente, wie Al, Si, Se, Te, Bi, Zn, Cd, In, Sn, Ca, Na usw. sind möglich, wenn die Menge unterhalb 0,1 Gew.-% liegt, was der Aufgabe der Erfindung nicht entgegensteht.

Nach der Erfindung können die Legierungen zur Verwendung als elektrische Kontaktmaterialien wie folgt erhalten werden, Pulver der vorstehend beschriebenen Materialien werden gemischt und dann gepreßt und die so erhaltenen Grünlinge bei einer Temperatur über der Schmelztemperatur des Ag, d. h. oberhalb 1000⁰C 1 bis 5 Stunden in einer reduzierten Atmosphäre , wie H-, CO oder einem Ammoniakcrackgas, gesintert.

Nachstehend ist die Erfindung anhand .der Beispiele näher erläutert;

Beispiel 1
35

In dem in den Tabellen 1-1, 1-2, 1-3 und 1-4 angegebenen Verhältnis wurden Pulver gemischt und gepreßt. Die so hergestellten Grünlinge wurden in einer Wasserstoff-

- 11 -

atmosphäre bei 1100⁰C 2 Stunden gesintert. Die so hergestellten Sinterkörper wurden erneut gepreßt, um Legierungen zu bilden/ die eine Porösität von nahezu Null aufweisen. Die in Tabelle 1-4 angegebenen Legierungen stellen herkömmliche Legierungen dar, die als Bezugsmaterialien verwendet werden.

Tabelle 1-1

Gewichts-%

Le'cfierung ■ Symbol	Ag	Ni	WC	Gr
Al-I	89	VJl	VJl	1
A 1 - 2	77	10	10	3
A 1 - 3	55	10	30	VJl
A 1 - 4	10	10	70	10
A 1 - 5	67	20	10	3
A 1 - 6	55	20	20	5 ·
A 1 - 7	43	20	30	7
A 1 - 8	33	30	30	7
A 1 - 9	10	40	40	10
A 1 -10	10	60	20	10

- 12 -

Tabelle 1-2

Gewichts-%

10

Legierung Symbol	Ag	Ni	^! MoC	! I TiC	TaC	Cr₃C₂	Gr
Bl-I	65	20	10	-	-	-	5
B 1 - 2	55	20	20	-	-	-	5
B 1 - 3	55	20	-	20	-	-	5
B 1 - 4	52	20	-	-	20	3	5
B 1 - 5	55	20	-	-	—	20	5

Tabelle 1-3

Gewichts-%

Legierung Symbol	Ag	Pe	Co	WC	Gr
Cl-I	53	10	-	30	7
C 1 - 2	53	-	10	30	7
C 1 - 3	43	-	20	30	7

Tabelle 1-4

Gewichts-%

Legierung Symbol	Ag	WC	Gr
Dl-I	60	40	-
D 1 - 2	60	35	Ul
D 1 - 3	50	50	-
D 1 - 4	95	-	5

Figur 2 stellt eine Mikrofotografie in 100Ofacher Vergrößerung dar/ die die Mikrostruktur einer erfindungsgemäßen Legierung (A1-4) wiedergibt. In der Mikrofotografie stellt der weiße Teil die Silberphase dar, der schwachgraue Teil die Ni-Phase, die dunkelgrauen Teilchen in der Ni-Phase die WC-Phase, der dunkle und unregelmäßig geformte Teil die Graphitphase. Wie der Fotografie zu entnehmen, besteht die erfindungsgemäße Legierung aus einer Makrostruktur., in der Carbide als feste Lösung in Eisengruppenmetallen vorliegen aufgrund der Reaktion der letzteren während des Sinterns, wobei die Carbide in der Ag-Phase dispergiert sind. Die erfindungsgemäße Legierung zeigt deshalb eine hohe Wärmebeständigkeit und einen geringen Lichtbogenverschleiß, da die Gerüststruktur aus dieser harten Phase zusammengesetzt ist.

Die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten Legierungen wurden mit einer ASTM-Testeinrichtung überprüft, um die Leitfähigkeit und die Verschleißfestigkeit festzustellen. Es wurden folgende Bedingungen angewandt: Wechselstrom 100 Volt, 50 Ampere, pfl.O, Kontaktdruck 200 gr, Öffnungskraft 200 gr, Kontaktgröße 5 χ 5 χ 1,5 mm, 20000 Schaltvorgänge. Der Spannungsstreubereich und der Verschleiß nach 20000 Vorgängen sind in Tabelle 1-5 wiedergegeben.

- 14 -

Tabelle 1-5

Legierung 'Symbol	1	- 1	Verschlei (mg)	Bereich des Spannuticsab- ^falls Tmv)	Streuung des Spannungsabfalls (mv)
A	1	- 2	13	10	45
A	1	- 3	10	12	56
A	1	- 4	4	18-	63
A	1	- 5	12	34'	117
A	1	- 6	2	17'	64
A	1	_ γ	2	17-	54
A	1	- 8	3	■ 19-	72
A	1	- 9	8	23-	88
A	1	-10	12	34-	114
A	1	_ 2.	12	31-	90
B	1	— 2	10	21 r	72
B	1	- 3	14	30,	69
B	1	- 4	21	17-	66
B	1	- 5	31	25-	91
B	1	-ι	28	17-	62
C	1	_ 2	16	31-	82
C	1	- 3	15	~ 55	68
C	1	- 1	23	— 68	120
D	1	- 2	68	— 81	346
D	1	- 3	81	-151	254
D	1	- 4	57	~ 81	877
,D	281	- 71	173
- 91
-111
-148
-121
- 93
- 99
- 83
Ί16
- 79
-113
33-ΊΟ1
39-
17-
17-
23-
10 ^
Ί59
-363
271
•900
Ί83

- 15 -

Die Legierungen A1-6, B1-2, C1-2 und die Bezugslegierungen D1-1, D1-2, D1-3 und D1-4 wurden zu beweglichen Kontakten von 4x7x2 mm bzw. stationären Kontakten von 8 χ 8 χ 2 mm verarbeitet. Die so hergestellten Kontakte wurden durch Widerstandsschweißung mit Legierungen verbunden und an Unterbrecher für einen 50 Amperestrom angebracht. Die Kontaktleistung wurde unter folgenden Bedingungen überprüft, wobei die Ergebnisse der Tabelle 1-6 erhalten wurden.

Überlastungstest: Wechselstrom 220 V, 200A pf, 50 mal Dauertest: Wechselstrom 220 V, 5OA pf, 5000 mal Temperaturerhöhungstest: Wechselstrom 220 V, 5OA, 2H Kurzschlußtest:. Wechselstrom 220 V, 7,5KA, pf 0,5

1P 0-CO₇ 2P 0-CO

Tabelle 1-6

	jegierunc Symbol	Über lastung test	.-Däuer- ^D" test	Temperatur erhöhungstest Co j	Kurz schluß test	Ver schleiß (mg)	Isolations- I widerstand (M-n)	Test wegen starken Kontaktverschleiß abgebrochen
	Al-6	OK	OK	15	OK	51	CO
25	Bl-2	π	Il	21	Il	83	Il
	Cl-2	fl	Il	25	ti	111	Il
30	Dl-I Dl-2 Dl-3 .	Il If Il	Il It M	103 43 131	Il Il It	258 412 201	1000 100 1000
	Dl-4

• ·

- 16 -

Wie die Tabelle 1-6 zeigt, weisen die erfindungsgemäßen Legierungen Kontakteigenschaften hoher Leistung auf, beispielsweise einen geringen Verschleiß, einen niedrigen Temperaturanstieg und einen großen Isolationswiderstand.

Beispiel 2

In dem in den Tabellen 2-1, 2-2, 2-3 und 2-4 angegebenen Verhältnis wurden Pulver gemischt und gepreßt. Die so . erhaltenen Grünlinge wurden in einer Wasserstoffatmosphäre bei 1150⁰C 2 Stunden gesintert. Die so hergestellten Sinterkörper wurden erneut gepreßt, um Legierungen zu bilden, deren Porösität nahezu Null beträgt. Die Legierungen der Tabelle 2-4 stellen herkömmliche Legierungen dar, die. als Bezugsmaterial dienen.

Tabelle 2-1

Gewichts-%

Legierung ' Symbol	2	- 1	Ag	Ni	TiN	Gr
A	2	- 2	70	20	5	5
A	2	- 3	60	20	15	5
A	2	- 4	45	20	30	5
A	2	- 5	25	20'	50	5
A	2	- 6	75	5	15	5
A	2	_ γ	50	30	15	5
A	2	- 8	20	60	15	5
A	2	- 9	53	30	15	2
A	2	-10	48	.30	15	7
A	45	30	15	10

Tabelle 2-2

Gewichts-%

Legierung Symbol	Ag	Ni	ZrN	Cr₂N	MO₂N	'Mn₅N₂	Gr.
B 1	65	20	10	—	—	-	VJl
B 2	55	20	20	—	-	-	5
B 3	55	20	-	20	-	-	5
B 4	52	20	-	-	20	3	5
B 5	55	20	-	—	-	20	VJl

Tabelle 2-3

Gewichts-%

Legierung Symbol	Ag	Fe	Co	TiN	Gr
C 2 - 1	55	10	-	30	vji
C 2 - 2	55	-	10	30	5
C 2 - 3	45	-	20		5

Tabelle 2-4

Gewichts-%

Legierung Symbol	Ag	Ni	TiN	Gr
D 2 - 1 D 2 - 2	65 75	0 0 CVl CJ	15	5

- 18 -

Figur 3 stellt eine Mikrofotografie in 100Ofacher Vergrößerung dar, die die Makrostruktur der erfindungsgemäßen Legierung (A2-2) wiedergibt. In der Mikrofotografie stellt der weiße Teil die Silberphase dar, der hellgraue Teil die Nickelphase, die dunkelgrauen Teilchen um die Nickelphase die TiN-Phase und der unregelmäßige schwarze Teil die Graphitphase. Die Mikrofotografie zeigt, daß die erfindungsgemäßen Legierungen aus einer Gerüststruktur bestehen, in der die Nitride während des Sinternsmit den Eisengruppenmetallen reagieren, wobei die Nitride festgelöst und entwickelt sind. Es ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Legierungen als physikalische Eigenschaften einen hohen Wärmewiderstand und einen geringen Lichtbogenwiderstand besitzen, da die Gerüststruktur aus der vorstehend beschriebenen harten Phase besteht.

Die so hergestellten Legierungen wurden mit einer ASTM Testeinrichtung unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 geprüft, um die dielektrischen Eigenschaften und die Verschleißeigenschaften zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2-5 wiedergegeben.

- 19 -

Tabelle 2-5

Legierung Symbol	2-1	Verschleiß (mg)	Bereich abfalls	des Spannungs	Streuung des Spannungsabfalls (mv)
A	2-2	15	8	- 68	60
A	.2-3	2 .	11	~ 81	70
A	2-4-	18	18	~ 91	73
A	2-5	20	58	~ 321	263
A	2-6	16	11	-8O₁	69
A	2-7	3	13	~ 85	• 72
A	2-8	8	20	-Ί10	90
A	2-9	8	23	— 111	88
A	2 -10	8	10	- 85	75
A	2-1	40	21	~ 93	72
B	2-2	14	31	~131	100
B	2-3	16	19	~ 99	80
B	2-4	23	17	- 83	66
B	2-5	21	18	~ 116	98
B	2-1	. 31	19	— 77	58
C	2-2	•16	31	~ 321	290
C	2-3	13 .	33	— 101	68
C	2-1	22	39	~ 159	120
D	2-2	38	23	~ 555	532
D	157 '	10	— 101	91

Von den Legierungen A2-2 und D2-1 der Tabelle 2-5 wurden die Phasen an den Oberflächen der Kontakte vor und nach dem ASTM-Test mittels Röntgenstrahlungsbeugung analysiert, wobei die in der Tabelle 2-6 dargestellten Ergebnisse erhalten wurden.

Durch den Zusatz von Gr zu Ag-Ni-TiN wurde die Bildung von NiO und TiO₂ auf ein Minimum reduziert. Es ist ersichtlich, daß dies der Grund dafür ist, daß der Spannungsabfall vermindert wird.

abelle 2-6

Legierung Symbol	Vor	dem	Test	Nach	dem	Test	TiN, 0
A 2 - 2	Ag,	Ni,	TiN, C	•Ag,	Ni,	TiC,	TiN
D 2 - 1	Ag,	Ni,	TiN	Ag,	NiO,	TiO,

Bei den Legierungen A2-2, B2-2, C2-2 und den Bezugsmaterialien ^D2~1> D2-2 wurden die Kontakteigenschaften unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 bestimmt, wobei die in der Tabelle 2-7 angegebenen Ergebnisse erhalten wurden. Tabelle 2-7

Legierung Symbol	Über lastungs- test	Dauertest	Temperatur- erhöhunas- test C°C)	Kurz schluß test	Ver schleiß (mg)'	räolaticns- widerstanc .(ΜΛ)
A2 - 2	OK	• ok	28	OK	32	CXJ
B2 - 2	ti	Il	32	Il	41	Il
C2' - 2	Il	Il	25	Il	61	It
D2 - 1	Il	Il	103	' Il	83 ·	1000
D2 - 2	Test wegen starken Kontaktverschleiß abgebrochen

Wieder Tabelle 2-7 zu entnehmen, weisen die erfindungsgemäßen Legierungen Kontakteigenschaften mit verbesserter Leistung auf, beispielsweise einen geringen Verschleiß, einen geringen Temperaturanstieg und einen hohen Isolationswiderstand.

Beispiel 3

In dem in den Tabellen 3-1, 3-2, 3-3 und 3-4 angegebenen Verhältnis wurden Pulver gemischt und gepreßt. Die so hergestellten Grünlinge wurden in einer Wasserstoffatmosphäre bei 1100⁰C 2 Stunden gesintert. Die so erhaltenen Sinterkörper wurden erneut gepreßt, um Legierungen zu erhalten, deren Porosität nahezu Null beträgt. Die Legierungen der Tabelle 3-4 stellen herkömmliche Legierungen dar, die als Bezugsmaterial verwendet werden.

Tabelle 3-1

Gewichts-%

Legierung Symbol	Ag	Ni	WB	Gr
A 3 - 1	89	5	5	1
A 3 - 2	' 77	10	10	3
A 3 - 3	55	10	30	5
A 3 - 4	10	10	70	10
A 3 - 5	67	20	10	3
A 3 - 6	55	20	20	5
A 3 - 7	. 43	20	30	7
A 3 - 8	' 33	30	30	7
A 3 - 9	10	40	40	10
Ά 3 -10	10	60	20	10

- 22 -

Tabelle 3-2

Gewichts-%

Leqierung Symbol'	Ag	Ni	MO₂B₅	TiB₂	■	-	TaB₂	CrB₂	Gr
B 3 - 1	65	20	10	20	-	—	VJI
B 3 - 2	55	20	20	-	-	-	5
B 3 - 3	55	20	—	-	-	-	5
B 3 - 4	52	20	-	20	■ 3	VJl
B 3 - 5	55	20	-	—	20	5

Tabelle 3-3

Gewichts-%

Legierung Symbol	Ag	Pe	Co	WB	Gr
C 3 - 1	53	10	-	30	7
C 3 - 2	53	-	10	30	7
C 3 - 3	43	-	20	30	7

Tabelle 3-4

Gewichts-%

Legierung Symbol	Ag	TiB₂	Ni
D 3 - 1	60	20	20

Die so hergestellten Legierungen wurden mit einer ASTM-Testeinrichtung unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 geprüft, um ihre dielektrischen Eigenschaften und Verschleißeigenschaften zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3-5 wiedergegeben.

Tabelle 3-5

Legierung Symbol	3-1	Ver-. schleiß (mg)	Bereich des Spannungsabfalls (mv)	I Streuung des Spannuhas- äbfalls" (^mv)
A	3-2	14	12 ■	65
A	3-3	9	14 '	76
A	3 - 4 '	6	20 '	90
A	3-5	10	40 ^	150
A	3-6	4	16 -	74
A	3-7	4	16 <-	73
A	3 - 8 .	4	18 -	82
A	3-9	7	25 -	116
A	3 -10 .	13	30 r	130
A	3-1	10	33 r	112
B	3-2	18	18 ^	102
B	3-3	16	28 -	92
B	3-4	18	16 ~	89
B	3-5	30	30 -	110
B	3-1	20	15 -	83
C	.3-2	17	30 -	106
C	3-3	14 ■	35 -	95
G	3-1	25	40 -	128
D	10	30 -	3"20
~ 77
~- 90
^ 110
^ 190
- 90
- 89
- 100
- 141
- 160
- 145
- 120
- 120
- 105
- 140
- 98
- 136
- 130
- 168
- 350

35 Bei den Legierungen A 3-6, B3-2, C3-2 und dem Bezugsmaterial D3-1 wurden die Kontakteigenschaften unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 geprüft, wobei die in Tabelle 3-6 angegebenen Ergebnisse erhalten wurden.

Tabelle 3-6

Legierung Symbol	Über lastungs- test	Dauertest	r~ Temparatur- erhöhunas- test C°C)	Kurz schluß test	Ver schleiß, (mg)	Csol&tions widerstand -(μλ.;
A 3 - 6	OK	OK	53	OK .	60 .	OO
B 3 - 2	Il	It	• 61	M	75	Il
C 3 - 2 '	Il	Il	77	It	85	Il
D 3 - 1	Il	Il	135	Il	102	500

Wie der Tabelle 3-6 zu entnehmen weisen die erfindungsgemäßen Legierungen Kontakteigenschaften hoher Leistung auf/ beispielsweise einen geringen Verschleiß, einen niedrigen Temperaturanstieg und einen hohen Isolationswiderstand.

Beispiel 4

In dem in den Tabellen 4-1, 4-2 und 4-3 angegebenen Verhältnis wurden Pulver gemischt und gepreßt. Die so hergestellten Grünlinge wurden in einer Wasserstoffatmosphäre bei 1100⁰C 2 Stunden gesintert. Die so erhaltenen Sinterkörper wurden erneut gepreßt,um Legierungen zu erhalten, deren Porosität nahezu Null beträgt.

Tabelle 4-1

Gewichts-%

10 15

Legierung Symbol	Ag	Ni	WSi₂	Gr
A 4 - 1	89	5	5	1
A 4 - 2	77	10	10	3
A 4 - 3	55	10	30	VJl
A 4 - 4	10	10	70	ίο
A 4 - 5	67	20 .	10	3
A 4 - 6	55	20	20	VJl
A 4 - 7	43	20	30	7
A 4 - 8	33	30	30	7
A 4 - 9	10	40	40	10
A 4 '-10	10	60	20	10

Tabelle 4-2	Ag	Ni	MO3S1	Gewichts-%	Ta₂Si	Cr₃Si	Gr
Legierung Symbol	65	20	10	TiSi	-	-	VJl
B 4 - 1	55	20	20	-	-	-	5
B 4 - 2	55	20	-	-	-	—	5
B 4 - 3	52	20	—	20	20	3	VJl
B 4 ■- 4	55	20	—	-	—	20	5
B 4 - 5			-

Tabelle 4-3

Gewichts-%

Legierung Symbol	Ag	Pe	Co	WSi₂	Gr
C 4 - 1	53	10	-	30	7
C 4 - 2	53	-	10	30	7
C 4 - 3	43	-	20	30	7

Die so hergestellten Legierungen wurden mit einer ASTM-Testeinrichtung unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 geprüft, um ihre dielektrischen Eigenschaften und Verschleißeigenschaften zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4-4 wiedergegeben.

Tabelle 4-4

Legierung Symbol	4	- 1	Ver schleiß Ug)	3ereich des Spannungsabfalls (mv)	Streuung des Spannungsabfalls (mv)
A	4	_ 2	18	20 -	65
A	4	- 3	14	23 '	' 86
A	4	- 4	9	27-	83
A	4	- 5	14	40-	, 140
A	4	- 6	7	25-	87
A	4	- 7	6	25-	75
A	4	- 8	9	29-	93
A	4	- 9	14	32-	108
A	4	-10	14	43-	136
A	4	- 1	15	42-	111
B	4	- 2	21	30 -	95
B	4	- 3	19	40-	91
B	4	- 4	26	29 ~	86
B	4	- 5	37	36 -	112
B	4	— 1	29	27-	82
C	4	- 2	22	42 -	102
C	4	- 3	20	43-	89
C	28	48 -	142
— 85
- 109
- 110
-180
- 112
- 100
- 122
- 140 ·
- 179
' 153
- 125
- 131
- 115
- 148
■ 109
• 144
132
- 190

Bei den Legierungen A4-6, B4-2 und C4-2 wurden die Kontakteigenschaften unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 bestimmt, um die in Tabelle 4-5 angegebenen Ergebnisse zu erhalten.

5 Tabelle 4-5

i-iegie- Symbol rung	Über lastungs- test	Dauer test	Temperatur- erhöhunns- . test ("C)	Kurz schluß test	Ver schleiß	Ljsoixitic J v;ider- stand
A 4 - 6	OK	OK	52	OK	" 62	OO
D 4 - 2	Il	It	■71	Il	93	Il
C 4 - 2	Il	Il	75	ti	120	Il

Wie der Tabelle 4-5 zu entnehmen, weisen die erfindungsgemäßen Legierungen Kontakteigenschaften hoher Leistung auf, beispielsweise einen geringen Verschleiß, einen niedrigen Temperaturanstieg und einen hohen Isolationswiderstand.

Beispiel.5

In dem in den Tabellen 5-1, 5-2 und 5-3 angegebenen Verhältnis wurden Pulver gemischt und gepreßt. Die so hergestellten Grünlinge wurden in einer Wasserstoffatmosphäre bei 1150⁰C 2 Stunden gesintert. Die so erhaltenen Sinterkörper wurden erneut gepreßt, um Legierungen zu bilden, deren Porösität nahezu Null beträgt.

w m m

Tabelle 5-1

Gewichts-%

rüncr'· ' Symbol	Ag	Ni	W	Gr
A 5 - 1	89	5	Ί Ul	1
A 5 - 2	77	10	10	3
A 5 - 3	55	10	30	5
A 5 - 4	10	10	70	10
A 5 - 5	67	20	10	3
A 5 - 6	55	20	20	5
A 5 - 7	43	20	30	7
A 5 - 8	33	30	30	7
A 5 - 9	10	40	40	10
A 5 -10	10	60	20	10

Tabelle 5-2

Gewichts-%

^LeS^ie" Symbol runq ^J	Ag	Ni	Mo	Ti	Ta	Cr	Gr
B 5 - 1	65	20	10	-	-	-	5
. D 5 - 2	55	20	20	-	-	-	• 5
B 'j - 3	55	20	-	20	-	-	Ul
B 5 - 4	52	20	-	-	20	3	5
B 5 - 5	55	20	-	-	■ -	20	UI

Tabelle 5-3

Gewichts-%

Legie- Symbol rnnrr	Ag	Fe	Co	W.	Gr
C 5 - 1	53	10	—	30	7
C 5 - 2	53	—	10	30	7
C 5 - 3	43	-	20	30	7

1 Die Legierungen wurden mit einer ASTM-Testeinrichtung

unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 geprüft, um ihre dielektrischen Eigenschaften und Verschleißeigenschaften z-u bestimmen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5-4

wiedergegeben.

Tabelle 5-4

Legie- Symbol rung

A 5 - 1
A 5 - 2

A 5- 3

A 5 - 4

A 5 - 5

A 5 - 6

A 5 - 7
A 5 - 8

A 5 - 9
A 5 -10

B 5

G 5

C 5

3_

Verschleiß

(mg)

12 9 5

10. 1 1 4 6

10 9

14

12

19 28 21

14 12 20 Bereich des Spannungsabfalls (mv) 15
14
20
40
20
18
21
25
36
35
23
33
19
30
19
34
35
45

170

100

120

150

130 100 100

90 120

81 120 110 170

Streuung des Spannungsabfalls (mv)

45-

56

70

130 68 62 79 95

114 95 77 67 71 90 62 ~&6 75

125

Bei den Legierungen A5-6, B5-2 und C5-2 wurde die Kontaktleistung unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 geprüft, um die in Tabelle 5-5 angegebenen Ergebnisse zu erhalten.

Tabelle 5-5

Legierung Symbol	Uber- lastungs- test	Dauer-, test	Temperatur- erhöhuncfs- test " ("C)	Kurz schluß test	Ver schleiß (mg)	Isolations widerstand
A5-6	OK	OK	20	OK	45	OO
B5-2	Il	Il	25	Il	74	Il
	Il	ti	30	Il	90	ti

Beispiel 6

"^υ In dem in den Tabellen 6-1, 6-2 und 6-3 angegebenen Verhältnis wurden Pulver gemischt und gepreßt. Die so hergestellten Grünlinge wurden in einer Wasserstoffatmosphäre bei 1100⁰C 2 Stunden gesintert. Die so erhaltenen Sinterkörper wurden erneut gepreßt, um Legierungen zu bilden,

ry p"

deren Porosität nahezu Null beträgt.

Tabelle 6-1

Gewichts-%

30	sr s^boi	Ag	Ni	WC	Gr	W	Mo	Ti	Cr
	A 6 - 1	52	20	20	5	3	—	-	-
	A 6 - 2	53	20	20	5	-	2	-	-
35	A 6 - 3 A 6 - 4	54 54.5	20 20	20 20	5 5		_	1	0.5

Tabelle 6-2

- 31 -

Gewichts-%

Legierung Symbol	Ag	Ni	MoC	TiC	Tab	C^C₂	Gr	W	Cr
B 6 - 1	62	20	10	-	-	-	VJl	3	-
B 6 - 2	54	20	20	-	-	-	VJl	-	1
B 6 - 3	52.5	20	-	20	-	-	VJl	2	0.5

Tabelle 6-3

Gewichts-%

Iegie- symbol ■pinrj	Ag	Fe	Co	WC	Gr	W	Cr
C 6 - 1	52	10	-	30	5	3	—
C 6 - 2	54	—	10	.30	VJl	-	1
C 6 - 3	42.5	-	20	30	5	2	0.5

Figur 4 stellt eine röntgeninikroanalytische Fotografie in 100Ofacher Vergrößerung einer erfindungsgemäßen Legierung (A6-4) dar. Die mittlere Linie stellt die Meßlinie dar, die Linie darüber die Gr-Linie und die Linie darunter die Cr-Linie. Der Fotografie ist zu entnehmen, daß die erfindungsgemäßen Legierungen eine hohe Verschleißfestigkeit und einen hohen Isolationswiderstand aufweisen, da Cr mit den Gr Teilchen während des Sinternsreagiert, um Carbide an der Oberfläche der Gr Teilchen zu bilden, wodurch die Befeuchtungseigenschaft der Ag- und Gr-Grenzschicht erheblich verbessert wird.

Die Legierungen, die wie vorstehend beschrieben hergestellt wurden, wurden mit einer ASTM-Testeinrichtung unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 geprüft, um ihre dielektrischen Eigen-

schäften und VerschleiBeigenschaften zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 6-4 wiedergegeben.

Tabelle	6-4	Verschleiß (mg)	Bereich des Spannungsab falls (mv)	110	Streuung des Spannungsabfalls . .(mv)
Legie- _ς rung ·*	Tnbol	10	10	98	100
A 6 -	1	7	11	123	87
A 6 -	2	6	14	50	108
A 6 -	3	1	10 ■	93	40
A 6 -	4	12	21	99	72
B 6 -	1	14	30	83	69
B 6 -	2	19	17	113	66
B 6 -	3	14	31	101 159	82
C 6 -	1	CM CM HCM	33 39		68 120
C6- C 6 -	2 3

25 Bei den Legierungen A6-4, B6-3 und C6-3 wurden die

Kontakteigenschaften unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 geprüft, um die in der Tabelle 6-5 angegebenen Ergebnisse zu erhalten.

Tabelle 6-5

Legierung Symbol	Über lastungs- test	Dauer test	Teitiperatur- erhöhunqs-/ test ('''C)	Kurz- ■ schluß- fcest	Ver schluß (mg)	Isolations- wjderstand (M-a)
A 6-4	OK	OK	21	OK	41	OO
B 6-3	It	It	30	Il	83	ti
C 6-3	Il	It	25	It	72	M

Wie der Tabelle 6-5 zu entnehmen, weisen die erfindungsgemäßen Legierungen Kontakteigenschaften hoher Leist^g auf, beispielsweise einen geringen Verschleiß, einen niedrigen Temperaturanstieg und einen hohen Isolationswider stand.

Beispiel 7

In dem in den Tabellen 7-1, 7-2 und 7-3 angegebenen Verhältnis wurden Pulver gemischt und gepreßt. Die so hergestellten Grünlinge wurden in einer Wasserstoffatmosphäre bei 110O⁰C 2 Stunden gesintert. Die so erhaltenen Sinterkörper wurden erneut gepreßt, um Legierungen zu bilden, deren Porösität nahezu Null beträgt.

Tabelle 7-1

Gewichts-%

Legierung Symbol	Ag	Ni .	WC	Gr	TiN	ZrN	Cr₂N	Mo₂N
A 7 - 1	50	20	20	5	5	—	-	-
A 7 - 2	50	20	20	5	-	5	-	- .'
A 7 - 3	45	20	20	5	-	-	5	5
A 7 - 4	35	20	20	5	20	-	- ■	-

* · ♦ If

- 34 -

Tabelle 7-2

Gewichts-%

Legierung Symbol	Ag	Ni	MoC	TiC '	TaC	^Cr3^c2	■ -	Gr	TiN	Mo.₂N
B7-1	60	20	10	—	—	»	-	5	5	-
B7-2	50	20	20	-	—	5	-	5
B7-3	50	20	—	20	-	5	3	2

Tabelle 7-3

Gewichts-%

Legierung Symbol	Ag	Fe	Co	WC	Gr	TiN	Mo₂N
07-1	48	10	-	30	7	VJl	-
C7-2	48	-	10	30	7	—	5
C7-3	36	-	20	30	7	2	5

Die Legierungen wurden mit einer ASTM-Testeinrichtung unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 geprüft, um ihre dielektrischen Eigenschaften zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 7-4 wiedergegeben.

Tabelle	7	-4	Bereich des Spannungsabfalls (mv)	Streuung des Spannungsab falls (mv)
Legierung Symbol		Verschleiß (mg)	10 -	45
A 7 - 1		2	12 '	69
A 7 - 2		4	12 -	49-
A 7 - 3		VJl	34 -	176
A 7 - 4		12	30 .	69
B 7 - 1		21	21 -	72
B 7 - 2		16	17 -	66
B 7 - 3		14	39 -	182
C 7 - 1		23	31 -	'90
C 7 - 2		16	31 -	82
C 7 - 3		15	~* 55
	-- 81
	^ 61 .
- 210
- 99
- 93
^ 83
^ 221
~> 121
- 113

Bei den Legierungen A7-1, B7-2 und C7-2 wurden die Kontakteigenschaften unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 2 geprüft, um die in Tabelle 7-5 angegebenen Ergebnisse zu erhalten.

Tabelle 7-5

Legierung Symbol	Über- lastungs- ■test	Dauer test	Temperatur- erhöhunrrs- test C°C)	Kurz schluß- - test	Ver schleiß.· (mg)	Isolations widerstand (M-a)
A7-1	OK	OK	22	OK'	41	*OO-*
B7-2	Il	ti	28	Il	81	il
C7-2		Il	45 ■	ti	93	tt

Wie Tabelle 7-5 zu entnehmen, weisen die erfindungsgemäßen Legierungen Kontakteigenschaften hoher Leistung auf, beispielsweise einen niedrigen Verschleiß, einen geringen Temperaturanstieg und einen hohen Isolationswiderstand.

Beispiel 8

In dem in den Tabellen 8-1, 8-2 und 8-3 angegebenen Verhältnis wurden Pulver gemischt und gepreßt. Die so hergestellten Grünlinge wurden in einer Wasserstoffatmosphäre bei HOO⁰C 2 Stunden gesintert. Die so erhaltenen Sinterkörper wurden erneut gepreßt, um Legierungen zu bilden, deren Porösität nahezu Null beträgt.

Tabelle 8-1

Gewichts-%

Legierung Symbol	Ag	Ni	WC	Gr	TiN	ZrN	Cr₂N	Mo₂N	Cr
A8-1	49.5	20	20	5	5	-	-	-	0.5
A8-2	49	20	20	5	-	5	-	-	1.0
A8-3	44	20	20	5	-	-	5	5	1.0
A8-4	• 33	20	20	5	20	- "	-	-	2.0

Tabelle 8-2

■ Gewichts-%

Leqieruna Symbol	Ag	Ni	MoC	TiC	Gr	TiN	Mo₂N	W	V	Ti
B 8-1	59	20	10	-	5	5	-	1	-	-
B 8-2	49.5	20	20	-	5	-	5	-	0.5	-
B 8-3	48	20	-	20	5	3	2	-	-	2.0

Tabelle 8-	Ag	-3	Fe	Co	WC	Gr	Gewichts-%	Mo₂N	Cr	Zr	Mo
Legierung Symbol	47	10	-	30	.7	TiN	-	1.0	-	-
C 8-1	45	-	10	30	7	5	5·	-	3	-
C 8-2	33.	-	20	30	7	-	5	-	-	3
1 C 8-3				2

Die Legierungen wurden mit einer ASTM-Testeinrichtung unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 geprüft, um ihre dielektrischen Eigenschaften und Verschleißeigenschaften zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 8-4 wiedergegeben.

Tabelle 8-4

Legierung Symbol

Verschleiß (mg)

Bereich des Spannunqsabfalls (mv )

Streuung des Spannungsab- (mv)

falle ·

A 8

1 2

3 4

1 3 4' 10

12

14
16
40

58

82

72

260

46

68

56

220

B 8
B 8
B 8

1 2 3

20 14 12

35
29
19

105

103

99

70 74 80

C 8 C 8 C 8

1 2 3

18 14 13

40
35
36

240 133 125

200 98 89

Bei den Legierungen A8-1, B8-1 und C8-1 wurden die Kontakt eigenschaften unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 bestimmt, um die in der Tabelle 8-5 angegebenen Ergebnisse zu erhalten.

Tabelle 8-5

Legierung Symbol	Über— lastungs- test	Dauer test	Teitiperatur- erhöhungs- test. (»_C)	Kurz schluß test	Ver schluß (mg)	Isolations widerstand
A8-1	OK	OK	25	OK'	38	OO
B8-1	Il	Il	30	Il	65	Il
C8-1	Il	It	50	Il	86	Il

Beispiel 9

In dem in den Tabellen 9-1, 9-2 und 9-3 angegebenen Verhältnis wurden Pulver gemischt und gepreßt. Die so hergestellten Grünlinge wurden in einer Wasserstoffatmosphäre bei 1100⁰C 2 Stunden gesintert. Die so erhaltenen Sinterkörper wurden erneut gepreßt, um Legierungen zu bilden, deren Porosität nahezu Null beträgt.

	Ag	Ni	·-	Φ 9 - 38	Gewichts-%	TiN	WB	WSi	Gr
	50	20			15	—	-	5
Tabelle 9-1	50	20	W	WC	-	10	-	5
Legierung Symbol	50	20	10	-	-	-	10	5
A 9 - 1	50	20	15	-	-	10	—	5
A 9 - -2	50	20	15	-	-	-	10	5
A 9 - 3	50	20	-	15	10	15	-	5
A 9 - 4	50	20	-	15	10	-	15	5
A 9 - 5	50	20	-	-	10	10	-	5
A 9 - 6	50	20	-	-	10	-	10	5
A 9 - 7	50	20	5	-	-	10	10	5
A 9 - 9	50	20	5	-	-	10	—	5
A 9 -10	50	20	5	-	10	5	-	5
A 9 -11	50	20	5	10	10	-	5	5
A 9 -12	50	20	-	10	-	10	5	5
A 9 -13	50	20	-	10	—	—	10	5
A 9 -14	50	20	-	10	10	10	5	5
A 9 -15	50	20	5	10	5	5	5	5
A 9 -16	50	20	-	-	5	5	—	5
A 9 -17	50	20	-	10	10	5	5	5
A 9 -18	50	20	5	10	5	-	5	5
A 9.-19	50	20	5	-	-	.5	5	5
A 9 -20	50	20	5	10		5	5	5
A 9 -21		5	10
A 9 -22		5	5
A 9 -23

Tabelle 9-2

Gewichts-%

Legierung Symbol	Ag	Ni	Co	Pe	Mo	MoC	TiC	Mo₂N	ZrN	TiB₂	Mo₂B₅	M03S1	Gr
B9- 1	50	10	10		10			15					VJl
B9- 2	50	10		10	10				15				VJl
B9- 3	50	10	10	VJI	10					10			5
B9- 4	50		10	10	15						10		VJl
B9- 5	50	10	10		15				-			10	VJI
B9- 6	50	•10	10			15				10			VJl
B9- 7	50		10	10			15					10	VJl
B9- 8	50	10	10					15			10		VJl
B9- 9	50	10		10					15			10	VJl
B9-10	50	10	10							15		10	VJl
B9-11	50		10	10	10			10		5			VJl
B9-12	50	10	10		10				10			VJl	VJl.
B9-13.	50	10		10	10						10	VJl	VJl
B9-14	50	10	10		10		10			VJl			VJl
B9-15	50	10	10			10		10			5 '		VJl
B9-16	50	10		10			10		10			VJI	VJI
B9-17	50		10	10			10			10		VJl	VJl
B9-18	50	10	10	.	VJl	10						• 10	VJi
B9-19	50		10	10				15		VJl		VJl	VJl
B9-2O	50	10		10		10			VJl	VJI		VJI	VJl
B9-21	50	10	VJl		10		10	VJl			VJl		VJl
B9-22	50	10		VJI	15				VJl	VJl		VJl	VJI
B9-23	50	10	10		10		VJl	VJl				VJl	VJl
B9-24	50	10		10	5	10					5	VJl	VJl
B9-25	50	10	10		I ^		VJI		VJl		VJl	VJl	VJl

2:5 30

1	Tabelle 9-3	g Ag	Ni	W	Cr	TaC	Cr₃C₂	WC	Gewichts-5	Cr₂N	TiB	ϊ	WB	TiSi	Gr
5	Legieru Symbol	42	30	C					TiN					3
	09- 1	50	35		5				20			C J		5
	09- 2	45	40	5									5	5
10	09- 3	53	20			15						5		7
	09- 4	39	4P										3	3
	09- 5	53	25						15			5		2
	09- 6	48	30						15	15			2	5
15	09- 7	48	25								15		5	7
	09- 8	48	20		2					15		10		5
	09- 9	60	10	10									5	5
	09-10	30	35	20					10		5		3	7
20	09-11	48	25		2			15				5		5
	09-12	43	30				10			10	5			3
	09-13	56	15			10				10			" 2	7
25	09-14	29	40					15			10		1	5
	09-15	34	50		1	10							2	3
	09-16	52	25							10	5		1	7
	09-17	53	20					10			7		2	. 3
30	09-18	33	30	15			5		5			5		7
	09-19	51	25	4	1				5		2		2	5
	09-20	56	15	10		5			10		5		1	3
	09-21	43	25	9	1			5	5			5	7	5
35	C9-22	46	20	9	1		5				5		2	7
09-23						5

- 41 -

Die so hergestellten Legierungen wurden mit einer ASTM-Testeinrichtung unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 geprüft, um ihre dielektrischen Eigenschaften und Verschleißeigenschaften zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 9-4 wiedergegeben.

Tabelle 9-4

Legierung. Symbol	Verschleiß (mg)	3er£ich des Span- iungsabfalls (mv)	Streuung des BDannuncsab- (mv) falls
A9- 1	10	15 ^ 60	45
A9- 2.	15	12 ^ 65	53
A9- 3	•20	20 —- 201	181
A9- 4	. 13	16 ~ 70	54
A9- 5	24	30 ^ 216	186
A9- 6	21	16 ~ 70	54 ·
A9- 7	26	20 ~ 301	281
A9- .8	30	31 ^- 206	175
A9- 9	14	21 ^- 71	50
A9-10	28	35 ^ 198	163
A9-11	31	26 ~ 189	163
A9-12	12	17 r^ 98	81
A9-13 '	' 8	15 ~> 78	63
A9-14	29	28 ^ 150	122
A9-15	24	30 — 145 ·	115
A9-16	28	25 ~ 201	176
A9-17	26	27 ~ 175	148
A9-18	21	24 ^ 180	156
A9-19	12	20 r-> 99	79
A9-20	24	33 ~> 105	72

A9-21 A9-22

A9-23

25 31 25

131
145
125.

106 114 100

10

20

25

B9- 1 B9- 2 B9- 3 B9- 4 B9- 5 B9- 6 B9- 7 B9- 8

B9- 9

B9-10

B9-11

B9-12

B9-13

B9-14

B9-15

B9-16

B9-17

B9-18

B9-19

B9-20

B9-21

B9-22

B9-23

12 13 17 19 23 .15 26

24 28 31 17 30 32 15 9 30 26 30 25 23 14 27 31

17

18

14

15

22

18

20

18

23

32

25

20

17

26

29

26

21

30

27

30

26

63
70
71

69
220
71
299
72
310
208
70
202
180
100
70
200
150
200
180
200
100
105
135

46 52 57 54

198 53

279 54

287

176 45

167

153

174

121

174 159 170

73

75 109

139-24	33	32 ~	150	118
B9-25	24	27 ~	130	103
09- 1	7	20 ~	67	47
09- 2	14	10 ~	63	53
09- 3.	19	25 ~	230	205
09- 4	15	14 ~	55	41
09- 5	29	40 ~	301	261
09- 6	17	18 ^	80	62
09- 7	24	22 —	309	287
09- 8	35	28 ~	180	152
09- 9	12	20 ^	66	46
09-10	26	32 ~	180	148
09-11	36	21 ~	240	219
09-12	14	20 ^	101	81
09-13	6	18 ^	82	64
09-14	34	40 —	100	60
09-15	26	35 ~	350	315
09-16	24	30 ^-	401	371-
09-17	30	20 ~	110	90
09-18	.17	29 ^	190	161
09-19	16	30 —	140	110
09-20	22	30 —	99	69
09-21	24	27 —	142	115
09-22	32	40 --	208	168
09-23	. 23	27 ^	115	88

Bei den Legierungen A9-1, B9-3, C9-3, A9-4, A9-5, AS-6, C9-7, C9-8, A9-4, A9-5, A9-6, C9-7, C-9-8, C9-10, C9-11, A9-12, A9-13, A9-14, A9-15, C9-16, A9-17, A9-18, A9-19, A9-2 0, A9-21, A9-22, B9-25 wurden die Kontakteigenschaften unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 geprüft, um die in der Tabelle 9-5 angegebenen Ergebnisse zu erhalten.

1 Tabelle 9-5

5	Legierun Symbol	über- lastungs- test	'Dauer-- .'test	'Teaiperatur- erhöftüncfs- test (⁰C)	Kurz- schluß- test	Ver schleiß (mg)	Isolations- widerstand (ΜΛ)
	A9- 1	OK	OK	18	OK	79
	B9- 3	.11	Il	20	Il	85	If
	C9- 3	ti	Il	102	Il	102	If
10	A9- 4	11	It	20	It	81	Il
	A9- 5	ti	Il	99	Il	150	It
	A9- 6	It	ti	21	Il	141	Il
	C9- 7	Il	It	150	ti	175	ti
15	C9- 8	It'	Il	99	Il	200	Il
	A9- 9	ti	ti	21	ti	95	Il
	C9-10	Il	Il	89	Il	130	Il
20	C9-11	Il	Il •	106	Il	290	Il
	A9-12	Il	Il	' 32	Il	70	It
	A9-13	It	Il	16	M	60	Il
	A9-14	Il	Il	80	It	230	Il
25	A9-15	Il	Il	81	If	200	ti
	C9-16	11	Il	190	Il	170	Il
	A9-17	ti	Il	103	Il	210	Il
	A9-18	Il	Il	105	Il	14°	Il
30	A9-19	It	Il	89	It	81	Il
	A9-20	Il	Il	91	If	170	Il
	A9-21	Il	ti	111	Il	150	ti
35	A9-22	Il	It	121	Il	180	It
	B9-25	It	Il	101	ti	145	Il

32Ί3265

- 46 -

Wie der Tabelle 9-5 zu entnehmen, weisen die erfindungsgemäßen Legierungen Kontakteigenschaften hoher Leistung auf, beispielsweise einen niedrigen Verschleiß/ einen geringen Temperaturanstieg und einen großen Isolationswiderstand.

Wie vorstehend beschrieben, weisen die erfindungsgemäßen Legierungen nicht nur hervorragende Kontakteigenschaften auf, vielmehr enthalten sie darüber hinaus einen großen J₁Q Anteil an Eisengr'uppenmetallen, IVa, Va und VIa Gruppenmetallen oder deren Carbide, Nitride, Boride und Silicide, wodurch elektrische·Kontaktmaterialien von großem industriellen Wert unter-drastischer Verminderung.der Menge an teuerem Silber erhalten werden.

kl

L eerseite

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. E. Eder

L ;■'·'.- -nc. K. Schieschke K""- r.-.;>.,.e.-. ■", Eiisabsthstr. 34

SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES, LTD. Osaka / Japan

Elektrisches Kontaktmaterial

Patentansprüche

Elektrisches Kontaktmaterial aus 5 bis 6 0 Gew.-% Eisengruppenmetallen, 1 bis 11 Gew.-% Graphit, 5 bis 70 Gew.-% schwer schmelzbarem Material und Silber als Rest, dadurch gekennzeichnet , daß das schwer schmelzbare Material in den Eisengruppenmetallen und/oder dem Silber dispergiert ist.
2. Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als schwer schmelzbares Material wenigstens mehr als eines aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus schwer schmelzbaren Metallen der Gruppen IVa, Va und VTa des Periodensystems oder aus deren Carbiden, Nitriden,

- 2 Boriden und Siliciden besteht.
3. Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwer schmelzbare Material schwer schmelzbare Metalle der Gruppen IVa, Va und VIa sowie deren Carbide umfaßt, wobei die Menge der schwer schmelzbaren Metalle 0,1 bis 5 Gew.-% beträgt.
4. Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwer schmelzbare Material Boride und Silicide schwer schmelzbarer Metalle der Gruppen IVa, Va und VIa umfaßt, wobei die Menge der Silicide 0,1 bis 30 Gew.-% beträgt.
5. Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet', daß das schwer schmelzbare Material, schwer schmelzbare Metalle der Gruppen IVa, Va und VIa sowie deren Nitride umfaßt, wobei die Menge der schwer schmelzbaren Metalle 0,1 biη 30 Ggw.-% beträgt.
6. Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwer schmelzbare Material 5 bis 50 Gew.-% Nitride von schwer schmelzbaren Metallen

der Gruppen IVa, Va, Via, VIIa und Villa umfaßt. 25
7. Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwer schmelzbare Material Carbide von schwer schmelzbaren Metallen der Gruppen IVa, Va und VIa sowie Nitride von schwer schmelzbaren Metallen der Gruppen IVa, Va, Via, VIIa und Villa umfaßt, wobei die Menge der Nitride 0,1 bis 30 Gew.-% beiträgt.

Patentanwälte Dipl.-!ng. E. Eder

Γ' "> -"■;·". K. Schieschke n 34