DE3335274A1

DE3335274A1 - Verfahren zur herstellung eines kontaktformstuecks und hierdurch hergestelltes kontaktformstueck

Info

Publication number: DE3335274A1
Application number: DE19833335274
Authority: DE
Inventors: Friedrich E. Dipl.-Ing. 7530 Pforzheim Schneider; Dieter Prof. Dr. Dr.rer.nat. 7534 Birkenfeld Stöckel
Original assignee: Rau G GmbH and Co
Current assignee: Rau G GmbH and Co
Priority date: 1983-09-29
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1985-04-18
Also published as: FR2552927A1; GB2147229A; CH664042A5; GB8424495D0; GB2147229B; US4574014A; FR2552927B1; DE3335274C2

Description

A 933

Anmelder: G. Rau GmTaH. &Co., Pforzheim, B3D

Verfahren zur Herstellung eines Kontaktformstücks und hierdurch hergestelltes Kontaktformstück

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktformstücks aus einer Metallegierung, insbesondere aus einer Edelmetallegierung, wobei das Formstück in ein oder mehreren Fertigungssehritten zur Bildung eines Kontaktelementes, z.B. als Kontaktniet spanlos verformt wird. Damit entsteht gleichzeitig ein neuartiges Kontaktformstück.

Bei verschiedenen Kontaktelementen bietet die Verwendung einer homogenen Edelmetallegierung Vorteile gegenüber einer heterogenen Anordnung der Metallkorb

ponenten in einem Verbundwerkstoff.

So schränkt beispielsweise die hohe Affinität des Silbers zu Schwefel und schwefelhaltigen Stoffen seine Verwendung als Kontaktwerkstoff im Bereich der Schwachstromtechnik erheblich ein. Bei Schwefeleinwirkung, insbesondere unter Feuchtigkeit und bei höheren Temperaturen bilden sich an der Kontaktoberfläche Fremdschichten aus Silbersulfid. Diese erhöhen den Kontaktwiderstand und können zum Versagen der Kontakte führen, wenn die Berührungskräfte bzw. die reibende Kontaktgabe nicht mehr zum Durchdrücken oder Abrieb der schlechtleitenden Fremdschichten ausreicht. Silberlegierungen mit weiteren Edelmetallen sind in allgemeinen gegen die Einwirkung schwefelhaltiger Atmosphäre beständiger. Eine AgPd-Legierung, welche 30 Gew.-^ Palladium enthält, ist gegen Schwefeleinwirkungen bereits weitgehend beständig. Eine noch höhere Beständigkei t gegen die Bildung von Silbersulfid zeigen die Legierungen mit höherem Palladiumgehalt von 40-50 Gew.-^.

Härte, Festigkeit und elektrischer Widerstand der Silber-Palladium-Legierung nehmen mit steigendem Palladiumgehalt zu, bis bei gleichen Gewichtsanteilen von Silber und Palladium ein Maximum dieser Werte erreicht wird. Dies bedeutet beispielsweise, daß sich Legierungen mit höherem Palladiumgehalt schlecht spanlos verformen lassen.

Wegen der starken Verfestigung dieser Legierungen bei der Umformung zu Kontaktelementen, beispielsweise zu Kontaktnieten, sowie wegen des hohen elektrischen Widerstandes können derartige in schwefelhaltiger Atmosphäre beständige Legierungen nicht abfallos aus drahtförmigem Vormaterial durch Nietwarmschweißen zu sogenannten Bimetallnieten, z.B. mit Kupferschaft, verarbeitet werden. Es ist vielmehr erforderlich, zunächst ein plattiertes Blech AgPd/Cu herzustellen, aus dem Scheibchen ausgestanzt und anschließend zu Nieten fließgepresst werden. Der Materialeinsatz ist hierbei wegen des Stanzgitterabfalls sehr hoch.

Verbundwerkstoffe, bei denen die Metallkomponenten als Fasern, Pulverkörner oder in sonstiger Weise heterogen vorliegen, lassen sich gegenüber Legierungen gleicher Zusammensetzung im allgemeinen, insbesondere in spanlosen mehrschrittigen Formvorgängen, besser verarbeiten. Dagegen zeigen Legierungen in vielen .Fällen eine bessere Beständigkeit gegen Umgebungseinflüsse, insbesondere bei schwefelhaltiger Atmosphäre bzw. andere günstige Eigenschaften.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, ein Herstellungsverfahren für ein Kontaktformstück anzugeben, bei dem die gute Formbarkeit von Verbund-

werkstoffen, ausgenutzt werden kann, ohne daß im Gebrauch auf die günstigen Eigenschaften homogener Legierungen verzichtet werden muß.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt dadurch, daß aus den -Legierungskomponenten ein Verbundwerkstoff hergestellt wird, in dem die Legierungskomponenten heterogen eingelagert sind, daß der Verbundwerkstoff spanlos verformt wird, und daß der Verbundwerkstoff nach der Formung durch eine Wärmebehandlung in die homogene Legierung mit der entsprechenden Zusammensetzung überführt wird. Dieses Herstellungsverfahren ermöglicht einerseits eine gute spanlose Verformung, gegebenenfalls bis zum Endzustand, und ermöglicht anschließend die Herstellung einer Legierung , welche gegebenenfalls günstige Gebrauchseigenschaften aufweist.

Die Herstellung des Verbundwerkstoffes kann in verschiedenen an sich bekannten Verfahren erfolgen.

Vorteilhaft erscheint die Herstellung durch Pressen von Pulvermischungen, als Faserverbundwerkstoff, bzw. durch Strangpressen von Wickelkörpern aus Komponentenbändern. Grundsätzlich sind alle Herstellungsver-. fahren für den Verbundwerkstoff anwendbar, bei denen keine ausgeprägte Mischkristallbildung zwischen den

Komponenten eintritt,.

Die Umwandlung des heterogenen Verbundwerkstoffes in die homogene Legierung kann durch verschiedene Wärmebehandlungen, gegebenenfalls in mehreren Schritten, und unter Umständen nur für einen Teilabschnitt des Materials erfolgen.Zweckmäßig erfolgt die Umwandlung in die Legierung durch die beim Erhitzen in fester Phase eintretende Diffusion. Die Umwandlung verläuft im allgemeinen um so schneller, je feiner verteilt die Komponenten im Verbundwerkstoff vorliegen.

An dem fertigen Kontaktformstück läßt sich im allgemeinen gut feststellen, daß es aus einer Legierung besteht, die durch Umwandlung eines heterogenen Verbundwerkstoffes erzeugt wurde. Hierbei treten charakteristische Konzentrationsschwankungen auf.

Bei der Herstellung von Bimetallnieten erscheint es zweckmäßig, drahtförmige Abschnitte des Verbundwerkstoff es. mit drahtförmigen Abschnitten eines den Nietschaft bildenden Trägerwerkstoffes stumpf zu verschweißen. Die verschweißten Drahtabschnitte werden dann zum Bimetallniet umgeformt und die geformten Bimetallniete einer Wärmebehandlung zur Umwandlung des Verbundwerkstoffes in die Legierung unterworfen.

Ausführungsbeispiel;

Zur Herstellung von Kontaktnieten wird zunächst aus einem Bündel von 500 Manteldrähten, deren Mantel aus Silber und Kern aus Palladium besteht (Außendurchmesser 1,2 mm und Kerndurchmesser 0,8 mm), durch mehrfache spanlose Verformung ein Faserverbundwerkstoff hergestellt, welcher einen Außendurchmesser von 3 mm aufweist. Dieser Faserverbundwerkstoff zeigt in einer Silbermatrix 500 eingelagerte Palladiumfasern.

Der Gewichtsanteil des Palladiums im Verbundwerkstoff beträgt 48 Gew.-^.

Aus dem drahtförmigen Faserverbundwerkstoff werden in einer an sich bekannten automatischen Zuführungsund Schweißmaschine Drahtabschnitte von etwa 2 mm Länge hergestellt und mit 5 mm langen Drahtabschnitten gleichen Durchmessers aus Kupferdraht als Trägerwerkstoff stumpf verschweißt. Die Schweißung erfolgt zweckmäßig als Nietwarmschweißen durch elektrische Widerstandserhitzung. Die verschweißten Drahtabschnitte werden unter Bildung des Nietkopfes und des Nietschaftes durch spanlose Verformung zu einem Bimetallniet umgeformt. Anschließend unterwirft man die fertig geformten Bimetallniete einer Wärmebehandlung von einer Stunde bei 75O⁰C, wobei durch Diffusion die Umwandlung des Verbundwerkstoffes in die Legierung eintritt.

§335274

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in seiner Anwendung nicht ausschließlich auf Edelmetallegierungen beschränkt. Ähnliche Vorteile unter Ausnutzung des günstigen Umformungsverhaltens des Verbundwerkstoffes und der besseren Gebrauchseigenschaften der Legierung lassen sich gegebenenfalls auch bei unedlen Metallen, beispielsweise bei Kupferlegierungen erzielen. Außerdem kann das Verfahren zweckmäßig überall dort angewendet werden, wo im Endzustand des Gebrauchs ein Formstück aus einer Legierung (zwei oder mehrere Legierungskomponenten) vorliegen soll, wobei der Herstellungsvorgang in Form einer spanlosen Formung oder aber auch in sonstiger Weise günstiger am Verbundwerkstoff gleicher Zusammensetzung durchgeführt wird.

Claims

Dr.-Ing. Herbert Moser

Pat*.M*nwelt A. 933

Patentansprüche

11J Verfahren zur Herstellung eines Kontaktformstücks aus einer Metallegierung, insbesondere aus einer Edelmetallegierung, wobei das Formstück in einer oder mehreren Fertigungsschritten zur Bildung eines Konakt element es z.B. als Kontaktniet spanlos verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Legierungskomponenten ein Verbundwerkstoff hergestellt wird, in dem die Legierungskomponenten heterogen eingelagert sind, daß der Verbundwerkstoff spanlos verformt wird, und daß der Verbundwerkstoff nach der Formung durch eine Wärmebehandlung in die homogene Legierung mit der entsprechenden Zusammensetzung überführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch g e kennz e ichne t, daß der Verbundwerkstoff die Komponenten Silber und Palladium enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung des heterogenen Verbundwerkstoffes durch Pressen von Pulvermischungen erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung des heterogenen Verbundwerkstoffes als Faserverbundwerkstoff erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung des heterogenen Verbundwerkstoffes durch Strangpressen von Wickelkörpern aus Komponentenbändern erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung von Bimetallnieten drahtförmige Abschnitte des Verbundwerkstoffes mit drahtförmigen Abschnitten eines Trägerwerkstoffes stumpf verschweißt, die verschweißten Drahtabschnitte zum Bimetallniet umgeformt und die geformten Bimetallniete einer Wärmebehandlung zur Umwandlung des Verbundwerkstoffes in die Legierung unterworfen werden.
7. Kontakt forms tück, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Metallegierung besteht, die nach der Herstellung des Formstücks aus einem die Legierungskomponenten heterogen enthaltenden Verbundwerkstoff durch Diffusion bei erhöhter Temperatur hergestellt ist.