DE3523936A1 - Verfahren zur pulvermetallurgischen herstellung eines formstuecks und formstueck hierzu - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pulvermetall­ urgischen Herstellung eines Formstücks aus verdichte­ ten und spanlos verformten Pulverpartikeln, wobei we­ nigstens eine metallene Einlagerungskomponente in ei­ ner anderen im Überschuß vorhandenen Matrixkomponente heterogen eingelagert ist. Außerdem wird ein nach die­ sem Verfahren hergestelltes Formstück beansprucht.

Durch ein sogenanntes Reaktions-Sprüh-Verfahren, wie es in der Literaturstelle Dornier Post 1/85 von Dr. R. Schmidberger "RSV-Pulver und ihre Anwendungen" beschrieben wird, lassen sich aus einer gemeinsamen wässrigen Lösung der im Pulver gewünschten Bestand­ teile, die mit Hilfe einer Düse in eine Reaktions­ kammer gesprüht werden, durch schlagartiges Ver­ dampfen des Wassers aus den Tröpfchen entsprechende Pulverpartikel bilden. Diese RSV-Pulver sollen eine mit anderen Verfahren nicht erreichte Homogenität in der Verteilung der einzelnen Legierungsbestandteile aufweisen. Aus derartigen Pulvern wurden auch Silber- Nickel-Kontaktwerkstoffe hergestellt, bei denen fein­ ste Nickelteilchen in einer Silbermatrix eingelagert sind.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, für verschiedene Anwendungszwecke, vorzugsweise als Kon­ taktwerkstoffe, geeignete Verbundwerkstoffe pulver­ metallurgisch herzustellen, ohne daß dabei die ge­ wünschten Pulverbestandteile in einer Reaktionskammer zu einem Mischkomponentenpulver verarbeitet werden müssen.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt dadurch, daß mit der Einlagerungskomponente dünnschichtig be­ schichtete Pulverpartikel aus der Matrixkomponente verdichtet und zu dem Formstück spanlos verformt wer­ den, und daß das Formstück derart einer Wärmebehand­ lung unterworfen wird, daß die Beschichtung der Par­ tikel zu feinsten Einlagerungsteilchen koaguliert und die Pulverpartikel zur Matrix metallisch verbunden werden. Dabei ist es im allgemeinen wesentlich, daß das Pulvermaterial und das Beschichtungsmaterial in festem Zustand nicht ineinander löslich sind.

Durch die Verwendung von regelmäßig oder unregel­ mäßig geformten Pulverpartikeln (z. B. Ag oder Cu) mit dünner metallischer Beschichtung (z. B. Ni oder Fe) ergibt sich bei der anschließenden Wärmebehand­ lung, die bei einer Temperatur zwischen 400 und 800°C durchgeführt werden kann, wegen der hohen Grenzflächen­ energie und Oberflächenspannung eine Koagulation der Beschichtung der Partikel, so daß der ursprünglich im wesentlichen geschlossene Oberflächenüberzug zu fein­ sten Einlagerungsteilchen schlagartig koaguliert.

Auf diesem Wege können vorzugsweise Einlagerungswerk­ stoffe mit einer Einlagerungskomponente hergestellt werden. Durch Unterteilung in verschiedene in sich gleichartige Pulverbereiche mit verschiedener Beschich­ tung der Partikel lassen sich gegebenenfalls bereichs­ weise auch mehrere Einlagerungskomponenten in der gleichen Matrix sehr fein verteilen.

Nach dem angegebenen Verfahren lassen sich zweckmäßig Formstücke in ihre endgültige Form, beispielsweise Kontaktformteile, aber auch draht- bzw. blechförmige Halbzeuge herstellen. Die Dicke der Beschichtung liegt zweckmäßig unterhalb von 5 µm.

Bei einer zweckmäßigen Ausbildung des Verfahrens wer­ den Pulverpartikel aus Silber mit einem mittleren Durchmesser unterhalb von 100 µm, z.B. von 50 µm, mit einer Einlagerungskomponente in Form eines Nickel­ überzugs von ca. 1 µm Stärke beschichtet. Durch span­ lose Verformung und anschließende Wärmebehandlung er­ gibt sich ein Kontaktstück für hochstrombelastete elektrische Schaltkontakte, welches gegenüber den vor­ bekannten Kontaktwerkstoffen überlegene Schalteigen­ schaften aufweist.

Ausführungsbeispiel:

Ag Pulverpartikel(ca. 50 µm ⌀) werden elektrolytisch mit ca. 1 µm Nickel beschichtet. Das beschichtete Pulver wird zu einem Block mit 30 mm ⌀ verdichtet und bei 400° C an 8 mm ⌀ stranggepreßt und kalt an 3 mm ⌀ gezogen. Die Dicke der Nickelschichten beträgt in diesem Zustand ca. 0,1 µm.

Bei der anschließenden Wärmebehandlung, die bei einer Temperatur von 500° C über 1/2 Stunde ausgeführt wird, koaguliert die Nickelbeschichtung der Pulverpartikel zu Einlagerungsteilchen mit einem mittleren Durchmes­ ser von 0,5 µm, die in einer im wesentlichen homogenen Silbermatrix sehr gleichmäßig verteilt sind. Dieser Werkstoff dient zur Herstellung hochstrombelasteter elektrischer Schaltkontaktblättchen.

In Fig. 1 der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel ein drahtförmiges Halbzeug 1 dargestellt, welches aus mit einer Einlagerungskomponente 3 dünnschichtig be­ schichteten und verdichteten Pulverpartikeln 2 zusam­ mengesetzt ist, die aus Matrixmaterial 4 bestehen.

Fig. 2 zeigt das Halbzeug 1 nach der spanlosen Ver­ formung und nach Durchführung der Wärmebehandlung im Bereich von 400 bis 800° C, durch die die Ober­ flächenbeschichtungen zu feinsten Einlagerungsteil­ chen 5 einer Matrix 6 koaguliert sind.

Claims (5)

1. Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines Formstücks aus verdichteten und spanlos verformten Pulverpartikeln, wobei wenigstens ei­ ne metallene Einlagerungskomponente in einer an­ deren im Überschuß vorhandenen Matrixkomponente in gleichmäßiger Verteilung heterogen eingelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Einlagerungskomponente dünnschichtig beschichtete Pulverpartikel aus Matrixmaterial verdichtet und zu dem Formstück spanlos verformt werden, und daß das Formstück derart einer Wärme­ behandlung unterworfen wird, daß die Beschichtung der Partikel zu feinsten Einlagerungsteilchen ko­ aguliert und die Pulverpartikel zur Matrix metallisch verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Formstück ein draht- bzw. blechförmiges Halbzeug erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der mittlere Durch­ messer der Pulverpartikel unterhalb von 100 µm und die Dicke der Beschichtung unterhalb von 5 µm lie­ gen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Pulverpartikel aus Silber von etwa 50 µm ⌀ verwendet werden, welche mit einer Nickelschicht von 1 µm Dicke beschich­ tet sind.

5. Aus verdichteten und spanlos verformten Pulverpar­ tikeln bestehendes Formstück, insbesondere Kontakt­ formstück für elektrische Schaltkontakte, da­ durch gekennzeichnet, daß das Formstück aus spanlos verformten und wärmebehan­ delten Pulverpartikeln aus Matrixmaterial besteht, die eine Umhüllung aus dem Material wenigstens ei­ ner Einlagerungskomponente aufweisen.