DE3729033C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Elektroden für Vakuumschalter
nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bis 3.
Die Erfindung ist beispielsweise für die
Herstellung von Elektroden auf Cr-Cu-Basis anwendbar, die
Cr als eine Hauptkomponente sowie Cu enthalten. Elektroden auf
Cr-Cu-Basis für Vakuumschalter können weithin Verwendung
finden, z. B. in Umschaltern für Fahrzeuge.
Es ist bekannt, daß Vakuumschalter-Elektroden, die aus
einem leitfähigen Metall, Cu oder Ag, und aus einem hochschmelzenden
Metall mit einem höheren Schmelzpiunkt als das
leitfähige Metall aufgebaut sind, eine hohe Stehspannung haben
und für die Unterbrechung hoher elektrischer Ströme geeignet
sind. Als hochschmelzendes Metall wird beispielsweise Cr, Co,
Ni, Fe, Ta, W, Mo usw. verwendet. Von diesen Metallen findet
Cr am häufigsten Anwendung.
Als Herstellungsverfahren für Vakuumschalter-Elektroden
findet im allgemeinen ein Schmelzverfahren, bei dem Ausgangsmaterialien
geschmolzen und verfestigt werden, um eine Legierung
für die Elektroden zu bilden, oder ein Sinterverfahren
Anwendung, bei dem ein Pulver des Ausgangsmaterials gesintert
wird. Gewöhnlich findet das Sinterverfahren für ein Elektrodenmaterial,
das eine geringe Löslichkeit aufweist und schwer
in eine Legierung zu bringen ist, wie eine Kombination von Cu
und Cr, oder für ein Elektrodenmaterial Anwendung, das beim
Schmelzen in zwei Komponenten getrennt wird, wie eine Kombination
von Cu und Fe, eine Kombination von Cu und Co usw. Das
US-Patent Nr. 40 32 301 beschreibt
Einzelheiten der Herstellung von Elektroden aus einem
leitfähigen Metall und einem hochschmelzenden Metall durch
Sintern.
Als Sinterverfahren für die Herstellung von Vakuumschalter-
Elektroden wird im Augenblick hauptsächlich ein
Verfahren verwendet, wie es auch in der DE-OS 25 22 832
beschrieben ist. Dabei
werden pulverförmige Ausgangsmaterialien wie Cr und Cu gemischt und verdichtet,
und der verdichtete Körper wird anschließend gesintert.
Die Herstellung von Elektroden durch ein Sinterverfahren
ist immer mit Oxidationsproblemen verbunden. Das obengenannte
US-Patent 40 32 301 schlägt als Maßnahmen zur
Verhinderung der Oxidation Sintern in einem Hochvakuum oder in
einer reduzierenden Atmosphäre vor.
Die Erfinder stellten fest, daß durch Sintern hergestellte
Elektroden aus einem leitfähigen und einem hochschmelzenden
Metall Schwankungen in der Stehspannung zeigen.
Selbst wenn die Pulver-Ausgangsmaterialien im voraus entgast
wurden oder das Sintern im Vakuum oder in einer reduzierenden
Atmosphäre erfolgte, konnten die Stehspannungs-Schwankungen
fast nie verbessert werden. Daher ist
die Elektroden-Herstellungstechnologie, bei der die herkömmlichen
Sinterverfahren Anwendung finden, für die
Herstellung von Elektroden mit einer hohen Stehspannung
nicht geeignet.
Das US-Patent Nr. 40 32 301 offenbart
nichts über Stehspannungs-Charakteristika und gibt keinerlei
Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen den Sinterverfahren
und der Stehspannung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin
zu sehen, ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden für
Vakuumschalter anzugeben,
die im wesentlichen aus einem leitfähigen Metall und
einem hochschmelzenden Material hergestellt sind und die eine
hohe Stehspannung haben sowie eine geringe Schwankung in der
Stehspannung zeigen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren entsprechend
den Patentansprüchen 1 bis 3, wonach Pulver eines leitfähigen Metalls
und eines hochschmelzenden Materiales mit einem höheren
Schmelzpunkt als das leitfähige Metall in einer bestimmten Zusammensetzung gemischt
werden, das sich ergebende Gemisch verdichtet wird, der verdichtete
Körper in einer Wasserstoff-Atmosphäre vorgesintert
wird und der vorgesinterte Körper anschließend heißisostatisch
gepreßt wird,
wobei ein Flüssigphasen-Sintern erfolgt.
Beim Verfahrensschritt des heißisostatischen Pressens
wird der vorgesinterte Körper unter Flüssigphase gesintert,
indem eine Erhitzung auf eine Temperatur erfolgt, die
höher als der Schmelzpunkt des leitfähigen Metalls und geringer
als der Schmelzpunkt des hochschmelzenden Materials
ist. Dadurch wird das leitfähige Metall geschmolzen und ein
Teil davon sickert auf die Unterfläche des gesinterten
Körpers.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß durch Anwendung
des heißisostatischen Pressens (im folgenden als
"HIP-Behandlung" bezeichnet) als Sinterverfahren für Vakuumschalter-
Elektroden und durch Vorsintern in der Wasserstoffatmosphäre
vor der HIP-Behandlung eine hohe Stehspannung der
Elektroden sowie eine geringe Schwankung oder Streuung in der
Stehspannung erzielt werden können. Wenn die pulverförmigen Ausgangsmaterialien
nur gemischt und der HIP-Behandlung ausgesetzt
werden, können die Stehspannungs-Charakteristika und die
Schwankungen in der Stehspannung nicht verbessert werden. Ein
solches Verfahren unterscheidet sich nicht stark von einem
Verfahren, bei dem die Ausgangsmaterialien im Vakuum oder in
einer reduzierenden Atmosphäre gesintert werden.
Das erfindungsgemäß verwendete Elektrodenmaterial besteht
im wesentlichen aus leitfähigem Metall und hochschmelzendem
Material. Bei bestimmten hochschmelzenden Materialien ist jedoch
ein Metall mit einem niedrigen Schmelzpunkt enthalten,
wie Pb, Bi und Sn.
Das leitfähige Metall wird aus Cu und Ag gewählt, wobei
eines von beiden oder beide verwendet werden können. Werden
beide verwendet, können auch ein Legierungspulver aus Cu und
Ag oder ein Gemisch aus Cu-Pulver und Ag-Pulver Anwendung
finden.
Das hochschmelzende Material hat einen höheren
Schmelzpunkt als das leitfähige Metall.
Meist wird das Material aus den Elementen Cr, Co, Fe, Mo, W, Ta und
Ni gewählt, die eine höhere Stehspannung als das leitfähige
Metall aufweisen. Von diesen Metallen wird
bevorzugt Cr verwendet.
Das hochschmelzende Material ist jedoch nicht auf Metall beschränkt.
Es können auch Keramiken Anwendung finden. Als solche
Keramiken können verschiedene Arten von Metalloxiden, Metallkarbonaten,
Metallnitriden, Metallboriden, Metallsiliziden
usw. verwendet werden.
Cr enthaltende Elektroden, die durch ein Sinterverfahren
hergestellt und elektrisch miteinander in Kontakt gebracht
werden, können beim Öffnen leicht getrennt werden und haben
einen hervorragenden Schweißwiderstand, da Cr eine hohe Stehspannung
hat. Zusätzlich ist ein gesinterter Körper aus Cr
sehr gasarm. Werden Co und Fe als die hochschmelzenden Materialien
verwendet, ist es notwendig, ein Metall mit einem niedrigen
Schmelzpunkt zuzugeben, wie Pb, Bi und/oder Sn, um den
Schweißwiderstand zu erhöhen. Wird jedoch Cr verwendet, ist
die Zugabe eines solchen Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt
nicht notwendig, wodurch die Zusammensetzung des Elektrodenmaterials
vereinfacht werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Herstellung von
Vakuumschalter-Elektroden mit hoher Stehspannung, so daß es
bezüglich des Zusammensetzungsverhältnisses zwischen dem
leitfähigen Metall und dem hochschmelzenden Material günstiger
ist, wenn das hochschmelzende Material einen höheren Anteil
hat. Konkret wird der Anteil des hochschmelzenden
Materials auf 50 bis 90 Gew.-% des
Elektroden-Gesamtgewichts eingestellt.
Enthalten die Elektroden ein Metall mit einem niedrigen
Schmelzpunkt, wie Sn, Pb und Bi, wird dessen Anteil auf höchstens
5% des Elektroden-Gesamtgewichts eingestellt.
Die Teilchengröße des Rohmaterials sollte so fein wie
möglich sein, um ein gesintertes Material hoher Dichte zu erhalten.
Sie sollte geringer als 200 µm, vorzugsweise geringer
als 100 µm sein.
Es ist beispielsweise aus der veröffentlichten japanischen
Patentanmeldung Nr. 54-8601 bekannt, eine HIP-Behandlung
anzuwenden, wenn Vakuumschalter-Elektroden mit einem Sinterverfahren
hergestellt werden. Bei einem solchen bekannten Verfahren
wird das Ausgangsmaterial-Pulver hermetisch in eine
Kapsel eingeschlossen und der HIP-Behandlung ausgesetzt, ein
Vorsintern vor der HIP-Behandlung erfolgt jedoch nicht.
Nach dem in der obengenannten japanischen
Patentanmeldung beschriebenen Verfahren sollen Elektroden geschaffen
werden, die ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt als eine
wesentliche Komponente enthalten. Wenn das Verfahren, bei
dem das Ausgangsmaterial-Pulver in der Kapsel verschlossen und
der HIP-Behandlung ausgesetzt wird, um es ohne Durchführen irgendwelcher
anderer Behandlungen zu sintern, für die Herstellung
von Elektroden angewandt wird, die aus leitfähigem Metall und
hochschmelzendem Material bestehen, lassen sich keine zufriedenstellenden
Effekte bezüglich der Erhöhung der Stehspannung
und einer Verhinderung der Schwankung in der Stehspannung erzielen.
Wie oben erwähnt, umfaßt die Erfindung als wesentliche
Verfahrensschritte das Vorsintern in einer Wasserstoff-Atmosphäre
und das anschließende Durchführen der HIP-Behandlung,
wobei durch Erhitzen auf eine Temperatur, die höher als der
Schmelzpunkt des leitfähigen Metalls und geringer als der
Schmelzpunkt des hochschmelzenden Materials ist, ein Flüssigphasen-
Sintern bewirkt wird.
Es ist davon auszugehen, daß die Verbesserung der Stehspannung
und der Schwankung in der Stehspannung durch dieses
Herstellungsverfahren großteils durch die hohe Reinigung der
Elektrode und eine starke Verringerung des Eintretens von Gas,
wie O₂ oder Oxiden, in die Elektrode bewirkt wird.
Weiterhin wird das Elektrodenmaterial dem HIP-Behandlungsschritt
unterzogen, nachdem es beim Vorsinterschritt hinreichend
entgast wurde, so daß es zur Verbesserung der Stehspannungs-
Charakteristik beizutragen scheint, daß ein Sintermaterial
erzielt werden kann, das defektarm und dicht ist.
Beim erfindungsgemäßen Elektroden-Herstellungsverfahren
wird das pulverförmige Ausgangsmaterial in Form der
Elektrode verdichtet und der verdichtete Körper in der Wasserstoff-
Atmosphäre vorgesintert, wodurch Oxide reduziert werden.
Diese Verfahrensschritte verhindern, daß die Elektroden
während der HIP-Behandlung deformiert werden, und verringern
den Bearbeitungsaufwand für die Fertigstellung der Elektrode.
Weiterhin sind sie wirkungsvoll, um die Ausbeute des Materials
zu erhöhen.
Falls das Rohmaterial-Pulver ohne Weiterbehandlung in eine Kapsel
gegeben und der HIP-Behandlung ausgesetzt wird, ist
es schwierig, eine gewünschte Elektrodenform zu bilden, und es
ist notwendig, einen relativ großen Teil des Körpers nach der HIP-
Behandlung einer maschinellen Bearbeitung zu unterziehen, um
die Elektrode mit einer gewünschten Form fertigzustellen.
Zur Erzielung eines gesinterten Körpers mit hoher Dichte
ist es sehr vorteilhaft, das Ausgangsmaterial
durch eine Vakuum-Entgasungsbehandlung oder ein Erhitzen in
einer reduzierenden Atmosphäre vor dem Vorsinter-Schritt zu
entgasen.
Es ist notwendig, das Vorsintern in einer Wasserstoff-Atmosphäre
durchzuführen. Erfolgt das Vorsintern im Vakuum, können
Oxide nicht hinreichend reduziert werden. Insbesondere die
Reduktion von Cr-Oxiden ist unzulänglich. Selbst wenn im Vakuum
vorgesintertes Material der HIP-Behandlung ausgesetzt
wird, können die Stehspannungs-Charakteristika fast nicht verbessert
werden.
Beim Vorsinter-Schritt soll vorzugsweise ein Festphasen-
Sintern ohne Schmelzen des pulverförmigen Ausgangsmaterials
erfolgen. Eine bevorzugte Temperatur für das Vorsintern liegt
unmittelbar unter dem Schmelzpunkt des leitfähigen Metalls.
Der Taupunkt der Wasserstoff-Atmosphäre, in der das Vorsintern
erfolgt, wird auf weniger als -70°C eingestellt. Die
Oxide werden vorzugsweise in einer Wasserstoff-Atmosphäre reduziert,
die hochrein ist.
Die Porosität des vorgesinterten Körpers soll geringer
als 20% sein, wodurch bei der späteren HIP-Behandlung wenig Gas
eingeschlossen wird, und sich ein gesinterter Körper
erzielen läßt, der geringe Defekte, wie Oxid-Rückstände, aufweist.
Wie oben erwähnt, kann ein Sinterkörper hoher Dichte hergestellt
werden, indem die HIP-Behandlung nach einem vorausgehenden
Vorsintern in der Wasserstoff-Atmosphäre und ein
Flüssigphasen-Sintern erfolgt. Der Grund dafür liegt darin,
daß die Poren des vorgesinterten Körpers leicht durch die HIP-Behandlung gebrochen
werden können, da die meisten der Oxide zum Zeitpunkt
der Vorbehandlung reduziert werden und kaum Gas in den
Poren eingeschlossen ist. Weiterhin ist es wirkungsvoll, daß
das leitfähige Metall geschmolzen wird und die Umgebung des
hochschmelzenden Materialpulvers bedeckt, wodurch eine Oxid-
entfernende Wirkung erhöht wird.
Eine Kombination aus dem leitfähigen Metall und Keramiken
hat eine geringere Benetzbarkeit. Es ist dann schwierig, mit
einem herkömmlichen Sinterverfahren einen dichten Sinterkörper
zu erhalten. Durch das Vorsintern in der Wasserstoff-
Atmosphäre und die HIP-Behandlung nach vorliegender Erfindung
läßt sich jedoch ein gesinterter Körper herstellen, der eine
ausreichende Festigkeit für die Verwendung als Vakuumschalter-
Elektrode hat.
Die Erhitzungstemperatur bei der HIP-Behandlung liegt in
einem Bereich, in dem das leitfähige Metall schmilzt, das
hochschmelzende Material jedoch nicht. In der Praxis liegt die
Temperatur vorzugsweise zwischen dem Schmelzpunkt
des leitfähigen Metalls und einem Wert 200°C über diesem
Schmelzpunkt.
Nach einer experimentellen Untersuchung, bei der Cu-Pulver
und Keramik-Pulver in einer Wasserstoff-Atmosphäre vorgesintert
wurden, der vorgesinterte Körper dicht in einer Metallkapsel
verschlossen wurde, und eine HIP-Behandlung mit
einem darauf aufgebrachten statischen Druck von 200 N/mm²
durchgeführt wurde, ist die in dem gesinterten Körper eingeschlossene
Gasmenge sehr gering, und der gesinterte Körper hat
eine sehr hohe Dichte.
Bei der HIP-Behandlung ist es weiterhin wünschenswert,
den vorgesinterten Körper in einer Kapsel einzuschließen, und
die Kapsel abzudichten, während eine Erhitzung und Entgasung
im Vakuum erfolgt. Dadurch kann ein erneutes Oxidieren beim
Abkühlen verhindert werden, und die Entgasungswirkung in der
Kapsel wird sehr stark erhöht.
Die HIP-Behandlung kann unter Verwendung von Argon-Gas
oder Stickstoff-Gas durchgeführt werden. Anschließend wird die
Kapsel von den Sinterkörpern entfernt, und die Sinterkörper
werden fertiggestellt, indem eine maschinelle Bearbeitung auf
eine vorgegebene Elektrodenform erfolgt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter
Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. In
den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 ein Flußdiagramm, das ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren zeigt;
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung für
eine isostatische Heißpreßbehandlung; und
Fig. 3 eine graphische Darstellung, die die Ergebnisse
von Stehspannungsuntersuchungen an verschiedenen Elektrodenmaterialien
zeigt.
Ein Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist
in Fig. 1 dargestellt. Cr-Pulver aus Teilchen mit einem
Durchmesser von etwa 70 µm und Cu-Pulver aus Teilchen mit einem
Durchmesser von etwa 50 µm werden nach diesem Verfahren verwendet.
60, 80 bzw. 90 Gew.-% Cr und der verbleibende Anteil Cu
werden trocken gemischt. Anschließend
werden nach dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren Elektroden
hergestellt.
Das Mischen erfolgt mit einem automatischen Mörser für
etwa eine Stunde. Das gemischte Pulver wird mit einer Presse
mit einem Druck von etwa 300 N/mm² zu einem Preßkörper mit
einem Durchmesser von etwa 50 mm und einer Dicke von etwa
10 mm verdichtet. Die Porosität des Preßkörpers beträgt 25 bis
30%. Der verdichtete Körper wird einem Vorsinter-Prozeß ausgesetzt,
wobei er auf eine Temperatur von 1000°C erhitzt und
für eine Stunde in einer Atmosphäre von Wasserstoff hoher
Reinheit auf dieser Temperatur gehalten wird. Der Wasserstoff
ist so weit geklärt, daß sein Taupunkt geringer als -70°C ist.
Nach Abschluß des Vorsinterns ist die Porosität auf 5 bis 15%
verringert. Anschließend wird als Vorbehandlung für den HIP-
Prozeß eine Vakuumverkapselung durchgeführt, wie sie in Fig. 2
dargestellt ist. Wird nämlich der oben beschriebene vorgesinterte
Körper belassen, wie er entsteht, ist seine Dichte
noch nicht hinreichend erhöht, so daß im Inneren des vorgesinterten
Körpers Poren nicht vollständig verschlossen sind.
Wenn daher der entstandene vorgesinterte Körper der HIP-Behandlung
ausgesetzt wird, ohne die Kapsel zu verwenden, kann
er nicht dicht gemacht werden. Der vorgesinterte Körper wird
deshalb in die Kapsel eingeschlossen und unter Vakuum versiegelt.
Jede Kapsel wird der HIP-Behandlung ausgesetzt.
In diesem Beispiel wird eine Kapsel 2 aus weichem Stahl
mit einer Dicke von 3 mm verwendet, die auf etwa 900°C erhitzt
und hermetisch unter Vakuum versiegelt wird, während sie entleert
und entgast wird. Wenn mehrere vorgesinterte Körper 1
gleichzeitig in der Kapsel 2 eingeschlossen und der HIP-Behandlung
unterzogen werden, haften die vorgesinterten Körper 1 aneinander
und können nicht getrennt werden. Wie in Fig. 2 dargestellt,
wird deshalb Aluminiumoxid-Pulver 3 in Spalte zwischen
der Kapsel 2 und den jeweiligen vorgesinterten Körpern 1
gepackt. Die Bezugsziffern 4 und 5 bezeichnen eine Kammer bzw.
einen Heizofen.
Die auf oben beschriebene Weise versiegelte Kapsel wird
in der Kammer 4 angeordnet und der HIP-Behandlung unterzogen.
Als Druckmedium findet in die Kammer 4 eingeführtes Argon-Gas
Anwendung. Die Druckkraft beträgt etwa 200 N/mm². Die
Pfeile in Fig. 2 bedeuten, daß durch das Argon-Gas ein statischer
Druck aufgebracht wird. Die Heiztemperatur beträgt 1300°C.
Durch diese HIP-Behandlung wird die Cu-Komponente in dem gesinterten
Körper vollständig in eine flüssige Phase gebracht,
wodurch ein Flüssigphasen-Sintern erfolgt.
Bei auf oben beschriebene Art hergestellten Elektroden
wurde die elektrische Leistungsfähigkeit als Vakuumschalter-
Elektroden untersucht. Das Ergebnis ist in der folgenden Tabelle
sowie in Fig. 3 gezeigt. Zum Vergleich wurde
eine Elektrode untersucht, die durch Imprägnieren eines porösen
Sinterkörpers aus Cr-Pulver mit Cu hergestellt worden war.
Bei einer Stehspannungs-Untersuchung wurde nach Reinigen
der Elektrode eine Impulsspannung in Schritten von 5 kV aufgebracht,
die zehnmal unterbrochen wurde. Die Entladungsspannung
wurde gemessen. Der Abstand zwischen den Elektroden betrug
2,5 mm. Die Messung wurde 10mal durchgeführt. Unter Verwendung
eines Niederspannungskreises von 100 V wurde 100mal eine Messung
des Abreißstroms durchgeführt. Die Maximalwerte
und die Durchschnittswerte werden bestimmt. Bei der Unterbrecher-Leistungsfähigkeitsuntersuchung
ließ man den Trenn- bzw. Unterbrechungsstrom
stufenweise von 500 A auf 1000 A ansteigen, wobei eine
entsprechend erhöhte Spannung angelegt wurde. Es ergab sich
die Trennfähigkeit. In diesem Fall betrug der Elektrodendurchmesser
20 mm.
Wie in Fig. 3 dargestellt, zeigen die erfindungsgemäß hergestellten
Elektroden Nr. 1 bis 3 eine höhere Stehspannung und eine geringere
Schwankung in der Stehspannung als die Vergleichselektrode
Nr. 4. Bezüglich des Abreißstroms und der Trennfähigkeit
ergibt sich kein großer Unterschied zwischen den Elektroden
Nr. 1 bis 4.
Claims (14)
1. Verfahren zur Herstellung von Elektroden für Vakuumschalter,
bei dem ein Pulver eines leitfähigen Metalls, das
zumindest eines der Elemente Cu und Ag aufweist, und ein Pulver
von Cr als einem hochschmelzenden Material, das einen höheren
Schmelzpunkt als das Pulver des leitfähigen Metalls hat,
gemischt werden, das sich ergebende Gemisch verdichtet wird
und der verdichtete Körper gesintert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Pulvergemisch einer Zusammensetzung aus 50 bis 90% Cr und dem Rest Cu und/oder Ag verwendet wird,
daß der verdichtete Körper in einer Wasserstoff-Atmosphäre vorgesintert wird, und
daß der vorgesinterte Körper bei einer Temperatur heißisostatisch gepreßt wird, die höher als die Temperatur beim Vorsintern ist, wobei ein Flüssigphasen-Sintern derart erfolgt, daß das leitfähige Metall schmilzt und ein Teil des geschmolzenen Metalls auf die Unterfläche des Sinterkörpers sickert.
daß ein Pulvergemisch einer Zusammensetzung aus 50 bis 90% Cr und dem Rest Cu und/oder Ag verwendet wird,
daß der verdichtete Körper in einer Wasserstoff-Atmosphäre vorgesintert wird, und
daß der vorgesinterte Körper bei einer Temperatur heißisostatisch gepreßt wird, die höher als die Temperatur beim Vorsintern ist, wobei ein Flüssigphasen-Sintern derart erfolgt, daß das leitfähige Metall schmilzt und ein Teil des geschmolzenen Metalls auf die Unterfläche des Sinterkörpers sickert.
2. Verfahren zur Herstellung von Elektroden für Vakuumschalter,
bei dem ein Pulver eines leitfähigen Metalls, das
zumindest eines der Elemente Cu und Ag aufweist, und ein
Pulver eines hochschmelzenden Materials, das einen höheren
Schmelzpunkt als das Pulver des leitfähigen Metalls hat,
gemischt werden, das sich ergebende Gemisch verdichtet wird
und der verdichtete Körper gesintert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Pulvergemisch einer Zusammensetzung aus 50 bis 90% Fe, Ni, Co, Mo, W und/oder Ta, höchstens 5% Pb, Bi und/ oder Sn und dem Rest Cu und/oder Ag verwendet wird,
daß der verdichtete Körper in einer Wasserstoff-Atmosphäre vorgesintert wird, und
daß der vorgesinterte Körper bei einer Temperatur heißisostatisch gepreßt wird, die höher als die Temperatur beim Vorsintern ist, wobei ein Flüssigphasen-Sintern derart erfolgt, daß das leitfähige Metall schmilzt und ein Teil des geschmolzenen Metalls auf die Unterfläche des Sinterkörpers sickert.
daß ein Pulvergemisch einer Zusammensetzung aus 50 bis 90% Fe, Ni, Co, Mo, W und/oder Ta, höchstens 5% Pb, Bi und/ oder Sn und dem Rest Cu und/oder Ag verwendet wird,
daß der verdichtete Körper in einer Wasserstoff-Atmosphäre vorgesintert wird, und
daß der vorgesinterte Körper bei einer Temperatur heißisostatisch gepreßt wird, die höher als die Temperatur beim Vorsintern ist, wobei ein Flüssigphasen-Sintern derart erfolgt, daß das leitfähige Metall schmilzt und ein Teil des geschmolzenen Metalls auf die Unterfläche des Sinterkörpers sickert.
3. Verfahren zur Herstellung von Elektroden für Vakuumschalter,
bei dem ein Pulver eines leitfähigen Metalls, das
zumindest eines der Elemente Cu und Ag aufweist, und ein Pulver
eines hochschmelzenden Materials, das einen höheren
Schmelzpunkt als das Pulver des leitfähigen Metalls hat, gemischt
werden, das sich ergebende Gemisch verdichtet wird und
der verdichtete Körper gesintert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Pulvergemisch einer Zusammensetzung aus 50 bis 90% eines Keramikpulvers und dem Rest Cu und/oder Ag verwendet wird,
daß der verdichtete Körper in einer Wasserstoff-Atmosphäre vorgesintert wird, und
daß der vorgesinterte Körper bei einer Temperatur heißisostatisch gepreßt wird, die höher als die Temperatur beim Vorsintern ist, wobei ein Flüssigphasen-Sintern derart erfolgt, daß das leitfähige Metall schmilzt und ein Teil des geschmolzenen Metalls auf die Unterfläche des Sinterkörpers sickert.
daß ein Pulvergemisch einer Zusammensetzung aus 50 bis 90% eines Keramikpulvers und dem Rest Cu und/oder Ag verwendet wird,
daß der verdichtete Körper in einer Wasserstoff-Atmosphäre vorgesintert wird, und
daß der vorgesinterte Körper bei einer Temperatur heißisostatisch gepreßt wird, die höher als die Temperatur beim Vorsintern ist, wobei ein Flüssigphasen-Sintern derart erfolgt, daß das leitfähige Metall schmilzt und ein Teil des geschmolzenen Metalls auf die Unterfläche des Sinterkörpers sickert.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Keramikpulver ein Pulver eines Metalloxids, Metallkarbonats,
Metallnitrids, Metallborids und/oder Metallsilizids ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Pulvergemisch unter einem Druck von etwa
300 N/mm² verdichtet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Pulvergemisch vor dem Vorsinter-Schritt
durch eine Vakuum-Entgasungsbehandlung oder ein Erhitzen in
einer reduzierenden Atmosphäre entgast wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Vorsintern unter Wasserstoff mit einem
Taupunkt niedriger als -70°C durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der verdichtete Körper bei einer Temperatur
unmittelbar unter dem Schmelzpunkt des leitfähigen Metalls
vorgesintert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur beim heiß-isostatischen Pressen
zwischen dem Schmelzpunkt des leitfähigen Metalls und einem
Wert 200°C über diesem Schmelzpunkt liegt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das heiß-isostatische Pressen unter einem
Druck von etwa 200 N/mm² durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß als leitfähiges Metall Cu verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß Pulver mit einer Teilchengröße geringer als
200 µm verwendet werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der vorgesinterte Körper zum heiß-isostatischen
Pressen in eine Kapsel eingeschlossen und die Kapsel
entlüftet, erhitzt und entgast wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kapsel von dem gesinterten Körper abgenommen wird, und daß
der gesinterte Körper einer Endbearbeitung unterzogen wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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