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Mehrfachmetallkörper und daraus hergestellte Formkörper;: besonders
für elektrische Zwecke Die Erfindung betrifft einen Mehrfachinetalllcörper und aus
ihm hergestellte- Formkörper, besonders für elektrische Zwecke, ohne aber auf diese
Anwendung beschränkt zu sein.
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Legierungen der verschiedenen Leichtmetalle sind zahlreich vorgeschlagen.
Sie sollen besondere Festigkeit bei geringem Gewicht oder leichte Formbarkeit ergeben,
ferner auch große elektrische Leitfähigkeit mit geringem Gewicht und äusreicliender
mechanischer Festigkeit verbinden. Höher schmelzende und harte Bestandteile, wie
Wolfram, Molybdän, Täntal, wurden daher zur Verbesserung der Formbarkeit, insbesondere
Gießbarleit und der mechanischen Bearbeitbarkeit mit weicheren bzw: nieder schipelzenden
Metallen, wie Kupfer; Silber, verarbeitet.
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Die gemäß der Erfindung -hergestellten Bleche oder Kontaktkörper weisen
eine oxydationsfeste, möglichst Hochglanzpolierte Metallschicht auf, die in bestimmter
Weise als Verbundkörper hergestellt ist, der aus zwei oder mehreren der folgenden
Stoffe besteht: Molybdän, Wolfram, Tantal als schwerscliniel'zendem öc`lerTiärtendem
Bestandteil, die in folgenden und in den Ansprüchen als erste Gruppe bezeichnet
sein mögen, und Silber, Gold, Alunifiiitim; Kobalt, Chrom, Kilp feg, Nickel, Platin,
Zinn, Zink, Titan o<lc:r 1?i@en als niedriger- schmelzenden Metallen, die im
folgenden und in den Patentansprüchen auch als zweite Gruppe bezeichnet sein mögen.
Innerhalb der einzelnen Gruppen können die Metalle auch als Legierungen vorliegen.
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ach der Erfindung wird der härter oder schwerer schmelzende Bestandteil
von lMetallen der Gruppe r mit grobkörnigerem Gefüge verwendet, als sie durch übliche
Redul= tion erhältlich sind. Die Bedeutung dieser Forderung liegt darin, daß die
durch Reduktion hergestellten Metallpulver des Molvbdäns, Wolfrariis und Tantals
sehr oxydationsempfindlich sind, im Gegensatz zu den durch Zertrümmern gesinterter
oder geschmolzener Stücke zu erzielenden Metallpulvern, die eine mehrfach höhere
Oxydationsbeständigkeit aufweisen. Diese erhöhte Oxydationsbeständigkeit beruht
einerseits atrf der bedeutend geringeren Oberfläche des gröberen Kornes sowie andererseits
auf der bedeutenden Verdichtung der feinen; durch Reduktion gewonnenen Kristallite,
die dtircii das vorhergehende Sintern oder Schmelzen und die anschließende mechanische
Bcarbeitung hervorgerufen werden.
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Die schwerschmelzenden Metalle - der Gruppe z mit gröberer kristallinischer
Struktur werden dann mit den weicheren bzw. niedriger scliinelzenden -Metallpulvern
clör Grul>lie2 geinisclit Lind erhitzt, mit dein Ergebnis,
daß ein
Körper entsteht, der je nach dein Mischungsverhältnis physikalische, elektrische
und mechanische Eigenschatten besitzt.
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Das niedriger schmelzende bzw weiche Metall kann in Mengen von 3 bis
6 % anwesend sein, ,wenn es lediglich als Bindemittel wirken soll, und in größeren
Mengen bis zu etwa 15 °a des erhaltenden Körpers; wenn es auch andere Eigenschaften
des Körpers, wie seine Oberflächenbeschaffenheit, maßgebend mitbestimmen soll. Für
manche Zwecke der Erfindung wird es sogar vorteilhaft sein, die nieder schmelzenden
bzw. weichen Metalle in Mengen bis zu So bis go °!o zu verwenden.
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Besonders vorteilhaft für die Erfindung sind folgende Zweistoffltörper':
| Wolfram-Silber; Molybdän-Silber, |
| Wolfram-Chrom, Mobybdän-Kupfer, |
| Wolfram-Kupfer, Molvbdän-Chrom, |
| Wolfram-Zinn, Molyrbdän-Zinn, |
| Wolfram-Zink, Molybdän-Zink. |
Von ternären Zusammensetzungen seien die nachstehenden als besonders vorteilhaft
erwähnt:
| Molybdän-Nickel-Kupfer, |
| Molvbdän-Silber-Chrom, |
| Molybdän-Chrom-Kttpfer, |
| Wolfram- Nickel-I<:tipfer, |
| Wolfram-Silber-Kupfer; |
| Wolfram-Kupfer-Chrom, |
| Wolfram-Kupfer-Zinn. |
Zur Herstellung von Mehrfachinetallkörpern, wie Blechen gemäß der Erfindung, verfährt
man derart, daß die gewonnenen grobkörnigeren höher schmelzenden Metallpulver mit
den flüssigen weichen Metallen umgossen werden oder daß die Pulver vermischt werden.
Worauf erhitzt wird bis zum mindesten das weiche Metall schmilzt. Doch können auch
bei der Herstellung Kombinationen beider Verfahrensweisen ausgeführt werden mit
dein Ergebnis, daß man Stücke erhält, die entweder homogen sind oder teilweise in
grö-Deren Mengen. das harte, teilweise in größeren Mengen das weiche Metall enthalten.
Um beispielsweise eine etwa gewünschte Schichtung zu erzielen, wird das weiche und
das harte Metall miteinander gemischt, das weiche Metall zum Schipelzen gebracht
lind abstehen gelassen. Durch die eintretende Entmischung findet eine Ansammlung
der schweren Metalle in größerer Menge statt.
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Die so erhaltenen Körper können min mechanisch bearbeitet werden,
sie können insbesondere durch Hämmern oder Wälzen gestreckt, erhaltene Bleche gestanzt
Lind gedrüct werden. Die Verbindung von hochschnielzender Metallen, wie Wolfram,
Molydän mit anderen Körpern macht bekanntlich Schwierics leiten. Solche Körper mit
hohem: Schmelzpunkt werden oft deshalb aasgewählt, weil sie während des Gebrauchs
höher erwürnit werden. Wenn daher die Verbindung mit einem Träger erforderlich ist.
so muß hart gelötet «-erden. wodurch unerwünschte O:cydationen eintreten. Das Hartlöten
ist auch für hochglanzpolierte Körper nachteilig.
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Die Herstellung von Doppelblechen geschiebt beispielsweise in der
Form, daß aus hochglanzgewalztem Wolfram bestehendes Blech in einem geeigneten Uten
auf einer Seite mit einem Mehrfachkörper, beispielsweise Kupfer-Wolfram; äufeinandergelegt
und in reduzierender Atmosphäre miteinander erhitzt wird. Die beiden Bleche wachsen
dann zu einem einzigen Stück zusammen, so daß ein Blech entsteht. das auf einer
Seite aus Wolfram, auf der anderen Seite aus Kupfer-Wolfram besteht. Diese Kupfer-Wolframseite
ist aber leicht zu löten, wird dann noch aus dieser Schicht das Wolfram beispielsweise
durch Beizen mit Natriumnitrit herausgelöst, so bleibt ein Blechkörper zurück, dessen
eine Seite aus Wolfram und dessen andere Seite im wesentlichen aus reinem Kupfer
besteht. Die Verbindung dieser beiden Schichten ist aber außerordentlich innig und
so gut wie unlösbar. Ein elektrischer Ebergangswiderstand konnte nicht festgestellt
werden. -llan kann aber auch so verfahren, daß mau auf einem Wolframblech ein Blech
aus Kupfer-Wolfram und auf dieses ein Blech- aus Kupfer legt und nunmehr diese drei
Bleche in reduzierender Atmosphäre und in der Wä: me (Hitze) vorteilhaft unter Anweiidting
g eeig -nieten Druckes zu einem Dreifächblcch vereinigt. Wiederum wird das Kupfer-Wolfram
innig und untrennbar mit dein Wolfram und ebenso mit dem Kupfer vereinigt. In dieseln
Falle erspart man die chemische Behandlung des Kupfer-Wolfrains zum Herauslösen
des Wolframs. Allerdings wird dieses letzter Verfahren oft vorteilhaft sein, weil
durch Herauslösen des Woltrams Poren im Kupfer entstehen, die beim Auflöten erwünscht
sind.
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Schließlich kann man einen Block aus Kutpfer-N\'olfrani, der einseitig
überwiegend ans Wolfram und -in der anderen Seite über= wiegend oder ausschließlich
aus Tupfer besteht, in dieser Scliichtenrichtiing auswalzen, so daß ein Blech entstellt,
das einseiti- Überwiegend oller ausschließlich: aus Wolfram und auf der anderen
.Seite überwiegend oder atisschließlich aus Kupfer bestellt. Dieses Blech Kann man
dann an der Seite ülierwegcndt:n Wolframs finit einem in dor
früher
beschriebenen Weise vereinigen, falls es nicht unmittelbar den gewünschten Zweck
dient.
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Wenn man aus solchem Blech elektrische Kontakte stanzt, so kann -man
diese- nunmelir durch Weichlöten mit der Untcrfage verbinden, wodurch jede Oxydation
und Strukturlinderung ausgeschlossen wird. Man kann so erhaltene Bleche auch auf
der Kupferseite mit Zinn überziehen, oder man kann ein Blech aus Wolfram-Kupfer-Zinn
von vornherein herstellen, wodurch das Verlöten b-.sonders vereinfacht wird und
Löttemperaturen von 230° C und darunter angewendet werden können.
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Werden aus den so hergestellten Blechen beispielsweise Kontakte hergestellt.
so bestehen diese aus dünüstem Wolframblech, und da man die Wolframschicht bzw.
die Kupferschicht auch nur hauchdünn zu machen braucht, läßt. sich die Höhe eines
nach der Erfindung hergestellten Kontaktes auf 1l10 mni beschränken, was von besonderem
Vorteil für die Verwendung in der Telephonie ist, wo insbesondere bei der automatischen
Telephonie oft hunderte von mit Kontakten versehegen Federn übereinander bzw. nebeneinander
liegen.
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Die in der beschriebenenWeise hergestellten zwei- oder mehrschichtigen
Bleche können aber auch überraschenderweise in der Kälte oder bei nur geringer Erwärmung
gedrückt oder gepreßt werden. Vielleicht wird bei einem gemäß der Erfindung hergestellten
Blech das Wolfram infolge der idealen Verbindung zwischen Wolfram und beispielsweise
Wolfram-Kupfer von der darüberliegenden Kupfer-Wolfram-Schicht mitgenommen. Das
Preß- bzw. Druckwerkzeug wirkt nach diesem Erklärungsversuch nicht unmittelbar auf
die empfindliche Wolframschicht, sondern zunächst auf ein weiches Kupferpolster,wodurch
eine gleichmäßige, gewissermaßen weiche übertragung des Druckes auf das unter demn
Kupfer-Wolfram liegende Wolfram bedingt ist. Wenn daher beispielsweise ein Preßkörper
in der hier g*escliildcrten Weise hergestellt und das Kupfer z. B. durch Auflösen
in Salpetersäure entfernt wurde, so kann das dabei zurückbleibende Wolfraingerippe
auf mechanisch= @. Wege entfernt werden, so daß es gelingt, auch komplizierte Gegenstände
aus Wolfram, Molybdän, Tantal herzustellen, wie beispielsweise Kalotten oder andere
Rotationskörper.
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Es kann allgemein gesagt werden, daß es gemäß der Erfindung gelingt,
entweder schwer schmelzende harte Körper inü nieder schmelzenden bzw. weicheren
Körpern ein- oder beiderseitig in beliebiger Stärke zu Überziehen, insbesondere
zu plattieren ('der umgekehrt nieder schmelzende bzw. weiche Körper nit höher schmelzenden
bzw. härtereg Körpern ein- oder beiderseitig zu bedecken bzw. zu plattieren. Die
Vereinigung erfolgt jedesmal in der Wärme unter zweckmiißigem mechanischem Druck
und Fernhaltung oxydierender Mittel.
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Neben dem Anwendungsbeispiel für besonders dünne elektrische Kontakte
sei noch ein anderes Beispiel, nämlich die Herstellung von Webstuhlschaltern erläutert.
Solche Webstuhlschalter unterliegen einem sehr starken mechanischen Verschleiß.
Das Profil eines solchen .Webstuhlschalters entspricht etwa dem einer Eisenbahnschiene.
Dem Verschleiß ist jedoch nur ein geringer Teil, nämlieh vergleichsweise die Lauffläche
des Profils, vorausgesetzt. Es wird daher gemäß der Erfindung zunächst ein Vierkantstab
aus Kupfer hergestellt, und nur die eine Stirnseite erhält eine Auflage beispielsweise
von Kupfer-Wolfram. Hiernach werden die Stäbe durch Profilwalzen äusgew atzt, so
daß inan eine Kupferschiene erhält, die eine Fläche aus Kupfer-Wolfram besitzt,
da auch ebenso wie beim vorher beschriebenen Drücken oder Pressen das Kupfer-Wolfram
vom Kupfer mitgenommen wird. Man erhält dabei eine Kupferschiene mit einer Lauffläche
aus Kupfer-Wolfram, aus der dann Kontakte der gewünschten Längeherausgeschnitten
werden. Sinngemäß kann man ans Kupfer Rundstäbe, die vollständig mit einer Kupfer-Wolfram-Schicht
bedeckt sind, Röhre oder Drähte ziehen, die hiernach außen aus Kupfer-Wolfrain und
innen aus Kupfer bestehen.