DE622522C - Elektrischer Kontaktstoff, der ein oder mehrere Carbide neben einem oder mehreren niedriger schmelzenden und weicheren Metallen enthaelt - Google Patents

Description

• Elektrischer Kontaktstoff; der ein oder mehrere Carbide neben einem oder mehreren niedriger schmelzenden und weicheren Metallen enthält , Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kontaktstoff aus Titanearbid oder titancarbidhaltigem Werkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung.
• Es wurde schon vorgeschlagen, elektrische Kontakte aus einem Gemisch von Tantalcarbid und Niobcarbid herzustellen, wobei vorgesehen war, daß als Bindemittel Metalle oder Metallcarbide der Wolfram und Eisengruppe zugegen sind. Auch bei Schaltern, insbesondere Vakuumschaltern, hat man schon einen der Kontakte aus einem gut leitenden Cärbid hergestellt.
• Die Erfindung erkennt nun; däß die Leitfähigkeit undloder die Beständigkeit elektrischer Kontaktstoffe besonders dadurch verbessert wird, daß Titancarbid für sich allein oder in Mischung mit anderen Carbidcn verwendet wird. Neben großer mechanischer Festigkeit und Härte tritt eine besondere Beständigkeit, also Widerstand gegen das Angreifen des Sauerstoffs der Luft bei bestimmungsgemäßer Anwendung auf: Gemäß der Erfindungwerden alsZusätze oder Hauptbestandteile für den .elektrischen Kontaktstoff Titancarbid (Ti C) oder Titancarbid enthaltende Mischkristalle oder Verbindungen benutzt, wie z. B. ein molybdänhaltiges Titancarbid oder ein Molybdäncarbid-Titancarbid-Mischkristall.
• Titancarbid allein oder in seiner Mischung oder Verbindung mit anderen Metallen oder Carbiden, wie z. B. Molybdäncarbid, Wolframcarbid usw., hat den großen Vorteil, größere Beständigkeit gegen Oxydation auch bei erhöhter Temperatur aufzuweisen als etwa Molybdäncarbid oder Wolframcarbid allein für sich oder diese mehr oder minder hoch schmelzenden Metalle als solche. So wird beispielsweise Wolframcarbid, also ein Carbid eines besonders hoch schmelzenden Metalles, bereits bei etwa 700° C vom Sauerstoff der Luft angegriffen, während Titancarbid, also das Carbid eines Metalles, dessen Schmelzpunkt fast nur halb so hoch ist wie derjenige des Wolframcarbides, noch bei etwa roqo° C in Luft beständig sein.
• Als elektrischer Kontaktstoff ist aber solche große Beständigkeit neben großer elektrischer Leitfähigkeit und mechanischer Widerstandsfähigkeit (insbesondere Härte) von entscheidender Bedeutung..
• Die Anwesenheit des Titancarbides hat aber auch die Wirkung, daß die unerwünschte Oxydation anderer neben dem Titancarbid anwesender Stoffe verringert oder verhindert wird.
• Ein weiterer Vorteil der Verwendung des Titancarbids besteht auch darin, daß sein spezifisches Gewicht ganz erheblich geringer ist als dasjenige hoch schmelzender Metalle, wie des Wolframs, so daß also die daraus hergestellten Kontakte gleichfalls leichter werden. Das ist beispielsweise bei der Befestigung an Federn besonders vorteilhaft,-da die; Belastung dieser Fedezri dadurch geringer, wird als durch wolframhaltige Kontakte, wodurch eine-"Verkleinerung'säfcher Federn oder Verlängerung ihrer Lebensdauer (Verspätung des Ermüdens) mitbedingt weiden kann. _ In dem elektrischen Kontaktstoff gemäß der Erfindung kann das Titancarbid in jeder geeigneten Menge anwesend sein. Bereits Zusätze von etwa q: bis 6°/o erhöhen merklich die Beständigkeit und Leitfähigkeit. Der Gehalt an Titancarbid kann aber auf '4.o bis 50°/o ohne weiteres gesteigert werden, wenn andere ` Carbide oder höher schmelzende Metalle neben niedrigerer schmelzenden anwesend sind. Wird Titancarbid allein und im übrigen nur ein oder mehrere niedrigerer schmelzende Metalle verwendet,- scr kann der Gehalt an Titancarbid bis zu etwa 75, 85 und 9o 1/o ausmachen. Es kann hiernach eine binäre oder - ternäre oder höhere Komposition verwendet werden.
• Als- hinäre Kompositionen. kommen insbesondere in Betracht- diejenigen des Titancarbids mit einem der Metalle: Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom-, Kupfer, Silber, Gold, Aluminium, Platin, Blei, Zink.
• Als ternäre Kompositionen kommen insbesondere in- Betracht Titancarbid mit einem der' Stoffe: Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom und einm weiteren der Stoffe: Kupfer, Silber, Gold=; Aluminium, -Blei, Zink. Die: züsätzlichen Stoffe können ohne weiteres miteinander Legierungen (feste Lösungen)- bilden, während sie mit dem Titancärbd, keine- oder nur -oberflächliche feste Lösungen (Legierungen)= bilden:- Der niedrigerer= schmelzende Bestandteil -(Eisen; - Kupfer usw.). macht vorteilhaft weniger als 2o1/0 aus, 'obwohl diese Menge bis auf 5090 und mehr gesteigert werden kann. Außerdem kann äber auch rieben dem Titancdrbid" ein. Cärb-id des MölybdäiisWolfrarns,-Täntals, Vänadiums und/oder Zrkons in mehr oder -minder großer Menge anwesend sein, vorteilhaft aber in solcher Menge, in- der es sich mit dem Titanöarhd mischt und somit-eine feste gesättigte öder ungesättigte Lösung (in-diesen-"Fällen Mischkristall.) - bildet, = - Z.- - - -- Schließlich können= aber, auch- die- Metalle ;wie Wclfräm,- Malybdän, Tantal, -Vanädium, Zirkon undloder sogar Titan selbst neben dem Titancarbid in mehr oder minder großer Menge; vorteilhaft aber nicht im ÜbersdhÜß; anwesend sein. -- ' _ - " ._ -Besonders gute Resultate werden beispielsweise mit einem Kontaktstoff erzielt, der 350/0 - Titancarbid, 30.°/0 Molybdäncarbid; 30:°/o Kupfer und ' 5 °/ö Nicleel,- .öder -6o'°/0 Titancarbid, 35/, Silber--und 501, Kobalt, oder 6o % Titancarbid; 25 % Zink und 15 °/o Eisen; oder 5o o/ö = Titancarbid und 5o % Kupfer, oder 8o0/0 Titancarbid und 2,o0[() Blei, oder 70,110 Titancarbid und 4o'/, Silber enthält.
• Elektrische Kohtaktstoffe gemäß der Erfindung können dadurch hergestellt werden, daß zuerst das oder die gewünschten Carbide im Schmelzfluß oder durch Sintern hergestellt, sodann auf gewünschte Korngröße zerkleinert und hierauf mit den niedrigerer schmelzenden Metallen innig gemischt und dann durch Sintern oder Schmelzen vereinigt und durch darauf folgendes geeignet geleitetes Abkühlen verfestigt werden. Die Sinter- bzw. Schmelztemperatur sinkt dann erheblich unter die Sinter- bziv. Schmelztemperatur des Titancarbids allein und wird sich regelmäßig in einem Temperaturbereich von 125o bis 1q.00° finden: .
• Man kann aber auch die Carbide von vornherein pulverförmig in gewünschter Körnung herstellen und sodann in die gewünschte Form, mit oder ohne Zusatz von Bindemitteln, pressen und den erhaltenen Formling sintern, wobei das etwa angewandte Bindemittel zweckmäßig vollständig ausgetrieben oder umgesetzt wird; worauf das oder die niedrigerer schmelzenden bzw. weicheren und durch ausreichendes Erhitzen möglichst dünnflüssig gemachten Metalle über den Formling gegossen und einseigern gelassen werden. Der heiße Körper mit -dem eingeseigerten, noch schmelzflüssigen Metall wird dann vorteilhäft ahgesienkt, derart, daß er in immer kühlere Zonen-einfährt tind somit von unten nach .oben fortschreitend gekühlt wird, so daß alle Gas- und Lufteinflüsse in den oberen Teil gelangen, der als- verlorener Kopf ausgebildet sein und dann entfernt werden mag: In gleicher Weise wird man zweckmäßig die Abkühlung durchführen, wenn der Körper -als Gates durch Gießen seines erhitzten körnigen Gemisches von Titan und gegebenenfalls anderen Carbden sowie niedrigerer schmelzenden und weicheren Stoffen hergestellt wird.
• Die Erfinder haben weiter die überraschende Beobachtung gemacht, däß die Leitfähigkeit solcher Kontaktstoffe durch Zusätze von Spuren Beryllium merklich erhöht werden kann. Bereits einige hundertstel Prozent Beryllium, bezogen sogar nur auf den Gehalt weicheren bzw. niedrigerer schmelzenden Metalls (z. B. den Kupfergehalt), haben merkliche Verbesserungen der Leitfähigkeit bedingt.
• - Die Kontakte gemäß -der Erfindung zeichnen sich: ebenso durch Härte als Zähigkeit des Materials aus und weisen darum geringsten Verschleiß auf. - Außerdem lassen sie wegen ihrer" hohen oxydationsfreien Erhitzbdrkeit große Strombelastungen zu. . Werden titancarbidhaltige Mischkristalle verwandt, so, wird außerdem besondere Härte erreicht.
• Da man wegen des anwesenden Titancarbids auch weitgehend sauerstofffreie Körper erhält, werden unter Verwendung von Titancarbid geeigneter Korngröße hergestellte Kontakte auch große Zähigkeit und darum Formbeständigkeit aufweisen.
• Neben den bereits erwähnten vorteilhaften Eigenschaften bei der Verwendung von Titancarbid bei elektrischen Kontaktstoffen, die insbesondere in der Oxydationsbeständigkeit und dem geringen spezifischen Gewicht begründet sind, sei auch auf die Wohlfeilheit hingewiesen. So liegt der Erzpreis um vielfaches niedriger als der von Wolf ram-Molybdän und Tantalerzen. Außerdem ist der Anteil von Titan am Aufbau der Erdkruste beachtlich; an dem es mit o;4'% beteiligt ist, so daß es mit zu den verbreitetsten und leicht zugänglichen Elementen gerechnet werden kann-

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrischer Kontaktstoff, der ein oder mehrere Carbide neben einem oder mehreren niedrigerer schmelzenden und weicheren Metallen enthält; dadurch gekennzeichnet, daß Titancarbid als einziges Carbid oder neben, besonders in Mischung (Mischkristall) mit anderen Carbiden verwandt ist.
2. 2. Elektrischer Kontaktstoff nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet daß das Titancarbid mindestens etwa 40/0, höchstens etwa 75 bis 9o '/o ausmacht. B 3. Elektrischer Kontaktstoff nach Anspruch i und 2, , daäurch gekennzeichnet, daß neben ;,dem Titancarbid . und gegebenenfalls anderen Carbiden hoch oder niedrigerer schmelzender Metalle auch höher schmelzende Metalle anwesend sind. q.. Elektrischer Kontaktstoff nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an niedrigerer schmelzenden bzw. weicheren Metallen, wie z. B. Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom, Kupfer, Silber, Gold, Aluminium, Platin, Blei und Zink, allein oder in Mischung, mindestens 5 bis 2o°/0, gegebenenfalls aber bis 5o°/0 und mehr des Verbundkörpers ausmacht. 5. Elektrischer Kontaktstoff nach Anspruch i oder folgende; gekennzeichnet durch Anwesenheit von Spuren Berylliums. 6. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen 'Kontaktstoffes nach Anspruch i oder folgende; dadurch gekennzeichnet, daß man Titancarbid und gegebenenfalls andere Carbide enthaltende Bestandteile zuerst als solche formt, beispielsweise mit oder ohne. Bindemittel preßt und sodann sintert und hierauf in an sich bekannter Weise das oder dieniedrigerer schmelzenden bzw. weicheren Metalle in Schmelz-Huß einsci,gern läßt. 7. Verfahren zur Herstellung eifies elektrischen Kontaktstoffes nach Anspruch i oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß man ein inniges Gemisch von Carbiden und Metallen gewünschter Körnung durch Sintern oder Schmelzen und darauf folgendes AbkülJem vereinigt.