DE807416C - Elektrischer Kontaktwerkstoff und Verfahren zu Seiner Herstellung - Google Patents

Description

• Elektrischer Kontaktwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kontaktwerkstoff und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
• Von einem elektrischen Kontakt werden als wichtigste Eigenschaften verlangt: gute elektrische und thermische Leitfähigkeit, möglichst große Härte, geringe Materialwanderung, geringe Schweißneigung, keine oder nur geringe Oxydation, gute Herstellungsmöglichkeit.
• Während die reinen Edelmetalle und ihre Legierungen mit oder ohne Zusätze von Unedelmetallen zwar eine verhältnismäßig gute elektrische Leitfähigkeit zeigen, sind ihr Abbrand bzw. ihre Neigung zum Schweißen und ihr Materialverlust, insbesondere bei Liclitbogenbildung, sehr groß. Solche Kontakte scheiden daher trotz ihrer preiswerten Herstellungsmöglichkeiten für viele Anwendungszwecke aus.
• Man hat nun versucht, die gute elektrische Leitfähigkeit insbesondere von Silber und Kupfer mit der großen Härte der Schwermetalle, wie Wolfram, Tantal, Molybdän, bzw. deren Karbide zu vereinigen, indem man nach dem bekannten pulvermetallurgischen Verfahren aus den Pulvern der verschiedenen Metalle bzw. ihrer Karbide Verbundwerkstoffe herstellt. Zahllose Kombinationen von Silber bzw. Kupfer mit Schwermetallen bzw. den Karbiden und Boriden der Metalle der 4., 5. oder 6. Gruppe des periodischen Systems und die verschiedensten Herstellungsverfahren sind hierfür in Vorschlag gebracht worden, aber nur wenige dieser Sinterstoff@e haben sich auf die Dauer durchsetzen können. Sie sind sehr spröde und lassen sich nur durch spanabhebende Werkzeuge bzw. durch Schleifen mit Carborundum oder Diamantwerkzeuglen in die gewünschte Kontaktform bringen. Sie müssen weiterhin durch Aufschweißen oder Auflöten auf den Kontaktträger aufgebracht werden, was ihre Anwendung sehr erschwert und verteuert.
• Neuere metallkeramische Kontaktwerkstoffe, insbesondere Silber-Kohle-Körper, weisen zwar keinerlei Neigung zum Zusammenschweißen auf, zeigen jedoch unter Einwirkung des Lichtbogens einen großen Materialverlust, so daß sie als Unterbrecherkontakte nur in Sonderfällen verwendet werden können.
• Bei vielen Anwendungsgebieten elektrischer Kontaktwerkstoffe ist eine große Härte nicht unbedingt nötig wenn die Materialwanderung, der Abbrand und das Kleben und Zusammenschweißen der Kontakte auf andere Weise vermieden werden können.
• Zu diesem Zwecke wurden Kontaktwerkstoffe vorgeschlagen, die neben Silber und anderen \4etallen Cadmiumoxyd bzw. Bleioxyd enthalten.
• Die Werkstoffe mit Zusätzen an Bleioxyd haben sich nicht bewähren können, weil der Übergangswiderstand zwischen zwei Unterbrecherkontakten rasch anwächst und schließlich durch Bildung einer geschmolzenen Bleioxydschicht auf den Kontaktoberflächen gebildet wird.
• Auch die Kontaktwerkstoffe aus Silber mit oder ohne Zusätzen anderer Metalle und Zusätzen an Cadmiumoxyd konnten sich nur für bestimmte Anwendungsgebiete durchsetzen. Das enthaltene Cadmiumoxyd setzt zwar die Lichtbogenbildung zwischen den Kontakten stark herab. Die Kontakte zeigen jedoch infolge ihrer geringen Härte eine starke Abnutzung, so daß sie häufig ersetzt werden müssen.
• Vberraschenderweise hat es sich nicht nur gezeigt, daß Sinterwerkstoffe vorzugsweise aus Silber mit Zusätzen von Zinnoxyd eine außerordentlich stark lichtbogenlöschende Eigenschaft aufweisen und bei sehr guter elektrischer und thermischer Leitfähigkeit eine außerordentlich geringe Materialwanderung und praktisch keine Schweißneigung zeigen.
• Dazu lassen sich' diese Werkstoffe spanlos durch Walzen. Ziehen und Hämmern sehr preiswert zu jeder beliebigen Kontaktform verarbeiten.
• Die Härte der unter Zusatz von Zinnoxyd hergestellten Kontakte liegt zwischen 8o und 24o Brinell und erreicht bzw. übertrifft die Härte der üblichen Feinsilberkontakte teilweise beträchtlich.
• Das Anwendungsgebiet der erfindungsgemäß hergestellten Werkstoffe erstreckt sich sowohl auf die Il(chfrequeiiz- und Schwachstromgebiete als auch auf das Gebiet der Starkstromtechnik.
• Die Herstellung dieser Kontaktwerkstoffe erfolgt nach den Methoden der Pulvermetallurgie durch Mischen der bekannten Pulver, Pressen und gleichzeitiges oder anschließendes Erhitzen bei Temperaturen von 5o bis ioo° unterhalb des Silberschmelzpunktes. Die Sinterung erfolgt vorteilhafterweise in einem inerten Gas, wie H2 oder N2.
• Die gepreßten und gesinterten Formkörper werden durch Walzen, Hämmern und Ziehen zu Blechen, Stangen oder Drähten und schließlich zu den fertigen Kontakten verarbeitet, wobei die Verformung durch mehrfaches Zwischenglühen erleichtert wird. Doch ist auch eine Warmverformung ohne Zwischenglühen möglich.
• Die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Werkstoffe kann je nach dein Verwendungszweck in weiten Grenzen schwanken. Während ein Zusatz von 0,3 % Zinnoxyd bereits merkliche Wirkungen in dem geschilderten Sinne zeigt, darf derselbe aus Gründen der elektrischen Leitfähigkeit und guten mechanischen Verarbeitbarkeit des Kontaktwerkstoffs 20% nicht überschreiten.
• Als Grundmetall dient Silber, das entweder allein oder unter Zusätzen anderer Edelmetalle, wie Gold oder Platin, oder von Unedelmetallen,wie Kupfer und Nickel, bzw. von Schwermetallen, wie Wolfram, Molybdän oder Tantal, verwendet wird. Der Zusatz dieser Metalle zum Silber und Zinnoxyd soll 300/0 des Silberinhalts nicht überschreiten.
• Folgende Zusammensetzungen des Kontaktwerkstoffs der Erfindung haben sich besonders bewährt und werden nachstehend als Ausführungsbeispiele gegeben: 1. 950/0 Silber, 5% Zinnoxyd; 2. 800/0 Silber, 13 % Nickel, 7 % Zinnoxyd; 3. 70 % Silber, 27 % Gold, 3 % Zinnoxyd; 4. 95 % Silber, 3 0/0 Wolfram, 2010 Zinnoxyd; 5. 750/0 Silber, 8% Nickel, 3 % Kupfer, 14 % Zinnoxyd; 6. 9o % Silber, 5 % Molybdän, 3 % Kobalt, 2 % Zinnoxyd.

Claims (6)

1. P A T E N T A N S P R C C H E 1. Werkstoff für elektrische Kontakte aus Silber unter Beimengung von 0,3 bis 20 % Zinnoxyd.
2. 2. Werkstoff nach Anspruch 1, bei dem höchstens 30 % des Silbers durch ein oder mehrere Edelmetalle ersetzt sind.
3. 3. Werkstoff nach Anspruch 1, bei dem höchstens 30% des Silbers durch Kupfer und/oder Nickel ersetzt sind.
4. 4. Werkstoff nach Anspruch 1, bei dem höchstens 30 % des Silbers durch ein oder mehrere Schwermetalle, wie Wolfram, Molybdän oder Tantal, ersetzt sind.
5. 5. Werkstoff nach Anspruch 1, bei dem höchstens 301/o des Silbers durch Mischungen der Metalle gemäß der Ansprüche 2 bis ,4 ersetzt sind.
6. 6. Verfahren zur Herstellung elektrischer Kontaktwerkstoffe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Silber bzw. die übrigen Metalle mit Zinnoxyd in Pulverform gemischt und anschließend gepreßt, gesintert und spanlos verarbeitet werden.