DE888178C - Auf pulvermetallurgischem Wege hergestellter Kontaktwerkstoff aus Metallen mit guter elektrischer Leitfaehigkeit und einer Hartstoffkomponente - Google Patents

Description

• Auf pulvermetallurgischem Wege hergestellter Kontaktwerkstoff aus Metallen mit guter elektrischer Leitfähigkeit und einer Hartstoffkomponente Die Eignung von Kupfer und insbesondere Silber fü,r elektrische Kontakte läßt sich bekanntlich verbessern, indem man ihnen, entweder nach dem sinterkeramischen Verfahren oder auf schmelztechnischem Wege, Hartmetalle, wie Wolfram oder Molybdän, einverleibt. Werden die Hartmetalle auf schmelztechnischem Wege zulegiert, so setzt man noch ein Hilfsmetall zu, das in gewissem Umfang sowohl mit Kupfer oder Silber als auch mit dem Hartmetall legierbar ist. Molybdän und Wolfram sind indessen verh'ä'ltnismäßig schwer erhältliche Metalle; ihre Sinterung zusammen mit Silber sowie die Weiterverarbeitung derart zusammengesetzter Sinterkörper ist umständlich und schwierig, weil Molybdän oder Wolfram gegen Kupfer oder Silber nicht diffundieren, anders als sich z. B. Nickel gegen Silber verhält. Ferner beschränken die vielfältigen Anforderungen an das Hilfsmetall die Auswahl der Zusammensetzung der Legierungen, andererseits ist auch das Hilfsmetall kontakttechnisch nicht immer erwünscht.
• Es wurde nun gefunden, daß man auf Wolfram und Molybdän verzichten, sie durch billigere, spezifisch leichtere, aber etwa gleich harte Metallkombinationen ersetzen und dem Silber oder Kupfer auf dem pulvermetallurgischen Wege einverleiben kann. Der auf diesem Wege hergestellte Kontaktwerkstoff aus Metallen mit guter elektrischer Leitfähigkeit und einer Hartstoffkomponente besteht nach der Erfindung mindestens zu 30 Volumprozenit aus einem der Metalle, Kupfer, Silber oder Gold, vorzugsweise aus Silber, und bis zu 70 Volumprozent aus einer Hartstofflegierung aus 2,5 bis 2o Gewichtsprozent der Elemente Bor, Beryllium, Silicium, Rhenium, Titan, Thorium, Vanadin oder Zirkon einzeln oder zu mehreren, Rest Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom, Mangan einzeln oder zu mehreren.
• An Stelle von Silber kann auch Gold verwendet werden, wenn dies .aus kontakttechnischen. Gründen vorteilhaft und aus Kostengründen zulässig ist.
• Vorzugsweise beträgt der Gehalt an. Hartstofflegierung io bis 40 Volumprozent, und sie enthält zweckmäßig-erweise mehr als 5 Gewichtsprozent der Metalle Bor, Beryllium, Silicium, Rhenium, Titan, Thorium, Vanadin, Zirkon einzeln oder zu mehreren.
• Bei dem Herstellungsverfahren kommt es in erster Linie auf die richtige volumenmäßige Bemessung,des Hartstoffzusatzes an, weil es nicht nur praktisch kaum möglich ist, den Hartstoffzusatz nach der Menge zu bemessen, weil die für die Hartstoffe vorgeschlagenen Legierungskomponenten sehr unterschiedliche spezifische Gewichte haben, z. B. Bieryllium 1,85 und Rhenium 20,5, und weil im Hinblick auf die Abstimmung der mechanischen Eigenschaften gegenüber der Leitfähigkeit die Bemessung des Hartstoffzusatzes nach dem Volumen übergeordnet sein muß.
• ,Ein sehr brauchbarer Maßstab für die Güte des Kontaktwerkstoffes ist die weiter aufgefundene Regel, daß die die Hartlegierungskombinationen bildenden Hartstoffe, welche dem Kupfer, Gold oder vorzugsweise Silber zugesetzt werden, in solcher :Menge zugegeben werden sollen, daß die Härte dieser Legierungskombinationen ioo, vorteilhafterweise 25o Brinelleinheiten übersteigt.
• Einer der großen Vorzüge der Kontaktwerkstoffe nach ,der Erfindung liegt darin, daß sich besonders gut gerade auch Hartlegierungskombinationen eignen, welche wegen ihrer Sprödigkeit und Hiä!rte als praktisch nicht verarbeitbar und deshalb technisch wertlos gelten. Beispielsweise ist eine Legierung von Nickel mit z. B. i oder 2,5 % Beryllium als technologisch wertvoll bekannt. Steigert man aber den Berylliumzusatz auf 5 oder io%, so ergeben sich ungemein harte, nicht verformbareLegierungen, die keinerlei praktische Anwendung finden. Ähnliches ist von den Legierungen der Eisenmetalle z. B. mit Thorium, Silicium, Titan, Vanadin, Bor u. a. m. bekannt.
• Kupferhaltige Berylliumlegierungen mit Chromzusätzen sind für Kontakte bereits bekannt. Die Legierung darf aber höchstens 6%: der stöchiometr.ischen Verbindung CrBe enthalten, das sind nicht mehr als o,9% Beryllium. Außerdem sollen die Legierungen erst hart werden, wenn sie durch eine besondere, umständliche Temperaturbehandlung vergütet werden. Vergütungsgehärtete metallische Werkstoffe sind indessen im Regelfalle für elektrische Kontakte nicht geeignet, weil die Kontaktfläche meistens oberflächlich erhitzt und dabei entgü:tet wird.
• Ferner sind für Kontakte Legierungen mit Zusatz der Hartmetallkombination Nickelsilicid Ni2Si bekannt. Es sollen aber nur verhältnismäßig geringe Mengen der Kombination,, nlä'mlich bis zu 5 010, zugesetzt werden. Außerdem wird die Härte dieser Legierung durch den weiter vorgeschlagenen Be.rvlliumzusatz nur dann erreicht, wenn eine thermische Alterungsbehandlung vorgenommen wird. Die Vergütungshärtung ist aber aus den oben dargelegten Gründen für elektrische Kontakte meist sehr unzweckmäßig.
• Zur Herstellung der Kontaktwerkstoffe wird nach der Erfindung z. B. derart verfahren, daß eine Legierung von Kobalt mit q.0/e Thorium auf dem Schmelzwege hergestellt wird, die in kompaktem Zustand eine Härte von etwa 25o Brinelleinheiten aufweisen würde und diese Legierung in Pulverform mit Silberpulver innig mischt. Das Gemisch wird dann auf bekannte Weise gesintert, wobei in der Regel eine Sintertemperatur von 8oo° völlig genügt, da hierbei Silber mit Kobalt, zwar in nur kleinem, so doch meßbarem Betrag diffundiert und daher schon bei dieser verhältnismäßig niedrigen Temperatur eine geringe, die Verarbeitbarkeit begünstigende Legierungsbildung eintritt. Die Menge der zuzusetzenden Kobalt-Thorium-Legierung kann den Erfordernissen der aus der Sinterlegierung herzustellenden Kontakte angepaßt werden; sie beträgt vorzugsweise io bis q.o Gewichtsprozent. Als obere Grenze ist häufig eine Menge von etwa 6o Volumprozent anzusetzen, da sonst die günstige kontakttechnische Wirkung des Grundmetalls 'Silber usw. mitunter zu sehr zurücktreten kann.
• Die Herstellung des Pulvers der das Hartmetall vertretenden Legierungskombinationen kann nach bekannten Verfahren geschehen, z. B. durch Zerspanen von Gußstücken, durch Pulverisieren solcher Stücke in Mühlen, Kollergängen oder Brechwalzen, in den meisten Fällen am einfachsten ohne weiteres durch Zerstäuben aus dem Schmelzfluß unter Umgehung des Gusses.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Auf pulvermetallurgischem Wege hergestellter Kontaktwerkstoff aus Metallen. mit guter elektrischer Leitfähigkeit und einer Hartstoffkomponente, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens zu 30 Volumprozent aus einem der gut leitenden Metalle Kupfer, Silber oder Gold, vorzugsweise aus Silber, und bis zu 70 Volumprozent aus einer Hartstofflegierung aus 2,5 bis 2o Gewichtsprozent -der Elemente Bor, Beryllium, Silicium, Rhenium, Titan, Thorium Vanadin oder Zirkon einzeln oder zu mehreren, Rest Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom, Mangan einzeln oder zu mehreren besteht.
2. 2. Kontaktwerkstoff nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der Hartstofflegierung io bis 4o Volumprozent beträgt,
3. 3. Kontaktwerkstoff nachAnsprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstofflegierung mehr als 5 Gewichtsprozent der Metalle .Bor, Beryllium, Silicium, Rhenium, Titan, Thorium, Vanadin, Zirkon einzeln oder zu mehreren enthält.