DE924777C

DE924777C - Contact material containing boron

Info

Publication number: DE924777C
Application number: DED1085D
Authority: DE
Inventors: Richard Dr Phil Nat Kieffer; Karl Dipl-Ing Meier; Friedrich Dr Rollfinke
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1943-01-12
Filing date: 1943-01-12
Publication date: 1955-03-07

Description

Borhaltiger Kontaktwerkstoff Als Kontaktwerkstoffe für elektrische Vorrichtungen:, wie beispielsweise elektrische Schalter, Schaltstifte, Schweißelektroden od, dgl., werden bekanntlich neben Kupfer, Silber oder Kupfer-Silber-Legierungen u. a. auch Sinterkörper benutzt, die aus Kupfer-Wolfram, Silber-Wolfram oder ähnlichen sogenannten Verbundmetallen bestehen und denen gegebenenfalls mehr oder minder große Mengen Silber bzw. Kupfer oder Gold zulegiert sind. Bei Kontaktwerkstoffen für elektrische Schaltgeräte ergibt sich vielfach die Notwendigkeit, den beim Sehalten entstehenden Lichtbogen oder Funken möglichst rasch zum Erlöschen zu bringen, um einen Verbrauch des Kontaktwerkstoffes zu verhindern. Hierzu ist bereits vorgeschlagen worden, dem Kontaktwerkstoff Metallboride einzuverleiben. Es sind vornehmlich die Boride der Metalle der 4., 5. oder 6. Gruppe des Periodischen Systems vorgeschlagen worden, wobei als besonders wirksam das Wolframborid oder Molybdänborid angesehen wurde. Die Wirkung derartiger Metallboride beruht darauf, daß sie unter Einwirkung der Hitze des Schaltlichtbogens zerfallen und einen Boroxydfilm bilden, der ein Löschen des Lichtbogens begünstigt.Contact material containing boron As contact material for electrical Devices: such as electrical switches, switch pins, welding electrodes od, the like. As is well known, in addition to copper, silver or copper-silver alloys i.a. Sintered bodies made of copper-tungsten, silver-tungsten or the like are also used so-called composite metals exist and which may be more or less large Amounts of silver or copper or gold are added. In contact materials for electrical Switching devices often results in the necessity that arises when looking To extinguish arcs or sparks as quickly as possible in order to reduce consumption to prevent the contact material. To this end, it has already been proposed that Incorporate contact material metal borides. It is mainly the borides of Metals of the 4th, 5th or 6th group of the periodic table have been proposed, Tungsten boride or molybdenum boride were considered to be particularly effective. The effect of such metal borides is based on the fact that they under the action of Heat from the switching arc will break down and form a boron oxide film, which will cause quenching favored by the arc.

Die Verwendung von Metallboriden hat aber gewisse Mängel. Zunächst einmal sind die Metallboride äußerst kostspielig und schwer herzustellen. Sie lassen sich zur Zeit nur bei hohen Temperaturen im Hochvakuum erzeugen. Zudem werden im praktischen Betrieb unter Einfluß des Schaltlichtbogens Metalloxyde aus den Boriden frei gemacht. Diese Metalloxyde setzen sich auf der Oberfläche des Kontaktes ab, und da sie schlechte Leiter sind, ergeben sich auf diese Weise hohe übergangswidenstände. Die Löschwirkung des Bors wird dadurch in nicht unerheblichem Maße vermindert.However, the use of metal borides has certain shortcomings. First once the metal borides are extremely expensive and difficult to manufacture. You let are currently only generated at high temperatures in a high vacuum. In addition, the practical operation under the influence of the switching arc metal oxides from the borides free made. These metal oxides settle on the surface of the Contacts, and since they are bad conductors, high ones result in this way transition resistance. The extinguishing effect of the boron is thereby not insignificant Dimensions diminished.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß dem Kontakt-,verkstoff barhaltige Stoffe zugesetzt werden müssen, die unter Einwirkung der Hitze des Schaltlichtbogens sich in Borsäure umsetzen, wobei eine Abscheidung von irgendwelchen Metalloxyden von vornherein verhindert wird. Dies ist gemäß der Erfindung dann der Fall, wenn dem Kontaktwerkstoff Barkarbid, Bornitrid oder BoT-metall zugesetzt wird. Borkarbi.d und Bornitrid bilden unter Abgabe des Kohlenstoffes bzw. des Stickstoffes in Gasform Borsäure, während das Bormetall zu Borsäure oxydiert wird; es ist sogar möglich, von vornherein dem Kontaktwerkstoff Borsäure zuzusetzen, das sich dann bereits. in dem für die Löschung wirksamen Zustand befindet.The invention is based on the knowledge that the contact, Verkstoff Substances containing cash must be added that are exposed to the heat of the switching arc convert themselves into boric acid, with a deposition of any metal oxides is prevented from the outset. According to the invention, this is the case when bar carbide, boron nitride or BoT metal is added to the contact material. Borkarbi.d and boron nitride form with the release of carbon and nitrogen in gaseous form Boric acid, while the boron metal is oxidized to boric acid; it is even possible to add boric acid to the contact material from the outset, which is then already. is in the state effective for deletion.

Gemäß der Erfindung sind daher die barhaltigen Kontaktwerkstoffe für elektrische Schalter, Schaltstifte, Schweißelektroden od. dgl. Vorrichtungen, bei denen die Löschung eines Schaltlichtbogens erwünscht ist, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Barkarbid, Bo:rnitrid, elementarem Bor oder Bortrioxyd einzeln oder zu mehreren; sowie aus Kupfer, Silber und/oder Gold besteht und auf pulvermetallurgischem Wege hergestellt ist.According to the invention are therefore the bar-containing contact materials for electrical switches, switch pins, welding electrodes or the like. Devices at who want to extinguish a switching arc, characterized in that that it is made of bar carbide, boron nitride, elemental boron or boron trioxide individually or too several; as well as made of copper, silver and / or gold and on powder metallurgy Path is established.

Die Gehalte an Barkarbid, Bornitrid, Barmetall und Bortrioxyd können einzeln oder zu mehreren bis zu etwa 40 0/0, vorzugsweise bis etwa 15 % des Gesamtwerkstoffes ausmachen.The contents of bar carbide, boron nitride, bar metal and boron trioxide can individually or in groups of up to about 40%, preferably up to about 15% of the total material turn off.

Die gemäß der Erfindung in den Schaltwerkstoff einzuverleibenden Barkomponenten sind im Vergleich zu der Metallboriden leicht erhältlich, und zwar gilt dies insbesondere von Barkarbid und Bortrioxyd (entwässerte Borsäure). Selbst Barmetall und Barnitrid sind noch verhältnismäßig leicht zu erzeugen. Weil leicht erhältlich, sind für die Erzeugung der Kontaktwerkstoffe Barkarbid und Bo:rtrioxyd vorzuziehen, allerdings ergeben sich bei Boirtrioxyd gewisse, jedoch beherrschbare Schwierigkeiten beim Preßvongang, die auf die Klebneigung zurückzuführen sind, die das Bortrioxyd dem Pulvergemisch vermittelt.The cash components to be incorporated into the switching material according to the invention are readily available compared to the metal borides, and this is particularly true of bar carbide and boron trioxide (dehydrated boric acid). Even bar metal and barnitride are still relatively easy to produce. Because they are readily available for those Production of the contact materials bar carbide and boron oxide is preferable, however there are certain, but manageable difficulties with Boirtrioxyd Preßvongang, which can be attributed to the tendency to stick to the boron trioxide Conveyed powder mixture.

Die spezifische Wirkung der erwähnten Komponenten beruht darauf, daß entweder Borsäure unmittelbar vorhanden ist, um die Löschung des Lichtbogens zu bewirken., oder aber unter Einfluß des Lichtbogens gebildet wird, ohne daß gleichzeitig Metalloxyde abgeschieden werden.The specific effect of the components mentioned is based on the fact that either boric acid is immediately present to extinguish the arc cause., or is formed under the influence of the arc, without at the same time Metal oxides are deposited.

Zur Herstellung der Kontaktwerkstoffe werden die üblichen pulvermetallurgischen Wege beschritten. Ausgangspulver aus Kupfer, gegebenenfalls Silber und/oder Gold werden mit der ausgewählten Komponente in Pulverform innig gemischt, durch Pressen wird ein Körper hergestellt, der der Sinterung unterworfen werden kann. Sofern dies für zweckmäßig gehalten wird, kann auch eine Drucksinterung angewendet werden. Es besteht auch die Möglichkeit, bei Verwendung von Bo:rmetall als Komponente ein Bormetallskelett durch Sintern herzustellen, in das dann Kupfer eingetränkt wird. Es kann ferner so vorgegangen werden, daß das Barmetall in Pulverform mehr oder weniger lose geschüttet wird und daß dieser Schüttkörper mit Kupfer getränkt wird.The usual powder metallurgical methods are used to manufacture the contact materials Trodden paths. Starting powder made of copper, possibly silver and / or gold are intimately mixed with the selected component in powder form by pressing a body is produced which can be subjected to sintering. Unless this is deemed appropriate, pressure sintering can also be used. It There is also the option of using a boron metal skeleton as a component by sintering, in which copper is then soaked. It can also proceed so that the bar metal in powder form poured more or less loosely and that this bulk body is impregnated with copper.

Welche Bonmengen und damit welche Mengen der ausgewählten barhaltigen Komponente im Einzelfall anzuwenden sind, ergibt sich auf Grund der zu erwartenden Beanspruchungen. Bei einem Gehalt bis etwa 5 % Bor bzw. Barkarbid sind die erzeugten Kontaktwerkstoffe gut sparlos verformbar, so daß sie durch Walzen, Schmieden, Hämmern od. dgl. weiterer Formgebung unterworfen werden können.Which receipt quantities and thus which quantities of the selected ones contain cash Components are to be used in individual cases, arises on the basis of the expected Stresses. At a content of up to about 5% boron or bar carbide are those produced Contact materials can be easily deformed without saving, so that they can be produced by rolling, forging, hammering or the like. Can be subjected to further shaping.

Als, zweckmäßige Zusammensetzungen haben sich die Kontaktwerkstoffe mit 3 bis io % Barkarbid, Rest Kupfer, bzw. o,2 bis o,5 % Bortrioxyd (entwässerte Borsäure), Rest Kupfer, bewährt. Beide Körper werden hergestellt, indem die Ausgangspulver gemischt und zu einem Formkörper gepreßt werden, der sodann der Sinterung unterworfen wird. Gegebenenfalls kann sich noch eine sparlose Verformung anschließen. Eine zweckmäßige Zusammensetzung für den Kontaktwerkstoff besteht ferner aus 2o bis 40% Bor, Rest Kupfer, wobei bei der Herstellung so vorgegangen werden kann, daß zunächst ein poröses Barskelett durch Sintern hergestellt wird, das sodann mit.Kupfer getränkt wird. Es ist ferner möglich, das Bor in Pulverform in ein Gefäß zu schütten und diesen pulverförmigen Schüttkörper mit Kupfer zu tränken.The contact materials have proven to be useful compositions with 3 to 10% bar carbide, the remainder copper, or 0.2 to 0.5% boron trioxide (dehydrated Boric acid), the rest copper, proven. Both bodies are made by using the starting powder mixed and pressed into a shaped body, which is then subjected to sintering will. If necessary, an economical deformation can follow. A functional one The composition for the contact material also consists of 20 to 40% boron, the remainder Copper, whereby the procedure can be followed in such a way that initially a porous Bar skeleton is produced by sintering, which is then impregnated with copper. It is also possible to pour the boron in powder form into a vessel and this Soaking powdery bulk material with copper.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Boron-containing contact material for electrical Switches, switch pins, welding electrodes or. Like. Devices in which the Extinguishing a switching arc is desired, characterized in that it is off Bar carbide, boron nitride, elemental boron or boron trioxide individually or in groups as well consists of copper, silver and / or gold and is manufactured using powder-metallurgical methods is.

2. Material according to claim i, characterized in that the content of bar carbide, boron nitride, bar metal and boron trioxide, individually or in groups, is up to about 40%, preferably up to about i 5%. Cited publications: German Patent No. 588 9ii; Austrian Patent No. z54352; USA. Patent Nos. 2 11 6 252 2 170 43 i.