EP0152606B1 - Kontaktwerkstoff und Herstellung von Kontaktstücken - Google Patents

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EP0152606B1
EP0152606B1 EP84115754A EP84115754A EP0152606B1 EP 0152606 B1 EP0152606 B1 EP 0152606B1 EP 84115754 A EP84115754 A EP 84115754A EP 84115754 A EP84115754 A EP 84115754A EP 0152606 B1 EP0152606 B1 EP 0152606B1
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EP
European Patent Office
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weight percent
tungsten
contact
contact material
silver
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EP84115754A
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EP0152606A3 (en
EP0152606A2 (de
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Joachim Grosse
Günter Tiefel
Wolfgang Haufe
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Siemens AG
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Siemens AG
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Publication of EP0152606A3 publication Critical patent/EP0152606A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021—Composite material
    • H01H1/023—Composite material having a noble metal as the basic material
    • H01H1/0237—Composite material having a noble metal as the basic material and containing oxides
    • H01H1/02372—Composite material having a noble metal as the basic material and containing oxides containing as major components one or more oxides of the following elements only: Cd, Sn, Zn, In, Bi, Sb or Te
    • H01H1/02376—Composite material having a noble metal as the basic material and containing oxides containing as major components one or more oxides of the following elements only: Cd, Sn, Zn, In, Bi, Sb or Te containing as major component SnO2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/001—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides
    • C22C32/0015—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides with only single oxides as main non-metallic constituents
    • C22C32/0021—Matrix based on noble metals, Cu or alloys thereof

Definitions

  • the invention relates to a contact material, in particular for contact pieces in low-voltage switching devices, which consists of silver, tin oxide and other additives.
  • the invention relates to a method for manufacturing contact pieces from this material.
  • AgSn0 2 contacts have a lower erosion compared to AgCdO, which leads to an increased contact life. Therefore, the size of the required contact pieces can advantageously be reduced in comparison to AgCdO, whereby a not inconsiderable saving in silver is achieved.
  • EP-B1-0 024 349 a material based on AgSn0 2 is known, in which the excess temperature is reduced compared to the pure AgSn0 2 by adding tungsten oxide (W0 3 );
  • EP-B1-0 0 39 429 proposes bismuth oxide (Bi 2 0 3 ) as a further additive, with which the welding force is to be influenced favorably without increasing the contact resistance.
  • EP-A1-0 056 857 states that the overtemperature behavior can also allegedly be improved by molybdenum oxide (Mo03) and / or germanium oxide (Ge0 2 ).
  • Mo03 molybdenum oxide
  • Ge0 2 germanium oxide
  • Mo03 deteriorates the erosion behavior of AgSn0 2 in such a way that the contact life falls far below that of AgCdO.
  • These disadvantages do not occur when using Ge0 2 ; however, due to the high price of germanium oxide, which is a multiple of that of silver, the contact piece becomes significantly more expensive. This largely eliminates the economic advantage of using AgSn0 2 , namely saving silver due to the favorable burning behavior compared to AgCdO.
  • the object of the invention is therefore to develop an electrical contact material based on silver and tin oxide, in which the excess temperature compared to the known AgSnOr material is specifically reduced by adding further additives.
  • the aim is neither to significantly reduce the contact life nor to make the material excessively expensive.
  • the object is achieved in that the new material 5 to 20 mass% SnO 2 , 0.1 to 5 mass% Ta 2 0 5 , 0.1 to 5 mass% CuO. Contains 0.1 to 5 mass% Bi 2 0 3 and the balance silver.
  • tungsten or oxygen-containing tungsten compounds can also be present, the proportion of tungsten being 0.05 to 3% by mass.
  • the invention shows in particular the advantageous property of tantalum oxide in conjunction with bismuth oxide and predetermined amounts of CuO and optionally tungsten in the case of contact materials based on silver-tin oxide.
  • WO-A1-80 / 01434 has already suggested that tantalum oxide also be used in contact materials.
  • tantalum is used either as cadmium tantalum oxide or as tantalum oxide in conjunction with at least germanium. Because of the favorable wetting properties of the tantalum oxide, the contact erosion is favorably influenced in the material there. It was not previously recognized that tantalum oxide can be used as an additive in silver-tin oxide-based contact materials in conjunction with bismuth oxide.
  • the overtemperature in the contact material according to the invention is on the one hand up to about 20% lower than in AgSn0 2 11.5 W0 3 0.5; on the other hand, the welding force has values comparable to those of known AgCdO materials.
  • an optimized contact material with low overtemperature and a sufficient service life can now be used.
  • the materials according to the invention can be produced by known powder metallurgical processes.
  • the material is advantageously subjected to an extrusion into a strip after sintering, as a result of which a straightening structure is produced.
  • the directional structure runs parallel to the longitudinal edges, the contact pieces being able to be hard-soldered onto the contact carriers of the conventional switching devices.
  • Powders of the components Ag, SnO 2 , Ta 2 0 5 , CuO and Bi 2 0 3 are used as starting materials, a composition in mass fractions of 91.4% Ag, 7.5% Sn0 2 , 0.5% Ta 2 0 5 , 0.3% CuO and 0.3% Bi 2 0 3 is selected.
  • the powder batch is mixed and then subjected to powder metallurgical process steps from pressing, sintering and post-pressing with the usual pressures and temperatures: For example, 200 MPa have been used for pressing the powder, 850-900 ° C for one hour in air and 600 for pressing MPa proved to be suitable values.
  • a strip as a semi-finished product is produced from the blank by extrusion at 700 ° C, from which contact pieces with a directional structure parallel to the edges can be separated.
  • the contact pieces manufactured in this way can be hard-soldered directly onto the contact carriers of a conventional switching device.
  • Powders of the components are used as in Example 1, with a composition in proportions by mass of 87.7% Ag, 10.5% SnO 2 , 0.8% Ta 2 0 5 , 0.5% CuO and 0.5% Bi 2 0 3 is selected.
  • the other manufacturing steps correspond to those of Example 1.
  • powders of the components Ag, Sn0 2 , Ta 2 0 5 , CuO are used as starting materials.
  • Bi 2 0 3 and additionally powder made of pure tungsten are used.
  • a mixture with mass fractions of 91.7% Ag, 7.0% Sn0 2 , 0.5% Ta 2 0 5 , 0.3% CuO, 0.3% Bi 2 0 3 and 0.2% W is selected .
  • the powder batch is mixed and then subjected to the usual powder metallurgical process steps from pressing, sintering and post-pressing.
  • a strip as a semi-finished product is produced from the blank by extrusion, from which contact pieces with a parallel alignment structure can be separated.
  • Powders of the components are used as in Example 3, but now a composition in mass fractions with 87.5% Ag, 10.5% Sn0 2 , 0.8% Ta 2 0 5 , 0.5% CuO, 0.4% Bi 2 0 3 and 0.3% W is selected.
  • the contact pieces were connected until the original button was remelted due to arcing. This required a few thousand switching operations. Under the highest continuous current load permitted for the switchgear, the temperature on the movable contact piece was measured directly below the contact pieces. It has been shown that the influence of the contact material can best be detected at this point.
  • the excess temperatures measured at the connection terminals for the reference material AgSn0 2 11.5 W0 3 0.5 are 33% higher than for AgCd012, while the pure AgSn0 2 materials are more than 44% higher. It can be seen that the materials according to the invention have excess temperatures which are between 7 and 23% lower than those of the comparative material AgSn0 2 11.5 W0 3 0.5 and thus at best reach the temperatures of AgCdO.
  • the materials according to the invention with added tungsten are even above the comparative material AgSn0 2 11.5 W0 3 0.5, while the materials according to the invention without tungsten achieve switching numbers comparable to the corresponding pure AgSnO 2 materials, but are due to the most favorable overtemperature behavior of all examined AgSn0 Mark 2 materials (with the same oxide content).
  • Tests with tungsten-containing AgSn0 2 contact materials in various switching devices generally confirm the favorable service life behavior, but with certain AC switching devices, material shifting can occur, which can lead to premature failure of the switching device.
  • contact material is transferred from one contact piece to the opposite, so that the material-releasing contact piece limits the service life of the switching device by switching through to the carrier material before the prescribed number of switching operations has been reached.
  • the causes of this material shift are not yet known, but seem to be related to the addition of tungsten or oxygen-containing tungsten compounds, since they have not previously occurred with tungsten-free AgSn0 2 materials. For these reasons, the behavior with regard to material displacement must first be checked before using the tungsten-containing AgSn0 2 materials.
  • the material according to the invention can be used as a substitute for AgCdO without tungsten addition, which, with a volume reduction of approximately 20%, still has a favorable combustion behavior compared to AgCdO.
  • the materials according to the invention with added tungsten compared to AgSn0 2 11.5 W0 3 0.5 have a longer service life at a lower excess temperature, while the materials according to the invention without tungsten are characterized by a lack of material displacement, very favorable excess temperature and a longer service life compared to AgCdO, which, however, are not completely reached the values of Agsn0 2 11.5 W0 3 0.5.
  • the percentage composition of the material can be further varied with the special oxide combination Sn0 2 , Ta 2 0 5 , CuO and Bi 2 0 3 and optionally W.
  • the tungsten can be added either as pure tungsten or as tungsten oxide (WO 3 ) or other oxygen-containing tungsten compounds without the properties of the contact material being impaired.
  • the material costs of the individual additional components are only about 40% compared to Ge0 2, which has so far been found to be particularly favorable. This enables the object of the invention to create an inexpensive contact material with favorable temperature behavior. Overall, suitable contact pieces for switching devices can now be produced.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Kontaktwerkstoff, insbesondere für Kontaktstücke in Niederspannungsschaltgeräten, welcher aus Silber, Zinnoxid und weiteren Zusätzen besteht. Daneben bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Fertigen von Kontaktstücken aus diesem Werkstoff.
  • Für Niederspannungsschaltgeräte der Energietechnik, z. B. in Schützen oder Selbstschaltern, haben sich in der Vergangenheit Kontaktwerkstoffe auf der Basis von Silbermetalloxiden (AgMeO). insbesondere AgCdO, als besonders vorteilhaft erwiesen. Da aber Cadmium bekanntermaßen zu den toxischen Schwermetallen zählt und beim Abbrand der Kontakstücke CdO auch an die nähere Umgebung abgegeben wird, sind seit einiger Zeit Bestrebungen im Gange, das CdO durch andere Metalloxide zu ersetzen. Diese Werkstoffe sollen einen ebenso kleinen Abbrand im Lichtbogen, sowie geringe Schweißkraft und insbesondere niedrige Erwärmung bei Dauerstromführung wie die bekannten AgCdO-Werkstoffe für Kontaktstücke aufweisen.
  • Es wurde bisher versucht, das Cadmium durch Zinn oder Zink zu ersetzen. Die bekannten Vorschläge mit AgSn02- und AgZnO-Kontaktwerkstoffen konnten jedoch insgesamt nicht die hochwertigen Eigenschaften von AgCdO-Kontaktstücken erreichen. Insbesondere bei AgSn02 als Alternativwerkstoff zu AgCdO hat sich gezeigt, daß dieser aufgrund der höheren thermischen Stabilität von Sno2 nach Schaltbelastungen durch Bildung von Oxid-Deckschichten einen gegenüber AgCdO erhöhten Übergangswiderstand aufweist. Dadurch treten aber beim eingeschalteten, d. h. im stromführenden, Zustand des Schaltgerätes unzulässig hohe Temperaturen (Übertemperaturen) an den Kontaktstücken auf, die zu Schäden am Schaltgerät führen können. Dagegen weisen AgSn02-Kontakte gegenüber AgCdO einen geringeren Abbrand auf, was zu einer erhöhten Kontaktlebensdauer führt. Daher kann vorteilhaft die Größe der benötigten Kontaktstücke im Vergleich zu AgCdO verringert werden, wodurch eine nicht unerhebliche Silbereinsparung erzielt wird.
  • Aus der EP-B1-0 024 349 ist ein Werkstoff auf der Basis von AgSn02 bekannt, bei dem durch Zusatz von Wolframoxid (W03) die Übertemperatur gegenüber dem reinen AgSn02 gesenkt wird ; daneben wird mit der EP-B1-0 0 39 429 als weiterer Zusatz Wismutoxid (Bi203) vorgeschlagen, womit die Schweißkraft günstig beeinflußt werden soll, ohne den Kontaktwiderstand zu erhöhen.
  • Darüber hinaus wird in der EP-A1-0 056 857 ausgeführt, daß das Übertemperaturverhalten angeblich auch durch Molybdänoxid (Mo03) und/oder Germaniumoxid (Ge02) verbessert werden kann. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Zusatz von Mo03 das Abbrandverhalten von AgSn02 derart verschlechtert, daß die Kontaktlebensdauer weit unter die von AgCdO abfällt. Diese Nachteile treten zwar beim Einsatz von Ge02 nicht auf ; allerdings wird aufgrund des hohen Preises von Germaniumoxid, der ein Mehrfaches von dem des Silbers beträgt, das Kontaktstück deutlich teuerer. Damit wird der wirtschaftliche Vorteil bei Ei-nsatz von AgSn02, namlich einer Einsparung von Silber aufgrund des günstigen Abbrandverhaltens gegenüber AgCdO, weitgehend wieder aufgehoben.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen elektrischen Kontaktwerkstoff auf der Basis von Silber und Zinnoxid zu entwickeln, bei dem durch Beimischung weiterer Zusätze speziell die Übertemperatur gegenüber dem bekannten AgSnOrWerkstoff gesenkt wird. Dabei soll weder die Kontaktlebensdauer entscheidend verringert noch der Werkstoff übermäßig verteuert werden.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der neue Werkstoff 5 bis 20 Masse% SnO2, 0,1 bis 5 Masse% Ta205, 0,1 bis 5 Masse% CuO. 0,1 bis 5 Masse% Bi203 sowie als Rest Silber enthält. Gegebenenfalls können zusätzlich Wolfram oder sauerstoffhaltige Wolframverbindungen vorhanden sein, wobei der Anteil an Wolfram 0,05 bis 3 Masse% beträgt.
  • Die Erfindung zeigt insbesondere die vorteilhafte Eigenschaft des Tantaloxides in Verbindung mit Wismutoxid sowie vorgegebenen Mengen CuO und gegebenenfalls Wolfram bei Kontaktwerkstoffen auf Silber-Zinnoxid-Basis. Zwar wurde bereits mit der WO-A1-80/01434 vorgeschlagen, in Kontaktwerkstoffen auch Tantaloxid zu verwenden. Allerdings wird beim Stand der Technik das Tantal entweder als Cadmiumtantaloxid oder als Tantaloxid in Verbindung mit wenigstens Germanium eingesetzt. Aufgrund der günstigen Benetzungseigenschaften des Tantaloxids wird beim dortigen Werkstoff der Kontaktabbrand günstig beeinflußt. Nicht erkannt war bisher, daß Tantaloxid als Zusatz in Kontaktwerkstoffen auf Silber-Zinnoxid-Basis in Verbindung mit Wismutoxid verwendet werden kann.
  • Mit der Erfindung wurden nun Werkstoffe aufgefunden, die wenigstens die gleiche Lebensdauer wie ein AgCdO-Werkstoff und etwa die gleiche Lebensdauer wie ein AgSn02-Werkstoff mit W03-Zusatz haben. Überraschenderweise liegt aber beim erfindungsgemäßen Kontaktwerkstoff einerseits die Übertemperatur um bis zu etwa 20 % niedriger als bei AgSn0211,5 W030.5 ; andererseits hat die Schweißkraft etwa vergleichbare Werte wie die von bekannten AgCdO-Werkstoffen. Je nach Anwendungsfall bzw. Schaltgerätetyp läßt sich nunmehr ein optimierter Kontaktwerkstoff mit niedriger Übertemperatur und trotzdem ausreichender Lebensdauer einsetzen.
  • Die erfindungsgemäßen Werkstoffe lassen sich nach bekannten pulvermetallurgischen Verfahren herstellen. Vorteilhafterweise wird zur Fertigung von Kontaktstücken der Werkstoff nach der Sinterung einem Strangpressen zu einem Band unterzogen, wodurch ein Richtgefüge entsteht. Bei aus diesem Band geschnittenen Kontaktstücken verläuft das Richtgefüge parallel zu den Längskanten, wobei die Kontaktstücke auf die Kontaktträger der herkömmlichen Schaltgeräte hart aufgelötet werden können. Anhand von Beispielen wird die Erfindung im einzelnen erläutert :
    • Beispiel 1
  • Als Ausgangsmaterialien werden Pulver der Komponenten Ag, SnO2, Ta205, CuO und Bi203 verwendet, wobei eine Zusammensetzung in Massenanteilen von 91,4 % Ag, 7,5 % Sn02, 0.5% Ta205, 0,3 % CuO und 0,3 % Bi203 gewählt wird.
  • Der Pulveransatz wird gemischt und anschließend pulvermetallurgischen Verfahrensschritten aus Pressen, Sintern und Nachpressen mit üblichen Drucken und Temperaturen unterzogen : Beispielsweise haben sich für das Pressen des Pulvers 200 MPa, für das Sintern 850-900°C bei einer Stunde an Luft und für das Nachpressen 600 MPa als geeignete Werte erwiesen. Aus dem Rohling wird durch Strangpressen bei 700°C ein Band als Halbzeug erzeugt, von dem Kontaktstücke mit kantenparallelem Richtgefüge abgetrennt werden können.
  • Die so gefertigten Kontaktstücke können direkt auf die Kontaktträger eines herkömmlichen Schaltgerätes hart aufgelötet werden.
    • Beispiel 2
  • Es werden Pulver der Komponenten wie bei Beispiel 1 verwendet, wobei eine Zusammensetzung in Massenanteilen von 87,7 % Ag, 10,5 % Sn02, 0,8 % Ta205, 0,5 % CuO und 0,5 % Bi203 gewählt wird. Die weiteren Hergtellungsschritte entsprechen denen von Beispiel 1.
    • Beispiel 3
  • Als Ausgangsmaterialien werden wiederum Pulver der Komponenten Ag, Sn02, Ta205, CuO. Bi203 und zusätzlich Pulver aus reinem Wolfram verwendet. Beispielsweise wird eine Mischung mit Massenanteilen von 91,7 % Ag, 7,0 % Sn02, 0,5 % Ta205, 0,3 % CuO, 0,3 % Bi203 und 0,2 % W gewählt. Der Pulveransatz wird gemischt und anschließend den üblichen pulvermetallurgischen Verfahrensschritten aus Pressen, Sintern und Nachpressen unterzogen. Aus dem Rohling wird durch Strangpressen ein Band als Halbzeug erzeugt, von dem Kontaktstücke mit kantenparallelem Richtgefüge abgetrennt werden können.
    • Beispiel 4
  • Es werden Pulver der Komponenten wie bei Beispiel 3 verwendet, wobei jetzt eine Zusammensetzung in Massenanteilen mit 87,5 % Ag, 10,5 % Sn02, 0,8 % Ta205, 0,5 % CuO, 0,4 % Bi203 und 0,3 % W gewählt wird.
  • Aus diesen Werkstoffen gefertigte Kontaktstücke wurden auf die Kontaktträger eines herkömmlichen Schaltgerätes hart aufgelötet.
  • Die Kontaktstücke wurden solange beschaltet, bis die ursprüngliche Schaltfläche durch Lichtbogeneinwirkung überall umgeschmolzen war. Dazu waren einige tausend Schaltspiele notwendig. Unter der höchsten, für das Schaltgerät zulässigen Dauerstrombelastung wurde zunächst die Temperatur am beweglichen Schaltstück direkt unterhalb der Kontaktstücke gemessen. Es hat sich gezeigt, daß an dieser Stelle der Einfluß des Kontaktwerkstoffes am besten erfaßt werden kann.
  • Die oben beschriebenen Werkstoffe wurden einerseits mit einem AgCd012-Werkstoff und zusatzfreien AgSn02-Werkstoffen und andererseits mit dem aus der EP-B1-00 24 349 bekannten AgSn02 11.5 W03-Werkstoff verglichen, der nach dem dort beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengestellt. Aufgetragen und für die einzelnen Werkstoffe die Maximalwerte speziell der Klemmenübertemperaturen, die durch die Übertemperatur am Schaltstück entstehen, sowie die AC 4-Lebensdauerschaltzahlen.
    • Diskussion
  • Wie aus der Tabelle ersichtlich, liegen die an den Anschlußklemmen gemessenen Übertemperaturen für den Vergleichswerkstoff AgSn02 11.5 W030,5 um 33 % höher als für AgCd012, während die reinen AgSn02-Werkstoffe um mehr als 44 % höher liegen. Es zeigt sich, daß die erfindungsgemäßen Werkstoffe Übertemperaturen aufweisen, die zwischen 7 und 23 % niedriger sind als die des Vergleichswerkstoffes AgSn0211,5 W030.5 und damit günstigstenfalls bis an die Temperaturen von AgCdO heranreichen.
  • Aus dem direkten Vergleich mit AgSn0212 bzw. AgSn028 kann, bezogen auf vergleichbaren Gesamtoxidgehalt, die temperatursenkende Wirkung der erfindungsgemäßen Zusätze ersehen werden. Auffällig ist, daß die erfindungsgemäßen Werkstoffe mit niedrigem Oxidgehalt ebenso wie die ohne Wolfram-Zusatz zu einer etwas niedrigeren Übertemperatur neigen. Aus dem Lebensdauervergleich ist zu ersehen, daß alle AgSn02-Werkstoffe trotz der Volumenreduzierung um ca. 20 % gegenüber AgCd012 eine höhere Schaltzahl erreichen. Dabei liegen die erfindungsgemässen Werkstoffe mit Wolframzusatz sogar noch über dem Vergleichswerkstoff AgSn0211,5 W030,5, während die erfindungsgemäßen Werkstoffe ohne Wolfram vergleichbare Schaltzahlen wie die entsprechenden reinen AgSnO2-Werkstoffe erreichen, sich jedoch durch das günstigste Übertemperaturverhalten aller untersuchten AgSn02-Werkstoffe (bei gleichem Oxidgehalt) auszeichnen.
  • Versuche mit wolframhaltigen AgSn02-Kontaktwerkstoffen in verschiedenen Schaltgeräten bestätigen zwar das günstige Lebensdauerverhalten im Allgemeinen, bei bestimmten Wechselstromschaltgeräten können jedoch Materialverlagerungen auftreten, die zu einem vorzeitigen Versagen des Schaltgerätes führen. Dabei wird Kontaktmaterial von dem einen Schaltstück auf das gegenüberliegende übertragen, so daß das materialabgebende Schaltstück die Lebensdauer des Schaltgerätes durch Durchschalten auf den Trägerwerkstoff vor Erreichen der vorgeschriebenen Schaltzahl begrenzt. Die Ursachen dieser Materialverlagerung sind bisher nicht bekannt, scheinen aber mit dem Zusatz von Wolfram oder sauerstoffhaltigen Wolframverbindungen im Zusammenhang zu stehen, da sie bei wolframfreien AgSn02-Werkstoffen bisher nicht auftraten. Aus diesen Gründen muß vor Einsatz der wolframhaltigen AgSn02-Werkstoffe zunächst das Verhalten bezüglich Materialverlagerung geprüft werden. Alternativ kann bei Auftreten der Materialverlagerung der erfindungsgemäße Werkstoff ohne Wolframzusatz als Ersatz für AgCdO eingesetzt werden, der bei einer Volumenreduzierung um ca. 20 % gegenüber AgCdO noch ein günstiges Abbrandverhalten aufweist.
  • Insgesamt weisen die erfindungsgemäßen Werkstoffe mit Wolframzusatz gegenüber AgSn0211,5 W030,5 eine höhere Lebensdauer bei niedrigerer Übertemperatur auf, während sich die erfindungsgemäßen Werkstoffe ohne Wolfram durch fehlende Materialverlagerung, sehr günstige Übertemperatur und gegenüber AgCdO höhere Lebensdauer auszeichnen, die jedoch nicht ganz die Werte von Agsn0211,5 W030.5 erreicht.
  • Es kann also belegt werden, daß die Mittelwerte der bei den erfindungsgemäßen Werkstoffen gemessenen Temperaturen erheblich unterhalb der Meßwerte beim AgSn0211,5 W030.5-Werkstoff liegen. Dieses Ergebnis ist umso überraschender, da nunmehr die bisher als unvermeidbar erachteten Materialwanderungen besser beherrscht werden können. Die Schweißkraft ergab bei allen Werkstoffen Werte in gleicher Größenordnung wie beim früher verwendeten AgCdO-Werkstoff.
  • In weiteren Beispielen kann die prozentuale Zusammensetzung des Werkstoffes mit der speziellen Oxidkombination Sn02, Ta205, CuO und Bi203 sowie gegebenenfalls W weiter variiert werden. Insbesondere können die prozentualen Verteilungen neben Silber bei 8 bis 14 Masse% Sn02, 0.2 bis 1,5 Masse% Ta205, 0,2 bis 1,5 Masse% CuO. 0,1 bis 1,2 Masse% Bi203 und gegebenenfalls 0.05 bis 1 Masse% Wolfram liegen. Zu letzterem hat sich gezeigt, daß das Wolfram entweder als Reinwolfram oder als Wolframoxid (W03) bzw. andere sauerstoffhaltige Wolframverbindungen zugesetzt werden kann, ohne daß die Eigenschaften des Kontaktwerkstoffes beeinträchtigt werden.
  • Das überraschende Auftreten einer Verringerung der Übertemperatur am Kontaktstück bei Verwendung von Tantaloxid hat sich auch gezeigt bei Werkstoffen, die neben Silber 5 bis 20 Masse% Sn02, 0,1 bis 5 Masse% Ta205, 0,1 bis 5 Masse% CuO, 0,1 bis 5 Masse% Bi203 und gegebenenfalls 0,05 bis 3 Masse% W enthält.
  • Bei den erfindungsgemäßen Werkstoffen ist vorteilhaft, daß die Materialkosten der einzelnen Zusatzkomponenten gegenüber dem bisher als besonders günstig herausgestellten Ge02 nur etwa 40 % betragen. Damit läßt sich das Ziel der Erfindung, einen preisgünstigen Kontaktwerkstoff.mit günstigem Temperaturverhalten zu schaffen, erreichen. Insgesamt lassen sich nunmehr geeignete Kontaktstücke für Schaltgeräte erzeugen.
    • (Siehe Tabelle Seite 5 f.)
  • Figure imgb0001

Claims (12)

1. Kontaktwerkstoff, insbesondere für Kontaktstücke in Niederspannungsschaltgeräten. welcher aus Silber, Zinnoxid und weiteren Zusätzen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß er außer Silber 5 bis 20 % SnO2, 0,1 bis 5 Masse% Ta205, 0.1 bis 5-Masse% CuO. 0,1 bis 5 Masse% Bi203 enthält.
2. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Wolfram oder sauerstoffhaltige Wolframverbindungen vorhanden sind, wobei der Wolframanteil 0.05 bis 3 Masse% beträgt.
3. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er außer Silber 7 bis 14 Masse% Sn02. 0,2 bis 1,5 Masse% Ta205,0,2 bis 1,5 Masse% CuO. 0,1 bis 1,2 Masse% Bi203 enthält.
4. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wolframanteil 0.05 bis 1 Masse% enthält.
5. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er 7,5 Masse% Sn02,0,5 Masse% Ta205 0,3 Masse% CuO, 0,3 Masse% Bi203 und als Rest Silber enthält.
6. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er 10,5 Massen% Sn02, 0,8 Massen% Ta205 0,5 % CuO, 0,5 Massen% Bi203 und als Rest Silber enthält.
7. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß er 7,0 % SnO2, 0.5 % Ta205, 0,5 % CuO. 0,3 % Bi203, 0,2 % W und als Rest Silber enthält.
8. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er 10,5 Masse% Sn02, 0,8 Masse% Ta205, 0,5 Masse% CuO. 0,4 Masse% Bi203, 0,3 Masse% W und als Rest Silber enthält.
9. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sauerstoffhaltige Wolframverbindung ein Oxid (W03) ist.
10. Verfahren zum Fertigen von Kontaktstücken aus einem Kontaktwerkstoff gemäß Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff nach Mischen der einzelnen Komponenten zu einem Pulveransatz durch Pressen, Sintern sowie Nachpressen hergestellt wird und daß anschließend durch Strangpressen als Halbzeug ein Band mit Richtgefüge erzeugt wird, von dem Kontaktstücke derart abgetrennt werden, so daß das Richtgefüge parallel zu den Längskanten des Kontaktstückes verläuft.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Pulveransatz das Wolfram als Wolframpulver zugesetzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Pulveransatz das Wolfram als Wolframoxidpulver (W03) zugesetzt wird.
EP84115754A 1984-01-30 1984-12-18 Kontaktwerkstoff und Herstellung von Kontaktstücken Expired EP0152606B1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3403115 1984-01-30
DE3403115 1984-01-30
DE3428070 1984-07-30
DE3428070 1984-07-30

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