EP0283536A1 - Process for making silver/MeO contact plates with a solderable or weldable backing - Google Patents
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- EP0283536A1 EP0283536A1 EP87104366A EP87104366A EP0283536A1 EP 0283536 A1 EP0283536 A1 EP 0283536A1 EP 87104366 A EP87104366 A EP 87104366A EP 87104366 A EP87104366 A EP 87104366A EP 0283536 A1 EP0283536 A1 EP 0283536A1
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- H01H1/0231—Composite material having a noble metal as the basic material provided with a solder layer
Definitions
- the invention relates to a method for forming a solderable or weldable layer either of silver, silver-copper and other silver alloys or of copper, copper-nickel or other copper alloys, on the back (bottom) of a silver / MeO contact plate with Me components , preferably made of cadmium, tin, zinc, copper, bismuth, molybdenum, tungsten or indium, in which the MeO particles are fibrous (spiky) and with their fiber longitudinal direction are approximately perpendicular to the contact surface.
- Modern electrical switching devices are characterized by a small design, high functional reliability and a long service life. These characteristics depend on the essential Part of the design of the electrical contacts, especially from the selection of the contact material.
- a material made of a silver alloy with metal oxide components has proven to be optimal in recent years.
- a particularly noteworthy group is a silver / cadmium oxide alloy.
- Such contact material can be produced in various ways.
- a silver base metal alloy can thus be oxidized through, or oxidized silver / base metal particles can also be joined together by pressing, sintering and, if necessary, re-stamping.
- a targeted termination of the oxidation process can ensure that the underside of the silver / base metal sheet or a corresponding block remains free of metal oxide components, so that this underside can be soldered or welded without difficulty.
- the underside has to be machined so that the contact made of this material can be soldered or welded.
- the oxides are also deformed in the longitudinal direction during the forming process and / or broken down into smaller particles. It has been shown that the properties of these silver / metal oxide materials depend on the orientation of the metal oxide fibers to the contact surface.
- the contact plates required for switching devices in energy technology are separated from the semi-finished product in such a way that the fiber direction of the oxides is either parallel or perpendicular to the subsequent contact surface. It is known from numerous studies that the switching properties of the contact plates, in particular the material burn-off, when the fibers are arranged perpendicular to the button, are considerably more favorable than with parallel alignment. The greater the fiber structure of the oxides, the greater this effect. This influence of anisotropy has been observed to an increased extent in particular also on contact materials which have been produced in a reaction spray process, for example according to DE-PS 29 29 630. In the case of contacts produced in this way, in an economical manner, it is therefore expedient, in order to achieve reduced contact material erosion or silver savings, to produce contact plates with an oxide fiber direction oriented perpendicular to the button.
- DE-AS 12 32 282 describes a soldering process in which the contact surface to be soldered is prewetted with a tin / lead soft solder and the contact is subsequently soldered with a conventional silver hard solder.
- the disadvantage of this method is that the parts to be connected must be heated to temperatures above the working temperature of the silver hard solder for several minutes in order to ensure a perfect bond.
- Reactive solders containing phosphorus (DE-OS 24 38 922) produce pore seams by reducing the base metal oxide, which lead to separations between the carrier and the contact plate when switching.
- the object of the invention is to provide contact plates made of silver MeO material with a fiber direction of the metal oxides lying approximately perpendicular to the contact surface with a solderable and weldable underside.
- This underside which can be soldered and welded, should not only allow good adhesion to be established with the contact carrier, which is made of copper or a copper alloy, but should also be inexpensive to implement.
- solderable or weldable metals or alloys are applied to the underside of the contact platelets by means of flame or plasma spraying.
- This adhesive mechanism is also effective locally at locations where it is not possible for the spray material to form an alloy with the contact material due to metal oxide particles present there.
- Adhesion can be further improved if the thermally sprayed layer is "diffused" into the contact material (below the melting point of both layers) or "melted” (above the melting point of the sprayed layer) by suitable methods. The latter is particularly applicable when using AgCu alloys - which have a lower melting temperature than silver - as a spray material. If a laser beam is used to melt the coating, its melting temperature can also be equal to or greater than that of the substrate material.
- the diffusion or melting can be carried out in a continuous furnace in air (with a silver layer) or to avoid oxidation under an inert gas atmosphere between 600 ° C and 960 ° C.
- the diffusion or melting of the spray layer can also be carried out by heating in the acetylene oxygen or plasma flame.
- the reducing effect of the acetylene flame or the plasma gas protects against oxidation.
- CO2 and solid-state lasers are preferred, with which sufficient power is available to melt the layers flat.
- solderable and weldable layer adheres so firmly to the material of the contact plate that it can no longer be detached from the contact plate even under extreme conditions.
- This effect can be further improved in that, when the flame is sprayed, in addition to the solderable or weldable metals (alloys), further additives are added which in particular influence the hardness and strength of this layer material. It is also possible, for example, to inject additives such as oxides, carbides, nitrides or borides in small amounts ( ⁇ 1%) as a powder evenly into the layer.
- the material properties of the layer can be influenced in such a way that it can take over the switching functions for a certain time after the contact layer has burned off, without welding.
- brazing foil placed on this solderable or weldable layer and melting it in a continuous furnace, preferably under a reducing or inert gas atmosphere.
- the connection of the brazing layer with the layer sprayed on first is favored by the capillary action of the pores present there.
- the thickness of the brazing layer is expediently chosen so that the platelets coated in this way can be soldered directly onto the contact carrier. This is very economical when using these contact plates.
- Air or oxygen (2) and acetylene gas (3) are fed to a flame spray nozzle (1) under pressure.
- the metal (4) to be applied is fed coaxially through the nozzle (1) in wire form.
- the wire is melted in the flame (5) and, as a result of the pressure of the gases supplied, is thrown as a fine particle stream (6) onto a contact plate (7) arranged in the path of this particle stream (6).
- the position of the metal oxides perpendicular to the contact surface is shown in dashed lines in this contact plate (7).
- further additives (8) for example in powder form, can be added to the flame (5).
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden einer löt- oder schweißfähigen Schicht entweder aus Silber, Silber-Kupfer und anderen Silberlegierungen oder aus Kupfer, Kupfer-Nickel oder anderen Kupferlegierungen, auf der Rückseite (Unterseite) eines Silber/MeO-Kontaktplättchens mit Me-Anteilen, vorzugsweise aus Cadmium, Zinn, Zink, Kupfer, Wismut, Molybdän, Wolfram oder Indium, bei dem die MeO-Partikel faserförming (spießig) ausgebildet sind und mit ihrer Faser-Längsrichtung etwa senkrecht zur Kontaktoberfläche liegen.The invention relates to a method for forming a solderable or weldable layer either of silver, silver-copper and other silver alloys or of copper, copper-nickel or other copper alloys, on the back (bottom) of a silver / MeO contact plate with Me components , preferably made of cadmium, tin, zinc, copper, bismuth, molybdenum, tungsten or indium, in which the MeO particles are fibrous (spiky) and with their fiber longitudinal direction are approximately perpendicular to the contact surface.
Moderne elektrische Schaltgeräte zeichnen sich durch eine kleine Bauweise, hohe Funktionssicherheit und große Lebensdauer aus. Diese Merkmale hängen zum wesentlichen Teil von der Gestaltung der elektrischen Kontakte, insbesondere von der Auswahl des Kontaktwerkstoffes ab. Für Schaltgeräte, die Ströme im Bereich 50 A bis 3000 A zu schalten haben, hat sich in den letzten Jahren ein Werkstoff aus einer Silberlegierung mit Metalloxidanteilen als optimal erwiesen. Eine besonders hervorzuhebende Gruppe ist hierbei eine Silber/Cadmiumoxid-Legierung.Modern electrical switching devices are characterized by a small design, high functional reliability and a long service life. These characteristics depend on the essential Part of the design of the electrical contacts, especially from the selection of the contact material. For switching devices that have to switch currents in the range of 50 A to 3000 A, a material made of a silver alloy with metal oxide components has proven to be optimal in recent years. A particularly noteworthy group is a silver / cadmium oxide alloy.
Derartiges Kontaktmaterial kann auf verschiedene Art und Weise hergestellt werden. So kann eine Silber-Unedelmetall-Legierung durchoxidiert werden, oder es können auch oxidierte Silber/Unedelmetall-Partikel durch Pressen, Sintern und gegebenenfalls Nachprägen zusammengefügt werden. Im ersten Fall kann durch gezieltes Abbrechen des Oxidationsvorganges erreicht werden, daß die Unterseite des Silber/Unedelmetall-Bleches beziehungsweise eines entsprechenden Blockes frei von Metalloxid-Anteilen bleibt, so daß diese Unterseite ohne Schwierigkeiten zu verlöten oder zu verschweißen ist. Bei dem aus oxidierten Silber/Unedelmetall-Partikeln zusammengefügten Material is dies jedoch nicht möglich. Hier muß nachträglich die Unterseite so bearbeitet werden, daß ein Verlöten oder Verschweißen des aus diesem Material gefügten Kontaktes möglich ist.Such contact material can be produced in various ways. A silver base metal alloy can thus be oxidized through, or oxidized silver / base metal particles can also be joined together by pressing, sintering and, if necessary, re-stamping. In the first case, a targeted termination of the oxidation process can ensure that the underside of the silver / base metal sheet or a corresponding block remains free of metal oxide components, so that this underside can be soldered or welded without difficulty. However, this is not possible with the material composed of oxidized silver / base metal particles. Here, the underside has to be machined so that the contact made of this material can be soldered or welded.
Bei der pulvermetallurgischen Herstellung von Silber/Metalloxid-Werkstoffen, bei der die oxidierten Silber/Unedelmetall-Partikel durch Pressen, Sintern und Nachprägen zusammengefügt werden, kann eine ausgeprägte faserförmige (spießige) Anordnung der im Silber eingelagerten Oxide durch Strangpressen erreicht werden. Dabei werden die aus dem zugrundeliegenden Silber/Metalloxidpulver in bekannter Weise durch Pressen und Sintern hergestellten Rohlinge mit hohem Umformgrad zu stangenförmigem Halbzeug stranggepreßt. Die Oxidteilchen ordnen sich dabei in Preß richtung faserförmig, parallel zur Stabachse (Längsrichtung) des Halbzeugs an. Je nach Größe, Art und Beschaffenheit werden die Oxide außerdem beim Umformprozeß in Längsrichtung verformt und/oder in kleinere Partikel zerteilt. Es hat sich gezeigt, daß die Eigenschaften dieser Silber/Metalloxid-Werkstoffe abhängig sind von der Orientierung der Metalloxid-Fasern zur Kontaktoberfläche.In the powder-metallurgical production of silver / metal oxide materials, in which the oxidized silver / base metal particles are joined together by pressing, sintering and re-stamping, a pronounced fibrous (spiky) arrangement of the oxides embedded in the silver can be achieved by extrusion. The blanks produced from the underlying silver / metal oxide powder in a known manner by pressing and sintering are extruded with a high degree of deformation to give rod-shaped semifinished products. The oxide particles arrange themselves in a press Direction fibrous, parallel to the rod axis (longitudinal direction) of the semi-finished product. Depending on the size, type and nature, the oxides are also deformed in the longitudinal direction during the forming process and / or broken down into smaller particles. It has been shown that the properties of these silver / metal oxide materials depend on the orientation of the metal oxide fibers to the contact surface.
Die für Schaltgeräte der Energietechnik benötigten Kontaktplättchen werden so aus dem Halbzeug abgetrennt, daß die Faserrichtung der Oxide entweder parallel oder senkrecht zur späteren Kontaktoberfläche liegt. Aus zahlreichen Untersuchungen ist bekannt, daß die Schalteigenschaften der Kontaktplättchen, insbesondere der Materialabbrand, bei Anordnung der Fasern senkrecht zur Schaltfläche, wesentlich günstiger sind als bei paralleler Ausrichtung. Dieser Effekt ist umso größer, je ausgeprägter die Faserstruktur der Oxide ist. Insbesondere auch an Kontaktwerkstoffen, die in einem Reaktions-Sprüh-Verfahren, beispielsweise nach der DE-PS 29 29 630, hergestellt worden sind, wurde dieser Anisotropieeinfluß in verstärktem Maße beobachtet. Bei derart, auf wirtschaftliche Art und Weise, hergestellten Kontakten, ist es deshalb zur Erzielung eines verringerten Kontaktmaterialabbrands beziehungsweise einer Silbereinsparung zweckmäßig, Kontaktplättchen mit senkrecht zur Schaltfläche orientierter Oxidfaserrichtung herzustellen.The contact plates required for switching devices in energy technology are separated from the semi-finished product in such a way that the fiber direction of the oxides is either parallel or perpendicular to the subsequent contact surface. It is known from numerous studies that the switching properties of the contact plates, in particular the material burn-off, when the fibers are arranged perpendicular to the button, are considerably more favorable than with parallel alignment. The greater the fiber structure of the oxides, the greater this effect. This influence of anisotropy has been observed to an increased extent in particular also on contact materials which have been produced in a reaction spray process, for example according to DE-PS 29 29 630. In the case of contacts produced in this way, in an economical manner, it is therefore expedient, in order to achieve reduced contact material erosion or silver savings, to produce contact plates with an oxide fiber direction oriented perpendicular to the button.
Es wurde schon erwähnt, daß infolge des hohen Metalloxidgehaltes, der im allgemeinen über 5 Gew.% liegt, derartige Kontaktplättchen nicht direkt auf einen Kontaktträger, der im allgemeinen aus Kupfer oder einer Kufperlegierung besteht, auflötbar oder aufschweißbar sind. Um trotzdem eine Löt- beziehungsweise Schweißbefestigung der Kontaktplättchen auf ihren Kontaktträgern zu ermöglichen, muß entweder, wie oben angeführt, durch gezielte Oxidation die Oxidation der Unterseite des Kontaktplättchens vermieden oder es muß auf dieser Unterseite eine lötfähige Schicht aufgebracht werden.It has already been mentioned that, due to the high metal oxide content, which is generally above 5% by weight, such contact plates cannot be soldered or welded directly onto a contact carrier, which generally consists of copper or a copper alloy. In order to enable the contact plates to be soldered or welded to their contact carriers anyway either, as stated above, the oxidation of the underside of the contact plate is avoided by targeted oxidation, or a solderable layer must be applied to this underside.
So ist es beispielsweise bekannt, bandförmiges Silber/Metalloxid-Halbzeug durch Warmwalzplattieren bei hohem Umformgrad von 50 bis 65 % mit einer lötfähigen Schicht aus Silber zu verbinden. Die aus solchem Material abgetrennten Kontaktplättchen weisen dann allerdings eine Oxidfaser auf, die parallel zur Kontaktoberfläche liegt.For example, it is known to connect strip-shaped silver / metal oxide semifinished products to a solderable layer of silver by hot roll plating at a high degree of deformation of 50 to 65%. The contact platelets separated from such material then have an oxide fiber which is parallel to the contact surface.
Die Herstellung von plattierten Kontaktplättchen, bei denen die Oxidfaser senkrecht zur Schaltfläche liegt, ist technisch deutlich aufwendiger und damit auch mit höheren Herstellkosten verbunden. So wird in der DE-AS 12 32 282 ein Lötverfahren beschrieben, bei dem die zu lötende Kontaktfläche mit einem Zinn/Blei-Weichlot vorbenetzt und der Kontakt anschließend mit einem üblichen Silberhartlot aufgelötet wird. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, daß die zu verbindenden Teile mehrere Minuten auf Temparaturen oberhalb der Arbeitstemperatur des Silberhartlotes erhitzt werden müssen, um eine einwandfreie Bindung zu gewährleisten.The production of plated contact platelets, in which the oxide fiber is perpendicular to the button, is technically much more complex and therefore also involves higher manufacturing costs. DE-AS 12 32 282 describes a soldering process in which the contact surface to be soldered is prewetted with a tin / lead soft solder and the contact is subsequently soldered with a conventional silver hard solder. The disadvantage of this method is that the parts to be connected must be heated to temperatures above the working temperature of the silver hard solder for several minutes in order to ensure a perfect bond.
Es ist auch aus der DE-AS 23 65 450 ein Verfahren bekannt, den Silber/Metalloxid-Werkstoff mit einer Silber/Kupfer-Legierung mit 10 oder 28 % Kupfer zu hintergießen und anschließend mit dem Kontaktträger zu verlöten. Auch Kupfer/Silber-Legierungen mit 8 bis 40 % Silber sind für diesen Zweck vorgeschlagen worden (DE-OS 29 41 423). Allerdings sind diese Verbindungen häufig nicht genügend haftfest.It is also known from DE-AS 23 65 450 a method to back-cast the silver / metal oxide material with a silver / copper alloy with 10 or 28% copper and then to solder it to the contact carrier. Copper / silver alloys with 8 to 40% silver are also for this purpose has been proposed (DE-OS 29 41 423). However, these connections are often not sufficiently strong.
Reaktivlote, die Phosphor enthalten (DE-OS 24 38 922) erzeugen durch Reduktion des Unedelmetalloxids Porensäume, die beim Schalten zu Trennungen zwischen Träger und Kontaktplättchen führen.Reactive solders containing phosphorus (DE-OS 24 38 922) produce pore seams by reducing the base metal oxide, which lead to separations between the carrier and the contact plate when switching.
Schließlich ist auch noch aus der DE-OS 31 23 357 bekannt, eine Schicht aus Silber mit 2 bis 12 Gew.% Zinn, Indium und/oder Germanium zu hintergießen. Diese Lötlegierungen haben allerdings, wiederum wegen der begrenzten Haftfestigkeit, nur wenig Anwendung gefunden.Finally, it is also known from DE-OS 31 23 357 to cast a layer of silver with 2 to 12% by weight of tin, indium and / or germanium. However, these solder alloys have found little use, again because of the limited adhesive strength.
Aufgabe der Erfindung ist es, Kontaktplättchen aus Silber-MeO-Werkstoff mit etwa senkrecht zur Kontaktoberfläche liegender Faserrichtung der Metalloxide mit einer löt- und schweißfähigen Unterseite zu versehen. Diese löt- und schweißfähige Unterseite soll nicht nur eine gute Haftung mit dem aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden Kontaktträger herstellen lassen, sondern sie soll auch kostengünstig zu verwirklichen sein.The object of the invention is to provide contact plates made of silver MeO material with a fiber direction of the metal oxides lying approximately perpendicular to the contact surface with a solderable and weldable underside. This underside, which can be soldered and welded, should not only allow good adhesion to be established with the contact carrier, which is made of copper or a copper alloy, but should also be inexpensive to implement.
Erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, daß löt- oder schweißfähige Metalle beziehungsweise Legierungen mittels Flamm- oder Plasmaspritzen auf die Unterseite der Kontaktplättchen aufgetragen werden.This is achieved according to the invention in that solderable or weldable metals or alloys are applied to the underside of the contact platelets by means of flame or plasma spraying.
Nicht mehr also wie bei den bekannten Verfahren werden derartige Metalle oder Legierungen auf die Unterseite aufgegossen oder sonstwie aufgebracht, sondern diese Metalle beziehungsweise Legierungen werden mittels Acetylen-Sauerstoff- oder Plasmabrenner aufgeschmolzen, zu einem Partikelstrahl beschleunigt und sodann fein zerstäubt auf die Unterseite der Kontaktplättchen geschleudert. Dadurch passen sich die Partikel beim Aufprall auf die Unterseite deren Oberfläche an und bilden beim sofortigen Abkühlen eine zusammenhängende, fest haftende Schicht. Hierbei kann davon ausgegangen werden, daß die Haftung der aufgespritzten metallischen Schicht sowohl durch Adsorption als auch begrenzte Diffusion in das Kontaktmaterial bewirkt wird. Eine besondere Rolle spielt die mechanische Verklammerung der aufgespritzten Partikel in der zuvor mechanisch aufgerauhten Substratoberfläche. Dieser Haftmechanismus ist lokal auch an Stellen wirksam, wo eine Legierungsbildung des Spritzwerkstoffs mit dem Kontaktwerkstoff aufgrund dort vorhandener Metalloxidteilchen nicht möglich ist. Die Haftung kann noch dadurch verbessert werden, daß die thermisch gespritzte Schicht durch geeignete Verfahren in den Kontaktwerkstoff "eindiffundiert" (unterhalb des Schmelzpunkts beider Schichten) oder "eingeschmolzen" wird (oberhalb des Schmelzpunkts der gespritzten Schicht). Letzteres ist vor allem bei der Anwendung von AgCu-Legierungen - die eine niedrigere Schmelztemperatur als Silber aufweisen - als Spritzwerkstoff anwendbar. Beim Einsatz eines Laserstrahls zum Einschmelzen der Beschichtung kann deren Schmelztemperatur auch gleich oder größer der des Substratwerkstoffs sein.No longer, as in the known methods, are such metals or alloys poured or otherwise applied to the underside, but these metals or alloys are melted by means of acetylene-oxygen or plasma torches, accelerated to a particle beam and then finely atomized onto the Thrown underside of the contact plates. As a result, the particles adapt to the underside of their surface on impact and form a coherent, firmly adhering layer when cooled immediately. It can be assumed here that the adhesion of the sprayed-on metallic layer is brought about both by adsorption and by limited diffusion into the contact material. The mechanical interlocking of the sprayed-on particles in the previously mechanically roughened substrate surface plays a special role. This adhesive mechanism is also effective locally at locations where it is not possible for the spray material to form an alloy with the contact material due to metal oxide particles present there. Adhesion can be further improved if the thermally sprayed layer is "diffused" into the contact material (below the melting point of both layers) or "melted" (above the melting point of the sprayed layer) by suitable methods. The latter is particularly applicable when using AgCu alloys - which have a lower melting temperature than silver - as a spray material. If a laser beam is used to melt the coating, its melting temperature can also be equal to or greater than that of the substrate material.
Außer einer Haftverbesserung führen solche Wärmebehandlungen zu einer Verringerung der Porosität und Eigenspannungen der gespritzten Schicht.In addition to improving the adhesion, such heat treatments lead to a reduction in the porosity and internal stresses of the sprayed layer.
Das Eindiffundieren oder Aufschmelzen kann im Durchlaufofen an Luft (bei Silberschicht) oder zur Vermeidung von Oxidation unter Inertgasatmosphäre zwischen 600 °C und 960 °C durchgeführt werden.The diffusion or melting can be carried out in a continuous furnace in air (with a silver layer) or to avoid oxidation under an inert gas atmosphere between 600 ° C and 960 ° C.
Das Eindiffundieren oder Aufschmelzen der Aufspritzschicht kann auch durch Erhitzung in der Acetylen-Sauerstoff oder Plasmaflamme durchgeführt werden. Hierbei schützt die reduzierende Wirkung der Acetylenflamme beziehungsweise des Plasmagases vor Oxidation. Bei Anwendung eines Laserstrahls eignen sich bevorzugt CO₂- und Festkörperlaser, mit denen eine ausreichende Leistung zum flächigen Einschmelzen der Schichten zur Verfügung steht.The diffusion or melting of the spray layer can also be carried out by heating in the acetylene oxygen or plasma flame. The reducing effect of the acetylene flame or the plasma gas protects against oxidation. When using a laser beam, CO₂ and solid-state lasers are preferred, with which sufficient power is available to melt the layers flat.
Insgesamt haftet damit diese löt- und schweißfähige Schicht so fest am Material des Kontaktplättchens, daß sie sich auch unter extremen Bedingungen nicht mehr vom Kontaktplättchen löst.Overall, this solderable and weldable layer adheres so firmly to the material of the contact plate that it can no longer be detached from the contact plate even under extreme conditions.
Dieser Effekt kann noch dadurch verbessert werden, daß beim Spritzen der Flamme zusätzlich zu den löt- oder schweißfähigen Metallen (Legierungen) weitere Zusätze zugefügt werden, die insbesondere die Härte und Festigkeit dieses Schichtmaterials beeinflussen. Dabei ist es zum Beispiel auch möglich, Zusätze wie Oxide, Karbide, Nitride oder Boride in kleinen Mengen (< 1 %) als Pulver gleichmäßig in die Schicht mit einzuspritzen. Dabei können die Materialeigenschaften der Schicht so beeinflußt werden, daß diese nach Abbrennen der Kontaktschicht noch eine gewisse Zeit die Schaltfunktionen übernehmen kann, ohne zu verschweißen.This effect can be further improved in that, when the flame is sprayed, in addition to the solderable or weldable metals (alloys), further additives are added which in particular influence the hardness and strength of this layer material. It is also possible, for example, to inject additives such as oxides, carbides, nitrides or borides in small amounts (<1%) as a powder evenly into the layer. The material properties of the layer can be influenced in such a way that it can take over the switching functions for a certain time after the contact layer has burned off, without welding.
Zur Durchführung des Spritzverfahrens nach der Erfindung sind alle bekannten Verfahren, wie Lichtbogen-, Flamm-, Plasma- und Flammschockspritzen geeignet. Ebenso auch das in letzter Zeit entwickelte Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen, das mit einer äußerst hohen Partikelgeschwindigkeit arbeitet. Zum Auftragen der löt- und schweißfähigen Schicht auf derartige Kontaktplättchen kann jedoch das wirtschaftlichst anwendbare Verfahren gewählt werden, insbesondere dann, wenn das Kontaktplättchen während oder nach dem Auftragen der löt- oder schweißfähigen Materialien auf eine Temperatur < 960 °C erwärmt wird.All known processes, such as arc, flame, plasma and flame shock spraying, are suitable for carrying out the spraying process according to the invention. Likewise also the recently developed high-speed flame spraying, which works with an extremely high particle speed. To apply the solderable and weldable However, the most economically applicable method can be selected layer on such contact platelets, in particular if the contact platelet is heated to a temperature of <960 ° C. during or after the application of the solderable or weldable materials.
Nach Durchführung des Spritzverfahrens bildet sich eine feste und fest mit dem Material des Kontaktplättchens verhaftete, wenn auch durch die Anwendung dieses Verfahrens oberflächig zerklüftete Schicht aus löt- und schweißfähigem Material. Das Kontaktplättchen könnte trotz der verhältnismäßig rauhen Oberfläche dieser Schicht schon in diesem Zustand aufgelötet oder aufgeschweißt werden. Nach der Erfindung wird jedoch vorgeschlagen, daß auf diese aufgetragenen Metalle in einer Folgebearbeitung Hartlot aufgebracht und mit einer Temperatur < 960 °C vorsichtig auf- beziehungsweise in die löt- oder schweißfähigen Metalle eingeschmolzen wird. Auch hier könnte dieses Auftragen wiederum durch Flamm- oder Plasmaspritzen erfol- gen. Eine äußerst wirtschaftliche Möglichkeit ergibt sich jedoch dadurch, daß eine Hartlotfolie auf diese löt- oder schweißfähige Schicht aufgelegt und im Durchlaufofen, vorzugsweise unter reduzierender oder Inertgas-Atmosphäre, aufgeschmolzen wird. Die Verbindung der Hartlotschicht mit der zuerst aufgespritzten Schicht wird durch die Kapillarwirkung der dort vorhandenen Poren begünstigt. Die Dicke der Hartlotschicht wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß die so beschichteten Plättchen direkt auf die Kontaktträger aufgelötet werden können. Dies kommt der Wirtschaftlichkeit bei der Verwendung dieser Kontaktplättchen sehr entgegen.After the spraying process has been carried out, a solid layer of solderable and weldable material is formed which is firmly adhered to the material of the contact plate, although it is fissured on the surface by the use of this process. Despite the relatively rough surface of this layer, the contact plate could already be soldered or welded on in this state. According to the invention, however, it is proposed that braze be applied to these applied metals in a subsequent processing and carefully melted at a temperature <960 ° C. or melted into the solderable or weldable metals. Here, too, this application could again be carried out by flame or plasma spraying. However, an extremely economical possibility results from placing a brazing foil on this solderable or weldable layer and melting it in a continuous furnace, preferably under a reducing or inert gas atmosphere. The connection of the brazing layer with the layer sprayed on first is favored by the capillary action of the pores present there. The thickness of the brazing layer is expediently chosen so that the platelets coated in this way can be soldered directly onto the contact carrier. This is very economical when using these contact plates.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt, und zwar zeigen:
- Fig. 1 das Auftragen durch Flammspritzen und
- Fig. 2 durch Plasmaspritzen.
- Fig. 1 the application by flame spraying and
- Fig. 2 by plasma spraying.
Einer Flammspritz-Düse (1) wird unter Druck Luft oder Sauerstoff (2) sowie Acetylengas (3) zugeführt. Koaxial wird durch die Düse (1) das aufzutragende Metall (4) in Drahtform vorgeschoben. In der Flamme (5) wird der Draht aufgeschmolzen und durch die Druckwirkung der zugeführten Gase als feiner Partikelstrom (6) auf ein im Weg dieses Partikelstromes (6) angeordnetes Kontaktplättchen (7) geschleudert. In diesem Kontaktplättchen (7) ist die Lage der Metalloxide senkrecht zur Kontaktoberfläche gestrichelt dargestellt. Zur Verbesserung der Haftung des Metalles (4) können der Flamme (5) noch weitere Zusätze (8), beispielsweise in Pulverform, zugefügt werden.Air or oxygen (2) and acetylene gas (3) are fed to a flame spray nozzle (1) under pressure. The metal (4) to be applied is fed coaxially through the nozzle (1) in wire form. The wire is melted in the flame (5) and, as a result of the pressure of the gases supplied, is thrown as a fine particle stream (6) onto a contact plate (7) arranged in the path of this particle stream (6). The position of the metal oxides perpendicular to the contact surface is shown in dashed lines in this contact plate (7). To improve the adhesion of the metal (4), further additives (8), for example in powder form, can be added to the flame (5).
Beim Plasmaspritzen nach Fig. 2 ergibt sich der gleiche Effekt, da auch hier das aufzuspritzende Metall (4) durch einem Lichtbogen (9) aufgeschmolzen und mittels eines Druckgasstromes (10) aus Inertgas oder reduzierendem Gas auf das Kontaktplättchen (7) geschleudert wird. Auch hier können dem Lichtbogen (9) wiederum die Eigenschaften der aufgespritzten Schicht verbessernde Zusätze (8) beigefügt werden.2 has the same effect, since here too the metal (4) to be sprayed is melted by an arc (9) and flung onto the contact plate (7) by means of a compressed gas stream (10) of inert gas or reducing gas. Here, too, additives (8) which improve the properties of the sprayed-on layer can be added to the arc (9).
In beiden Fällen ergibt sich eine fest mit der Unterseite der Kontaktplättchen (7) verhaftete Schicht aus löt- oder schweißfähigem Material, die das Auflöten beziehungsweise Verschweißen der Kontaktplättchen (7) auf Kontaktträger zuläßt.In both cases, there is a layer of solderable or weldable material firmly attached to the underside of the contact plate (7), which allows the contact plate (7) to be soldered or welded onto the contact carrier.
Claims (12)
dadurch gekennzeichnet,
daß das Auftragen der löt- oder schweißfähigen
Metalle (4) beziehungsweise Legierungen mittels Flamm- oder Plasmaspritzen erfolgt.Process for forming a solderable or weldable layer, either of silver, silver-copper and other silver alloys or of copper, copper-nickel and other copper alloys, on the back (underside) of a silver / MeO contact plate with Me components, preferably made of Cadmium, tin, zinc, copper, bismuth, molybdenum, tungsten or indium, in which the MeO particles are fibrous (skewered) and with their fiber longitudinal direction are approximately perpendicular to the contact surface,
characterized,
that applying the solderable or weldable
Metals (4) or alloys are made using flame or plasma spraying.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Flamme (5, 9) zusätzlich zu den löt- oder schweißfähigen Metallen (4) (Legierungen ) weitere Zusätze (8) zugefügt werden.2. The method according to claim 1,
characterized,
that additional additives (8) are added to the flame (5, 9) in addition to the solderable or weldable metals (4) (alloys).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zusätze Oxide, Karbide, Nitride oder Boride in Konzentrationen < 1 % in Pulverform sind.3. The method according to claim 2,
characterized,
that the additives are oxides, carbides, nitrides or borides in concentrations <1% in powder form.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kontaktplättchen (7) während oder nach dem Auftragen der löt- oder schweißfähigen Materialien (4) auf eine Temperatur < 960 °C erwärmt wird.4. The method according to claim 1 or 2,
characterized,
that the contact plate (7) is heated to a temperature <960 ° C during or after the application of the solderable or weldable materials (4).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktplättchenoberfläche nach dem Auftragen der Schicht mittels Laserstrahl kurzzeitig auf eine Temperatur > 960 °C erwärmt wird.5. The method according to any one of claims 1, 2 or 3,
characterized,
that the contact plate surface is briefly heated to a temperature> 960 ° C. after application of the layer by means of a laser beam.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Erwärmen insbesondere bei Kupfer und Kupferlegierungen unter reduzierender oder Inertgas-Atmosphäre erfolgt.6. The method according to claims 4 or 5,
characterized,
that the heating takes place in particular in the case of copper and copper alloys under a reducing or inert gas atmosphere.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Erwärmen zwecks Eindiffusion oder Einschmelzen im Durchlaufofen oder mittels Acetylen-Sauerstoff oder Plasmaflamme erfolgt.7. The method according to claim 4,
characterized,
that the heating is carried out for the purpose of diffusion or melting in a continuous furnace or by means of acetylene oxygen or a plasma flame.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Erwärmen zwecks Einschmelzen mittels CO₂-oder Festkörperlaser erfolgt.8. The method according to claim 5,
characterized,
that the heating takes place for melting by means of CO₂ or solid-state lasers.
dadurch gekennzeichnet,
daß auf die löt- oder schweißfähigen aufgetragenen Metalle (4) in einer Folgebearbeitung Hartlot aufgebracht und mit einer Temperatur < 960 °C vorsichtig auf- beziehungsweise in die löt- oder schweißfähigen Metalle (4) eingeschmolzen wird.9. The method according to one or more of the preceding claims,
characterized,
that hard solder is applied to the solderable or weldable applied metals (4) in a subsequent processing and carefully melted at a temperature <960 ° C or melted into the solderable or weldable metals (4).
dadurch gekennzeichnet,
daß das Auftragen des Hartlots durch Flamm- oder Plasmaspritzen erfolgt.10. The method according to claim 9,
characterized,
that the brazing is applied by flame or plasma spraying.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Auftragen des Hartlots über eine aufgelegte und im Durchlaufofen aufgeschmolzene Hartlotfolie erfolgt.11. The method according to claim 9,
characterized,
that the brazing material is applied over a brazing foil that has been placed and melted in the continuous furnace.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Auftragen unter reduzierender oder Inertgas-Atmosphäre erfolgt.12. The method according to claim 9, 10 or 11,
characterized,
that the application takes place under a reducing or inert gas atmosphere.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP87104366A EP0283536A1 (en) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | Process for making silver/MeO contact plates with a solderable or weldable backing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP87104366A EP0283536A1 (en) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | Process for making silver/MeO contact plates with a solderable or weldable backing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP0283536A1 true EP0283536A1 (en) | 1988-09-28 |
Family
ID=8196866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP87104366A Ceased EP0283536A1 (en) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | Process for making silver/MeO contact plates with a solderable or weldable backing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0283536A1 (en) |
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