PL209735B1

PL209735B1 - Method for the manufacture of coated wire from the contact material

Info

Publication number: PL209735B1
Application number: PL373978A
Authority: PL
Inventors: Stanisław Księżarek; Wiesław Kazana; Krzysztof Durst; Zbigniew Śmieszek; Andrzej Przybysz; Ludwik Ciura; Krzysztof Kałużny
Original assignee: Inst Metali Nieżelaznych
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2011-10-31
Also published as: PL373978A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania drutu płaszczowego z materiału stykowego w którym rdzeń wykonany jest z wewnętrznie utlenionego materiału stykowego AgMeO, gdzie Me stanowi Cd lub substytut Cd, a który to rdzeń otoczony jest współosiowo płaszczem z czystego Ag.The present invention relates to a method for producing a casing wire from a contact material in which the core is made of an internally oxidized AgMeO contact material, where Me is Cd or a substitute for Cd, and the core is coaxially surrounded by a pure Ag cladding.

Nie jest znany dotychczas sposób wytwarzania drutów płaszczowych z materiału typu Ag/AgMeO. Znane są jedynie sposoby wytwarzania jednolitych drutów z materiału typu AgMeO, przykładowo z polskiego opisu patentowego nr 166165 znane jest wytwarzanie drutów z materiału metalowo-ceramicznego AgSnO2. Zgodnie z tym sposobem ciekły stop rozpyla się na proszek, który następnie prasuje i się na kształtki walcowe. Kształtki te poddaje się operacji wewnętrznego utleniania w temperaturze 740 - 850°C w atmosferze tlenu, w czasie 20 - 100 godzin oraz zagęszcza się na gorąco. Z utlenionego materiału, po ponownym nagrzaniu do temperatury 730 - 800°C, wyciska się prasówkę, którą przerabia się dalej drogą ciągnienia z międzyoperacyjnym wyżarzaniem aż do uzyskania wymaganego wymiaru, z tym, że w procesie ciągnienia stosuje się sumaryczne zgnioty pośrednie w zakresie 25 - 50%, a wyżarzanie międzyoperacyjne prowadzi się w temperaturze 650 - 750°C w czasie co najmniej jednej godziny.There is no known method of producing sheath wires from Ag / AgMeO type material. Only methods of producing unitary wires of AgMeO type material are known, for example, from Polish patent specification No. 166165 it is known to produce wires from metal-ceramic AgSnO2 material. According to this method, the liquid melt is sprayed into a powder which is then pressed and formed into the cylinders. These shapes are subjected to internal oxidation at the temperature of 740 - 850 ° C in an oxygen atmosphere for 20 - 100 hours and hot densified. From the oxidized material, after reheating to the temperature of 730 - 800 ° C, a press is extruded, which is further processed by drawing with intermediate annealing until the required dimensions are obtained, however, in the drawing process, total intermediate dents in the range of 25 - 50%, and the intermediate annealing is carried out at 650 - 750 ° C for at least one hour.

Znany jest wprawdzie z polskiego opis patentowego nr 167385 sposób wytwarzania drutów płaszczowych z tym jednak, że dotyczy on wytwarzania drutów posiadających rdzeń stalowy, aluminiowy lub ze stopu na bazie żelaza i niklu, pokryty płaszczem z miedzi lub jej stopów. Polega on na tym, że taśmę z miedzi lub jej stopów zwija się w rurkę i jednocześnie, w trakcie operacji zwijania, wprowadza się do niej w sposób ciągły, rdzeń w postaci drutu stalowego, aluminiowego lub ze stopu na bazie żelaza i niklu, uprzednio oczyszczony i korzystnie pokryty cienką warstwą miedzi lub miedzi i cyny, względnie cynku. Następnie krawędzie uformowanego płaszcza spawa się w sposób ciągły, korzystnie w osłonie gazu ochronnego, a otrzymany kompozyt w postaci drutu, na którego przekroju poprzecznym udział powierzchni płaszcza do całkowitego przekroju wynosi 10 - 80%, poddaje się ciągnieniu z minimalnym sumarycznym zgniotem 60%, stosując co najmniej w jednym z ciągów zgniot nie mniejszy niż 25%, po czym wyżarza się go w temperaturze 400 - 900°C. Wyżarzanie prowadzi się przez co najmniej jedną godzinę w próżni wynoszącej około 10^-3 Tr lub w atmosferze ochronnej zawierającej minimalnie 5% objętościowych wodoru, reszta azot lub argon. Tak wyżarzony drut poddaje się ciągnieniu z sumarycznym zgniotem 50 - 95% stosując ewentualnie w trakcie tego ciągnienia wyżarzanie międzyoperacyjne w temperaturze 400 - 800°C w próżni wynoszącej około 10^-3 Tr lub w atmosferze ochronnej zawierającej minimalnie 5% objętościowych wodoru, reszta azot lub argon, przez co najmniej jedną godzinę.Although the Polish patent specification No. 167385 is known for the production of casing wires, however, it concerns the production of wires with a steel core, aluminum or alloy based on iron and nickel, covered with a jacket of copper or its alloys. It consists in the fact that a strip of copper or its alloys is coiled into a tube and simultaneously, during the winding operation, a core in the form of a steel wire, aluminum wire or an alloy based on iron and nickel, previously cleaned, is introduced into it continuously. and preferably coated with a thin layer of copper or copper and tin or zinc. Next, the edges of the formed jacket are welded continuously, preferably in a protective gas shield, and the resulting composite in the form of a wire, whose cross-sectional area has a share of the jacket area to the total cross-section of 10-80%, is drawn with a minimum total draft of 60%, using at least in one of the strings, deformation not less than 25%, after which it is annealed at a temperature of 400-900 ° C. The annealing is carried out for at least one hour in a vacuum of about ^10-3 Tr or in a protective atmosphere containing at least 5% by volume of hydrogen, the rest nitrogen or argon. The annealed wire is subjected to drawing with a total draft of 50-95%, optionally during this drawing, an intermediate annealing at a temperature of 400-800 ° C in a vacuum of about ^10-3 Tr or in a protective atmosphere containing at least 5% by volume of hydrogen, the rest nitrogen or argon for at least one hour.

Sposobem tym nie można jednak wytwarzać drutów z wewnętrznie utlenionym rdzeniem z materiału stykowego w gatunku AgMeO.However, this method cannot produce wires with an internally oxidized core of AgMeO-grade contact material.

Problem ten rozwiązuje sposób według wynalazku.This problem is solved by the method according to the invention.

Zgodnie z tym sposobem, wytwarzanie materiału stykowego w postaci drutów płaszczowych polega na tym, że najpierw wytwarza się rdzeń w postaci drutu o żądanej średnicy ze stopu AgMe, gdzie Me jest Cd lub substytutem Cd, oraz taśmę z czystego Ag o grubości wynikającej z procentowego udziału srebra w wyrobie gotowym. Następnie taśmę, przy pomocy uładu rolek, owija się wokół rdzenia i łączy się jej brzegi metodą ciągłego spawania. Wykonany w ten sposób kompozyt poddaje się procesowi wstępnego ciągnienia z sumarycznym zgniotem powyżej 20%, a następnie poddaje się go procesowi wyżarzania dyfuzyjnego w temperaturze około 600°C, w czasie powyżej 2 godzin, w atmosferze ochronnej gazu obojętnego. Wyżarzony materiał ciągnie się w kilku cyklach ciągnienia ze zgniotami sumarycznymi 20 - 65% stosując międzyoperacyjne wyżarzanie dyfuzyjnie w temperaturze około 600°C, w czasie powyżej 2 godzin, w atmosferze ochronnej gazu obojętnego. Otrzymany drut odtłuszcza się i wyżarza rekrystalizująco w temperaturze około 600°C w czasie około 0,5 godziny w atmosferze gazu obojętnego. Następnie umieszcza się drut Ag/AgMe w specjalnej komorze przez którą przepływa czysty O2 i w tej atmosferze podgrzewa się go do temperatury około 800°C i wygrzewa w niej przez co najmniej kilkanaście godzin, aż do czasu całkowitego utlenienia rdzenia drutu.According to this method, the production of the contact material in the form of sheathed wires consists in first producing a core in the form of a wire of the desired diameter from an AgMe alloy, where Me is Cd or a substitute for Cd, and a strip of pure Ag with a thickness resulting from the percentage silver in the finished product. Then the tape is wrapped around the core with the help of a set of rolls and its edges are joined by continuous welding. The composite prepared in this way is subjected to a pre-drawing process with a total work force of more than 20%, and then it is subjected to a diffusion annealing process at a temperature of about 600 ° C, for more than 2 hours, in a protective atmosphere of an inert gas. The annealed material is drawn in several drawing cycles with a total densities of 20 - 65% using an intermediate diffusion annealing at a temperature of about 600 ° C for more than 2 hours, in a protective atmosphere of an inert gas. The obtained wire is degreased and recrystallization annealed at a temperature of about 600 ° C for about 0.5 hours in an inert gas atmosphere. Then, the Ag / AgMe wire is placed in a special chamber through which pure O2 flows, and in this atmosphere it is heated to a temperature of about 800 ° C and heated in it for at least several hours, until the wire core is completely oxidized.

Prawidłowość procesu utleniania zazwyczaj ocenia się poprzez stechiometryczny przyrost masy stopu AgMe oraz badania jego struktury. Ponadto utleniony rdzeń posiada na swoim przekroju charakterystyczne wydzielenia tlenków a brak pęcherzy gazowych na powierzchni płaszcza Ag świadczy o dobrym połączeniu dyfuzyjnym materiał ów kompozytu.The correctness of the oxidation process is usually assessed by the stoichiometric weight gain of the AgMe alloy and examining its structure. Moreover, the oxidized core has characteristic oxide precipitation on its cross-section, and the absence of gas bubbles on the surface of the Ag shell proves a good diffusion bond between the composite material.

Utleniony wewnętrznie drut dodatkowo poddaje się dalszemu ciągnieniu do wymiaru końcowego, stosując minimalny zgniot sumaryczny 20%.The internally oxidized wire is additionally further drawn to final size with a minimum cumulative draw of 20%.

PL 209 735 B1PL 209 735 B1

Ponadto, korzystnie, utleniony drut o wymiarze końcowym lub utleniony drut w trakcie ciągnienia do wymiaru końcowego, poddaje się wyżarzaniu rekrystalizującemu w temperaturze około 600°C i w czasie około 0,5 godziny.In addition, preferably, the oxidized final size wire or the oxidized wire while being drawn to the final size is recrystallized at a temperature of about 600 ° C for about 0.5 hours.

Materiał stykowy wytworzony sposobem według wynalazku przeznaczony jest do specjalnych zastosowań w produkcji styków elektrycznych, ponieważ charakteryzuje się trwałym połączeniem dyfuzyjnym rdzenia z płaszczem, dobrą przewodnością elektryczną i cieplną oraz wysokimi własnościami plastycznymi i mechanicznymi. Jednocześnie rdzeń drutu wykonany z materiału AgMeO, zwłaszcza AgCdO, zachowuje wysokie własności eksploatacyjne tego materiału, w tym zdolność do wygaszania łuku elektrycznego. Z kolei obecność w materiale stykowym czystego srebra bardzo poprawia zdolność do zgrzewania styku elektrycznego z materiałem konstrukcyjnym.The contact material produced by the method according to the invention is intended for special applications in the production of electrical contacts, because it is characterized by a permanent diffusion connection of the core with the jacket, good electrical and thermal conductivity, and high plastic and mechanical properties. At the same time, the wire core made of AgMeO material, especially AgCdO, maintains high operational properties of this material, including the ability to extinguish an electric arc. In turn, the presence of pure silver in the contact material greatly improves the ability to weld an electrical contact with the construction material.

Poniższy przykład bliżej wyjaśnia sposób według wynalazku.The following example explains the method according to the invention in more detail.

P r z y k ł a dP r z k ł a d

Najpierw wytwarza się rdzeń w postaci drutu o średnicy 3,81 mm ze stopu AgCd8 oraz taśmę z czystego Ag o grubości 0,45 mm. Następnie taśm ę , przy pomocy systemu rolek, owija się wokół rdzenia i łączy się jej brzegi metodą ciągłego spawania w atmosferze argonu. Wykonany w ten sposób kompozyt poddaje się procesowi wstępnego ciągnienia z sumarycznym zgniotem 23%, aż do otrzymania średnicy 0 4,1 mm, a następnie poddaje się go procesowi pierwszego wyżarzania dyfuzyjnego w temperaturze 600°C, w czasie 3 godzin, w atmosferze ochronnej azotu. Wyżarzony materiał ciągnie się w 2 cyklach ciągnienia, w pierwszym cyklu materiał ciągnie się ze zgniotem sumarycznym 63% do średnicy 0 2,5 mm, a w drugim cyklu ciągnienie prowadzi się ze zgniotem sumarycznym 53% do średnicy 1,71 mm, stosując pomiędzy tymi cyklami ciągnienia kolejne, międzyoperacyjne wyżarzanie dyfuzyjnie w temperaturze 600°C, w czasie 2,5 godzin, w atmosferze ochronnej azotu. Otrzymany drut odtłuszcza się w czterochloroetylenie i wyżarza rekrystalizująco w temperaturze 600°C w czasie 0,5 godziny w atmosferze azotu. Następnie umieszcza się drut Ag/AgCd w specjalnej komorze, przez którą przepływa czysty O2 i w tej atmosferze podgrzewa się go do temperatury 800°C i wygrzewa w niej przez 19 godzin, aż do czasu całkowitego utlenienia rdzenia drutu. Utleniony rdzeń posiada na swoim przekroju charakterystyczne wydzielenia tlenków a na powierzchini płaszcza Ag brak jest pęcherzy gazowych, co świadczy o trwałym połączeniu dyfuzyjnym materiałów rdzenia i płaszcza. Jednocześnie następuje nieznaczny wzrost średnicy drutu do 0 1,74 mm. Utleniony wewnętrznie drut poddaje się dalszemu ciągnieniu, w 2 ciągach, do uzyskania średnicy 0 1,53 mm, stosując w pierwszym ciągu zgniot 16,0%, w drugim ciągu zgniot 8,5%. Drut o 0 1,53 mm poddaje się wyżarzaniu rekrystalizującemu w temperaturze 600°C, w czasie 0,5 godziny, a następnie ciągnie do średnicy 1,50 mm.First, a 3.81 mm diameter AgCd8 wire core and 0.45 mm pure Ag strip are produced. Then the strip is wrapped around the core with the help of a system of rolls and its edges are joined by continuous welding in an argon atmosphere. The composite made in this way is subjected to a pre-drawing process with a total draft of 23%, until a diameter of 4.1 mm is obtained, and then it is subjected to the first diffusion annealing process at a temperature of 600 ° C, for 3 hours, in a protective nitrogen atmosphere. . The annealed material is drawn in 2 drawing cycles, in the first cycle, the material is drawn with a total draft of 63% to a diameter of 2.5 mm, and in the second cycle, the material is drawn with a total draft of 53% to a diameter of 1.71 mm, using between these cycles subsequent drawing, inter-operational diffusion annealing at 600 ° C for 2.5 hours, in a protective nitrogen atmosphere. The obtained wire was degreased in tetrachlorethylene and recrystallized annealed at 600 ° C for 0.5 hour under nitrogen atmosphere. Then, the Ag / AgCd wire is placed in a special chamber through which pure O2 flows, and in this atmosphere it is heated to the temperature of 800 ° C and heated in it for 19 hours, until the wire core is completely oxidized. The oxidized core has characteristic oxides on its cross-section, and there are no gas bubbles on the surface of the Ag shell, which proves a permanent diffusion bond between the core and shell materials. At the same time, there is a slight increase in the diameter of the wire to 0 1.74 mm. The internally oxidized wire is further drawn, in 2 runs, to a diameter of 0 1.53 mm, with 16.0% crush in the first string, 8.5% crush in the second string. The wire with 0 1.53 mm is subjected to recrystallization annealing at the temperature of 600 ° C for 0.5 hour and then drawn to a diameter of 1.50 mm.

Claims

1. The method of producing casing wire from contact material, in which the core in the form of a wire is wrapped with a metal strip and its edges are joined in a continuous welding process, and the obtained composite is pre-drawn and then annealed at a temperature of about 600 ° C for at least 2 hours in a protective atmosphere and then re-drawn using an intermediate annealing at a temperature of about 600 ° C for at least 2 hours in a protective atmosphere, obtaining a bimetallic wire, characterized in that a composite wire core of AgMe grade, where Me is Cd or a Cd substitute, wrapped with pure Ag tape, it is initially drawn with a total density of more than 20%, and after annealing, it is again drawn in several strings with a total density of 20 - 65% and it is diffusion-annealed between individual drawing operations , and the thus obtained Ag / AgMe bimetallic wire is degreased and then recrystallization annealed at a temperature of about 600 ° C for about 0.5 g in an inert gas atmosphere, then the wire is placed in the furnace chamber, in which the atmosphere is pure oxygen, and the wire in this atmosphere is heated to a temperature of about 800 ° C and heated in it for at least several hours, until it is completely oxidation of Me in the core to obtain the internally oxidized sheath wire.

PL 209 735 B1

2. The method according to p. The method of claim 1, wherein the internally oxidized wire is additionally drawn to the final size, with a total minimum deformation of 20% during drawing.

3. The method according to p. The process according to claim 1 or 2, characterized in that, preferably, the oxidized wire of final size or the oxidized wire during drawing to the final size is subjected to a recrystallization annealing at a temperature of about 600 ° C and for about 0.5 hours.