<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zum Herstellen von gesinterten Fertigformkontakten
Beim Herstellen von Sinterfertigformteilen ist das Fliessverhalten der Ausgangspulver von grosser Bedeutung. Unter dem Fliessverhalten versteht man die Ausfliesszeit von 100 g Metallpulver aus einem 600C-Trichter mit einer Düsenöffnung von 4 mm Durchmesser und 4 mm Düsenlange. Die für Sinterfertigformteile verwendeten Eisenpulver besitzen z. B. je nach Korngrösse und Komgestalt eine Fliesszeit von etwa 10 bis 40 sec/100 g. Da die Pressgeschwindigkeit bei den für eine rationelle FertigungihFrage kommenden Pressen zwischen 1500 und 2500 Hube/h liegt, stehen für den Füllvorgang der Matrize nur etwa 0, 5 - 1 sec zur Verfügung.
In dieser Zeit muss die Matrize durch die automatische Füllvorrichtung mit möglichst gleichem Füllgewicht gefüllt werden.
Diese Forderung ist mit den gutfliessenden Metallpulver ohne Schwierigkeiten erfüllbar. Für gewisse pulvermetallurgische Sonderwerkstoffe, z. B. für elektrische Kontakte, werden jedoch Pulver eingesetzt, die entweder kein ausreichendes oder gar kein Fliessverhalten zeigen. So fliessen z. B. die Elektrolyse-, Fällungs- und Karbonyl-Metallpulver im allgemeinen nicht. Dies ist der Grund dafür, dass die pulvermetallurgische Fertigung von Kontaktwerkstoffen bisher auf einen wesentlichen Vorteil des pulvermetallurgischen Verfahrens, nämlich auf die Herstellung von massgenauen Fertigformteilen, verzichten musste.
EMI1.1
einem Walzstreifen von 40 mm Breite, aus dem Kontaktstücke von 28 mm Durchmesser gestanzt werden, der Abfall 3%.
Hinzu kommt, dass man bei allen kaltverformten, heterogenen Verbundmetallenoder Verbundstoffen ein Richtgefüge erhält, in dem die im Grundmetall eingelagerten Komponenten in der Verformungsebene verformt sind. Die auf die vorgenannte Weise hergestellten Kontaktkörper wurden bisher immer so eingesetzt, dass die Verformungsebene Kontaktebene ist. In dieser Richtung besteht gegenüber der dazu senkrechten Richtung nicht nur eine kleinere elektrische Leitfähigkeit, sondern auch eine geringere Abbrandfestigkeit.
Die vorgenannten Nachteile werden bei Sinterfertigformteilen vermieden, da die im Grundmetall eingelagerten Komponenten beim Pressen in die Fertigform nur unwesentlich verformt werden und praktisch keine Richtstruktur aufweisen. Der Formteil ist also weitgehend isotrop mit praktisch in allen Richtungen gleichen Eigenschaften. Hinzu kommt, dass bei diesem Verfahren bei 100%figer Metallausnutzung eine hohe Mass- und Massengenauigkeit der Fertigformteile erreicht wird.
Es besteht daher ein erhebliches technisches Interesse an einem Verfahren, welches das Herstellen vonSinterfertigformteilen aus wenig oder nichtfliessenden Ausgangspulvern für Sonderwerkstoffe, z. B. für elektrische Kontakte, ermöglicht.
Zur Lösung dieses Problems sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Dabei wurden jeweils Ausgangspulver mit verhältnismässig wenig voneinander abweichenden oder verhältnismässig hohen Schmelzpunkten in Betracht gezogen. Bei einem dieser Verfahren wird das nicht fliessende Ausgangspulver
<Desc/Clms Page number 2>
durch eine Warmbehandlung derartig verfestigt, dass der entstehende Vorsinterkörper mit einer der bekannten mechanischen Zerkleinerungseinrichtungen noch zerkleinert werden kann und die scheinbare Dichte der Granulierteilchen unterhalb der zum Erreichen einer maximalen Sinterdichte erforderlichen optimalen Pressdichte liegt. Die Weiterverarbeitung des Granulats erfolgt in bekannter Weise nachdem pulvermetallurgischen Verfahren. das aus der franz. Patentschrift Nr. 1. 247. 287 oder aus der brit.
Patentschrift Nr. 946, 549 zu ersehen ist.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von gesinterten Fertigformkontakten aus nichtfliessenden Metallpulvergemischen oder Pulvergemischen aus Metallen mit Metallverbindungen oder mit Metalloiden mit-bezogen auf die übrigen Komponenten-niedrigschmelzenden Komponenten, bei dem das nichtfliessende Ausgangspulver durch eine Warmbehandlung derartig verfestigt wird, dass der entstehende Vorsinterkörper mit einer der bekannten mechanischen Zerkleinerungseinrichtungen noch zerkleinert werden kann und die Weiterverarbeitung des so erhaltenen Granulats nach dem pulvermetallurgischen Verfahren erfolgt.
Niedrigschmelzende Komponenten sind hier Komponenten, deren Schmelztemperatur unter der für das Pulvergemisch erforderlichen Vorsintertemperatur zur Granulation liegt, so dass diese Komponenten während der Vorsinterung der Pulvergemische eine flüssige Phase ergeben. Die Lösung besteht darin, dass das nichtfliessende Ausgangspulver zu mehr als 501lu eine Komponente enthält, die mindestens im gleichen Masse wie Silber plastisch verformbar ist und die Warmbehandlung oberhalb des Schmelzpunktes der niedrigschmelzenden Komponenten erfolgt und im übrigen so bemessen wird, dass die scheinbare Dichte der Granulierteilchen unterhalb der zum Erreichen der maximalen Sinterdichte erforderlichen optimalen Pressdichte liegt.
Bisher war man der Auffassung, dass eine Granulation von Pulvergemischen mit niedrigschmelzenden Komponenten durch Warmbehandlung nicht möglich sei und hiefür nur mechanische Granulierverfahren inFragekommen. Dieses Vorurteil wird durch das erfindungsgemässe Verfahren überwunden. Es wurde gefunden, dass die beim erfindungsgemässen Granulierverfahren auftretende flüssige Phase zu besonders guten Granulierergebnissen führt. Wir nennen dieses Verfahren "thermische Granulation mit flüssiger Phase".
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass es möglich ist, die bei der späteren Sinterung des Fertigformteiles ablaufenden Diffusionsvorgänge bereits bei der Granulation einzuleiten und zum Teil vorwegzunehmen. Hiefür empfiehlt es sich, die Temperatur der Warmbehandlung so zu wählen, dass sie etwa das 0, 4- bis 0, 7-fache der absoluten Schmelztemperatur der überwiegenden höher schmelzenden Metallkomponente beträgt. Die Behandlungszeit wird in der Grössenordnung von 1 h bemessen, vorteilhaft zwischen 10 min und einigen Stunden. Allgemein gilt, dass die Warmbehandlungszeit umso niedriger bemessen werden kann, je höher die Temperatur gewählt wird.
Das Ausgangspulvergemisch kann vor der Warmbehandlung im Zustand niedrigster Dichte, d. h. in lose geschütteter Form (Füllzustand) vorliegen, es kann aber auch durch Rütteln oder Pressen vorverdich- tet werden. Hiefür besteht die Bedingung, dass die scheinbare Dichte der Granulierteilchen unterhalb der zum Erreichen der maximalen Sinterdichte erforderlichen optimalen Pressdichte bleibt. Für Pulvergemische, für die diese Einschränkung nicht gilt, bei denen also keine optimale Pressdichte vorliegt, ist die obere Grenze der Pressvorverdichtung und der Warmbehandlungsverdichtung dadurch gegeben, dass der Warmbehandlungskörper mit den bekannten Zerkleinerungseinrichtungen noch verarbeitet werden können muss.
Durch die Wahl der Vorverdichtung lässt sich auch die scheinbare Dichte der Granulierteilchen einstellen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass bei plastisch leicht verformbaren Metallen während der Zerkleinerung eine Dichtesteigerung auftritt. Hiedurch hat man, zusammen mit der Wahl der Warmbehandlungsbedingungen die Eigenschaften des nach dem pulvermetallurgischen Verfahren weiter zu verarbeitenden Granulierpulvers weitgehend in der Hand und man kann auf diese Weise die für die Fertigung wichtigen Pulvereigenschaften, wie Füllvolumen, Klopfvolumen, Teilchendichte, Gerüstfestigkeit und damit Abrieb der Granulierteilchen, Fliessverhalten und Presseigenschaften, einstellen.
Die Anwendung des Verfahrens gemäss der Erfindung ist auf keine bestimmten Metallpulvergemische beschränkt. Nachfolgend werden zur weiteren Erläuterung der Erfindung Beispiele mit Zweikomponentenund Dreikomponentensystemen beschrieben. Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich auch auf andere Systeme ausdehnen, sofern die oben erwähnten Verhältnisse hinsichtlich der Schmelztemperatur der Komponenten vorliegen.
Beispiel l : Ein Silber-Blei-Pulvergemisch im Gewichtsverhältnis 90/10 fliesst nicht. Der Schmelzpunkt des Silbers liegt bei 960 C, derjenige des Bleies bei 32'7 C. Es wird ein Fällungssilberpulver und ein Druckverdüsungsbleipulver verwendet. Das gerüttelte Pulvergemisch wird einer etwa 1-stündigen Wärmebehandlung bei 3600C (633 K) in Wasserstoffatmosphäre unterzogen. Diese Temperatur liegt also
<Desc/Clms Page number 3>
über dem Bleischmelzpunkt. Sie beträgt das 0,51-fache der absoluten Schmelztemperatur des Silbers (12330K). Der Sinterkuchen lässt sich mit einer Kegelmühle leicht zerkleinern.
Der Siebanteil zwischen 0, 06 und 0, 3 mm besitzt bei einer Ausbeute von 70 Gew. -'10 eine gute Rüttelbeständigkeit und mit 36 sec/100 g ausreichende Fliesseigenschaften.
Beispiel 2 : Ein Silber-Nickel-Cadmium-Pulvergemisch im Gewichtsverhältnis 85/10/5 fliesst
EMI3.1
Im Rüttelzustand beträgt(12330K). Der Sinterkuchen wird in der Kugelmühle zerkleinert. Man erhält dabei durch Siebfraktion im Bereich zwischen 0,06 und 0, 3 mm bei einer Ausbeute von 76 Gew. -'10 mit 38,5 sec/100 g ein gutes Fliessverhalten. Der Feinanteil unter 0,06 mm kann dem nächsten Granulieransatz zugefügtwerden. so dass kein Materalverlust entsteht.
Bei geringeren Anforderungen an das Fliessverhalten kann dieser Feinanteil zur pulvermetallurgischenweiterbehandlung mitverwendet werden, d. h., es ist keine Siebfraktion erforderlich.
EMI3.2
fliesst das gesamte Zerkleinerungsgut mit 42,9 sec/100 g, wahrend die Siebfraktion zwischen 0,06 und 0, 3 mm bei einer Ausbeute von 87 Gew. -'10 mit 36, 4 sec/100 g fliesst.
Die nach beiden Beispielen gewonnenen Pulver lassen sich in schnellaufenden, mechanisch arbeitenden Pressen mit automatischer Füllvorrichtung bei Pressgeschwindigkeiten bis zu 2500 Stück/h in bekannter Weise nach dem pulvermetallurgischen Verfahren zu Fertigformteilen weiterverarbeiten.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich insbesondere zum Herstellen von Kontaktwerkstoffen aus nichtfliessenden Pulvergemischen mit niedrigschmelzenden Komponenten, wobei die eingangs erwähnten Nachteile der bisherigen Fertigungsverfahren für Kontaktwerkstoffe vermieden werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen von gesinterten Fertigformkontakten aus nichtfliessenden Metallpulvergemischen oder Pulvergemischen aus Metallen mit Metallverbindungen oder mit Metalloiden mit - bezogen auf die übrigen Komponenten - niedrigschmelzenden Komponenten, bei dem das nichtfliessende Ausgangspulver durch eine Warmbehandlung derartig verfestigt wird, dass der entstehende Vorsinterkörper mit einer der bekannten mechanischen Zerkleinerungseinrichtungen noch zerkleinert werden kann und die Weiterverarbeitung des so erhaltenen Granulats nach dem pulvermetallurgischen Verfahren erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtfliessende Ausgangspulver zu mehr als 5 o eine Komponente enthält,
die mindestens im gleichen Masse wie Silber plastisch verformbar ist und die Warmbehandlung oberhalb des Schmelzpunktes der niedrigschmelzenden Komponenten erfolgt und im übrigen so bemessen wird, dass die scheinbare Dichte der Granulierteilchen unterhalb der zum Erreichen der maximalen Sinterdichte erforderlichen optimalen Pressdichte liegt.