DD270169A1 - Verfahren zur herstellung von kontaktstuecken - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kontaktstuecken mit verbessertem Abbrandverhalten aus Silber-Metalloxid-Werkstoffen auf pulvermetallurgischem Wege durch Pressen in Einzelpresstechnik, Sintern und ggf. Kalibrieren. Hierbei sollen die Vorteile der Einzelpresstechnik genutzt und gleichzeitig das Abbrandverhalten verbessert werden. Erfindungsgemaess erfolgt dies, indem die Kontaktstueckrohlinge durch Pressen oder Pressen und Sintern und ggf. Kalibrieren zunaechst bis auf 65 bis 95% der theoretischen Dichte verdichtet und danach isostatisch heissgepresst (HIP-Verfahren) werden.
Description
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kontaktstücken mit verbessertem Abbrandverhalten aus Silber-Metalloxid-Werkstoffen (AgMeO) auf pulvermetallurgischem Wege durch Einzelpreßtechnik.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Silber-Metaüoxid-Kontaktwerkstoffe haben sich für viele Anwendungsfälle bewährt. Als einfaches Verfahren bietet sich die pulvermetallurgische Herstellung durch Pressen des Pulvergemisches, Sintern und Kalibrieren an (DE-AS 1758610}. Bei A{|CdO-Werkstoffen werden hiermit Dichten erreicht, die in der Nähe der theoretischen Dichte liogen.
Für gewisse Fälle und aus Gründen der Toxizität des CdO kommen aber auch Kontaktwerkstoffe mit andern Metalloxiden, z.B.
SnO2, ZnO oder CuO oder Metalloiden bzw. auch nichtoxidische Verbindungen, z.B. Karbide oder Nitride zum Einsatz.
Bei der Herstellung elektrischer Schaltkontakte aus diesen Werkstoffen in der genannten konventionellen Einzelpreßtechnik bestehen Probleme, dichte und abbrandfeste Kontaktstücke zu erhalten.
Es sind deshalb Bestrebungen bekannt geworden, Kontaktstücke aus AgMeO-Werkstovfen durch Verprossen des Pulvers unter Zusatz eines Sinteraktivators mit einer hohen Dichte herzustellen (DD 154158). Aber auch bei diesen Kontaktstücken erweißt sich vielfach das Abbrandverhalten als unzureichend, was bekanntermaßen durch Herstellung anisotroper Gefüge verbessert werden kann.
Zu diesem Zwecke werden Halbzeuge aus diesem Werkstoff meist durch Strangpressen gesinterter Blöcke hergestellt. · Beim Strangpressen von gesinterten Pulvermischungen aus Silberpulvern und Metalloxidpulvern wir J eine Ausrichtung der MeO-Toilchen zu eir. :m zellenförmigen Gefüge erzielt, das eine gewisse Verbesserung des Abbrandvnrhaltens bewirkt.
Das Aufbringen einer lulfähigen Schicht erfolgt durch anschließendes Warmwalzplattieren in einem zustiHichen Arbeitsschritt, der technisch kritisch und aufwendig ist (DE-AS 29 52128). Entsprechende Pseudofaser oder Faser Verbundwerkstoffe, bei denen die Hauptverformungsrichtung wegen der guten schalttechnischen Eigenschaften möglichst senkrecht zur Schaltfläche angeordnet sein sollte, sind also herstellungsmäßig zu aufwendig (DE-PS 29 52128).
Ziel der Erfindung
Es ist das Ziel der Erfindung, bei der Herstellung von Kontaktstücken aus AgMeO-Werkstoffen die Vorteile der Einzelpreßtechnik zu nutzen mit gleichzeitiger Verbesserung des Abbrandverhaltens.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Kontaktstücken mit verbessertem Abbrandverhalten aus AgMeO-Werkstoffen auf pulvermetallurgischem Wege durch Pressen in Einzelpreßtechnik, Sintern und ggf. Kalibrieren zu entwickeln.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem Kontaktstückrohlinge zunächst durch Pressen oder Pressen und Vorsintern und notfalls Kalibrieren bis auf 65 bis 95% der theoretischen Dichte verdichtet und danach isostatisch heißgepreßt (HIP-Verfahren) werden.
Bei Kontaktstücken aus AgCdO-Werkstücken werden τΜ der bekannten Einzelpreßtechnik nach dem Sintern bereits Dichten über 90% der theoretischen Dichte erzielt. Das h&ißioosiatische Pressen ist deshalb in diesen Fällen ohne umhüllende Kapsel möglicn.
Durch das heißisostatische Pressen von Sinterkörpern mit einer Verdichtung von etwa 85% erzielt man z. B. neben einer Dichtesteigerung auf 88% eine Verbesserung im Abbrandverhalten um 20%. Bei den anderen AgMeO-Werkstoffen hingegen
lassen sich durch Pressen und Sintern nur Dichten um etwa 80% der theoretischen Dichte erzielen. Diese Rohlinge ,Wissen in einer Kapsel, die mit einem Druckübertragungsmedium gefüllt ist, heißisostatisch verpreßt werden. Es ist hierbei aus Gründen der Vermeidung von Verunreinigungen günstig, wenn als Druckübertragungsmedium das Pulver der Metalloxidkomponente des Kontaktstückwerkstoffes eingesetzt wird, z. B. bei dem Werkstoffsystem AgSnO2 Pulver aus Zinndioxid. Es kann aber auch ein anderes, sich bei den angewendeten Druck-Temperaturverhältnissen inert gegenüber dem Kontaktwerkstoff verhaltendes Druckübertragungsmedium angewendet werden, z. B. C (Grafit). Bei diesen Werkstoffsystemen wird mit dem anschließenden heißisostatischen Pressen die Dichte auf über 80% der theoretischen Dichte erhöht, Obwohl a-jch hier keine anisotrope Struktur auftritt, ist die elektrische Leitfähigkeit und das Abbrandverhalten der auf diese Weise hergestellten Kontaktstücke um etwa 30% verbessert.
Für den Verfahrensablauf erweist es sich als günstig, wenn die Sinterung unter Vakuum vorgenommen wird und sich daran ohne Prozeßunterbrechung des HIP in Schutzgas anschließt.
theoretischen Dichte werden unter einem Argondruck von 50 bis 120MPa bei 800 bis 9000C heißisostatisch gepreßt. Die Haltezeitbeträgt 0,5 bis3 Stunden. Die Dichte erhöht sich auf 98% dor theoretischen Dichte. Die Abbrandprüfungen bei 400A ergaben eine40% niedrigere Abbrandrate im Vergleich zu unbehandelten Kontaktstücken.
Gepreßte und ge sinterte Kontaktstücke aus AgSnO212 mit einer Dichte von etwa 80% der theoretischen Dichte werden in einer Kapsel aus Kupfer, die mit Zinndioxid gefüllt ist, bei 800 bis 9000C unter einem Argondruck von 50 bis 100MPa heißisostatisch gepreßt. Der Gebrauchswert (Abbrandverhalten, Schweißverhalten, elektrische Leitfähigkeit) dieser Kontaktauflagen ist besser als diejenigen geenterter und in herkömmlicher Weise durch Nachverdichtungen hergestellter Kontaktauflagen. Außerdem besteht nicht die Gefahr des Ablösens anplattierter lötbarer Schichten.
In herkömmlicher Einzelpreßtechnik hergestellte Sinterkörper uus AgCdO 90/10 mit einer Sinterdichte von 85,6% der theoretischen Dichte werden im unkalibrierten Zustand ungekapselt 1 Stunde bei 85O0C und einem Argondruck von 100MPa heißisostatisch gepreßt. Die Dichte steigt daher auf 88,8%-jb;· theoretischen Dichte. Das Abbrandverhalten bei 100A verbessert sbh gegenüber he rkömmlichen kalibrierten Kontaktotücken urr etwa 20%.
Preßlinge für Kontaktstücke aus AgSnO2 88/12 mit einer Preßdichte von etwa 75% der theoretischen Dichte werde,. 60 Minuten bei einem Druck von etwa 10"3Pa und einer Temperatur von 900 "C gesintert. In einem HIP-Prozeß, der sich ohne Unterbrechung des Sinterregimes sofort anschließt, werden die vakuumgesintc rten Körper mit einem Druck von etwa 90MPa verdichtet. Die Enddichte entspricht nahezu der theoretischen Dichte. Der Abbrand der so enthaltenen Kontaltst'jcke vermindert sich auf weniger als 80%.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von Kontaktstücken mit verbessertem Abbrandverhalten aus Silber- Metalloxid-Werkstoffen auf pulvermetallurgischem Wege durch Pressen in Einzelpreßtechnik, Sintern und ggf. Kalibrieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstückrohlinge durch Pressen oder Pressen und Sintern und ggf. Kalibrieren zunächst bis auf 65 bis 95% der theoretischen Dichte verdichtet und danach isostatisch heißgopreßt (HIP) werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung im Vakuum durchgeführt wird und daran unmittelbar ohne Preßunterbrechung des HIP in Schutzgas angesch'osser. wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstückrohlinge .n einer Kapsel, die mit einem Druckübertragungsmedium gefüllt ist, heißisostatisch verpreßt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckübertragungs'nedium das Pulver der Metalloxidkomponen'.e des Kontaktstückwerkstoffes eingesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckübertragungsmedium ein Pulver, das sich bei den angewendeten Temperaturen und Drücken inert gegenüber dem Kontaktwerkstoff verhält, verwendet wird.
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