DE2952128C2 - Verfahren zur Vorbehandlung des Pulvers für gesintertes und stranggepreßtes Halbzeug aus Silber-Zinnoxid für elektrische Kontakte - Google Patents

Verfahren zur Vorbehandlung des Pulvers für gesintertes und stranggepreßtes Halbzeug aus Silber-Zinnoxid für elektrische Kontakte

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Andreas Dipl.-Ing. 6464 Linsengericht Szulczyk
Axel Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 6463 Freigericht Wirths
Roger Ing.(grad.) 6451 Großkrotzenburg Wolmer
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung des Pulvers für gesintertes und stranggepreßtes Halbzeug aus Silber-Zinnoxid für elektrische Kontakte.
Als Werkstoffe für elektrische Kontakte verwendet man neuerdings in verstärktem Maße Silber-Zinnoxid. Entsprechendes Halbzeug, wie beispielsweise Draht oder Bleche, wird meist pulvermetallurgisch durch Sin- iera und Strangpressen entsprechender Pulvermischungen hergestellt.
Beim Strangpressen von gesinterten Pulvermischungen aus Silberpulver und handelsüblichem Zinkoxidpulver wird eine Ausrichtung der SnC^-Teilchen erreicht, wodurch sich ein zellenförmiges Gefüge ergibt. Es ist bekannt, daß das Schaltverhalten heterogener Kontaktwerkstoffe in starkem Maße von der stereometrischen Verteilung und Morphologie der beteiligten Phasen beeinflußt wird. Durch das im Verlauf des Strangpreßvorganges erzeugte anisotrope Gefüge wird bei Anordnung der Kontaktflächen senkrecht zur Zeilen- bzw. Faserrichtung eine Verbesserung des Abbrandverhaltens bewirkt. Kontaktstücke mit 10 Gew.% SnC>2 bringen gegenüber den üblichen Kontaktwerkstoffen aus Silber und Kadmiumoxid eine Verbesserung im Abbrandverhalten von etwa 30% bei starker und etwa 100% bei einer schwachen Lichtbogenablenkung.
Gegenüber den konventionell hergestellten Ag/CdO-Kontaktwerkstoffen haben Faserverbundwerkstoffe aus Ag/SnOj, bei denen die Hauptverformungsrichtung wegen der guten schalttechnischen Eigenschaften immer senkrecht zur Schaltfläche angeordnet sein muß, jedoch den Nachteil sehr hoher Herstellungskosten.
Außerdem zeigen solche Kontakte ein schlechtes Abbrandverhalten bei Anordnung der Faser- bzw. Zeilenstruktur parallel zur Oberfläche des schaltenden Kontaktes, bedingt durch Materialausbrüche. Daneben las= sen sich pulvermetallurgisch hergestellte und stranggepreßte Ag/SnC>2-Werkstoffe mit Oxidgehalten, wie sie bei Ag/CdO-Kontaktwerkstoffen üblich sind, nicht beanspruchungsgerecht warmwalzplattieren. Die Haftung der anplattierten lötbaren Schicht ist ungenügend.
L.-> war daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Vorbehandlung des Pulvers für gesintertes und stranggepreßtes Halbzeug aus Silber-Zinnoxid für elektrische Kontakte zu finden, die ein hohes Verformungsvermögen besitzen, auch senkrecht zur Hauptverformungsrichtung gute Abbrandeigenschaften aufweisen und sich kostengünstig produzieren lassen. Diese Aufs gäbe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das handelsübliche Zinnoxidpulver vor dem Vermischen mit dem Silberpulver bei 900 bis 16000C geglüht wird. Vorzugsweise wird die Glühung bei 1200 bis 14000C durchgeführt. Die Dauer der Glühungen liegt zwischen 0,5
ίο und 48 Stunden, je nach Temperatur, wobei sich eine Glühdauer von 1 Stunde bei 1300°C bewährt hat
Besonders vorteilhaft ist es, das Gemisch aus Silberpulver und geglühtem Zinnoxid in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel in Anwesenheit eines organischen Bindemittels feinzudispergieren und anschließend zu trocknen.
Als Lösungsmittel wird neben Wasser > jr allem Alkohol oder Trichloräthylen, als Bindemittel vorzugsweise Methylzellulose und/oder Polyvinylpyrrolidon verwendet.
Nach dem Trocknen wird zerkleinert und abgesiebt Das so erhaltene Pulvergemisch wird analog der für die Herstellung von Ag/CdO bekannten Technologie verarbeitet Erstaunlicherweise hat sich herausgestellt, daß die bei Einsatz von bisher üblichen Ag/SnCK-Kentaktwerkstoffen im Schaltgerät auftretende, nicht zulässige Übertemperatur bei dem erfindungsgemäß vorbehandelten Material auf Übertemperaturwerte, wie sie bei Ag/CdO üblich sind, abgesenkt werden kann. Das erfindungsgemäß vorbehandelte Ag/SnO2-Material zeigt praktisch keine Vorzugsrichtung für die SnO2-Teilchen.
Mit den erfindungsgemäß vorbehandelten Ag/
SnO2-Kontaktwerkstoffen wurden in einem Serienschaltgerät Funktionstests durchgeführt, wobei folgende Prüfbedingungen gewählt wurden:
Nennstrom:
Prüfspannung:
Einschaltstrom:
Ausschaltstrom:
cos φ:
Einschaltdauer:
Schalthäufigkeit:
Schließgeschwindigkeit:
250A,3phasig,
Doppelunterbrechung
380 V/220 V, 50 Hz
1000 A
1000 A
= 0,4 (Luftdrossel)
ca. 80 m s
250/h
1 m/sec
mittlere Trenngeschwindigkeit: 0,7 m/sec
Dabei wurden folgende Ergebnisse erzielt:
Werkstoff
erreichte Schaltzahl
Ag/CdO mit 12 Gew.% CdO,
wie üblich pulvermetallgurisch
hergestellt
Ag/SiiO2 mit 12 Gew.% SnO2,
wie üblich pulvermetallurgisch
hergestellt, mit Faserstruktur
senkrecht zui Schaltfläche
Ag/SnO2 mit 12 Gew.% SnO2,
erfindungsgemäß
vorbehandelt und wie üblich
pulvermetallurgisch
hergestellt, ohne Anordnung
der SnO2-Teilchen in einer
Vorzugsrichtung
ca. 50 000
100 000-140 000
100 000-143 000
3
Folgende Beispiele sollen das erfindungsgemäße Ver- Die nach den Beispielen hergestellten Ag/SnO2-K.on-
fahren näher erläutern: taktwerkstoffe und elektrischen Kontakthalbzeuge
zeigten praktisch keine Ausrichtung der SnO2-PartikeI
1. Zinndioxidpulver wird in einem Platin-, Aluminium- in eine Vorzugsrichtung. Trotzdem lassen sich mit dieoxid- oder Magnesiumoxid-Behälter 1 Stunde lang 5 sem Werkstoff Schaltzahlen erzielen, die vergleichbar bei 13000C an Luft geglüht. Dabei verringert sich sind mit einem konventionell pulvermetallurgisch herdie BET-Oberfläche von ursprünglich 2 bis 3 m2/g gestellten Ag/SnO2-Material mit einer Faserstruktur auf 0,2 bis 1 m2/g. senkrecht zur Schaltfläche, ohne daß die bei diesen Va-
10 bis 12 Gew.% des geglühten SnO2-Pulvers, terialien üblichen, für den Gebrauch schädlichen Obereventuell mit weiteren Metalloxidzusätzen, und io temperaturen auftreten. Ag-Pulver als Rest (Ag-Teilchengröße < 63 μτή) werden zusammen in einem Mischer mit unter einem Winkel von 30 bis 45° schräg stehendem, im Uhrzeigersinn rotierendem Behälter und exzentriscn zum Behälternuttelpunkt gelagertem Mischwerkzeug mit sehr hoher spezifischer Energieeinteilung (1 KW/31-Mischung) gemischt.
Aus der Pulvermischung werden isostatisch Strangpreßbolsn hergestellt, gesintert und auf die benötigte Halbv-sugabniessung strangeepreßt Das für Warmwalzplattieren bestimmte Ag/ SnOrHalbzeug mit dem Querschnitt 14 χ 60 mm2 wird zusammen mit Feinsilber- oder Ag-Legierungsblech bei 8000C angewärmt und in einem Walzstich mit 50 bis 65% Dickenabnahme plattiert Das plattierte Material wird warm oder kalt auf die benötigte Endabmessung gewalzt
2. Entsprechend Beispiel 1 wird handelsübliches Zinndioxidpulver 1 h/1300°Can Luft geglüht
10 bis 12 Gev..% des geglühten SnO2-Pulvers, eventuell weitere Metalloxid-Zusai^.e und Ag/-Pulver als Rest (Ag-Teilchengröße < 63 μπι), werden in Methylalkohol mit MethyIze:lulo?-> oder Polyvinylpyrrolidon als Bindemittel dispergiert Nach dem Dispergieren wird die Suspension an Luft oder unter Vakuum eingetrocknet
Das getrocknete Gut wird mit einem Zerkleinerungsaggregai zerkleinert und < 1 mm abgesiebt. Aus dem abgesiebten Pulver werden isostatisch Strangpreßbolzen hergestellt gesintert und auf die benötigte Halbzeugabmessung stranggepreßt. Das für Warmwalzplattieren bestimmte Ag/SnC>2 88/12-Halbzeug mit dem Querschnitt 14 χ 60 mm2 wird zusammen mit Feinsilber oder Ag-Legierungsblech bei 8000C angewärmt und in einem Walzstich mit 50 bis 65% Dickenabnahme plattiert. Das plattierte Material wird warm oder kalt auf die benötigte Endabmessung gewalzt
3. Entsprechend Beispiel 1 wird handelsübliches SnO2-Pulver 3 11/12(XVC an Luft geglüht
10 bis 12 Gew.% geglühtes SnO2-Pulver, eventuell weitere Metalloxidzusätze und Ag-Pulver als Rest (Ag-Teilchengröße < 63 μηι), werden in Wasser mit Methylzellulose oder Polyvinylpyrrolidon dispergiert Nach dem Dispergieren wird die Suspension im Sprühtrockner getrocknet.
Das sprühgetrocknete Ag-Metalloxid-Pulver wird isostatisch zu Strangpreßbolzen verarbeitet, gesintert und auf die erforderliche Halbzeugabmessung stranggepreßt.
Das zum Warmwalzplattieren vorgesehene Ag/ SnO2-Halbzeug mit dem Querschnitt 14 χ 60 min2 wird zusarTiinen mit angeheftetem Feinsilber- oder Ag-Legierungsblech bei 8000C angewärmt und in einem Walzstich mit 50 bis 65% Dickenabnahme plattiert Das plattierte Material wird wann oder kalt an die benötigte Endabmessung gewalzt.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Vorbehandlung des Pulvers für gesintertes und stranggepreßtes Halbzeug aus SiI-ber-Zinnoxid für elektrische Kontakte, dadurch gekennzeichnet, daß handelsübliches Zinnoxidpulver vor dem Vermischen mit dem Silberpulver bei 900 bis 1600° C geglüht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei 1200 bis 14000C geglüht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus geglühtem Zinnoxidpulver und Silberpulver in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel in Anwesenheit eines organischen Bindemittels feindispergiert und anschließend getrocknet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Lösungsmittel mit Methylzellulose und/oder Polyvinylpyrrolidon als Bindemittel feindispergiert wird.
DE2952128A 1979-12-22 1979-12-22 Verfahren zur Vorbehandlung des Pulvers für gesintertes und stranggepreßtes Halbzeug aus Silber-Zinnoxid für elektrische Kontakte Expired DE2952128C2 (de)

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