PL209735B1

PL209735B1 - Sposób wytwarzania drutu płaszczowego z materiału stykowego

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.

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.

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.

Sposobem tym nie można jednak wytwarzać drutów z wewnętrznie utlenionym rdzeniem z materiału stykowego w gatunku AgMeO.

Problem ten rozwiązuje sposób według wynalazku.

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.

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.

Utleniony wewnętrznie drut dodatkowo poddaje się dalszemu ciągnieniu do wymiaru końcowego, stosując minimalny zgniot sumaryczny 20%.

PL 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.

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.

Poniższy przykład bliżej wyjaśnia sposób według wynalazku.

P r z y 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.

Claims

1. Sposób wytwarzania drutu płaszczowego z materiału stykowego, w którym rdzeń w postaci drutu owija się taśmą metalową i łączy się jej brzegi w procesie ciągłego spawania, a otrzymany kompozyt ciągnie się wstępnie a następnie wyżarza się w temperaturze około 600°C przez co najmniej 2 godziny w atmosferze ochronnej, po czym ponownie ciągnie się go z zastosowaniem wyżarzania międzyoperacyjnego w temperaturze około 600°C przez co najmniej 2 godziny w atmosferze ochronnej, otrzymując drut bimetalowy, znamienny tym, że kompozyt, którego rdzeń z drutu w gatunku AgMe, gdzie Me jest Cd lub substytutem Cd, owinięty taśmą z czystego Ag, ciągnie się wstępnie z sumarycznym zgniotem powyżej 20%, a po wyżarzeniu go, ponownie ciągnie się go w kilku ciągach z sumarycznymi zgniotami 20 - 65% i wyżarza się go dyfuzyjnie pomiędzy poszczególnymi operacjami ciągnienia, a tak otrzymany drut bimetalowy Ag/AgMe odtłuszcza się, a następnie wyżarza rekrystalizująco w temperaturze około 600°C przez około 0,5 godziny w atmosferze gazu obojętnego, po czym drut umieszcza się w komorze pieca, w której atmosferę stanowi czysty tlen i podgrzewa się drut w tej atmosferze do temperatury około 800°C i wygrzewa się go w niej przez co najmniej kilkanaście godzin, aż do czasu całkowitego utlenienia Me w rdzeniu i otrzymania utlenionego wewnętrznie drutu płaszczowego.

PL 209 735 B1

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że utleniony wewnętrznie drut dodatkowo poddaje się dalszemu ciągnieniu do wymiaru końcowego, stosując w trakcie ciągnienia minimalny zgniot sumaryczny 20%.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że korzystnie, utleniony drut o wymiarze końcowym lub utleniony drut w trakcie ciągnienia do wymiaru końcowego poddaje się wyżarzaniu rekrystallzującemu w temperaturze około 600°C i w czasie około 0,5 godziny.