DE1209223B

DE1209223B - Sinterkontaktkoerper mit zwei oder mehreren Schichten

Info

Publication number: DE1209223B
Application number: DES75926A
Authority: DE
Inventors: Dr Techn Habil Horst Schreiner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-09-26
Filing date: 1961-09-26
Publication date: 1966-01-20
Also published as: GB1021911A; FR1335263A; US3226517A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIh

Deutsche Kl.: 21 g - 32

Nummer: 1209 223

Aktenzeichen: S 75926 VIII c/21 g

Anmeldetag: 26. September 1961

Auslegetag: 20. Januar 1966

Es sind bereits Kontaktkörper bekannt, auf deren Kontaktschicht aus einem schlecht lötbaren Material eine gut lötbare Schicht durch Pressen oder Sintern aufgebracht ist.

Ferner sind Kontaktkörper bekanntgeworden, die aus einem Kontaktmaterial und einem gut schweißbaren Metall aufgebaut sind, z. B. aus Silber, Kupfer oder deren Legierungen als Kontaktmaterial und aus Eisen, Nickel, Monel oder einem ähnlich gut schweißbaren Metall. Die Herstellung erfolgt so, daß das Kontaktmaterial und das gut schweißbare Metall übereinander plattiert werden und dann durch Ausstanzen, Prägen oder Schneiden die Kontaktkörper gewonnen werden. Dieses Verfahren ist verhältnismäßig teuer und führt bei hohen elektrischen und thermischen Belastungen der fertigen Kontakte gelegentlich zu Ablösungen der Schichten.

Nach einem weiteren bekannten Verfahren wird die Verbindung zwischen schlecht schweißbaren Schichten dadurch erreicht, daß die Sinterkontaktschicht mit Silberstücken belegt wird. Eine Verbindung zwischen der Kontaktschicht und der Schweißunterlage wird durch einen kombinierten Tränk- und Lötprozeß erreicht.

Diesen bekannten Kontaktkörpern und Herstellungsverfahren gegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Kontaktkörper zu schaffen, der sich einfacher, billiger und unter sicherer Verbindung der Kontaktschicht mit dem Träger herstellen und aufbringen läßt.

Die Erfindung bezieht sich demgemäß auf einen Sinterkontaktkörper mit zwei oder mehreren Schichten aus verschiedenem Material.

Erfindungsgemäß besteht ein solcher Kontaktkörper aus einer Schicht eines schlecht schweißbaren Kontaktmaterials (Kontaktschicht) und einer mit dieser zusammengesinterten Schicht eines gut schweißbaren Metalls, z. B. Eisen, Nickel oder Monel (Schweißschicht), und ist auf pulvermetallurgischem Wege als Kontaktkörper in Fertigform hergestellt. Hierdurch ist eine wirtschaftlichere Fertigung als bisher möglich.

Bestehen die Kontaktschicht und die Schweißschicht aus Materialien, die auf dem Sinterwege nicht einwandfrei verbunden werden können, so weist der Kontaktkörper zwischen Kontaktschicht und Schweißschicht eine aus einer Metallpulverschicht gewonnene Zwischenschicht auf, die mit den beiden anderen Schichten auf dem Sinterwege verbunden ist. Für die Zwischenschicht muß also ein Material verwendet werden, das mit dem Material der beiden anderen Schichten auf dem Sinterwege verbunden werden kann.

Zur Erläuterung der Erfindung und zur Verdeut-Sinterkontaktkörper mit zwei oder mehreren
Schichten

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Dr. techn. habil. Horst Schreiner, Nrünberg

lichung des durch sie erzielten Fortschrittes gegenüber dem Stand der Technik wird auf die Zeichnung verwiesen. Es zeigt

F i g. 1 den Herstellungsgang eines Kontaktkörpers nach dem oben erwähnten Stand der Technik,

F i g. 2 den Herstellungsgang eines Sinterkontaktkörpers gemäß der Erfindung.

Die schematische Darstellung in den Figuren bedarf keiner Erläuterung, man erkennt unmittelbar die wesentliche Vereinfachung, die durch das Verfahren nach der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik erreicht wird.

Der erfindungsgemäße Kontaktkörper wird durch Schweißen mit dem Kontaktträger verbunden. Es ist möglich — und dies ist ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kontaktkörpers gegenüber dem Stand der Technik —, ohne zusätzlichen Aufwand die Form der Schweißschicht dem zum Aufschweißen des Kontaktkörpers auf den Kontaktträger zur Anwendung gelangenden Schweißverfahren anzupassen. So kann z. B. im Fall, daß die Materialien der Schweißschicht und des Trägers die Anwendung des Buckelschweißverfahrens ermöglichen bzw. erfordern, die Schweißschicht ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand mit entsprechenden Buckeln versehen werden. Dies ist z. B. der Fall, wenn die Schweißschicht aus Eisen, Nickel oder Monel besteht. Wird darüber hinaus als Trägermetall ein niedriger als jene Metalle schmelzendes Metall, z. B. Bronze oder Messing, verwendet, so läßt sich der Kontaktkörper stumpf auf den Träger aufschweißen, und die Schweißschicht kann also eine ebene Fläche haben. In jedem Fall kann die sich aus dem Schweißverfahren ergebende Form der Schweißschicht durch entsprechende Form des Preßstempels ohne zusätzlichen Aufwand erreicht werden.

In Fällen, bei denen es darauf ankommt, daß der Kontaktwerkstoff eine möglichst hohe Dichte aufweist,

509 779/340

kann der Kontaktkörper nach der Erfindung durch Nachpressen praktisch bis zur theoretischen Dichte verdichtet werden. Dieser Eventualfall ist ebenfalls in F i g. 2 dargestellt. Durch das Nachpressen und das dabei auftretende Fließen des Materials der Kontaktschicht und der Schweißschicht wird ein besonders maßgenauer Fertigformkontaktkörper erzielt.

Die nachfolgenden Beispiele geben Ausführungsformen und Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Kontaktkörpers an.

Beispiel 1

Für die Kontaktschicht wird eine Ag-Ni-Pulvermischung im Verhältnis 90:10 und für die Schweißschicht ein Nickelpulver verwendet. In die Preßmatrize mit einer Preßfläche von 10 mm Durchmesser werden 0,35 g Karbonylnickelpulver mit einer Korngröße unter 10 μ und darauf 1,5 g der Ag-Ni-Pulvermischung eingefüllt. Die Pressung erfolgt mit 1 t/cm², die anschließende Sinterung bei 850⁰C während einer Stunde in Wasserstoffatmosphäre. Mit 8 t/cm² wird nachgepreßt. Bei der Sinterung ergibt die Nickelschicht einen etwas stärkeren Schrumpf als die Ag-Ni-Schicht. Beim Nachpressen erhält man einen Fertigformkörper. In den Unterstempel ist ein Buckel mit einem Durchmesser von 4 mm und einer Höhe von 0,5 mm eingearbeitet. Der Kontakt kann auf einen Kontaktträger aus Eisen leicht buckelgeschweißt werden.

B e i s ρ i e 1 2

Für die Kontaktschicht wird ein Ag-C-Pulver im Verhältnis 96:4, für die Zwischenschicht Reinsilber und für die Schweißschicht Eisen verwendet. In die im Beispiel 1 angegebene Preßmatrize werden 0,4 g Carbonyleisenpulver mit einer Korngröße unter 5 μ, darauf eine Schicht von 0,2 g Elektrolysesilberpulver mit einer Korngröße unter 60 μ und darauf 0,8 g einer Pulvermischung aus 96% Elektrolysesilberpulver und 4% Graphitpulver mit einer Korngröße unter 10 μ eingefüllt und diese drei Schichten mit 1,5 t/cm² verpreßt. Die Sinterung des Preßkörpers erfolgt bei 88O⁰C während einer Stunde im Vakuum (unter 10~³ Torr). Der Sinterkörper wird mit 8 t/cm² zu einem Fertigformkörper nachgepreßt; dabei erreicht man in der Kontakt- und Schweißschicht praktisch die theoretische Dichte. Der Kontaktkörper kann auf einem Trägermetall aus Eisen einwandfrei buckelgeschweißt werden. Der Preßkörper kann bereits nach dem Sintern auf den Träger aufgeschweißt und die Nachverdichtung zusammen mit dem Trägerkörper durchgeführt werden. Wird im vorstehenden Beispiel dann die Nachverdichtung bei 3 t/cm² durchgeführt, so weisen die Kontakt- und die Zwischenschicht eine Restporosität mit einem Raumerfüllungsgrad von 0,9 bis 0,99 auf.

Wie bei den vorstehenden Beispielen können auch Kontaktmetalle wie Ag — Pb, Cu — Pb, Ag — CdO, Ag — SnO₂, Ag — Ni — Cd mit einer entsprechenden Schweißschicht versehen werden. Bei wolframhaltigen Kontaktmetallen wie W-Cu, W-Ag, W—Cu-Ni, W — Ag — Ni und W —Cu-Ag —Ni kann als gutschweißbare Schicht Ni — Cu im Verhältnis 75: 25 (Monel) verwendet werden. In diesen Fällen empfiehlt sich ein Preßdruck von 3 t/cm² und eine Sintertemperatur von 1250° C während einer Stunde in Wasserstoff. Verwendet man Ag — C als Kontaktschicht und Ag — Cu mit einem Gehalt von z. B. 8 °/o Kupfer als Schweißschicht, so kann der Kontaktkörper, ohne daß die gutschweißbare Schicht mit Buckeln versehen ist, also mit ebener Fläche, mit einem Messing- oder Bronzeträger stumpf geschweißt werden. Die Ag-Cu-Schweißschicht kann auch einen höheren Gehalt an Kupfer aufweisen und ist dann bei kleinerer elektrischer Leitfähigkeit als 40 -^- für die Stumpfschweißung besonders geeignet.

Claims

Patentansprüche:

1. Sinterkontaktkörper mit zwei oder mehreren Schichten aus verschiedenem Material, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Schicht eines schlecht schweißbaren Kontaktmaterials (Kontaktschicht) und einer mit dieser zusammengesinterten Schicht eines gut schweißbaren Metalls, z. B. Eisen, Nickel oder Monel (Schweißschicht), besteht und daß er auf pulvermetallurgischem Wege als Kontaktkörper in Fertigform hergestellt ist.

2. Sinterkontaktkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kontaktschicht und Schweißschicht eine aus einer Metallpulverschicht gewonnene Zwischenschicht vorgesehen ist, die mit den beiden anderen Schichten auf dem Sinterwege verbunden ist.

3. Sinterkontaktkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Schweißschicht in an sich bekannter Weise dem zum Aufschweißen des Kontaktkörpers auf den Kontaktträger zur Anwendung gelangenden Schweißverfahren angepaßt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 860 525;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 055 147;
USA.-Patentschrift Nr. 2 706 759;
Fachbuchreihe Schweißtechnik, Bd. 17, 1960, S. 45, Aufsatz von H. Schreiner, Abschn. 5.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen