DE2143843B2

DE2143843B2 - Verfahren zum Herstellen von Zweischichten Kontaktstucken als Formteil

Info

Publication number: DE2143843B2
Application number: DE2143843A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Rothkegel; Horst Prof.Dr.Techn. Habil. Schreiner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-09-01
Filing date: 1971-09-01
Publication date: 1973-09-27
Also published as: US3863337A; FR2151008A1; JPS4857166A; GB1406662A; FR2151008B1; IT964387B; DE2143843A1; CH562648A5; JPS5138063B2; AT319379B

Description

Zur Verringerung der Handarbeitszeiten ist eben- Menge der Trägerschicht so bemessen wird, daß die falls bekannt, einen Zweischichten· Preßkörper mit Poren der Kontaktschicht praktisch vollständig geeiner niedriger schmelzenden Schicht oberhalb der tränkt werden und auf der aufliegenden Kontakt-Schmelztemperatur dieser Schicht zu erhitzen und Stückseite eine zweite Schicht aus dem Trägermetall damit die erste Schicht zu tränken. Auch hier ent- 5 gebildet wird.

steht ein Einschichten-Durchdringungs-Verbundme- Zur Bildung der Trägerschicht eignen sich z.B. tall. Bei Verwendung von Tränküberschuß mußte Silberpulver, Kupferpulver oder ein Silber- oder bisher bei dieser Technik der unregelmäßig an- Kupfer-Legierungspulver und zur Bildung der Konhaftende Überschuß des Tränkmetalls spangebend taktschicht ein Pulver aus einem der Metalle WoIfnachbearbeitet werden (deutsche Auslegeschrift io ram, Molybdän, Rhenium, einer Mischung dieser 2 018 642). Metallpulver, einer intermetallischen Verbindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein oder Legierung dieser Metalle.

Verfahren zum Herstellen von Zweischichten-Kon- Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung und

taktstücken anzugeben, mit dem die obengenannten von Ausführungsbeispielen erläutert. An Hand der

Schwierigkeiten weitgehend überwunden werden. 15 F i g. 1 bis 3 wird das Herstellen des Zweischich-

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge- ten-Formkörpers gezeigt, wobei zunächst von der löst, daß in den Füllraum einer Matrize zur Bildung Bildung der Trägerschicht ausgegangen ist.
der Trägerschicht eine Pulverschicht aus einem Me- In F i g. 1 ist in schematischer Darstellung im tall oder einer Metallegierung mit einer niedrigeren Schnitt eine Matrize zum Pressen der Zweischich-Schmelztemperatur als der Werkstoff der Kontakt- 20 ten-Formkörper gezeigt. In den zylindrischen Füllschicht gefüllt wird, daß dann auf diese zur Bildung raum der Matrize 1 wird als Trägerschicht zunächst der Kontaktschicht eine zweite Schicht mindestens eine Pulverschicht 2 aus einem im Vergleich zur eines Pulvers aus einem hochschmelzenden Metall, Kontaktschicht niedriger schmelzenden Metall oder einer Mischung hochschmelzender Metallpulver, einer Metallegierung, z. B. aus Kupfer, Silber oder einer hochschmelzenden Metallegierung und/oder 25 einer Silber- oder Kupferlegierung, gefüllt. Auf diese einer hochschmelzenden Metallverbindung eingefüllt Schicht 2 wird eine zweite Pulverschicht 3 als Konwird, daß ferner beide Schichten zwischen zwei taktschicht aus einem hochschmelzenden Metallpul-Stempeln zu einem Zweischichten-Formkörper in an ver, wie Wolfram, Molybdän oder Rhenium, odei sich bekannter Weise verdichtet werden, daß dieser aus einer Mischung dieser hochschmelzenden Metall-Formkörper mit der Trägerschicht auf einer profi- 30 pulver oder einer hochschmelzenden Metallegierung Herten Keramikplatte mit regelmäßigen Vertiefungen dieser Metalle oder einer hochschmelzenden Metallangeordnet wird und oberhalb der Schmelztempera- verbindung, z. B. WC, Mo₂C, gegeben. Beide Pulvertur der Trägerschicht unter Schutzgas, in Inertgas schichten 2 und 3 werden zwischen den Stempeln 4 oder im Vakuum wärmebehandelt wird und daß die und 5 zu einem Zweischi ;hten-Formkörper in an sich Menge der Trägerschicht so bemessen wird, daß die 35 bekannter Weise verdichtet.

Poren der Kontaktschicht zumindest überwiegend ge- Fig. 2 /L'igt in schematischer Darstellung im tränkt werden und auf der aufliegenden Kontakt- Querschnitt den gepreßten Zweischichten-Foimkörstückseite eine zweite Schicht aus dem Trägermetall per 6. Er besteht aus der preßverdichteten Trägergebildet wird. schiebt 2' aus dem niedrigschmelzenden Metall hoher

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nicht 40 elektrischer Leitfähigkeit und der preßverdichteten erforderlich, daß in jedem Fall zunächst das Pulver Kontaktschicht 3' aus dem hochschmelzenden Mefür die Trägerschicht in den Füllraum der Matrize tall. Der Zweischichten-Formkörper 6 wird nun mit gefüllt wird. Es kann auch zunächst das Pulver für seiner Trägerschicht 2' auf eirwr profilierten Keradie Kontaktschicht in den Füllraum der Matrize ge- mikplatte9 mit regelmäßigen Vertiefungen 10 anfüllt und darauf das Pulver für die Trägerschicht ge- 45 geordnet und einer Wärmebehandlung oberhalb der geben werden. Schmelztemperatur des niedrigschmelzenden Metalls

So besteht gemäß weiterer Erfindung auch eine der Trägerschicht 2' unter Schutzgasatmosphäre, in Lösung der obengenannten Aufgabe darin, daß in Inertgas oder Vakuum unterworfen. Während der den Füllraum einer Matrize zur Bildung der Kon- Wärmebehandlung schmilzt das niedrigschmelzende taktschicht zunächst eine Schicht mindestens eines 50 Metall und füllt die offenen Poren der Kontakt-Pulvers aus einem hochschmelzenden Metall, einer schicht aus. Die Menge der Trägerschicht 2' ist so Mischung hochschmelzender Metallpulver, einer bemessen, daß sie zur Porenfüllung der Kontakthochschmelzenden Metallegierung und/oder einer schicht 3' ausreicht und der Überschuß an der Unterhochschmelzenden Metallverbindung eingefüllt wird, seite der Kontaktschicht eine Trägerschicht bildet,
daß diese Schicht zwischen zwei Stempeln mit einem 55 F i g. 3 zeigt in schematischer Darstellung ein Oberstempel mit profilierter Preßfläche in Form re- Schliffbild des Zweischichten-Kontaktstückes 6 nach gclmäßiger Vertiefungen verdichtet wird, daß darauf der Wärmebehandlung. Mit 11 ist die Kontaktschicht eine zweite Schicht aus einem Pulver aus Metall oder bezeichnet, die aus dem hochschmelzenden Metall 12 einer Metallegierung mit einer niedrigeren Schmelz- und dem niedrigschmelzenden Metall 13 besteht. Mit temperatur als der Werkstoff der Kontaktschicht ge- 60 2" ist die Trägerschicht bezeichnet, die aus der füllt wird, daß beide Schichten zwischen zwei Stein- überschußmenge des niedrigschmelzenden Metalls pein zu einem Zweischichlen-Formkörper in an sich besteht.

bekannter Weise verdichtet weiden, daß dieser Zum Herstellen von Kontaktstücken mit einer bal-

Formkörper mit der Trägerschicht auf einer profi- ligen Kontaktschicht ist es vorteilhaft, wie in F i g. 4 lierten Keramikplatte mit regelmäßigen Vertiefungen 65 schematisch dargestellt ist, in dem Hohlraum der

angeordnet wird und oberhalb der Schmelztempera- Matrize 1 einen Unterstempel 16 mit einer konkaven

tür der Trägerschicht unter Schutzgas, in Inertgas Preßflächc entsprechend der gewünschten balligen

oder im Vakuum wärmebchandelt wird und ^aß die Kontaktform zu verwenden. In den Hohlraum wird

zunächst das hochschmelzende Metallpulver 3 für die bis 0,3 mm, verbleibt. Die Wärmebehandlung des Kontaktschicht eingefüllt und mit dem Oberstem- Zweischichten-Formkörpers erfolgt bei 1100° C pel 5 vorverdichtet. Nach Ausfahren des Oberstem- oberhalb der Schmelztemperatur des Silben pels 5 wird das niedrigschmelzende Metallpulver 2 (960° C), während einer Stunde in H₂-Atmosphäre für die Trägerschicht eingefüllt und beide Pulver- 5 oder in Ammoniak-Spaltgas. Für eine wirtschaftliche schichten mit dem Oberstempel 5 verdichtet. Der Preßtechnik wird an die verwendeten Metallpulvei Preßdruck zum Pressen der Kontaktschicht kann die Forderung guter Fließeigenschaften gestellt. Irr kleiner, gleich oder größer sein als der Preßdruck 60° C-Trichter und einer Düse mit einem Durchzum Verdichten des Zweischichten-Preßkörpers. Der messer von 4 mm soll die Fließdauer t_Fi < 40s/ Preßdruck zum Verdichten der Kontaktschicht 3 io 100 g betragen. Falls die Ausgangspulver diese Fließkann gleich oder größer sein als der Preßdruck zum eigenschaften nicht besitzen, sind die Pulver durcl· Verdichten beider Schichten. bekannte Granulationsverfahren zur geeigneter

Die Preßflächen der Preßstempel können vorteil- Fließfähigkeit zu bringen.

hafterweise profiliert sein. Als günstiges Profil hat Nach der Wärmebehandlung wird ein WAg-Zwei-

sich ein rauten- oder wabenförmiges Profil erwiesen. 15 schichten-Kontaktstück mit einer Silberschicht aui

Der Vorteil dieser profilierten Preßflächen besteht der Trägerseite erhalten, das unmittelbar durch Lö-

darin, daß nach Aufpressen der Trägerschicht aus ten oder Schweißen mit dem Trägermetall verbunder

dem niedrigschmelzenden Metall die Profilfläche er- werden kann. Das Bruchgefüge und der Querschlifi

halten bleibt. Nach der Wärmebehandlung füllt das durch das Kontaktstück zeigen ein praktisch poren-

niedrigschmelzende Metall der Trägerschicht die zu- ao freies Gefüge von WAG und eine zweite Schicht vor

gänglichen Poren der Kontaktschicht aus und der porenfreiem Rcinsilber.

Tränküberschuß füllt die Vertiefungen der profilier- In F i g. 6 sind die Abhängigkeit der Wolfram-

ten Fläche an. Beispielsweise konnte bei einem WAg dichte vom Preßdruck und der Raumerfüllungsgrac

50-Kontakt auf der Trägerschicht aus Reinsilber, die für die preßverdichtete Wolframschicht graphisch

an der unteren Kontaktfläche die Vertiefungen aus- 25 dargestellt. Auf der Abszisse ist der Preßdruck P ir

füllt, eine einwandfreie Lötverbindung mit den übli- Mp/cm², auf der linken Ordinate die Dichte s ir

chen Trägermetallen erzielt werden. Ein weiterer g/cm³ und auf der rechten Ordinate der Raumerfül-

Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß die Sei- lungsgrad r aufgetragen. Das Porenvolumen dei

tenflächen des Kontaktstückes von dem niedrig- preßverdichteten Wolframschicht kann unmittelbar

schmelzenden Metall der Trägerschicht nicht zu 30 aus dem Raumerfüllungsgrad berechnet werden. Dif

stark überzogen werden. Porosität ist gleich 100 · (1-r).

In F i g. 5 ist in einer schematischen Darstellung Es ist allgemein gültige Ansicht der Fachwelt, da£

ein balliges Kontaktstück im Querschnitt dargestelt. Sintertränkkontaktstücke in der Kontaktschicht mög-

Mit 2" ist die Trägerschicht und mit 11 die ballige liehst porenfrei verwendet werden sollen. Messunger

Kontaktschicht bezeichnet. 35 des Abbrandwertes im Lichtbogen bei 350A Maximalstrom (Imax) haben ergeben, daß bei WAg 3C

Beispiel 1 und WCu30 bei einer Restporosität von 5% in dei

Kontaktschicht der Abbrandwert gegenüber dem po-

Zur Herstellung eines Zweischichten-Kontaktstük- renfreien Kontaktwerkstoff nur 10 ">/o ansteigt. Ers kes mit einer Kontaktschicht aus Wolfram-Silber 4° bei weiterem Anstieg der Restporosität auf 10 °/o ver-(WAg) und einer Trägerschicht aus Silber (Ag) als doppelt sich der Abbrandwert. Bei technischen Kon-Fertigformteil wird wie folgt vorgegangen: In eine taktwerkstoffen aus WAg und WCu kann daher ein« Preßmatrize aus den üblichen Werkstoffen, z. B. Restporosität von < 5 °/o vorhanden sein, ohne dal Stahl, wird eine Schicht aus Elektrolysesilberpulver die Kontaktstückqualität vermindert wird,
der Teilchengröße <Ο7μπι und darüber eine Schicht 45 B e i s ρ i e 1 2
aus Wolframpulver, das durch Reduktion aus WoIf-

ramtrioxid (WO₃) gewonnen wurde, mit der Teil- An Stelle der Wolframpulverschicht im Beispiel 1

chengröße <45 um gefüllt. Die Füllhöhen der beiden kann eine Schicht aus Molybdänpulver, Rheniumpul·

Schichten werden der gewünschten Kontaktstück- ver oder Nickelpulver verwendet werden. Im übriger

höhe des Fertigformteiles angepaßt. Die beiden auf- 50 wird wie im Beispiel 1 verfahren,

einandergefüllten Pulverschichten werden gemeinsam Beispiel 3
zu einem kantenfesten Zweischichten-Formkörper

verdichtet. Der Preßdruck bestimmt die Endzusam- An Stelle der Silberpulverschicht im Beispiel 1

mensetzung der Kontaktschicht. Mit steigendem kann eine Schicht aus Kupferpulver oder ein«

Preßdruck wird das Porenvolumen der Wolfram- 55 Schicht aus einem Silber- oder Kupferlegierungspul-

schicht vermindert. Während der Wärmebehandlung ver verwendet werden. Im übrigen wird wie im Bei

oberhalb der Schmelztemperatur des Silbers — der spiel 1 verfahren.

Zweischichten-Formkörper liegt hierbei mit der Beispiel 4
Trägerschicht auf der mit regelmäßigen Vertiefungen

versehenen Fläche einer Keramikplatte — wird das 60 Für die Kontaktschicht wird eine Metallpulvermi

offene zugängliche Porenvolumen der Kontaktschicht schung aus Wolfram Η- 10 °/o Rhenium verwendet

mit Silber angefüllt. Eine wesentliche Veränderung Die übrigen Maßnahmen entsprechen denen im Bei

des Porenvolumens des Wolframgerüstes während spiel 1.

dieser Wärmebehandlung tü*i nicht auf. Die Höhe Beispiel 5

der Silberschicht ist so bemessen, daß das Porenvolu- 65 ^H

men der Kontaktschicht damit praktisch vollständig Zur Bildung der Kontaktschicht wird eine Mi-

angefüllt wird und eine Restmenge für eine Silber- schung von Wolframpulver und Nickelpulver ver

schichtdicke von 0,1 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,2 wendet. Wegen der elektrischen Leitfähigkeit betrag

der Nickelanteil weniger als 1 %, vorzugsweise weniger als 0,2%. An Stelle des Nickelzusatzes können auch andere Metallzusätze zum hochschmelzenden Metallpulver zur Verbesserung der Benetzungsfähigkeit durch das Tränkmetall zugesetzt werden. Im übrigen wird im Beispiel 1 verfahren.

Beispiel 6

Für die Bildung der Kontaktschicht wird ein Legierungspulver aus WRe 10 oder WMo (Mischkristalle) verwendet. Die übrigen Verfahrensschritte entsprechen denen im Beispiel 1.

Beispiel 7

Zur Bildung der Kontaktschicht wird ein WC-Pulver oder ein Mo,C-Pulver verwendet. Im übrigen wird wie im Beispiel 1 verfahren.

Beispiel 8

Zur Bildung der Kontaktschicht wird eine Mischung aus einem WC- und W-Pulver verwendet. Im übrigen wird wie im Beispiel 1 verfahren.

Dem Metallpulver für die Trägerschicht kann eine Benetzungskomponenle zugefügt werden, bei Verwendung von Kupferpulver z. B. ein Zusatz von Titan-Pulvpr.

In den F i g. 7 bis 10 ist das Herstellen eines Zweischichten-Formkörpers schematisch dargestellt, wobei zunächst von der Bildung der Kontaktschicht ausgegangen ist.

Wie in F i g. 7 dargestellt ist, wird in den zylindrischen Füllraum der Matrize 1 zur Bildung der Kontaktschicht eine Pulverschicht 3 aus dem hochschmclzcnden Metallpulver gefüllt. Mit 23 ist der obere Preßstempel mit der profilierten Preßfläche 24 und mit 16 der untere Preßstempel mit der konkaven Preßfläche bezeichnet. Wie in F i g. 8 gezeigt ist, wird die Pulverschicht mit dem profilierten Oberstempel 23 zu dem Preßkörper 3' verdichtet. Darauf wird oberhalb des Preßkörpers 26 eine zweite Schicht 2 mit dem Pulver aus dem nicdrigschmelzenden Metall angefüllt (Fig. 9). Fig. 10 zeigt wie beide Schichten mittels der Stempel 23 und 16 zu einem Zweischichten-Formkörper 28 verdichtet werden. F i g. 11 zeigt diesen Zweischichten-Formkörper 28 nach dem Ausstoßen aus der Matrize. Nach dem zweiten Preßvorgang bleiben die regelmäßigen Vertiefungen in der Kontaktschicht 3' erhalten und sind von dem aufgepreßten Metallpulver aus dem niedrigschmelzenden Metall der Trägerschicht 2' ausgefüllt. Der Formkörper 28 wird nun, wie in F i g. 12 gezeigt ist, mit der Trägerschicht 2' auf einer profilierten Keramikplatte 9 angeordnet, die eine profilierte Oberfläche mit regelmäßigen Vertiefungen 10 besitzt. Nach der Wärmebehandlung oberhalb der Schmelztemperatur der nicdrigschmelzenden Trägerschicht entsteht, wie in F i g. 13 gezeigt, ein Zweischichten-Kontaktstück als Formteil 32, das in seiner Kontaktschicht 11 aus dem hochschmelzenden Gerüst besteht, dessen Poren mit der niedrigschmelzenden Komponente praktisch vollständig getränkt sind und auf der aufliegenden Kontaktstückseite eine zweite Schicht 2" aus dem Trägermetall besitzt. Die Profilierung 10 der Keramikplatte 9 bewirkt die gleichmäßige Aufteilung ues Trägcrmetalls nach dem Aufschmelzen und Tränken des porenhaltigen Gerüstes auf der Kontaktstückunterseite.

Das nachfolgende Beispiel soll dieses Verfahren näher erläutern.

Beispiel 9

Zur Herstellung eines Zweischichten-Kontaktstükkes mit einer Kontaktschicht aus Wolfram-Silber (WAg) und einer Trägerschicht aus Silber (Ag) als Fertigformteil wird wie folgt verfahren: In einer Preßmatrize aus Stahl wird eine Schicht aus WoIframpulver der Teilchengröße < 45 μηι, das durch Reduktion aus WO₃ gewonnen wurde, gefüllt und mit einem wabenförmig profilierten Oberstempel mit 4 Mp/cm² verdichtet. Der Wolframpreßkörper hat eine Dichte von 12,6 g/cm³, entsprechend einem Raumerfüllungsgrad von 0,655. Der Füllraum oberhalb des Wolframpreßkörpers wird so eingestllt, daß die darüber gefüllte Schicht aus Elektrolysesilberpulver der Teilchengröße < 37 μηι zur Porenfüllung ausreicht und eine zweite Schicht der Dicke 0,3 mm

ao bildet. Die beiden Schichten werden gemeinsam mit 4 Mp/cm² zu einem Zweischichten-Formkörper zusammengepreßt. Nach dem Ausstoßen wird der kantenfeste Formkörper mit der Silberschicht nach unten auf eine profilierte Keramikplatte gelegt, deren Oberfläche regelmäßige wabenförmige Vertiefungen der Fläche 2 · 2 mm² und der Tiefe 0,5 mm besitzt. Die darauffolgende Wärmebehandlung erfolgt in Wasserstoff bei HOO⁰C im Durchstoßofen. Die mittlere Verweilzeit in der temperaturkonstanten Zone beträgt etwa 60 Minuten. Nach dem Abkühlen des wärmebehandelten Kontaktstückes zeigt dies ein praktisch porenfreies Gefüge in der WAg-Kontaktschicht; auf der Silberträgerseite sind die in die Kontaktschicht eingepreßten Vertiefungen mit Silber ausgefüllt. Die Silberschichtdicke liegt zwischen 0,1 und 0,5 mm. Die größte Schichtdicke von 0,5 mm wird an den tiefsten Stellen der Vertiefungen erreicht. Die Oberfläche der WAg-Kontaktschicht ist mit einer sehr dünnen glänzenden Silberschicht überzogen, und zwar mit einer Schichtdicke <5 [im.

Nachfolgend sind die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens nochmals zusammenfassend aufgezeigt.

Bisher bestand die Meinung, daß mit der bekannten Sinter-Tränktechnik keine Zweischichten-Fertigformkontaktstückc innerhalb der Feinloleranz nach DIN 7151 erhalten werden können. Es war daher überraschend, daß es bei der Kombination der Zweischichten-Preßtechnik mit der Sinter-Tränktechnik durchaus möglich ist, Zweischichten-Formteile herzustellen, bei denen sogar auf die übliche Nachpreßtechnik, die zur Erzielung enger Endtoleranzen angewendet wird, verzichtet werden kann.

Bisher waren für Tränkwerkstoffe zwei Vorgänge erforderlich. Im ersten Preßvorgang wurde ein Gerüst der höher schmelzenden Komponente gepreßt und nach dem Sintern dieses Gerüst in einer zweiten Wärmebehandlung mit einer vorgegebenen Tränkmenge in Form eines zweiten Preßkörpers getränkt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist nur ein Preßvorgang und in Sonderfällen ein zusätzlicher Zwischcnpreßvorgang erforderlich.

Das neue Verfahren bietet die Möglichkeit dei Herstellung eines Zweischichten-Durchdringungsver-

bi ndwerkstoffcs in einer einzigen Wärmebehandlung (7 oberhalb der Schmelztemperatur des Metalls dei Trägerschicht).

Ein weiterer Vorteil besteht in der Einsparung

einer kostspieligen Nachbearbeitung. Während die bisherigen Durchdringungsvcrbundmctallc nach der üblichen Tränktechnik mit einem Tränküberschuß arbeiten mußten, trafen auf der Tränkseite Unregelmäßigkeiten der Oberfläche durch diesen Tränküberscliuß auf. Die endgültige Form konnte nur durch spangebende Bearbeitung dieser Flächen erreicht werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist dagegen die Tränkmenge als zweite Schicht des Formpreßkörpers so dosiert, daß nach der Wärmebehandlung die flüssige Phase der Trägerschicht als überwiegender Teil durch das poröse Gerüst aufgesaugt wird und nur ein Teil des Überschusses der Trägerschicht eine praktisch ebene einwandfrei lötbarc Fläche als zweite Schicht auf dem Kontaktstück verbleibt.

Ein anderer wesentlicher Fortschritt wurde durch die sehr wirtschaftliche Herstellungsmethode (nur ein Preßvorgang — eventuell ein Zwischenpreßvorgang — und nur eine Wärmebehandlung bei der Kontaktslückhcrslellung) erreicht. Dadurch können derartige. Kontaktstücke zu niedrigen Herstellungskosten gefertigt werden. Eine zusätzliche Kosteneinsparung wird dadurch erzielt, daß die Zweischichten-Kontaktstücke als Formteile nicht mehr spangebend bearbeitet werden müssen.

Außerdem wird durch das Verfahren gemäß der Erfindung eine Ausschußrate vermieden, die bei der üblichen Sintertränktechnik auftritt. Bei dieser Technik werden die gesinterten Preßkörper aus der Kontaktschicht auf oder unter einen Preßkörper aus dem Tränkmetallpulver gelegt. Die aufeinandergelegten

ίο Teile werden durch einen Durchlauf- oder Durchschubofen geleitet. Durch die dabei auftretenden Erschütterungen verrutscht ein Teil gegeneinander, wodurch ein Ausschuß infolge von Fehltränkungen entsteht. Dieser Fehler kann auch durch Verwendung von Keramikformteilen nicht sicher vermieden werden. Bei zu enger Keramikpassung steigt das Tränkmetall zwischen die Keramikringe und Kontaktteile, so daß keine Formteile mehr erhalten werden. Dagegen werden beim Verfahren gemäß der Erfindung

diese Fehler vermieden. Vor allem bei größeren, hohen Kontaktstücken und bei kleinen Kontaktstücken zeigt sich der erhebliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

3. Anwendung des Verfahrens nach An- Patentansprüche: spruchl oder 2 auf Silberpulver, Kupferpulver oder ein Silber- oder Kupfer-Legierungspulver

1. Verfahren zum Herstellen von Zweischich- für die Trägerschicht und auf ein Metallpulver ten-Kontaktstücken als Formteil bestehend aus 5 aus einem der Metalle Wolfram, Molybdän, Rheeiner ebenen oder balligen abbrandarmen Kon- nium, einer Mischung dieser Metallpulver, einer taktschicht und einer gut lötbaren und/oder gut intermetallischen Verbindung oder Legierung schweißbaren Trägerschicht, dadurch ge- dieser Metalle für die Kontaktschicht,
kennzeichnet, daß in den Füllraum einer

Matrize (1) zur Bildung der Trägerschicht eine io

Pulverschicht (2) aus einem Metall oder einer

Metallegierung mit einer niedrigeren Schmelztemperatur als der Werkstoff der Kontaktschicht

gefüllt wird, daß dann auf die zur Bildung der Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum

Kontaktschicht eine zweite Schicht (3) minde- 15 Herstellen von Zweischichten-Kontaktstücken als stens eines Pulvers aus einem hochschmelzenden Formteil bestehend aus einer ebenen oder balligen Metall, einer Mischung hochschmelzender Me- abbrandarmen Kontaktschicht und einer gut lötbaren tallpulver, einer hochschmelzenden Metallegie- und/oder gut schweißbaren Trägerschicht,
rung und/oder einer hochschmelzenden Metall- Bei der Herstellung von Kontaktstücken besteht

verbindung eingefüllt wird, daß ferner beide 20 eine Schwierigkeit darin, einen Kontaktwerkstoff Schichten (2,3) zwischen zwei Stempeln (4,5) zu herzusteilen, der neben einem möglichst kleinen Abeinem Zweischichten-Formkörper (6) in an sich brand im Lichtbogen auch eine kleine Schweißkraft bekannter Weise verdichtet werden, daß dieser beim Schalten von Kurzschlußströmen aufweist, da-Formkörper (6) mit der Trägerschicht (7) auf mit die Kontaktstücke unter diesen Schaltbedinguneiner profilierten Keramikplatte (9) mit regelmä- 25 gen nicht verschweißen. Weiterhin soll die Schaltßigen Vertiefungen (10) angeordnet wird und kammer nach Nennstrom- und Kurzschlußschaltunoberhalb der Schmelztemperatur der Träger- gen hochspannungsfest sein. Die geschlossenen Konschicht (7) unter Schutzgas, in Inertgas oder im taktstücke sollen ferner einen niedrigen Kontakt-Vakuum wärmebehandelt wird und daß infolge widerstand haben, damit die Erwärmung bei Dauerder bemessenen Pulvermenge für die Träger- 30 nennstrom nicht zu hoch ansteigt. Außerdem soll das schicht die Poren der Kontaktschicht (11) prak- Kontaktstück mit dem Trägermetall sicher verbuntisch vollständig getränkt werden und auf der den werden können. Darüber hinaus sollen die Konaufliegenden Kontaktstückseite eine zweite taktstücke in großen Stückzahlen möglichst wirt-Schicht (14) aus dem Trägermetall gebildet wird. schaftlich hergestellt werden können. Bei derartigen

2. Verfahren zum Herstellen von Zweischich- 35 Verbundwerkstoffen ist es schwierig, mit wirtschaftliten-Kontaktstücken als Formteil bestehend aus chem Fertigungsaufwand die obengenannten Zweieiner ebenen oder balligen abbrandarmen Kon- Schichtenkontakte als Fertigformteile herzustellen, taktschicht und einer gut lötbaren und/oder gut Um einen kleinen Abbrand im Lichtbogen zu erzieschweißbaren Trägerschicht, dadurch gekenn- len, soll der Kontaktwerkstoff eine möglichst kleine zeichnet, daß in den Füllraum einer Matrize (21) 40 Porosität aufweisen. Ein kleiner Abbrand wird erzielt zur Bildung der Kontaktschicht zunächst eine durch Kombination eines hochschmelzenden Metalls, Schicht (22) mindestens eines Pulvers aus einem z.B. Wolfram, mit einem niedrigschmelzenden Mehochschmelzenden Metall, einer Mischung hoch- tall hoher elektrischer Leitfähigke't, z. B. Silber,
schmelzender Metallpulver, einer hochschmelzen- Es ist bekannt, aus zwei verschiedenen Pulverden Metallegierung und/oder einer hochschmel- 45 schichten durch Aufeinanderfüllen und Pressen einen zenden Metallverbindung eingefüllt wird, daß Zweischichten-Preßkörper herzustellen, der unter der diese Schicht zwischen zwei Stempeln (23, 25) Schmelztemperatur beider Schichten zu einem Zweimit einem Oberstempel (23) mit profilierter Preß- schichten-Sinterkörper gesintert wird (»Pulvermetalfläche in Form regelmäßiger Vertiefungen (24) lurgie elektrischer Kontakte«, Springer-Verlag Berverdichtet wird, diß darauf eine zweite Schicht 50 Hn, 1964, S. 148/149 und S. 211 bis 213; »Gesin-(27) aus einem Pulver aus Metall oder einer Me- terte mehrschichtige Fertigformkontakte«, Siemenstallegierung mit einer niedrigeren Schmelztempe- Zeitschrift 36, 1962, S. 804 bis 808). Da die Verzahratur als der Werkstoff der Kontaktschicht gefüllt nung der beiden Pulverschichten in der Größe der wird, daß beide Schichten zwischen den beiden Pulverteilchen liegt, kann durch Einebnen der ersten Stempeln (23, 25) zu einem Zweischichten-Form- 55 Schicht bzw. Vorpressen dieser Schicht eine ebenere körper (28) in an sich bekannter Weise verdichtet Berührungsfläche zwischen beiden Schichten erreicht werden, daß dieser Formkörper (28) mit der werden.

Trägerschicht (29) auf einer profilierten Kera- Weiterhin ist die Sinter-Tränktechnik bekannt,

mikplatte (30) mit regelmäßigen Vertiefungen Hierbei wird aus der höher schmelzenden Kompo-(31) angeordnet wird und oberhalb der Schmelz- 60 nente ein Gerüst gepreßt und gesintert und ein zweitemperatur der Trägerschicht unter Schutzgas, in ter Preßkörper aus einer niedriger schmelzenden Inertgas oder im Vakuum wärmebehandelt wird Komponente in einer zweiten Wärmebehandlung, im und daß infolge der bemessenen Pulvermenge für sogenannten Tränkvorgang, dem Gerüst auf- oder die Trägerschicht die Poren der Kontaktschicht untergelegt, wobei es nach dem Aufschmelzen des (33) praktisch vollständig getränkt werden und 65 zweiten Preßkörpers zu einer Tränkung des Gerüstes auf der aufliegenden Kontaktstückseite eine kommt. Bei dieser Technik entsteht ein Durchdrinzweite Schicht (34) aus dem Trägermetall gebil- gungs-Verbufidmetall (z.B. WCu) als Einschichtendet wird. kontaktstück.