DE2152327C3

DE2152327C3 - Einlagerungsverbundwerkstoff für pulvermetallurgisch hergestellte elektrische Kontakte

Info

Publication number: DE2152327C3
Application number: DE2152327A
Authority: DE
Inventors: Terrence Ardern Horton Northampton Davies (Grossbritannien)
Original assignee: Square D Co
Current assignee: Schneider Electric USA Inc
Priority date: 1970-10-21
Filing date: 1971-10-20
Publication date: 1975-01-02
Also published as: DE2152327B2; CA967787A; DE2152327A1; FR2111546A5; GB1313359A; US3778257A

Description

Das Rutheniumoxid ist ein elektrisch leitendes

35 Oxid, das einen sehr kleinen spezifischen elektrischen Widerstand hat, und es ist in dem Verbundwerkstoff als feine gleichmäßige Dispersion enthalten. Die Dichte des Verbundwerkstoffes kann, wenn gewünscht, durch Nachpressen mit einem Druck von 40 etwa 6 bis 7 l/cm² auf wenigstens 95 °/o der maxi-

Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff für malen theoretischen Dichte gesteigert werden,
pulvermetallurgisch hergestellte, innenoxidierte elek- Der auf diese Weise hergestellte Verbundwerkstoff

trische Kontakte, insbesondere mit geringer Kontakt- hat einen konstanten geringen Kontaktwiderstand bei kraft. kleinen Kontaktkräften, wobei Hisse Eigenschaften

Verbundwerkstoffe zur Herstellung von elek- 45 über mehrere Jahre und unter ltmosphärischen Betrischen Kontakten sind bekannt. dingungen erhalten bleiben, bei denen die bekannten

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kontaktmaterialien auf Silberb?jis, wie z. B. Silber-Verbundwerkstoff der eingangs genannten Art hin- Cadmiumoxid oder Silber alkin anlaufen und korsichtlioh seiner Kontakteigenschaften zu verbessern. radieren.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß 50 Das Sintern und Oxidieren kann in einem Arbeits-

er aus einer Silbermatrix Erit 0,1 bis 13 Atomprozent gang erfolgen, wobei die Preßkörper in Luft bei

darin feinverteiltem Rutheniumoxid besteht. einer Temperatur von etwa 930° C und über eine

Vorteilhafterweise beträgt der Anteil des Ruthe- Zeit von etwa 1 Stunde erwärmt werden. Die Dichte

niumoxids 1,3 Atomprozent des Verbundwerkstoffes beträgt danach etwa 80 %

Bei der Herstellung des Verbundwerkstoffes wird 55 der maximalen theoretischen Dichte,
feines unregelmäßiges Silberpulver und ultrafeines Das gleichzeitige Sintern und Oxidieren der Preß-

Rutheniumpulver gemischt, wobei der Anteil des körper führt bei einem Anfangsdruck von etwa Rutheniums zweckmaßigerweise etwa 0,1 bis etwa 1,5 t/cm² zu einer Schrumpfung, während es bei 10,0 Atomprozent beträgt einem Anfangsdruck von etwa 3 t/cm² zu einer Aus-

Beide Pulver sollen möglichst fein sein, wobei die 60 dehnung führt.

Teilchengröße des Silberpulvers 20 μΐη und die des Wenn während des Sinterns das Silber rekristalli-

Rutheniumpulvers 5 μΐη nicht übersteigen sollte. siert und das Kornwachstum beginnt, so wachsen die Durch die Verwendung feiner Pulver wird eine gleich- Körner bis sie auf ein Rutheniumoxidteilchen stoßen, mäßige Verteilung des Rutheniums in dem Verbund- Diese setzen einem weiteren Kornwachstum Widerwerkstoff und eine schnelle Oxidation des Ruthe- 65 stand entgegen und verbleiben an den Korngrenzen, niums erreicht. wodurch diese in ihrer Lage verankert werden. Das

Die Mischung wird dann unter Verwendung ent- Rutheniumoxid ist daher überwiegend an den Kornsprechender Formen mi* einem Druck von etwa 1,56 grenzen des Silbers angeordnet.

In der nachfolgenden Tabelle wirf der Kontaktwidesstand des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes mit demjenigen von Silber und Silber-Cadmiumoxid verglichen, wobei die Kontakte vor der Untersuchung 21 Stunden lang emer feuchten H₂S-Atmosphäre ausgesetzt waren.

An Stelle des metallischen Rutheniumpulvers kann, wie bei der pulvennetallurgischen Herstellung bekannter Kontaktwerkstoffe üblich, Rutheniumoxidpulver verwendet werden, dessen Anteil 0,1 bis 13,0 Atomprozent beträgL Die Mischung aus SUber und Rutheniumoxid wird, wie oben beschrieben, verpreßt und in einer inerten Atmosphäre gesintert.

Der Verbundwerkstoff aus Silber und Rutheniumoxid ist leicht mit Weichlot lötbar, er kann ferner leicht angestaucht und auch hart gelötet werden.

Kon	Silber	Kontaktwiderstand (Ohm)	Ag-	Ag-	Ag-
takt		An	1,3 Atom-	2,6 Atom-	3,9Atom-
kraft		Ag- 10·/.	Prozent	prozent	prozent
	3,32	IU /0	RuO₁	RuO_x	RuO₂
(g)	2,90			0,165	0,150
7,0	2,50	0,36	0,034	0,011	0,030
10,3	2,15	0,13	0,008	0,005	0,009
13,6	0,28	0,032	0,009	0,009	0,003
17,0	0,20	0,014	0,006	0,006	0,003
20,3	0,12	0,011	0,003	0,006	0,003
23,6	0,13	—	0,004	0,010	0,005
27,0	—	0,007	0,003	0,012	0,003
30,3	0,04		0,003	0,012	0,003
33,6	—	0,002	0,008	0,004
37,0	0,006

Claims

bis 3,12 t/cm2 verpreßt, wodurch sich eine Rohdichte von etwa 70·/· der theoretischen Dichte ergibt. Patentansprüche- Die PreSköiper werden dann gesintert durch Er hitzen in einer neutralen oder reduzierenden Atmo-5 Sphäre, z. B. bei 98·/·N3ZlOVo R, über eine Zeit von

1. Einlagerungsverbundwerkstoff für pulver- wenigstens einer Stunde. Die obere Temperaturgrenze metallurgisch hergestellte, innenoxydierte elek- für das Sintern liegt bei dem Schmelzpunkt des SiI-trische Kontakte, insbesondere mit geringer Kon- bers, d. h. bei 960,5° C. Um die Sintergeschv= iigtaktkraft, dadurchgekennzeichnet.daß keitzu steigern, wird zweckmaßigerweise die ^teer aus einer Silbermatrix mit 0,1 bis 13 Atom- io rung bei etwa 930⁰C durchgeführt. Durch das Smprozent darin feinverteiltem Rutheniumoxid be- tem wird die Dichte des Verbundwerkstoffes auf _stejj_{t etwa} 80 bis 90% der maximalen theoretischen Dichte

gesteigert, abhängig von der Sinterzeit und der Sin-

2. Einlagerungsverbundwerkstoff nach An- tertemperatur.

spruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 15 Bei Silber-Ruthenium-Legierungen, die m einer 1,3 Atomprozent Rutheniumoxid. reduzierenden Atmosphäre gesintert werden, tritt

eine Zunahme der Abmessungen des Preßkörpers bei

3. Verfahren zur Herstellung eines Einlage- der nachfolgenden inneren Oxydation infolge einer rungsverbundwerkstoffes nach Anspruch 1 oder 2, Zunahme des Volumens des Materials auf, wenn das wobei Silberpulver mit Rutheniumpulver ge- 20 Ruthenium in Rutheniumoxid umgewandelt wird mischt, die Mischung in eine Form gepreßt und und wegen der Entstehung von Dampftaschen, die der Preßkörper gesintert und wenigstens teil- sich durch die Reaktion von Sauerstoff mit gelöstem weise innenoxidiert wird, dadurch gekennzeich- zurückgebliebenem Wasserstoff bilden können. Bei net, daß die Mischung mit einem Druck von Sinterung in einer neutralen Atmosphäre wird der etwa 1,56 t/cm² verpreßt und bei einer Tempe- as letztgenannte Effekt vermieden.

ratur von etwa 930° C über eine Zeit von etwa Die gesinterten Preßkörper werden dann innen-

1 Stunde gesintert und oxidiert wird. oxidiert, durch Erwärmen in Luft bei einer Tempe

ratur von etwa 930° C und über eine Zeit von wenigstens 1 Stunde. Durch diese Oxidation werden die 30 unter der Oberfläche liegenden Teilchen des Rutheniums vollständig in Rutheniumoxid umgewandelt, während Teilchen in größeren Tiefen nur teilweise an ihren Oberflächen oxidiert werden.