DE2635928C3 - Verfahren zum Erzeugen einer lötfähigen Oberfläche an einem Kontaktstück aus Silber und fein verteilten Graphitteilchen - Google Patents
Verfahren zum Erzeugen einer lötfähigen Oberfläche an einem Kontaktstück aus Silber und fein verteilten GraphitteilchenInfo
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- B24—GRINDING; POLISHING
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- B24C1/08—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for polishing surfaces, e.g. smoothing a surface by making use of liquid-borne abrasives
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer graphitfreien lötfähigen Oberfläche an einem
Formteil für elektrische Kontakte, das aus Silber als Grundmetall mit darin fein und gleichmäßig verteilten
Graphitteilchen bis zu etwa 5 Gew.-% besteht.
Formteile für elektrische Kontaktstücke werden vorzugsweise aus Silber hergestellt, das dieses Metall
eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit besitzt Bei Kontakten, die unter Prellen der Kontaktstücke
und unter Lichtbogenbildung geschlossen werden, kommt es jedoch zu einer Verschweißung der
Kontaktstücke, so daß diese nur unter Kraftaufwendung (sogenannte Schweißkraft) wieder voneinander getrennt
werden können. Man bevorzugt daher häufig silberhaltige Formteile, in denen Graphitteilchen fein
und gleichmäßig verteilt sind. Derartige Formteile haben außerdem den Vorteil, daß an der Kontaktfläche
der Formteile nur ein geringer Übergangswiderstand auftritt. Verfahren zur Herstellung derartiger Formteile
aus silber- und graphithaltigem Verbundwerkstoff sind in der Pulvermetallurgie bekannt
Eine Folge dieser verringerten Neigung zum Verschweißen ist jedoch, daß Formteile aus diesem
Verbundwerkstoff nicht ohne weiteres mit Trägermetallen, etwa den Stromanschlüssen, verbunden werden
können. So benetzt z. B. flüssiges Lot die graphithaltige Silberoberfläche nicht, so daß auch unter Verwendung
der üblichen Flußmittel ein Hartlöten nicht möglich ist.
Um trotzdem eine sichere Verbindung mit dem Trägermetall zu ermöglichen, werden die Formteile als
Zweischichtenstücke mit einer lötfähigen Schicht hergestellt. Die zweite Schicht kann z. B. Reinsilber oder
eine Silberlegierung sein. Bei dünnen Formteilen erhöht sich dadurch jedoch die Dicke des gesamten Teiles. So
muß z. B. bei einem zwischen 0,5 und 1 mm dicken Formteil die lötfähige Schicht aus Toleranzgründen
zwischen 0,2 und 0,3 mm betragen und nimmt daher bereits einen beträchtlichen Volumenteil des gesamten
Formteiles ein.
Bei einem anderen bekannten Verfahren werden an der Fläche des fertigen Formteiles, die später als
Lötfläche dienen soll, die Graphitteilchen durch eine Wärmebehandlung in oxidierender Atmosphäre herausgebrannt.
Dadurch entsteht in dem ursprünglich einschichtigen Formteil nunmehr eine graphitfreie
Schicht, deren Dicke bei der Herstellung in den üblichen Fertigungsöfen großen Schwankungen unterliegt. So
wurde bei Bedingungen, die für eine herausgebrannte Schicht von 0,05 mm festgelegt wurden, nur eine
Toleranz von ±0,04 mm erzielt. Diese Schichtdicke muß jedoch mindestens so groß gewählt werden, damit
beim Verlöten das flüssige Lot ausreichend in die Lötfläche eindringt und eine haltbare Verbindung
ergibt Dieses Verfahren kann daher ebenfalls nur bei dickeren Formteilen angewendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Formteil für elektrische Kontakte, das aus Silber als Grundmetall mit darin fein und gleichmäßig verteilten Graphitteilchen bis zu 5 Gew.-% besteht, eine lötfähige Oberfläche zu erzeugen, wobei nicht schon durch die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Formteil für elektrische Kontakte, das aus Silber als Grundmetall mit darin fein und gleichmäßig verteilten Graphitteilchen bis zu 5 Gew.-% besteht, eine lötfähige Oberfläche zu erzeugen, wobei nicht schon durch die
ίο Herstellung der Lötfläche eine Mindestdicke des Formteiles
vorgegeben sein soll.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Formteil einer Naßscheuerbehandlung mittels Scheuersteinen
unterzogen wird.
Die Naßscheuerbehandlung kann z.B. in einer rotierenden Trommel vorgenommen werden, die mit
den auf pulvermetallurgischem Wege durch Sintern und Pressen hergestellten, fertig geformten Formteilen,
handelsüblichen Scheuersteinen, die auch aus Kunststoff bestehen können, und einer Flüssigkeit beschickt ist.
Beim Rotieren der Trommel werden die an der Oberfläche der Formteile liegenden Graphitteilchen
durch das Scheuern aneinander und an den Scheuersteinen mechanisch herausgerissen. Gleichzeitig wird das
verhältnismäßig weiche Silber über die Oberfläche geschmiert. Die herausgewaschenen Graphitteilchen
werden von der Flüssigkeit aufgenommen und fortgespült. Da sich zwischen den scheuernden Flächen im
allgemeinen ein Flüssigkeitsfilm befindet, werden die Graphitteilchen hierbei aus der Obnrflache der Formteile
gründlich ausgewaschen und in der Flüssigkeit suspendiert, ohne daß es zu einem Verschmieren des
Graphites auf der Silberoberfläche kommt.
Da die Wirkung der Flüssigkeit bei diesem Verfahren nur in dem mechanischen Auswaschen und Wegspülen
der Graphitteilchen besteht, können hierfür sehr verschiedene Flüssigkeiten, wie Alkohole, Petroleum,
Benzin, Trichlorkohlenstoff usw., verwendet werden. Tetrachlorkohlenstoff ist besonders geeignet, da er etwa
die gleiche Dicke aufweist wie Graphit, so daß die Graphitteilchen in dem Flüssigkeitsvolumen schweben.
Weniger geeignet sind Flüssigkeiten wie öle, die an der gescheuerten Oberfläche Rückstände bilden können, die
die Benetzungsfähigkeit der Oberfläche beim Löten
■»5 herabsetzen wurden. Bei der Verwendung derartiger
Flüssigkeiten müßten die gescheuerten Formteile noch mit einem Lösungsmittel gewaschen und von den
Rückständen befreit werden.
In der Regel ist Wasser eine billige und geeignete Flüssigkeit für die Naßscheuerbehandlung. Vorteilhaft
kann dem Wasser ein benetzungsförderndes Mitte, ζ. Β ein Detergenz, zugesetzt werden, wodurch das Auswaschen
und Suspendieren der Graphitteilchen verbessert wird.
Die Oberfläche von graphithaltigen Silberteilen weist eine graue Farbe auf. Es entstehen graue Striche, wenn
man mit der Oberfläche auf Papier entlangstreicht. Nach der Scheuerbehandlung weisen die erfindungsgemäßen
Formteile jedoch eine silberhelle Oberfläche auf, an der Graphiteinschlüsse nicht mehr beobachtet
werden können. Ein Querschliff zeigt, daß die Graphitteilchen nur oberflächlich ausgewaschen und die
entstehenden Hohlräume teilweise mit Silber zugeschmiert sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders dazu, auf Einschicht-Formteile eine Lötfläche
aufzubringen. Das fertige Formteil einschließlich der Lötfläche zeigt dann einen im wesentlichen einschichti-
gen Aufbau, da sich eine definierte, meßbare Dicke des
über die Oberfläche verschmierten Silbers auch im Querschliff unter dem Lichtmikroskop kaum angeben
läßt An den Stellen der Oberfläche, an denen sich vor der Naßscheuerbehandlung bereits Silberkörner befanden,
ist die »Schichtdicke« der Lötfläche durch die Größe der Silberkörper bestimmt An den anderen
Stellen, an denen ursprünglich Graphitteilchen lagen, sind die durch das Auswaschen entstandenen Hohlräume
in einer Tiefe durch Silber ausgefüllt, die sehr unterschiedlich ist und im Mittel meist etwa zwischen 0,5
und ΙΟμιη liegt Jedenfalls sind in der darunter
liegenden Schicht wieder GraDhiteinschlüsse vorhanden.
Die Tiefe der graphitfreien Oberfläche ist hierbei von
der Dauer der Naßscheuerbehandlung weitgehend unabhängig. Sind nämlich die oberflächlich sitzenden
Graphitteilchen erst einmal ausgewaschen und die entstehenden Hohlräume mit Silber verschmiert so
wird bei einem weiteren Scheuern noch Silber abgetragen bis neue, tiefer liegende Graphitteilchen
freigelegt werden, ohne daß die »Dicke« der graphitfreien Oberfläche zunimmt
Bei dem erwähnten Naßscheuern in einer Trommel wird das ganze Formteil mit einer graphitfreien
Oberfläche überzogen — also nicht nur die für die Lötung vorgesehene Lötfläche, sondern auch die
IContaktfläche, an der die Graphitteilchen zum Herabsetzen der Schweißkraft beim Schalten stärkerer
Ströme (über 10 A) gerade erwünscht sind. Dies ist jedoch kein Nachteil, da bereits beim erstmaligen
Schalten derartige Ströme im Lichtbogen eine Silberschicht, die unter 20 μιτι liegt, zerstört wird. Die
beabsichtigte Wirkung der Graphitteilchen kommt dann wieder zur Entfaltung. Im Gegenteil bewirkt die
überall gleichmäßig lötbare Oberfläche der Formteile eine Vereinfachung des Lötverfahrens, da jetzt bei
flachen Formteilen nicht mehr zwischen einer Lötfläche und einer Kontaktfläche unterschieden zu werden
braucht. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, daß die Formteile während der Naßscheuerbehandlung gleichzeitig
entgratet werden können.
Überraschenderweise läßt sich die erzeugte Oberfläche
beim Verlöten gut benetzen und ergibt eine haltbare Verbindung, obwohl keine graphitfreie Schicht vorliegt,
die dicker als 10 μπι ist
Beim Scheuern von graphithaltigen Silberteilen wird in der Regel der Graphit auf der Oberfläche
verschmiert, wodurch die Benetzung mit flüssigem Lot weiter verschlechtert wird. So galt z. B. bei graphithaltigen
Silberformteilen, auf die eine zweite lötfähige
ίο Schicht aufgebracht ist bisher die Regel, die fertigen
Formteile nicht mehr zu scheuern, um durch Aufschmieren von Graphit die Lötfähigkeit der zweiten Schicht
nicht zu verschlechtern. Es ist daher überraschend, daß bei der Naßscheuerbehandlung eine Fläche entsteht, auf
der kein Graphit verschmiert wird und die als Lötfläche geeignet ist.
Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung
näher erläutert
Auf pulvermetallurgischem Wege werden Einschichtformteile aus Silber und 3 Gew.-% Graphit der Größe 5 χ 5 χ 0,7 mm hergestellt. Die 8 1 fassende Stahltrommel eines Tischscheuergerätes wird mit 3 kg dieser Formteile, 2 kg tetraedrischer Scheuersteine mit 4 mm Kantenlänge auf 2 1 Wasser bestückt, dem 20 g eines handelsüblichen Aluminium-Behandlungsmittels zugesetzt ist, das die Abtragung fördert. Die Trommelbehandlung wird bei einer Drehzahl von 64 U/min, während einer Scheuerzeit von 60 min ausgeführt. Nach der Scheuerbehandlung werden die Formteile abgesiebt, gewaschen und getrocknet
Auf pulvermetallurgischem Wege werden Einschichtformteile aus Silber und 3 Gew.-% Graphit der Größe 5 χ 5 χ 0,7 mm hergestellt. Die 8 1 fassende Stahltrommel eines Tischscheuergerätes wird mit 3 kg dieser Formteile, 2 kg tetraedrischer Scheuersteine mit 4 mm Kantenlänge auf 2 1 Wasser bestückt, dem 20 g eines handelsüblichen Aluminium-Behandlungsmittels zugesetzt ist, das die Abtragung fördert. Die Trommelbehandlung wird bei einer Drehzahl von 64 U/min, während einer Scheuerzeit von 60 min ausgeführt. Nach der Scheuerbehandlung werden die Formteile abgesiebt, gewaschen und getrocknet
Die so hergestellten Formteile können auf Kupferträgern mit herkömmlichen Loten und Flußmitteln, z. B.
cadmiumhaltigem Silberlot (40 Gew.-% Ag) und boraxhaltigem Flußmittel, hart verlötet werden. Auch die
flußmittelfreie Lotung mit phosphorhaltigem Silber-Hartlot auf Kupfer ist einwandfrei möglich. Darüber
hinaus ist das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kontaktstücke wenig aufwendig.
Zur Erprobung wurden die auf diese Weise hergestellten Formteile in Kleinselbstschaltern eingesetzt, wobei die Nennströme von 10 bis 63 A und die Kurzschlußströme bis zu 2000 A betrugen.
Zur Erprobung wurden die auf diese Weise hergestellten Formteile in Kleinselbstschaltern eingesetzt, wobei die Nennströme von 10 bis 63 A und die Kurzschlußströme bis zu 2000 A betrugen.
Claims (2)
1. Verfahren zum Erzeugen einer graphitfreien lötfähigen Oberfläche an einem Formteil für
elektrische Kontakte, bestehend aus Silber mit bis zu 5 Gew.-% darin fein und gleichmäßig verteilten
Graphitteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil einer Naßscheuerbehandlung
mittels Scheuersteinen unterzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Naßscheuerbehandlung Wasser mit einem benetzungserleichternden Mittel verwendet
wird.
Priority Applications (13)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2635928A DE2635928C3 (de) | 1976-08-10 | 1976-08-10 | Verfahren zum Erzeugen einer lötfähigen Oberfläche an einem Kontaktstück aus Silber und fein verteilten Graphitteilchen |
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- 1977-07-27 SE SE7708620A patent/SE423335B/xx unknown
- 1977-07-27 AT AT0547277A patent/AT371286B/de not_active IP Right Cessation
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