【発明の詳細な説明】
被加工材の表面範囲からの黒鉛の除去方法並びにその被加工材
本発明は、分散された黒鉛を含むＭｅＣ材から成る被加工材のろう接面の表面
範囲から黒鉛を焼尽して除去する方法に関する。更に本発明は、黒鉛を除去され
ているろう接面の表面範囲を有する分散黒鉛を含有するＭｅＣ材から成る被加工
材に関する。
この種の方法及びこの種の被加工材はドイツ連邦共和国特許出願公開第２６３
５９２８号明細書に記載されている。
特に本発明は、電気開閉装置の接触パッドとして形成されており、特に銀−炭
素（ＡｇＣ）材又は銅−炭素（ＣｕＣ）材から成る被加工材に関する。これに関
連してはドイツ連邦共和国特許出願公開第２６３５９２８号明細書の実施例を参
照されたい。
ＭｅＣ材とは、その中に炭素（Ｃ）の分散粒子を有する金属マトリックス（一
般にＭｅと記される）のことである。その際炭素は通例黒鉛として存在する。金
属マトリックスは主に純粋な金属又は合金であってもよい。
分散黒鉛を含有する材料、即ち鋳鉄から成り、ろう接の準備のために黒鉛を除
去しなければならない表面範囲を有する被加工材の処理に関してはドイツ民主共
和国特許出願公開第２７９２０１号明細書にも言及されている。それによると被
加工材をコンテナに入れ、このコンテナを閉鎖し、引続き適当な雰囲気で加熱す
る。或はまた表面範囲をアセチレン−酸素火炎で焼き、引続きサンドブラスト処
理を行ってもよい。
接触パッドの作用をする被加工材に関してはドイツ連邦共和国特許出願公開第
２６３５９２８号明細書には、相応する被加工材のろう接又は溶接すべき表面範
囲から黒鉛を除去する複数の方法が開示されている。これらの方法は湿式精錬で
あり、その際被加工材は湿気中で適当な精錬手段で処理され、また酸化雰囲気中
で熱処理される。これらの２つの方法は原則として被加工材の全表面を処理する
ものである。或はまた黒鉛を除去するために被加工材を粉末冶金法で二層から構
成し、その際第１の層は銀−炭素材料から成り、電気開閉装置に使用する本来の
接触パッドを形成し、また第２の層は純銀又は銀合金から成り、いずれにしても
炭素、特に黒鉛を含んでいない。
ＭｅＣ接触材料、特にＡｇＣ及びＣｕＣ接触材料は接合のために備えられてい
る面（ろう接面）から黒鉛を除去せずに確実にろう接又は溶接することはできな
い。確実な接合を保証するために実際には以下に記載する方法が使用される。
ａ）ＭｅＣ層及び例えば純銀のろう接可能の第二の層から成るいわゆる二層接触
パッドの製造。この種の接触パッドの製造は二層鋳型技術により又は二層押出法
により行われる。二層押出法の場合製造条件により金属Ｍｅ中に分散された黒鉛
粒子が緩慢に形づくられ、全てが開閉面に対してほぼ平行にその長手軸が配置さ
れ、これが顕微鏡写真に見られる列構造物（黒鉛の列）を形成して不良な溶解を
生じるという欠点がある。
ｂ）ＭｅＣ接触パッドからの黒鉛の全面的な焼尽並びにその後の接触パッドの２
つの接触パッドへの分割又は焼尽された層の片面のフライス削り又は研磨による
除去。全体を焼尽された接触パッドを２つの接触パッドに分割すると開閉面の全
ての縁範囲に黒鉛がもはや存在しないことになり、その結果溶接性に悪影響を及
ぼすことになる。フライス削り又は研磨による処理は極めて経費を要し、従って
高価なものにつく。
ｃ）ＭｅＣ接触パッドの表面の黒鉛の機械的な除去。この方法は同様に当然時間
及び経費を要するものである。
本発明の課題は、被加工材の表面範囲から黒鉛を簡単な方法で除去し、ろう接
面だけを、場合によっては被加工材の狭い側面の部分も含めて黒鉛の乏化又は完
全除去を実施できる方法を提供することにある。
この課題を解決するために方法に関しては、分散された黒鉛を含有するＭｅＣ
材料から成る被加工材、特に接触パッドのろう接面の表面範囲から黒鉛を除去す
るために、表面範囲から黒鉛を焼尽する前に被加工材をろう接面の上を除いて覆
うホルダに入れ、ろう接面を酸化雰囲気で加熱するようにして黒鉛を表面範囲か
ら焼尽することにより解決される。
本発明は、黒鉛を含んでいないか又は所望の領域で黒鉛を乏化されている被加
工材の１つの側面の表面範囲を適切かつ再生可能に形成することを保証し、従っ
て表面範囲をろう又は液体溶接材で妨げられることなく湿潤可能となり、この表
面範囲のろう接又は融接を行うことを可能にする。被加工材の不所望な箇所の黒
鉛の乏化層を研磨し、或は所望の分散黒鉛を含む表面範囲を露出するため被加工
材を分割することはもはや必要ではない。
ホルダは有利には熱遮蔽並びに熱誘導の作用をし、同時に酸化雰囲気の酸素（
Ｏ2）、特に空気がホルダにより覆われている被加工材の範囲に侵入することを
防止する。被加工材が酸化雰囲気で加熱されるので、ホルダにより覆われていな
い表面に近い範囲で燃やされて黒鉛はＣＯ又はＣＯ2になる。被加工材のホルダ
に面する側でホルダへの熱の排出が起こり、これが温度を低下させ、ホルダと被
加工材との接触範囲の黒鉛の焼尽を阻止する。
黒鉛を含んでいないか又は黒鉛が乏しい表面近くの層分布を形成するために、
被加工材を入れる切欠を有するホルダを形成すると有利である。被加工材とホル
ダとの間の接触範囲に空気の酸素（Ｏ2）が侵入するのを回避するためにそれら
の間の間隙を最小化すると有利である。
黒鉛を焼尽するための雰囲気が空気であると有利である。
更に被加工材の直接ろう接面と接続している側面の部分から黒鉛を焼尽し、そ
れによりこのような側面上にも黒鉛が少なくとも乏化されている範囲が生じると
有利である。この実施態様について本発明による被加工材に基づき以下に詳述す
る。更にこれに関連して本来のろう接面のみならず、黒鉛が乏化される側面の部
分も露出させておくホルダを使用すると有利である。
このホルダには材料として金属又はセラミック、例えばＺｒＯ2を使用するこ
とができる。特に黒鉛をホルダの材料として使用することは、この場合被加工材
とホルダとの間隙にＣＯ又はＣＯ2が形成されるため被加工材の開閉側の範囲の
黒鉛の焼尽が阻止されるので特に有利である。
有利には不活性ガスを特にホルダにより覆われている開閉側の範囲及び／又は
側面範囲に予め供給すると、その際ろう接面の上は除いて不活性ガスが周囲に流
れ、付加的冷却効果が生じ、被加工材とホルダとの間に酸化ガスの侵入を阻止す
るので、被加工材のこの範囲の黒鉛の焼尽は十分効果的に阻止される。
不活性ガスを供給することはホルダにより覆われている接触パッドの側面範囲
にも行うと有利である。
有利には不活性ガスは被加工材のろう接面の反対側の面に、特にホルダ内の適
当な穿孔を介して入れられる。
ろう接面の加熱は誘導加熱により、即ち誘導子の使用下に行われると特に迅速
な加熱を実現できるので有利である。これは本発明方法を大量生産に使用するの
に重要である。
ホルダは熱の排出の重要な機能を保証し、その結果黒鉛の乏化又は除去が被加
工材の表面に近い範囲だけに起こる。
黒鉛の焼尽にはろう接面を５００℃〜９５０℃、特に有利には６００℃〜７０
０℃の温度に加熱すると有利である。更にこの加熱は２秒〜１０秒間、一層有利
には３秒〜７秒間で行うと有利である。
特別な材料に対して、例えばＣｕＣ接触パッドには、加熱後に加熱中に形成さ
れた酸化物層を除去する後処理が考慮される。この後処理は熱化学的には例えば
還元雰囲気（例えばＨ2）での焼きなましにより、化学的には酸洗いによる後処
理により又は機械的には研磨、特にいわゆる振動研磨により行われると有利であ
る。
更に有利には本方法は連続的にか又はサイクル動作により行うことのできる連
続法として考案されている。その場合黒鉛の焼尽にはいわゆるトンネル誘導子を
使用すると有利である。
この被加工材に関する課題を解決するために本発明では、黒鉛が除去されてい
るろう接面の表面範囲を有する分散黒鉛を含有するＭｅＣ材料から成る被加工材
が提案されており、その際その表面範囲はろう接面の黒鉛を片側だけ焼尽するこ
とにより形成されている。
この被加工材の主な利点については、繰り返しを回避するため本発明方法の実
施例により解明する。
被加工材の表面範囲がろう接面と直接接続している側面の部分まで延びており
、この側面上にほぼ連続的に減少する深さがあると有利である。それゆえろう接
面から始まるこの側面に沿って黒鉛が乏化さていれる範囲に連続的に減少して側
面
が終わる前にゼロに達する深さが見られる。従ってこの被加工材も例えば本発明
の製造方法によりこれまで可能であったよりも遥かに複雑な形状を有することの
できる主に二層構造を有することになる。
本発明による被加工材は特に電気開閉装置の接触パッドとして形成されている
。このような接触パッドは開閉挙動において傑出しており、それにはＭｅＣ材料
中に微細に分散された黒鉛が重責を担っている。このような接触パッドの場合著
しい融接傾向はない。更にこの接触パッドは、簡単な手段及びまた大工業的用途
に不可欠な信頼性をもって特にろう接又は溶接によりリード線と接続可能である
。
本発明方法及び被加工材の実施例を図面に基づき以下に詳述する。その際
図１はホルダ、被加工材並びに誘導子から成る装置の概略断面図、
図２は開閉面の範囲にも被加工材の側面範囲にも不活性ガスが供給される点で相
違する図１に相応する装置の断面図、
図３は本発明方法により処理されたＭｅＣ接触パッドの切断面図、及び
図４はいわゆる連続法における被加工材の処理の図解を示すものである。
図１における被加工材１は本発明方法により処理すべきＭｅＣ材料、即ちＡｇ
Ｃから成る接触パッド１である。接触パッド１はいわゆるろう接面３並びに開閉
面１２を有する。接触パッド１の支えにはホルダ２が備えられており、これはそ
の上側に切欠４を有する。その中に接触パッド１が、接触パッド１の側面範囲の
部分はホルダ２により覆われるように入れられている。接触パッド１とホルダ２
との間に残留する間隙１３はできるだけ少なくすべきである。
接触パッド１のろう接面３の範囲には接触パッド１のろう接面３の範囲に行わ
れる誘導加熱のために誘導子８が備えられている。加熱は酸化雰囲気で、有利に
は空気中で行われ、その場合銀の融点、即ち７００℃以下の温度で数秒間の間、
例えば５秒間行われる。その際ホルダ２は開閉面１２並びに覆われた接触パッド
１の狭い側面に対して熱シールド及び被覆、即ち酸化雰囲気に対する保護遮蔽物
の作用をする。接触パッド１のろう接面３並びに露出する側面範囲が酸化環境に
あるので、その表面に近い範囲で黒鉛は式
Ｃ ＋ Ｏ2 → ＣＯ2
ＣＯ2 ＋Ｃ → ２ＣＯ
に基づき燃焼する。
この工程は専ら露出範囲で、即ちホルダ２により覆われていない接触パッド１
の表面範囲で行われる。
本発明の別の実施例（図２参照）によれば接触パッド１の加熱中に開閉面１２
の範囲及び／又は覆われている側面範囲に付加的な冷却を生じる不活性ガスを通
してもよい。そのためにホルダ２内に穿孔５、６及び７が設けられている。
本方法を実施した後の切断面又は顕微鏡写真に見られる黒鉛を含まない範囲１
０の状態は図３を見れば分かる。黒鉛を含まない範囲１０は接触パッド１の側面
範囲の深さに関してホルダ２の熱の排出作用により連続的に減少し、著しく黒鉛
を削減することなく範囲１１に移行する。ホルダ２の切欠４の深さ、即ち切欠４
内の接触パッド１を挿入する深さの変化により、黒鉛を含まない範囲１０の形成
は特に側面範囲に影響される。
図４に示すように本発明は特に連続法として使用される方法に適している。そ
の場合接続パッド１並びにそのホルダ２はトンネル誘導子９を通って列をなして
連続的又は非連続的に（即ちサイクル動作で）搬送される。
加熱中に酸化物層が形成される特定のＭｅＣ接触材料、例えばＣｕＣ接触パッ
ド１には酸化物層を除去するための後加工工程が用意されている。これは還元雰
囲気、例えばＨ2雰囲気での燬焼、酸洗い又はフライス削りである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Method for removing graphite from surface area of workpiece and workpiece
The present invention relates to a surface of a brazing surface of a workpiece made of a MeC material containing dispersed graphite.
It relates to a method for burning out graphite from a range. Further, the present invention provides a method for removing graphite.
Made of a MeC material containing dispersed graphite having a surface area of the brazing surface
About materials.
A method of this kind and a workpiece of this kind are described in DE-A-263 263.
No. 5928.
In particular, the invention is formed as a contact pad of an electric switchgear, in particular silver-charcoal.
The present invention relates to a workpiece made of a raw material (AgC) material or a copper-carbon (CuC) material. About this
Continuing on, reference is made to the examples of DE-A 26 35 928.
I want to be illuminated.
The MeC material is a metal matrix having one or more dispersed particles of carbon (C) therein.
(Generally referred to as Me). The carbon is then usually present as graphite. Money
The genus matrix may be predominantly a pure metal or alloy.
Made of a material containing dispersed graphite, i.e. cast iron, and excluding graphite in preparation for brazing.
Regarding the treatment of workpieces with surface areas that must be removed,
Reference is also made to Japanese Patent Application Publication No. 279201. According to it
Put the work material in a container, close the container and continue to heat in a suitable atmosphere.
You. Alternatively, the surface area is baked in an acetylene-oxygen flame and subsequently sandblasted.
May be performed.
With regard to the workpiece acting as a contact pad,
No. 2,359,928 describes the surface area of the corresponding workpiece to be brazed or welded.
Several methods are disclosed for removing graphite from the enclosure. These methods are wet refining
In such a case, the material to be processed is treated by a suitable refining means in moisture and in an oxidizing atmosphere.
Heat treatment. These two methods basically treat the entire surface of the workpiece
Things. Alternatively, the work piece is composed of two layers by powder metallurgy to remove graphite.
Wherein the first layer is composed of a silver-carbon material and is used for an electrical switchgear.
Forming a contact pad, and the second layer is made of pure silver or a silver alloy, in any case
Contains no carbon, especially graphite.
MeC contact materials, especially AgC and CuC contact materials, are provided for bonding.
Cannot be reliably brazed or welded without removing graphite from the surface (brazing surface)
No. In practice, the method described below is used to ensure a secure bond.
a) a so-called two-layer contact consisting of a MeC layer and a brazable second layer, for example of pure silver
Manufacture of pads. The production of this kind of contact pads is by the two-layer mold technique or by the two-layer extrusion method
It is performed by Graphite dispersed in metal Me according to manufacturing conditions in case of two-layer extrusion method
The particles are slowly shaped and all have their longitudinal axis almost parallel to the open / close surface.
This forms a row structure (graphite row) as seen in the micrograph, causing poor melting.
There is a disadvantage that it occurs.
b) Complete burnout of graphite from MeC contact pads and subsequent contact pad 2
By milling or polishing one side of the split or burnt layer into two contact pads
Removal. When the contact pad that has been completely burned out is divided into two contact pads,
Graphite is no longer present in all marginal areas, which adversely affects weldability.
I will miss it. Processing by milling or polishing is very expensive and therefore
Get expensive.
c) Mechanical removal of graphite on the surface of the MeC contact pad. This method is of course time
And costly.
An object of the present invention is to remove graphite from a surface area of a workpiece by a simple method and to braze it.
Depleted or complete graphite only on the surface, and possibly on the narrow side of the workpiece.
It is an object of the present invention to provide a method capable of performing the total removal.
As for a method for solving this problem, MeC containing dispersed graphite is used.
To remove graphite from the workpiece made of material, especially the surface area of the brazing surface of the contact pad
The work piece, except on the brazing surface, before burning out the graphite from the surface area.
And place the graphite in the surface area by heating the brazing surface in an oxidizing atmosphere.
It is solved by burning out.
The present invention relates to an additive that does not contain graphite or is depleted of graphite in the desired area.
Ensure that the surface area of one side of the material is properly and reproducibly formed,
The surface area can be wetted without interference by brazing or liquid welding
It enables brazing or fusion welding of the surface area. Undesired parts of the workpiece black
Work to polish the lead depleted layer or to expose the surface area containing the desired dispersed graphite
It is no longer necessary to split the material.
The holder advantageously acts as a heat shield as well as a heat guide, while at the same time oxygen (
OTwo), Especially when air enters the area of the workpiece covered by the holder.
To prevent. Since the workpiece is heated in an oxidizing atmosphere, it is not covered by the holder.
The graphite burned in the area close to the surface is CO or COTwobecome. Workpiece holder
Heat is discharged to the holder on the side facing the side, which lowers the temperature and
Prevents burnout of graphite in the area of contact with the workpiece.
To form a layer distribution near a graphite-free or graphite-poor surface,
It is advantageous to form a holder having a notch for receiving the workpiece. Workpiece and Hol
Air in the area of contact betweenTwoA) to avoid intrusion
It is advantageous to minimize the gap between
Advantageously, the atmosphere for burning out the graphite is air.
In addition, the graphite is burned out from the side of the workpiece that is directly connected to the brazing surface,
As a result, there is at least a depleted range of graphite on such side surfaces.
It is advantageous. This embodiment will be described in detail below based on the workpiece according to the present invention.
You. In addition to this, not only the original brazing surface but also the side surface where graphite is depleted
It is advantageous to use a holder that also exposes minutes.
The holder is made of metal or ceramic such as ZrO.TwoUse
Can be. In particular, the use of graphite as the material for the holder
CO or CO in the gap betweenTwoIs formed in the range of the open / close side of the workpiece.
It is particularly advantageous because the burning out of graphite is prevented.
Advantageously, the inert gas is covered with an inert gas, especially on the opening and closing side, and / or
If the side area is pre-supplied, the inert gas flows around it, except on the brazing surfaces.
And an additional cooling effect occurs, preventing the ingress of oxidizing gas between the workpiece and the holder.
Therefore, burnout of the graphite in this range of the workpiece is sufficiently effectively prevented.
Supplying the inert gas is the lateral area of the contact pad covered by the holder
It is also advantageous to do so.
Advantageously, the inert gas is applied to the surface of the workpiece opposite the brazing surface, in particular in the holder.
Entered through a proper perforation.
The heating of the brazing surface is particularly rapid when performed by induction heating, ie with the use of an inductor.
This is advantageous because it can achieve a high level of heating. This is because the method of the present invention is used for mass production.
Is important.
The holder guarantees an important function of heat dissipation, resulting in the depletion or removal of graphite.
Occurs only in areas close to the surface of the material.
For the burnout of graphite, the brazing surface must be between 500 ° C. and 950 ° C., particularly preferably between 600 ° C. and 70 ° C.
It is advantageous to heat to a temperature of 0 ° C. Furthermore, this heating is more advantageous for 2 to 10 seconds.
Is advantageously performed in 3 to 7 seconds.
For special materials, for example, CuC contact pads are formed during heating after heating.
Post-treatment to remove the deposited oxide layer is considered. This post-treatment is thermochemically
Reducing atmosphere (eg HTwo), Chemically after-treatment by pickling
It is advantageous if the polishing is carried out mechanically or mechanically, in particular by so-called vibration polishing.
You.
More advantageously, the method can be performed continuously or by cycling.
Invented as a follow-on law. In that case, a so-called tunnel inductor is used to burn out graphite.
Use is advantageous.
According to the present invention, graphite is removed to solve the problem relating to the workpiece.
Workpiece made of MeC material containing dispersed graphite having a surface area of a brazing surface
Has been proposed, in which the surface area is such that only one side of the brazed graphite is burned out.
Are formed.
The main advantage of this workpiece is that the method of the invention is used to avoid repetition.
Elucidate by example.
The surface area of the workpiece extends to the side of the surface directly connected to the brazing surface
Advantageously, there is a substantially continuously decreasing depth on this side. Therefore brazing
Along this side starting from the surface, the continuously decreasing side to the extent that graphite is depleted
surface
There is a depth that reaches zero before the end. Therefore, this work material is also used for example in the present invention.
Have a much more complex shape than was previously possible with the manufacturing method
It will mainly have a two-layer structure.
The workpiece according to the invention is formed in particular as a contact pad of an electric switchgear.
. Such contact pads are outstanding in opening and closing behavior, including MeC materials
The graphite that is finely dispersed therein plays a heavy role. In case of such a contact pad
There is no strong fusion welding tendency. Furthermore, this contact pad can be used for simple means and also for large industrial applications.
Can be connected to the lead wire, especially by brazing or welding with the reliability required for
.
Embodiments of the method and workpiece according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. that time
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an apparatus including a holder, a workpiece, and an inductor;
FIG. 2 shows that the inert gas is supplied to both the opening and closing surfaces and the side surface of the workpiece.
Sectional view of the device corresponding to FIG.
FIG. 3 is a cutaway view of a MeC contact pad treated according to the method of the present invention, and
FIG. 4 shows an illustration of processing of a workpiece in a so-called continuous method.
The workpiece 1 in FIG. 1 is a MeC material to be treated by the method of the present invention, that is, Ag.
C is a contact pad 1 made of C. The contact pad 1 has a so-called brazing surface 3 as well as opening and closing
It has a surface 12. The support of the contact pad 1 is provided with a holder 2 which is
Has a notch 4 above. The contact pad 1 has a side surface area of the contact pad 1 therein.
The part is placed so as to be covered by the holder 2. Contact pad 1 and holder 2
Should be as small as possible.
In the region of the brazing surface 3 of the contact pad 1, it is performed in the region of the brazing surface 3 of the contact pad 1.
An inductor 8 is provided for induction heating. Heating is in an oxidizing atmosphere, advantageously
Is performed in air, where the melting point of silver, i.e. 700 ° C. or less, for a few seconds
For example, it is performed for 5 seconds. In this case, the holder 2 is provided with an opening / closing surface 12 and a covered contact pad.
Heat shield and coating on one narrow side, ie protective shield against oxidizing atmosphere
Works. The soldering surface 3 of the contact pad 1 as well as the exposed side area is exposed to an oxidizing environment.
Therefore, in the range close to the surface, graphite has the formula
C + OTwo → COTwo
COTwo + C → 2CO
Combustion based on
This step is performed exclusively in the exposed area, ie the contact pads 1 not covered by the holder 2
Of the surface area.
According to another embodiment of the invention (see FIG. 2), the open / close surface 12
Through an inert gas which causes additional cooling to the area and / or the side area covered.
May be. For this purpose, perforations 5, 6 and 7 are provided in the holder 2.
Graphite-free area 1 seen in the cut surface or micrograph after the method was performed
The state of 0 can be seen from FIG. The area 10 not containing graphite is the side of the contact pad 1
The depth of the range is continuously reduced by the heat discharging action of the holder 2 and is markedly graphite.
Shifts to the range 11 without reducing. Depth of notch 4 of holder 2, that is, notch 4
Of a range 10 not containing graphite by changing the depth of inserting the contact pad 1 in the inside
Is particularly affected by the lateral extent.
As shown in FIG. 4, the present invention is particularly suitable for a method used as a continuous method. So
In this case, the connection pads 1 and their holders 2 are lined up through a tunnel inductor 9.
It is conveyed continuously or discontinuously (ie, in a cycle operation).
Certain MeC contact materials, such as CuC contact pads, on which an oxide layer is formed during heating.
The post 1 is provided with a post-processing step for removing the oxide layer. This is a reduction atmosphere
Ambient, eg HTwoCaulking, pickling or milling in an atmosphere.
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フロントページの続き
(72)発明者 デツツアー、アルフレート
ドイツ連邦共和国 デー−91320 エバー
マンシユタツト デーベルト 24────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(72) Inventor Detsu Tour, Alfred
Germany Day-91320 Ever
MANSHU tatto day belt 24