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DE2521561A1 - Verfahren zur herstellung eines elektrisch leitfaehigen materials - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines elektrisch leitfaehigen materials

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Publication number
DE2521561A1
DE2521561A1 DE19752521561 DE2521561A DE2521561A1 DE 2521561 A1 DE2521561 A1 DE 2521561A1 DE 19752521561 DE19752521561 DE 19752521561 DE 2521561 A DE2521561 A DE 2521561A DE 2521561 A1 DE2521561 A1 DE 2521561A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
temperature
blank
cadmium
silver
powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19752521561
Other languages
English (en)
Inventor
David John Pedder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric USA Inc
Original Assignee
Square D Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Square D Co filed Critical Square D Co
Publication of DE2521561A1 publication Critical patent/DE2521561A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10Alloys containing non-metals
    • C22C1/1078Alloys containing non-metals by internal oxidation of material in solid state

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Switches (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

rATENTANW/f.LTE
DR.-ING. HANS LEYH
DIPL.-ING. ERNST RATHMANN
München 71,
Melchiorstr. 42
Unser Zeichen: A 13 116
SQUARE D COMPANY Executive Plaza Park Ridge, Illinois U.S.A.
Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitfähigen
Materials
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitfähigen Materials insbesondere aus Silber und Kadmiumoxid.
Die Qualität eines solchen zusammengesetzten Materials hängt von der Verteilung des Kadmiumoxides im Silber ab. Je gleichmäßiger und enger das Kadmiumoxid in dem Silber verteilt ist, umso besser ist die Qualität.
Um dies zu erreichen wurde bereits vorgeschlagen, als Ausgangsmaterial eine Legierung aus metallischem Silber und metallischem Kadmium zu verwenden, weil die Verteilung des metallischen Kadmiums in dem Silber bei einer Legierung enger und gleichmäßiger ist als in einem bloßen Gemisch aus Silber und Kadmiumoxid.
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Wird die Legierung einer Innenoxidation unterzogen so ist es möglich, das Kadmiummetall zu oxidieren, wobei die Legierung vorher in Pulverform gebracht werden, kann, um die Oxidationszeit möglichst kurz zu halten.
Dieses Verfahren konnte jedoch nicht voll befriedigen.
Gemäß der Erfindung wird dagegen vorgeschlagen, pulverförmiges Silber mit pulverförmigem metallischen Kadmium zu mischen, wobei die Partikelgröße des Kadmiumpulvers nicht größer als die Partikelgröße des Silberpulvers ist, danach das Pulvergemisch in einer schwach reduzierenden Atmosphäre zu erwärmen um eine Silber-Kadmium-Legierung in Pulverform zu erzeugen, worauf die pulverförmige Legierung einer Innen-Oxidation unterzogen wird, in welcher das metallische Kadmium oxidiert wird.
Bei der Herstellung der pulverförmigen Legierung aus dem Kadmium und dem Silber ergeben sich aufgrund der Partikelgröße Vorteile gegenüber den bisherigen Verfahren, bei welchen zuerst eine Legierung hergestellt wurde, die dann gescholzen und zerstäubt wurde.
Das erfindungsgemäß hergestellte Material hat bessere Betriebsund Verschleißeigenschaften als die bisherigen Materialien. Außerdem ist das erfindungsgemäße Verfahren fertigungstechnisch einfacher und wirtschaftlich billiger als die bisherigen Verfahren auszuführen.
Als Ausgangsmaterial wird pulverförmiges Silber und pulverförmiges metallisches Kadmium verwendet. Das Silberpulver sollte vorzugsweise kleiner sein als einem Sieb mit 350 Maschen entspricht, d.h. es sollte eine Korngröße von höchstens etwa 42/um haben, wobei die Hautmasse der Partikel eine Korngröße von etwa 20 Mikron Durchmesser oder weniger haben. Die Kadmiumpartikel
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haben vorzugsweise eine Partikelgröße, die gleich derjenigen oder kleiner als die der Silberpartikel ist.
Ein geeignetes handelsüblich verfügbares Silbermaterial ist das unter dem Namen Thessco von der Firma Sheffield Smelting Company hergestellte Silberpulver. Dieses Pulver, das ein ausgefälltes Pulver handelsüblicher Reinheit ist, hat eine unregelmäßige Gestalt und eine Partikelgröße von weniger als einem Sieb mit 300 Maschen entspricht, d.h. eine Korngröße von maximal etwa 52 ?-iikron sowie eine scheinbare Dichte von 1,9 Gramm/cm . Dieses Material hat einen mittleren geometrischen linearen Abschnitt bei einer Feinstrukturuntersuchung von 7,18 Mikron, Normabweichung 2,0 und einen mittleren geometrischen linearen Abschnitt (intercept) auf einem polierten Teil von 4,1 Mikron, Standardabweichung 2,0. Dieses handelsüblich käufliche Silberpulver wird vor der Verwendung gesiebt, um Pulverpartikel zu entfernen, die größer sind als einem Sieb von 350 Maschen (British Standard Mesh) entspricht, d.h. die eine Korngröße von mehr als etwa 42 Mikron haben.
Das Silberpulver sollte sauber und trocken gelagert werden, um eine Feuchtigkeitsaufnahme, eine Verschmutzung oder eine Oberflächenkorrosion zu verhindern. Zur Lagerung können beispielsweise Trocknereinrichtungen verwendet werden.
Nach der Erfindung werden zunächst die beiden Pulver in den vorgegebenen Anteilen gemischt, beispielsweise so daß das spätere Produkt 90 Gewichtsprozent Silber und 10 Gewichtsprozent Kadmiumoxid enthält. Selbstverständlich sind andere Mischungs-Verhältnisse möglich, etwa derart, daß der Kadmiumoxidgehalt des Endproduktes von einer Spur bis zu etwa 30 Gewichtsprozent betragen kann. Die Pulver werden dann trocken in einer horizontal umlaufenden Trommel beispielsweise 24 Stunden lang gemisch. Nach dieser Mischung werden die Pulver durch ein Sieb mit 350
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Maschen (British Standard Mesh), entsprechend einer Korngröße von etwa 42 Mikron , abgesiebt, wobei etwaige Zusammenballungen von Kadmium oder Silber aufgebrochen werden. Das durchgesiebte Pulver wird dann erneut weitere 24 Stunden lang in der Trommel gemischt. In manchen Fällen genügen zwei Mischvorgänge von nur je 1 Stunde Dauer. Solche kurzen Mischzeiten sind zulässig, weil die Kadmiumverteilung während den weiteren Verfahrensstufen verbessert wird und die Verteilung nicht wesentlich von der Mischzeit abhängig ist, wie dies bisher der Fall war.
Die gemischten Pulver werden dann zusammen^Legiert, um eine Silber-Kadmium-Legierung in Pulverform zu erzeugen. Hierzu wird das Pulvergemisch in einem flachen Gefäß, z.B. einer Quarzschale ausgebreitet bis zu einer Tiefe, die 1 cm nicht übersteigt und auf eine Temperatur erwärmt, die zwischen etwa 200°C und 700°G liegt und zwar in einer schwach reduzierenden Atmosphäre, die beispielsweise etwa 97%N2 und 3%H2 enthält. Bei allen Temperaturen in diesem Bereich verhindert die schwach reduzierende Atmosphäre eine Oxidation des metallischen Kadmiums, welches in das Silber hineindiffundiert und eine Silber-Kadmium-Legierung bildet. Bei Temperaturen oberhalb von 3210C ist das Kadmiummetall flüssig, d.h. man hat bei der Homogenisierung der Legierung bei Verwendung entsprechender Temperaturen eine flüssige Phase während in den Endstufen der Homogenisierung auch Feststoff-Diffusions-Prozesse auftreten. Es kann gegebenenfalls eine Sinterung der Legierungspartikel auftreten, sie ist aber dann sehr gering und locker und kann leicht aufgebrochen werden. Dies kann mechanisch mittels einer Reib- oder Brechvorrichtung aus rostfreiem Stahl geschehen, worauf das Material durch ein Sieb mit 36 Maschen, was einer Korngröße von 500 Mikron entspricht, abgesiebt wird. Nach dem Absieben hat man somit eine Legierung in Pulverform. Eine Temperatur von etwa 400°C hat sich als zweckmäßig für den Legierungs-Prozess erwiesen, wobei bei einer solchen Temperatur auch eine etwaige Sinterung und ein Verlust an Kadmium
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infolge Verdampfung im wesentlichen vermieden wird. Die Temperatur von 400° sollte etwa 1 Stunde lang aufrechterhalten werden, wobei das Pulvergemisch in einer Rate von 200°C je Stunde auf diese Temperatur gebracht wird. Der,wenn überhaupt, sehr geringe Verr lust durch Verdampfung ist ein beträchtlicher Vorteil gegenüber den bisherigen Zerstäubungsverfahren. Es wird dadurch außerdem möglich, der Legierung zusätzliche Elemente zuzugeben, die niedrige Schmelzpunkte haben. Spuren solcher Zusatzelemente können die Charakteristiken des Endproduktes, z.B. hinsichtlich der Größe und Form der Kadmiumoxid-Partikel und damit die Eigenschaften der aus dem Material hergestellten Gegenstände günstig beeinflussen.
Der Legierungsprozess ist einfacher und billiger als das bisher angewandte Zerstäubungsverfahren und es kann kontinuirlich unter Verwendung eines Durchlaufofens vorgenommen werden. In einem solchen Fall kann auch das Mischen und das Absieben automatisch durchgeführt werden.
Die Innenoxidation des Legierungspulvers kann in jeder geeigneten oxidierenden Atmosphäre, z.B. Luft oder Sauerstoff vorgenommen werden, bei Drücken, die unter, gleich oder über dem Atmosphärendruck liegen. Die Temperatur sollte zweckmäßigerweise zwischen etwa 180°C und dem Schmelzpunkt der Legierung liegen. Die Zeit für die Oxidation hängt von dem Partial-pruck des Sauerstoffs in der Ofenatmosphäre, dem Kadmiumgehalt der Legierung, der verwendeten Temperatur und der Größe und Form der Partikel des Legierungspulvers ab. Diese Faktoren können in bekannter Weise angenommen bzw. abgeschätzt und eingesetzt werden, wobei das in der zweiten Stufe erzeugte Pulver feiner ist als bisherige Pulver.
Beispielsweise wurde ein Legierungspulver durch ein Sieb mit 36 Maschen, entsprechend einer Korngröße von 500. Mikron in
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einem flachen Behälter ausgebreitet, z.B. einer Schale aus Quarz oder Aluminiumoxid, bis zu einer Tiefe nicht über 0,5 cm, worauf die Schale durch einen Durchlaufofen hindurchgeführt wurde, der eine hedße Zone hatte, die auf einer Temperatur von etwa 6000C gehalten war* Das Pulver wurde beim Durchlauf durch den Ofen etwa 2 Minuten lang auf dieser Temperatur gehalten. Die Atmosphäre in der heißen Zone des Ofens kann strömende Luft oder strömender Sauerstoff sein. Das Kadmium innerhalb der Partikel der Legierung wird während dieses Vorganges in Kadmiumoxid umgewandet. Das zusammengesetzte Material, das das Erzeugnis dieser Arbeitsstufe ist, liegt in Pulverform vor. Da sich das Kadmiumoxid innerhalb der Pulverpartikel gebildet hat, ist seine Verteilung in dem Silber sehr eng und gleichmäßig. Nach der Innenoxidation wird das Pulver zweckmäßigerweise entsprechend dem künftigen Verwendungszweck abgesiebt. In den Partikeln des Pulvers erscheint das Kadmiumoxid als Ausfall oder Ausfällungen mit Durchmessern zwischen etwa 0,01 und 0,2 Mikron. Die enge gleichmäßige Verteilung des Präzipitats dieser Größe steigert die Härte des Materials. Wird das Material durch ein Sieb mit 100 Maschen, entsprechend einer Korngröße von etwa 150 ,um abgesiebt, so hat das Pulver eine scheinbare Dichte von etwa 15% der maximalen theoretischen Dichte und es hat ein gutes Fließvermögeji.
Alternativ kann die Innenoxidation auch bei einer Temperatur von etwa 45O°C in einer Atmosphäre von strömendem Sauerstoff vorgenommen werden, wobei das Pulver in der heißen Zone des Ofens etwa 6 Minuten lang auf der Temperatur von 45O°C gehalten wird. Nach einer weiteren Alternative kann die Innenoxidation in Luft bei einer Temperatur von etwa 22O°C und über eine Zeit von etwa 5 Stunden vorgenommen werden. Eine niedrigere Ofentemperatur reduziert auch den Sauerstoffbedarf pro Zeiteinheit. Ist der Sauerstoffbedarf hoch und die Zufuhr unzureichend, so kann eine äußere Oxidation auftreten, insbesondere bei hohen Legierungswerfcen, d.h. z.B. bei Silber-Kadmium-Legierungen, dfe mehr als
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etwa 18 Gewichtsprozent Kadmium enthalten.
Es ist vorteilhaft, wenn das legierte Pulver zu Beginn dieses Arbeitsschrittes in Form von Aggregationen oder zusammengeballten Klümpchen von etwa 1/2 mm Durchmesser vorliegt, da hierdurch der Sauerstoff einen leichten Zugang zu dem Kadmium in allen Partikeln der etwa 0,5 cm tiefen Schicht hat, bu der das Pulver ausgebreitet worden ist. Wenn die Pulverpartikel nicht in dieser Form vorliegen oder wenn keine strömende Sauerstoffatmosphäre in der heißten Zone des Ofens verwendet wird, könnte eventuell eine äußere Oxidation auftreten, d.h. es könnte sich eine Haut aus Kadmiumoxid um·, die einzelnen Partikel bilden, was nachteilig für das Endmaterial wäre. Eine äußere Oxidation kann auch die Folge einer zu schnellen Erwärmung und einer zu tiefen Pulverschicht sein. Da die Legierung in Pulverform vorliegt, sind die erforderlichen Zeiten für die Innenoxidation selbst bei relativ niedrigen Temperaturen kurz. Beispielsweise kann eine pulverförmige Silber-Kadmium-Legierung mit 9,8 Gewichtsprozent Kadmiumanteil vollständig in weniger als 1 Minute innenoxidiert werden. Dies ist vorteilhaft gegenüber einen Innenoxidation der fertigen Gegenstände, bei welchen die Innenoxidation einer 1 mm dicken festen Legierung etwa 100 Stunden bei relativ hohen Temperaturen dauern kann.
Aus den hier beschriebenen erfindungsgemäßen Materialien können eine Vielzahl von Gegenständen für zahlreiche Zwecke hergestellt werden, insbesondere eignen sie sich aber für elektrische Kontakte,
Das Endprodukt aus Silber und Kadmiumoxid liegt in Pulverform vor. Diese Form ist geeignet zur Herstellung von Gegenständen aus diesem Material. Hierzu wird in einer ersten Arbeitsstufe das pulverförmige Material mittels eines Stempels und eines Gesenkes in eine dem späteren Gegenstand entsprechende Form
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gepreßt, so daß man einen kompakten verdichteten Rohling erhält, der etwa die Form des späteren gewünschten Gegenstandes hat. In einem zweiten Arbeitsschritt wird der Rohling gesintert und in einem dritten Arbeitsschritt wird der gesinterte Rohling erneut gepreßt und auf die Abmessungen gebracht, die der fertige Gegenstand haben soll.
Im ersten Schritt können Preßdrücke von etwa 800 kp/cm bis etwa 8 t/cm verwendet werden, wobei Drücke mit etwa 6 bis 6,5 t/cm* die besten Ergebnisse bieten. Das Vorhandensein des Kadmiumoxids macht das Material hart und ein Gegenstand aus diesem Material,
das mit etwa 6 bis 6,5 t je cm verpreßt worden ist, hat eine Rohdichte von etwa 80% der maximalen theoretischen Dichte. Bei derselben Partikelgröße und demselben Preßdruck erreicht ein weicheres Material, beispielsweise reines Silber, eine Rohdichte von etwa 90% der maximalen theoretischen Dichte.
Im zweiten Arbeitsschritt kann die Sinterung bei Temperaturen zwischen etwa 600°C und dem Schmelzpunkt des Materiales vorgenommen werden, wobei Temperaturen von etwa 700°C oder darüber vorgezogen werden. Die Sinterzeiten können einige Minuten bis etwa 24 Stunden oder mehr betragen. Die Zunahme der Dichtigkeit, aufgrund der Sinterung ist gering und relativ unabhängig von der Sintertemperatur. In der Praxis sind Sinterzeiten von etwa 1 bis 2 Stunden zweckmäßig. Die Sinterung kann in Luft, Sauerstoff oder irgendeinem inerten Gas vorgenommen werden.
Ein Körper aus Silber und Kadmiumoxid, der mit einem Druck von
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etwa 6 bis 6,5 t/cm verpreßt worden ist, kann z.B. eine Stunde lang in Luft bei einer Temperatur von etwa 93O°C, oder wenn für die Kadmiumoxidpartikel eine kleinere Partikelgröße erwünscht ist, bei einer Temperatur von etwa 8000C gesintert werden.
Wenn der Sauerstoff-Partialdruck bei der Sintertemperatur über
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auch dem Gleichgewicht mit dem Kadmiumoxid gehalten wird, kann eine schwach reduzierende Atmosphäre benutzt werden. Ferner ist eine Sinterung im Vakuum möglich, aber weniger zweckmäßig. Die Wahl der Sinteratmosphäre wird durch den Verwendungszweck der Endprodukte im wesentlichen bestimmt. Beispielsweise wurde bei der Herstellung eines Kontaktes aus Silber und Kadmiumoxid, der eine dünne Silberschicht auf einer Oberfläche hat, um einen nachfolgenden Lötvorgang zu erleichtern, die Sinterung in einer Luftatmosphäre vorgenommen. Wenn jedoch der Kontakt anstelle der Silberschicht eine Kupferschicht hatte, so wurde eine schwach reduzierende Atmosphäre gewählt, deren reduzierende Wirkung zu schwach war, das Kadmiumoxid zu beeinflussen, jedoch genügend stark war, um die Bildung von Kupferoxid an der Grenzfläche des Kupfers und des Silber-Kadmiumoxid-Materiales zu verhindern.
In der dritten Arbeitsstufe wurde der gesinterte Körper geprägt bzw. erneut gepreßt, wodurch die Dichte gesteigert wird. Man erhält auf diese Weise Dichten, die über 97% der maximalen theoretischen Dichte liegen. Der Preß- oder Prägevorgang kann auch dazu dienen, dem Körper die genauen Abmessungen des Endproduktes zu geben. Andererseits kann der Körper oder Rohling auch in einem separaten Arbeitsschritt auf die gewünschten Maße gebracht werden.
Bei den so hergestellten Artikeln haben sich keine merklichen Maßabweichungen gezeigt, wodurch insbesondere bei elektrischen Kontakten das elektrische Betriebsverhalten verbessert wird. Die durchschnittliche Größe der Kadmiumoxidpartikel und die Verteilung des Kadmiumoxides in dem fertigen Körper kann durch die Preß- und Sinterbedingungen eingestellt werden. Hohe Sintertemperaturen, lange Sinterzeiten und ein niedriger Sauerstoff-Partialdruck in der Sinteratmosphäre tragen dazu bei, die Größe der Kadmiumoxidpartikel zu erhöhen. Einer der wesentlichsten
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Faktoren hierbei ist die Sintertemperatur. Bei dem Silber ist. die durchschnittliche Korngröße klein ,d.h. einige Mikron im Durchmesser. Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Materials bzw. der hieraus hergestellten Gegenstände wird die Bildung von kontinuierlichen Filmen oder Schichten aus Kadmiumoxid an den Korngrenzen vermieden. Da Risse bevorzugt längs solcher Grenzen auftreten, ist eine Reduzierung des Auftretens solcher Risse von Vorteil. Das erfindungsgemäße Verbundmaterial kann zusammen mit anderen Materialien verwendet werden zur Herstellung von Verbundkörpern, beispielsweise elektrscher Kontakte aus Silber, Kadmiumoxid und Kupfer.
Verbundmaterialien aus Silber und Kadmiumoxid mit höherem Oxidgehalt und feinen Oxid-Partikelgrößen ergeben niedrigere End-Dichten beispielsweise etwa 94% der theoretischen maximalen Dichte nach dem Sintern und dem Verpressen mit etwa 9,5 t/cm . Obgleich diese Materialien Vorteile gegenüber'den bisherigen nach üblichen Methoden hergestellten Materialien haben, können ihre Eigenschaften durch höhere Dichten uerbessert werden.
Eine Methode zum Erreichen einer höheren Dichte bei einem Silber-Kadmiumoxid-Material, das aus Silber und Kadmiumoxid-Pulver nach der Erfindung hergestellt worden ist, besteht in einer doppelten Sinterung und in einem doppelten Verpressen. Hierbei wird das Material, das bereits gepreßt, gesintert und geprägt (bzw. nocheinmal gepreßt) worden ist, wie oben beschrieben, erneut gesintert oder kurz in einer Temperatur geglüht, die nicht höher als die Temperatur der ersten Sinterung ist, worauf der Formling noch-
2 einmal mit einem Druck von etwa 8 bis 9,5 t/cm gepreßt wird. Der so behandelte Formling aus Silber und Kadmiumoxid besitzt dann eine Dichte von über 98% der theoretischen maximalen Dichte.
Andere Methoden zum Erhalt einer höheren Dichte sind z.B. Walzen, Strangpressen, oder ein kuntinuierliches Walzen oder Pressen des Pulvers.
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Beim Walzen wird eine Platte oder ein Barren, der eine dünne Silberschicht auf einer Fläche haben kann zur Erleichterung eines nachfolgenden Lötvorganges, aus dem Silber und Kadmiumoxid-Pulver durch Pressen, Sintern und Prägen erzeugt, wie oben beschrieben. Der Barren wird dann bei einer Temperatur geglüht, die nicht höher als die Sintertemperatur ist, worauf er heiß oder kalt zu einem Band ausgewalzt wird, aus welchem Kontakte oder Kontaktstücke gestanzt werden können.
Beispielsweise wird hierzu das Pulver mit einem Druck von etwa 6,5t/cm2 zu einem Barren gepreßt, der etwa 1 Stunde lang bei einer Temperatur von etwa 93O°C in Luft gesintert wird, worauf der gesinterte Barren mit einem Druck von etwa 9,5t/cm geprägt und dann etwa 10 Minuten lang in Luft bei einer Temperatur von etwa 8OO°C geglüht wird. Dieser Barren, der bei Silber mit 15 Gewichtsprozent Kadmiumoxid eine Dichte von etwa 96,5% hat, kann dann auf die gewünschte Dicke kalt ausgewalzt werden, wobei die Dicke um nicht mehr als 5% je Durchgang reduziert wird, worauf eine weitere Glühung in Luft bei einer Temperatur von etwa 800°C jeweils nach einer Dickenreduzierung von 50% erfolgt. Diese Materialien haben nach einer etwa 50%igen Reduzierung der Dicke eine praktisch iOO%ige Dichte. In gleicher Weise erreichen Silber-Kadmiumoxid-Materialien, die heiß ausgewalzt werden die volle Dichte. Beim Heißwalzen können größere Dickereduzierungen §e Durchgang vorgenommen werden.
Beim heißteni· Stangpressen wird ein Rohling, der wie oben beschrieben hergestellt worden ist, zu Draht oder Streifen etranggepreßt, aus denen elektrische Kontaktnieten oder Kontakte gewalzt, gestanzt oder gestaucht werden können. Die Strangpreßkraft liegt beispielsweise in der Größenordnung von 12,5 t/cm2 bei einer Barren-Temperatur von etwa 800°C.
Beim kontinuierlichen Pressen oder Walzen des Pulvermateriales
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wird aus dem Pulvergemisch ein Band aus Silber-Kadmiumoxid erzeugt.
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Claims (1)

  1. P aten.t an sprü ehe
    1\ Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitenden Verbundmaterials, insbesondere aus Silber und Kadmiumoxid, dadurch gekennzeichnet , daß Silberpulver mit metallischem Kadmiumpulver gemischt wird, wobei die Partikelgröße des Kadmiumpulvers nicht größer als die des Silberpulvers ist, daß dann das Pulvergemisch in einer schwach reduzierenden Atmosphäre erwärmt wird, um eine Silber-Kadmium-Legierung in Pulverform zu erzeugen und daß die pulverförmige Legierung einer Innenoxidation unterzogen wird, in welcher das Kadmium oxidiert wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Silberpulvers maximal etwa 42 Mikron beträgt, entsprechend einem Sieb mit 350 Maschen, und daß die Mehrzahl der pulverförmigen Partikel des Kadmiums eine Korngröße von nicht mehr als etwa 20 Mikron haben.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Anteil des pulverförmigen Kadmium-Metalles beim Mischen mit dem Silberpulver so gewählt wird, daß der Anteil an Kadmiumoxid im fertigen Verbundmaterial nicht höher als 30 Gewichtsprozent beträgt.
    4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Pulver trocken in einem Trommelmischer gemischt werden, daß der Mischvorgang in zwei Stufen erfolgt und daß das Pulvergemisch zwischen den beiden Mischstufen abgesiebt wird.
    5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Pulvergemisch in einem
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    Behälter in einer Schicht ausgebreitet wird, die nicht dicker als etwa 1 cm ist, daß es dann auf eine Temperatur im Bereich von etwa 200 bis etwa 7000C in der schwach reduzierenden Atmosphäre erwärmt wird, um die gemischten Pulver zu legieren, wobei das Pulvergemisch allmählich auf die gegebene Legierungstemperatur gebracht wird und daß dann das legierte Pulver abgesiebt wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvergemisch auf eine Temperatur von etwa 400°C gebracht und etwa 1 Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten wird und daß es in einer Rate von etwa 200°C je Stunde auf diese Temperatur gebracht wird.
    7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die schwach reduzierende Atmosphäre etwa 97%N2 und etwa 3%H2 enthält.
    8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die pulverförmige Silber-Kadmium-Legierung in einem Behälter in einer Schicht bis zu einer Tiefe von etwa 0,5 cm ausgebreitet und dann in einer oxidierenden Atmosphäre auf eine Temperatur im Bereich zwischen etwa 180°C und dem Schmelzpunkt der Legierung erwärmt wird,, um das metallische Kadmium zu oxidieren und daß das entstehende Silber-Kadmiumoxid-Pulver abgesiebt wird.
    9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige Silber-Kadmium-Legierung auf eine Temperatur von etwa 600°C gebracht und etwa 2 Minuten lang auf dieser Temperatur gehalten wird und daß die Atmosphäre strömende Luft oder strömender Sauerstoff ist.
    10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich-
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    net, daß die pulverförmige Silber-Kadmium-Legierung auf eine Temperatur von etwa 45O°C gebracht und etwa 6 Minuten - lang auf dieser Temperatur gehalten wird und daß die Atmosphäre strömender Sauerstoff ist.
    11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige Silber-Kadmium-Legierung auf eine Temperatur von etwa 22O°C gebracht und etwa 5 Stunden auf dieser Temperatur gehalten wird und daß die Atmosphäre Luft ist.
    12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die pulverförmige Legierung in Form von Aggregationen oder Körnern mit einem Durchmesser von etwa 0,5 mm vorliegt.
    13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, unter Verwendung des Verbundmaterials insbesondere zur Herstellung von elektrischen Kontakten, dadurch gekennzeichnet , daß das pulverförmige Verbundmaterial zu einem Rohling gepreßt und daß der Rohling gesintert wird.
    14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmige Verbundmaterial mit einem Druck im Be;
    preßt wird.
    Druck im Bereich von etwa 8OOkp/cm2 bis etwa 8 t/cm ver-
    15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck etwa 6 bis 6,5 t/cm beträgt.
    16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß der Rohling zur Sinterung auf eine Temperatur im Bereich zwischen etwa 600°C und dem Schmelzpunkt des Materials gebracht und gehalten wird in
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    einer Atmosphäre aus Luft, Sauerstoff oder einem inerten Gas.
    t7. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß die Sintertemperatur mindestens 700°C beträgt.
    18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Sinterzeit etwa 1 bis 2 Stunden beträgt.
    19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet , daß das pulverförmige Material
    2 unter einem Druck von etwa 6 bis 6,5 t/cm gepreßt und der Preßling etwa 1 Stunde lang in Luft bei einer Temperatur von etwa 800°C oder etwa 93O°C gesintert wird.
    20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Sinterung des Rohlings entweder in Vakuum oder in einer schwach reduzierenden Atmosphäre durchgeführt wird.
    21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß auf einer Oberfläche des Rohlings vor dem Sintern eine Silberschicht aufgebracht wird und daß die Sinterung in Luft erfolgt.
    22. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß auf einer Oberfläche des Rohlings vor dem Sintern eine Kupferschicht aufgebracht wird und daß die Sinterung in einer schwach reduzierenden Atmosphäre erfolgt, derart, daß das Kadmiumoxid nicht beeinflußt, die Bildung von Kupferoxid jedoch verhindert wird.
    23. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch g e -
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    kennzeichnet , daß der gesinterte Rohling zur Erhöhung seiner Dichte erneut gepreßt oder geprägt wird.
    24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägevorgang unter einem Druck von etwa
    9,5 t/cm2 erfolgt.
    25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet , daß der geprägte Rohling erneut gesintert oder geglüht wird bei einer Temperatur, die nicht höher ist als die erste Sintertemperatur und daß der Rohling danach erneut unter einem Druck im Bereich von etwa 8 bis 9,5 t/cm nachgepreßt wird.
    26. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet , daß der geprägte Rohling bei einer Temperatur, die nicht höher als die Sintertemperatur ist, geglüht wird und daß er danach heiß oder kalt in Bandform ausgewalzt wird.
    27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmig Verbundmaterial unter einem
    2
    Druck von etwa 6 bis 6,5 t/cm gepreßt, daß der gepreßte Rohling etwa 1 Stunde lang in Luft bei einer Temperatur von etwa 93O°C gesintert wird, daß.der gesinterte Rohling dann unter einem Druck von etwa 9,5 t/cm erneut gepreßt und danach etwa 10 Minunten lang in Luft bei einer Temperatur von etwa 800°C geglüht wird, daß der geglühte Rohling kalt zu einem Band ausgewalzt wird, wobei die Dicke des Rohlings beim Walzen um nicht mehr als etwa 5% je Walzdurchgang reduziert wird und daß der gewalzte Rohling jeweils nach etwa 50%igen Reduzierung erneut in Luft bei einer Temperatur von etwa 800°C geglüht wird.
    28. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch g e k e η η -
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    zeichnet , daß der nachgepreßte oder geprägte Rohling zu Drähten oder Streifen stranggepreßt wird.
    29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeich
    net, daß der Rohling auf eine Temperatur von etwa 800°C
    erwärmt und unter einem Druck von etwa 12,5 t/cm stranggepreßt wird.
    30. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß das pulverförmige Verbundmaterial durch Walzen oder einen kontinuierlichen Preßvorgang zu Streifen oder Bändern gewalzt oder gepreßt wird.
    31. Verbundmaterial hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
    32. Verbundmaterial für elektrische Kontakte, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 30.
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DE19752521561 1974-06-14 1975-05-15 Verfahren zur herstellung eines elektrisch leitfaehigen materials Pending DE2521561A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB2640674A GB1444199A (en) 1974-06-14 1974-06-14 Method of producing a silver cadmium oxide electrically conductive composite material

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