CH618808A5

CH618808A5 - Process for preparing an electroconductive material.

Info

Publication number: CH618808A5
Application number: CH738075A
Authority: CH
Inventors: David John Pedder
Original assignee: Square D Co
Priority date: 1974-06-15
Filing date: 1975-06-09
Publication date: 1980-08-15
Also published as: FR2274999A1; JPS5416442B2; SE427142B; SE7506746L; DE2521585A1; JPS5111193A; BE830241A; DK267375A; FR2274999B1; GB1469976A; IT1038958B; MX3419E

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitenden Materials für elektrische Kontakte. The invention relates to a method for producing an electrically conductive material for electrical contacts.

Zu diesem Zweck zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, i5 dass man ein erstes Ausgangsmaterial, das im wesentlichen aus einem ersten Metall von Pulverform besteht, mit einem zweiten pulverförmigen Ausgangsmaterial, das im wesentlichen aus einem zweiten Metall oder aus einem Oxid eines zweiten Metalls besteht, mischt, dass man diese Mischung unter Druck 20 zu einer porösen Masse presst, diese poröse Masse in einer reduzierenden Atmosphäre erhitzt, um einen porösen Körper aus einer Legierung, bestehend aus einer festen Lösung des zweiten Metalls im ersten Metall, zu erzeugen, und dass man diesen Körper in oxidierender Atmosphäre erhitzt, um das 25 zweite Metall zu oxidieren bzw. zu reoxidieren. For this purpose, the invention is characterized in that a first starting material, which consists essentially of a first metal in powder form, with a second powdered starting material, which essentially consists of a second metal or an oxide of a second metal, mixes that mixture is pressed under pressure 20 to a porous mass, this porous mass is heated in a reducing atmosphere to produce a porous body made of an alloy consisting of a solid solution of the second metal in the first metal, and that this body is heated in an oxidizing atmosphere in order to oxidize or reoxidize the second metal.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below

Zur Herstellung eines aus Silber und Cadmiumoxyd zusammengesetzten elektrisch leitenden Materiales nach dem erfin-30 dungsgemässen Verfahren, wird feines unregelmässiges Silberpulver und ultrafeines Cadmiumoxydpulver gut vermischt, um ein feines gleichmässiges Gemisch zu erhalten, welches nicht mehr als 30 Gewichts-% Cadmiumoxyd enthält und der restliche Anteil aus Silber besteht. To produce an electrically conductive material composed of silver and cadmium oxide according to the method according to the invention, fine irregular silver powder and ultrafine cadmium oxide powder are mixed well in order to obtain a fine, uniform mixture which contains no more than 30% by weight of cadmium oxide and the rest Share consists of silver.

35 In der Herstellung von hochwertigem Kontaktmaterial auf Silberbasis ist die Grösse und die Form der Pulverpartikel von ausschlaggebender Bedeutung. Daher sollte das Pulver vorzugsweise so fein, wie dies mit vernünftigem, wirtschaftlichem Aufwand erreicht werden kann, sein. Somit sollte die Partikel-40 grosse des unregelmässigen Silberpulvers 0,04 mm nicht überschreiten, und es sollte Cadmiumoxydpulver mit kubischer Kristallstruktur und mit einer Partikelgrösse nicht grösser als ein Mikron verwendet werden. 35 The size and shape of the powder particles is of crucial importance in the manufacture of high-quality silver-based contact material. Therefore, the powder should preferably be as fine as can be achieved with reasonable, economical effort. Thus, the particle size of the irregular silver powder should not exceed 0.04 mm, and cadmium oxide powder with a cubic crystal structure and with a particle size not larger than one micron should be used.

Durch Verwendung von feinen Pulvern, ist ein feines, 45 gleichmässiges Gemisch der Komponenten im erzeugten elektrischen Kontaktmaterial sichergestellt. The use of fine powders ensures a fine, 45 uniform mixture of the components in the electrical contact material produced.

Typische handelsübliche Materialien die verwendet werden können sind folgende: Typical commercial materials that can be used are as follows:

(a) «Thessco» Silberpulver, hergestellt durch die Sheffield so Smelting Company, Engelhard Industries. Dieses Silberpulver ist ein Niederschlagspulver von handelsüblicher Reinheit, weist eine unregelmässige Kristallstruktur auf, sowie höchstens eine Pulverpartikelgrösse entsprechend einer Prüfsiebmaschen-grösse von 0,045 mm und eine Dichte von 1,9 g/cm3. Dieses 55 Material weist weiter eine im Durchlichtmikroskop festgestellte mittlere geometrische lineare Achsenabschnittslänge von 17,8 7im, bei einer Standardabweichung von 2,0 auf, sowie auf einer polierten Fläche eine mittlere geometrische lineare Achsenabschnittslänge von 4,1 ran bei einer Standardabwei-ôo chung von 2,0. (a) “Thessco” silver powder, manufactured by the Sheffield so Smelting Company, Engelhard Industries. This silver powder is a precipitation powder of commercial purity, has an irregular crystal structure, and at most a powder particle size corresponding to a test sieve mesh size of 0.045 mm and a density of 1.9 g / cm3. This 55 material also has a mean geometric linear intercept length of 17.8 7 µm, as determined in the transmitted light microscope, with a standard deviation of 2.0, and on a polished surface an average geometric linear intercept length of 4.1 ran with a standard deviation of 2.0.

Dieses handelsüblich erhältliche Silberpulver wird, vor dem Gebrauch im erfindungsgemässen Verfahren, gesiebt, um die Pulverpartikel, zu eliminieren, welche grösser als die entsprechende Prüfsiebweite von 0,04 mm sind. 65 (b) «Reagentgrade» Cadmiumoxydpulver, welches durch Hopkins and Williams Limited hergestellt wird. Dieses Pulver, welches durch Erhitzen von Cadmium und Kondensierung des daraus entstehenden Rauches, hergestellt wird, weist eine kubi- This commercially available silver powder is sieved before use in the process according to the invention in order to eliminate the powder particles which are larger than the corresponding test sieve width of 0.04 mm. 65 (b) “Reagent grade” cadmium oxide powder manufactured by Hopkins and Williams Limited. This powder, which is produced by heating cadmium and condensing the resulting smoke, has a cubic

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sehe Kristallstruktur auf, und die Pulverpartikel sind kleiner als 17tm. Eine chemische Analyse des Pulvers ergab die folgende Zusammensetzung: see crystal structure, and the powder particles are smaller than 17tm. A chemical analysis of the powder showed the following composition:

Cadmium-oxide als CdO min. 99,0% Cadmium oxide as CdO min. 99.0%

Chlor (CI) max. 0,005% Chlorine (CI) max. 0.005%

Sulfat (SO4) max. 0,005% Sulfate (SO4) max. 0.005%

Eisen (Fe) max. 0,001% Iron (Fe) max. 0.001%

Kalium (K) max. 0,002% Potassium (K) max. 0.002%

Natrium (Na) max. 0,01% Sodium (Na) max. 0.01%

Die geringen Anteile zusätzlicher Stoffe, Cl, SO4, Fe, K und Na haben erwiesenermassen keinen wesentlichen Einfluss auf die Qualität der elektrischen Kontakte, die aus diesem Material gefertigt werden. The small proportions of additional substances, Cl, SO4, Fe, K and Na have been shown to have no significant influence on the quality of the electrical contacts made from this material.

Es ist ausserordentlich wichtig, diese handelsüblich erhältlichen Materialien sauber und trocken zu lagern, um zu verhindern, dass sie Feuchtigkeit aufnehmen, verunreinigt werden und ihre Oberfläche korrodiert (Diese Vorsichtsmassnahmen sind vor allem für Metallpulver von ausserordentlicher Wichtigkeit). Die Lagerung des Pulvers kann beispielsweise unter Verwendung von Exsikkatoren vorgenommen werden. It is extremely important to store these commercially available materials in a clean and dry place to prevent them from absorbing moisture, becoming contaminated and corroding their surface (these precautions are extremely important, especially for metal powder). The powder can be stored, for example, using desiccators.

Eine vorzügliche Mischung der erwähnten handelsüblich erhältlichen Pulver kann durch Verwendung einer Trockentrommelmühle, mit einer horizontal rotierenden Trommel erreicht werden, indem die Mischung typischerweise während 24 Stunden vorgenommen wird. Darnach werden die gemischten Pulver gesiebt, mit einem 0,04 mm Sieb, wodurch allfällig vorhandene Ballungen von Cadmiumoxyd oder Silber aufgelöst werden. An excellent mixing of the above-mentioned commercially available powders can be achieved by using a dry drum mill with a horizontally rotating drum, in which the mixing is typically carried out for 24 hours. The mixed powders are then sieved using a 0.04 mm sieve, which dissolves any accumulations of cadmium oxide or silver.

Das gesiebte Pulver wird anschliessend für weitere 24 Stunden mittels einer Trommelmühle gemischt. The sieved powder is then mixed for a further 24 hours using a drum mill.

In bestimmten Fällen genügen, wie herausgefunden wurde, zwei Mischgänge von je einer Stunde, da die Cadmium-Verteilung während nachfolgenden Verfahrensschritten des erfin-dungsgemässen Verfahrens verbessert wird. Im Gegensatz zu bekannten Verfahren ist die Verteilung nicht empfindlich von der Mischzeit abhängig. In certain cases, as has been found, two mixing runs of one hour each are sufficient, since the cadmium distribution is improved during subsequent process steps of the process according to the invention. In contrast to known methods, the distribution is not sensitive to the mixing time.

Das Pulvergemisch wird anschliessend unter relativ niederem Formdruck unter der Benutzung einer herkömmlichen Druckstempel/Druckmatrix-Vorrichtung, oder einer isostatischen Presse, zu einem porösen, kompakten Pulverkörper gewünschter Grösse und Form gepresst. Der poröse, kompakte Pulverkörper sollte dabei eine Dichte von ungefähr 50% der theoretisch erreichbaren Dichte aufweisen, und eine genügende Formhaltigkeit. Dazu genügt ein Druck von ca. 0,8 t/cm2, vorzugsweise 0,78 t/cm2. The powder mixture is then pressed under relatively low molding pressure using a conventional pressure stamp / printing matrix device or an isostatic press to form a porous, compact powder body of the desired size and shape. The porous, compact powder body should have a density of approximately 50% of the theoretically achievable density and sufficient shape retention. A pressure of approx. 0.8 t / cm2, preferably 0.78 t / cm2, is sufficient for this.

Der poröse, kompakte Pulverkörper wird anschliessend in einer reduzierenden Atmosphäre, z. B. einer Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von ca. 400 °C während ungefähr einer Stunde erhitzt. Während dieses Verfahrensschrittes dringt die reduzierende Atmosphäre durch die Poren des porö-sen-kompakten Pulverkörpers und reduziert das Cadmiumoxyd zu Cadmium, welches darauf ins Silber eindiffundiert, so dass ein Körper aus poröser Silber-Cadmium Legierung entsteht. Der Wasserdampf, welcher während des Reduktionsschrittes entsteht, weicht durch die Poren des Körpers nach aussen. Die poröse Legierung entsteht dabei durch Legierung des Cadmiums mit dem Silber, anfänglich durch einen Mechanismus in flüssiger Phase und dann durch Diffusion in festem Zustand, so dass eine Legierung aus einer festen Lösung von Cadmium in Silber entsteht. The porous, compact powder body is then in a reducing atmosphere, for. B. heated a hydrogen atmosphere at a temperature of about 400 ° C for about an hour. During this process step, the reducing atmosphere penetrates through the pores of the porous, compact powder body and reduces the cadmium oxide to cadmium, which then diffuses into the silver, so that a body made of porous silver-cadmium alloy is formed. The water vapor generated during the reduction step escapes through the pores of the body. The porous alloy is created by alloying the cadmium with the silver, initially by a mechanism in the liquid phase and then by diffusion in the solid state, so that an alloy is formed from a solid solution of cadmium in silver.

Eine Pulvermischung aus 20 Gew.-% «Hopkings and Williams», Cadmiumoxydpulver, bei der der restliche Anteil «Thessco»-Silber war, wurde bei 0,78 t/cm2 komprimiert, und anschliessend in einer Wasserstoffatmosphäre während ungefähr einer Stunde, bei einer Temperatur von ca. 400 °C, reduziert. Der daraus resultierende Körper aus poröser Silber-Cadmium Legierung hatte sich nach diesem Reduktionschritt ausgedehnt, vermutlich als Resultat der Wasserdampfbildung. A powder mixture of 20% by weight of "Hopkings and Williams", cadmium oxide powder, in which the remaining portion was "Thessco" silver, was compressed at 0.78 t / cm 2, and then in a hydrogen atmosphere for about an hour, at one Temperature of approx. 400 ° C, reduced. The resulting body made of porous silver-cadmium alloy had expanded after this reduction step, presumably as a result of the water vapor formation.

Weitere Reduktionsgase, welche, im Zusammenhang mit dem erfindungsgemässen Verfahren, im Reduktionsschritt anstelle von Wasserstoff verwendet werden können, um einen 5 wirtschaftlichen Vorteil, ohne Einbusse an günstigem Betriebsverhalten des Endproduktes auf lange Zeit zu ergeben, sind: Further reducing gases which, in connection with the process according to the invention, can be used in the reduction step instead of hydrogen in order to provide an economic advantage without loss of favorable operating behavior of the end product for a long time are:

a) Kohlenmonoxyd (CO) a) Carbon monoxide (CO)

b) gekraktes Amoniak (75% H2,25% N2) b) cracked ammonia (75% H2.25% N2)

c) verbranntes Erdgas mit einer typischen Zusammenset-10 zung von 0,1% CO2; 19,8% CO;40,4% H2; 0,5% CH4; 39,0% N2 c) burned natural gas with a typical composition of 0.1% CO2; 19.8% CO; 40.4% H2; 0.5% CH4; 39.0% N2

und 0,2% H2O, and 0.2% H2O,

d) verbranntes Propan mit einer typischen Zusammensetzung von 23,4% CO; 31,1% H2; 0,2% CH4 und 45,3% N2, sowie e) eine CO-H2-Mischung, die dadurch entsteht, dass man 15 Kohlenwasserstoffgas mit Dampf reagieren lässt, und dessen typische Zusammensetzung 24,9% CO; 70,0% H2; 0,6% CH4 und 4,5% N2 ist. d) burned propane with a typical composition of 23.4% CO; 31.1% H2; 0.2% CH4 and 45.3% N2, and e) a CO-H2 mixture, which is created by allowing 15 hydrocarbon gas to react with steam, and its typical composition is 24.9% CO; 70.0% H2; Is 0.6% CH4 and 4.5% N2.

Es kann vorteilhaft sein, bei der Verwendung dieser Reduktionsgase, kleinere Änderungen bezüglich der Zeitdauer und 20 der Temperatur des Reduktionsschrittes unter Verwendung von Wasserstoffgas, vorzunehmen. When using these reducing gases, it may be advantageous to make minor changes in the duration and the temperature of the reduction step using hydrogen gas.

Der Körper aus poröser Silbercadmiumlegierung wird darauf einer oxydierenden Atmosphäre, zu einer internen Oxydation, ausgesetzt. Als oxydierende Atmosphäre kann jedes 25 geeignete Gas dienen, z. B. Luft oder Sauerstoff, dessen Druck kleiner, gleich oder grösser als Atmosphärendruck sein kann. Die Temperatur sollte in einem Bereich bis max. 180 °C unterhalb des Schmelzpunktes der Legierung liegen. The porous silver-cadmium alloy body is then exposed to an oxidizing atmosphere for internal oxidation. Any suitable gas can serve as the oxidizing atmosphere, e.g. B. air or oxygen, the pressure of which can be less than, equal to or greater than atmospheric pressure. The temperature should be in a range up to max. 180 ° C below the melting point of the alloy.

Die Legierung, welche aus Silber- und 20 Gew.-% Cadmiu-30 moxydpulver hergestellt war, war nachdem sie für 5 Stunden in Luft bei einer Temperatur von 220 °C geheizt worden war, intern gänzlich oxydiert, mit andern Worten, das Cadmium in der Legierung war gänzlich zu Cadmiumoxyd konvertiert. The alloy, which was made from silver and 20% by weight Cadmiu-30 oxide powder, was completely oxidized internally after being heated in air at a temperature of 220 ° C for 5 hours, in other words, the cadmium in the alloy was completely converted to cadmium oxide.

Die Zeiten, die gebraucht werden, um eine vollständige 35 interne Oxydation, sogar bei diesen relativ niederen Oxydationstemperaturen zu gewährleisten, sind erheblich kürzer als die Zeit, typischerweise 48 Stunden und mehr, um herkömmlicherweise 2 mm dicke Bänder, von beispielsweise Silber und 13,4 Gew.-% Cadmiumoxyd, in Luft, bei einer Temperatur 4o gerade unterhalb der Verflüssigungstemperatur, intern vollständig zu oxydieren. Die Ursache der Verwendbarkeit kürzerer Zeiten ist darin zu suchen, dass die Grösse der Legierungspartikel in der porösen Legierungsmasse sehr klein ist. Die Zeiten, die aufgewendet werden müssen, um den Körper aus porö-45 ser Legierung zu oxydieren, sind unabhängig von der Körper-grösse und Form, und nur von der Oxydationstemperatur, der Lösungszusammensetzung der Legierung, vom Sauerstoffge-halt der Atmosphäre und der Partikelgrösse des Legierungspulvers abhängig. Dieser Sachverhalt steht in direktem Wider-50 sprach zu herkömmlicherweise durchgeführten internen Oxydationsverfahren. The times required to ensure complete internal oxidation, even at these relatively low oxidation temperatures, are considerably shorter than the time, typically 48 hours and more, by conventionally 2 mm thick tapes of, for example, silver and 13.4 % By weight of cadmium oxide, in air, at a temperature of 4o just below the liquefaction temperature, to be completely oxidized internally. The reason for the use of shorter times is that the size of the alloy particles in the porous alloy mass is very small. The times it takes to oxidize the porous alloy body are independent of the body size and shape, and only of the oxidation temperature, the composition of the alloy solution, the oxygen content of the atmosphere and the particle size of the alloy powder. This is in direct contradiction to traditional internal oxidation processes.

Relativ grosse Körper aus poröser Legierung können bei Temperaturen, die wesentlich höher als 220 °C sind, nicht intern oxydieren, da dabei ein sehr grosser Sauerstoffbedarf 55 entsteht. Dies ist eine Folge der höheren Temperatur und der relativ grossen spezifischen inneren Oberfläche des porösen Legierungskörpers. Die Folge davon ist eine äussere Oxydation der Legierungspartikel in einem zentralen Bereich des Körpers. Durch eine externe Oxydation baut sich eine Haut von 60 Cadmiumoxyd um jeden Legierungspartikel auf, welche eine schädliche Wirkung auf das Endprodukt haben würde, und deren Entstehen deshalb verhindert werden muss. Die Verwendung einer Temperatur von 220 °C, gerade oberhalb derjenigen Temperatur, 190 ± 10 °C, bei der eine interne Oxydation 65 anläuft, gewährleistet, dass frischer Sauerstoff genügend Zeit hat, um durch die Poren in den Körper einzudiffundieren, wodurch der benötigte Sauerstoffgehalt auch innerhalb des Körpers aus poröser Legierung gesichert ist. Somit kann ledig Relatively large bodies made of porous alloy cannot oxidize internally at temperatures that are significantly higher than 220 ° C., since this results in a very large oxygen requirement 55. This is due to the higher temperature and the relatively large specific inner surface of the porous alloy body. The consequence of this is an external oxidation of the alloy particles in a central area of the body. An external oxidation builds up a skin of 60 cadmium oxide around each alloy particle, which would have a damaging effect on the end product, and its formation must therefore be prevented. The use of a temperature of 220 ° C, just above that temperature, 190 ± 10 ° C, at which an internal oxidation 65 starts, ensures that fresh oxygen has enough time to diffuse into the body through the pores, thereby reducing the required oxygen content is also secured within the body from porous alloy. Thus can be single

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lieh eine interne Oxydation stattfinden. lent an internal oxidation take place.

Wie vorgängig erläutert, wird der Cadmiumgehalt des Legierungskörpers durch die interne Oxydation zu Cadmiumoxyd konvertiert. Im porösen Legierungskörper können zwei Verteilungen mit Partikeln verschiedener Grössen unterschieden werden, wovon die eine im Bereich der inneren Oberfläche des porösen Körpers anzufinden ist, durch grösser Partikel gebildet als die zweite, die sich innerhalb der Legierungspartikel des Körpers niederschlägt.. As explained above, the cadmium content of the alloy body is converted to cadmium oxide by the internal oxidation. Two distributions with particles of different sizes can be distinguished in the porous alloy body, one of which can be found in the area of the inner surface of the porous body, formed by larger particles than the second, which is deposited within the alloy particles of the body.

In einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung von Silber-Cadmiumoxyd kann anstelle von Cadmiumoxydpulver auch Cadmiummetallpulver verwendet werden. Bei diesem abgewandelten Verfahren wird das Cadmiummetallpulver mit dem Silberpulver in der oben beschriebenen spezifischen Weise gemischt, und anschliessend zu einem porösen, kompakten Körper aus Silber und Cadmium-pulver verdichtet. Dies wird, wie beschrieben, entweder durch Verwendung eines bekannten Pressstempel/Matrixsatzes oder aber durch eine isostatische Presse bei relativ geringem Formungsdruck ausgeführt. In a second embodiment of the method according to the invention for producing silver cadmium oxide, cadmium metal powder can also be used instead of cadmium oxide powder. In this modified method, the cadmium metal powder is mixed with the silver powder in the specific manner described above, and then compacted to form a porous, compact body made of silver and cadmium powder. As described, this is done either by using a known press punch / matrix set or by an isostatic press with a relatively low molding pressure.

Der poröse, kompakte Pulverkörper wird anschliessend in einer schwach reduzierenden Atmosphäre erhitzt, z. B. in einer Atmosphäre bestehend aus 97% Nz und 3% H2, so dass sich das Silber- und Cadmiummetallpulver zu einem porösen Körper aus Silber-Cadmiumlegierung verbindet. Die schwach reduzierende Atmosphäre wird in diesem Legierungsschritt zur Verhinderung einer Oxydation der Komponenten verwendet. Der poröse Legierungskörper wird anschliessend in der oben beschriebenen Weise in einer oxydierenden Atmosphäre erhitzt, wodurch das Cadmium zu Cadmiumoxyd oxydiert, und somit ein poröser Körper aus Silber-Cadmiumoxydlegierung entsteht. The porous, compact powder body is then heated in a weakly reducing atmosphere, e.g. B. in an atmosphere consisting of 97% Nz and 3% H2, so that the silver and cadmium metal powder combines to form a porous body made of silver-cadmium alloy. The weakly reducing atmosphere is used in this alloying step to prevent oxidation of the components. The porous alloy body is then heated in the manner described above in an oxidizing atmosphere, as a result of which the cadmium is oxidized to cadmium oxide, and thus a porous body made of silver-cadmium oxide alloy is formed.

Die beschriebenen Verfahren können auch auf andere elektrisch leitende, zusammengesetzte Materialien als auf aus Silber- und Cadmiumoxyd zusammengesetzte angewendet werden. Z. B. können sich die Materialien aus Silber und Zinnoxyd oder Silber und Zinkoxyd zusammensetzen, durch das beschriebene Verfahren aus Silberpulver und dem entsprechenden Oxyd- oder Metallpulver gebildet. The methods described can also be applied to electrically conductive composite materials other than those composed of silver and cadmium oxide. For example, the materials can be composed of silver and tin oxide or silver and zinc oxide, formed by the described method from silver powder and the corresponding oxide or metal powder.

Auch auf Materialien, welche zusätzlich ein Oxyd eines dritten Metalls umfassen, kann das Verfahren angewendet werden, wobei das dritte Metall analog zum zweiten Metall, wie beschrieben, behandelt wird. Das dritte Metall z. B. Quecksilber, kann dazu verwendet werden, dem zusammengesetzten Material bekannte Eigenschaften zu verleihen, und wird entsprechend dem Verwendungszweck des zusammengesetzten Materials ausgelesen. Im Gegensatz dazu, kann als drittes Metall ein alkalisches Metall, wie Litium, Natrium, Kalium, Rubidium oder Caesium verwendet werden. Ein alkalisches Metall verhält sich nicht in der Weise, wie dies für das zweite Metall beschrieben worden ist. Die Oxyde dieser alkalischen Metall sind hoch stabil und bleiben während des Reduktionsund des Reoxydationschrittes stabil. Auch ein alkalisches Metall wird somit im Endprodukt als Oxyd vorhanden sein. The method can also be applied to materials which additionally comprise an oxide of a third metal, the third metal being treated analogously to the second metal as described. The third metal z. Mercury, can be used to impart known properties to the composite material and is read according to the use of the composite material. In contrast, an alkaline metal such as lithium, sodium, potassium, rubidium or cesium can be used as the third metal. An alkaline metal does not behave as described for the second metal. The oxides of this alkaline metal are highly stable and remain stable during the reduction and reoxidation step. An alkaline metal will therefore also be present as an oxide in the end product.

Nun wird anschliessend der intern oxydierte poröse Körper mit einem relativ hohen Druck, von ca. 6 t/cm2 gepresst, typischerweise mit etwa 6,2 t/cm2 bei Material aus Silber und Cadmiumoxyd zusammengesetzt, um die Dichte zu erhöhen. Now the internally oxidized porous body is then pressed at a relatively high pressure of approx. 6 t / cm2, typically around 6.2 t / cm2 for material made of silver and cadmium oxide in order to increase the density.

Der gepresste Körper aus zusammengesetztem Material wird darauf gesintert, unter Bedingungen, die nach der gewünschten Mikrostruktur ausgelesen werden. Im Falle eines aus Silber-und Cadmiumoxyd zusammengesetzten Materials, kann der gepresste Körper an Luft bei einer Temperatur von ungefähr 930 °C während einer Stunde gesintert werden, wobei auch andere Sinterungsbedingungen verwendet werden können, um die Grösse der Cadmiumoxydpartikel im Endprodukt zu variieren. Z. B. ergibt die Sinterung während einer Stunde und mit einer Temperatur von ungefähr 930 °C in Stickstoff ausgeführt Oxydpartikel, die grösser sind, als diese, welche bei einer Sinterung unter sonst ähnlichen Bedingungen, aber in Luft entstehen. Eine Sinterung bei einer Temperatur von ungefähr 800 °C während einer Stunde in Luft ergibt anderseits Oxydpartikel, die kleiner sind, als die, die durch die beschriebenen Luftsinterungsprozesse entstehen. Mit Hilfe der Sinterungsbedingungen kann somit die Grösse der Oxydpartikel gesteuert werden, was ein beachtlicher Vorteil ist, da so die Mikrostruktur des Materials entsprechend spezifischen Anwendungs-Anforderungen ausgelegt und optimiert werden kann. The pressed body made of composite material is sintered thereon under conditions which are read out according to the desired microstructure. In the case of a material composed of silver and cadmium oxide, the pressed body can be sintered in air at a temperature of approximately 930 ° C. for one hour, and other sintering conditions can also be used to vary the size of the cadmium oxide particles in the end product. For example, sintering for one hour and at a temperature of approximately 930 ° C. in nitrogen results in oxide particles that are larger than these, which occur during sintering under otherwise similar conditions, but in air. Sintering at a temperature of approximately 800 ° C for one hour in air, on the other hand, results in oxide particles which are smaller than those which are produced by the air sintering processes described. The size of the oxide particles can thus be controlled with the aid of the sintering conditions, which is a considerable advantage since the microstructure of the material can be designed and optimized in accordance with specific application requirements.

Der gesinterte Körper aus zusammengesetztem Material wird anschliessend gepresst gestanzt oder geprägt und zwar mit einem relativ hohen Druck, typischerweise mit 9,3 t/cm2 für Silber/Cadmiumoxydmaterial, so dass sich die Dichte weiter erhöht The sintered body made of composite material is then pressed, stamped or embossed with a relatively high pressure, typically 9.3 t / cm 2 for silver / cadmium oxide material, so that the density increases further

Ein aus Silber und Cadmiumoxyd-Material zusammengesetzter, gepresster Körper, welcher mit dem erfindungsgemässen Verfahren gefertigt worden ist, weist eine Schlussdichte zwischen 94% und 97% der theoretischen Maximaldichte auf, wobei die Materialien auf Silberbasis und höherem Cadmiumo-xydgehalt, sowie kleineren Oxydpartikeln nach dem Sintern und der Prägung bei ungefähr 9,3 t/cm2 kleinere Dichten aufweisen, beispielsweise nur 94% der theoretisch maximal erreichbaren Dichte. Während einige dieser Materialien, gegenüber bekannten handelsüblich erhätlichen Materialien mit herkömmlichen Techniken hergestellt, verbesserte Eigenschaften aufweisen, werden noch weitere Vorteile mit Materialien höherer Dichte erzielt. A pressed body composed of silver and cadmium oxide material, which has been manufactured with the method according to the invention, has a final density between 94% and 97% of the theoretical maximum density, whereby the materials based on silver and higher cadmium oxide content as well as smaller oxide particles sintering and embossing have densities of approximately 9.3 t / cm 2, for example only 94% of the theoretically maximum achievable density. While some of these materials have improved properties over known commercially available materials using conventional techniques, other advantages are achieved with higher density materials.

Ein Verfahren zur Herstellung von M aterialien grösserer Dichte besteht darin, dass die geprägten Körper anschliessend getempert werden, und zwar bei einer tieferen Temperatur als die Sintertemperatur und dass die Körper anschliessend zu Bändern heiss- oder kaltgewalzt werden, woraus dann Teile, wie elektrische Kontaktsätze, in bekannter Weise geformt werden können. Anderseits können die getemperten Körper zu Bändern oder Drähten gezogen werden, ebenfalls für die Herstellung von elektrischen Kontaktsätzen, Nieten usw. One method for producing materials with a higher density is that the embossed bodies are subsequently tempered at a lower temperature than the sintering temperature and that the bodies are then hot or cold rolled into strips, from which parts, such as electrical contact sets, can be shaped in a known manner. On the other hand, the annealed bodies can be pulled into bands or wires, also for the production of electrical contact sets, rivets, etc.

Um das anschliessende Verlöten solcher Teile zu erleichtern, kann eine Silberschicht bei der ersten Pressoperation, wenn die Mischung aus Silber- und Cadmiumoxydpulver bei niederem Druck komprimiert wird, angebracht werden. Anderseits kann diese Silberschicht durch eine beliebige Technik, wie beispielsweise durch ein Roll-Bond-Verfahren angebracht werden. In order to facilitate the subsequent soldering of such parts, a silver layer can be applied during the first pressing operation, when the mixture of silver and cadmium oxide powder is compressed under low pressure. On the other hand, this silver layer can be applied by any technique, such as a roll bond process.

Der Vorteil des beschriebenen Verfahrens, verglichen mit herkömmlichen pulvermetallurgischen Verfahren, die ein Legierungspulver verwenden, resultiert daraus, dass bei diesen das Material in Pulverform bleibt bis der Artikel, beispielsweise elektrische Kontaktsätze, gepresst wird. Somit wird ein gewisser Prozentsatz Material als Abfall abgehen, möglicherweise bis zu 3%, während den verschiedenen Herstellungsschritten, in denen das Pulver immer als solches verarbeitet wird. The advantage of the described method compared to conventional powder metallurgical methods that use an alloy powder results from the fact that in these the material remains in powder form until the article, for example electrical contact sets, is pressed. Thus, a certain percentage of material will go to waste, possibly up to 3%, during the various manufacturing steps in which the powder is always processed as such.

Somit wird durch die Verwendung von Pillen oder Körpern aus zusammengesetztem Material, die nach und nach zum gewünschten Endprodukt umgebildet werden, grössere Materialersparnisse, sowie eine bessere Materialhandhabung erreicht als durch direktes Pressen von Artikeln, so dass letztere durch das erfindungsgemässe Verfahren billiger gefertigt, auch selbst billiger werden. Thus, by using pills or bodies made of composite material, which are gradually transformed into the desired end product, greater material savings and better material handling are achieved than through direct pressing of articles, so that the latter can be manufactured more cheaply by the method according to the invention, even itself become cheaper.

4 4th

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

Claims

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1. A method for producing an electrically conductive material for electrical contacts, characterized in that a first starting material, which consists essentially of a first powdered metal, with a second powdered starting material consisting essentially of a second metal or an oxide of a second metal, mixes this mixture under pressure to a porous mass, heats that porous mass in a reducing atmosphere to produce a porous body made of an alloy consisting of a solid solution of the second metal in the first metal , and that one heats this body in an oxidizing atmosphere in order to oxidize or reoxidize the second metal.

2. The method according to claim 1, characterized in that one additionally admixes a third starting material in powder form before the pressing, which is an oxide of a third metal.

2nd

PATENT CLAIMS

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the third material is an alkali metal oxide.

4. The method according to claim 3, characterized in that the alkali metal is either lithium, sodium, potassium, rubidium or cesium

5. The method according to claim 1, characterized in that the first metal is silver, the second starting material cadmium oxide.

6. The method according to claim 5, characterized in that the first metal is silver and the particles of the silver powder are not larger than 40 microns and that the particle size of the cadmium oxide powder is not larger than one micron.

7. The method according to claim 1, characterized in that the reducing atmosphere consists of hydrogen, that the first starting material is silver and the second starting material is cadmium oxide, and that the porous, compressed mass of silver-cadmium oxide powder for alloying to a temperature of approximately 400 ° C heated and held at this temperature for about an hour.

8. The method according to claim 7, characterized in that the reoxidation atmosphere is air and that the porous body is kept for 5 hours at a temperature of 220 ° C for reoxidation.

9. The method according to claim 1, characterized in that pressing the reoxidized body made of porous alloy to increase its density.

10. The method according to claim 9, characterized in that one sinters the pressed body in order to obtain a desired microstructure.

11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the body is pressed with approximately 6 t / cm2, preferably with 6.2 t / cm2.

12. The method according to claim 10, characterized in that one carries out the sintering for one hour at 930 ° C in nitrogen or at 800 ° C in air.

13. The method according to claim 1, characterized in that one carries out the mixing of the metal and the metal oxide powder by means of a dry drum mill.

14. The method according to claim 1, characterized in that one carries out the mixing of the metal and the metal oxide powder in two stages and sieves the powder mixture between the two stages.

15. The method according to claim 1, characterized in that the pressing of the metal and the metal oxide powder mixture is carried out at less than 0.8 t / cm2, preferably at 0.78 t / cm2.

16. The method according to claim 10, characterized in that the sintered body is embossed in order to further increase its density.

17. The method according to claim 16, characterized in that one anneals the embossed body at a lower temperature than the sintering temperature.

18. The method according to claim 5, characterized in that

5 that the starting materials ^ 30 wt .-% contain cadmium oxide.