СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИХТЫ ДЛЯ СЛОИСТОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОНТАКТА Российский патент 2004 года по МПК B22F1/00 H01H1/02 C22C5/08 C22C9/00 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению металлокерамических серебросодержащих электрических контактов, предназначенных для работы в низковольтной коммутационной аппаратуре.

Известен слоистый электрический контакт с рабочим слоем из композиции серебро - (12-17) мас.% оксида кадмия и технологическим слоем из композиции серебро - (66-74) мас.% меди [1]. Как следует из описания к этому изобретению, шихту для рабочего слоя готовят методом соосаждения, а шихту для технологического слоя готовят смешиванием компонентов - порошков серебра и меди. В дальнейшем шихты используют для прессования заготовки слоистого контакта, которую после этого спекают.

Этот способ получения медно-серебряной шихты для слоистого контакта имеет два недостатка:
Во-первых, смесь порошков серебра (например, ПСр1 по ТУ 48-1-702-87) и меди (например, ПМС1 по ГОСТ 4960-75) имеет низкую текучесть. Поэтому она плохо засыпается в пресс-форму для прессования и заполняет ее неравномерно, что приводит к разнотолщинности медно-серебряного слоя и может явиться браком (допуск на толщину слоев не превышает ±0,15 мм, например, по ТУ 16-685.020-85 на биметаллические контакты).

Во-вторых, после спекания спрессованных заготовок материал медно-серебряного слоя обладает относительно невысокой пластичностью. При допрессовке заготовки в медно-серебряном слое образуются металлографически наблюдаемые микротрещины, которые могут привести к преждевременному разрушению контакта во время эксплуатации, а значит к выходу из строя коммутационного аппарата.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности является способ изготовления шихты для медно-серебряного слоя, предусматривающий введение в нее порошков меди, серебра и небольших (0,1-0,6 мас.%) добавок углекислого серебра [2].

Добавка углекислого серебра в процессе подготовки шихты при разложении углекислого серебра способствует гранулированию шихты (отдельные порошки меди и серебра комкуются, соединяясь в гранулы под действием серебра, выделяющегося при разложении его соли). Это устраняет первый из отмеченных выше недостатков, однако не оказывает существенного положительного влияния на пластичность медно-серебряного слоя после спекания.

Таким образом, недостатком известного способа-прототипа получения шихты является низкая пластичность спеченного материала медь-серебро, изготовленного с использованием этой шихты.

Целью изобретения является повышение пластичности спеченного материала медь-серебро.

Поставленная цель достигается тем, что для приготовления шихты для изготовления медно-серебряного слоя слоистого электрического контакта смешивают порошок серебра и порошок оксида меди. После перемешивания смесь подвергают восстановительному отжигу - нагревают в восстановительной атмосфере при температуре 400-500^oС. При этом оксид меди восстанавливается, а выделяющаяся чистая медь оседает на порошке серебра, "окрашивая" его. В результате создаются условия, способствующие лучшему спеканию материала, спрессованного из приготовленной описываемым способом шихты. Благодаря этому способу изготовления шихты достигается повышение пластичности спеченного материала. Одновременно (по аналогии с результатом, достигнутым при разложении углекислого серебра у прототипа) решается и задача получения гранулированной шихты с необходимой текучестью.

Описание конкретного примера реализации заявляемого способа.

Смешивают порошок серебра ПСр1 - 16,6 мас.% и порошок оксида меди СuО - 83,4 мас. % (что соответствует составу шихты: серебро - 20 мас.%, медь - 80 мас. %). Смесь подвергают восстановительному отжигу: нагревают в атмосфере водорода до 450^oС и выдерживают при этой температуре 2 часа. После охлаждения смесь протирают через сито.

Аналогично получают шихту с любым заданным соотношением компонентов серебра и меди.

Проверка достигаемого эффекта повышения пластичности спеченного материала медно-серебряных слоев контактов осуществлялась на модельных образцах, изготовленных с применением шихты, полученной по заявленному способу и по способу-прототипу.

Образцы имели размер 10х90х2 мм и изготавливались следующим образом.

Сначала приготавливалась шихта.

Заявляемым способом смешивались порошки серебра ПСр1 (ТУ 48-1-702-87) и оксида меди (СuО) по ГОСТ 16539-79 в пропорции, обеспечивающей необходимую концентрацию серебра и меди в спеченном материале. Смесь нагревалась в атмосфере водорода до 400-500^oС и выдерживалась при температуре 2 часа. После охлаждения смесь протиралась через сито с ячейкой 200 мкм и на этом подготовка шихты оканчивалась.

Способом-прототипом смешивались порошки серебра ПСр1 (ТУ 48-1-702-87) и меди ПМС1 (ГОСТ 4960-75) в пропорции, обеспечивающей необходимую концентрацию серебра и меди в спеченном материале, с добавлением 0,4 мас.% углекислого серебра Ag₂CO₃ (ТУ 48-1-701-86). Смесь нагревали в атмосфере водорода до 450^oС и выдерживали при температуре 2 часа. После охлаждения смесь протирали через сито с ячейкой 200 мкм, и на этом подготовка шихты заканчивалась.

Подготовленные шихты прессовались в заготовки с удельным давлением 4 т/см². Затем заготовки-образцы спекали при температуре 700^oС в течение 1,5 часов.

Спеченные образцы (по 5 штук каждого примера осуществления) испытывали на растяжение при комнатной температуре на установке 1231 У10. На базе образцов 50 мм определяли относительное удлинение (δ) после разрыва в процентах. Чем больше значение δ, тем выше пластичность.

В таблице приведены результаты испытания на растяжение образцов, изготовленных из шихты по заявляемому способу с различным соотношением серебро: медь и различной температурой восстановительного отжига (350-550)^oС, и образцов, изготовленных по способу-прототипу из шихты с различным соотношением серебро:медь и температурой восстановительного отжига 450^oС.

Результаты испытания образцов показывают, что пластичность образцов из материала медь-серебро, изготовленных из шихты, полученной заявляемым способом, не менее чем на 50% выше, чем пластичность образцов, изготовленных из шихты, полученной способом-прототипом. Они также подтверждают обоснованность выбора диапазона температур восстановительного отжига, так как при температурах вне этого диапазона: 350 и 550^oС, не обеспечиваются высокие показатели пластичности спеченных медно-серебряных заготовок.

Таким образом, способ изготовления шихты для медно-серебряного слоя слоистого электрического контакта, заключающийся в смешивании порошка серебра и порошка оксида меди, восстановительном отжиге в диапазоне температур 400-500^oС, при котором выделяющаяся чистая медь оседает на порошке серебра, и последующем растирании после охлаждения, обеспечивает высокую пластичность материала, спеченного из таким образом приготовленной шихты.

Литература
1. Авторское свидетельство СССР 1487289.

2. Авторское свидетельство СССР 1605861.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению металлокерамических серебросодержащих электрических контактов, предназначенных для работы в низковольтной коммутационной аппаратуре. Предложен способ изготовления шихты для медно-серебрянного слоя слоистого электрического контакта, включающий смешивание компонентов шихты. При этом медь в шихту вводят в виде оксида меди CuO, а перед применением шихту подвергают восстановительному отжигу. Техническим результатом является повышение пластичности спеченного материала серебро-медь. 1 табл.

Способ изготовления шихты для медно-серебрянного слоя слоистого электрического контакта, заключающийся в смешивании компонентов шихты, отличающийся тем, что медь в шихту вводят в виде оксида меди СuО и перед применением шихту подвергают восстановительному отжигу.