專利名稱：燒結銀-鐵電觸點材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種燒結銀-鐵電觸點材料及其制備方法，所述材料含有0.5到20重量％的鐵，0到5重量％的其他金屬的、氧化物的、氮化物的和/或碳化物的添加劑，剩余的是銀。
電力工程中使用的接觸材料必須有高抗燃性，小焊接力和低接觸電阻。對低壓電工中的空氣開關設備，當開關電流小于100安培，銀-鎳接觸材料是可靠的。在很高溫升情況下，它具有高抗燃性。此材料的缺點在于鎳，特別是其粉末態，對人體器官有損害作用。另替代鎳建議過各種各樣的鐵。
從日本專利申請79/148109的電觸點材料可知，它除了銀外還含有鐵、鎳、鉻和/或鈷。特別是復合材料AgFe10在很高的導電能力下顯示出高抗磨力。
在雜志“Material & Methods Bd44，No3，Sept56，121-126頁”中敘述了專用于觸點的銀-鐵材料。從DE-AS11-53-178可知銀觸點材料除含銀和氧化組份外還含有0.001到1％的鎳、鐵、鉬、鈷、鉻、鈦和/或釩。DE-AS1106965敘述一種從銀制備能用作觸點材料的致密燒結成型體的方法，銀中含有5到50％釩、鉭、鉻、鑰、鎢、鐵、鈷或鎳中的至少一種金屬。
銀-鐵材料至今還未找到廣泛應用，因為在開關時它們易于鈍化(Bildung von Deckschichten)并由此導致高的觸點發熱。此種材料從未能達到銀-鎳燒結材料的有利性能。
對所有已知的銀-鐵電觸點材料，商業中通用的是加入鐵粉，其碳含量小于0.05重量％，因而是比較軟的，一般在含氫氣氛下，特別是氮-氫混合氣中燒結。
因此，本發明的目的在于提供一種燒結銀-鐵電觸點材料，它含有0.5到20重量％的鐵，0到5重量％的其他金屬的、氧化物的、氮化物和/或碳化物添加劑，剩余為銀。它具有小的焊接趨勢，小的接觸電阻以及高的燒損強度和長的使用壽命，這方面的性質與已知的銀-鎳觸點材料盡可能的接近。此外還提供了制備這種材料的方法。
按本發明，此任務這樣解決，燒結材料的鐵組份中含有多于0.25重量％的碳，其顯微硬度大于200HV0.025。
優選的是鐵組份中含有多于0.4重量％的碳，其顯微硬度大于400HV0.025。最好保證銀-鐵材料中燒結狀態下的鐵組份具有0.6到1.2重量％的碳含量和顯示出大于600HV0.025的顯微硬度。
此材料的制備是這樣完成的，將0.5到20重量％的鐵粉，0到5重量％的其他金屬的、氧化物的、氮化物和/或碳化物添加劑與銀粉混合，均衡冷壓，在保護氣下在650到940℃下燒結，然后再擠壓。過程中加入的是含有大于0.25重量％碳的鐵粉，燒結時必須在無氫的保護氣氛下完成。
加入一種初始態和燒結后碳含量均大于0.25重量％，最好是在0.6到1.2重量％之間的鐵粉，這種鐵的顯微硬度大于200HV0.25最好大于600HV0.025。這樣得到一種材料，它在實際使用時令人驚異地在高溫性能方面有顯著的改善。為了保證碳含量大于0.25重量％并因而保證燒結狀態下所需的硬度，材料的燒結必須在無氫保護氣氛下完成。這樣才能保證鐵粉的碳含量在燒結時不至于減少。
按本發明的銀-鐵材料在壽命和其他性能方面，在實際上顯示了與銀-鎳材料相同的性能。
銀-鐵材料中可以加入0到5重量％金屬添加物如鋅、銅、錳、錸、銥和釕，或非金屬添加物，如氧化鎢、氧化鉬、氧化鐵、氧化鎂、氧化鈣、氧化釔、氧化鉭、氧化鉻、氧化錳、氧化鋅、氧化鋁、氧化銦、氧化硅和氧化鋯。
按本發明的材料還可以令人驚異地更好地進行進一步加工，其原因是在擠壓時鐵很細地分散到銀母體中去，而且這種鐵由于其脆性而不會像已知的銀-鐵材料那樣變形延伸為鐵細條。此材料可以被經濟地制備并在所有的開關性能上可以和銀-鎳材料相比較。特別是在溫升和壽命方面達到銀-鎳材料能達到的值。
通過成套繼電器的電氣開關實驗，可以證實這一點。實驗以5.5千瓦在開關條件AC4下按DIN VDE 0660標準進行。溫升測量在20安培電流負荷下，經過20000次開關的接觸橋形接片上進行。下表中含有此材料及用此材料進行開關實驗并在開關總動作為60000次后的結果。還顯示出本發明材料(6到16行)與已知材料AgNi20和AgFe9.5Zn1.5(材料1和2)及含碳小于0.1重量％的普通鐵粉的材料(3到5)相比，在觸點發熱方面得到改善。
本發明材料的制備由下列實施例說明，例中總是加入含有約0.9重量％碳的鐵粉，其硬度為約800HV0.025。1、80克鐵粉和920克銀粉混合。混合物經均衡冷壓擠壓成毛坯，在無氫的氮氣氛下在850℃燒結它，并擠壓成直徑為8mm的線材。此線材進一步拉伸成所需的最終直徑。2、80克鐵粉和5克錸粉與915克銀粉混合。混合物經均衡冷壓擠壓成毛坯。在無氫的氮氣氛下在850℃燒結它，然后擠壓成直徑為8mm的線材。此線材進一步拉伸成所需的最終直徑。
此線材總是可容易地被進一步加工成觸點塊。
權利要求
1.一種燒結銀-鐵電觸點材料，含有0.5到20重量％鐵和0到1.5重量％其他金屬的、氧化物的、氮化物的和/或碳化物的添加劑，剩余是銀，其特征在于，燒結材料中的鐵組份中含有多于0.25重量％的碳，并具有高于200HV0.025的微顯硬度。
2.按權利要求1的銀-鐵材料，其特征在于，材料中的鐵組份含有大于0.4重量％的碳，并具有大于400HV0.025的顯微硬度。
3.按權利要求1和2的銀-鐵材料，其特征在于，材料中鐵組份含有0.6到1.2重量％的碳，并具有大于600HV0.025的顯微硬度。
4.按權利要求1到3的銀-鐵材料的制備方法，其是將銀粉與0.5到20重量％的鐵粉和0到5重量％其他金屬的、氧化物的、氧化物和/或碳化物添加劑相混合，后經均衡冷壓，在650到940℃下燒結，再擠壓，其特征在于，鐵粉含有大于0.25重量％的碳并在無氫保護氣氛中然后進行燒結。
全文摘要
使用碳含量大于0.25重量％且顯微硬度大于200HV0.025的鐵粉，然后在無氫保護氣氛中進行燒結，所得到的燒結銀-鐵電觸點材料的性能可以與銀-鎳材料相比擬。
文檔編號C22C1/04GK1161380SQ9710199
公開日1997年10月8日 申請日期1997年2月26日 優先權日1996年2月27日
發明者沃爾夫岡·魏澤, 威利·馬利科夫斯基, 羅格爾·沃爾默, 彼得·布勞曼, 安德烈亞斯·考夫勒 申請人:德古薩股份公司