专利名称：烧结银-铁电触点材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种烧结银-铁电触点材料及其制备方法，所述材料含有0.5到20重量％的铁，0到5重量％的其他金属的、氧化物的、氮化物的和/或碳化物的添加剂，剩余的是银。
电力工程中使用的接触材料必须有高抗燃性，小焊接力和低接触电阻。对低压电工中的空气开关设备，当开关电流小于100安培，银-镍接触材料是可靠的。在很高温升情况下，它具有高抗燃性。此材料的缺点在于镍，特别是其粉末态，对人体器官有损害作用。另替代镍建议过各种各样的铁。
从日本专利申请79/148109的电触点材料可知，它除了银外还含有铁、镍、铬和/或钴。特别是复合材料AgFe10在很高的导电能力下显示出高抗磨力。
在杂志“Material & Methods Bd44，No3，Sept56，121-126页”中叙述了专用于触点的银-铁材料。从DE-AS11-53-178可知银触点材料除含银和氧化组份外还含有0.001到1％的镍、铁、钼、钴、铬、钛和/或钒。DE-AS1106965叙述一种从银制备能用作触点材料的致密烧结成型体的方法，银中含有5到50％钒、钽、铬、钥、钨、铁、钴或镍中的至少一种金属。
银-铁材料至今还未找到广泛应用，因为在开关时它们易于钝化(Bildung von Deckschichten)并由此导致高的触点发热。此种材料从未能达到银-镍烧结材料的有利性能。
对所有已知的银-铁电触点材料，商业中通用的是加入铁粉，其碳含量小于0.05重量％，因而是比较软的，一般在含氢气氛下，特别是氮-氢混合气中烧结。
因此，本发明的目的在于提供一种烧结银-铁电触点材料，它含有0.5到20重量％的铁，0到5重量％的其他金属的、氧化物的、氮化物和/或碳化物添加剂，剩余为银。它具有小的焊接趋势，小的接触电阻以及高的烧损强度和长的使用寿命，这方面的性质与已知的银-镍触点材料尽可能的接近。此外还提供了制备这种材料的方法。
按本发明，此任务这样解决，烧结材料的铁组份中含有多于0.25重量％的碳，其显微硬度大于200HV0.025。
优选的是铁组份中含有多于0.4重量％的碳，其显微硬度大于400HV0.025。最好保证银-铁材料中烧结状态下的铁组份具有0.6到1.2重量％的碳含量和显示出大于600HV0.025的显微硬度。
此材料的制备是这样完成的，将0.5到20重量％的铁粉，0到5重量％的其他金属的、氧化物的、氮化物和/或碳化物添加剂与银粉混合，均衡冷压，在保护气下在650到940℃下烧结，然后再挤压。过程中加入的是含有大于0.25重量％碳的铁粉，烧结时必须在无氢的保护气氛下完成。
加入一种初始态和烧结后碳含量均大于0.25重量％，最好是在0.6到1.2重量％之间的铁粉，这种铁的显微硬度大于200HV0.25最好大于600HV0.025。这样得到一种材料，它在实际使用时令人惊异地在高温性能方面有显著的改善。为了保证碳含量大于0.25重量％并因而保证烧结状态下所需的硬度，材料的烧结必须在无氢保护气氛下完成。这样才能保证铁粉的碳含量在烧结时不至于减少。
按本发明的银-铁材料在寿命和其他性能方面，在实际上显示了与银-镍材料相同的性能。
银-铁材料中可以加入0到5重量％金属添加物如锌、铜、锰、铼、铱和钌，或非金属添加物，如氧化钨、氧化钼、氧化铁、氧化镁、氧化钙、氧化钇、氧化钽、氧化铬、氧化锰、氧化锌、氧化铝、氧化铟、氧化硅和氧化锆。
按本发明的材料还可以令人惊异地更好地进行进一步加工，其原因是在挤压时铁很细地分散到银母体中去，而且这种铁由于其脆性而不会像已知的银-铁材料那样变形延伸为铁细条。此材料可以被经济地制备并在所有的开关性能上可以和银-镍材料相比较。特别是在温升和寿命方面达到银-镍材料能达到的值。
通过成套继电器的电气开关实验，可以证实这一点。实验以5.5千瓦在开关条件AC4下按DIN VDE 0660标准进行。温升测量在20安培电流负荷下，经过20000次开关的接触桥形接片上进行。下表中含有此材料及用此材料进行开关实验并在开关总动作为60000次后的结果。还显示出本发明材料(6到16行)与已知材料AgNi20和AgFe9.5Zn1.5(材料1和2)及含碳小于0.1重量％的普通铁粉的材料(3到5)相比，在触点发热方面得到改善。
本发明材料的制备由下列实施例说明，例中总是加入含有约0.9重量％碳的铁粉，其硬度为约800HV0.025。1、80克铁粉和920克银粉混合。混合物经均衡冷压挤压成毛坯，在无氢的氮气氛下在850℃烧结它，并挤压成直径为8mm的线材。此线材进一步拉伸成所需的最终直径。2、80克铁粉和5克铼粉与915克银粉混合。混合物经均衡冷压挤压成毛坯。在无氢的氮气氛下在850℃烧结它，然后挤压成直径为8mm的线材。此线材进一步拉伸成所需的最终直径。
此线材总是可容易地被进一步加工成触点块。
权利要求
1.一种烧结银-铁电触点材料，含有0.5到20重量％铁和0到1.5重量％其他金属的、氧化物的、氮化物的和/或碳化物的添加剂，剩余是银，其特征在于，烧结材料中的铁组份中含有多于0.25重量％的碳，并具有高于200HV0.025的微显硬度。
2.按权利要求1的银-铁材料，其特征在于，材料中的铁组份含有大于0.4重量％的碳，并具有大于400HV0.025的显微硬度。
3.按权利要求1和2的银-铁材料，其特征在于，材料中铁组份含有0.6到1.2重量％的碳，并具有大于600HV0.025的显微硬度。
4.按权利要求1到3的银-铁材料的制备方法，其是将银粉与0.5到20重量％的铁粉和0到5重量％其他金属的、氧化物的、氧化物和/或碳化物添加剂相混合，后经均衡冷压，在650到940℃下烧结，再挤压，其特征在于，铁粉含有大于0.25重量％的碳并在无氢保护气氛中然后进行烧结。
全文摘要
使用碳含量大于0.25重量％且显微硬度大于200HV0.025的铁粉，然后在无氢保护气氛中进行烧结，所得到的烧结银-铁电触点材料的性能可以与银-镍材料相比拟。
文档编号C22C1/04GK1161380SQ9710199
公开日1997年10月8日 申请日期1997年2月26日 优先权日1996年2月27日
发明者沃尔夫冈·魏泽, 威利·马利科夫斯基, 罗格尔·沃尔默, 彼得·布劳曼, 安德烈亚斯·考夫勒 申请人:德古萨股份公司