SINTERED DOUBLE LAYER CONTACT PIECE

Abstract: 1. A sintered double-layer contact piece comprising a contact layer consisting of silver-tin oxide with contents of Bi2 O3 , CUO and a further metal oxide, and a second layer on the connecting side, which is capable of being soldered or welded, characterized in that the structure of the contact layer exhibits differently composed regions of extension < 200 mu m ; that the one region consists of AgSnO2 Bi2 O3 CuOCdO and that the other region consists of AgCdOBi2 O3 .

Description: Zweischichten-Sinterkontaktstück Die Erfindung bezieht sich auf ein Zweischichten-Sinterkontaktstück mit einer Kontaktschicht aus Silber-Zinnoxid mit Gehalten an Bi203, CuO und CdO und einer lötfähigen oder schweiss fähigen zweiten Schicht auf der Verbindungs seite, -dadurch gekennzeichnet, dass das Gefüge der Kontaktschicht aus unterschiedlich zusammengesetzten Be-reichen der Ausdehnung < 200 ssm besteht, wobei der eine Bereich aus AgSnO2 Bi2 0 3CuOCdO und der andere Bereich aus AgCdOBi203 besteht. Es ist bekannt, in Niederspannungsschaltgeräten der Energietechnik (Schutzschalter, Kleinselbstschalter) Kontaktstücke aus AgCdO zu verwenden. Da beim Schalten aus Kontaktstücken, die aus AgCdO-Kontaktwerstoffen bestehen, über den Abbrand CdO in die Umwelt gelangen kann und CdO als toxischer Werkstoff eingestuft ist, wird angestrebt, Kontaktwerkstoffe mit anderen Hauptmetalloxidzusätzen wie Sn02, ZnO, In203, CuO usw., zu ersetzen, Kontaktwerkstoffe aus AgSnO2 ohne weitere Metalloxidzusätze konnten nicht alle Forderungen an die Kontakteigenschaften erfüllen. Es sind AgSnO2 Kontaktwerkstoffe mit weiteren Metalloxidzusätzen wie Ion203, Bi203 bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte AgCdO-Kontaktstücke dahingehend zu verbessern, dass durch Beimischungen anderer Metalloxide der Gehalt an CdO so gering wie möglich gehalten werden kann. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Gefüge der Kontakt schicht aus unterschiedlich zusammengesetzten Bereichen der Ausdehnung / 200 ssm besteht, dass der eine Bereich aus AgSnO2Bi 203 CuOCdO und dass der andere Bereich aus AgCdOBi2O3 besteht. Vorteilhafterweise weisen die AgSnO,Bi203CuOCdO-Bereiche einen Summenoxidgehalt zwischen 10 und 25 Vol.-% mit einem SnO2-Anteil > 70 Vol.-% der Gesamtoxidmenge auf. In diesen Bereichen beträgt der Bi2O3-Gehalt vorteilhaft zwischen 0,5 bis 2 %-Massengehalt, der CuO-Gehalt 0,5 bis 1,5 %-Massengehalt und der CdO-Gehalt 0,1 bis 2 % Massengehalt. Die Zusammensetzung der zweiten Gefügebereiche aus AgCdOBi2O3 beträgt vorteilhafterweise zwischen 10 und 20 Vol.-% des Summenmetalloxidgehalts. In diesen Bereichen beträgt der Bi2O3-Gehalt 0,5 bis 2 %-Massenge- halt. Die besonderen Kontakteigenschaften des Kontaktstückes gemäss der Erfindung sind durch das Gefüge der Kontaktschicht gekennzeichnet, das aus zwei unterschiedlich zusammengesetzten Bereichen besteht. Anhand eines Beispiels wird das Herstellen eines Kontaktstückes gemäss der Erfindung noch näher beschrieben. Beispiel Aus einer AgSnBiCuCd-Legierung mit Ag 90,47 %-Massengehalt, Sn 6,63 %-Massengehalt, Bi 1,37 %-Massengehalt Cu 0,81 -Massengehalt, Cd 0,72 %-Massengehalt wird ein Legierungspulver mit Teilchengrössen C200 ssm z.B. durch Druckverdüsen hergestellt. Zur Überführung der Unedelmetallanteile in die entsprechenden Oxide wird das Pulver an Luft oder in sauerstoffhaltiger Atmosphäre zwischen 500 und 800 0C bis zur vollständigen inneren Oxidation wärmebehandelt. Der Summenoxidgehalt beträgt 16 Vol.-%, der SnO2-Gehalt 11,81 Vol.-% (8,23 CO-Massen- gehalt), der Bi2O3-Gehalt 1,67 Vol.-% (1,49 %-Massengehalt), der CuO-Gehalt 1,54 Vol.-% (1,0 %-Massengehalt) und der CdO-Gehalt 0,98 Vol.-% (0,8 %-Massengehalt. Aus einer zweiten Legierung aus AgCdBi mit 10,5 %-Massengehalt Cd und 0,82 %-Massengehalt Bi wird ein Legierungs pulver der Teilchengrösse 4200 200wmhergestellt. Die Un- edelmetallanteile werden in die entsprechenden Oxide CdO und Bs303 während einer Wärmebehandlung zwischen 500 und 800 0C inneroxidiert. Dabei wird auf die Vollständigkeit der inneren Oxidation geachtet. Der Gesamtoxidgehalt beträgt 16,14 Vol.-%, der Bi2O3-Gehalt 1,14 Vol.-% (1 %-Massengehalt). Die beiden Verbundpulver werden im Gewichtsverhältnis 80 % des AgSnO2Bi2O3CuOCdO- Pulvers mit 20 % AgCdOBi2O3-Pulver gleichmässig gemischt. Die Pulvermischung wird in einer Matrize mit einer Silberpulverschicht mit 600 MN/m2 zu einem Zweischichtenformteil verdichtet. Der Presskörper wird anschliessend bei 850 0C eine Stunde lang an Luft gesintert. Durch Warmnachpressen des Sinterkörpers mit einem Pressdruck von 600 MN/m2 wird das Zweischichten-Kontaktstück verdichtet. Im Bedarfsfall kann durch Nachsintern bei 800 0C während einer Stunde an Luft bzw. in Stickstoff und Kaltnachpressen mit einem Pressdruck von 800 MN/m2 das Kontaktstück weiter verdichtet werden. In einem Prüfschalter wurden die Kontakteigenschaften des Kontaktstückes gemäss der Erfindung untersucht und mit einem AgCdO12-Kontaktstück des bisher höchst erreichten Qualitätsstandards verglichen. Bei gleichen Abbrandwerten und vergleichbaren Kontaktwiderstandswerten (Erwärmung) wurden niedrigere F599,9-Werte (Schweisskraftmaximalwerte) ermittelt, womit ein höheres Einschaltvermögen erreicht wurde. Beim Herstellen kann anstelle des zweiten Verbundpulvers auch eine Pulvermischung aus Silberpulver und den Pulvern der entsprechenden Metalloxide in Mischung mit dem ersten Verbundpulver verwendet werden. 5 Patentansprüche

Claims: Patentansprüche 1. Zweischichten-Sinterkontaktstück mit einer Kontaktschicht aus Silber-Zinnoxid mit Gehalten an Bi2O3, CuO und CdO und einer lötfähigen oder schweiss fähigen zweiten Schicht auf der Verbindungsseite, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Gefüge der Kontaktschicht unterschiedlich zusammengesetzte Bereiche der Ausdehnung 4 200 ssm aufweist, dass der eine Bereich aus AgSnO2Bi2O3CuOCdO und dass der andere Bereich aus AgCdOBi203 besteht. 2. Kontaktstück nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die AgSnO2Bi2O3CuOCdO- Bereiche einen Summenoxidgehalt zwischen 10 und#25 Vol.-% SnO2-Anteil > 70 Vol.-% der Gesamtoxidmenge aufweisen. 3. Kontaktstück nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Bi203-Gehalt 0,5 bis 2 %-Massengehalt, der CuO-Gehalt 0,5 bis 1,5 % Massengehalt und der CdO-Gehalt 0,1 bis 2 %-Massengehalt beträgt. 4. Kontaktstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zusammensetzung der zweiten Gefügebereiche aus AgCdOBi203 mit einem Summenmetalloxidgehalt zwischen 10 und 20 Vol.-% beträgt. 5. Kontaktstück nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Bi2O3-Gehalt 0,5 bis 2 %-Massengehalt beträgt.

Inventors: SCHREINER, HORST, PROF. DR.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: H01H1
IPC codes: H01H1, C22C5, H01H11