СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУФАБРИКАТА ДЕТАЛИ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ, ПОЛУФАБРИКАТ ДЕТАЛИ И ДЕТАЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОНТАКТА
MANUFACTURING METHOD FOR SEMI-FINISHED PART FOR ELECTRIC CONTACTS, SEMI-FINISHED PART AND ELECTRIC CONTACT PART

Изобретение относится к способу изготовления полуфабриката детали для электрических контактов, имеющей верхнюю сторону, предназначенную для осуществления электрического контакта, содержащую композиционный материал на основе серебра, один или более оксидов металлов или углерод, включенные в этот композиционный материал, и легко поддающийся пайке или сварке слой-носитель, содержащий серебро или сплав на основе серебра, на котором находится композиционный материал.
Композиционные материалы на основе серебра с включенными в них частицами оксидов металлов или углерода невозможно или очень сложно сваривать или спаивать. Поэтому при изготовлении полуфабрикатов деталей для электрических контактов нижняя сторона материала для электрических контактов снабжена легко поддающимся пайке или сварке слоем-носителем из серебра или сплава на основе серебра. Такие слои-носители обычно наносят посредством плакирования серебряной ленты на материалы для электрических контактов.
Известно также изготовление с использованием способа однократного прессования, в котором на слой порошкообразного серебра наносят слой из порошкообразного материала для электрических контактов и посредством последующего прессования и спекания получают полуфабрикат с передней стороной из материала для электрических контактов и обратной стороной из серебра. При этом оба слоя порошков можно спрессовать совместно или вначале спрессовать слой, состоящий только из одного порошка, а затем нанести и спрессовать второй порошок. Однако недостатком изготовления способом однократного прессования является то, что невозможно получить полуфабрикат в форме ленты.
Другая известная возможность состоит в том, чтобы заключить блок материала для электрических контактов в серебряную трубку и затем изменить его форму посредством экструзионного формования. За счет продольного разделения изготовленного таким образом комбинированного прутка получают полуфабрикат с верхней стороной из материала для электрических контактов и нижней стороной из серебра. Однако изготовление подходящей серебряной трубки и введение блока материала для электрических контактов в серебряную трубку являются очень трудоемкими операциями.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы найти способ экономически эффективного изготовления полуфабриката детали для электрических контактов в форме полосы (ленты), который имел бы верхнюю сторону, предназначенную для осуществления электрического контакта, из композиционного материала на основе серебра и нижнюю сторону из серебра или сплава на основе серебра.
Эта задача решена благодаря разработке способа с признаками, указанными в пункте 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения являются предметами зависимых пунктов формулы изобретения.
В способе согласно настоящему изобретению вначале способом порошковой металлургии изготавливают блок из композиционного материала на основе серебра, например - посредством смешивания порошка серебра с порошком оксида металла, прессования и последующего спекания. Также можно, например, смешать порошок серебра с порошком неблагородного металла, спрессовать и затем спечь в окисляющей атмосфере, чтобы в результате окисления частиц неблагородного металла были получены частицы оксида металла.
На второй стадии блок, изготовленный способом порошковой металлургии, покрывают порошковым серебром или порошком из сплава на основе серебра и затем прессуют для уплотнения порошка, предпочтительно - с использованием давления в диапазоне от 500 бар до 2500 бар. С этой целью к порошку из серебра или сплава на основе серебра может быть примешан и порошок неблагородного металла, чтобы способом порошковой металлургии получить покрытие из сплава на основе серебра или сплава, преимущественно состоящего из серебра.
Предпочтительно изостатически спрессованный блок на следующей стадии производства спекают и затем формуют посредством экструзионного формования, предпочтительно - посредством горячего формования. Затем получают по меньшей мере одну разделенную полосу с верхней стороной из композиционного материала и нижней стороной из серебра или сплава на основе серебра. Предпочтительно получают две такие разделенные полосы путем разделения полосы, полученной посредством экструзионного формования, в продольном направлении. При этом, само собой разумеется, можно перпендикулярно плоскости разделения произвести дополнительные разделения. Поэтому задачу предпочтительного получения двух разделенных полос можно понять как получение по меньшей мере двух полос. Однако можно также получить всего одну разделенную полосу, при этом с одной стороны полосы, полученной посредством экструзионного формования, удаляют серебро или сплав на основе серебра, например - посредством фрезерования, и таким образом открывают поверхность, содержащую композиционный материал.
После спекания серебро или сплав на основе серебра, как правило, уже достаточно связаны с блоком, так что блоку можно придать форму для точного размещения в пресс-форме. Например, посредством изостатического прессования и последующего спекания можно изготовить по существу цилиндрический блок, боковую поверхность которого перед экструзионным формованием стачивают, чтобы обеспечить соответствие по размеру пресс-форме для экструзионного формования. Предпочтительно блок посредством экструзионного формования из цилиндрической формы преобразуют в блок с прямоугольным поперечным сечением.
Экструзионное формование предпочтительно проводят при температуре по меньшей мере 600°C, в частности - в диапазоне от 700°C до 950°C. Эта операция обладает преимуществом, состоящим в том, что посредством экструзионного формования обеспечивается достаточно высокое уплотнение. В частности, удается обеспечить относительную плотность полосы, составляющую 99,9% от теоретически возможной плотности.
За счет разделения полосы, полученной посредством экструзионного формования, в продольном направлении получают полуфабрикат детали, содержащий слой композиционного материала на основе серебра, который образует верхнюю сторону полуфабриката детали, предназначенную для осуществления электрического контакта, и слой-носитель, легко поддающийся пайке и сварке, образующий нижнюю сторону детали.
Предпочтительно обе боковых поверхности полосы, идущие от верхней стороны, предназначенной для осуществления электрических контактов, до нижней стороны полосы, легко поддающейся пайке или сварке, выравнивают, в частности - посредством обрезания или фрезерования. Таким образом можно обеспечить, чтобы при дальнейшей обработке полуфабриката детали или при последующем применении детали электрического контакта, изготовленной из полуфабриката, материал слоя-носителя не попадал на поверхность контакта и не оказывал неблагоприятного влияния на его функцию. Обработку боковых поверхностей полосы, полученной посредством экструзионного формования, можно по выбору осуществить до или после продольного разделения полосы.
Предпочтительно толщину полосы, полученной посредством экструзионного формования, уменьшают посредством прокатки, в частности - посредством холодной прокатки. Таким образом особенно удобно можно получить полуфабрикат в форме ленты. При этом особо предпочтительно, чтобы прокатка производилась после продольного разделения полосы. Кроме того, предпочтительно, чтобы толщина полосы после прокатки уменьшалась не более чем до 50% ее первоначальной толщины во избежание неблагоприятного влияния на механические свойства полуфабриката детали. В частности, при снижении толщины более чем на 50% возникает опасность того, что материал станет слишком твердым. Особо предпочтительно, чтобы толщина полосы при прокатке снижалась на 30-50% от ее первоначальной толщины.
В способе согласно настоящему изобретению предпочтительно используют композиционный материал, который является композиционным материалом на основе серебра и оксида металла. В качестве оксидов металлов могут быть использованы, в частности, оксид олова, и/или оксид цинка, и/или оксид индия, и/или оксид кадмия. Также возможно использование, например, оксида висмута или оксида вольфрама. Композиционный материал, используемый согласно настоящему изобретению, может содержать несколько оксидов металлов. Также возможно, чтобы композиционный материал содержал только один оксид металла. Предпочтительно компонент композиционного материала, представляющий собой оксид металла, содержит оксид олова. В качестве альтернативы или дополнительно к оксидам металлов используемый материал для электрических контактов на основе серебра может также содержать углерод, например - в форме графита.
Блок композиционного материала с покрытием из порошка неблагородного металла предпочтительно прессуют холодным изостатическим способом. Холодное изостатическое прессование легко может быть проведено при комнатной температуре. Принципиально можно провести холодное изостатическое прессование и при повышенных температурах, однако в любом случае предпочтительно, чтобы холодное изостатическое прессование было проведено при температуре, при которой неблагородный металл в присутствии кислорода воздуха окисляется незначительно.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Посредством смешивания порошкообразного серебра и порошкообразного оксида олова, холодного изостатического прессования и последующего спекания получают цилиндрический блок из материала для электрических контактов на основе серебра. Например, этот блок может содержать 8-14 масс.% оксида металла, а остальную его часть образует серебро.
Блок композиционного материала покрывают порошком серебра, после чего подвергают его холодному изостатическому прессованию. Изостатически спрессованный блок затем спекают на воздухе при температурах в диапазоне от 800°C до 900°C, например - в течение 2-5 часов. Затем спеченный блок обтачивают, чтобы его можно было точно разместить в экструзионном прессе. После этого блок посредством экструзионного формования при температуре в диапазоне от 750°C до 775°C преобразуют из блока цилиндрической формы в блок с прямоугольным поперечным сечением.
Боковые стороны полосы, полученной таким способом, обрезают, и затем полосу разделяют в продольном направлении. Полученные таким способом разделенные полосы затем подвергают холодной прокатке, в результате чего их толщину уменьшают на 30-50%, например - на 45%. Полученный таким образом полуфабрикат в форме ленты содержит слой-носитель, толщина которого составляет примерно 10-20% от толщины слоя композиционного материала, и может быть использован для изготовления электрических контактов, в ходе которого из полуфабриката вырезают элементы и придают им форму в соответствии с требованиями конкретного применения.
2. Посредством смешивания порошкообразного серебра и порошкообразного графита, холодного изостатического прессования и последующего спекания получают цилиндрический блок из материала для электрических контактов на основе серебра. Например, этот блок может содержать 2-5 масс.% углерода, а остальную его часть образует серебро. Блок композиционного материала покрывают порошком серебра или сплава на основе серебра и в течение нескольких часов спекают его при температурах в диапазоне от 750°C до 775°C. Дальнейшую обработку спеченного блока можно произвести так, как описано в предыдущем примере осуществления настоящего изобретения.