Способ изготовления шихты для слоистого электрического контакта

 

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.

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.

Формула изобретения

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1