DE2341729C3

DE2341729C3 - Process for the production of an electrically conductive composite powder

Info

Publication number: DE2341729C3
Application number: DE2341729A
Authority: DE
Inventors: David John Blisworth Northampton Pedder (Grossbritannien)
Original assignee: Square D Co
Current assignee: Schneider Electric USA Inc
Priority date: 1972-08-25
Filing date: 1973-08-17
Publication date: 1979-03-15
Also published as: CH599658A5; GB1397319A; JPS5443470B2; BE809711A; FR2197210A1; JPS49108585A; DE2341729B2; DE2341729A1; FR2197210B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitenden Verbundpulvers aus einem ersten Metall und dem Oxid eines zweiten Metalls.The invention relates to a method for producing an electrically conductive composite powder from a first metal and the oxide of a second metal.

Sie betrifft ferner die Verwendung eines solchen Verbundpulvers für die Fertigung von elektrischen Kontakten.It also relates to the use of such a composite powder for the production of electrical Contacts.

Fs ist bekannt, eine Legierung aus einem ersten und einem zweiten Metall zu erschmelzen und durch Zerstäubung in Pulverform zu bringen, worauf die pulverförmige Legierung innenoxidiert wird. (H. Schreiner, Pulvermetallurgie elektrischer Kontakte. Springer-Verlag 1964, Seiten 164-175).It is known to melt and through an alloy of a first and a second metal Bring atomization in powder form, whereupon the powdery alloy is internally oxidized. (H. Carpenter, powder metallurgy of electrical contacts. Springer-Verlag 1964, pages 164-175).

Nachteilig hierbei ist, daß die Mischung der beiden Materialien nicht optimal ist.The disadvantage here is that the mixture of the two materials is not optimal.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so abzuwandeln,daß eine engere und gleichmäßigere Mischung der beiden Materialien erzielt wird.The invention is therefore based on the object of modifying the aforementioned method so that a a closer and more even mixture of the two materials is achieved.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das erste Metall in Pulverform mit dem Oxid des zweiten Metalls in Pulverform gemischt wird, daß die Mischung in einer reduzierenden Atmosphäre zwecks Legierungsbildung erhitzt wird, und daß die pulverförmige Legierung in an sich bekannter Weise innenoxidiert wird.According to the invention this is achieved in that the first metal in powder form with the oxide of the second Metal is mixed in powder form, that the mixture is heated in a reducing atmosphere for the purpose of alloying, and that the powdery Alloy is internally oxidized in a manner known per se.

Nachfolgend werden beispielsweise Ausführungsfurinen der Erfindung im einzelnen beschrieben.The following are examples of execution furins of the invention described in detail.

Als Ausgangsmaterial wird Silber in Pulverform und Kadmiumoxid in Pulverform verwendet. Die Teilchengröße des Silberpulvers sollte vorzugsweise kleiner als 45 μπι sein, wobei die Hauptmenge der Partikel einen Durchmesser von etwa 20μπι oder weniger aufweist. Das Kadmiumoxidpulver sollte eine Partikelgröße im Bereich von 0,01 bis etwa 1,0 μπι aufweisen.The raw materials used are silver in powder form and cadmium oxide in powder form. The particle size of the silver powder should preferably be smaller than 45 μm, the majority of the particles being one Has a diameter of about 20μπι or less. The cadmium oxide powder should have a particle size in the range from 0.01 to about 1.0 μm.

In der ersten Verfahrensstufe werden die beiden Pulver in den gewünschten Anteilen (bezogen auf das Verbundmaterial) gemischt. Das Misch verhältnis ist beispielsweise 90 Gewichtsprozent Silber und 10In the first process stage, the two powders are mixed in the desired proportions (based on the Composite material) mixed. The mixing ratio is, for example, 90 percent silver and 10 percent by weight

ίο Gewichtsprozent Kadmiumoxid. Der Anteil des Kadmiumoxids kann jedoch auch variieren von nur einer Spur Kadmiumoxid bis zu etwa 20%. Die Pulver werden dann trocken in einer horizontal umlaufenden Trommel etwa 24 Stunden lang gemischt Danach werden die Pulver durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 45 μιτι abgesiebt und etwaige Zusammenballungen von Kadmiumoxid oder Silber aufgebrochen. Das abgesiebte Pulver wird dann erneut etwa 24 Stunden lang in einer Trommel gemischt. In manchen Fällen haben sich zwei Mischvorgänge vor nur jeweils 1 Stunde als ausreichend erwiesen.ίο Weight percent cadmium oxide. The proportion of cadmium oxide however, it can vary from just a trace of cadmium oxide up to about 20%. The powders will then dry mixed in a horizontally rotating drum for about 24 hours Powder sieved through a sieve with a mesh size of 45 μιτι and any agglomerations of Cadmium oxide or silver broken up. The sieved powder is then again in for about 24 hours mixed in a drum. In some cases, two mixes have turned out to be only 1 hour each proven sufficient.

Das Pulvergemisch wird dann in eine Silber-Kadmium-Legierung umgewandelt. Das Pulver wird in einem flachen Gefäß, z. B. einem Quarzbehälter bis zu einer Schichtdicke von nicht mehr als etwa 1 cm ausgebreitet und auf etwa 200° C bis 700° C in einer Wasserstoffatmosphäre erwärmt. Bei allen Temperaturen in diesem Bereich wird das Kadmiumoxid durch den Wasserstoff zu Kadmium reduziert. Die endgültige Homogenisierung erfolgt durch einen Diffunsionsprozeß im festen Zustand. Sollte eine Sinterung der Legierungspartikel auftreten, so ist sie leicht im unteren Bereich der Reduktionstemperaturen aufbrechbar. Für die Reduzierung hat sich eine Temperatur von etwa 400° C alsThe powder mixture is then turned into a silver-cadmium alloy converted. The powder is placed in a shallow container, e.g. B. a quartz container up to one Layer thickness of no more than about 1 cm and spread to about 200 ° C to 700 ° C in a hydrogen atmosphere warmed up. At all temperatures in this range, the cadmium oxide is replaced by the hydrogen reduced to cadmium. The final homogenization takes place through a diffusion process in the solid State. Should sintering of the alloy particles occur, it is slightly in the lower area of the Reduction temperatures breakable. A temperature of around 400 ° C has proven to be used for the reduction

J5 geeignet erwiesen. Die Temperatur von 400° C sollte eine Stunde lang aufrechterhalten werden, wobei das Pulvergemisch mit einer Geschwindigkeit von etwa 200° C je Stunde auf diese Temperatur gebracht wird.J5 proved suitable. The temperature of 400 ° C should for an hour, with the powder mixture moving at a rate of about 200 ° C per hour is brought to this temperature.

Das Legierungspulver wird dann einer Innenoxidation unterzogen. Die Temperatur sollte zwischen etwa 350°C und dem Schmelzpunkt der Legierung liegen. Die für die Oxidation erforderliche Zeit hängt von dem Partikeldruck des Sauerstoffs in der Ofenatmosphäre, dem Kadmiumgehalt der Legierung, der Temperatur und der Größe und Form der pulverförmigen Partikel ab. Es wird hierzu bemerkt, daß das Pulver, das in der zweiten Verfahrensstufe erzeugt wird, feiner ist als die bisher berfügbaren Pulver. Beispielsweise wurde ein Pulvergemisch durch ein Sieb mit einer MaschenweitcThe alloy powder is then subjected to internal oxidation. The temperature should be between about 350 ° C and the melting point of the alloy. The time required for oxidation depends on the Particle pressure of the oxygen in the furnace atmosphere, the cadmium content of the alloy, the temperature and the size and shape of the powdery particles. It is noted that the powder that is in the second process stage is produced, is finer than the previously available powder. For example, a Powder mixture through a sieve with a mesh size c

5» von 0,5 mm abgesiebt und in einem flachen Gefäß, z. B. einer Quarz- oder Aluminiiimoxid-Schale bis zu einer Schichtdicke von 1 cm ausgebreitet, worauf das Pulver durch einen Durchlaufofen mit einer Temperatur von faO()"C hindurchgeführt wurde. Die Durchlaufzeit betrugSieve 5 »of 0.5 mm and place in a shallow vessel, e.g. B. a quartz or alumina shell to one Layer thickness of 1 cm spread out, whereupon the powder through a continuous oven with a temperature of faO () "C was passed through. The processing time was

Vi 15 Minuten, und das Pulver wurde auf der eingestellten Temperatur während 2 Minuten gehalten. Die Ofenatmosphäre war Luft. Das Kadmium in den Partikeln des Pulvers wurde zu Kadrniunioxid umgewandelt. Das Verbundmaterial, welches das Erzeugnis der dritten Vi 15 minutes and the powder was kept at the set temperature for 2 minutes. The furnace atmosphere was air. The cadmium in the particles of the powder has been converted to cadmium dioxide. The composite material which is the product of the third

w) Verfahrensstufe ist, wird in Pulverform hergestellt. Da das Kadmiumoxid innerhalb der Pulverpartikel gebildet worden ist, ist seine Verteilung in dem Silber äußerst eng und gleichmäßig. Nach der Innenoxidation wird das Material auf den Feinheitsgrad abgesiebt, der für diew) process stage is produced in powder form. There Since the cadmium oxide has been formed within the powder particles, its distribution in the silver is extreme tight and even. After the internal oxidation, the material is sieved to the degree of fineness that is required for the

*>■> nachfolgende Verwendung gewünscht ist.*> ■> subsequent use is desired.

In den Partikeln des Pulvers erscheint das Kudmiumoxid als Ausfällung mit Durchmessern zwischen etwa 0.01 und etwa 0,2 μιη. Die innige gleichmäßigeThe calcium oxide appears in the particles of the powder as a precipitate with diameters between about 0.01 and about 0.2 μm. The intimate, even one

Verteilung des Kadmiumoxides mit dieser Korngröße gibt dem Material eine gute Härte. Wenn das Material mit einem Sieb einer Maschenweite von 152 μπι abgesiebt wird, hat das Pulver eine scheinbare Dichte von etwa 15% der theoretischen Dichte und gute Fließeigenschaften.Distribution of the cadmium oxide with this grain size gives the material a good hardness. If the material with a sieve with a mesh size of 152 μm is sieved off, the powder has an apparent density of about 15% of the theoretical density and good flow properties.

Die oben genannte Temperatur von 600⁰C kann in bestimmten Fällen auf 500⁰C gesenkt oder auf 700⁰C erhöht werden. Die Temperatur von 600⁰C eignet sich jedoch auch dann, wenn andere Elemente als Silber und Kadmium verwendet werden.The above-mentioned temperature of 600 ^° C. can be ^{lowered to 500 °} C. or increased to 700 ^° C. in certain cases. However, the temperature of 600 ^° C. is also suitable when elements other than silver and cadmium are used.

Das hier beschriebene Verfahren ist auch für andere Verbundmaterialien als Silber und Kadmiumoxid anwendbar, beispielsweise aus Silber und Zinnoxid oder Silber und Zinkoxid. Anstelle des Silbers kann Kupfer in Verbindung mit Kadmium oder Zinkoxid verwendet werden, die Reoxidation und die Sinterung erfordern jedoch eine Modifizierung, um eine Oxidierung des Kupfers vährend der Reoxidation des Kadmiums zu verhindern. Das Verfahren kann auch angewendet werden, wenn das Verbundmaterial das Oxid eines dritten Metalls enthält, wobei das letztere in der oben für das zweite Metall beschriebenen Weise behandelt wird. Das dritte Metall, beispielsweise Quecksilber, kann dazu benutzt werden, um dem Verbundmaterial bestimmte Eigenschaften zu verleihen, die vom Verwendungszweck abhängen können. Das dritte Metall kann auch ein Alkalimetall sein. Die Alkalimetalle verhalten sich nicht in der oben für das zweite Metall beschriebenen Weise, da ihre Oxide hochstabil sind. Die Oxide der Alkalimetalle bleiben daher während der Reduktion und der Reoxidation des zweiten Metalls stabil. Das Alkalimetall ist daher im fertigen Verbundmaterial als Oxid vorhanden.The procedure described here is also applicable to composite materials other than silver and cadmium oxide applicable, for example from silver and tin oxide or silver and zinc oxide. Instead of silver, copper can be used in Compound with cadmium or zinc oxide can be used, which require reoxidation and sintering however, a modification to oxidize the copper while reoxidizing the cadmium impede. The method can also be used when the composite material is the oxide of a third metal, the latter being treated in the manner described above for the second metal will. The third metal, such as mercury, can can be used to give the composite material certain properties that are determined by Purpose of use may depend. The third metal can also be an alkali metal. The alkali metals do not behave in the manner described above for the second metal because their oxides are highly stable. the Oxides of the alkali metals therefore remain during the reduction and reoxidation of the second metal stable. The alkali metal is therefore present in the finished composite material as an oxide.

Verbundpulver, die nach dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt werden, können beispielsweise zur Herstellung elektrischer Kontakte verwendet werden. Da Quecksilver bekanntlich die Leistungsfähigkeit von elektrischen Silber-Kontakten verbessert, ist die Zugabe von Quecksilber zweckmäßig.Composite powders that are produced by the method described here can, for example used to make electrical contacts. Because mercury is known to be the efficiency improved by electrical silver contacts, the addition of mercury is advisable.

Claims

Patent claims:

1. A method for producing an electrically conductive composite powder from a first metal and the oxide of a second metal, thereby characterized in that the first metal is in powder form with the oxide of the second metal in Powder form is mixed that the mixture in a reducing atmosphere for the purpose of alloying is heated, and that the powdery alloy is internally oxidized in a manner known per se will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the oxide of a third metal with the Metal powder and the metal oxide powder is mixed that the oxides of the second and the third Metal are reduced for the purpose of alloy formation, and that the alloy powder in itself is internally oxidized in a known manner.

3. The method according to claim 1, characterized in that a difficultly reducible alkali metal oxide mixed with the first metal and the oxide of the second metal.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the mixture is ^{heated to about 700 0} C in a hydrogen atmosphere.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the mixture for and during heating in the form of a layer with a layer thickness of not more than 1 cm is spread.

6. The method of the composite powder produced according to one of claims 1 to 5 for the production of electrical contacts.