163451. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fémkerámiai anyag előállítására elektromos érintkezőkhöz
5 163451 6 A fémkeramiás anyag összetételét az alábbi szempontok szerint választjuk meg: Az ezüst viszonylag nagy elektromos és hővezetőképességgel rendelkezik; az ezüst az a komponens, amely az oxidfilm képződését megakadályozza. Az ezüstnek fentieken kívül további előnyös tulajdonságai is vannak: fajlagos ellenállása rendkívül kicsi, jellemzői a berendezés egész élettartama alatt változatlan maradnak. Az ezüst azonban számos lényeges és nem elhanyagolható hátránnyal rendelkezik : könnyen előfordul a „hideg összehegedés" jelensége, ívfény hatására könnyen összeolvad és viszonylag könnyen jelentős erózió keletkezik rajta. Ámbár az ezüst viszonylag szilárd anyag, kopásállósága kicsi. Az ezüstöt fenti tulajdonságai és az elvégzett kísérletek alapján az összetételben legalább 5 súly%, legfeljebb 30 súly% mennyiségben kell alkalmazni. Az összetétel ezüsttartalmát a fenti határok között a berendezés fizikai jellemzőivel szemben felállított követelmények és a berendezés működési feltételei szerint kell megválasztani. Az ezüsttartalom legfeljebb 30%-ra történő korlátozását az indokolja, hogy az ezüst grafittal szembeni adhéziója rendkívül kicsi: 255 erg/cm2 . Az ezüst grafittal szembeni adhéziója, ill. nedvesítőképessége erősen befolyásolja az érintkező anyagának mechanikai szilárdságát. Az érintkező mechanikai szilárdsága annál kisebb, rniriél több ezüst van jelen az összetételben. Ámbár a nikkel specifikus elektromos ellenállása viszonylag nagy, forrás^hőmérséklete azonban kiesig s ezért kopással és oxidfilmképződéssel szemben igen ellenálló. A nikkel ezenkívül nem heged össze olyan könnyen, mint az ezüst. Legfontosabb előnye az ezüsttel szemben az, hogy grafittal szembeni nedvesíthet őségé, ill. adhéziója 2704 erg/cm2. Éppen ezért, minél több nikkelt tartalmaz az összetétel, annál nagyobb az érintkezőként alkalmazott fémkeramiás anyag mechanikai szilárdsága. A nikkeltartalom növekedésével nő a kopásállóság és az összehegedéssel és szintereződéssel szembeni ellenállóképesség. A találmány szerinti anyagban a grafitot legfeljebb 50% mennyiségben kell alkalmazni. A felhasznált grafitnak feldolgozatlan, kristályos állapotú finomszemcsés terméknek kell lenni, amelynek legalább 75%-a, legfeljebb 95%-a átmegy a 0045-ös szemnagyságú szitán. Az ilyen grafit nagy tűzállósággal rendelkezik és a különböző korróziós közegekkel szemben közömbös. A grafit nyújthatósági koefficiense kicsi, s így segítségével olyan gyártmányok állíthatók elő, amelyek nagy hőmérsékleten is méretstabilitással rendelkeznek. A kis rugalmassági modulus, a kis lineáris kiterjedési koefficiens és a nagy hővezetőképesség az érintkezőknek hőállóságot biztosít és minimálisra csökkenti annak lehetőségét, hogy az érintkező méretei az alkalmazás során megváltozzanak. A grafittartalom következtében az érintkezőkben az üzemeltetés során fellépő hőmérsékletváltozás hatására nem keletkeznek repedések. Ismeretes, hogy a nikkel-ezüst összetétel sokkal jobban ellenáll az eróziónak és az ívfény keletkezésének, mint a tiszta ezüst, ugyanakkor kontaktellenállása is minden követelményt kielégít. Az ilyen kompozíciók meglehetősen jó képlékenységgel rendelkeznek, könnyen kezelhetők és préselhetők, azonban könnyen összehegednek és könnyen szintereződnek; ez utóbbi tulajdonságok viszont nem járulnak hozzá a berendezések hosszú élettartamához és az üzemeltetés megbízhatóságához. A találmány lényege olyan arányú nikkel-grafit-ezüst kompozíció, amely segítségével a nikkel-ezüst kompozíciónál kétségkívül nagyobb préselhetőségű fémkeramiás anyag állítható elő, mivel a legfeljebb 50 súly% 5 mennyiségben jelenlevő grafit a képlékenységet megnöveli. A találmány szerinti összetétel olyan anyag előállítását teszi lehetővé, amely kis specifikus ellenállással (legfeljebb 1 Ohm.mm/m), kis átmeneti ellenállással 10 (1.102 Ohm), nagy mechanikai nyomószilárdsággal (legalább 450 kp/cm2 ) és nagy kopásállósággal (9 200 000 ki- és bekapcsolás 2 A áramterhelés és 30 V feszültség mellett) rendelkezik. A találmány szerinti elektromos érintkező céljára 15 szolgáló fémkeramiás anyagot a következő technológiai eljárással állíthatjuk elő: A kiindulási porokat olyan tetszés szerinti keverőben keverjük össze, amely a porokat alaposan összekeveri és biztosítja a porok egyenletes eloszlását az egész össze-20 keverendő térfogatban. A kapott porkeveréket hideg présformában szokásos atmoszferikus feltételek mellett, (szobahőmérsékleten) 2—3 to/cm2 specifikus nyomással sajtoljuk. A továbbiakban a kapott nyersterméket 400—450 °C-25 ra felmelegített présformába visszük. A terméket 5—6 Mp/cm2 specifikus nyomással, 10—60 másodperc ideig történő sajtolással a kívánt méretre állítjuk be. A találmány szerinti anyagból előállított érintkezők minősége a technológiai eljárás jellemzőitől, azaz a hő-30 mérséklettől és a sajtolás fajlagos nyomásától függ. Ha az említett műveleti határokat betartjuk, akkor jő fizikai-kémiai jellemzőkkel és üzemi adatokkal rendelkező érintkezőket állíthatunk elő. Ha a sajtolási hőmérsékletet 400 °C alá csökkentjük, akkor csökken a mecha-35 nikai szilárdság jellemzője, nő a fajlagos ellenállás, erősen csökken a kopásállóság és nő a csatlakozópárként kapcsolt más érintkezőkkel szembeni átmeneti ellenállás. Ha a sajtolási hőmérsékletet növeljük (450 °C hőmérséklet fölé), akkor általában túlpréseljük az anya-40 got. A túlpréselés az anyag repedési hajlamában nyilvánul meg. Ilyenkor a préselt gyártmány repedése rétegképződésre és egyéb hibákra utal. A fajlagos sajtolási nyomás megnövelése, ill. csökkenése hasonló eredményekre vezet. így például, ha a nyo-45 más kisebb 5 Mp/cm2 -nél, akkor az anyag mechanikai szilárdságának jellemzői romlanak, a megadott határt (6 Mp/cm2 ) túllépő fajlagos nyomás az érintkező anyagának repedéséhez és rétegződéséhez vezet. A találmány jobb megértésére az alábbi példákat 50 ismertetjük. 1. példa 55 Az alábbi összetételű porkeveréket állítjuk elő: 20 súly% ezüst 20 súly% grafit 60 súly% nikkel A fenti keveréket 2 Mp/cm2 fajlagos nyomással hideg 60 présformában sajtoljuk. A kapott „zöld" nyersterméket 420 °C-ra melegített présformába visszük, majd 35 másodpercen keresztül 5,5 Mp/cm2 fajlagos nyomással sajtoljuk. Az így előállított — fenti összetételű — anyagot elő-65 nyösen alkalmazhatjuk érintkezők előállítására. Az érint-3
