Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktanordnung, umfassend einen Kontaktträger und ein mit diesem verbundenes Kontaktstück als Hubleiter oder Festleiter für eine Vakuumschaltröhre, wobei der Kontaktträger aus Kupfer und das Kontaktstück aus einem abbrandfesten elektrisch leitfähigen Material, enthaltend Kupfer und mindestens eine Metallkomponente mit einem Schmelzpunkt oberhalb 1400°C besteht und für das Kontaktstück ein Rohling aus einer gesinterten Metallmatrix, deren Schmelzpunkt oberhalb 1400°C liegt, verwendet wird und der Rohling in eine Gießform eingebracht wird.The invention relates to a method for producing aContact arrangement comprising a contact carrier and a withthis connected contact piece as a lift or fixed conductorfor a vacuum interrupter, the contact carrier made ofCopper and the contact piece from a burn-resistantelectrically conductive material containing copper andat least one metal component with a melting pointabove 1400 ° C and a blank for the contact piecefrom a sintered metal matrix, its melting pointis above 1400 ° C, is used and the blank ina mold is inserted.
Kontaktanordnungen in Gestalt von Hubleitern und Festleitern für eine Vakuumschaltröhre mit einem Kontaktträger aus elektrisch gut leitendem Material, wie Kupfer, und einem Kontaktstück aus abbrandfestem Material, das elektrisch etwas weniger gut leitend ist als der Kontaktträger, wobei eine Metallkomponente Kupfer und mindestens eine Metallkomponente mit einem Schmelzpunkt oberhalb 1400°C vorhanden ist, beispielsweise Kupfer-Chrom, sind bekannt, wozu beispielsweise auf die DE 195 34 398 A1, DE 44 47 391 C1 und DE 196 32 573 A1 verwiesen wird.Contact arrangements in the form of lifting and fixed conductorsfor a vacuum interrupter with a contact carrierelectrically well conductive material, such as copper, and oneContact piece made of erosion-resistant material that is somewhat electricalis less conductive than the contact carrier, oneMetal component copper and at least one metal componentwith a melting point above 1400 ° C,for example copper-chrome, are known for whatfor example to DE 195 34 398 A1, DE 44 47 391 C1 andDE 196 32 573 A1 is referred to.
Bei einer bekannten Herstellungsweise werden der Kontaktträger und das Kontaktstück separat gefertigt und nachfolgend vereinigt, beispielsweise durch Verlöten unter Zwischenlage einer Lötscheibe oder Lötfolie. Die hierbei entstehenden Verbindungsstellen bewirken eine zusätzliche Strom- bzw. Wärmeübergangsstelle, des weiteren kann es zu Benetzungsfehlstellen im Verbindungsbereich kommen, die ebenfalls zu einem erhöhten Übergangswiderstand führen. Das Auftragen der Lötscheibe oder Lötfolie und richtige Plazieren derselben für den Lötvorgang, um ein Verrutschen der miteinander zu verbindenden Teile zu vermeiden, ist mit erhöhtem Aufwand insbesondere bei hängender Position des Kontaktstückes während des Lötvorganges verbunden.In a known method of manufactureContact carrier and the contact piece manufactured separately andbelow united, for example by soldering with an intermediate layera soldering disk or foil. The resultingJunctions cause additional electricity orHeat transfer point, furthermore it canWetting defects in the connection area come thatalso lead to increased contact resistance. TheApply the soldering disk or foil and place it correctlythe same for the soldering process to prevent theAvoid parts to be connected with one anotherincreased effort, especially when the position of theContact piece connected during the soldering process.
Eine bekannte Herstellungsweise der Kontaktstücke wird beispielsweise wie in der DE 44 47 391 beschrieben, wobei für den Kontaktwerkstoff des Kontaktstückes eine gesinterte Metallmatrix hergestellt wird, deren Hauptkomponente aus Wolfram, Molybdän, Chrom, Nickel oder Eisen besteht, und die dann anschließend mit einer Tränksubstanz aus einem gut elektrisch leitenden Material, wie Kupfer, Silber oder deren Legierungen, getränkt wird, wobei das Tränken in einem Hochvakuumofen stattfindet. Die so gefertigten Kontaktstücke oder Kontaktwerkstoffe werden dann anschließend durch Verbinden mit einem Kontaktträger zu der jeweils gewünschten Kontaktanordnung weiterverarbeitet. Hierfür ist meistens eine Bearbeitung des Kontaktstückes bzw. Kontaktträgers für die gegenseitige formschlüssige Aufnahme erforderlich, des weiteren ist es in vielen Fällen erforderlich, daß der das Kontaktstück aufnehmende Kontaktträger aus einem gasarmen Kupfer oder Kupferlegierung, wie OFHC-Kupfer, gefertigt werden muß.A known method of manufacturing the contact piecesfor example as described in DE 44 47 391, wherein forthe contact material of the contact piece a sinteredMetal matrix is manufactured, the main component of whichTungsten, molybdenum, chromium, nickel or iron, and thethen afterwards with a drinking substance from a wellelectrically conductive material, such as copper, silver or theirAlloys, soaking, soaking in oneHigh vacuum furnace takes place. The contact pieces manufactured in this wayor contact materials are then subsequentlyConnect with a contact carrier to the desired oneContact arrangement processed. There is usually one for thisProcessing of the contact piece or contact carrier for themutual positive reception required, desFurthermore, in many cases it is necessary that theContact carrier receiving contact carrier from a low gasCopper or copper alloy, such as OFHC copper, are manufacturedgot to.
Des weiteren ist die Herstellung von Kontaktwerkstoffen für Kontaktstücke für Kontaktanordnungen von Vakuumschaltern, enthaltend eine gesinterte Metallmatrix, die anschließend mit einer Tränksubstanz aus Kupfer, Silber oder deren Legierungen getränkt wird, beispielsweise in der DE-OS 22 54 623, DE-OS 22 40 493 und DE 23 57 333 A1 beschrieben.Furthermore, the production of contact materials forContact pieces for contact arrangements of vacuum switches,containing a sintered metal matrix, which then withan impregnation substance made of copper, silver or their alloysis soaked, for example in DE-OS 22 54 623,DE-OS 22 40 493 and DE 23 57 333 A1 described.
Aus der DE 196 32 573 A1 ist bereits ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktanordnung, umfassend einen Kontaktträger und ein Kontaktstück in einstückiger Weise, beschrieben, wobei zuerst ein Kontaktträger aus elektrisch gut leitendem Material, wie zum Beispiel Kupfer, hergestellt wird, und der Kontaktträger anschließend unter Vakuum in dem Bereich, in dem das Kontaktstück anschließen soll, mittels einer Wärmequelle aufgeschmolzen wird und in diese Kupferschmelze ein Pulver aus einem elektrisch weniger gut leitendem Material, zum Beispiel aus Chrom, eingegeben wird und danach die so hergestellte Kontaktanordnung abgekühlt wird. Bei dieser Art der Herstellung des Kontaktstückbereiches an dem Kontaktträger ist die Herstellung einer gleichmäßigen homogenen Durchdringung des das Kontaktstück bildenden Materials mit dem aufgeschmolzenen Kupfer des Kontaktträgers problematisch. Auch das Herstellen gleichmäßiger Schichten ist schwierig.DE 196 32 573 A1 already describes a method forManufacture of a contact arrangement comprising oneContact carrier and a contact piece in one piece,described, first a contact carrier made of electricalhighly conductive material, such as copperis, and then the contact carrier under vacuum in theArea in which the contact piece is to connect usinga heat source is melted and into thisCopper melt a powder from an electrically less good oneconductive material, such as chrome, is enteredand then cooled the contact arrangement thus producedbecomes. In this way of producing theContact piece area on the contact carrier is theProduction of a uniform homogeneous penetration of thethe contact piece forming material with the meltedCopper of the contact carrier is problematic. Manufacturing tooeven layers is difficult.
Aus der US 5697 150 A ist ein Verfahren zum Vereinigen eines Kontaktstückes mit einem Kontaktträger zu einer Kontaktanordnung bekannt geworden, bei dem ein poröser Sinterkörper aus hochschmelzenden Metallen für das Kontaktstück und ein Kontaktträger aus elektrisch gut leitfähigem Metall in eine Gießform eingebracht werden und die Gießform bis zum Schmelzen des elektrisch gut leitfähigen Metalls erhitzt wird, so daß das geschmolzene Metall in den porösen Sinterkörper infiltrieren kann und der Kontaktträger und das Kontaktstück sich verbinden.From US 5697 150 A is a method for combining aContact piece with a contact carrier to oneContact arrangement has become known in which a porousSintered body made of refractory metals for theContact piece and a contact carrier made of electrically goodconductive metal are placed in a mold andthe casting mold until the electrically highly conductive meltedMetal is heated so that the molten metal in theporous sintered body can infiltrate and the contact carrierand the contact piece connect.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein preiswertes und wirtschaftliches Verfahren zum Herstellen einer Kontaktanordnung aus einem Kontaktträger aus Kupfer, insbesondere auch aus preiswertem Elektrolytkupfer und einem abbrandfesten Kontaktstück zu schaffen, bei dem nur noch eine geringfügige Nachbearbeitung erforderlich ist und definierte Verhältnisse bezüglich der Schichtdicke und Gleichmäßigkeit des Kontaktstückes und dessen Form möglich sind und ein homogener gleichmäßiger Übergang und Verbindung vom Kontaktstück zum Kontaktträger erzeugt wird.The invention has for its object an inexpensive andeconomic process for producing aContact arrangement made of a contact carrier made of copper,in particular also from inexpensive electrolytic copper and oneto create erosion-resistant contact piece, in which only oneminor post-processing is required and definedRelationships in terms of layer thickness and uniformityof the contact piece and its shape are possible and ahomogeneous smooth transition and connection fromContact piece to the contact carrier is generated.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Verfahren gemäß Patentanspruch 1 dadurch, daß
der Rohling für das Kontaktstück in eine der Form der Kontaktanordnung aus Kontaktstück und Kontaktträger, wie einem Hubleiter oder Festleiter, entsprechende Gießform eingebracht wird,
 dann die Gießform mit Kupferpulver aufgefüllt wird und
im Vakuum auf die Schmelztemperatur des Kupferpulvers erhitzt wird, wobei ein Teil des schmelzflüssigen Kupfers in den Rohling infiltriert und der verbleibende Teil des schmelzflüssigen Kupfers den Kontaktträger der Kontaktanordnung, wie eines Hubleiters oder Festleiters, ausbildet,
und die so gebildete einstückige Kontaktanordnung beispielsweise in der Gestalt eines Hubleiters oder Festleiters nach dem Abkühlen und Erstarren aus der Gießform entnommen wird.The invention solves this problem in a generic method according to claim 1 in that
 the blank for the contact piece is introduced into a mold corresponding to the shape of the contact arrangement comprising the contact piece and the contact carrier, such as a lifting conductor or fixed conductor,
 then the mold is filled with copper powder and
 is heated in a vacuum to the melting temperature of the copper powder, a part of the molten copper infiltrating into the blank and the remaining part of the molten copper forming the contact carrier of the contact arrangement, such as a stroke conductor or fixed conductor,
 and the one-piece contact arrangement thus formed is removed from the casting mold, for example in the form of a lifting conductor or fixed conductor after cooling and solidification.
Die Erfindung ermöglicht die Herstellung der Kontaktanordnung in zwei Hauptschritten, wobei in einem ersten Schritt die Herstellung eines Rohlings nur für das Kontaktstück in Gestalt einer gesinterten Metallmatrix erfolgt. Der Rohling ist porös. In dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt wird die Herstellung des Kontaktträgers und seiner Form zugleich mit der Tränkung der gesinterten Metallmatrix des Kontaktstückes in einem Verfahrensschritt durchgeführt, so daß eine einstückige integrierte Kontaktanordnung aus Kontaktträger und Kontaktstück entsteht. Zugleich mit der Herstellung des Kontaktträgers wird der Rohling zu dem Kontaktstück komplettiert und des weiteren zugleich der Verbund von Kontaktstück und Kontaktträger erzeugt und die einstückige Kontaktanordnung erhalten. Diese integrierte Kontaktanordnung, die die Form eines Hubleiters oder eines Festleiters bzw. jede gewünschte Form eines Leiters aufweisen kann, kann ohne umfangreiche Nacharbeit zum Beispiel in eine Vakuumschaltröhre eingebaut werden. Die Nacharbeit beschränkt sich im wesentlichen auf eine Nacharbeit und Paßarbeit im Bereich der Oberflächen der Kontaktstücke.The invention enables the production of the contact arrangementin two main steps, in a first step theProduction of a blank only for the contact piece inForm of a sintered metal matrix takes place. The blankis porous. In the second method step according to the inventionis the manufacture of the contact carrier and its shapesimultaneously with the impregnation of the sintered metal matrix of theContact piece performed in one process step, sothat a one-piece integrated contact arrangementContact carrier and contact piece are created. At the same time as theProduction of the contact carrier becomes the blankCompleted contact piece and also theCompound of contact piece and contact carrier generated and theget one-piece contact arrangement. This integratedContact arrangement, which is in the form of a ladder or aHave fixed conductor or any desired shape of a conductorcan, for example, in aVacuum interrupter can be installed. Rework is limitedessentially on reworking and fitting work inArea of the surfaces of the contact pieces.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß ein Lotmaterial und auch der Vorgang des Verbindens von separat hergestelltem Kontaktstück mit einem separat hergerstellten Kontaktträger entfällt. Darüber hinaus ist die Herstellung des Kontaktträgers als fertiger Gießling wesentlich preiswerter als die Herstellung aus einem Rohgießling, der nachträglich bearbeitet werden muß, wie durch Drehen und zusätzlich aufwendige Reinigung. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine absolut vollflächige Verbindung des Kontaktträgers mit dem Kontaktstück über die einheitliche Kupferschmelze. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren mit preiswertem Elektrolytkupfer für die Herstellung der Kontaktanordnung durchgeführt werden.The inventive method has the advantage that aSolder material and also the process of connecting separately manufactured contact piece with a separately manufacturedContact carrier is omitted. In addition, the manufacture of theContact carrier as a finished casting much cheaperthan the production from a raw casting, which subsequentlymust be processed, such as by turning and additionallytime-consuming cleaning. The method according to the inventionenables an absolutely complete connection of theContact carrier with the contact piece on the uniformCopper smelting. In addition, the inventionProcess with inexpensive electrolytic copper for the productionthe contact arrangement can be performed.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche entnehmbar. Für das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt ein Rohling eingesetzt, der das spätere Kontaktstück an der Kontaktanordnung bildet, der aus einem Metallpulver oder -pulvermischung, enthaltend Chrom, Eisen, Kobalt, Wolfram, Wolframcarbid, Molybdän, Nickel, Zirkon und/oder Titan, hergestellt wird, wobei das Metallpulver zuerst zu einem Formkörper kalt verpreßt wird und danach der Formkörper durch Zufuhr von Wärme zu dem Rohling gesintert wird, d. h. die Metallmatrix hergestellt wird.Advantageous further developments of the method according to the inventionare the characteristic features of the subclaimsremovable. It is preferred for the method according to the inventiona blank is inserted, which the subsequent contact piece on theContact arrangement forms, which consists of a metal powder or -powder mixture containing chromium, iron, cobalt, tungsten,Tungsten carbide, molybdenum, nickel, zircon and / or titanium,is produced, the metal powder first into oneMolded body is cold pressed and then the molded body throughSupplying heat to the blank is sintered, d. H. theMetal matrix is produced.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigenThe invention is described below with reference to the drawingexemplified. Show it
Fig. 1a einen Hubleiter für eine Vakuumschaltröhre schematisch im LängsschnittFig. 1a schematically shows a lifting conductor for a vacuum interrupter in longitudinal section
Fig. 1b einen Festleiter für eine Vakuumschaltröhre schematisch im LängsschnittFig. 1b a fixed conductor for a vacuum interrupter schematically in longitudinal section
Fig. 2 einen Rohling für das Kontaktstück nachFig. 1a, 1bFig. 2 shows a blank for the contact piece according toFig. 1a, 1b
Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch eine Gießform für einen Festleiter gemäßFig. 1b.Fig. 3 shows a schematic section through a casting mold for a solid conductor ofFIG. 1b.
Die in derFig. 1a und 1b dargestellten Kontaktanordnungen sind in Gestalt des Hubleiters1 bzw. des Festleiters2 für den Einsatz in einer Vakuumschaltröhre ausgebildet und sind mit ihrem Kontaktstücken11,21 einander zugewandt dargestellt, wie sie auch in einer Vakuumschaltröhre einander zugeordnet sind. Jede Kontaktanordnung weist einen Kontaktträger10 bzw.20 für die die Kontaktfläche bildenden Kontaktstücke11 bzw.21 auf. Die Kontaktträger10 bzw.20 der Kontaktanordnungen1 bzw.2 sind entsprechend ihrer Funktion und Anordnung in einer Vakuumschaltröhre gestaltet. Die Kontakträger10,20 der Kontaktanordnung1,2 sind aus einem gut leitenden elektrischen Material, vorzugsweise Kupfer, bevorzugt Elektrolytkupfer, hergestellt.The contact arrangements shown in FIGS. 1a and 1b are designed in the form of the lifting conductor1 or the fixed conductor2 for use in a vacuum interrupter and are shown facing one another with their contact pieces11 ,21 , as are also associated with one another in a vacuum interrupter. Each contact arrangement has a contact carrier10 or20 for the contact pieces11 or21 forming the contact surface. The contact carriers10 and20 of the contact arrangements1 and2 are designed according to their function and arrangement in a vacuum interrupter. The contact carriers10 ,20 of the contact arrangement1 ,2 are made of a highly conductive electrical material, preferably copper, preferably electrolytic copper.
Die Kontaktstücke11,21 sind weniger gut elektrisch leitend als die Kontaktträgerbereiche10,20 ausgebildet, da sie als schaltende Oberflächenschicht entsprechende Anforderungen nach hohem Stromschaltvermögen, guter dielektrischer Festigkeit, hoher Lebensdauer und niedrigem Abbrand sowie ausreichend geringen Schweißkräften erfüllen müssen. Die Kontaktstücke umfassen daher eine gesinterte Metallmatrix beispielsweise auf Chrombasis, die integral mit dem Material der Kontaktträgerbereiche10,20 durchtränkt ist. Auf diese Weise entstehen einstückige Kontaktanordnungen1,2 mit einem integrierten Kontaktstückbereich11,21.The contact pieces11 ,21 are less electrically conductive than the contact carrier regions10 ,20 , since they, as a switching surface layer, have to meet corresponding requirements for high current switching capacity, good dielectric strength, long service life and low erosion as well as sufficiently low welding forces. The contact pieces therefore comprise a sintered metal matrix, for example based on chrome, which is integrally impregnated with the material of the contact carrier regions10 ,20 . In this way, one-piece contact arrangements1 ,2 with an integrated contact piece region11 ,21 are created .
Die Herstellung der integrierten einstückigen Kontaktanordnung erfolgt in der Weise, daß zuerst ein Rohling21a, sieheFig. 2, aus einer gesinterten Metallmatrix, beispielsweise auf Basis Chrom oder Eisen, Kobalt, Wolfram, Wolframcarbid oder Molybdän oder Kombinationen solcher Metalle, in bekannter Weise hergestellt wird. Hierbei wird ein poröser Körper aus hochschmelzenden Metallen erhalten. Ein solcher Rohling21a aus einer gesinterten Metallmatrix, beispielsweise Chrom, wird dann, sieheFig. 3, in die mehrteilige Gießform3, die die äußere Kontur einer Kontaktanordnung, hier der Kontaktanordnung2 gemäßFig. 1b, aufweist, eingelegt. Dann wird die Gießform, d. h. der verbleibende Hohlraum mit Kupferpulver4 aufgefüllt. Danach wird die Gießform in einem Hochvakuumofen auf Schmelztemperatur des Kupferpulvers erhitzt, wobei das geschmolzene Kupferpulver zum einen in das Metallgerüst des Rohlings21a infiltriert und im übrigen den Gießhohlraum ausfüllt. Nach dem Erstarren der Kupferschmelze kann die so hergestellte nunmehr einstückige Kontaktanordnung mit Kontaktträgerbereich20 und Kontaktstückbereich21, sieheFig. 1b, aus der Gießform entnommen werden. Es sind nur noch geringe Nacharbeiten vorzugsweise im Bereich der Oberfläche des Kontaktstückes21 erforderlich.The integrated one-piece contact arrangement is produced in such a way that first a blank21 a, seeFIG. 2, made of a sintered metal matrix, for example based on chromium or iron, cobalt, tungsten, tungsten carbide or molybdenum or combinations of such metals, in a known manner will be produced. A porous body made of refractory metals is obtained. Such a blank21 a made of a sintered metal matrix, for example chromium, is then, seeFig. 3, inserted into the split mold3 having the outer contour of a contact arrangement, in this case the contact assembly2 shown inFIG. 1b. Then the mold, ie the remaining cavity, is filled with copper powder4 . The casting mold is then heated to the melting temperature of the copper powder in a high vacuum furnace, the molten copper powder infiltrating into the metal structure of the blank21 a and filling the casting cavity. After the copper melt solidifies, the contact arrangement with contact carrier area20 and contact piece area21 , seeFIG. 1b, which is now produced in one piece, can be removed from the casting mold. Only slight reworking is required, preferably in the area of the surface of the contact piece21 .
Es ist auch möglich, daß nach dem Einsetzen des Rohlings21a für die Tränkung des Kontaktstückbereiches von Kontaktstückbereich und Kontaktträger unterschiedlich zusammengesetzte elektrisch leitende Metallpulver aufgestreut werden, zum Beispiel eine Kupfersilber-Pulverschicht aufgestreut wird, die ausreicht, um nach dem Anschmelzen den Rohling21a zu infiltrieren und erst hierauf für die Ausbildung des übrigen Bereiches des Kontaktträgers die Gießform mit Kupferpulver aufgefüllt wird.It is also possible that after inserting the blank21 a to impregnate the contact piece area from the contact piece area and the contact carrier, differently composed electrically conductive metal powders are sprinkled on, for example a copper-silver powder layer is sprinkled on, which is sufficient to melt the blank21 a after melting infiltrate and only then the mold is filled with copper powder for the formation of the remaining area of the contact carrier.
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