WERKSTOFF FÜR ELEKTRISCHE KONTAKTE AUF DER BASIS VON SILBER-ZINNOXID ODER SILBER-ZINKOXID

Beschreibung

[0001] Die Erfindung geht aus von einem Werkstoff für elektrische Kontakte auf der Basis von Silber-Zinnoxid, bestehend aus Silber oder einer hauptsächlich Silber enthaltenden Legierung, Zinnoxid und weiteren Oxiden oder Karbiden von Wolfram, Molybdän, Vanadium, Wismut, Titan und/oder Kupfer. Ein solcher Werkstoff ist aus der WO 89/09478 bekannt.

[0002] Aufgrund ihrer besseren Umweltverträglichkeit und ihrer zumindest teilweise günstigeren Lebensdauer haben Kontaktwerkstoffe auf der Basis von Silber-Zinnoxid begonnen, die bis dahin bevorzugten Silber-Cadmiumoxidwerkstoffe zu ersetzen. Da das Zinnoxid wegen seiner höheren thermischen Beständigkeit dazu neigt, unter Lichtbogeneinwirkung schlecht leitende Schlackenschichten an der Kontaktoberfläche zu bilden, ist jedoch das Erwärmungsverhalten unter Dauerstrom bei Kontakten aus Silber-Zinnoxid unbefriedigend. Um diesen Nachteil zu beseitigen, werden dem in der Regel pulvermetallurgisch hergestellten Werkstoff Zusätze in Pulverform beigegeben, die zu einer niedrigeren Temperatur an der Kontaktstelle führen. Als geeignete Zusätze in diesem Sinn sind in der Patentliteratur vor allem Wolfram- und Molybdänverbindungen bekanntgeworden (DE-A-29 33 338, DE-A-31 02 067, DE-A-32 32 627, EP-A-0024349). Als Zusätze sind ferner Wismut- und Germaniumverbindungen genannt worden (DE-A-31 02 067 und DE-A-32 32 627). Diese Zusätze helfen, Zinnoxidpartikel zu benetzen, so dass dann, wenn die Kontaktstückoberfläche unter der Wirkung eines Schaltlichtbogens lokal aufschmilzt, das Zinnoxid feinteilig in Suspension bleibt. Neben dieser positiven Wirkung hinsichtlich des Erwärmungsverhaltens unter Dauerstrom haben diese Zusätze jedoch auch unerwünschte Nebenwirkungen. Die ohnehin nicht ganz befriedigende plastische Verformbarkeit der Silber-Zinnoxid-Kontaktwerkstoffe, zu deren Verbesserung beispielsweise eine Vorbehandlung des Zinnoxidpulvers durch Glühen durchgeführt wird (DE-A-29 52 128), wird durch die Zusätze noch verschlechtert, weil diese versprödend wirken. Das gilt insbesondere für Wismut- und Molybdänoxid. Ein weiterer Nachteil insbesondere der Wolfram- und Molybdänverbindungen besteht darin, dass sie - insbesondere im Schaltbetrieb unter AC1-Belastung (DIN 57660 Teil 102) - eine Materialübertragung begünstigen, die zu beschleunigtem Abbrand und damit zu einer Verringerung der Lebensdauer führt.

[0003] Nach der Lehre der WO 89/09478 soll ein Kontaktwerkstoff mit geringer Verschweißneigung und möglichst niedriger Kontakttemperatur unter Dauerstrombelastung dadurch erreicht werden, dass man gezielt ein Gefüge herstellt, in welchem Bereiche, in denen kein oder nur sehr wenig Metalloxid enthalten ist, abwechseln mit Bereichen, in denen die gesamte oder der weit überwiegende Teil der Metalloxidkomponente in feiner Verteilung enthalten ist. Zu diesem Zweck wird unter anderem ein Verbundpulver hergestellt, welches den überwiegenden Teil des Zinnoxids und der weiteren Oxide und/oder Karbide sowie einen Teil des Silbers enthält. Dieses Verbundpulver wird mit dem restlichen Silberpulver und ggfs. mit dem kleineren Rest der Metalloxide vermischt, verdichtet, gesintert und umgeformt. Auf diese Weise erhält man zwar einen gut brauchbaren Werkstoff, jedoch nach einem verhältnismässig aufwendigen Verfahren.

[0004] Die EP-A 0 369 283 offenbart einen Sinterkontaktwerkstoff für Niederspannungsschaltgeräte der Energietechnik, insbesondere für Motorschütze, der Zusammensetzung AgSnO₂Bi₂O₃CuO. Er wird hergestellt durch innere Oxidation eines AgSnBiCu-Legierungspulvers, welches mit einer kleineren Menge Wismut-Zirkonat und/oder Wismut-Titanatpulver gemischt, gepreßt und gesintert wird. Dabei verarmen die AgSnO₂Bi₂O₃CuO-Partikel am Rand an Oxiden, so dass zwischen den Partikeln ein Silbernetzwerk entsteht, welches hohe Preßdichten ermöglicht. Sowohl die Herstellung des Legierungspulvers als auch dessen innere Oxidation sind jedoch aufwendig und machen das Verfahren teuer.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff der eingangs genannten Art zu schaffen, der durch oxidische oder karbidische Zusätze ein ebenso günstiges Erwärmungsverhalten zeigt wie die bekannten Kontaktwerkstoffe, jedoch weniger spröde ist.

[0006] Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Werkstoff mit den in den Ansprüchen 1 oder 2 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0007] Die Erfindung macht nicht den naheliegenden Versuch, neue Zusätze aufzufinden, die die Kontaktstellentemperatur senken, aber nicht oder weniger versprödend wirken, vielmehr werden erfindungsgemäss Zusätze verwendet, die zu diesem Zweck bereits bekannt sind und von denen man weiß, dass sie versprödend wirken. Erfindungsgemäss wird jedoch der gewählte Zusatz nicht als gesondertes Pulver neben Silberpulver und Zinnoxidpulver (DE-A-29 33 338, DE-A-31 02 067, DE-A-32 32 627) und auch nicht als Bestandteil eines Silber-Zinnoxid-Verbundpulvers eingesetzt, welches mit weiterem Silberpulver und ggfs. Metalloxidpulvern gemischt wird (WO 89/09478), vielmehr wird ein Werkstoff gebildet, welcher in einer aus Silber oder aus einer hauptsächlich Silber enthaltenden Legierung bestehenden Matrix Zinnoxidbereiche eingelagert, enthält, in welchen die weiteren Oxide und/oder Karbide an das Zinnoxid gebunden konzentriert sind und die Silbermatrix - abgesehen von etwaigen löslichen Anteilen - frei ist von den weiteren Oxiden und Karbiden. In diesen Zinnoxidbereichen können die Oxide als einphasiges Mischoxid oder als zweiphasiges oder mehrphasiges Oxidgemisch (z.B. in einem Teilchenverbund oder in einem Schichtverbund) vorliegen. Einen solchen Werkstoff stellt man bevorzugt rein pulvermetallurgisch her, indem man ein Silberpulver oder ein Silberlegierungspulver mit einem Verbundpulver mischt, in welchem die weiteren Oxide und/oder Karbide an das Zinnoxid gebunden sind, Formkörper daraus preßt und diese sintert und erforderlichenfalls nachverdichtet oder umformt. Es ist aber auch möglich, das Verbundpulver in eine Schmelze des Matrixmetalls einzurühren und diese dann erstarren zu lassen.

[0008] Überraschenderweise erreicht man erfindungsgemäss eine bestimmte Senkung der Kontaktstellentemperatur unter vorgegebenen Betriebsbedingungen bereits mit einem geringeren Anteil des gewählten oxidischen und/oder karbidischen Zusatzes zum Zinnoxid als bisher, so dass der Kontaktwerkstoff weniger spröde ist. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, dass infolge des geringeren Anteils des elektrisch nicht leitenden Zusatzes der elektrische Widerstand des Kontaktwerkstoffes zusätzlich herabgesetzt wird, was einen weiteren Beitrag zur Senkung der Kontaktstellentemperatur leistet.

[0009] Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch den geringeren Anteil des gewählten Zusatzes die Lebensdauer von Kontaktstücken aus dem Werkstoff erhöht wird, denn die Zusätze, die wie das Molybdänoxid dazu neigen, unter Lichtbogeneinwirkung zu verdampfen, führen dank ihres geringeren Anteils zu einer geringeren Bläschenbildung an der Kontaktfläche und damit zu einem geringeren Abbrand.

[0010] Erste Erfahrungen mit dem erfindungsgemässen Kontaktwerkstoff zeigen, dass eine bestimmte Senkung der Kontaktstellentemperatur erfindungsgemäss sogar mit nur einem Viertel bis einem Fünftel der Zusatzmenge erreicht werden kann, die im Stand der Technik für eine gleich große Senkung der Kontaktstellentemperatur benötigt würde!

[0011] Mit besonders wenig zusätzlichem Oxid bzw. Karbid kommt man aus, wenn man dafür sorgt, dass diese Zusätze im Grenzbereich von den Zinnoxidbereichen zur Silbermatrix konzentriert sind. Einen solchen Werkstoff kann man dadurch erhalten, dass man Zinnoxidpulver und den pulverförmigen Zusatz miteinander vermischt und gemeinsam glüht, so dass die Zinnoxid-Pulverteilchen vom Zusatz benetzt werden und/oder ein Teil des Zusatzes in den Oberflächenbereich der Zinnoxidpartikel diffundiert, wobei ein einphasiges Mischoxid (also eine neue chemische Verbindung) oder ein zweiphasiges oder mehrphasiges Oxidgemisch gebildet werden kann. Für eine längere Lebensdauer von erfindungsgemässen Kontaktstücken ist es günstig, wenn die zusätzlichen Oxide und/oder Karbide sich nicht nur im Grenzbereich von den Zinnoxidbereichen zur Silbermatrix befinden, sondern wenn sich die zusätzlichen Oxide und/oder Karbide durchgehend in den Zinnoxidbereichen befinden. Vorzugsweise wird deshalb das Zinnoxidverbundpulver durch Anwendung eines Reaktionssprühverfahrens erhalten, indem man eine Lösung eines Salzes von Zinn und eines Salzes des Metalls oder der Metalle, aus deren Oxiden oder Karbiden der Zusatz bestehen soll, in eine heiße, oxidierende Atmosphäre sprüht, in welcher die Salze thermisch zersetzt werden, so dass ein feinteiliges Verbundpulver ausfällt, in welchem Zinnoxid und die Oxide oder Mischoxide der Zusatzmetalle in einem innigen Verbund vorliegen. Das Reaktionssprühverfahren ist beispielsweise in der DE-C-29 29 630, der US-A-3 510 291 und in der EP-A-0 012 202 offenbart. Ein karbidhaltiges Zinnoxidverbundpulver kann man erhalten, wenn man das Karbid als feines Pulver in der zu versprühenden Lösung suspendiert. Beim Versprühen der Suspension in einer heißen oxidierenden Atmosphäre lagern sich an den Karbidteilchen das Zinnoxid und die weiteren Oxide an, wobei die Verweilzeit in der heißen oxidierenden Atmosphäre so kurz gehalten wird, dass die reduzierende Wirkung der Karbide nicht zum Tragen kommt.

[0012] Das Reaktionssprühverfahren kann mit Vorteil auch eingesetzt werden, um ein Zinnoxidpulver zu erhalten, welches oberflächlich mit den weiteren Oxiden überzogen ist, indem man in Abwandlung der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise anstelle eines Zinnsalzes in der Salzlösung ein feinteiliges Zinnoxidpulver suspendiert und diese Suspension in eine heiße oxidierende Atmosphäre sprüht.

[0013] Schließlich ist es auch möglich, einen Teil der Oxide, zu denen auch Zinnoxid gehören kann, ggfs. auch Karbide, die im Werkstoff als Zusatz enthalten sein sollen, in einer Lösung zu suspendieren, welche die Metalle für den restlichen Oxidbestandteil des Werkstoffs gelöst enthält, und die so gebildete Suspension nach dem Reaktionssprühverfahren zu versprühen. Auf diese Weise lassen sich Verbundpulver mit vielfältig abgewandeltem Aufbau herstellen, maßgeschneidert für den jeweiligen Verwendungszweck des Kontaktwerkstoffs.

[0014] Um die nötige Sicherheit gegen ein Verschweißen der Kontaktstücke zu bieten, die von Silber-Metalloxid-Werkstoffen verlangt wird, enthält der Werkstoff zweckmässigerweise 5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 8 bis 15 Gew.-% Zinnoxid, und damit das Zinnoxid wie gewünscht durch die Zusätze in der unter Lichtbogeneinwirkung auftretenden schmelzflüssigen Phase in Suspension gehalten werden kann, sollte das Zinnoxidpulver 0,01 bis 10 Gew.-% des weiteren oxidischen oder karbidischen Zusatzes enthalten, zweckmässigerweise aber nicht mehr als 5 Gew.-%. Im Hinblick darauf, dass der Werkstoff möglichst wenig spröde sein soll, wählt man den Zusatz der weiteren Oxide und Karbide so niedrig wie möglich, um eine unter den vorgegebenen Einsatzbedingungen vorgegebene Kontaktstellentemperatur nicht zu überschreiten, wozu wesentlich geringere Mengen genügen als beim Stand der Technik. Vorzugsweise verwendet man ein Zinnoxidpulver, welches nur 0,1 bis 1,5 Gew.-% des weiteren Oxids oder Karbids enthält.

[0015] Die Zinnoxidbereiche im Werkstoff sind zweckmäßigerweise kleiner als 100 µm, vorzugsweise kleiner als 10 µm im Durchmesser, sollten aber nicht kleiner sein als 0,5 µm, um keine Dispersionsverfestigung des Werkstoffs zu bewirken.

[0016] Als Zusatz besonders bevorzugt ist Molybdänoxid wegen seiner besonders günstigen Wirkung auf das Erwärmungsverhalten.

[0017] Die erfindungsgemässe Lehre kann übertragen werden auf Kontaktwerkstoffe auf der Basis von Silber mit Zinkoxid. In solchen Werkstoffen werden heute praktisch noch keine Zusätze verwendet, sondern man bemüht sich bisher, durch konstruktive Maßnahmen eine Senkung der Kontaktstellentemperatur zu erreichen. Durch Verwenden eines erfindungsgemäss mit weiteren Oxiden und/oder Karbiden angereicherten Zinkoxids läßt sich auch bei diesem Werkstofftyp eine Senkung der Kontaktstellentemperatur erreichen.

Beispiele:

[0018] 1.
Ein Zinnoxid-Molybdänoxid-Verbundpulver mit 1 Gew.-% Molybdänoxid wird hergestellt durch Versprühen einer wässrigen Lösung von Zinn-II-Chlorid und Molybdän-IV-Chlorid in einem auf ca. 950°C aufgeheizten Reaktor mit oxidierender Atmosphäre, wobei ein Zinnoxid-Molybdänoxid-Verbundpulver ausfällt, in dessen Pulverteilchen das Zinnoxid und das Molybdänoxid in sehr feiner Verteilung vorliegen.

[0019] 12 Gew.-% Teile des so hergestellten, mit Molybdänoxid dotierten Zinnoxidpulvers werden mit 88 Gew.-Teilen eines Silberpulvers mit einer Teilchengröße kleiner als 40 µm intensiv gemischt, daraus kalt isostatisch ein zylindrischer Block von 50 kg Gewicht gepreßt, in Luft gesintert und dabei 1,5 Stunden bei einer Temperatur von 820°C gehalten. Der gesinterte Block wird mit Silber ummantelt, heiß in eine Rückwärtsstrangpresse eingelegt und durch eine Strangpreßmatrize mit einer sich verzweigenden Auspreßöffnung hindurchgepreßt, wodurch zwei flache Stränge entstehen, die auf der einen Seite eine Silber-Zinnoxid-Oberfläche und auf der anderen Seite eine gut löt- und schweißbare Silberoberfläche haben. Die Stränge werden anschließend platt gewalzt und haben dann eine Breite von 8 cm und eine Dicke von 2 mm.

[0020] 2.
Das erste Beispiel wird dahingehend abgewandelt, dass anstelle einer Lösung von Zinn-II-Chlorid und Molybdän-IV-Chlorid eine Lösung von Molybdän-IV-Chlorid versprüht wird, in welcher ein Zinnoxidpulver mit einer Teilchengröße kleiner als 5 µm suspendiert ist.

[0021] Nach Beispiel 1 hergestellte Kontaktstücke zeigen erst nach einer sehr viel größeren Zahl von Schaltspielen einen Anstieg der Kontaktstellentemperatur. Vermutlich hängt das mit der anderen Struktur des Zinnoxid/Molybdänoxidverbundpulvers zusammen, möglicherweise auch mit einer Mischoxidbildung.

[0022] 3.
Eine Zinn-Legierung mit 2 Gew.-% Kupfer sowie 1 Gew.-% Wismut wird auf 580°C erhitzt und mittels einer Zweistoffdüse in einen Reaktor mit sauerstoffhaltiger Atmosphäre gesprüht, die sich auf Zimmertemperatur befindet. Es entsteht ein Mischoxidpulver mit einem Teilchendurchmesser von 4,5 µm nach Fisher.
10 Gew.-% dieses Mischoxidpulvers werden mit einem Silberpulver, Teilchendurchmesser kleiner als 40 µm, gemischt, aus der Mischung ein zylinderförmiger Block isostatisch mit einem Druck von 7,85.10 N/m kalt gepreßt, bei 790°C an Luft für zwei Stunden gesintert und anschließend mit einer Strangpresse vorwärts zu einem Draht mit einem Durchmesser von 5 mm stranggepreßt. Dieser Draht wird durch Ziehen auf einen Durchmesser von 1,4 mm verjüngt und anschließend zu Kontaktnieten mit einem Kopfdurchmesser von 3,2 mm bei einem Schaftdurchmesser von 1,47 mm verarbeitet. In ein Relais eingebaut, erweist sich der neue Werkstoff sowohl bei der Wechselstrom-Lebensdauerprüfung als auch beim Schalten von Gleichstrom-Lampenlast als den dem Stand der Technik entsprechenden Kontaktwerkstoffen deutlich überlegen.

[0023] 4.
Aus einer wässrigen Lösung von Zinkchlorid und Meta-Wolframsäure wird ein Mischoxidpulver hergestellt, indem die Lösung in einen auf 1100°C aufgeheizten Reaktor gesprüht wird. Das auf diese Weise gewonnene Zink-Wolfram-Oxidgemisch hat einen Wolframoxidanteil von 1 Gew.-% und einen mittleren Teilchendurchmesser von 2,4 µm.
Das Oxidpulver wird wie in Beispiel 1 mit Silberpulver vermischt und zu Kontaktplättchen weiterverarbeitet.

[0024] 5.
Eine wässrige Lösung von Zinnacetat und Ammoniumheptamolybdat wird in einen Reaktor bei einer Temperatur von 800°C versprüht und so ein Oxidpulver mit einem Molybdänoxidgehalt von 350 ppm und einem mittleren Teilchendurchmesser von 1,9 µm erhalten.
Mit diesem Pulver wird wie in Beispiel 1 ein Kontaktwerkstoff hergestellt, der in einem Schaltgerät mit einer Leistung von 37 kW einer Lebensdauerprüfung nach Prüfkategorie AC1 unterzogen wird. Diese Lebendauerprüfung wird zur Durchführung einer Erwärmungsprüfung bei Dauerstromführung unterbrochen.

[0025] Das Ergebnis dieser Erwärmungsprüfung ist in Figur 1 dargestellt und mit einer analogen Prüfung für einen dem Stand der Technik entsprechenden Werkstoff aus 88 Gew.-% Ag, 11,6 Gew.-% SnO₂ und 0,4 Gew-% MoO₃ verglichen (Figur 2).

[0026] Wie zu erkennen ist, ist das Erwärmungsverhalten des neuartigen Werkstoffes genau so gut wie das des herkömmlichen Werkstoffes, obwohl der neuartige Werkstoff, bezogen auf den gesamten Kontaktwerkstoff, lediglich einen Molybdänoxidanteil von 42 ppm aufweist, während der dem Stand der Technik entsprechende Werkstoff für das gleiche vorteilhafte Ergebnis eine Molybdänoxidmenge von 0,4 Gew.-% benötigt, also rund einhundertmal so viel.

[0027] 6.
Eine wässrige Lösung von Zinnchlorid, Wismutoxid und Kupferchlorid wird in einen Reaktor mit einer Temperatur von 1200°C versprüht und so ein Mischoxidpulver mit einem Wismutoxidgehalt von 0,8 Gew.-% und einem Kupferoxidgehalt von 1,5 Gew.-% sowie einer mittleren Teilchengröße von 3 µm erhalten. Hieraus werden analog zu Beispiel 1 Kontaktplättchen hergestellt. Hierbei zeigt sich, dass der neuartige Kontaktwerkstoff im Gegensatz zu solchen, die auf dem herkömmlichen pulvermetallurgischem Weg hergestellt werden und Wismutoxid enthalten, gut verformbar ist. Die erhaltenen Kontaktplättchen werden in einem Motorschütz nach Prüfkategorie AC3 einer elektrischen Lebensdauerprüfung unterzogen. Figur 3 zeigt den Gesamtabbrand der Kontaktstücke als Funktion der Schaltspielzahl für den neuartigen Werkstoff als auch für einen dem Stand der Technik entsprechenden. Wie zu erkennen, liegt der Masseverlust bei dem neuartigen Werkstoff wesentlich unterhalb dem des herkömmlichen Werkstoffes, was zu einer Verlängerung der elektrischen Lebensdauer um etwa 50 % führt. Kontaktplättchen aus Silber-Zinnoxid-Kupferoxid-Wismutoxid lassen sich nach konventionellen pulvermetallurgischen Verfahren nur schwer herstellen, weil das versprödend wirkende Wismutoxid beim Verformen des Kontaktwerkstoffs zu Rissen führt.

Ansprüche

1. Werkstoff für elektrische Kontakte auf der Basis von Silber-Zinnzoxid, welcher in einer Matrix aus Silber oder aus einer hauptsächlich Silber enthaltenden Legierung Zinnoxidbereiche und weitere Oxide und/oder Karbide enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Oxide und Karbide in den Zinnoxidbereichen und/oder in einem Grenzbereich zwischen den Zinnoxidbereichen und der Silbermatrix enthalten sind,
dass der Anteil der weiteren Oxide und Karbide zusammengenommen bis zu 40 Gew.-% bezogen auf die Menge des Zinnoxids beträgt,
dass es sich bei den weiteren Oxiden und Karbiden um die von Molybdän, Wolfram, Wismut, Antimon, Germanium, Vanadium, Kupfer oder Indium handelt,
und dass die Silbermatrix - abgesehen von einem darin evtl. löslichen Anteil - frei ist von den weiteren Oxiden und Karbiden.

2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Zinnoxids und der weiteren Oxide und Karbide zusammengenommen 5 bis 20 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht des Werkstoffs) beträgt.

3. Werkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Zinnoxids und der weiteren Oxide und Karbide zusammengenommen 8 bis 15 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht des Werkstoffs) beträgt.

4. Werkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinnoxidbereiche mindestens 0,01 Gew.-% (bezogen auf die Menge des Zinnoxids) der weiteren Oxide und/oder Karbide enthalten.

5. Werkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinnoxidbereiche bis zu 10 Gew.-% (bezogen auf die Menge des Zinnoxids) der weiteren Oxide und/oder Karbide enthalten.

6. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinnoxidbereiche bis zu 5 Gew.-% (bezogen auf die Menge des Zinnoxids) der weiteren Oxide und/oder Karbide enthalten.

7. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinnoxidbereiche bis zu 2,5 Gew.-% (bezogen auf die Menge des Zinnoxids) der weiteren Oxide und/oder Karbide enthalten.

8. Werkstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinnoxidbereiche 0,1 bis 1,5 Gew.-% der weiteren Oxide und/oder Karbide enthalten.

9. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, der erhalten wird durch Mischen von Zinnoxidpulver mit den weiteren Oxiden und/oder Karbiden in Pulverform, Glühen der Mischung, so dass durch Diffundieren der weiteren Oxide und/oder Karbide in die Zinnoxidpulverteilchen ein Verbundpulver entsteht, Abtrennen des Uberschusses der weiteren Oxide und Karbide vom Verbundpulver und Einlagern des Verbundpulvers in eine Matrix aus Silber oder aus einer hauptsächlich Silber enthaltenden Legierung.

10. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, der erhalten wird durch Sprühen einer Lösung eines Salzes von Zinn und eines Salzes des Metalles oder der Metalle, deren Oxide der Werkstoff zusätzlich zum Zinnoxid enthalten soll, in eine heiße, oxidierende Atmosphäre, in welcher die Salze unter der Einwirkung von Wärme in Oxide umgewandelt werden, so dass ein feinteiliges Verbundpulver ausfällt, welches das Zinnoxid und die weiteren Oxide enthält, und Einlagern dieses Verbundpulvers in eine Matrix aus Silber oder aus einer hauptsächlich Silber enthaltenden Legierung.

11. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er mit den weiteren Oxiden und/oder Karbiden überzogene Zinnoxidteilchen enthält.

12. Werkstoff nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den weiteren Oxiden und/oder Karbiden überzogenen Zinnoxidteilchen erhalten werden, indem man eine Suspension von Zinnoxid in einer Lösung eines Salzes bzw. von Salzen des Metalles bzw. der Metalle, deren Oxide zusätzlich zum Zinnoxid im Werkstoff enthalten sein sollen, in eine heiße, oxidierende Atmosphäre sprüht, in welcher die Salze thermisch in Oxide umgewandelt werden und sich an den aus der Suspension stammenden Zinnoxidteilchen anlagern.

13. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, der erhalten wird durch Sprühen einer Suspension von Zinnoxid und/oder einem oder mehreren Oxiden und/oder Karbiden, welche zusätzlich zum Zinnoxid im Werkstoff enthalten sein sollen, in einer Lösung eines Salzes bzw. von Salzen des Metalles bzw. der Metalle, deren Oxide der Werkstoff als restlichen oxidischen Bestandteil enthalten soll, in eine heiße oxidierende Atmosphäre, in welcher die Salze thermisch in Oxide umgewandelt werden und sich an die aus der Suspension stammenden Oxidteilchen und/oder Karbidteilchen anlagern.

14. Werkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seine Zinnoxidbereiche im Durchmesser kleiner als 100 µm sind.

15. Werkstoff nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass seine Zinnoxidbereiche im Durchmesser nicht größer als 10 µm sind.

16. Werkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seine Zinnoxidbereiche im Durchmesser mindestens 0,5 µm groß sind.

17. Werkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zinn ganz oder teilweise durch Zink ersetzt ist.

18. Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffs für elektrische Kontakte auf der Basis von Silber-Zinnoxid nach Anspruch 1 durch

- Mischen eines Pulvers aus Silber oder aus einer hauptsächlich Silber enthaltenden Legierung mit einem Zinnoxidpulver, dessen Pulverteilchen bis zu 40 Gew.-% (bezogen auf die Menge des Zinnoxids) eines Oxids und/oder Karbids von Molybdän, Wolfram, Wismut, Antimon, Germanium, Vanadium, Kupfer oder Indium enthalten,

- Verdichten und

- Sintern.

Claims

1. A material for electrical contacts taking silver-tin oxide as basis, that contains tin-oxide areas and other oxides and/or carbides in a matrix consisting of silver or of an alloy mainly consisting of silver, characterized in that the other oxides and/or carbides are contained in the tin-oxide areas and/or in a boundary area between the tin-oxide areas and the silver matrix,
that the total fraction of the other oxides and carbides amounts of up to 40 per cent by weight relative to the amount of the tin oxide,
that the other oxides and carbides are those of molybdenum, tungsten, bismuth, antimony, germanium, vanadium, copper or indium,
and that the silver matrix - apart from an eventually soluble fraction contained therein - is free of the other oxides and carbides.

2. A material according to claim 1, characterized in that the total fraction of the tin oxide and of the other oxides and carbides amounts to 5 to 20 per cent by weight (relative to the total weight of the material).

3. A material according to claim 2, characterized in that the total fraction of the tin oxide and of the other oxides and carbides amounts to 8 to 15 per cent by weight (relative to the total weight of the material).

4. A material according to any of the above claims, characterized in that the tin-oxide areas contain at least 0.01 per cent by weight (relative to the amount of the tin oxide) of the other oxides and/or carbides.

5. A material according to any of the above claims, characterized in that the tin-oxide areas contain up to 10 per cent by weight (relative to the amount of the tin oxide) of the other oxides and/or carbides.

6. A material according to any of the claims 1 to 4, characterized in that the tin-oxide areas contain up to 5 per cent by weight (relative to the amount of the tin oxide) of the other oxides and/or carbides.

7. A material according to any of the claims 1 to 4, characterized in that the tin-oxide areas contain up to 2.5 per cent by weight (relative to the amount of the tin oxide) of the other oxides and/or carbides.

8. A material according to claim 4, characterized in that the tin-oxide areas contain 0.1 to 1.5 per cent by weight of the other oxides and/or carbides.

9. A material according to any of the claims 1 to 8 that is obtained by mixing of tin-oxide powder with the other pulverized oxides and/or carbides, calcining of the mixture so that by diffusion of the other oxides and/or carbides into the tin-oxide powder particles there is produced a composite powder, separating of the excess of the other oxides and carbides from the composite powder, and the incorporating of the composite powder into a matrix consisting of silver or of a mainly silver-containing alloy.

10. A material according to any of the claims 1 to 8 that is obtained by spraying of a solution of a tin salt and a salt of the metal or of the metals, the oxides or carbides of which the material shall contain in addition to the tin oxide, into a hot, oxidizing atmosphere in which, by the application of heat, the salts are converted into oxides, resulting in the precipitation of a finely divided composite powder, and incorporating of the composite powder into a matrix consisting of silver or of a mainly silver-containing alloy.

11. A material according to any of the claims 1 to 8, characterized in that it contains tin-oxide particles coated with the other oxides and/or carbides.

12. A material according to claim 11, characterized in that the tin-oxide particles coated with the other oxides and/or carbides are obtained by spraying into a hot, oxidizing atmosphere a suspension of tin oxide in a solution of a salt of the metal or of the salts of the metals, the oxides of which, in addition to the tin oxide, the material shall contain; in this hot, oxidizing atmosphere, the salts are thermally converted into oxides and settle down on the tin-oxide particles stemming from the suspension.

13. A material according to any of the claims 1 to 8 that is obtained by spraying into a hot, oxidizing atmosphere a suspension of tin oxide and/or one or several oxides and/or carbides, that the material shall contain in addition to the tin oxide, in a solution of a salt of the metal or of the salts of the metals, the oxides of which shall be contained in the material as a residual, oxidizing component; in this hot, oxidizing atmosphere, the salts are thermally converted into oxides and settle down on the oxide particles and/or carbide particles stemming from the suspension.

14. A material according to any of the above claims, characterized in that its tin-oxide areas have a diameter of less than 100 µm.

15. A material according to claim 14, characterized in that its tin-oxide areas have a diameter of not more than 10 µm.

16. A material according to any of the above claims, characterized in that its tin-oxide areas have a diameter of at least 0.5 µm.

17. A material according to any of the above claims, characterized in that the tin is either fully or partly replaced byzinc.

18. A method to produce a material for electrical contacts taking silver-tin oxide as basis according to claim 1, by

- mixing a powder of silver or a mainly silver-containing alloy with a tin-oxide powder, of which the powder particles contain up to 40 weight per cent (relative to the amount of the tin-oxide) of an oxide and/or carbide of molybdenum, tungsten, bismuth, antimony, germanium, vanadium, copper, or indium,

- compacting and sintering.

Revendications

1. Matière pour contacts électriques à base d'argent-oxyde d'étain, qui dans une matrice d'argent ou d'un alliage contenant principalement de l'argent, contient des domaines d'oxyde d'étain et d'autres oxydes et/ou carbures, caractérisée en ce que les autres oxydes et carbures sont contenus dans les domaines d'oxyde d'étain et/ou dans une zone limitrophe entre les domaines d'oxyde d'étain et la matrice d'argent,
la fraction des autres oxydes et carbures pris ensemble représente jusqu'à 40% en poids par rapport à la masse d'oxyde d'étain,
les autres oxydes et carbures sont des composés du molybdène, du tungstène, du bismuth, de l'antimoine, du germanium, du vanadium, du cuivre ou de l'indium,
et la matrice d'argent, abstraction faite d'une fraction éventuellement soluble dans cette matrice, est exempte des autres oxydes et carbures.

2. Matière selon la revendication 1, caractérisée en ce que la fraction d'oxyde d'étain et des autres oxydes et carbures pris ensemble représente de 5 à 20% en poids (par rapport au poids total de la matière).

3. Matière selon la revendication 2, caractérisée en ce que la fraction d'oxyde d'étain et des autres oxydes et carbures pris ensemble représente de 8 à 15% en poids (par rapport au poids total de la matière).

4. Matière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les domaines d'oxyde d'étain contiennent au moins 0,01% en poids (par rapport à la masse d'oxyde d'étain) des autres oxydes et/ou carbures.

5. Matière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les domaines d'oxyde d'étain contiennent jusqu'à 10% en poids (par rapport à la quantité d'oxyde d'étain) des autres oxydes et/ou carbures.

6. Matière selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les domaines d'oxyde d'étain contiennent jusqu'à 5% en poids (par rapport à la masse d'oxyde d'étain) des autres oxydes et/ou carbures.

7. Matière selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les domaines d'oxydes d'étain contiennent jusqu'à 2,5% en poids (par rapport à la masse d'oxyde d'étain) des autres oxydes et/ou carbures.

8. Matière selon la revendication 4, caractérisée en ce que les domaines d'oxyde d'étain contiennent de 0,1 à 1,5% des autres oxydes et/ou carbures.

9. Matière selon l'une des revendications 1 à 8, qui est obtenue par mélange de poudre d'oxyde d'étain avec les autres oxydes et/ou carbures sous forme de poudre, calcination du mélange, de façon que par diffusion des autres oxydes et/ou carbures dans les particules de poudre d'oxyde d'étain, une poudre composite se forme, séparation de l'excédent d'autres oxydes et carbures de la poudre composite et insertion de la poudre composite dans une matrice d'argent ou d'un alliage contenant principalement de l'argent.

10. Matière selon l'une des revendications 1 à 8, qui est obtenue par pulvérisation d'une solution d'un sel d'étain et d'un sel du métal ou des métaux, dont les oxydes doivent être contenus dans la matière en plus de l'oxyde d'étain, dans une atmosphère chaude et oxydante, dans laquelle les sels sont convertis en oxydes sous l'action de la chaleur, de façon que se dépose une poudre composite finement divisée, qui contient l'oxyde d'étain et les autres oxydes, et insertion de cette poudre composite dans une matrice d'argent ou d'un alliage contenant principalement de l'argent.

11. Matière selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle contient avec les autres oxydes et/ou carbures des particules d'oxyde d'étain incrustées.

12. Matière selon la revendication 11, caractérisée en ce que les particules d'oxyde d'étain incrustées avec les autres oxydes et/ou carbures sont obtenues par pulvérisation d'une suspension d'oxyde d'étain dans une solution d'un sel ou de sels du métal ou des métaux, dont les oxydes doivent être contenus en plus de l'oxyde d'étain dans la matière, dans une atmosphère chaude et oxydante, dans laquelle les sels sont convertis thermiquement en oxydes et se fixent aux particules d'oxyde d'étain provenant de la suspension.

13. Matière selon l'une des revendications 1 à 8, qui est obtenue par pulvérisation d'une suspension d'oxyde d'étain et/ou d'un ou plusieurs oxydes et/ou carbures, qui doivent être contenus dans la matière en plus de l'oxyde d'étain, dans une solution d'un sel ou de sels du métal ou des métaux, dont les oxydes doivent être contenus sous forme de constituant oxydé résiduel dans la matière, dans une atmosphère chaude et oxydante, dans laquelle les sels sont convertis thermiquement en oxydes et se fixent aux particules d'oxyde et aux particules de carbure provenant de la suspension.

14. Matière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ses domaines d'oxyde d'étain sont inférieurs en diamètre à 100 µm.

15. Matière selon la revendication 14, caractérisée en ce que ses domaines d'oxyde d'étain n'excèdent pas en diamètre 10 µm.

16. Matière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ses domaines d'oxyde d'étain ont un diamètre d'au moins 0,5 µm.

17. Matière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'étain est remplacé en tout ou partie par du zinc.

18. Procédé pour la préparation d'une matière pour contacts électriques à base d'argent-oxyde d'étain selon la revendication 1 par

- mélange d'une poudre d'argent ou d'un alliage contenant principalement de l'argent avec une poudre d'oxyde d'étain, dont les particules de poudre contiennent jusqu'à 40% en poids (par rapport à la masse d'oxyde d'étain) d'un oxyde et/ou d'un carbure de molybdène, tungstène, bismuth, antimoine, germanium, vanadium, cuivre ou indium,

- compression

- frittage.

Zeichnung