Herstellung von dispersionverfestigtem Silber als Kontaktwerkstoff

Abstract

Kontaktwerkstoffe müssen eine hohe elektrische, sowie eine gute thermische Leitfähigkeit aufweisen. Eine hohe Verschleißfestigkeit und eine hohe Härte, vor allem unter thermischer Belastung, muss ebenfalls gewährleistet sein. Um diesen Anforderungen zu genügen werden Kombinationen aus verschiedenen Materialien eingesetzt. Sehr gebräuchlich ist der Einsatz von ausscheidungsgehärteten Kupferbasis - Werkstoffen. Doch vor allem die Härte unter erhöhter Temperatur ist bei solchen Bauteilen ein Problem. Deswegen wird versucht ein verschleißfestes Material mit hoher Warmhärte und guter Gefügestabilität und gleichzeitig hoher elektrischer Leitfähigkeit zu etablieren.<br />In dieser Arbeit wurde die Herstellung eines mit Oxiden dispersionsverfestigten Silbers angestrebt. Silber stellt die Matrix mit sehr hoher elektrischer und thermischer Leitfähigkeit dar, das Oxid erhöht die Härte des Materials. Um Silber mit fein verteilten Oxiden als Dispersoide herzustellen wurden drei verschiedene Methoden untersucht. Es wurden zwei pulvermetallurgische Verfahren und eine schmelzmetallurgische Herstellung von Blechen angewandt. Es wurden die Oxide verschiedener Unedelmetalle, meist Seltenerdmetalle, verwendet.<br />Alle Proben werden metallographisch untersucht und auf ihre mechanischen Eigenschaften geprüft. Weitere Charakterisierungen der Werkstoffe und Ausgangsmaterialien mittels Rasterelektronenmikroskopie, Anfertigung von Bruchflächen, Messung der elektrischen Leitfähigkeit sowie die Überprüfung der isochronen Härte werden durchgeführt. Die so genannten isochronen Glühversuche liefern wichtige Informationen zur Temperaturbeständigkeit des Materials.

Contact materials have to offer a high electrical and thermal conductivity. A high abrasion resistance and hardness, especially under high temperature, has to be guaranteed too. To satisfy these needs combinations of various materials are used. A very common material is precipitation - hardened copper. But the hardness under increased temperature is not as good as it has to be. For this reason one has to find a material with a high abrasion resistance and an elevated-temperature hardness (to assure a good stability of the microstructure), and a simultaneously high electrical conductivity.<br />In this work the preparation of an oxide - dispersion - strengthened silver (ODS - silver) is aspired. Silver represents the matrix with high electrical and thermal conductivity. The oxide increases the hardness of the material.<br />Three different methods to fabricate ODS - silver were reviewed. Two powdermetallurgical procedures and the preparation of sheet metals, which were produced by melting metallurgy, were applied. The oxides of different base metals, mostly rare earth metals, were used. All samples will be analysed by metallographic methods. Other characterisations of the finished materials and the starting products using SEM, measurements of the electrical conductivity, preparation of a fracture surface and the examination of the isochronical hardness are accomplished. The so called isochronical hardness gives information about the temperature resistance of the material.