Werkstoffe auf Silber-Basis

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Feinsilber

Feinsilber weist die höchste elektrische und thermische Leitfähigkeit aller Metalle auf. Es ist resistent gegen Oxidbildung. Nachteilig wirken sich die geringe Verschleißfestigkeit, niedrige Entfestigungstemperatur und vor allem die hohe Affinität des Silbers gegen Schwefel und Schwefel-Verbindungen aus. Durch Einwirkung schwefelhaltiger Verbindungen bilden sich bräunliche bis schwarze Deckschichten aus Silbersulfid, die zu einer Erhöhung des Kontaktwiderstandes und u.U. zum völligen Versagen des Schaltgerätes führen können, wenn diese nicht mechanisch, elektrisch oder thermisch zerstört werden. Weiterhin ist nachteilig zu bewerten, dass Kontaktstücke aus Feinsilber beim Einschalten von Überströmen stark zum Verschweißen neigen sowie bei Gleichstrombetrieb nur eine geringe Resistenz gegenüber Materialwanderung aufweisen. Silber kann in feuchter Atmosphäre in Berührung mit Kunststoffen unter Wirkung eines elektrischen Feldes kriechen (Silber-Migration) und dadurch Kurzschlüsse verursachen.

Einen Überblick über die gebräuchlichen Silber-Qualitäten gibt (Table 1). Silber in Pulverform dient vor allem als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Silber- Verbundwerkstoffen. Je nach Herstellung werden Silber-Pulver mit unterschiedlichen Qualitätsmerkmalen gewonnen (Table 2). Weitere Angaben zu den verschiedenen Silber-Pulvern sind in Kap. Edelmetallpulver und -präparate enthalten.

Silber ist in Form von Halbzeugen gut warm- und kaltumformbar und lässt sich problemlos mit den üblichen Trägerwerkstoffen durch Plattieren verbinden. Als Fügeverfahren kommen vor allem das Widerstandsschweißen von Silber- Drähten und -Profilen sowie das Hartlöten zum Einsatz. Daneben werden vielfach auch mechanische Verfahren, wie das Einpressen von Drahtabschnitten und massiven oder plattierten Kontaktnieten angewandt.

Kontakte aus Feinsilber werden in unterschiedlichen Formen z.B. in Relais, Tastern, Geräte- und Hilfsstromschaltern bei Stromstärken < 2A eingesetzt (Table 6). Als galvanischer Überzug findet Silber zur Verringerung des Kontaktwiderstandes und zur Verbesserung der Lötbarkeit von Kontaktteilen verbreitet Anwendung.


Table 1: Überblick über die gebräuchlichsten Silber-Qualitäten

Bezeichnung

Zusammensetzung Ag (Mindestanteil)

Beimengungen

[ppm]

Hinweise für die Verwendung

Spektralreines

Silber

99.999

Cu < 3

Zn < 1

Si < 1

Ca < 2

Fe < 1

Mg < 1

Cd < 1

Bleche, Bänder, Stangen, Drähte für elektronische Bauelemente

Hochreines Silber, sauerstofffrei

99.995

Cu < 30

Zn < 2

Si < 5

Ca < 10

Fe < 3

Mg < 5

Cd < 3

Barren und Granalien für Legierungszwecke


Table 2: Qualitätsmerkmale verschieden hergestellter Silber-Pulver
Verunreinigungen Ag-Chem.* Ag-ES** Ag-V***
Cu ppm < 100 < 300 < 300
Fe ppm < 50 < 100 < 100
Ni ppm < 50 < 50 < 50
Cd ppm < 50
Zn ppm < 10
Na + K + Mg + Ca ppm < 80 < 50 < 50
Ag CI ppm < 500 < 500 < 500
NO3 ppm < 40 < 40
Nh4CI ppm < 30 < 30
Partikelverteilung (Siebanalyse)
> 100 μm % 0 0 0
< 100 bis > 63 μm % < 5 < 5 < 15
< 36 μm % < 80 < 90 < 75
Schüttdichte g/cm3 1.0 - 1.6 1.0 - 1.5 3 - 4
Stampfvolumen ml/100g 40 - 50 40 - 50 15 - 25
Press-/Sinterverhalten
Pressdichte g/cm3 5.6 - 6.5 5.6 - 6.3 6.5 - 8.5
Sinterdichte g/cm3 > 9 > 9.3 > 8
Volumenschrumpfung % > 34 > 35 > 0
Glühverlust % < 2 < 0.1 < 0.1

* hergestellt durch chemische Fällung
** hergestellt durch Elektrolyse
*** hergestellt durch Verdüsen einer Schmelze


Figure 1 Verfestigungsverhalten von Ag 99,95 durch Kaltumformung

Figure 2 Erweichungsverhalten von Ag 99,95 nach 1h Glühdauer und unterschiedlicher Kaltumformung


Figure 1: Verfestigungsverhalten von Ag 99,95 durch Kaltumformung
Figure 2: Erweichungsverhalten von Ag 99,95 nach 1h Glühdauer und unterschiedlicher Kaltumformung

Silber-Legierungen

Auf dem Schmelzwege hergestellte Silber-Legierungen finden in solchen Fällen Anwendung, in denen die physikalischen und kontaktspezifischen Eigenschaften von Feinsilber nicht ausreichen (Table 3). Durch die metallische Zusatzkomponente werden sowohl die mechanische Eigenschaften wie Härte und Festigkeit als auch typische Kontakteigenschaften wie Abbrandfestigkeit und Resistenz gegenüber Materialwanderung in Gleichstromkreisen erhöht (Table 4). Allerdings können durch Legierungsbildung andere Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit und chemische Beständigkeit verschlechtert werden (Figure 3 und Figure 4).

Table 3: Physikalische Eigenschaften von Silber und Silberlegierungen
Werkstoff/
DODUCO-
Bezeichnung
Silber-Anteil
[wt%]
Dichte
[g/cm3]
Schmelzpunkt
bzw.-intervall
[°C]
Spez. elektr.

Widerstand
[μΩ·cm]

Elektrische

Leitfähigkeit
[MS/m]

Wärmeleitfähigkeit
[W/mK]
Temp. Koeff.d.el.

Widerstandes
[10-3/K]

E-Modul
[GPa]
Ag 99.95 10.5 961 1.67 60 419 4.1 80
AgNi 0,15
ARGODUR-Spezial
99.85 10.5 960 1.72 58 414 4.0 82
AgCu3 97 10.4 900 - 938 1.92 52 385 3.2 85
AgCu5 95 10.4 910 1.96 51 380 3.0 85
AgCu10 90 10.3 870 2.0 50 335 2.8 85
AgCu28 72 10.0 779 2.08 48 325 2.7 92
Ag98CuNi
ARGODUR 27
98 10.4 940 1.92 52 385 3.5 85
AgCu24,5Ni0,5 75 10.0 805 2.20 45 330 2.7 92
AgCd10 89 - 91 10.3 910 - 925 4.35 23 150 1.4 60
Ag99,5NiMg
ARGODUR 32
unvergütet
99.5 10.5 960 2.32 43 293 2.3 80
ARGODUR 32
vergütet
99.5 10.5 960 2.32 43 293 2.1 80

Figure 3 Einfluss von 1-10 Atom-% verschiedener Zusatzmetalle auf den spez. elektrischen Widerstand p von Silber

Figure 4 Spez. elektrischer Widerstand p von AgCu-Legierungen mit 0-20 Massen-% Cu im weichgeglühten und angelassenen Zustand a) geglüht und abgeschreckt b) bei 280°C angelassen

Figure 3: Einfluss von 1-10 Atom-% verschiedener Zusatzmetalle auf den spez. elektrischen Widerstand p von Silber
Figure 4: Spez. elektrischer Widerstand p von AgCu-Legierungen mit 0-20 Massen-% Cu im weichgeglühten und angelassenen Zustand a) geglüht und abgeschreckt b) bei 280°C angelassen

Feinkornsilber

Unter Feinkornsilber (ARGODUR-Spezial) versteht man eine Silberlegierung mit einem Zusatz von 0,15 Massen-% Nickel. Silber und Nickel sind im festen Zustand ineinander völlig unlöslich. Im flüssigen Silber lässt sich nur ein geringer Nickelanteil lösen, wie aus dem entsprechenden Zustandsdiagramm hervorgeht (Figure 7 ). Durch diesen Nickelzusatz, der sich beim Abkühlen der Schmelze feindispers in der Silbermatrix ausscheidet, gelingt es, die Neigung des Silbers zu ausgeprägter Grobkornbildung nach längerer Wärmeeinwirkung zu unterbinden (Figure 5 und Figure 6).

Figure 5: Grobkörniges Gefüge von Ag 99,97 nach 80% Kaltumformung und 1h Glühdauer bei 600°C
Figure 6: Feinkörniges Gefüge von AgNi0,15 nach 80% Kaltumformung und 1h Glühdauer bei 600°C
Figure 7: Zustandsdiagramm von Silber-Nickel

Feinkornsilber zeichnet sich durch eine ähnlich hohe chemische Beständigkeit wie Feinsilber aus. Gegenüber Silber weist es eine etwas höhere Härte und Festigkeit auf (Table 4). Die elektrische Leitfähigkeit wird durch den geringen Nickelzusatz nur geringfügig verschlechtert. Aufgrund seiner teilweise deutlich günstigeren Kontakteigenschaften hat bei schaltenden Kontakten Feinkornsilber das Feinsilber in vielen Anwendungsfällen abgelöst.

Hartsilber-Legierungen

Durch Kupfer als Legierungspartner werden die Festigkeitseigenschaften des Silbers deutlich erhöht. Die größte Bedeutung unter den binären AgCu-Legierungen hat der unter dem Namen Hartsilber bekannte Werkstoff AgCu3 erlangt, der sich hinsichtlich chemischer Resistenz noch ähnlich verhält wie Feinsilber. Verglichen mit Feinsilber und Feinkornsilber weist AgCu3 eine höhere Härte und Festigkeit sowie höhere Abbrandfestigkeit und mechanische Verschleißfestigkeit auf (Table 4).

Table 4: Festigkeitseigenschaften von Silber und Silberlegierungen

Werkstoff//

DODUCO-Bezeichnung

Festigkeitszustand

Zugfestigkeit

Rm [MPa]

Dehnung A [%] min.

Vickershärte

HV 10

Ag

R 200

R 250

R 300

R 360

200 - 250

250 - 300

300 - 360

> 360

30

8

3

2

30

60

80

90

AgNi 0,15

ARGODUR Special

R 220

R 270

R 320

R 360

220 - 270

270 - 320

320 - 360

> 360

25

6

2

1

40

70

85

100

AgCu3

R 250

R 330

R 400

R 470

250 - 330

330 - 400

400 - 470

> 470

25

4

2

1

45

90

115

120

AgCu5

R 270

R 350

R 460

R 550

270 - 350

350 - 460

460 - 550

> 550

20

4

2

1

55

90

115

135

AgCu10

R 280

R 370

R 470

R 570

280 - 370

370 - 470

470 - 570

> 570

15

3

2

1

60

95

130

150

AgCu28

R 300

R 380

R 500

R 650

300 - 380

380 - 500

500 - 650

> 650

10

3

2

1

90

120

140

160

Ag98CuNi

ARGODUR 27

R 250

R 310

R 400

R 450

250 - 310

310 - 400

400 - 450

> 450

20

5

2

1

50

85

110

120

AgCu24,5Ni0,5

R 300

R 600

300 - 380

> 600

10

1

105

180

AgCd10

R 200

R 280

R 400

R 450

200 - 280

280 - 400

400 - 450

> 450

15

3

2

1

36

75

100

115

Ag99,5NiMg

ARGODUR 32

Not heat treated

R 220

R 260

R 310

R 360

220

260

310

360

25

5

2

1

40

70

85

100

ARGODUR 32 Heat treated

R 400

400

2

130-170


Mit steigendem Kupferanteil nehmen einerseits Härte und Festigkeit der AgCu- Legierung zu, andererseits wird die Neigung zur Oxidbildung erhöht, was im Schaltbetrieb unter Lichtbogenbildung zu einem Anwachsen des Kontaktwiderstandes mit zunehmender Schaltspielzahl führt. Weiterhin wirken sich höhere Kupferanteile vorteilhaft auf Abbrand und Materialwanderung aus. In Sonderfällen, in denen optimale mechanische Eigenschaften erwünscht sind und gleichzeitig eine verminderte chemische Beständigkeit zugelassen werden kann, findet die eutektische Silber-Kupfer-Legierung (28 Massen-% Cu) Anwendung (Figure 8). AgCu10, auch als Münzsilber bezeichnet, wurde in vielen Anwendungen durch andere Silber-Legierungen ersetzt, während Sterlingsilber (AgCu7,5) seine Bedeutung bei Tafelgeschirr und Schmuck nie auf industrielle Anwendungen für elektrische Kontakte ausweiten konnte.

Neben den binären AgCu-Legierungen kommen auch ternäre AgCuNi- Legierungen zum Einsatz. Von dieser Werkstoffgruppe hat ARGODUR 27, eine Legierung mit 98 Massen-% Ag und Anteilen von Cu und Ni, neben AgCu3 die größte praktische Bedeutung erlangt. Dieser Werkstoff zeichnet sich durch hohe Oxidationsbeständigkeit und geringe Neigung zur Rekristallisation unter der Einwirkung hoher Temperaturen aus. Neben einer hohen mechanischen Verschleißfestigkeit weist die AgCuNi-Legierung auch eine erhöhte Abbrandfestigkeit auf. Die Legierung AgCu24,5Ni0,5 hat aufgrund ihrer geringen Neigung zur Materialwanderung bei Gleichstrombelastung vor allem in Nordamerika über lange Zeit breite Anwendung in der Automobiltechnik gefunden. Im Zuge der Miniaturisierung elektromechanischer Bauelemente und den damit verbundenen geringeren Kontaktkräften in Relais und Schaltern kommt diese Legierung wegen ihrer erhöhten Neigung zur Oxidbildung heute deutlich weniger zum Einsatz.

Die verwendeten Verbindungsverfahren entsprechen weitgehend denen, die auch bei Feinsilber angewandt werden.

Hartsilberlegierungen finden verbreitet Anwendung in vielen Wechsel- und Gleichstromschaltern für Informations- und Energietechnik bei Schaltströmen bis 10A, vereinzelt auch bei höheren Strömen (Table 6).

Dispersionsgehärtete Legierungen des Silbers mit 0,5 Massen-% MgO und NiO (ARGODUR 32) werden durch innere Oxidation hergestellt. Während sich die schmelztechnisch hergestellte Ausgangslegierung gut umformen lässt, ist der dispersionsgehärtete Werkstoff sehr spröde und kaum verformbar. Gegenüber Feinsilber und Hartsilber weist er eine wesentlich höhere Warmfestigkeit auf, so dass mit diesem dispersionsgehärteten Werkstoff auch Hartlötungen bei Temperaturen bis ca. 800°C ohne Einbuße an Härte und Festigkeit durchführbar sind. Aufgrund seiner günstigen Festigkeitseigenschaften und seiner hohen elektrischen Leitfähigkeit eignet sich ARGODUR 32 vor allem für thermisch und mechanisch hoch beanspruchte Kontaktfedern in Relais und Schützen in der Luft- und Raumfahrt.


Figure 8 Zustandsdiagramm von Silber-Kupfer

Figure 9 Zustandsdiagramm von Silber-Cadmium

Figure 10 Verfestigungsverhalten von AgCu3 durch Kaltumformung Figure 11 Erweichungsverhalten von AgCu3 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%

Figure 12 Verfestigungsverhalten von AgCu5 durch Kaltumformung

Figure 13 Erweichungsverhalten von AgCu5 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%

Figure 14 Verfestigungsverhalten von AgCu10 durch Kaltumformung

Figure 15 Erweichungsverhalten von AgCu10 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%

Figure 16 Verfestigungsverhalten von AgCu28 durch Kaltumformung

Figure 17 Erweichungsverhalten von AgCu28 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%

Figure 18 Verfestigungsverhalten von AgNi0,15 durch Kaltumformung

Figure 19 Erweichungsverhalten von AgNi0,15 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%

Figure 20 Verfestigungsverhalten von ARGODUR 27 durch Kaltumformung

Figure 21 Erweichungsverhalten von ARGODUR 27 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%

Figure 8: Zustandsdiagramm von Silber-Kupfer
Figure 9: Zustandsdiagramm von Silber-Cadmium
Figure 10: Verfestigungsverhalten von AgCu3 durch Kaltumformung
Figure 11: Erweichungsverhalten von AgCu3 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%
Figure 12: Verfestigungsverhalten von AgCu5 durch Kaltumformung
Figure 13: Erweichungsverhalten von AgCu5 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%
Figure 14: Verfestigungsverhalten von AgCu10 durch Kaltumformung
Figure 15: Erweichungsverhalten von AgCu10 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%
Figure 16: Verfestigungsverhalten von AgCu28 durch Kaltumformung
Figure 17: Erweichungsverhalten von AgCu28 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%
Figure 18: Verfestigungsverhalten von AgNi0,15 durch Kaltumformung
Figure 19: Erweichungsverhalten von AgNi0,15 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%
Figure 20: Verfestigungsverhalten von ARGODUR 27 durch Kaltumformung
Figure 21: Erweichungsverhalten von ARGODUR 27 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%


Table 5: Kontakt- und Schalteigenschaften von Silber und Silberlegierungen
Werkstoff Eigenschaften
Ag
AgNi0,15
ARGODUR-Special
Höchste elektrische und thermische Leitfähigkeit, hohe Affinität zu Schwefel (Sulfidbildung), geringe Verschweißresistenz, niedriger Kontaktwiderstand, sehr gute Verformbarkeit oxidationsbeständig, bei höheren Einschaltströmen begrenzte Abbrandfestigkeit, Neigung zur Materialwanderung in Gleichstromkreisen, gute Löt- und Schweißbarkeit
Ag-Legierungen Mit zunehmendem Kupferanteil Anstieg des Kontaktwiderstandes, höhere Abbrandfestigkeit gegenüber Feinsilber, geringere Neigung zu Materialwanderung, höhere mechanische Festigkeit gegenüber Feinsilber gute Verformbarkeit, gute Löt- und Schweißbarkeit


Table 6: Anwendungsbeispiele und Lieferformen von Silber und Silberlegierungen
Werkstoff Anwendungsbeispiele Lieferformen
Ag
AgNi0,15
ARGODUR-Spezial
AgCu3
AgNi98NiCu2
ARGODUR 27
AgCu24,5Ni0,5
Relais,
Mikroschalter,
Hilfsstromschalter,
Befehlsschalter,
Schalter für Hausgeräte,
Lichtschalter (≤ 20A),
Hauptschalter
Halbzeuge:
Bänder, Drähte, Kontaktprofile, Kontaktbimetalle, Toplay-Profile, rollennahtgeschweißte Profile
Kontaktteile:
Kontaktauflagen, massive- und Bimetallniete, Aufschweißkontakte, plattierte, geschweißte und genietete Kontaktteile
AgCu5
AgCu10
AgCu28
Spezielle Anwendungen Halbzeuge:
Bänder, Drähte, Kontaktprofile, Kontaktbimetalle, rollennahtgeschweißte Profile
Kontaktteile:
Kontaktauflagen, massive Kontaktniete, Aufschweißkontakte, plattierte, geschweißte und genietete Kontaktteile
Ag99, 5NiOMgO
ARGODUR 32
Miniaturrelais, Schütze und Relais in Flugzeugen, Erodierdrähte für Einspritzdüsen Kontaktfedern, Kontaktträgerteile

Silber-Palladium-Legierungen

Durch Zulegieren von 30 Massen-% Pd wird neben den mechanischen Eigenschaften vor allem die Beständigkeit des Silbers gegenüber der Einwirkung von Schwefel und schwefelhaltigen Verbindungen entscheidend verbessert (Table 7 und Table 8). Eine noch höhere Resistenz gegenüber Silber-Sulfid-Bildung weisen Legierungen mit 40-60 Massen-% Pd auf. Bei diesen Pd-Anteilen können sich allerdings die katalytischen Eigenschaften des Palladiums nachteilig auf das Kontaktwiderstandsverhalten auswirken. Auch die Verformbarkeit nimmt mit zunehmenden Pd-Gehalt ab.

AgPd-Legierungen sind hart, abbrandfest und weisen eine etwas geringere Neigung zur Materialwanderung bei Gleichstromlast auf (Table 9). Allerdings wird die elektrische Leitfähigkeit durch hohe Pd-Gehalte stark verringert. Die ternäre AgPd30Cu5-Legierung ermöglicht eine weitere Steigerung der Festigkeitswerte, was sich vor allem bei Gleitkontaktsystemen vorteilhaft auswirkt.

AgPd-Legierungen sind bei Pd-Gehalten bis 30 Massen-% gut plattierbar. Als Verbindungstechnik kommen üblicherweise das Aufschweißen von Drahtoder Profilabschnitten oder die Verwendung von Kontaktnieten in Frage.

AgPd-Legierungen kommen z.B. in Relais beim Schalten mittlerer bis höherer elektrischer Belastung ( <60V; <2A) zum Einsatz (Table 10). Aufgrund des hohen Palladiumpreises werden diese allerdings vielfach durch Mehrschichtwerkstoffe, z.B. AgNi0,15 oder Ag/Ni90/10 jeweils mit einer dünnen Au-Auflage, ersetzt. Ein breites Anwendungsfeld haben AgPd-Legierungen als verschleißfeste Gleitkontakte gefunden.


Figure 22 Zustandsdiagramm von Silber-Palladium

Figure 23 Verfestigungsverhalten von AgPd30 durch Kaltumformung

Figure 24 Verfestigungsverhalten von AgPd50 durch Kaltumformung

Figure 25 Verfestigungsverhalten von AgPd30Cu5 durch Kaltumformung

Figure 26 Erweichungsverhalten von AgPd30, AgPd50, AgPd30Cu5 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%

Figure 22: Zustandsdiagramm von Silber-Palladium
Figure 23: Verfestigungsverhalten von AgPd30 durch Kaltumformung
Figure 24: Verfestigungsverhalten von AgPd50 durch Kaltumformung
Figure 25: Verfestigungsverhalten von AgPd30Cu5 durch Kaltumformung
Figure 26: Erweichungsverhalten von AgPd30, AgPd50, AgPd30Cu5 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%


Table 7: Physikalische Eigenschaften von Silber-Palladium-Legierungen
Werkstoff Palladiumanteil
[Massen-%]
Dichte
[g/cm3]
Schmelzpunkt
bzw.-intervall
[°C]
Spez. elektr.

Widerstand
[μΩ·cm]

Elektrische

Leitfähigkeit
[MS/m]

Wärmeleitfähigkeit
[W/mK]
Temp. Koeff.d.el.

Widerstandes
[10-3/K]

AgPd30 30 10.9 1155 - 1220 14.7 6.8 60 0.4
AgPd40 40 11.1 1225 - 1285 20.8 4.8 46 0.36
AgPd50 50 11.2 1290 - 1340 32.3 3.1 34 0.23
AgPd60 60 11.4 1330 - 1385 41.7 2.4 29 0.12
AgPd30Cu5 30 10.8 1120 - 1165 15.6 6.4 28 0.37


Table 8: Festigkeitseigenschaften von Silber-Palladium-Legierungen

Werkstoff

Festigkeitszustand

Zugfestigkeit

Rm[MPa]

Dehnung A

[%]min.

Vickershärte

HV

AgPd30

R 320

R 570

320

570

38

3

65

145

AgPd40

R 350

R 630

350

630

38

2

72

165

AgPd50

R 340

R 630

340

630

35

2

78

185

AgPd60

R 430

R 700

430

700

30

2

85

195

AgPd30Cu5

R 410

R 620

410

620

40

2

90

190


Table 9: Kontakt- und Schalteigenschaften der Silber-Palladium-Legierungen
Werkstoff Eigenschaften
AgPd30-60 Korrosionsbeständig, mit steigendem Pd-Anteil nimmt „brown-powder“-Bildung zu, geringere Neigung zur Materialwanderung in Gleichstromkreisen, hohe Verformbarkeit beständig gegenüber Ag2S Bildung, niedriger Kontaktwiderstand, hohe Härte bei höherem Pd-Anteil, Abbrandfestigkeit von AgPd30 am höchsten, gut schweiß- und plattierbar
AgPd30Cu5 hohe mechanische Verschleißfestigkeit hohe Härte


Table 10: Anwendungsbeispiele und Lieferformen von Silber-Palladium-Legierungen

Werkstoff

Anwendungsbeispiele

Lieferformen

AgPd 30-60

Schalter, Relais, Taster,

Steckverbinder, Gleitkontakte

Halbzeuge:

Drähte, Mikroprofile, Kontaktbimetalle,

rollennahtgeschweißte Profile

Kontaktteile:

Massive- und Bimetallniete,

plattierte und geschweißte Kontaktteile, Stanzteile

AgPd30Cu5

Gleitkontakte, Gleitbahnen

Drahtbiegeteile, Kontaktfedern,

massive und plattierte Stanzteile

Silber-Verbundwerkstoffe

Silber-Nickel (SINIDUR)-Werkstoffe

Da Silber und Nickel im festen Zustand ineinander unlöslich sind und im flüssigen Zustand nur eine geringe Löslichkeit von Nickel im Silber besteht, können Silber- Nickel-Werkstoffe mit höheren Ni-Anteilen nur nach pulvermetallurgischen Verfahren hergestellt werden. Durch das Strangpressen der gesinterten Ag/Ni- Blöcke zu Drähten, Bändern und Stangen sowie die nachfolgenden Verarbeitungsschritte z.B. Walzen oder Ziehen, werden die in der Ag-Matrix eingelagerten Nickelpartikel in Umformrichtung so ausgerichtet und gestreckt, dass im Gefügebild eine deutliche Faserstruktur zu erkennen ist (Figure 31 und Figure 32).

Die aufgrund der hohen Umformung beim Strangpressen erzeugte hohe Dichte von Ag/Ni-Werkstoffen wirkt sich vorteilhaft auf die Abbrandfestigkeit aus. Das typische Einsatzgebiet der Ag/Ni-Werkstoffe sind Schaltströme <100 A. Hierbei sind sie deutlich abbrandfester als Silber oder Silber-Legierungen. Weiterhin weisen sie bei Nickelanteilen <20 Massen-% niedrige und über die Schaltstücklebensdauer gleichbleibende Kontaktwiderstände und gute Lichtbogenlaufeigenschaften auf. Bei Gleichstrombetrieb zeichnen sich die Ag/Ni-Werkstoffe durch eine verhältnismäßig geringe flächenhafte Materialwanderung aus (Table 13 ).

Ag/Ni (SINIDUR)-Werkstoffe werden üblicherweise mit Nickelgehalten von 10-40 Massen-% hergestellt. SINIDUR 10 und SINIDUR 20, die am häufigsten eingesetzten Werkstoffe, weisen eine sehr gute Umform- und Plattierbarkeit auf (Figure 27 Figure 28 Figure 29 Figure 30). Sie können ohne zusätzliche Schweißhilfe sehr wirtschaftlich auf geeignete Trägerwerkstoffe geschweißt oder gelötet werden. Ag/Ni (SINIDUR)-Werkstoffe mit Nickel- Anteilen von 30-40 Massen-% kommen in Schaltgeräten zum Einsatz, in denen einerseits eine höhere Abbrandfestigkeit benötigt wird, andererseits erhöhte Kontaktwiderstände durch ausreichend hohe Kontaktkräfte kompensiert werden können.

Anwendungsschwerpunkte von Ag/Ni-Kontaktwerkstoffen sind z.B. Relais, Installationsschalter, Schalter für Hausgeräte, Thermostate, Hilfsstromschalter und kleinere Schütze mit Bemessungs-Betriebsströmen <20A (Table 14).

Table 11: Physikalische Eigenschaften von Silber-Nickel (SINIDUR) -Werkstoffen
Werkstoff/SilberanteilDichteSchmelztemperaturSpez. elektr. WiderstandpElektrische Leitfähigkeit (weich)
DODUCO-Bezeichnung[wt%][g/cm3][°C][µΩ·cm] [% IACS][MS/m]

Ag/Ni 90/10

SINIDUR 10

89 - 91

10.2 - 10.3

960

1.82 - 1.92

90 - 95

52 - 55

Ag/Ni 85/15

SINIDUR 15

84 - 86

10.1 - 10.2

960

1.89 - 2.0

86 - 91

50 - 53

Ag/Ni 80/20

SINIDUR 20

79 - 81

10.0 - 10.1

960

1.92 - 2.08

83 - 90

48 - 52

Ag/Ni 70/30

SINIDUR 30

69 - 71

9.8

960

2.44

71

41

Ag/Ni 60/40

SINIDUR 40

59 - 61

9.7

960

2.70

64

37


Table 12: Festigkeitseigenschaften von Silber-Nickel (SINIDUR)-Werkstoffen
Werkstoff/DODUCO-Bezeichnung Festigkeitszustand Zugfestigkeit Rm [Mpa] Dehnung (weichgeglüht) [%] min. Vickershärte HV 10
Ag/Ni 90/10
SINIDUR 10
soft
R 220
R 280
R 340
R 400
< 250
220 - 280
280 - 340
340 - 400
> 400
25
20
3
2
1
< 50
50 - 70
65 - 90
85 - 105
> 100
Ag/Ni 85/15
SINIDUR 15
soft
R 300
R 350
R 380
R 400
< 275
250 - 300
300 - 350
350 - 400
> 400
20
4
2
2
1
< 70
70 - 90
85 - 105
100 - 120
> 115
Ag/Ni 80/20
SINIDUR 20
soft
R 300
R 350
R 400
R 450
< 300
300 - 350
350 - 400
400 - 450
> 450
20
4
2
2
1
< 80
80 - 95
90 - 110
100 - 125
> 120
Ag/Ni 70/30
SINIDUR 30
R 330
R 420
R 470
R 530
330 - 420
420 - 470
470 - 530
> 530
8
2
1
1
80
100
115
135
Ag/Ni 60/40
SINIDUR 40
R 370
R 440
R 500
R 580
370 - 440
440 - 500
500 - 580
> 580
6
2
1
1
90
110
130
150


Figure 27 Verfestigungsverhalten von Ag/Ni 90/10 durch Kaltumformung

Figure 28 Erweichungsverhalten von Ag/Ni 90/10 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%

Figure 29 Verfestigungsverhalten von Ag/Ni 80/20 durch Kaltumformung

Figure 30 Erweichungsverhalten von Ag/Ni 80/20 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%

Figure 31 Gefüge von Ag/Ni 90/10 a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung

Figure 32 Gefüge von Ag/Ni 80/20 a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung


Figure 27: Verfestigungsverhalten von Ag/Ni 90/10 durch Kaltumformung
Figure 28: Erweichungsverhalten von Ag/Ni 90/10 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%
Figure 29: Verfestigungsverhalten von Ag/Ni 80/20 durch Kaltumformung
Figure 30: Erweichungsverhalten von Ag/Ni 80/20 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%
Figure 31: Gefüge von Ag/Ni 90/10 a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung
Figure 32: Gefüge von Ag/Ni 80/20 a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung


Table 13: Kontakt- und Schalteigenschaften von Silber-Nickel (SINIDUR)-Werkstoffen
Werkstoff/

DODUCO -Bezeichnung

Eigenschaften
Ag/Ni
SINIDUR
Hohe Abbbrandfestigkeit bei Schaltströmen bis 100A,

Sicherheit gegen Verschweißen bei Einschaltströmen bis 100A, niedriger und über die Schaltstücklebensdauer nahezu konstanter Kontaktwiderstand bei Ag/Ni 90/10 und Ag/Ni 80/20, geringe flächenhafte Materialwanderung bei Gleichstromlast, nichtleitende Abbrandrückstände auf Isolierstoffen, daher nur geringe Beeinträchtigung der Spannungsfestigkeit des Schaltgerätes, gutes Lichtbogenlaufverhalten, günstige Lichtbogenlöscheigenschaften, gute bis ausreichende Verformbarkeit entsprechend der Werkstoffzusammensetzung, gute Löt- und Schweißbarkeit


Table 14: Anwendungsbeispiele und Lieferformen von Silber-Nickel (SINIDUR)-Werkstoffen
Werkstoff Anwendungsbeispiele Schalt- bzw.

Bemessungsströme

Lieferform
Ag/Ni 90/10-80/20 Relais
Kfz-Relais

-Widerstandslast -Motorlast

> 10A
> 10A
Halbzeuge:
Drähte, Profile,

Kontaktbimetalle, rollennahtgeschweißte Profile, Toplay-Profile
Kontaktteile::
Kontaktauflagen, Massiv-und Bimetallniete, Aufschweißkontakte,
plattierte, geschweißte, gelötete und genietete Kontaktteile

Ag/Ni 90/10, Ag/Ni 85/15-80/20 Hilfsstromschalter ≤ 100A
Ag/Ni 90/10-80/20 Schalter für Hausgeräte ≤ 50A
Ag/Ni 90/10 Lichtschalter ≤ 20A
Ag/Ni 90/10 Hauptschalter,

Treppenhausautomaten

≤ 100A
Ag/Ni 90/10-80/20 Regel- und Steuerschalter,

Thermostate

> 10A
≤ 50A
Ag/Ni 90/10-80/20 Lastschalter ≤ 20A
Ag/Ni 90/10-80/20 Motorschalter (Schütze) ≤ 100A
Ag/Ni 90/10-80/20
paired with Ag/C 97/3-96/4
Motorschutzschalter ≤ 40A
Ag/Ni 80/20-60/40
paired with Ag/C 96/4-95/5
Fehlerstromschutzschalter ≤ 100A Stangen, Profile,

Kontaktauflagen, Formteile, gelötete und geschweißte Kontaktteile

Ag/Ni 80/20-60/40
paired with Ag/C 96/4-95/5
Leistungsschalter > 100A

Silber-Metalloxid-Werkstoffe Ag/CdO, Ag/SnO2, Ag/ZnO

Die Familie der Silber-Metalloxid-Kontaktwerkstoffe umfasst die Werkstoffgruppen: Silber-Cadmiumoxid (DODURIT CdO), Silber-Zinnoxid (SISTADOX) und Silber-Zinkoxid (DODURIT ZnO). Aufgrund ihrer sehr guten Kontakt- und Schalteigenschaften, wie hohe Verschweißresistenz, niedriger Kontaktwiderstand und hohe Abbrandfestigkeit, haben Silber-Metalloxid-Werkstoffe eine herausragende Stellung in einem breiten Anwendungsbereich erlangt. Sie finden vor allem Einsatz in Schaltgeräten der Niederspannungs-Energietechnik, z.B. in Relais, Installations-, Geräte-, Motor- und Schutzschaltern (Table 21).

  • Silver-cadmium oxide (DODURIT CdO) materials

Silber-Cadmiumoxid (DODURIT CdO)-Werkstoffe mit 10-15 Massen-% CdO werden sowohl nach dem Verfahren der inneren Oxidation als auch auf pulvermetallurgischem Wege hergestellt Table 15().

Physikalische- und Festigkeitseigenschaften sowie Herstellungsverfahren und Lieferformen von stranggepressten Silber-Cadmiumoxid (DODURIT CdO)-Werkstoffen

Bei der Herstellung von Bändern und Drähten durch innere Oxidation wird von einer auf dem Schmelzwege erzeugten Legierung aus Silber und Cadmium ausgegangen. Unterzieht man eine solche homogene Legierung einer Glühbehandlung unterhalb ihres Schmelzpunktes in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre, so diffundiert der Sauerstoff von der Oberfläche in das Innere der Silber-Cadmium-Legierung ein und oxidiert das Cd zu CdO, das sich dabei mehr oder weniger feinkörnig in der Ag-Matrix ausscheidet. Die CdO-Ausscheidungen sind im Randbereich feinkörnig und werden in Richtung der Oxidationsfront grobkörniger (Figure 39).

Bei der Herstellung von Ag/CdO-Kontaktmaterial ist je nach Art des Halbzeugs der Prozessablauf der inneren Oxidation unterschiedlich. Bei Ag/CdO-Drähten wird das AgCd-Vormaterial vollständig durchoxidiert, auf das gewünschte Endmaß gezogen und z.B. zu Kontaktnieten weiterverarbeitet (Figure 33 und Figure 34). Dagegen wird bei Ag/CdO- Bändern die innere Oxidation einseitig nur bis zu einer bestimmten Tiefe ausgeführt (Figure 41). Die so erhaltenen Zweischichtbänder mit der inneroxidierten Ag/CdO-Kontaktschicht auf der Oberseite und der gut lötbaren AgCd-Unterseite (Bezeichnung: „ZH“) sind Ausgangsmaterial für die Herstellung von Kontaktprofilen und -auflagen.

Bei der pulvermetallurgischen Herstellung werden die nach verschiedenen Verfahren gewonnenen Pulvermischungen überwiegend durch Pressen, Sintern und Strangpressen zu Drähten und Bändern weiterverarbeitet. Durch den hohen Umformgrad beim Strangpressen wird eine gleichmäßige Verteilung der CdO-Partikel in der Ag-Matrix und eine hohe Dichte erreicht, die sich vorteilhaft auf die Kontakteigenschaften auswirken (Figure 40). Die für Bänder und Plättchen erforderliche gut löt- und schweißbare Unterseite wird durch Verbundstrangpressen oder Anplattieren einer Silberschicht nach oder vor dem Strangpressvorgang erzielt (Figure 42).

Bei größeren Kontaktauflagen in meist runder Form bietet das Verfahren der Einzelpresstechnik vielfach wirtschaftliche Vorteile. Dabei wird die Pulvermischung in eine Form gepresst, die der Endabmessung des Kontaktstückes entspricht. Nach dem Pressen und Sintern ist i.d.R. ein weiterer Nachpressvorgang erforderlich, um eine hohe Dichte des Werkstoffes zu erreichen.

Figure 33 Verfestigungsverhalten von Ag/CdO 90/10 durch Kaltumformung

Figure 34 Erweichungsverhalten von Ag/CdO 90/10 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 40%

Figure 35 Verfestigungsverhalten von Ag/Cd 90/10P durch Kaltumformung

Figure 36 Erweichungsverhalten von Ag/CdO 90/10P nach 1 h Glühdauer und einer Kaltumformung von 40%

Figure 37 Verfestigungsverhalten von Ag/CdO 88/12 WP durch Kaltumformung

Figure 38 Erweichungsverhalten von Ag/CdO 88/12 WP nach 1h Glühdauer und unterschiedlicher Kaltumformung

Figure 39 Gefüge von Ag/CdO 90/10 i.o. a) Randbereich b) innerer Bereich

Figure 40 Gefüge von Ag/CdO 90/10 P a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung

Figure 41 Gefüge von Ag/CdO 90/10 ZH 1) Ag/CdO-Schicht 2) AgCd-Unterschicht

Figure 42 Gefüge von Ag/CdO 88/12 WP a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung

Figure 33: Verfestigungsverhalten von Ag/CdO 90/10 durch Kaltumformung
Figure 34: Erweichungsverhalten von Ag/CdO 90/10 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 40%
Figure 35: Verfestigungsverhalten von Ag/Cd 90/10P durch Kaltumformung
Figure 36: Erweichungsverhalten von Ag/CdO 90/10P nach 1 h Glühdauer und einer Kaltumformung von 40%
<captionVerfestigungsverhalten von Ag/CdO 88/12 WP durch Kaltumformung</caption>
Figure 38: Erweichungsverhalten von Ag/CdO 88/12 WP nach 1h Glühdauer und unterschiedlicher Kaltumformung
Figure 39: Gefüge von Ag/CdO 90/10 i.o. a) Randbereich b) innerer Bereich
Figure 40: Gefüge von Ag/CdO 90/10 P a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung
Figure 41: Gefüge von Ag/CdO 90/10 ZH 1) Ag/CdO-Schicht 2) AgCd-Unterschicht
Figure 42: Gefüge von Ag/CdO 88/12 WP a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung


  • Silber-Zinnoxid (SISTADOX)-Werkstoffe

Aufgrund der Toxizität des Cadmiums wurden in den letzten Jahren in vielen Anwendungsfällen die Ag/CdO-Werkstoffe durch Ag/SnO2-Werkstoffe mit 2-14 Massen-% SnO2 ersetzt. Diese Substitution wurde noch dadurch begünstigt, dass Ag/SnO2 -Werkstoffe häufig bessere Kontakt- und Schalteigenschaften, wie höhere Abbrandfestigkeit, erhöhte Verschweißresistenz und eine deutlich geringere Neigung zur Materialwanderung bei Gleichstrombetrieb aufweisen (Table 20). Durch spezielle Metalloxid-Zusätze und Fertigungsverfahren wurden Ag/SnO2- Werkstoffe für unterschiedliche Anwendungsfälle optimiert (Table 18 und Table 19).

Die Herstellung von Silber-Zinnoxid auf dem Wege der inneren Oxidation ist grundsätzlich möglich. Bei Silber-Zinn-Legierungen mit >5 Massen-% Sn bilden sich jedoch bei oxidierender Glühung in oberflächennahen Bereichen Deckschichten, die eine weitere Diffusion des Sauerstoffs ins Innere des Werkstoffes verhindern. Die Herstellung von Werkstoffen mit höheren Oxidgehalten ist nur durch Zusätze von Indium oder Wismut möglich. Solche nach dem klassischen Verfahren der inneren Oxidation hergestellten Ag/SnO2-Werkstoffe sind sehr spröde und weisen höhere Kontaktwiderstände auf, was z.B. bei Dauerstromführung in Motorschaltern zu hohen Übertemperaturen führen kann. Ihr Einsatz beschränkt sich daher weitgehend auf Relais. Für diesen Anwendungsfall ist es erforderlich, einen hinreichend duktilen Werkstoff mit feinkörnigen SnO2-Einlagerungen herzustellen (SISTADOX TOS F) (Figure 70). Dies gelingt durch Optimierung des Prozessverlaufs bei der inneren Oxidation und wiederholte Arbeitsschritte beim Strangpressen. Durch Anbringen einer Silberschicht lassen sich auch Bänder und Profile mit einer löt- und schweißbaren Unterschicht herstellen (SISTADOX WTOS F) (Figure 72). Aufgrund ihrer geringen Neigung zur Materialwanderung in Gleichstromkreisen und ihrer erhöhten Abbrandfestigkeit kommen diese Werkstoffe z.B. in Kfz-Relais zum Einsatz (Table 21).

Bei der Herstellung von Silber-Zinnoxid (SISTADOX)-Werkstoffen spielt die Pulvermetallurgie eine wesentliche Rolle. Neben SnO2 wird meist noch ein geringer Anteil (<1 Massen-%) eines oder mehrerer Metalloxide z.B. WO3, MoO3, CuO und/oder Bi2O3 zugemischt, die im Schaltbetrieb an der Grenzfläche zwischen Silberschmelze und Oxidpartikel wirksam sind. Diese Additive fördern einerseits die Benetzung und erhöhen die Viskosität der Silberschmelze, andererseits beeinflussen sie wesentlich die mechanischen und Schalteigenschaften der Ag/SnO2 -Werkstoffe (Table 16 (Table 2.26 als PDF herunterladen: File:Physical Mechanical properties.pdf )).


Physikalische- und Festigkeitseigenschaften sowie Herstellungsverfahren und Lieferformen von stranggepressten Silber-Zinnoxid (SISTADOX)-Werkstoffen

Für die Herstellung der Pulvermischung werden verschiedene Verfahren angewandt, aus denen sich spezifische Vorteile im Schaltverhalten ergeben (). Einige dieser Verfahren werden im Folgenden kurz beschrieben:

a) Pulvermischung aus Einzelpulvern
Bei diesem klassischen Verfahren der Pulvermetallurgie werden alle, in den Werkstoff eingebrachten Komponenten, einschließlich der Zusätze, als Einzelpulver miteinander vermischt. Das Mischen der Pulver erfolgt üblicherweise trocken in Mischern unterschiedlicher Bauart.
b) Pulvermischung auf Basis dotierter Oxide
Für den Einbau von Zusatzoxiden in das Zinnoxid hat sich das Reaktions-Sprüh-Verfahren (RSV) als vorteilhaft erwiesen. Bei diesem Verfahren wird von einer wässrigen Lösung ausgegangen, in der Zinn sowie die als Zusätze verwendeten Metalle in Form chemischer Verbindungen vorliegen. Diese wässrige Lösung wird unter hohem Druck in einer heißen Reaktionskammer verdüst. Durch die schlagartige Verdampfung des Wassers entsteht aus jedem einzelnen Tröpfchen zunächst ein Salzkristall und hieraus durch Oxidation ein Zinnoxid-Partikel, in dem die Zusatzmetalle in oxidierter Form gleichmäßig verteilt vorliegen. Das so erhaltene „dotierte“ Zinnoxidpulver wird anschließend mit Silberpulver vermischt.
c) Pulvermischung auf Basis beschichteter Oxidpulver
Nach diesem Verfahren wird Zinnoxidpulver mit niedrigschmelzenden Zusätzen, z.B. Ag2 MoO4 , vermischt und anschließend einer Glühbehandlung ausgesetzt. Dabei überzieht sich die Zinnoxid-Oberfläche mit einer dünnen Schicht.
d) Pulvermischung auf Basis inneroxidierter Legierungspulver
Dieses Verfahren schließt sowohl Arbeitsschritte der Pulvermetallurgie als auch der inneren Oxidation ein. Ausgegangen wird dabei von einer Silber-Metall-Legierung, die geschmolzen und anschließend zu feinkörnigem Pulver verdüst wird. Dieses Legierungspulver wird in sauerstoffhaltiger Atmosphäre geglüht, wobei sich das im Silber gelöste Zinn sowie weitere Zusatzmetalle als Oxidpartikel ausscheiden.
e) Pulvermischung auf Basis nasschemisch gefällter Verbundpulvern
In eine Suspension von Metalloxiden, z.B. SnO2 werden eine Silbersalzlösung

zusammen mit einem Fällungsmittel eingeleitet. In einer chemischen Fällreaktion scheidet sich Silber bzw. Silberoxid ab. Die suspensierten Metalloxidpartikel wirken dabei als Kristallisationskeime.

Die Weiterverarbeitung der nach den verschiedenen Verfahren hergestellten Pulvermischungen erfolgt auf übliche Art durch Sintern und Strangpressen. Aus den so erhaltenen Halbzeugen, wie Bändern, Profilen und Drähten werden dann Kontaktauflagen oder -niete gefertigt. Zur Erzeugung einer lötund schweißbaren Kontaktunterseite aus Feinsilber werden die gleichen Verfahren angewandt, wie bei Ag/CdO beschrieben (Table 17).

Große, speziell geformte oder runde Ag/SnO2-Kontaktauflagen können aus wirtschaftlichen Gründen, wie bei Ag/CdO, nach dem Verfahren der Einzelpresstechnik hergestellt werden.

Figure 43 Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 92/8 PE durch Kaltumformung

Figure 44 Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 92/8 PE nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 40%

Figure 45 Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 PE durch Kaltumformung

Figure 46 Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 PE nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 40%

Figure 47 Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 PW4 durch Kaltumformung

Figure 48 Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 PW4 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 30%

Figure 49 Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 98/2 PX durch Kaltumformung

Figure 50 Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 98/2 PX nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%

Figure 51 Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 92/8 PX durch Kaltumformung

Figure 52 Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 92/8 PX nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 40%

Figure 53 Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 TOS F durch Kaltumformung

Figure 54 Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 TOS F nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 30%

Figure 55 Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 88/12P durch Kaltumformung

Figure 56 Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 88/12P nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 40%

Figure 57 Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 WPC durch Kaltumformung

Figure 58 Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 WPC nach 1h Glühdauer und unterschiedlicher Kaltumformung

Figure 59 Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 86/14 WPC durch Kaltumformung

Figure 60 Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 86/14 WPC nach 1h Glühdauer und unterschiedlicher Kaltumformung

Figure 61 Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 WPD durch Kaltumformung

Figure 62 Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 WPD nach 1h Glühdauer und unterschiedlicher Kaltumformung

Figure 63 Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 WPX nach 1h Glühdauer und unterschiedlicher Kaltumformung

Figure 64 Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 WPX durch Kaltumformung

Figure 65 Gefüge von Ag/SnO2 92/8 PE a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur S trangpressrichtung

Figure 66 Gefüge von Ag/SnO2 88/12 PE a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung

Figure 67 Gefüge von Ag/SnO2 88/12 PW: a) a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung

Figure 68 Gefüge von Ag/SnO2 98/2 PX: a) a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung

Figure 69 Gefüge von Ag/SnO2 92/8 PX: a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung

Figure 70 Gefüge von Ag/SnO2 88/12 TOS F: a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung

Figure 71 Gefüge von Ag/SnO2 86/14 WPC: a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung, 1) AgSnO2-Schicht, 2) Ag-Unterschicht

Figure 72 Gefüge von Ag/SnO2 92/8 WTOS F: a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung,1) AgSnO2-Schicht, 2) Ag-Unterschicht

Figure 73 Gefüge von Ag/SnO2 88/12 WPD: parallel zur Strangpressrichtung, 1) AgSnO2-Schicht, 2) Ag-Unterschicht

Figure 74 Gefüge von Ag/SnO2 88/12 WPX: parallel zur Strangpressrichtung, 1) AgSnO2-Schicht, 2) Ag-Unterschicht

Figure 75 Gefüge von Ag/SnO2 86/14 WPX: a) a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung, 1) AgSnO2-Schicht, 2) Ag-Unterschicht

Figure 43: Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 92/8 PE durch Kaltumformung
Figure 44: Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 92/8 PE nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 40%
Figure 45: Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 PE durch Kaltumformung
Figure 46: Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 PE nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 40%
Figure 47: Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 PW4 durch Kaltumformung
Figure 48: Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 PW4 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 30%
Figure 49: Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 98/2 PX durch Kaltumformung
Figure 50: Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 98/2 PX nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%
Figure 51: Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 92/8 PX durch Kaltumformung
Figure 52: Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 92/8 PX nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 40%
Figure 53: Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 TOS F durch Kaltumformung
Figure 54: Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 TOS F nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 30%
Figure 55: Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 88/12P durch Kaltumformung
Figure 56: Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 88/12P nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 40%
Figure 57: Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 WPC durch Kaltumformung
Figure 58: Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 WPC nach 1h Glühdauer und unterschiedlicher Kaltumformung
Figure 59: Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 86/14 WPC durch Kaltumformung
Figure 60: Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 86/14 WPC nach 1h Glühdauer und unterschiedlicher Kaltumformung
Figure 61: Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 WPD durch Kaltumformung
Figure 62: Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 WPD nach 1h Glühdauer und unterschiedlicher Kaltumformung
Figure 63: Erweichungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 WPX nach 1h Glühdauer und unterschiedlicher Kaltumformung
Figure 64: Verfestigungsverhalten von Ag/SnO2 88/12 WPX durch Kaltumformung
Figure 65: Gefüge von Ag/SnO2 92/8 PE a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur S trangpressrichtung
Figure 66: Gefüge von Ag/SnO2 88/12 PE a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung
Figure 67: Gefüge von Ag/SnO2 88/12 PW: a) a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung
Figure 68: Gefüge von Ag/SnO2 98/2 PX: a) a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung
Figure 69: Gefüge von Ag/SnO2 92/8 PX: a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung
Figure 70: Gefüge von Ag/SnO2 88/12 TOS F: a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung
Figure 71: Gefüge von Ag/SnO2 86/14 WPC: a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung, 1) AgSnO2-Schicht, 2) Ag-Unterschicht
Figure 72: Gefüge von Ag/SnO2 92/8 WTOS F: a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung,1) AgSnO2-Schicht, 2) Ag-Unterschicht
Figure 73: Gefüge von Ag/SnO2 88/12 WPD: parallel zur Strangpressrichtung, 1) AgSnO2-Schicht, 2) Ag-Unterschicht
Figure 74: Gefüge von Ag/SnO2 88/12 WPX: parallel zur Strangpressrichtung, 1) AgSnO2-Schicht, 2) Ag-Unterschicht
Figure 75: Gefüge von Ag/SnO2 86/14 WPX: a) a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung, 1) AgSnO2-Schicht, 2) Ag-Unterschicht


Table 17: Physikalische Eigenschaften von pulvermetallurgisch in Einzelpresstechnik hergestellten Silber-Metalloxid-Werkstoffen mit Silber-Rücken

Werkstoff/

DODUCO Bezeichnung

Metalloxid-Zusätze

Dichte

[ g/cm3]

Spez. elektr.

Widerstand

S ·cm]

Elektrische

Leitfähigkeit (weich)

Vickershärte

HV 10.

[%IACS]

[MS/m]

AgCdO 90/10EP

DODURIT CdO 10EP

10.1

2.08

83

48

60

AgCdO 85/15 EP DODURIT CdO 15EP

9.9

2.27

76

44

65

AgSnO² 90/10 EPX SISTADOX 10EPX

CuO und

Bi² O³

9.8

2.22

78

45

55

AgSnO² 88/12EPX SISTADOX 12EPX

CuO und

Bi² O³

9.6

2.63

66

38

60

Lieferformen: Formteile, Pressteile, Plättchen
  • Silber-Zinkoxid (DODURIT ZnO)-Werkstoffe

Silber-Zinkoxid (DODURIT ZnO) -Werkstoffe mit 6-10 Massen-% Oxidanteil, einschließlich geringer Metalloxidzusätze, werden ausschließlich auf pulvermetallurgischem Wege gefertigt ((Figs. 76 – 81),). Besonders bewährt hat sich der Zusatz Ag2WO4 - nach Verfahrensweg c) in den Werkstoff eingebracht - für Anwendungen in Wechselstrom-Relais, Lichtschaltern und Schaltern für Hausgeräte. Wie bei den anderen Silber-Metalloxid-Werkstoffen werden zunächst Halbzeuge hergestellt, aus denen dann Kontaktauflagen oder -niete gefertigt werden. Ag/ZnO-Werkstoffe stellen aufgrund ihrer hohen Verschweißresistenz und Abbrandfestigkeit in manchen Anwendungen eine wirtschaftlich günstige Alternative zu Ag/SnO2 dar (Table 20 und Table 21).


Table 18: Physikalische- und Festigkeitseigenschaften sowie Herstellungsverfahren und Lieferformen von stranggepressten Silber-Zinkoxid (DODURIT ZnO)-Werkstoffen
Werkstoff/
DODUCO-Bezeichnung
Silberanteil
[Massen-%]
Zusätze Dichte
[g/cm3]
Spez. elektr.
Widerstand (20°)
[μΩ·cm]
Elektrische
Leitfähigkeit
[% IACS] [MS/m]
Vickershärte
Hv1
Zugfestigkeit
[MPa]
Dehnung
(weichgeglüht)
A[%]min.
Herstellungsverfahren Lieferform
Ag/ZnO 92/8P
DODURIT ZnO 8P
91 - 93 9.8 2.22 78 45 60 - 95 220 - 350 25 Pulvermetallurgie

a) Einzelpulver

1
Ag/ZnO 94/6PW25
DODURIT ZnO 6PW25
93 - 95 Ag2WO4 9.7 2.0 86 50 60 - 100 200 - 320 30 Pulvermetallurgie

c) beschichtet

1
Ag/ZnO 92/8PW25
DODURIT ZnO 8PW25
91 - 93 Ag2WO4 9.6 2.08 83 48 65 - 105 230 - 340 25 Pulvermetallurgie

c) beschichtet

1
Ag/ZnO 90/10PW25
DODURIT ZnO 10PW25
89 - 91 Ag2WO4 9.6 2.17 79 46 65 - 100 230 - 350 20 Pulvermetallurgie

c) beschichtet

1
Ag/ZnO 92/8WP
DODURIT ZnO 8WP
91 - 93 9.8 2.0 86 50 60 - 95 Pulvermetallurgie mit Ag-

Rücken a) Einzelpulver

2
AgZnO 94/6WPW25
DODURIT ZnO 6WPW25
93 - 95 Ag2WO4 9.7 2.0 86 50 60 - 95 Pulvermetallurgie

c) beschichtet

2
Ag/ZnO 92/8WPW25
DODURIT ZnO 8WPW25
91 - 93 Ag2WO4 9.6 2.08 83 48 65 - 105 Pulvermetallurgie mit Ag-

Rücken c) beschichtet

2
Ag/ZnO 90/10WPW25
DODURIT ZnO 10WPW25
89 - 91 Ag2WO4 9.6 2.7 79 46 65 - 110 Pulvermetallurgie mit Ag-

Rücken c) beschichtet

2

1 = Drähte, Stangen, Niete, 2) Streifen, Bänder, Profile, Plättchen


Figure 76 Verfestigungsverhalten von Ag/ZnO 92/8 PW25 durch Kaltumformung

Figure 77 Erweichungsverhalten von Ag/ZnO 92/8 PW25 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 30%

Figure 78 Verfestigungsverhalten von Ag/ZnO 92/8 WPW25 durch Kaltumformung

Figure 79 Erweichungsverhalten von Ag/ZnO 92/8 WPW25 nach 1h Glühdauer und unterschiedlicher Kaltumformung

Figure 80 Gefüge von Ag/ZnO 92/8 PW25 a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung

Figure 81 Gefüge von Ag/ZnO 92/8 WPW25 a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung, 1) Ag/ZnO-Schicht, 2) Ag-Unterschicht

Figure 76: Verfestigungsverhalten von Ag/ZnO 92/8 PW25 durch Kaltumformung
Figure 77: Erweichungsverhalten von Ag/ZnO 92/8 PW25 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 30%
Figure 78: Verfestigungsverhalten von Ag/ZnO 92/8 WPW25 durch Kaltumformung
Figure 79: Erweichungsverhalten von Ag/ZnO 92/8 WPW25 nach 1h Glühdauer und unterschiedlicher Kaltumformung
Figure 80: Gefüge von Ag/ZnO 92/8 PW25 a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung
Figure 81: Gefüge von Ag/ZnO 92/8 WPW25 a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung, 1) Ag/ZnO-Schicht, 2) Ag-Unterschicht


Table 19: Optimierung der Silber-Zinnoxid-Werkstoffe hinsichtlich Schalteigenschaften und Umformungsverhalten

Werkstoff/

Werkstoffgruppe

Spezielle Eigenschaften

Ag/SnO2 PE

Besonders geeignet für Kfz-Relais (Lampenlast)

gute Umformbarkeit (Niete)

Ag/SnO2 98/2 PX/PC

Besonders günstiges Erwärmungsverhalten

sehr gut nietbar, direkt schweißbar

Ag/SnO2 TOS F

Besonders geeignet für hohe induktive Gleichstromlast

sehr gute Umformbarkeit (Niete)

Ag/SnO2 WPC

Für AC-3- und AC-4- Anwendungen in Motorschaltern

Ag/SnO2 WPD

Besonders geeignet für Schwerlastbetrieb (AC-4) und hohe Schaltströme

Ag/SnO2 WPX

Für normale Motorlast (AC-3), Ohmsche Last (AC-1), Gleichstromlast (DC-5)

Ag/SnO2 WTOSF

Besonders geeignet für hohe induktive Gleichstromlast


Table 20: Kontakt- und Schalteigenschaften von Silber-Metalloxid-Werkstoffen
Werkstoff/

DODUCOBezeichnung

Eigenschaften
Ag/CdO
DODURIT CdO
Hohe Sicherheit gegenüber Einschaltverschweißungen bei Schaltströmen bis 5kA

insbesondere bei pulvermetallurgisch hergestellten Werkstoffen, Sicherheit gegenüber Verschweißungen mit steigendem Oxidgehalt zunehmend, niedriger und über die Gerätelebensdauer weitgehend stabiler Kontaktwiderstand und günstiges Übertemperaturverhalten, hohe Abbrandfestigkeit und Schaltstücklebensdauer bei Schaltströmen 100A-5kA, sehr gute Lichtbogenlaufeigenschaften bei Werkstoffen hergestellt durch innere Oxidation, günstiges Lichtbogenlöschverhalten, Umformbarkeit besser als bei Ag/SnO2 - und Ag/ZnO-Werkstoffen, aufgrund der Toxizität des Cd ist der Einsatz von Ag/CdO-Werkstoffen im Kfz-Bereich verboten, Verbot in Consumer-Geräten in Europa

Ag/SnO2
SISTADOX
Umweltfreundliche Werkstoffe,

sehr hohe Sicherheit gegenüber Einschaltverschweißungen, Sicherheit gegenüber Verschweißungen mit steigendem Oxidgehalt zunehmend, niedriger und über die Gerätelebensdauer weitgehend stabiler Kontaktwiderstand und günstiges Übertemperaturverhalten durch spezielle Oxidzusätze, hohe Abbrandfestigkeit und Schaltstücklebensdauer, sehr geringe, flächenhafte Materialwanderung bei Gleichstromlast, günstige Lichtbogenlaufeigenschaften, sehr gutes Lichtbogenlöschverhalten

Ag/ZnO
DODURIT ZnO
Umweltfreundliche Werkstoffe,

hohe Sicherheit gegenüber Einschaltverschweißungen (Kondensatorschütze), niedriger und konstanter Kontaktwiderstand durch spezielle Oxidzusätze, besonders hohe Abbrandfestigkeit bei hohen Schaltströmen, hinsichtlich Materialwanderung und Lebensdauer bei Gleichstromlast ungünstiger als Ag/SnO2 ,mit Zusatz Ag2WO4 besonders geeignet für Wechselstrom-Relais und Schalter in Hausgeräten, in den sonstigen Eigenschaften vergleichbar mit Ag/SnO2


Table 21: Anwendungsbeispiele von Silber-Metalloxid-Werkstoffen

Werkstoff

Anwendungsbeispiele

Ag/CdO

Mikroschalter, Elementarrelais, Lichtschalter, Schalter für Hausgeräte, Hauptschalter, Motorschalter ( Schütze ), kleinere Leistungsschalter.

Ag/SnO2

Mikroschalter, Elementarrelais, Kfz-Relais, Schalter für Hausgeräte,

Hauptschalter, Motorschalter ( Schütze ), Fehlerstromschutzschalter

( gepaart mit Ag/C ), Leistungsschalter.

Ag/ZnO

Lichtschalter, Wechselstrom-Relais, Schalter für Hausgeräte

Motorschutzschalter ( gepaart mit Ag/Ni bzw. Ag/C), Fehlerstromschutzschalter

( gepaart mit Ag/C ), Leistungsschalter.

Silber-Grafit (GRAPHOR)-Werkstoffe

Ag/C (GRAPHOR)-Kontaktwerkstoffe werden üblicherweise mit Grafitgehalten von 2-5 Massen-% auf pulvermetallurgischem Wege hergestellt (Table 22). Die früher übliche Herstellung von Ag/C-Plättchen nach dem Verfahren der Einzelpresstechnik , d.h. durch Mischen von Silber- und Grafit-Pulver, Pressen, Sintern und Nachpressen, wurde seit langem in Europa durch das Strangpressen abgelöst, hat jedoch für spezielle Kontaktformen, z.B. trapezförmige Auflagen, und kostenkritische Anwendungen in den USA und in anderen Regionen eine gewisse Bedeutung.

Das Strangpressen gesinterter Ag/C-Blöcke ist das dominierende Fertigungsverfahren für Ag/C-Halbzeuge (). Durch das Strangpressen wird eine hohe Verdichtung des Werkstoffes und eine zeilenförmige Ausrichtung der Grafitpartikel in Pressrichtung erreicht ((Figs. 86 – 89)). Je nach Art des Strangpressens, als Band oder in Stangenform, sind die Grafitpartikel im fertigen Kontaktstück senkrecht (GRAPHOR) oder parallel (GRAPHOR D) zur Schaltfläche angeordnet (Figure 87 und Figure 88).

Da sich Kontaktauflagen aus Silber-Grafit wegen der in der Ag-Matrix eingelagerten Grafitpartikel direkt weder schweißen noch löten lassen, ist für das Aufbringen der Auflagen auf Kontaktträger eine grafitfreie Unterschicht erforderlich. Diese kann durch einseitiges Ausbrennen des Grafits oder durch Verbundstrangpressen des Ag/C-Pressblockes mit Silber erzeugt werden.

Ag/C-Werkstoffe weisen einerseits eine extrem hohe Verschweißresistenz, die von keiner anderen Werkstoffgruppe erreicht wird, andererseits jedoch eine geringe Abbrandfestigkeit auf. Dieses außergewöhnliche Schaltverhalten von Ag/C wird durch die Reaktion der Wirkkomponente Grafit mit der Umgebungsatmosphäre bei den infolge Lichtbogeneinwirkung auftretenden hohen Temperaturen bestimmt. Bei Ag/C-Werkstoffen mit einer Orientierung der Grafit-Partikel parallel zur Schaltfläche ist die Verschweißresistenz besonders hoch. Da die Schaltstückoberfläche nach Lichtbogeneinwirkung aus reinem Silber besteht, sind die Kontaktwiderstände während der Schaltstücklebensdauer gleichbleibend niedrig.

Ein Schwachpunkt von Ag/C-Kontaktwerkstoffen ist die geringe Abbrandfestigkeit. Bei Ag/C-Kontaktmaterial mit parallel zur Schaltfläche orientierten Grafit- Partikeln kann eine deutliche Verbesserung im Abbrandverhalten erreicht werden, wenn ein Teil des Grafits in Form von Fasern (GRAPHOR DF) in den Werkstoff eingebracht wird (Figure 89). Das Schweißverhalten wird dabei durch den Anteil an Grafit-Partikeln bestimmt.

Ag/C-Plättchen mit senkrechter Ausrichtung der Grafit-Partikel werden nach bestimmten Arbeitsschritten - Strangpressen, nachfolgendem Trennen zu Doppelplättchen, Ausbrennen des Grafits und zweitem Trennen zu Einzelplättchen - hergestellt (Table 23). Solche Plättchen mit Ag/C-Schaltfläche und gut löt- und schweißbarer Ag-Unterseite sind besonders geeignet für Anwendungen, die sowohl hohe Verschweißresistenz als auch eine ausreichend hohe Abbrandfestigkeit im Schaltbetrieb erfordern.

Als Verbindungsverfahren kommen Hartlöten und Schweißen in Frage. Beim Aufschweißen hängt der Fertigungsablauf von der Orientierung der Grafit- Partikel in der Ag-Matrix ab. Bei Ag/C-Werkstoffen mit einer Ausrichtung der Grafit-Partikel senkrecht zur Schaltfläche werden die Kontaktauflagen als Einzelteile weiterverarbeitet. Bei paralleler Ausrichtung ist die Verarbeitung besonders wirtschaftlich, da von Bandmaterial ausgegangen werden kann, aus dem in einer Arbeitsfolge Kontaktplättchen getrennt und unmittelbar danach aufgeschweißt werden. Um den Fügevorgang energiesparender zu gestalten, können die GRAPHOR D- und GRAPHOR DF-Profile auch mit einer dünnen Hartlotschicht versehen werden.

In begrenztem Umfang können Ag/C-Werkstoffe mit 2-3 Massen-% Grafit auch zu Drähten und bei nur geringer Kaltumformung zu Kontaktnieten verarbeitet werden.

Haupteinsatzgebiet der Ag/C-Werkstoffe sind Schutzschalter, wie Leistungs-, Leitungsschutz-, Motorschutz- und Fehlerstromschutzschalter, in denen im Kurzschlussfall höchste Anforderungen an die Verschweißresistenz der Kontaktstücke gestellt werden (Table 24). Die geringe Abbrandfestigkeit des Ag/C wird dabei in unsymmetrischer Kontaktpaarung durch abbrandfeste Gegenkontakte aus Ag/Ni oder Ag/W kompensiert.

Figure 82 Verfestigungsverhalten von Ag/C 96/4 D durch Kaltumformung

Figure 83 Erweichungsverhalten von Ag/C 96/4 D

Figure 84 Verfestigungsverhalten von Ag/C D durch Kaltumformung

Figure 85 Erweichungsverhalten von Ag/C DF

Figure 86 Gefüge von Ag/C 97/3 a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung, 1) Ag/C-Schicht, 2) Ag-Unterschicht

Figure 87 Gefüge von Ag/C 95/5 a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung, 1) Ag/C-Schicht, 2) Ag-Unterschicht

Figure 88 Gefüge von Ag/C 96/4 D a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung, 1) Ag/C-Schicht, 2) Ag-Unterschicht

Figure 89 Gefüge von Ag/C DF a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung, 1) Ag/C-Schicht, 2) Ag/Ni 90/10-Unterschicht

Figure 82: Verfestigungsverhalten von Ag/C 96/4 D durch Kaltumformung
Figure 83: Erweichungsverhalten von Ag/C 96/4 D
Figure 84: Verfestigungsverhalten von Ag/C D durch Kaltumformung
Figure 85: Erweichungsverhalten von Ag/C DF
Figure 86: Gefüge von Ag/C 97/3 a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung, 1) Ag/C-Schicht, 2) Ag-Unterschicht
Figure 87: Gefüge von Ag/C 95/5 a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung, 1) Ag/C-Schicht, 2) Ag-Unterschicht
Figure 88: Gefüge von Ag/C 96/4 D a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung, 1) Ag/C-Schicht, 2) Ag-Unterschicht
Figure 89: Gefüge von Ag/C DF a) senkrecht zur Strangpressrichtung b) parallel zur Strangpressrichtung, 1) Ag/C-Schicht, 2) Ag/Ni 90/10-Unterschicht
Table 22: Physikalische Eigenschaften von Silber-Grafit (GRAPHOR)-Werkstoffen
Werkstoff/

DODUCOBezeichnung

Silberanteil
[Massen-%]
Dichte
[g/cm3]
Schmelztemperatur
[°C]
Spez. elektr. Widerstand (20°)
[μΩ·cm]
Elektrische Leitfähigkeit
[% IACS] [MS/m]
Vickershärte
HV10
42 - 45
Ag/C 98/2
GRAPHOR 2
97.5 - 98.5 9.5 960 1.85 - 1.92 90 - 93 48 - 50 42 - 44
Ag/C 97/3
GRAPHOR 3
96.5 - 97.5 9.1 960 1.92 - 2.0 86 - 90 45 - 48 41 - 43
Ag/C 96/4
GRAPHOR 4
95.5 - 96.5 8.7 960 2.04 - 2.13 81 - 84 42 - 46 40 - 42
Ag/C 95/5
GRAPHOR 5
94.5 - 95.5 8.5 960 2.12 - 2.22 78 - 81 40 - 44 40 - 60
Ag/C 97/3D
GRAPHOR 3D*)
96.5 - 97.5 9.1 - 9.3 960 1.92 - 2.08 83 - 90 45 - 50 35 - 55
Ag/C 96/4D
GRAPHOR 4D*)
95.5 - 96.5 8.8 - 9.0 960 2.04 - 2.22 78 - 84 43 - 47 35 - 60
AgCDF
GRAPHOR DF**)
95.7 - 96.7 8.7 - 8.9 960 2.27 - 2.50 69 - 76 40 - 44

*) Grafit-Partikel parallel zur Schaltfläche
**) Grafitanteil 3,8 Massen-% Grafit-Partikel; Grafit-Fasern parallel zur Schaltfläche


Table 23: Kontakt- und Schalteigenschaften von Silber-Grafit (GRAPHOR)-Werkstoffen

Werkstoff/ DODUCO-Bezeichnung

Eigenschaften

Ag/C

GRAPHOR

Höchste Sicherheit gegenüber Verschweißungen beim Einschalten hoher Ströme,

hohe Sicherheit hinsichtlich Verschweißen geschlossener Kontakte im Kurzschlussfall,

Zunahme der Verschweißresistenz mit steigendem Grafit-Anteil, niedriger Kontaktwiderstand,

ungünstiges Abbrandverhalten insbesondere beim Ausschalten, mit zunehmendem Grafit-Anteil erhöhter Abbrand;

gleichzeitig nimmt die Verrußung der Schaltkammerwände zu,

GRAPHOR mit senkrechter Orientierung der Grafit-Partikel weist Vorteile hinsichtlich Abbrandfestigkeit, mit paralleler Orientierung Vorteile hinsichtlich Verschweißresistenz auf,

ungünstiges Lichtbogenlaufverhalten; daher Einsatz in unsymmetrischer Paarung, begrenzte Umformbarkeit,

löt- und schweißbar durch ausgebrannten Rücken, GRAPHOR DF ist hinsichtlich Abbrandfestigkeit und

Verschweißverhalten optimiert.


Table 24: Anwendungsbeispiele und Lieferformen von Silber-Grafit (GRAPHOR)-Werkstoffen

Werkstoff/ DODUCOBezeichnung

Anwendungsbeispiele

Lieferform

Ag/C 98/2

GRAPHOR 2

Motorschutzschalter, gepaart mit Ag/Ni

Kontaktauflagen, gelötete und

geschweißte Kontaktteile,

begrenzt Kontakniete

Ag/C 97/3

GRAPHOR 3

Ag/C 96/4

GRAPHOR 4

Ag/C 95/5

GRAPHOR 5

GRAPHOR 3D GRAPHOR 4D GRAPHOR DF

Leitungsschutzschalter, gepaart mit

Cu, Motorschutzschalter, gepaart mit Ag/Ni, Fehlerstromschutzschalter,

gepaart mit Ag/Ni, Ag/W, Ag/WC,

Kontaktauflagen, gelötete und

geschweißte Kontaktteile,

begrenzt Kontaktniete bei Ag/C97/3

Ag/C 97/3

GRAPHOR 3

Ag/C 96/4

GRAPHOR 4

Ag/C 95/5

GRAPHOR 5

GRAPHOR 3D GRAPHOR 4D GRAPHOR DF

Ag/SnO2, Ag/ZnO,

Leistungsschalter, gepaart mit

Ag/Ni, Ag/W

Kontaktprofile, Kontaktauflagen, gelötete und geschweißte Kontaktteile

Referenzen

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