Influence of chemical composition and production process parameters on the structure and properties of silver based composites With ZnO

• Autorzy: Juszczyk B. , Kulasa J. , Gubernat A. , Malec W. , Ciura L. , Malara M. , Wierzbicki Ł. , Gołębiewska-Kurzawska J.

Warianty tytułu

PL

Ocena wpływu składu chemicznego oraz parametrów wytwarzania na strukturę i właściwości kompozytów na osnowie srebra z udziałem ZnO

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper shows results of the study into influence of chemical composition and consolidation process conditions on changes of physical and electrical properties of silver-based composites used in production of electric contacts. The investigations addressed influence of content of zinc oxide (ZnO) and modifying additions in a form of silver tungstate (Ag2WO4) and silver molybdate (Ag2MoO4) on changes in density, porosity and electrical conductivity. Density of the produced compacts was established by geometric method. The results of density measurements were used in determination of total porosity of sinters. Also arc erosion was examined to determine applicability of the produced composites for production of electric contacts. The erosion was measured as mass loss of individual materials after specific number of connections. The studies were conducted at current intensity of 10 A and voltage of 500V. The scope of the studies covered also evaluation of kinetics of sintering of the examined composites and determination of the mechanisms of mass transport in the process. Studies into kinetics of sintering were conducted in the air atmosphere at constant temperature of 900°C. Production of the examined composite materials consisted of mechanical synthesis of powders of silver, zinc oxide and silver tungstate and molybdate, and then their consolidation by two-sided pressing and subsequent sintering. In cold pressing various pressures were applied 200, 300 and 400 MPa. Sintering was performed with a partial participation of liquid phase in temperature of 900°C. Also additional two-sided pressing was applied under pressure of 500 MPa and stress-relieving recrystallization annealing was performed as the final operation.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badan wpływu składu chemicznego oraz parametrów procesu konsolidacji na zmiany właściwości fizycznych oraz elektrycznych materiałów kompozytowych na osnowie srebra przeznaczonych na styki elektryczne. Analizie poddano wpływ zawartości tlenku cynku (ZnO) oraz dodatków modyfikujących w postaci wolframianu srebra (Ag2WO4) oraz molibdenianu srebra (Ag2MoO4) na zmiany gęstości, porowatości oraz przewodności elektrycznej. Gęstość uzyskanych wyprasek wyznaczono metoda geometryczna. Na podstawie uzyskanych wyników gęstości wyznaczono porowatość całkowita spieków. Wykonano również badania erozji łukowej jako parametru określającego przydatność wytworzonych materiałów kompozytowych do zastosowania na styki elektryczne. Miara erozji był ubytek masy poszczególnych materiałów po określonej liczbie łączeń. Badania zostały przeprowadzone przy natężeniu 10 A i napięciu 500 V. W ramach badan dokonano również oceny kinetyki spiekania badanych materiałów kompozytowych oraz podjęto próbę określenia mechanizmów transportu masy jakie występują podczas tego procesu. Badania kinetyki spiekania prowadzono w atmosferze powietrza w stałej temperaturze wynoszącej 900°C. Proces wytwarzania badanych materiałów kompozytowych obejmował mechaniczna syntezę proszków srebra, tlenku cynku oraz wolframianu i molibdenianu srebra, a następnie ich konsolidacje poprzez dwustronne prasowanie i następujące po nim spiekanie. Zabieg prasowania prowadzono na zimno, stosując różne ciśnienie prasowania 200, 300 oraz 400 MPa. Proces spiekania przebiegał z częściowym udziałem fazy ciekłej w temperaturze 900°C. Zastosowano także dodatkowe prasowanie dwustronne pod ciśnieniem 500 MPa oraz jako zabieg końcowy wyżarzanie rekrystalizująco-odprężające.

Słowa kluczowe

EN

contact materials; compaction; sintering; arc erosion

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 57, iss. 4
• Strony: 1063--1073
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Juszczyk B.

autor

Kulasa J.

autor

Gubernat A.

autor

Malec W.

autor

Ciura L.

autor

Malara M.

autor

Wierzbicki Ł.

autor

Gołębiewska-Kurzawska J.

• Institute of Non-Ferrous Metals, 44-100 Gliwice, 5 Sowińskiego Str., Poland

Bibliografia

• [1] F. Findik, H. Uzun, Microstructure, hardness and electrical properties of silver-based refractory contact materials, Mat. and Des. 24, 489-492 (2003).
• [2] W. Głuchowski, B. Juszczyk, New silver alloys for electric and electronic industry, Proceedings of European Metallurgical Conference EMC Insbruck, 1-10 (2009).
• [3] D. Wójcik-Grzybek, K. Kaliszuk, K. Frydman, W. Bucholc, Spiekanie kompozytowych materiałów stykowych na osnowie srebra, Inz. Mat., 2, 54-60 (2005).
• [4] F. Heringhaus, P. Braumann, D. Ruhlicke, E. Susnik, R. Wolmer, On the improvement of dispersion in Ag-SnO2- Based Contact Materials, Con. Mater. of 20th International Conference on Electrical Contacts, Stockholm-Sweden, June 19-23, 199-204 (2000).
• [5] Y. C. Kang, S. Park, Preparation of zinc oxide-dispersed silver particles by spray pyrolysis of colloidal solution, Mater. Lett. 40, 129-133 (1999).
• [6] L. Burzynska, A. Ciuman-Krzemien, Kompozyty na osnowie srebra umacniane czastkami dyspersyjnymi – materiały stykowe, Rud. i Met. 9, 461-466 (2002).
• [7] F. Hauner, D. Jeannot, K. Mc Neilly, J. Pinard, Advanced AgSnO2 contact materials for high current contactors, Con. Mater. of 20th International Conference on Electrical Contacts, Stockholm-Sweden, June 19-23, 193-198 (2000).
• [8] B. Juszczyk, W. Malec, L. Ciura, B. Cwolek, Ł. Marchewka, Influence of production parameters on microstructure and properties of copper matrix composites, Archives of Metall. and Mater. 55, 1, 15-24 (2010).
• [9] H. Zoz, H. Ren, N. Spath, Improved Ag-SnO2 Electrical Contact Material Produced by Mechanical Alloying, The research report of companies Zoz Group GmbH and Engelhard-CLAL France, 1-14.
• [10] T. J. Schoepf, V. Behrens, T. Honig, A. Kraus, Development of Silver Zinc Oxide for General-Purpose Relays, Con. Mater. 20th International Conference on Electrical Contacts, Stockholm-Sweden, June 19-23, 187-192 (2000).
• [11] G. C. Kuczynski, Self-diffusion in sintering of metallic particles, Metall. Trans. AIME 185, 78-169 (1949).
• [12] J. Lis, R. Pampuch, Spiekanie, WAGH, Kraków (2000).
• [13] W. K. Lec, R. L. Eadie, G. C. Weatherly, K. T. Aust, A study of the sintering of spherical silver powder – II The initial stage, Act. Met. 26, 12, 1837-1843 (1978).
• [14] A. Gubernat, Spiekanie izotermiczne weglików metali grup 4-6 układu okresowego pierwiastków, Mat. Cer. 61, 2, 130-135 (2009).