DE2329698A1 - CONTACT PIECE, IN PARTICULAR BRUSH - Google Patents
CONTACT PIECE, IN PARTICULAR BRUSHInfo
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Description
RINGSDORFF-WERKE GMBH Bonn-Bad Godesberg, den . 8· Ö 1973RINGSDORFF-WERKE GMBH Bonn-Bad Godesberg, on. 8 Ö 1973
RW 73/101RW 73/101
Kontaktstück, insbesondere BürsteContact piece, in particular a brush
Gegenstand der Erfindung ist ein Graphitpartikel und Metall enthaltendes Kontaktstück, insbesondere Bürste.The invention relates to a contact piece containing graphite particles and metal, in particular Brush.
Kontaktstücke, wie z.B. Bürsten für elektrische Maschinen, Schleifstücke für elektrische Bahnen, Oberleitungsomnibusse usw. aus Kohlenstoff und Graphit sind im allgemeinen wegen der möglichen Überlastung des Kontaktstücks nur für niedrige und mittlere Ströme brauchbar. Für hohe elektrische Belastungen verwendet man Kontaktstücke, die gewichtsmäßig zum überwiegenden Teil aus Kupfer, Kupferlegierungen, Silber oder anderen geeigneten Metallen und zu einem kleineren Teil aus Graphit bestehen. Verglichen mit Kontaktstücken aus Graphit weisen derartige metallhaltige Bürsten und Schleifstücke einen beträchtlich höheren Verschleiß auf, dessen Betrag etwa dem Metallgehalt des Kontaktstücks proportional ist. Die Nachteile der hohen Verschleißrate, die insbesondere auf die mangelhafte Ausbildung oder das vollständige Fehlen von verschleißhemmenden Gleitfilmen, sowie Aufrauhungen der Gleitflächen durch Funken zurückzuführen ist, - z.B. häufiges Erneuern der Kontaktstücke, erhöhter Materialverbrauch usw. - bedürfen keiner weiteren Erläuterung.Contact pieces, such as brushes for electrical machines, contact pieces for electrical railways, Trolleybuses, etc. made of carbon and graphite are generally possible because of the possible Overloading of the contact piece can only be used for low and medium currents. For high electrical loads contact pieces are used which, in terms of weight, are predominantly made of copper, copper alloys, Silver or other suitable metals and, to a lesser extent, graphite. Compared with contact pieces made of graphite, such metal-containing brushes and contact pieces have a considerably higher amount of wear, the amount of which is approximately the same as the metal content of the contact piece is proportional. The disadvantages of the high rate of wear, in particular due to the poor training or the complete absence of wear-inhibiting sliding films, as well as roughening of the sliding surfaces due to sparks - e.g. frequent renewal of the contact pieces, increased Material consumption, etc. - do not require any further explanation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten metallhaltigen Kontakt-The invention is based on the object of eliminating these disadvantages of the known metal-containing contact
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stücke zu vermeiden. Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung ein Kontaktstück der eingangs genannten Art vor, das aus mit einem Metall schalenförmig umhüllten, miteinander verbundenen Graphitpartikeln besteht.pieces to avoid. To solve the problem, the invention proposes a contact piece of the type mentioned at the beginning Art before, that of a metal shell-shaped encased, interconnected graphite particles consists.
Als Metallkomponente erfindungsgemäßer Kontaktstücke sind insbesondere solche Metalle und Metallegierungen geeignet, die einen kleinen spezifischen elektrischen Widerstand aufweisen. Besonders günstig verhält sich nach der Erfindung Kupfer.As a metal component of contact pieces according to the invention those metals and metal alloys are particularly suitable which have a small specific electrical Have resistance. According to the invention, copper behaves particularly favorably.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung enthält die Metallkomponente zusätzlich Elemente oder oxidische oder sulfidische Verbindungen von Elementen aus der Gruppe Al, Si, Mn, Fe, Cu, Zn, Mo, Ag, Cd, Sn, Pb, die die Sinteraktivität und damit die Festigkeit des Kontaktstücks verbessern, funkenlöschend wirken, wie z.B. Zusätze von Cadmium oder Blei oder die Gleit- und Poliereigenschaften modifizieren. Der Gesamtanteil der Metallkomponente beträgt insbesondere 10 - 60 Gew.%. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung enthält das erfindungsgemäße Kontaktstück pulverförmigen nichtmetallbeschichteten Kohlenstoff, wie Ruß oder Holzkohle und/oder Graphit, wie Naturgraphit oder Elektrographit und/oder anorganische Gleit- und Polierstoffe, wie Molybdändisulfid, Cadmiumsulfid und glasartige Substanzen sowie gegebenenfalls Metallpulver. Diese zwischen den Schälenpartikeln angeordneten Zusätze sind insbesondere für in trockenen oder korrosiven, den Aufbau von Gleitfilmen hemmenden Atmosphären verwendete Kontaktstücke von Vorteil.According to a further advantageous embodiment contains the metal component additionally elements or oxidic or sulfidic compounds of Elements from the group Al, Si, Mn, Fe, Cu, Zn, Mo, Ag, Cd, Sn, Pb, which the sintering activity and to improve the strength of the contact piece, have a spark-extinguishing effect, such as additions of cadmium or lead or modify the sliding and polishing properties. The total proportion of the metal component is in particular 10-60% by weight. According to a further preferred embodiment, the invention contains Contact piece of powdery non-metal-coated carbon, such as soot or charcoal and / or graphite, such as natural graphite or electrographite and / or inorganic lubricants and polishing agents such as molybdenum disulphide, cadmium sulphide and vitreous Substances and optionally metal powder. These arranged between the peel particles Additives are particularly useful in dry or corrosive applications that inhibit the build-up of sliding films Contact pieces used in atmospheres are advantageous.
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Zum Herstellen von erfindungsgemäßen Kontaktstücken werden durch Sieben oder Sichten gewonnene Kornfraktionen von Naturgraphit oder Elektrographit nach an sich bekannten Verfahren, z.B. durch galvanisches oder stromloses Metallisieren oder durch Bedampfen im Wirbelbett mit geschlossenen Metallschalen versehen. Die .Schalenpartikel werden dann gegebenenfalls nach Zusatz von Gleit- und Reibstoffen und/oder eines Bindemittels, wie z.B. eines härtbaren Kunstharzes, auf Gesenkpressen oder auch isostatisch zu Formkörpern gepreßt, die anschließend in inerter oder reduzierender Atmosphäre einer Temperaturbehandlung unterworfen werden, wobei die sich berührenden metallischen Schalen wenigstens teilweise versintern.For producing contact pieces according to the invention grain fractions of natural graphite or electrographite obtained by sieving or sifting by methods known per se, e.g. by galvanic or electroless plating or provided with closed metal shells by steaming in a fluidized bed. The shell particles are then optionally after the addition of lubricants and friction materials and / or a binding agent, e.g. a curable synthetic resin, pressed on die presses or isostatically to form molded bodies that are then subjected to a temperature treatment in an inert or reducing atmosphere, wherein at least partially sinter the touching metallic shells.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der elektrische Widerstand metallhaltiger Kontaktstücke durch die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung der Metallkomponente erheblich reduziert wird. Unabhängig von der Dicke der die Graphitpartikel umschließenden Schalen entsteht beim Herstellen erfindungsgemäßer Kontaktstücke ein zusammenhängendes dreidimensionales metallisches Netzwerk. In den bekannten metallhaltigen Kontaktstücken ist die Ausbildung eines zusammenhängenden Netzes nur dann möglich, wenn die Kontaktstücke einen sehr großen Metallgehalt aufweisen. In Kontaktstücken mit einem kleineren Metallgehalt sind die Metallkörner zum überwiegenden Teil in Form von isolierten Körnern in einer Graphitmatrix eingebettet. Der elektrische Wider- stand eines Volumenelements, der sich angenähertThe present invention is based on the knowledge that the electrical resistance is metal-containing Contact pieces significantly reduced by the arrangement of the metal component provided according to the invention will. Regardless of the thickness of the shells surrounding the graphite particles, this occurs during the manufacture of the invention Contact pieces a cohesive three-dimensional metallic network. In the known metal-containing contact pieces, the formation of a coherent network is only possible if when the contact pieces have a very high metal content. In contact pieces with a smaller one The metal grains are predominantly in the form of isolated grains in a metal content Graphite matrix embedded. The electrical resistance of a volume element that is approaching
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aus der Summe der anteiligen Komponentenwiderstände ergibt, ist erheblich größer als der Widerstand eines die Komponenten mit hoher Leitfähigkeit in Form eines durchgehenden Netzwerks enthaltenden Kontaktstücks, so daß zur Vermeidung von Überlastungen der Metallgehalt bis zur Ausbildung eines durchgehenden Metallgitters erhöht werden muß, wodurch andererseits die Kontakteigenschaften und die Verschleißgeschwindigkeit beeinträchtigt werden.resulting from the sum of the proportional component resistances is considerably greater than the resistance of one the components with high conductivity in the form of a continuous network containing contact piece, so that to avoid overloading the metal content up to the formation of a continuous Metal grid must be increased, which on the other hand, the contact properties and the rate of wear be affected.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der spezifische elektrische Widerstand erfindungsgemäßer Kontaktstücke auch bei kleinen Metallgehalten verhältnismäßig gering ist und der Kontakt, z.B. eine Bürste, elektrisch hoch belastet werden kann. Erfindungsgemäße Kontaktstücke weisen günstigere Kontakt- und Gleiteigenschaften und vor allem eine beträchtlich verminderte Verschleißrate auf.The advantage of the invention is that the specific electrical resistance according to the invention Contact pieces is relatively small even with small metal contents and the contact, e.g. a Brush, can withstand high electrical loads. Contact pieces according to the invention have more favorable Contact and sliding properties and, above all, a considerably reduced rate of wear.
Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft erläutert: The invention is explained below by way of example:
Naturgraphitpulver mit einer Korngröße von etwa 10 bis 150 .um wurde galvanisch verkupfert, wobei die abgeschiedene Kupfermenge 30 Gew.% betrug, und anschließend mit einem Druck von ca. 3 Mp/cm zu Bürsten verpreßt. Das gleiche Graphitpulver wurde mit 55 Gew.% Kupferpulver gemischt und dann ebenfalls zu Bürsten verpreßt· Die Bürsten wurden anschließend in einer Wasserstoffatmosphäre gesintert, wobei die Temperatur 6000C und die Sinterzeit 4 h betrugen.Natural graphite powder with a grain size of about 10 to 150 μm was electroplated with copper, the amount of copper deposited being 30% by weight, and then pressed into brushes at a pressure of about 3 Mp / cm. The same graphite powder was mixed with 55 wt.% Of copper powder and then pressed also to brush · The brushes were then sintered in a hydrogen atmosphere, wherein the temperature amounted to 600 0 C and the sintering time is 4 hours.
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Die Verschleißrate beider Bürstensorten wurde dann unter den gleichen Bedingungen auf einem Autolüftermotor gemessen.The wear rate of both brush types was then measured under the same conditions on a car fan motor measured.
Bürsteaccording to the invention
brush
Bürsteacquaintance
brush
Widerstand (,uAcni)spec. electrical
Resistance (, uAcni)
(mm/100 h)Brush wear
(mm / 100 h)
(mm/100 h)Collector wear
(mm / 100 h)
6 Patentansprüche6 claims
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