Zur Herstellung feiner metallischer Pulver mit Partikelgrößen kleiner 100 pm sind nach dem Stand der Technik sogenannte Schmelzzerstäubungsverfahren bekannt. Derartige Verfahren sind beispielsweise in der DE 35 33 964 Cl sowie der DE-OS 1 758 844 offenbart. Schmelzzerstäubungsverfahren beruhen auf dem Prinzip, daß ein aus einem Behälter ausfließender Schmelzstrahl oder-film durch ein mit hoher Geschwindigkeit darauf auftreffendes Zerstäubungsgas fein zerteilt wird. In der Praxis werden dazu die metallische Schmelze und das Zer- stäubungsgas über eine externe Mischdüse zusammengeführt.

Aus der DE 26 39 107 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung ei- nes Verbundpulvers auf Silber-Cadmiumoxid-Basis bekannt. Da- bei wird eine Metallschmelze mit einem nicht reaktiven, d. h. inerten, Gas verdüst. Anschließend wird das durch die Ver- düsung hergestellte Pulver in einem zweiten Schritt oxidiert.

Die DE 39 13 649 A1 sowie die DE-OS 24 00 026 beschreiben ein Verfahren zur Herstellung metallischer Pulver aus einer Me- tallschmelze durch Gasverdüsen. Als Zerstäubungsgas dient inertes Gas. Die DE 28 18 720 offenbart ein Verfahren, bei dem eine Metallschmelze ebenfalls unter Schutzgas verdüst wird. Die Metallschmelze wird mittels Wasser in Metallparti- kel zerstäubt.

Die DE-OS 24 46 698 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Zweischichten-Kontaktstücks. Dabei wird AgNiO-Pulver

durch Verdüsen einer AgNi-Schmelze erhalten. Das durch Verdü- sen hergestellte AgNi-Pulver wird nach dem Verdüsen bei 800° C an Luft für etwa 1 Stunde oxidiert.

Aus der DE 39 13 649 C2 ist es bekannt, das Zerstäubungsgas zur Erhöhung der Gasaustrittsgeschwindigkeit vorzuwärmen.

Durch die Erhöhung der Gasaustrittsgeschwindigkeit können feinere Partikel erzeugt werden. Das bekannte Verfahren be- trifft die Herstellung von metallischen Pulvern, wobei als Zerstäubungsgas ein inertes Gas verwendet wird.

Aus der DE 40 23 278 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Metalloxidpulvern bekannt. Dabei wird der Schmelzstrahl mit Sauerstoff als Zerstäubungsgas beaufschlagt. Das Zerstäu- bungsgas wird dabei unmittelbar einem Hochdrucktank entnom- men. Es befindet sich in verflüssigtem oder kaltem Zustand.

Nachteiligerweise werden bei diesem Verfahren die Partikel nur oberflächlich oxidiert, was für deren Einsatz z. B. als Pigment ausreichend ist. Insbesondere als Ausgangsmaterial zur Herstellung eines Metalls mit vorgegebenen elektrischen, mechanischen, chemischen und/oder physikalischen Eigenschaf- ten ist ein solches nur teilweise umgesetztes Pulver nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer vorgegebenen chemischen Verbindung in Form feiner Par- tikel anzugeben. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht ins- besondere darin, ein möglichst effizientes Verfahren zur Her- stellung eines homogenen Pulvers zur Herstellung elektrischer Kontaktelemente anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 21.

Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Pulvers durch Zerstäubung eines Strahls aus geschmolze- nem Metall mittels eines darauf auftreffenden Zerstäubungsga- ses vorgesehen, wobei a) als Zerstäubungsgas ein reaktives Gas verwendet wird, so daß durch Reaktion des Zerstäubungsgases mit dem Metall oder einem Legierungsbestandteil desselben eine Verbin- dung gebildet wird und b) die Temperatur des Zerstäubungsgases und die Abkühlungs- geschwindigkeit so eingestellt werden, daß das Metall oder der Legierungsbestandteil desselben in einem Schritt im wesentlichen vollständig in die Verbindung umgewandelt wird.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, eine Verbindung in Form feiner Partikel herzustellen, wobei die Partikel über ihren Querschnitt hinweg eine homogene Zusam- mensetzung aufweisen. Die Partikel werden durch das reaktive Gas bereits bei der Zerstäubung in eine Verbindung vorgegebe- ner Stöchometrie umgewandelt. Bei der Umwandlung handelt es sich z. B. um eine Oxidation. Es ist gleichfalls möglich, u. U. sphärische Partikel aus einer Legierung herzustellen, wobei mindestens ein Legierungsbestandteil in Form einer Verbindung vorliegt und dieser Legierungsbestandteil im wesentlichen ho- mogen über den Partikelquerschnitt verteilt ist. Mit dem er- findungsgemäßen Verfahren ist es insbesondere möglich, Pulver zur Herstellung metallischer Kontaktelemente mit guter elek-

tricher Leitfähigkeit bei gleichzeitig hohem Widerstand ge- gen elektroerosiven Abtrag und abrasiven Verschleiß bzw. ver- minderter Verschweißneigung anzugeben.

Nach einem Ausgestaltungsmerkmal wird die Temperatur des Zer- stäubungsgases so eingestellt, daß sie beim Auftreffen auf den Strahl mindestens dem 0,3-fachen der Schmelztemperatur in °C des Metalls entspricht. Vorteilhafterweise ist die Tempe- ratur des Zerstäubungsgases größer oder gleich der Schmelz- temperatur in °C des Metalls. Das Zerstäubungsgas bewirkt bei der gewählten Temperatur eine vollständige Reaktion mit dem Metall bzw. einem Legierungsbestandteil desselben.

Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal ist die Abkühlungs- geschwindigkeit kleiner als 102 K/s. Auch das vorgenannte Merkmal trägt zu einer vollständigen Reaktion des Zerstäu- bungsgases mit dem Metall bzw. dem Legierungsbestandteil bei.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei der Verbindung um ein Metalloxid,-nitrid oder-carbid. Demzufolge werden zweckmä- ßigerweise als Zerstäubungsgas Luft, Stickstoff, Ammoniak, Sauerstoff, kohlenstoffhaltiges Gas oder ein Gemisch davon verwendet. Dem Zerstäubungsgas oder dem Gemisch kann auch Edelgas zugesetzt werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann das Metall eine minde- stens aus einem ersten und einem zweiten Legierungsbestand- teil gebildete Legierung sein. Der erste Legierungsbestand- teil kann in schmelzflüssigem Zustand in einem ersten Behäl- ter und der zweite Legierungsbestandteil in schmelzflüssigem Zustand in einem zweiten Behälter aufgenommen sein, wobei der erste und der zweite Legierungsbestandteil in einem zu der Schmelzauslaßöffnung führenden Mischrohr gemischt werden kön-

nen. Insbesondere zur Herstellung von Pulvern zur Herstellung elektrisch leitender Werkstoffe für elektrische Schaltkontak- te ist es zweckmäßig, daß die Schmelze des ersten Legierungs- bestandteils mit Sauerstoff gesättigt wird. In diesem Fall kann der zweite Legierungsbestandteil unter inerten Bedingun- gen geschmolzen werden. Beim ersten Legierungsbestandteil kann es sich um Silber oder Kupfer handeln, wobei der zweite Legierungsbestandteil zweckmäßigerweise Zinn, Indium, Wismut oder ein Gemisch davon ist.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine Le- gierung mit den vorgenannten Legierungsbestandteilen bilden sich unter Verwendung von Sauerstoff als Zerstäubungsgas überwiegend feine sphärische Partikel, die in homogener Ver- teilung z. B. in einer aus Silber gebildeten Matrix Zinnoxid- ausscheidungen enthalten. Das ermöglicht die Herstellung ei- nes elektrisch leitfähigen Bauteils durch z. B. Sintern oder Heißpressen eines solchen Pulvers. Durch die besonders homo- gene Verteilung von Zinnoxid in der Matrix wird die Neigung des Werkstoffs zum durch Überschlag bedingten Verschweißen daraus hergestellter Kontaktelemente herabgesetzt ; er weist eine hervorragende Stabilität gegen elektroerosiven Abtrag und abrasiven Verschleiß auf.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Durchsatz an Zer- stäubungsgas auf 1 bis 10 Nm3/min einzustellen, wobei unter Nm3 ein"Normkubikmeter"verstanden wird. Der Vordruck des Zerstäubungsgases kann auf 1 bis 50 bar eingestellt werden.

Eine besonders geringe Abkühlgeschwindigkeit läßt sich da- durch erzielen, daß das Metall während der Reaktion zumindest zeitweise in einer im wesentlichen horizontalen Flugbahn ge- führt wird. Dazu und zur Einstellung der Abkühlungsgeschwin-

digkeit kann stromabwärts der Schmelzauslaßöffnung Zerstäu- bungsgas auf den Partikelstrom geführt werden.

Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal wird das Pulver nach der Bildung der Verbindung gekühlt. Dazu kann das Pulver mit Gas, verflüssigtem Gas oder Wasser beaufschlagt werden.

Die Beaufschlagung kann sowohl im Gegenstrom als auch in Stromrichtung erfolgen. Als Gas kann Luft, Sauerstoff, Stick- stoff, Edelgas oder ein Gemisch daraus verwendet werden.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

A. Herstellung von Pulvern mit einer mittleren Korngröße von <10pm.

Zur Herstellung einer Verbindung in Form eines feinen sinter- aktiven Pulvers wird die Temperatur des Zerstäubungsgases in einem Bereich zwischen dem 0,3-fachen der Schmelztemperatur in °C des Metalls und der Schmelztemperatur des Metalls ge- wählt. Durch den Kontakt des Zerstäubungsgases wird an der Oberfläche der Metalltröpfchen die Verbindung gebildet. Sie platzt in Form irregulär geformter Bruchstücke ab, bis das Metalltröpfchen vollständig zur Verbindung umgesetzt ist. Auf diese Weise kann aus dem Metall eine Verbindung hergestellt werden, die einer vorgegebenen Stöchometrie entspricht. Z. B. kann das Metall vollständig in sein Oxid umgesetzt werden.

B. Herstellung eines Pulvers mit sphärischen Partikeln Zur Herstellung eines aus sphärischen Partikeln gebildeten Pulvers wird die Temperatur des Zerstäubungsgases höher ge- wählt als die Schmelztemperatur der sich ausbildenden Verbin-

dung. Die nach der Reaktion des Zerstäubungsgases mit dem Me- tall gebildete Verbindung bleibt für eine gewisse Zeit im schmelzflüssigem Zustand. Es bilden sich sphärische Parikel mit einer Korngröße von höchstens 100pm aus.

C. Herstellung von Partikeln mit einer darin fein verteilten Verbindung Zur Herstellung eines Silberpulvers mit darin fein verteilten oxidischen Ausscheidungen, wie z. B. SnO2, In203 und/oder Bi203, wird Silber als erster Legierungsbestandteil in einem ersten Behälter geschmolzen. Die Silberschmelze wird z. B. mittels einer Sauerstoff-Lanze mit Sauerstoff gesättigt.

Als zweiter Legierungsbestandteil wird z. B. Zinn in einem zweiten Behälter unter Inertgas-Atmosphäre geschmolzen.

Der erste Legierungsbestandteil, nämlich Silber, und der zweite Legierungsbestandteil, z. B. Zinn, werden in schmelz- flüssigem Zustand über Zulaufleitungen einem gemeinsamen Mischrohr zugeführt, welches zu einer Ringdüse führt.

Im Mischrohr wird der schmelzflüssige erste Legierungsbe- standteil mit den schmelzflüssigen zweiten Legierungsbestand- teil Zinn gemischt. Dabei wird aus der Schmelze des ersten Legierungsbestandteils Sauerstoff freigesetzt. Die Freiset- zung des Sauerstoffs bewirkt eine turbulente und damit voll- ständige Mischung des ersten und zweiten Legierungsbestand- teils. Durch den freigesetzten Sauerstoff wird das Zinn noch vor dem Austritt aus der Ringdüse teilweise oxidiert.

Die Mischung tritt dann aus der Ringdüse aus. Sie wird unmit- telbar nach dem Austritt mit sauerstoffhaltigem vorgeheiztem

Zerstäubungsgas beaufschlagt, welches durch den Ringspalt der Ringdüse austritt. Das Zerstäubungsgas ist derart vorgeheizt, daß es beim Auftreffen auf den austretenden Schmelzstrahl in einem Bereich zwischen den Schmelztemperaturen der Legie- rungsbestandteile liegt.

Durch die Beaufschlagung des Schmelzstrahls mit sauerstoff- haltigem Gas wird eine vollständige Oxidation des zweiten Le- gierungsbestandteils bewirkt. Gleichzeitig formt sich der Schmelztropfen sphärisch ein und erstarrt zu einem Partikel.

Der oxidierte zweite Legierungsbestandteil ist homogen über den im wesentlichen runden Partikelquerschnitt verteilt.

Nach der Reaktion des zweiten Legierungsbestandteils mit dem Zerstäubungsgas gelangen die gebildeten sphärischen Partikel in eine Abkühlzone. Sie werden dort im Gegenstrom mit Kühl- fluid beaufschlagt. Bei dem Kühlfluid kann es sich um Gas, Wasser oder Flüssiggas handeln. Die abgekühlten Partikel wer- den sodann in einem Auffangbehälter gesammelt und entfernt.

Z. B. über einen Zyklonabscheider werden das Zerstäubungsgas, Feinstpartikel und Kühlfluid abgezogen und ggf. nach Trennung und Reinigung dem Prozeß wieder zugeführt.

Auf die Sättigung der Schmelze des ersten Legierungsbestand- teils mit Sauerstoff kann selbstverständlich auch verzichtet werden. Z. B. können sphärische Kupferpartikel mit oxidischen Ausscheidungen durch die Verdüsung eine Mischung aus Kupfer und Aluminium unter Beaufschlagung mit vorgeheiztem sauer- stoffhaltigem Gas hergestellt werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird anhand der Zeichnung beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen :

Fig. l eine schematische Seitenansicht einer Zerstäubungs- anlage und Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Doppelbehälters.

In Fig. l ist mit 1 eine Schmelzvorrichtung und mit 2 eine Zerstäubungskammer bezeichnet. Die Schmelzvorrichtung 1 weist einen Behälter auf, in dem sich das zu verdüsende geschmolze- ne Metall befindet. Vom Behälter führt ein Zulauf mit einer Schmelzaustrittsöffnung 20 in eine Zerstäubungskammer 2. Ein Zerstäubungsgas befindet sich in einem Druckvorratstank 4.

Das Zerstäubungsgas kann über eine erste Gasentspannungsein- richtung 5 einer Gasheizeinrichtung 6 zugeführt werden. Bei der Gasheizeinrichtung 6 kann es sich z. B. um einen Pebble- Heater handeln. Bei Verwendung eines Pebble-Heaters kann zur Dosierung der Austrittstemperatur des Zerstäubungsgases fer- ner eine zweite Gasentspannungseinrichtung 7 mit der Gashei- zeinrichtung 6 verbunden sein. In der Gasheizeinrichtung 6 wird das Gas auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt. Die Gasheizeinrichtung 6 ist über ein Zuführrohr 8 mit der Ringdüse 3 verbunden. Die Ringdüse 3 weist vorzugsweise einen Ringspalt auf, der nahe am Austritt des Schmelzstrahls ange- ordnet ist. Der Ringspalt umgibt konzentrisch die Schmelzaus- laßöffnung. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorge- sehen, daß die Breite des Ringspalts einstellbar ist. Damit ist es möglich, Gasdurchsatzraten zu regeln. Die Gasaus- trittsöffnungen sind vorzugsweise so ausgestaltet, daß das Zerstäubungsgas unter einem Winkel zwischen 0° bis 30°, vor- zugsweise zwischen 10° und 25°, auf die Schmelzstrahlachse auftrifft. Es ist ebenso möglich, anstelle des Ringspalts Einzelbohrungen vorzusehen.

Mit dem Bezugszeichen 9a sind erste Düsen bezeichnet, die stromabwärts der Ringdüse 3 angeordnet sind. Durch die ersten Düsen 9a wird ebenfalls vorgeheiztes Zerstäubungsgas gegen den Partikelstrom geblasen. Dadurch wird einerseits die Flug- bahn im wesentlichen horizontal gehalten und andererseits die Abkühlungsgeschwindigkeit der Partikel verringert. Mit 9b sind zweite Düsen zur Zufuhr von Kühlmittel bezeichnet. Bei dem Kühlmittel kann es sich um Gas, verflüssigtes Gas oder Wasser handeln. Die zweiten Düsen 9b sind vorzugsweise so an- geordnet, daß ein Umbiegen des Partikelstroms in eine verti- kalen Flugbahn ermöglicht wird.

Ein konischer Auffangbehälter ist mit 10, ein Bodenabzug mit 11 bezeichnet. Zum Abtrennen der Feinstfraktion ist ein Zy- klonabscheider 12 mit nachgeschalteter Kühlvorrichtung 13 vorgesehen.

Zur Herstellung von Partikeln, die aus einem ersten und einem zweiten Legierungsbestandteil gebildet sind, kann der in Fig. 2 gezeigte Doppelbehälter verwendet werden. Er besteht aus einem ersten Behälter 14 und einem zweiten Behälter 16.

Mit 15 ist eine Gaslanze bezeichnet, die in den ersten Behäl- ter 14 eingetaucht werden kann. Der zweite Behälter 16 ist geschlossen. Er ist mit einem Inertgas spülbar. Eine den zweiten Behälter 16 mit einem Mischrohr 18 verbindende Zu- führleitung ist mit 17 bezeichnet. Das Mischrohr 18 weist ei- ne Schmelzaustrittsöffnung 20 auf. Mit 19 ist ein Ringspalt bezeichnet, durch den das Zerstäubungsgas austritt und unter einem Winkel von etwa 20° auf den aus der Schmelz- austrittsöffnung 20 austretenden Schmelzstrahl auftrifft.

Bezugszeichenliste 1 Schmelzvorrichtung 2 Zerstäubungskammer 3 Ringdüse<BR> 4 Zerstaubungsbehalter 5 erste Gasentspannungsstation 6 Gasheizeinrichtung 7 zweite Gasentspannungsstation 8 Zuführrohr 9a erste Düsen 9b zweite Düsen 10 Auffangbehälter 11 Bodenabzug 12 Zyklonabscheider 13 Kuhlvorrichtung 14 erster Behälter 15 Gaslanze 16 zweiter Behälter 17 Zuführleitung 18 Mischrohr 19 Ringspalt 20 Schmelzaustrittsöffnung