Effect of Minor Additions of Misch Metal on the Electrical and Mechanical Properties of Silver

Abstract

The effect of rare earth misch metal in concentrations of 0.01–0.2 wt% on the mechanical properties and electrical resistivity of pure silver is investigated. It is found that the misch metal additions up to 0.05 wt% increased (∼38%) the hardness of silver without significantly (less than 8%) altering the electrical resistivity of silver. However, with increasing misch metal contents from 0.05 to 0.2 wt%, the hardness increase was observed to be less than 16% whilst electrical resistivity increased by 75%. The misch metal additions as low as 0.05 wt% to silver have also been found to increase the erosion resistance of electrical contacts significantly. The hardening effect of rare earths seems primarily due to refinement of structure as a result of formation of rare oxides dispersed particles which exert restraining influence on the movement of boundary. The fine dispersed precipitates in the silver matrix seem also to impart non-welding properties which prevent the hot surfaces of contacts from sticking together, resulting in improved erosion resistance of misch metal modified electrical contacts.

Résumé

Nous avons analysé l'effet de concentrations de 0.01–0.2 % poids de mischmetal de terres rares sur les propriétés mécaniques et la résistivité électrique de l'argent pur. Nous avons trouvé que des additions de mischmetaljusqu'à 0.05 % poids causaient une augmentation (∼38%) de la dureté de l'argent sans altérer de façon significative (moins de 8%) sa résistivité électrique. Cependant, quand on accrolt les teneurs en mischmetal de 0.05 à 0.2% poids, l'accroissement de dureté observé est inférieur à 16% alors que la résistivité électrique augmente de 75%. On a également établi que des additions de mischmetal aussi faibles que 0.05% poids accroissent significativement la résistance à l'érosion des contacts électriques. L'effet de durcissement des terres rares semble être surtout dû à l'affinage de la structure qui résulte de la formation de particles dispersées d'oxydes de terres rares qui empêchent le mouvement des joints. Il semble également que ces fins précipités dispersés dans la matrice d'argent communiquent des propriétés de non-soudabilité qui empêchent les surfaces de contact chaudes de coller l'une à l'autre, ce qui améli ore la résistance a l'érosion des contacts électriques modifiés par le mischmetal.