CH351651A - Process for producing an electrical press connection, stabilizing compound for carrying out the process and electrical press connection produced by the process - Google Patents

Process for producing an electrical press connection, stabilizing compound for carrying out the process and electrical press connection produced by the process

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CH351651A
CH351651A CH351651DA CH351651A CH 351651 A CH351651 A CH 351651A CH 351651D A CH351651D A CH 351651DA CH 351651 A CH351651 A CH 351651A
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/62Connections between conductors of different materials; Connections between or with aluminium or steel-core aluminium conductors

Description

  

  Verfahren zur Herstellung einer elektrischen     Pressverbindung,     Stabilisierungsmasse zur     Durchführung    des Verfahrens  und nach dem Verfahren hergestellte elektrische     Pressverbindung       Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein  Verfahren zur Herstellung einer elektrischen     Press-          verbindung    zwischen zwei Leitern, wovon mindestens  einer aus Aluminium besteht, eine Stabilisierungs  masse zur Durchführung des Verfahrens und nach dem  Verfahren hergestellte elektrische     Pressverbindung.     



  Es ist in der Elektrotechnik üblich, Verbindun  gen zwischen Leitern und damit zu verbindenden Kör  pern durch     Aufpressen    einer Hülse auf den Leiter  herzustellen. Die Hülse kann entweder ein Teil einer  Klemme oder eines Kabelschuhes bilden oder auch  als Teil eines Verbinders zweier Drahtenden ausge  bildet sein. Meist besitzen solche, eine     aufgepresste     Hülse aufweisenden Verbindungen eine gute elek  trische Leitfähigkeit, wie auch Festigkeit und lösen  sich auch nicht, wenn sie Vibrationen unterworfen  sind.

   Die Verbindung kann auf einfache Weise her  gestellt werden; es braucht dazu nur das Drahtende  in die Hülse eingeführt zu werden, wonach diese  mittels eines     Presswerkzeuges    oder einer     Pressvorrich-          tung    auf den Draht     aufgepresst    wird. Aus diesen  Gründen haben diese Verbindungen in der Elektro  technik eine grosse Verbreitung gefunden und in  vielen Fällen andere Verbindungen verdrängt.  



  Wenn sowohl der Leiter wie die Hülse aus Kupfer  bestehen, was oft der Fall ist,     genügt    lediglich das       Aufpressen    der Hülse, um eine bleibend starke und  elektrisch gut leitende Verbindung herzustellen. Es  hat sich dagegen gezeigt, dass dort, wo entweder  die Hülse oder der Leiter aus Aluminium besteht,  der elektrische Widerstand der     Pressverbindung    zwi  schen dem Leiter und der     aufgepressten    Hülse sofort  nach dem     Aufpressen    etwas grösser ist als bei einer       aufgepressten        Kupfer-Kupfer-Verbindung    von ent  sprechender Grösse.

   Überdies hat es sich gezeigt,  dass der elektrische Widerstand einer     Pressverbindung,       bei der mindestens ein Teil aus Aluminium besteht,  im Laufe der Zeit zunimmt, wobei der Temperatur  zyklus diesen Vorgang noch beschleunigt. Der Tem  peraturzyklus, das heisst die wechselweise Erwärmung  und Kühlung der Verbindung entsteht bei     intermittie-          rendem    Stromdurchgang durch die Verbindung. Ins  besondere solche     Pressverbindungen,    bei denen eines  der Glieder aus Aluminium und das andere aus  Kupfer besteht, zeigen diese Erscheinung in besonders  hohem Masse; sie tritt aber auch bei Verbindungen  von Aluminium auf Aluminium auf, wenn auch nicht  in so starkem Masse wie bei Aluminium auf Kupfer.  



  Die Hauptursache der schlechten Eigenschaften  der Verbindungen mit Aluminiumgliedern liegt wohl  in -der Bildung von     A1203.    Wahrscheinlich löst sich  infolge des Temperaturzyklus, der ja eine Dehnung  und Schrumpfung der     aufgepressten    Teile     zur    Folge  hat, die Verbindung, so dass Luft und Feuchtigkeit  zu den Berührungsflächen zwischen Leiter und     Hülse     vordringen können, dort     A1203    bilden und die elek  trische Leitfähigkeit der Verbindung herabsetzen.

    Diese Theorie wird noch erhärtet durch die Beob  achtung, dass     Pressverbindungen    von Aluminium und  Kupfer, und zwar insbesondere solche mit kupferner  Hülse und Aluminiumleiter sich besonders schnell  verschlechtern, da ja die     verwendeten    Materialien  verschiedene     Wärmeausdehnungskoeffizienten    auf  weisen. In     übereinstimmung    mit dieser Theorie ist  zu erwarten, dass die Wirkung des thermischen  Zyklus, und damit die Oxydation, grösser ist, wenn  Hülse und Leiter verschiedene     thermische    Ausdeh  nungskoeffizienten haben, als dort, wo     Hülse    und  Leiter die gleichen     Ausdehnungskoeffizienten    besitzen.

    Es ist, insbesondere wenn die Verbindung aus Alumi  nium auf Kupfer besteht, auch möglich, dass sich bei  der engen Berührung dieser zwei ungleichen Metalle      ein galvanisches Element bildet und die Metalle auf  galvanischem Wege korrodieren.  



  Es ist bekannt, dass eine fettige, feste Teilchen  enthaltende Masse in der Hülse oder eine vor dem  Pressen auf das Leiterende     aufgeschmierte    Schicht  einer solchen Masse den elektrischen Widerstand der       Pressverbindung    herabsetzt und während längerer Zeit  konstant hält als dies sonst ohne eine solche Masse der  Fall ist. Als fettige Masse wird meist Vaselin verwen  det und verschiedene feste Materialien, wie z. B. Zink  und Graphit, sind schon als     Stabilisierungsmaterialien     vorgeschlagen worden. Diese Stabilisierungsmaterialien  wirken insofern günstig, als sie die anfängliche elek  trische Leitfähigkeit der     Pressverbindung    verbessern  und deren Tendenz, ihren Widerstand zu erhöhen,  unterdrücken.

   Wahrscheinlich erhöhen diese Metall  partikel die anfängliche Leitfähigkeit der Verbindung  durch die schleifende und kratzende Wirkung, die  sie auf die Aluminiumoberfläche ausüben, wobei sie  die     A120.-Schicht    teilweise entfernen und das reine  Aluminium freilegen. Aber auch bei Verbindungen  mit diesen bekannten Massen nimmt der Widerstand  unter dem Einfluss veränderlicher Temperatur noch  zu. Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem wirk  sameren Stabilisator für elektrische     Pressverbindun-          gen,    bei denen mindestens ein Glied aus Aluminium  besteht, mit dem der Widerstand einer solchen Ver  bindung so weit stabilisiert werden kann, dass er mit  demjenigen einer     Kupfer-Kupfer-Verbindung    ver  gleichbar ist.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des  Erfindungsgegenstandes dargestellt.  



       Fig.    1 zeigt einen Kabelschuh und einen Leiter vor  dem     Aufpressen    des Kabelschuhes auf den Leiter, und       Fig.    2 zeigt die fertige Verbindung, bei der der  Kabelschuh auf den Leiter     aufgepresst    ist.  



  In den Figuren ist 1 der Kabelschuh mit einer  Hülse 4 und einer     Anschlussfahne    2. Dieser Kabel  schuh ist aus verzinntem Kupfer hergestellt und die  Hülse ist auf der oberen Seite verlötet. Von den  einzelnen Drähten 6 des     Aluminiumleiters    des Kabels  ist bereits die Isolation entfernt. Auf und zwischen  die einzelnen Stränge ist ein aus einer ungesättigten  Fettsäure und nickelhaltigen Teilchen bestehendes  Gemisch 8 angebracht worden.  



  Das so vorbereitete Leiterende wird nun in die  Hülse 4 eingeschoben, worauf diese auf das Kabel       aufgepresst    wird. Zum     Aufpressen    dient eine nicht  dargestellte Spezialzange, mit deren Hilfe tiefe Rillen  in die Hülse gepresst werden. Durch dieses     Aufpres-          sen    werden die einzelnen Stränge aufeinander und  gegen die Innenwand der Hülse     gepresst,    und zwar  so stark, dass eine metallische Berührung zwischen  diesen Teilen entsteht.

   Die in die Masse eingemisch  ten nickelhaltigen Teilchen werden dabei in die  Metalloberflächen     eingepresst    und bilden Brücken für  den Stromübergang, während die ungesättigte Fett  säure dafür sorgt, dass der anfänglich niedere über  gangswiderstand erhalten bleibt, wahrscheinlich indem  sie die Oxydation verhütet.    Es hat sich gezeigt, dass elektrische     Pressverbindun-          gen    mit einer Aluminiumhülse oder mit einem Alumi  niumleiter, mit niederem anfänglichen Widerstand  und sehr guter Stabilität hergestellt werden können,  wenn ein eine ungesättigte Fettsäure und Metall  partikel enthaltendes Stabilisierungsmaterial angewen  det wird.

   Zum Beispiel werden     Oleinsäure    und     Nickel-          oder    Zinkteilchen vermischt, und zwar in einem     Ver-          hältnis        von        90        %        Ni        oder        Zn        und        10        %        Oleinsäure.     Dieses Gemisch wird auf das Leiterende verteilt und  im Fall eines     verseilten    Leiters auch zwischen die  einzelnen Drähte gebracht,

   wonach das Leiterende in  die Hülse gesteckt und diese auf den Leiter     aufge-          presst    wird. Die Nickel- oder Zinkteilchen sollten  mindestens so klein sein, dass sie durch ein     200-          Maschensieb    und vorzugsweise durch ein     300-          Maschensieb    hindurch getrieben werden können.  Es können aber, wenn dies erwünscht oder notwendig  ist, auch etwas grössere Teilchen als die durch ein       200-Maschensieb    getriebenen verwendet werden.

   Bei  mikroskopischen Untersuchungen an Schnitten von       aufgepressten    Verbindungen hat sich gezeigt, dass  einige der Nickel- oder Zinkteilchen sowohl in die  Oberfläche der Hülse als auch in die Oberfläche des  Leiters eingedrungen sind und daher als elektrisch  leitende Brücken zwischen der Berührungsfläche der  Hülse mit dem Leiter dienen. Bei     mehrdrähtigen     Leitern hat sich gezeigt, dass sich die Nickel- oder  Zinkpartikel zwischen die Drähte schieben und lei  tende Brücken zwischen benachbarten Drähten bilden.  Die Nickel- oder Zinkteilchen sollten daher nicht so  gross sein, dass sie sich nicht mehr auf diese Weise  einbetten lassen.  



  Obwohl     Oleinsäure    als ungesättigte Fettsäure den  Vorzug verdient, wurden auch gute Resultate erzielt  mit     Linolsäure    und mit     Linolensäure.    Zwar wurde       vorzugsweise        ein        Mischverhältnis        von        10        %        unge-          sättigter    Fettsäure und     90"/o        Metallteilen    verwendet,  es hat sich aber gezeigt, dass diese Proportionen nicht  kritisch sind.

   Es sind mit gutem Erfolg auch     Ge-          mische        mit        901)/o        Säure        und        10%        Metall        verwendet     worden. Beide Komponenten müssen in genügenden  Mengen vorhanden sein und nur wenn die     obenge-          nannten    äussersten Grenzen überschritten werden, ist  entweder zu wenig Fettsäure oder sind ungenügend  Metallpartikel da.

   Es können dem Gemisch aber auch  verschiedene     inerte    Materialien, wie     Silikonfett,    Vase  line oder     Bentonit    zugefügt werden, um dem Gemisch  die gewünschte Konsistenz zu geben.    Die Zufügung solcher Materialien scheint aber  die den Widerstand stabilisierende Wirkung des Ge  misches der Fettsäure mit den Metallpartikeln zu  beeinträchtigen.  



  Wird nur ein einziger Leiter in die Hülse     einge-          presst,    dann genügt es, das Ende dieses Leiters in  das Gemisch von Säure und Metallpartikel einzutau  chen oder das Gemisch auf der Innenseite der Hülse  zu verteilen, bevor diese     aufgepresst    wird. Kommt  dagegen ein     verseilter    Leiter mit mehreren Drähten      zur Anwendung, dann lohnt es sich, einige     Mühe    auf  zuwenden, um das Gemisch sowohl     zwischen    die  einzelnen Drähte als auf die Aussenfläche desselben  aufzubringen.

   Vorzugsweise wird ein geflochtener  Leiter vor dem     Aufpressen    so vorbereitet, dass ein  Becher oder ein Fingerhut, dessen Durchmesser nur  wenig grösser als derjenige des Leiters ist, mit dem  Gemisch gefüllt wird, wonach das Leiterende hinein  gesteckt und hin und her bewegt wird, so dass Säure  und Metallteile zwischen die Drähte gelangen. Ist  dagegen die Hülse mit dem     Säure-Metall-Gemisch     gefüllt, so wird der geflochtene Leiter vor dem Ruf  pressen darin hin und her bewegt, damit das Gemisch  sich gleichmässig zwischen die Drähte verteilt.  



  Die Tabelle zeigt die     überlegenheit    der neuen  Verbindung. Die Daten der Tabelle wurden auf fol  gende Weise gesammelt:    Es wurden verschiedene Stabilisierungsmateria  lien hergestellt, von denen verschiedene in den Rah  men der vorliegenden Erfindung fallen und andere  mit bekannten Materialien hergestellt waren. Mit  jedem Gemisch wurden je zehn     Pressverbindungen     hergestellt, und zwar mit einer verzinnten Kupfer  klemme und einem     Aluminiumleiter.    Die ganze  Gruppe von     Klemmen    wurde dann in einen Ofen  gebracht, der 100 Tage lang auf 100  C gehalten  wurde. Ein- bis     zweimal    je 24 Stunden wurden die  Versuchsstücke aus dem Ofen herausgenommen und  auf Zimmertemperatur abgekühlt.

   In     bestimmten     Zeitintervallen wurden die Klemmen     geprüft,    um  ihren elektrischen Widerstand     festzustellen,    wozu ein  Strom von 101 Ampere durch die Verbindung gelei  tet und der Spannungsabfall in     Millivolt    gemessen  wurde.

    
EMI0003.0014     
  
    <I>Tabelle</I>
<tb>  Millivolt <SEP> Spannungsabfall
<tb>  Gemisch <SEP> <I>zu <SEP> Anfang <SEP> nach <SEP> 100 <SEP> Tagen</I> <SEP> Versuch
<tb>  Min. <SEP> Mittel <SEP> Max. <SEP> Min. <SEP> Mittel <SEP> Max. <SEP> Nr.
<tb>  90% <SEP> Ni <SEP> 50 <SEP> 50 <SEP> 50 <SEP> 50 <SEP> 60 <SEP> 70 <SEP> 219
<tb>  101/o <SEP> Oleinsäure <SEP> '
<tb>  50% <SEP> Ni <SEP> 4,0 <SEP> <B><I>5,0 <SEP> 5,5</I></B> <SEP> 9 <SEP> 10 <SEP> 11 <SEP> 212
<tb>  50% <SEP> Oleinsäure <SEP> 225% <SEP> Ni <SEP> 4,0 <SEP> <B>6,0 <SEP> <I>5,0</I></B> <SEP> 7 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 172
<tb>  75 <SEP> % <SEP> Oleinsäure <SEP> 50% <SEP> Ni <SEP> 4,0 <SEP> 4,5 <SEP> <B><I>5,0</I></B> <SEP> 10 <SEP> <B><I>15,5</I></B> <SEP> 37 <SEP> 208
<tb>  50% <SEP> Linolsäure <SEP> 500/<B><I>9</I></B> <SEP> Ni <SEP> 4,2 <SEP> <B><I>5,0</I> <SEP> 6,

  0</B> <SEP> 8 <SEP> 16 <SEP> 22 <SEP> 210
<tb>  50% <SEP> Linolensäure <SEP> 50-% <SEP> Zn <SEP> <B><I>5,5</I> <SEP> 6,0 <SEP> 7,0</B> <SEP> 10 <SEP> 14 <SEP> 23 <SEP> 192
<tb>  50% <SEP> Oleinsäure <SEP> 50% <SEP> Fe <SEP> <B><I>5,0</I> <SEP> 6,0 <SEP> 7,0</B> <SEP> 18 <SEP> 32 <SEP> 58 <SEP> 201
<tb>  50% <SEP> Oleinsäure <SEP> 90% <SEP> Ni <SEP> 6 <SEP> 7 <SEP> 8 <SEP> <B>9,6 <SEP> 12,7 <SEP> 15,6</B> <SEP> 254
<tb>  10% <SEP> Oleinsäure <SEP> 90% <SEP> Ni
<tb>  10% <SEP> teilweise <SEP> hydrierter <SEP> 6 <SEP> 8 <SEP> 10 <SEP> 16 <SEP> 22 <SEP> 43 <SEP> 256
<tb>  Oleinsäureester
<tb>  <B><I>5011o,</I></B> <SEP> Ni <SEP> 4,5 <SEP> <B>6,0 <SEP> 7,0</B> <SEP> 14 <SEP> 21 <SEP> 27 <SEP> 160
<tb>  50% <SEP> Vaseline <SEP> 500/a <SEP> Ni <SEP> 4,0 <SEP> <B><I>5,0</I> <SEP> 7,5</B> <SEP> 35 <SEP> 76 <SEP> <B>1</B>17 <SEP> 165
<tb>  50% <SEP> Silikon <SEP> 50% <SEP> Zn <SEP> <B>3,

  0</B> <SEP> 4,5 <SEP> 6 <SEP> 11 <SEP> 21 <SEP> 34 <SEP> 19
<tb>  50% <SEP> Vaseline <SEP> Oleinsäure <SEP> (ohne <SEP> Metall- <SEP> 7,5 <SEP> 10 <SEP> 14,5 <SEP> 18,5 <SEP> 50 <SEP> 87 <SEP> 170
<tb>  partikel)
<tb>  Vaseline <SEP> (ohne <SEP> Metall- <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 23 <SEP> 85 <SEP> 145 <SEP> @\ <SEP>   partikel)
<tb>  * <SEP> Letzte <SEP> Messung <SEP> des <SEP> Spannungsabfalles <SEP> in <SEP> Millivolt <SEP> nach <SEP> 119 <SEP> Tagen         Aus den Daten der Tabelle geht hervor, dass die  Verbindungen, bei denen Nickel oder Zink und eine  ungesättigte Fettsäure verwendet wurden, eine sehr  gute     elektrische    Leitfähigkeit besitzen,

   und dass von       diesen        diejenigen        vom        Versuch        Nr.        219        mit        90%        Ni          und        10%        Oleinsäure        hervorragend        sind.        Bei        diesen     besondern     Mustern    wurden die Versuche noch über  die Periode von<B>100</B> Tagen hinaus weiter fortgesetzt,  wobei es sich zeigte,

   dass nach zweieinhalb Jahren  fortgesetztem Temperaturwechsel der Spannungs  abfall in     Millivolt    auf nahezu demselben Niveau wie  am Ende des 100 Tage dauernden Versuchs blieb.  Nach zweieinhalb Jahren war sogar der Spannungs  abfall bei den Mustern des Versuches Nr. 219 nicht  wesentlich höher als die nach 100 Tagen gemessenen  7     Millivolt.     



  Die genauen Ursachen für diese hervorragenden  Resultate sind zwar nicht genau bekannt; es wird  aber vermutet, dass die unten beschriebenen Faktoren  eine Rolle spielen. Die nachfolgende theoretische  Erörterung ist daher nicht verbindlich.    Ungesättigte Fettsäuren weisen mindestens eine  doppelte Bindung auf und besitzen dank diesen eine  Affinität zu Sauerstoff. Es ist     möglich,    dass die unge  sättigte Fettsäure in der     aufgepressten    Verbindung  den Sauerstoff bindet, der sich sonst mit dem Alumi  nium zu     A1203    verbinden würde. Ferner haben un  gesättigte Fettsäuren gute     belagbildende    Eigenschaf  ten und haben die Neigung, die Oberfläche der Hülse  und des Leiters mit einem monomolekularen Belag  zu überziehen.

   Beim     Aufpressen    werden die Hülse  und der Leiter zusammengepresst und es wird dieser  Belag wahrscheinlich bei den Stellen engster Berüh  rung durchbrochen. In der Umgebung der metalli  schen Berührungsflächen bleibt dagegen der Belag  intakt und wirkt wahrscheinlich als antioxydierender  Schmierbelag, der einen Zutritt von Sauerstoff zu den  Berührungsstellen verhütet. Nach obiger     Theorie    hat  daher die ungesättigte Fettsäure eine doppelte Wir  kung, indem sie erstens die Aluminiumoberfläche be  deckt und die eigentliche     Pressverbindung    abdichtet  und indem sie zweitens den Sauerstoff bindet, der  sonst     eine        Bildung    von     A1203    hervorrufen würde.

      Ein Vergleich der Resultate der Versuche 254  und 256 stützt die Theorie, dass eine ungesättigte  Fettsäure Sauerstoff bindet und so die Bildung von       M203    verhütet. Beim Versuch Nr. 256 ist ein Ge  misch von     Nickelteilchen    und dem     im    Handel unter  der Markenbezeichnung      Crisco     erhältlichen Koch  fett verwendet worden. Dieser Stoff besteht zur  Hauptsache aus teilweise hydriertem     Oleinsäureester,     so dass erwartet werden konnte, dass er sich etwa  wie     Oleinsäure    verhalten würde.

   Der Stoff hat aber  viel weniger Doppelbindungen als     Oleinsäure    und ist  daher weniger Sauerstoff aufnahmefähig als     Olein-          säure.    Die Resultate zeigen, dass erwartungsgemäss die       mit        einem        Gemisch        von        90%        Ni        und        100/a         Crisco      (Versuch 256)

   hergestellten     Verbindungen    schlechter         sind        als        die        mit        90%        Ni        und        10%        Oleinsäure        her-          gestellten    Verbindungen (Versuche 219 und 254).  



  Die ungesättigte Fettsäure allein genügt aber  nicht, um den elektrischen Widerstand der     aufgepress-          ten    Verbindung zu stabilisieren, wie die Resultate aus  Versuch Nr.<B>170</B> in Tabelle lehren. Die Metallpartikel  sind wesentlich und von den untersuchten Metallen  gab Nickel die besten Resultate. Wie schon erwähnt,  werden die Nickelpartikel in die Hülse und in den  Leiter und wenn dieser verseht ist, auch in die  einzelnen Drähte eingebettet. Man kann daraus  schliessen, dass diese Partikel wie leitende Brücken  wirken.  



  Der Ausdruck  Aluminium , wie er in obigem  verwendet ist, soll die bekannten, zur Hauptsache  aus Aluminium bestehenden Legierungen, wie sie zur  Herstellung von elektrischen Leitern und von Klem  men verwendet werden, miteinschliessen. Gleicher  weise soll der Ausdruck  Kupfer  die zur Hauptsache  aus Kupfer bestehenden bekannten Materialien um  fassen. Die Ausdrücke  Nickel  und  Zink  um  fassen Materialien, welche mehrheitlich oder ganz  aus Nickel oder Zink bestehen.



  The present invention relates to a method for producing an electrical press connection between two conductors, at least one of which is made of aluminum, a stabilization mass for implementation of the method and electrical press connection produced by the method.



  It is common in electrical engineering to make connections between conductors and the cores to be connected to them by pressing a sleeve onto the conductor. The sleeve can either form part of a clamp or a cable lug or be formed as part of a connector between two wire ends. In most cases, such compounds with a pressed-on sleeve have good electrical conductivity and strength, and they do not come off when they are subjected to vibrations.

   The connection can be established in a simple manner; For this purpose, only the end of the wire needs to be inserted into the sleeve, after which it is pressed onto the wire by means of a pressing tool or a pressing device. For these reasons, these connections have found widespread use in electrical engineering and in many cases have replaced other connections.



  If both the conductor and the sleeve are made of copper, which is often the case, simply pressing on the sleeve is sufficient to establish a permanently strong and electrically conductive connection. However, it has been shown that where either the sleeve or the conductor is made of aluminum, the electrical resistance of the press connection between the conductor and the pressed-on sleeve is slightly greater immediately after pressing than with a pressed-on copper-copper connection corresponding size.

   In addition, it has been shown that the electrical resistance of a press connection in which at least one part consists of aluminum increases over time, the temperature cycle accelerating this process even further. The temperature cycle, which means the alternating heating and cooling of the connection, occurs with an intermittent passage of current through the connection. In particular those press connections in which one of the links is made of aluminum and the other is made of copper, show this phenomenon to a particularly high degree; however, it also occurs in connections between aluminum and aluminum, albeit not to the same extent as with aluminum on copper.



  The main cause of the poor properties of the connections with aluminum links is probably the formation of A1203. The connection is likely to loosen as a result of the temperature cycle, which causes the pressed-on parts to expand and shrink, so that air and moisture can penetrate the contact surfaces between the conductor and the sleeve, form A1203 there and reduce the electrical conductivity of the connection.

    This theory is supported by the observation that press connections of aluminum and copper, especially those with a copper sleeve and aluminum conductor, deteriorate particularly quickly, since the materials used have different coefficients of thermal expansion. In accordance with this theory, it is to be expected that the effect of the thermal cycle, and thus the oxidation, is greater when the sleeve and conductor have different thermal expansion coefficients than where the sleeve and conductor have the same expansion coefficient.

    It is also possible, especially if the connection consists of aluminum on copper, that a galvanic element forms when these two dissimilar metals come into close contact and the metals corrode galvanically.



  It is known that a greasy mass containing solid particles in the sleeve or a layer of such a mass smeared onto the conductor end before pressing reduces the electrical resistance of the press connection and keeps it constant for a longer time than is otherwise the case without such a mass . Vaseline is usually used as a greasy mass and various solid materials, such as. B. zinc and graphite have been proposed as stabilizing materials. These stabilizing materials are beneficial in that they improve the initial electrical conductivity of the press connection and suppress its tendency to increase its resistance.

   These metal particles probably increase the initial conductivity of the connection through the abrasive and scratching effect they exert on the aluminum surface, partially removing the A120. Layer and exposing the pure aluminum. But even with connections with these known masses, the resistance increases under the influence of variable temperature. There is therefore a need for a more effective stabilizer for electrical compression connections in which at least one member is made of aluminum, with which the resistance of such a connection can be stabilized to such an extent that it can be compared with that of a copper-copper connection is equivalent.



  An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing.



       1 shows a cable lug and a conductor before the cable lug is pressed onto the conductor, and FIG. 2 shows the completed connection in which the cable lug is pressed onto the conductor.



  In the figures, 1 is the cable lug with a sleeve 4 and a connecting lug 2. This cable lug is made of tinned copper and the sleeve is soldered on the upper side. The insulation has already been removed from the individual wires 6 of the aluminum conductor of the cable. A mixture 8 consisting of an unsaturated fatty acid and nickel-containing particles has been attached to and between the individual strands.



  The conductor end prepared in this way is now pushed into the sleeve 4, whereupon it is pressed onto the cable. Special pliers, not shown, are used for pressing on, with the help of which deep grooves are pressed into the sleeve. As a result of this pressing, the individual strands are pressed onto one another and against the inner wall of the sleeve, to such an extent that there is a metallic contact between these parts.

   The nickel-containing particles mixed into the mass are pressed into the metal surfaces and form bridges for the current transfer, while the unsaturated fatty acid ensures that the initially low contact resistance is maintained, probably by preventing oxidation. It has been shown that electrical compression connections with an aluminum sleeve or with an aluminum conductor, with a low initial resistance and very good stability, can be produced if a stabilizing material containing an unsaturated fatty acid and metal particles is used.

   For example, oleic acid and nickel or zinc particles are mixed in a ratio of 90% Ni or Zn and 10% oleic acid. This mixture is distributed over the end of the conductor and, in the case of a stranded conductor, also placed between the individual wires,

   after which the end of the conductor is inserted into the sleeve and this is pressed onto the conductor. The nickel or zinc particles should be at least so small that they can be forced through a 200-mesh screen and preferably through a 300-mesh screen. If desired or necessary, however, particles that are slightly larger than those driven through a 200-mesh screen can also be used.

   Microscopic examinations of sections of pressed connections have shown that some of the nickel or zinc particles have penetrated both the surface of the sleeve and the surface of the conductor and therefore serve as electrically conductive bridges between the contact surface of the sleeve and the conductor. In the case of multi-wire conductors, it has been shown that the nickel or zinc particles slide between the wires and form conductive bridges between adjacent wires. The nickel or zinc particles should therefore not be so large that they can no longer be embedded in this way.



  Although oleic acid deserves preference as an unsaturated fatty acid, good results have also been obtained with linoleic acid and with linolenic acid. A mixing ratio of 10% unsaturated fatty acid and 90% metal parts was preferably used, but it has been shown that these proportions are not critical.

   Mixtures with 90% acid and 10% metal have also been used with good success. Both components must be present in sufficient quantities and only if the above-mentioned extreme limits are exceeded is there either too little fatty acid or there are insufficient metal particles.

   However, various inert materials such as silicone grease, vase line or bentonite can also be added to the mixture in order to give the mixture the desired consistency. The addition of such materials, however, appears to impair the resistance-stabilizing effect of the mixture of the fatty acid with the metal particles.



  If only a single conductor is pressed into the sleeve, it is sufficient to dip the end of this conductor into the mixture of acid and metal particles or to distribute the mixture on the inside of the sleeve before it is pressed on. If, on the other hand, a stranded conductor with several wires is used, it is worthwhile to invest some effort in applying the mixture both between the individual wires and on the outer surface of the same.

   A braided conductor is preferably prepared before being pressed on in such a way that a cup or thimble, the diameter of which is only slightly larger than that of the conductor, is filled with the mixture, after which the end of the conductor is inserted and moved back and forth, so that acid and metal parts get between the wires. If, on the other hand, the sleeve is filled with the acid-metal mixture, the braided conductor is moved back and forth before pressing it so that the mixture is evenly distributed between the wires.



  The table shows the superiority of the new connection. The data in the table was collected in the following manner: Various stabilizing materials were prepared, various of which fall within the scope of the present invention and others were made with known materials. Ten press connections were made with each mixture using a tinned copper clamp and an aluminum conductor. The entire group of clamps was then placed in an oven held at 100 ° C for 100 days. Once or twice every 24 hours, the test pieces were taken out of the oven and cooled to room temperature.

   At certain time intervals, the terminals were tested to determine their electrical resistance, for which a current of 101 amps was passed through the connection and the voltage drop was measured in millivolts.

    
EMI0003.0014
  
    <I> table </I>
<tb> millivolt <SEP> voltage drop
<tb> Mixture <SEP> <I> to <SEP> beginning <SEP> after <SEP> 100 <SEP> days </I> <SEP> attempt
<tb> Min. <SEP> Mean <SEP> Max. <SEP> Min. <SEP> Mean <SEP> Max. <SEP> No.
<tb> 90% <SEP> Ni <SEP> 50 <SEP> 50 <SEP> 50 <SEP> 50 <SEP> 60 <SEP> 70 <SEP> 219
<tb> 101 / o <SEP> Oleic acid <SEP> '
<tb> 50% <SEP> Ni <SEP> 4.0 <SEP> <B> <I> 5.0 <SEP> 5.5 </I> </B> <SEP> 9 <SEP> 10 < SEP> 11 <SEP> 212
<tb> 50% <SEP> oleic acid <SEP> 225% <SEP> Ni <SEP> 4.0 <SEP> <B> 6.0 <SEP> <I>5.0</I> </B> <SEP> 7 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 172
<tb> 75 <SEP>% <SEP> oleic acid <SEP> 50% <SEP> Ni <SEP> 4.0 <SEP> 4.5 <SEP> <B> <I> 5.0 </I> < / B> <SEP> 10 <SEP> <B><I>15,5</I> </B> <SEP> 37 <SEP> 208
<tb> 50% <SEP> Linoleic acid <SEP> 500 / <B> <I> 9 </I> </B> <SEP> Ni <SEP> 4,2 <SEP> <B> <I> 5, 0 </I> <SEP> 6,

  0 </B> <SEP> 8 <SEP> 16 <SEP> 22 <SEP> 210
<tb> 50% <SEP> Linolenic Acid <SEP> 50-% <SEP> Zn <SEP> <B> <I> 5.5 </I> <SEP> 6.0 <SEP> 7.0 </ B > <SEP> 10 <SEP> 14 <SEP> 23 <SEP> 192
<tb> 50% <SEP> oleic acid <SEP> 50% <SEP> Fe <SEP> <B> <I> 5.0 </I> <SEP> 6.0 <SEP> 7.0 </B> <SEP> 18 <SEP> 32 <SEP> 58 <SEP> 201
<tb> 50% <SEP> oleic acid <SEP> 90% <SEP> Ni <SEP> 6 <SEP> 7 <SEP> 8 <SEP> <B> 9.6 <SEP> 12.7 <SEP> 15, 6 </B> <SEP> 254
<tb> 10% <SEP> oleic acid <SEP> 90% <SEP> Ni
<tb> 10% <SEP> partially <SEP> hydrogenated <SEP> 6 <SEP> 8 <SEP> 10 <SEP> 16 <SEP> 22 <SEP> 43 <SEP> 256
<tb> Oleic acid ester
<tb> <B><I>5011o,</I> </B> <SEP> Ni <SEP> 4.5 <SEP> <B> 6.0 <SEP> 7.0 </B> <SEP > 14 <SEP> 21 <SEP> 27 <SEP> 160
<tb> 50% <SEP> Vaseline <SEP> 500 / a <SEP> Ni <SEP> 4.0 <SEP> <B> <I> 5.0 </I> <SEP> 7.5 </ B > <SEP> 35 <SEP> 76 <SEP> <B> 1 </B> 17 <SEP> 165
<tb> 50% <SEP> silicone <SEP> 50% <SEP> Zn <SEP> <B> 3,

  0 </B> <SEP> 4.5 <SEP> 6 <SEP> 11 <SEP> 21 <SEP> 34 <SEP> 19
<tb> 50% <SEP> Vaseline <SEP> Oleic acid <SEP> (without <SEP> metal <SEP> 7.5 <SEP> 10 <SEP> 14.5 <SEP> 18.5 <SEP> 50 < SEP> 87 <SEP> 170
<tb> particle)
<tb> Vaseline <SEP> (without <SEP> metal <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 23 <SEP> 85 <SEP> 145 <SEP> @ \ <SEP> particles)
<tb> * <SEP> Last <SEP> measurement <SEP> of the <SEP> voltage drop <SEP> in <SEP> millivolt <SEP> after <SEP> 119 <SEP> days The data in the table shows that the Compounds in which nickel or zinc and an unsaturated fatty acid were used have very good electrical conductivity,

   and that of these, those from Run No. 219 with 90% Ni and 10% oleic acid are excellent. With these special samples, the tests were continued beyond the period of <B> 100 </B> days, and it was found that

   that after two and a half years of continued temperature change, the voltage drop in millivolts remained at almost the same level as at the end of the 100-day test. After two and a half years, even the voltage drop in the samples from experiment No. 219 was not significantly higher than the 7 millivolts measured after 100 days.



  The exact reasons for these excellent results are not exactly known; however, it is believed that the factors described below play a role. The following theoretical discussion is therefore not binding. Unsaturated fatty acids have at least one double bond and, thanks to them, have an affinity for oxygen. It is possible that the unsaturated fatty acid in the pressed connection binds the oxygen that would otherwise combine with the aluminum to form A1203. Furthermore, unsaturated fatty acids have good coating-forming properties and tend to coat the surface of the sleeve and the conductor with a monomolecular coating.

   When pressing on, the sleeve and the conductor are pressed together and this coating is likely to break through at the points of closest contact. In the vicinity of the metallic contact surfaces, however, the coating remains intact and probably acts as an antioxidant lubricating coating that prevents oxygen from reaching the points of contact. According to the above theory, the unsaturated fatty acid therefore has a double effect: firstly, it covers the aluminum surface and seals the actual press connection and, secondly, it binds the oxygen that would otherwise cause the formation of A1203.

      A comparison of the results of experiments 254 and 256 supports the theory that an unsaturated fatty acid binds oxygen and thus prevents the formation of M203. Run No. 256 used a mixture of nickel particles and the cooking fat available commercially under the trademark Crisco. This substance consists mainly of partially hydrogenated oleic acid ester, so it could be expected that it would behave somewhat like oleic acid.

   However, the substance has far fewer double bonds than oleic acid and is therefore less able to absorb oxygen than oleic acid. The results show that, as expected, those with a mixture of 90% Ni and 100 / a Crisco (test 256)

   The compounds produced are worse than the compounds produced with 90% Ni and 10% oleic acid (experiments 219 and 254).



  However, the unsaturated fatty acid alone is not enough to stabilize the electrical resistance of the pressed connection, as the results from experiment no. 170 in the table show. The metal particles are essential and of the metals examined, nickel gave the best results. As already mentioned, the nickel particles are embedded in the sleeve and in the conductor and, if this is provided, also in the individual wires. One can conclude that these particles act like conductive bridges.



  The term aluminum, as used in the above, is intended to include the known alloys, consisting mainly of aluminum, as used for the production of electrical conductors and terminals. In the same way, the term copper is intended to encompass the known materials consisting mainly of copper. The terms nickel and zinc encompass materials that consist mainly or entirely of nickel or zinc.

 

Claims (1)

PATENTANSPROCHE I. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Pressverbindung zwischen zwei Leitern, wovon min destens einer aus Aluminium besteht, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Masse zur Stabilisierung des elek trischen Widerstandes auf das eine Ende des einen Leiters gegeben wird, dass dieser Leiter mit dem zwei ten Leiter in Berührung gebracht wird und dass die zwei Leiter zusammengepresst werden. Il. Stabilisierungmasse zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass sie aus einem Gemisch besteht, wel ches Nickel- oder Zinkteilchen und eine ungesättigte Fettsäure enthält. PATENT CLAIM I. A method for producing an electrical press connection between two conductors, of which at least one consists of aluminum, characterized in that a mass to stabilize the electrical resistance is given to one end of one conductor, that this conductor with the two ten conductor is brought into contact and that the two conductors are pressed together. Il. Stabilizing mass for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it consists of a mixture which contains nickel or zinc particles and an unsaturated fatty acid. III. Nach dem Verfahren nach Patentanspruch I hergestellte elektrische Pressverbindung. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als Stabilisierungsmasse ein Ge misch verwendet wird, welches Nickel- oder Zink teilchen und eine ungesättigte Fettsäure enthält. 2. Stabilisierungsmasse nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis der Teilchen zur ungesättigten Fettsäure im Bereich von 1 zu 9 bis 9 zu 1 liegt. 3. Stabilisierungsmasse nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen solche Dimensionen aufweisen, dass sie durch ein 300- Maschensieb passieren. 4. III. Electrical press connection produced by the method according to patent claim I. SUBClaims 1. The method according to claim I, characterized in that a mixture is used as a stabilizing mass, which contains nickel or zinc particles and an unsaturated fatty acid. 2. Stabilizing compound according to claim 1I, characterized in that the weight ratio of the particles to the unsaturated fatty acid is in the range from 1: 9 to 9: 1. 3. Stabilizing mass according to claim 1I, characterized in that the particles have such dimensions that they pass through a 300 mesh sieve. 4th Stabilisierungsmasse nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ungesättigte Fett säure Oleinsäure ist. 5. Stabilisierungsmasse nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die ungesättigte Fett säure Linolsäure ist. 6. Stabilisierungsmasse nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass die ungesättigte Fett säure Linolensäure ist. Stabilizing compound according to claim 11, characterized in that the unsaturated fatty acid is oleic acid. 5. Stabilizing compound according to claim II, characterized in that the unsaturated fatty acid is linoleic acid. 6. Stabilizing mass according to claim 1I, characterized in that the unsaturated fatty acid is linolenic acid.
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