DD224717A1 - Werkstoff fuer elektrische kontakte - Google Patents

Abstract

Vorgesehen insbesondere fuer die Niederspannungs- und Schwachstromtechnik. Es werden eine wesentliche Einsparung an Edelmetall bei mindestens gleichbleibender Zuverlaessigkeit und guter Kaltverformbarkeit angestrebt. Aufgabengemaess ist ein Kontaktwerkstoff auf der Basis einer Silberlegierung zu finden, der gegenueber Ag Cu 18 Ni 0,75 einen wesentlich geringeren Silbergehalt und trotzdem ein verbessertes Kontaktverhalten in schwefelhaltiger und oxidierender Atmosphaere aufweist und der gut mechanisch sowie schweisstechnisch verarbeitbar ist. Erfindungsgemaess besteht der Werkstoff aus einer Legierung von 10 bis 20 Masseprozent Zink, 10 bis 15 Masseprozent Kupfer, 0,1 bis 2 Masseprozent Nickel und im uebrigen Silber. Vorzugsweise besteht die Legierung aus 16 Masseprozent Zink, 13 Masseprozent Kupfer, 1 Masseprozent Nickel und im uebrigen Silber. Kontakte aus dieser Legierung besitzen aufgrund der Beigaben von Zink und Nickel eine gute Anlaufbestaendigkeit in schwefelhaltiger und oxidierender Atmosphaere und damit ein verbessertes Kontaktverhalten sowie Schweissverhalten gegenueber der oben genannten Legierung.

Description

/I

Berlin, den 14. 5, 1984 qu-kb 29170/540

Erfinder Ing. Ulrich Oiehm

Dipl„-Ing. Eberhard Hesse Oipl.-Ing. Horst Martin Dipl.-Phys. Dieter Samlenski Dr.-Ing· Heinz Schlegel Dr.-Ing. Harald VV. Stange

Werkstoff für elektrische Kontakte

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Werkstoff für elektrische Kontakte, insbesondere für die Niaderspannungs- und Schwachstromtechnik. Bisher war es allgemein üblich, derartige Kontakte aus Werkstoffen auf der Basis von Edelmetallen herzustellen, beispielsweise Ag Pd 30, Mit der zunehmenden Verknappung von Edelmetallen und der damit verbundenen weiteren Preissteigerung wächst der Zwang zur Edelmetalleinsparung. Ein Weg dazu ist der verstärkte Einsatz edeImetallärtnerer Werkstof fa. Problematisch ist dabei, trotz gesenktem

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Edelmetalianteil nach wie vor unvermindert gute oder noch möglichst bessere Kontaktsigenschaften zu gewährleisten und die Kontakte dauerhaft und sicher zu befestigen.

Charakteristik bekannter technischer Lösungen

Es wurde bereits ein Kontaktwerkstoff gefunden, der aus einer Legierung von 12 bis 22 Masseprozsnt Kupfer, 0,1 bis 3 Masseprozent Nickel und im übrigen Silber besteht. Vorzugsweise besteht die Legierung aus 18 Masseprozent Kupfer, 0,75 Masseprozent Nickal und im übrigen Silber. Nachteilig bei dieser Lösung ist der immer noch zu hohe Silberanteil.

Weiterhin ist ein Kontaktwerkstoff bekannt (DE-AS 2 046 876, C 22 c - 5/00), der aus einer Legierung von 29 Atomprozsnt Zink, 1,71 Atomprozent Aluminium und Rast Silber besteht. Dieser Werkstoff ist verhältnismäßig hart und spröde und daher schlecht kaltverformbar, so daS die Herstellung von Halbzeugen schwierig und teuer ist. Die 29 Atomprozsnt Zink entsprechen ungefähr 20 Masseprozent Zink, so daß hier gleichfalls der Silberanteil immer noch zu hoch ist.

Ziel der Erfindung

Es werden eine wesentliche Einsparung an Edelmetall bei raindestgns gleichbleibender Zuverlässigkeit und guter Kaltverformbarkeit angestrebt.

Darlagung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kontaktwerkstoff für die Niederspannungs- und Schwachstromtechnik auf der Basis einer Silberlegierung zu finden, dassen Silbergehalt im Vergleich zu .Ag Cu 18 Ni 0,75 wesentlich reduziert

ist und der trotzdem ein verbessertes Kontaktverhalten in schwefelhaltiger und oxidierender Atmosphäre aufweist« Der Werkstoff soll gut mechanisch, insbesondere kalt verformbar, und schweißtechnisch verarbeitbar sein.

ErfindungsgemäS wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kontaktwerkstoff aus einer Legierung von 10 bis 20 Ma9seprozent Zink, 10 bis 15 Masseprozant Kupfer, 0,1 bis 2 Masseprozent Nickel und im übrigen Silber besteht. Vorzugsweise wird eine Lagierung Ag Zn 16 Cu 13 Ni 1 gewählt.

Eine weitere bevorzugte Legierung ist Ag Zn 15 Cu 12. Der Zinkbestandteil in der Legierung behindert die Bildung von Schwefelverbindungen auf der Kontaktoberfläche und trägt somit zu einem kleinen und stabilen Kontaktwiderstand bei* Kupfer bringt die positiven Eigenschaften, die den entsprechen binären Legierungen mit Silber eigen sind, wie niedriger Kontaktwiderstand, geringe Frittspannung und gutes Erosionsverhalten bei Ohmscher Last, in die Mehrstoff legierung ein und ermöglicht darüber hinaus die Lösung einer größeren Menge von Nickel in der Silberlegierung. Nickelzusätze können die Erholungstemperatur von bearbeiteten Legierungen der silberreichen Phase stark erhöhen, unterbinden das starke Kornwachstum beim Glühen und verstärken die Aushärtungseffekte· Außerdem verringert Nickel die Oxidation von Kupfer und verbessert die Schweißeigenschaften. In den Fällen, bei denen eine Versprödung de3 geschweißten Bereiches ausgeschlossen und eine hoha Kaltverformbarkeit erhalten werden soll, kann auf Nicke !zusätze verzichtet werden.

Der erfindungsgemäße Kontaktwerkstoff weist gegen einige chemische Angriffsmittel, wie HS und 30_?3ine erhöhte Beständigkeit auf. Gegenüber Werkstoffen, wie Ag Ni 0,1, Ag Cu 10 und Ag Cu 18 Ni 1 wird ein besseres Kontaktverhalten erzielt. Der Werkstoff ist mechanisch gut zu Ein- und Bimetallhalbzeugen verarbeitbar, wie Manteldraht oder plattierte Kontaktstücke, und darüber hinaus gut schweiä- und lötbar.

Ausführungsbaispie1

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von MaSargabnissenan Ausführungsbeispielan näher erläutert. Zur Durchführung dar Messungen wurden Koordinatenschaltervieifachrahmen wahlweise mit Kontaktwerkstoffen Ag Zn 16 Cu 13 Ni 1, Ag Zn 15 Cu 12 und Ag Cu 10 zum Vergleich versehen und im Zeitraffartest 80 h einer erhöhten Schadstoffgemischkonzantration von 3 ppm HS und 11 ppm SO₂ bei 30° C und 75 % relativer Feuchtigkeit ausgesetzt. Anschließend wurden die Kontaktwiderstände nach dem Prinzip der gekreuzten Kontakte mit dar Millivoltraethode (20 mV, 1 kHz) bei einer mittlar8n Kontaktkraft von 30 cN ermittelt· In der Tabelle sind der mittlere Kontaktwiderstand "R₁., seine Standardabweichuna ei sowie Minimal- und Maximalwarte ^R _Km-_n und ^Rv_max ⁱⁿ MilIiohm

dargestellt. Die Ausgangswerte

vor der Schadgasaus

lagerung sind in Klammern angegeben.

Meßgröße

Ag Zn 15 Cu 13 Ni 1

Ag Zn 15 Cu 12

Ag Cu 10

^RK.,ir/^BÄ

175 (18) 229 (1,4)

40

1000

85 (14) 50 (2)

30

200

281 (13) 222 (2,7)

45

2000

Dia besseren Kontakteigenschaften des erfindungagemäßen Werkstoffes sind insbesondere an Hand der maximalen Kontaktwiderstände R_v arkennbar

Ksiax

Claims (3)

Patentanspruch

1. Werkstoff für elektrische Kontakte, insbesondere für die Niederspannungs- und Schwachstromtechnik, dadurch gekennzaichnet, daß derselbe aus einer Legierung von IO bis 20 Masseprozent Zink, 10 bis 15 Masseprozant Kupfer, 0,1 bis 2 Masseprozent Nickel und im übrigen Silber besteht,

2· Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe vorzugsweise aus einer Legierung von 15 Masseprozent Zink, 13 Masseprozent Kupfer, 1 Masseprozent Nickel und im übrigen Silber besteht.

3. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekannzeichnet, daS derselbe vorzugsweise aus einer Legierung von 15 Masseprozent Zink, 12 Masseprozent Kupfer und im übrigen Silber besteht ·