DE1190199B - Use of an alloy based on silver and / or copper as a material for electrical contacts - Google Patents

Use of an alloy based on silver and / or copper as a material for electrical contacts

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DE1190199B
DE1190199B DES55296A DES0055296A DE1190199B DE 1190199 B DE1190199 B DE 1190199B DE S55296 A DES55296 A DE S55296A DE S0055296 A DES0055296 A DE S0055296A DE 1190199 B DE1190199 B DE 1190199B
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electrical contacts
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Dr Techn Habil Horst Schreiner
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021Composite material
    • H01H1/023Composite material having a noble metal as the basic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C5/00Alloys based on noble metals
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

Verwendung einer Legierung auf Silber-und/oder Kupferbasis als Werkstoff für elektrische Kontakte Bei Selbstschaltern, insbesondere bei Leitungsschutzschaltern, die aus den bisher bekannten Kontaktwerkstoffen hergestellt sind, tritt bei Kurzschlußabschaltungen oder wenn die geöffneten Kontakte bei Kurzschluß geschlossen werden, oft ein Verschweißen der Kontakte auf. Dieses kann zu Funktionsstörungen der Schalter führen.Use of an alloy based on silver and / or copper as the material for electrical contacts with automatic switches, especially with miniature circuit breakers, which are made from the previously known contact materials, occurs in the event of short-circuit shutdowns or if the open contacts are closed in the event of a short circuit, often welding of contacts. This can cause the switches to malfunction.

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer Legierung aus mindestens drei Metallkomponenten, die im flüssigen Zustand eine unbeschränkte Mischbarkeit aufweisen, und von denen zwei aus den Elementen Blei, Wismut, Zinn oder Gallium bestehen und auf 2 bis 30% bemessen sind, und bei der die Metallkomponenten, die mit diesen Elementen im flüssigen Zustand unbeschränkt mischbar sind, aus den Metallen Silber und/oder Kupfer bestehen, als Werkstoff für elektrische Kontakte, insbesondere für Leitungsschutzschalter. Mit besonderem Vorteil wird eine Silber-Kupfer-Blei-Legierung mit einem Gehalt von 2 bis 30% Blei, Rest Silber und Kupfer verwendet.The invention relates to the use of an alloy of at least three metal components that have unlimited miscibility in the liquid state have, and two of which are made up of the elements lead, bismuth, tin or gallium exist and are rated at 2 to 30%, and in which the metal components that are infinitely miscible with these elements in the liquid state, from the metals Silver and / or copper exist as a material for electrical contacts, in particular for circuit breakers. A silver-copper-lead alloy is particularly advantageous with a content of 2 to 30% lead, the remainder silver and copper.

Es sind bereits Kontaktwerkstoffe bestehend aus mindestens drei Metallkomponenten, die im flüssigen Zustand unbeschränkt mischbar sind, bekannt, so z. B. Kontaktlegierungen aus Kupfer, Silber und Wismut mit einem Gehalt von 5 bis 60 % Wismut oder aus 10 bis 50% Silber, 1,5 bis 5 % Zinn und 45 bis 88 0/0 Kupfer. Auch Kontaktstücke für Leistungsschalter, die aus 1 bis 10 % Blei, 12 bis 27 % Cadmium, Rest Silber und gegebenenfalls Kupfer bestehen, sind bekannt. Solche Kontaktwerkstoffe neigen zur Oberflächenoxydation, die zu einer Vergrößerung des Übergangswiderstandes führt. Im Gegensatz hierzu bleiben bei Verwendung von Legierungen in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen die Kontaktwerkstoffe auch nach vielen Kurzschlußschaltungen metallisch blank. Es treten überraschenderweise keine nennenswerten Oberflächenoxydationen auf. Diese Oxydationsbeständigkeit beruht auf den verhältnismäßig hohen Dampfdrücken der niedrigschmelzenden Metalle, die zur Folge haben, daß der sich beim Auftreten der flüssigen Phase bildende Metalldampf die Kontaktfläche vor Oxydation schützt. Die Kontaktoberflächen behalten daher nach schweren Belastungen ein metallisch glänzendes Aussehen. Die Verhinderung der Bildung von Oberflächenoxydschichten ist deshalb besonders wichtig, weil dadurch unerwünschte Vergrößerungen des übergangswiderstandes im Kontaktgebiet vermieden werden.There are already contact materials consisting of at least three metal components, which are infinitely miscible in the liquid state, known such. B. Contact alloys from copper, silver and bismuth with a content of 5 to 60% bismuth or from 10 up to 50% silver, 1.5 to 5% tin and 45 to 88% copper. Also contact pieces for Circuit breakers made from 1 to 10% lead, 12 to 27% cadmium, and the remainder silver possibly made of copper are known. Such contact materials tend to Surface oxidation, which leads to an increase in the contact resistance. In contrast, when using alloys in the inventive Compositions the contact materials metallic even after many short circuits blank. Surprisingly, there are no surface oxidations worth mentioning on. This resistance to oxidation is based on the relatively high vapor pressures of the low-melting metals, which have the consequence that when they occur The metal vapor forming the liquid phase protects the contact surface from oxidation. The contact surfaces therefore retain a metallic sheen after heavy loads Appearance. The prevention of the formation of surface oxide layers is therefore especially important because this increases the contact resistance undesirably be avoided in the contact area.

Ein besonderer Vorteil, der bei Verwendung von Legierungen in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bei der erfindungsgemäßen Verwendung auftritt, liegt insbesondere darin, daß die bei der Strombelastung des Kontaktwerkstoffes entstehende flüssige Phase bis zu verhältnismäßig tiefen Temperaturen im Engegebiet der Kontakte erhalten bleibt, so daß während einer verhältnismäßig langen Zeit die Kontakte mit kleiner Öffnungskraft wieder getrennt werden können. Diese Wirkung wird bereits erzielt, wenn nur für einen der Kontakte eine erfindungsgemäß zusammengesetzte Legierung verwendet wird und der Gegenkontakt aus einem anderen Kontaktmaterial, z. B. aus Kupfer, besteht. Entsprechend genügt es bei Kontakten mit Doppelunterbrechung, wenn entweder für die bewegliche Brücke oder für beide Festkontakte Legierungen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden.A particular advantage that comes with the use of alloys in the composition according to the invention occurs when used according to the invention, lies in the fact that the current load on the contact material resulting liquid phase down to relatively low temperatures in the constriction area the contacts is maintained, so that during a relatively long time Contacts with a small opening force can be separated again. This effect is already achieved if a composite according to the invention is only used for one of the contacts Alloy is used and the mating contact is made of a different contact material, z. B. made of copper. Accordingly, in the case of contacts with double interruption, it is sufficient if either for the movable bridge or for both fixed contacts alloys the composition of the invention can be used.

Die Metallkomponenten Blei, Wismut, Zinn oder Gallium können in der höherschmelzenden Komponente eingelagert sein; es kann aber auch der umgekehrte Fall vorliegen. In. beiden Fällen handelt es sich um ein Einlagerungsverbundmetall. Die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung kann aber auch als ein Durchdringungsverbundmetall vorliegen, bei dem die Komponenten jeweils zusammenhängende Gerüste bilden, die räumlich ineinandergeschoben sind.The metal components lead, bismuth, tin or gallium can be used in the higher melting component be incorporated; but it can also do the reverse Case. In. in both cases it is an intercalation composite metal. The alloy to be used according to the invention can, however, also be used as a penetrating composite metal present, in which the components each form coherent frameworks that are spatially nested.

Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen kann auf dem Schmelzwege oder auf dem Sinterwege erfolgen. Das letztere Verfahren ist deshalb besonders vorteilhaft, weil es die Herstellung von Fertigformteilen ermöglicht. Zur weiteren Erläuterung seien noch die folgenden beiden Beispiele angegeben: Beispiel 1 Ein Pulvergemisch aus 80% Silber, 5% Kupfer und 15% Blei wird mit 1 t/cm2 verpreßt; die Preßdichte beträgt 7,16 g/cms. Anschließend wird bei 500°C eine halbe Stunde in Wasserstoff gesintert; die Sinterdichte beträgt 7,50 g/cms. Durch Nachpressen mit 10 t/cm2 erreicht man eine Enddichte von 10,4 g/cm9.The production of the alloys to be used according to the invention can take place on the melting route or on the sintering route. The latter procedure is therefore particularly advantageous because it enables the production of finished molded parts. To the The following two examples are given for further explanation: Example 1 A powder mixture of 80% silver, 5% copper and 15% lead is pressed at 1 t / cm2; the pressed density is 7.16 g / cms. This is followed by half an hour at 500 ° C sintered in hydrogen; the sintered density is 7.50 g / cms. By repressing with 10 t / cm2 a final density of 10.4 g / cm9 is achieved.

Beispiel 2 Ein Gemisch aus einem Silber-Kupfer-Legierungspulver und Bleipulver im Mischungsverhältnis 87: 3: 10 wird mit 1 t,/cm2 verpreßt; die Preßdichte beträgt 6,99 g/cms. Die Sinterung wird bei 500° C während einer halben Stunde in Wasserstoff durchgeführt; hierbei wird eine Sinterdichte von 8,12 g/cmg erreicht. Durch Nachpressen mit 10 t/cm2 erzielt man eine Enddichte von 10,5 g/cms.Example 2 A mixture of a silver-copper alloy powder and lead powder in a mixing ratio of 87: 3: 10 is pressed at 1 t / cm2; the pressed density is 6.99 g / cms. Sintering is carried out in hydrogen at 500 ° C. for half an hour; a sintered density of 8.12 g / cmg is achieved here. By pressing with 10 t / cm2 a final density of 10.5 g / cms can be achieved.

Claims (3)

Patentansprüche: 1. Verwendung einer Legierung aus mindestens drei Metallkomponenten, die im flüssigen Zustand eine unbeschränkteMischbarkeit aufweisen, und von denen zwei aus den Elementen Blei, Wismut, Zinn oder Gallium bestehen und auf 2 bis 30 % bemessen sind, und bei der die Metallkomponenten, die mit diesen Elementen im flüssigen Zustand unbeschränkt mischbar sind, aus den Metallen Silber und/oder Kupfer bestehen, als Werkstoff für elektrische Kontakte, insbesondere für Leitungsschutzschalter. Claims: 1. Use of an alloy of at least three Metal components that have unlimited miscibility in the liquid state, and two of which consist of the elements lead, bismuth, tin or gallium and are dimensioned to 2 to 30%, and in which the metal components with these Elements in the liquid state are freely miscible from the metals silver and / or copper exist as a material for electrical contacts, in particular for Circuit breaker. 2. Verwendung einer Legierung der in Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung, die jedoch aus 2 bis 30% Blei, Rest Silber und Kupfer bestehen, für den im Anspruch 1 genannten Zweck. 2. Use of an alloy of the type specified in claim 1 Composition, which however consists of 2 to 30% lead, the remainder silver and copper, for the purpose mentioned in claim 1. 3. Verwendung einer Legierung der in Anspruch 1 oder 2 angegebenen Zusammensetzung, die auf dem Sinterwege hergestellt ist, für den im Anspruch 1 genannten Zweck. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 701302, 744 506, 961762; britische Patentschrift Nr. 221770; USA: Patentschriften Nr. 2 379 232, 2 396100.3. Use of an alloy of the claim 1 or 2 specified composition, which is produced by sintering, for the purpose mentioned in claim 1. Publications considered: German Patent Nos. 701302, 744 506, 961762; British Patent No. 221770; USA: Patent Nos. 2,379,232, 2,396,100.
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