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Korrosions- und anlaufbeständiger Überzug aus einer Zinnlegierung
Die Erfindung betrifft einen korrosionsbeständigen Überzug aus einer Zinnlegierung
für Metallflächen, insbesondere der Kontaktflächen elektrischer Kontaktgeräte.
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Es ist bekannt, Kontakte, die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung
als Grundmetall bestehen, mit versilberten Oberflächen zu versehen, um den übergangswiderstand
zwischen den eigentlichen Kontaktflächen niedrig zu halten. Aus praktischen Gründen
wird. dabei in der Regel das ganze Kontaktstück versilbert und nicht nur die Teile,
an denen der Stromübergang stattfindet. In korrodierender Atmosphäre, besonders
in einer Atmosphäre, die Schwefelverbindungen enthält, wird die Silberoberfläche
unter Bildung von Silberverbindungen angegriffen, besonders von Silbersulfid, das
abblättern und dann erheblich die Funktion der Kontakte beeinflussen kann.
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fällende Teile des Überzugs können unter anderem Überleitungen verursachen,
weil Silbersulfid ein verhältnismäßig guter elektrischer Leiter ist.
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Um die Bildung von Silberverbindungen zu verhindern, ist es bekannt,
die Silberoberflächen der Kontaktteile mit einem schützenden Überzug aus einer Legierung
aus Zinn und Nickel oder Zinn und Kobalt zu versehen. Es ist auch bekannt, eine
schützende Zinnlegierung, die einen höheren übergangswiderstand als Silber hat,
in so dünnen Schichten auf die im Verhältnis zueinander beweglichen Kontaktteile
eines Kontaktgerätes aufzubringen, daß die Legierung an den eigentlichen Kontaktflächen
der Kontaktteile schnell abgenutzt wird, wenn der eine Teil in den anderen eingeführt
wird. Auf diese Weise wird das darunterliegende Silber freigelegt, und der Übergangswiderstand
wird erniedrigt.
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Es hat sich gezeigt, daß die genannten Zinnlegierungen keine befriedigende
Beständigkeit haben, unter ariderem nicht gegen feuchtes Chlorgas und organische
Säuren, wie z. B. Essigsäure. Feuchtes Chlorgas ist beispielsweise in Zellulosefabriken
mit angeschlossenen Bleichanlagen vorhanden; in solchen Anlagen bieten also die
bekannten Überzüge keinen ausreichenden Schutz. Mit einem Überzug nach der Erfindung
werden dagegen die genannten Mängel der bisher bekannten Überzüge aus Zinnlegierungen
beseitigt oder beträöhtlich vermindert.
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Die Erfindung geht von einem Überzug aus mit einer Schichtdicke bis
50 #t aus einer Zinnlegierung aus 40 bis 85,%, vorzugsweise 60 bis 70% Zinn und
15 bis 60,%, vorzugsweise 30 bis 40% Nickel und/oder Kobalt für einen Gegenstand,
dessen Flächen aus einem gegen korrodierende Angriffe, besonders durch Chlorgas,'
organische Säuren und eine Schwefelverbindungen enthaltende Atmosphäre, empfindlichen
Werkstoff, z. B. Silber, bestehen. Dieser Überzug ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß die überzugslegierung zusätzlich noch 0,01 bis 1'%, vorzugsweise 0,05 bis 0,3%
Kadmium enthält. Durch den Zusatz von Kadmium wird erreicht, daß der Überzug nicht
oder nur unbedeutend von Chlorgas und organischen Säuren angegriffen wird. Was den
Widerstand gegen andere Chemikalien, wie Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxyd, Ammoniak,
Stickoxyde u. a. m., betrifft, ist der erfindungsgemäße Überzug mindestens gleichwertig
mit entsprechenden Überzügen ohne Kadmiumgehalt.
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Es ist zweckmäßig, einen Kadmiumgehalt bis. zu 0,3 %, vorzugsweise
ungefähr 0,05 bis 0,3,%, zu verwenden. Ein besonders vorteilhafter Kadmiumgehalt
im Überzug ist ungefähr 0,1,%. Die Dicke der Schichten des Überzugs kann ohne Nachteil
bis zu 50 [, betragen. In den meisten Anwendungsarten gibt aber eine Schichtdicke
bis zu 20 #t einen völlig zufriedenstellenden Schutz. Oft kann die Schichtdicke
wesentlich geringer sein, und zwar von der Größenordnung von einigen Mikron.
In
dem speziellen Fall, wo der erfindungsgemäße Überzug für Kontaktgeräte. verwendetw*d,:
die zwei im Verhältnis zueinander bewegliche Kontaktteile mit Silberflächen enthalten,
wie z. B. Stromsteller, Kontaktoren, Sicherungen und Sicherungssockel usw., und
wo man wünscht; :daß der Überzug : aü! den Kontaktflächen -.der Kontaktteile schnell
abgenutzt werden soll, um die darunterliegeriden Silberflächen freizulegen, ist
es - zweckmäßig;.. dünne Überzüge zu verwenden, vorzugsweise mit einer Schichtdicke
-von 0,5 bis 5 #t.
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Die Erfindung ist im folgenden durch Ausführungsbeispiele unter Hinweis
auf die Zeichnung näher erläutert. Als Beispiel ist eine Schmelzsicherung gewählt,
die aus einem festen und einem beweglichen Teil besteht.
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F i g. 1 zeigt dabei den festen Teil der Schmelzsicherung, F i g.
2 ihren beweglichen Teil und F i g. 3 die Sicherung mit dem beweglichen Teil eingeschoben
in den festen Teil.
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Der feste Teil 10 der Schmelzsicherung ist gemäß F i g. 1 mit zwei
Federkontakten 11 ausgerüstet, die aus Platten 12 mit Schrauben 13 bestehende Anschlüsse
haben. Die Teile 11 und 12, die aus einer Kupferlegierung als Grundmetall bestehen,
sind versilbert und auf eine Porzellanplatte 14 mit zwei Befestigungslöchern 15
montiert. Die Federkontakte können durch eingelegte Druckfedern aus Stahl verstärkt
sein. Der Teil 10 kann an eine Schiene oder einen anderen Leiter, der mit
KabeIschuhen ausgerüstet sein kann, mit oder ohne Verwendung einer hötung angeschlossen
werden. Die Teile 11 und 12 sind gemäß der Erfindung mit einem erfindungsgemäßen
dünnen Überzug versehen, z. B. einer 2 #t dicken Schicht einer Zinn-Nickel-Kadmium-Legierung,
z. B. aus annähernd 65% Zinn, annähernd 35% Nickel und 0,1% Kadmium.
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Der bewegliche Teil 16 der Schmelzsicherung, der in F i g.
2 gezeigt ist, besteht aus einer Patrone mit einem Mantel 17 aus Steatit
oder ähnlichem isolierendem Material und festgespannten Endscheiben 18
mit
Messerkontakten 19. Die letztgenannten bestehen aus einer Kupferlegierung als Grundmetall
und sind an den Oberflächen versilbert. Das Schmelzmetall kann aus Silber bestehen
und ist an den Endkontakten festgeklemmt und in ein Löschpulver eingebettet. Die
Patrone ist weiter mit Haltenasen 20
für nicht gezeigte Patronengriffe ausgerüstet,
mit welchen die Patronen eingesetzt und herausgenommen werden. Die Silberflächen
der Messerkontakte 19 sind gemäß der Erfindung mit einem erfindungsgemäßen Überzug
aus einer Zinn-Nickel-Kadmium-Legierung derselben Art und derselben Dicke wie die
versilberten Flächen des festen Teils 10 nach F i g. 1 versehen.
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Wenn die Patrone 16 in den festen Teil 10 der Sicherung gemäß F i
g. 3 eingeführt wird, wird der Überzug aus der Zinn-Nickel-Kadmium-Legierung auf
den Flächen der Kontaktteile, die gegeneinander gleiten, abgenutzt, wodurch die
darunterliegenden Silberflächen für den Stromdurchgang freigelegt werden. Bei den
Flächen der Kontakte, die nicht zum Stromdurchgang dienen, bleibt der Überzug erhalten,
und sie werden gegen Angriff von korrodierenden Gasen geschützt. Es ist natürlich
nach der Erfindung möglich, wenn man einen größeren Übergangswiderstand zwischen
den Teilen zuläßt, die den Kontakt zustande-bringen,--den Überzug beträchtlich"dicker
als in dem vorhin beschriebenen Fall zu machen, so daß der Überzug auf den gegeneinander
gleitenden Flächen der Kontaktteile nicht abgenutzt wird.
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Das Aufbringen von erfindungsgemäß zu verwendenden Zinn-Nickel-Kadmium-Legierungen._
auf die oben beschriebenen Teile der Schmelzsicherung kann derart vor: sich gehen,
daß die versilberten Teile in einen Elektrolyten getaucht werden, der in wäßriger
Lösung pro Liter 50 g SaC12 * 2 H20, 225 g NiC12 ' 6 1-120, 25 g CdC12 - 2 1120,
40 g NH4HF2 und 35 g 35d/oiges H.N enthält. Als Anode dienen dabei separate Anoden
aus Nickel und als Kathode die eben genannten Sicherungsteile. Die Elektrolyse kann
mit Vorteil bei 70° C erfolgen, z. B. mit einer kathodischen Stromdichte- von 0,5
A/dm2. Um eine Schichtdicke des Überzugs von 2 #t zu erreichen, ist eine Behandlungszeit
von etwa 12 Minuten ausreichend.
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Der Überzug auf den Silberflächen der Teile 11
und 12 auf dem
festen Teil 10 sowie der Teile 19 auf dem beweglichen Teil 16 kann auch aus
einer entsprechenden Legierung bestehen, in der Nickel ganz oder teilweise durch
Kobalt ersetzt worden ist, z. B. einer Legierung, die aus annähernd 6511/o Zinn,
annähernd 35% Kobalt und 0,111/o Kadmium besteht, oder einer Legierung, bestehend
aus annähernd 65 0/0 Zinn, annähernd 25% Nickel, annähernd 1011/o Kobalt und 0,1%
Kadmium. Diese erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen, die Kobalt bzw. Kobalt
und Nickel zusammen enthalten, können in analoger Weise wie die weiter oben beschriebene
Zinn-Nickel-Legierung galvanisch aufgebracht werden unter Verwendung desselben Elektrolyten,
in welchem NiCl2 - 6H20 ganz bzw. teilweise gegen C0C12 * 6 H20 ausgetauscht worden
und die Nickelanode ganz oder teilweise durch eine Kobaltanode ersetzt worden ist.
Bei Austausch von NiC12 - 6 H20 gegen CoC12 - 6 11,0 ist es zweckmäßig, eine niedrigere
Stromdichte zu verwenden.
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Auch wenn die Erfindung im einzelnen für den Fall beschrieben worden
ist, daß der behandelte Gegenstand aus einem Kontaktgerät besteht, ist es offenbar,
daß sie auch bei Behandlung von anderen Gegenständen verwendet werden kann, z. B.
Ziergegenständen, Bestecken usw. mit Silberflächen. Es ist auch offenbar, daß Gegenstände
mit anderen Flächen als Silberflächen gemäß der Erfindung geschützt werden können,
z. B. Gegenstände mit Flächen aus anderem metallischem Material, wie z. B. Kupfer,
Messing- und Bronzelegierungen, die durch Schwefelverbindungen, Chlorverbindungen,
organische Säuren, Stickoxyde, Ammoniak und andere korrosive Stoffe angegriffen
werden können.