DE1945592A1 - Electrical contact piece - Google Patents

Description

Elektrisches KontaktstückElectrical contact piece

Elektrische Kontaktstücke sollen möglichst aus einem Material bestehen, das einen stabilen, d.h. unveränderlichen Kontakt- bzw. Übergangswiderstand gewährleistet. Reaktionen des Kontaktmaterials mit seiner Umgebung können zu Reaktionsprodukten auf der Oberfläche des Kontaktstückes führen. Viele dieser Reaktionsprodukte sind Isolatoren oder schlechte elektrische Leiter. Wenn sich solche hochohraigan oder isolierenden Stoffe auf der Oberfläche eines elektrischen Kontaktstückes bilden, führt dies zu einem hohen Kontaktwiderstand. Eine isolierende Schicht auf der Oberfläche würde einen Stromfluß über den Kontakt sogar ganz unterbinden.Electrical contact pieces should, if possible, consist of one Material that guarantees a stable, i.e. unchangeable contact or transition resistance. Reactions of the contact material with its surroundings can lead to reaction products lead on the surface of the contact piece. Many of these reaction products are insulators or bad ones electrical conductors. If such high-earring or insulating Forming substances on the surface of an electrical contact piece leads to a high contact resistance. One insulating layer on the surface would even completely prevent a current flow through the contact.

Wird z.B. Kupfer als Kontaktmaterial benutzt, reagiert der Schwefel oder der Sauerstoff in der Atmosphäre mit dem Kupfer, so daß sich Kupfersulfid oder Kupferoxyd auf der Oberfläche des Kupfers bildet. Die Sulfid- oder Oxydschicht auf der Oberfläche des Kupfers führt dann entweder zu einem hohen Kontaktwiderstand oder, wenn die Schicht, dick genug ist, zu einer vollständigen Isolation, so daß kein Strom mehr über den Kontakt fließen kann und ein entsprechender SchaIt-For example, if copper is used as a contact material, the sulfur or oxygen in the atmosphere will react with the Copper, so that copper sulfide or copper oxide forms on the surface of the copper. The sulfide or oxide layer on the surface of the copper then leads to either one high contact resistance or, if the layer is thick enough, complete insulation so that no more current can flow through the contact and a corresponding switch

- 2- 2nd

009846/152t009846 / 152t

kreis praktisch unterbrochen ist.circle is practically interrupted.

Um Kontaktschwierigkeiten zu vermeiden, ist "bereits versucht worden, kommerziell erhältliche Nickellegierungen als Kontaktmaterial zu verwenden. Mit diesen Nickellegierungen erhielt man jedoch keinen besonders stabilen Kontakt- oder .Übergangswiderstand.In order to avoid contact difficulties, "is already Attempts have been made to use commercially available nickel alloys as the contact material. With these nickel alloys however, you did not get a particularly stable contact or .Transition resistance.

Gemäß der Erfindung wird'nun vorgeschlagen, als Material für elektrische Kontaktstücke hochreines Wickel zu verwenden. Hochreines Nickel hat als Kontaktmaterial vorzügliche Eigenschaften, die es besonders zur Anwendung bei niedrigen _: Spannungen und niedrigen Strömen geeignet machen. Der besondere Vorzug hochreinen Nickels liegt darin, daß es einen sehr stabilen Kontaktwiderstand ergibt, wie er mit Nickellegierungen und Nickel geringerer Reinheit nicht erzielt werden kann. Hochreines Nickel behält einen unveränderlichen Kontaktwiderstand in der Gegenwart von schwefelhaltigen Stoffen, wie z.B. Schwefelwasserstoff, Aluminiumsulfid, Schwefeldioxyd, oder reinem Schwefel, welche mit anderen Metallen Metallsulfide bilden würden. · "■'■■-·According to the invention, it is now proposed to use high-purity winding as the material for electrical contact pieces. High-purity nickel has excellent properties as a contact material that is particularly suitable for use at _low: make them suitable voltages and low currents. The particular advantage of high-purity nickel is that it results in a very stable contact resistance that cannot be achieved with nickel alloys and nickel of lower purity. Highly pure nickel maintains an invariable contact resistance in the presence of sulphurous substances such as hydrogen sulphide, aluminum sulphide, sulfur dioxide, or pure sulfur, which would form metal sulphides with other metals. · "■ '■■ - ·

Die Erfindung ist mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren .Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:The invention has further advantageous details in the following with reference to schematic drawings of several .Examples explained. It shows:

Pig. 1 die Draufsicht auf einen Kontaktträger mit mehreren darin eingelassenen Kontaktstücken,Pig. 1 the top view of a contact carrier with several contact pieces embedded therein,

Fig. 2 einen Querschnitt zu Fig. 1,FIG. 2 shows a cross section to FIG. 1,

Fig. 3 und 4 Querschnitte in vereinfachtqr Darstellung durch zwei versthiedene, feststehende Kontaktstücke.3 and 4 cross-sections in a simplified representation by means of two different, fixed contact pieces.

009846/152\ 009846/152 \

Erfindungsgemäß bestehen Kontaktstücke ganz oder teilweise aus hochreinem Nickel mit einem Reinheitsgrad von wenigstens 99,9 f°, vorzugsweise jedoch von 99,98 $>. Aus diesem hochreinen Nickel wird zuerst ein Draht hergestellt, welcher dann zu einem dünnen bzw. flachen, durchgehenden Streifen ausgezogen wird, der ungefähr 0,4 mm dick und 1,5 mm breit ist. Natürlich läßt sich je nach Bedarf auch ein Streifen mit anderen Maßen herstellen.According to the invention, contact pieces consist wholly or partially of high-purity nickel with a degree of purity of at least 99.9 °, but preferably of 99.98 $>. A wire is first made from this high-purity nickel, which is then drawn out into a thin or flat, continuous strip that is approximately 0.4 mm thick and 1.5 mm wide. Of course, a strip of other dimensions can also be produced as required.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Kontaktträger 1, dessen Aufbau und Größe dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßt ist.. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Kontaktträger aus Kunststoff geformt, in den Kontaktstücke 2 in geeigneter Anzahl gebettet sind. Die Kontaktstücke reichen quer durch den Träger. Das gezeigte Ausführungsbeispiel dient als Teil für den Drehschalter einer Abstiinraeinheit in Fernsehgeräten. Die Erfindung läßt sich jedoch auch z.B. für Rechner, Schalter, Drehschalter, Fernsprechrelais, Fernsprechstecker und andere Kontaktelemente anwenden, die auch in korrosiver Umgebung einen stabilen bzw. unveränderlichen Kontaktwiderstand besitzen müssen.1 and 2 show a contact carrier 1, the structure and size of which is adapted to the respective purpose is .. In the embodiment shown, the contact carrier is molded from plastic, in the contact pieces 2 in a suitable Number are bedded. The contact pieces extend across the carrier. The embodiment shown serves as a Part for the rotary switch of a tuning unit in television sets. However, the invention can also be used, for example, for computers, switches, rotary switches, telephone relays, telephone plugs and use other contact elements that are stable or unchangeable even in a corrosive environment Must have contact resistance.

Das hochreine Nickel, das als Kontaktmaterial zur Herstellung elektrischer Kontaktstücke verwendet wird, hat die folgenden Eigenschaften: Es ist ein hochreines Nickel, das vollkommen frei von nichtmetallischen Eirshliissen ist. Eine niedrige Grundhärte und gute Duktilität erlauben eine starke Kaltverformung ohne Nachglühen.The high-purity nickel, which is used as a contact material for the production of electrical contact pieces, has the following properties: It is a high-purity nickel that is completely free from non-metallic iron particles. One low basic hardness and good ductility allow strong cold deformation without post-annealing.

Zusammensetzung in Gewichtsprozenten Ni |0 |Fe IMn-, Cu, Cr, S, Si, Mg, Ti, CoComposition in percent by weight Ni | 0 | Fe IMn-, Cu, Cr, S, Si, Mg, Ti, Co

Nennwert 99,98 Grenzwert99,97Nominal value 99.98 limit value 99.97

CC. ,01, 01 FeFe 001001 OO ,02, 02 o,O, 005005 OO o,O,

-£0,001 0,001- £ 0.001 0.001

0098 /.6/15210098 /.6/1521

In obiger Tabelle ist der Grenzwert für Nickel als Minimum, für die anderen Stoffe als Maxiraum zu verstehen.In the table above, the limit value for nickel is the minimum, for the other fabrics to be understood as a maxi space.

Dieses Material ist durch, mechanische Verformung, d.h. mit den üblichen Metallbearbeitungsverfahren hochgradig verformbar. Eine wichtige Eigenschaft von Kontaktraaterialien ist auch die Weichheit. Auf die Weichheit kommt es bei der Anwendung für elektrische Kontaktstücke deshalb an, damit sich das Eontaktstück leicht verformen und dadurch die eigentliche Kontaktfläche vergrößern kann, wodurch der elektrische Widerstand herabgesetzt wird.This material is by, mechanical deformation, i. Highly malleable with the usual metalworking processes. An important property of contact materials is also the softness. It's all about the softness Application for electrical contact pieces so that the contact piece deforms easily and thereby the actual Can enlarge contact area, thereby reducing electrical resistance is reduced.

Die Anwendung massiven Materials hat gegenüber plaziertem Material wirtschaftliche Vorteile.The application of massive material has opposite to placed Material economic advantages.

Sulfide _f Ozon und Sauerstoff in der die Kontakte umgebenden Atmosphäre sind besonders schädlich für die Kontakte, da sie stark reagieren und zur Bildung von Isolierschichten auf dem Kontaktmetall führen. Ozon entsteht als Folge des Funkens beim Öffnen und Schließen eines Kontaktes und wird bei einer Betriebsweise, bei welcher die Kontakte unter Spannung geschaltet werden, ständig erzeugt.Sulphides _f Ozone and oxygen in the atmosphere surrounding the contacts are particularly harmful to the contacts, as they react strongly and lead to the formation of insulating layers on the contact metal. Ozone is created as a result of the spark when a contact is opened and closed and is constantly generated in an operating mode in which the contacts are switched under voltage.

Sehr hohe Leitfähigkeit dürfte für Kontakte wichtiger sein, die z.B. für Rechner, Fernsprechschalter oder dort angewendet werden, wo hohe Ströme auftreten und deshalb die Verlustwärme bemerkbar wird, Höchste Leitfähigkeit ist hingegen nicht so wichtig für Kontakte in Abstimmeinheiten für Fernsehgeräte. Dort kann der tatsächliche Gesaratwiderstand durch entsprechende Einstellung berücksichtigt oder kompensiert werden.Very high conductivity is likely to be more important for contacts, which are used e.g. for computers, telephone switches or where high currents occur and therefore the heat loss becomes noticeable, however, the highest conductivity is not so important for contacts in voting units for television sets. There the actual total resistance can be taken into account or compensated by making the appropriate setting will.

Es ist auch möglich, daä hochreine Nickel für die oberste Schicht eines aus mehreren Schichten aufgebauten, flexiblen Kontaktstückes zu verwenden, und zwar z.B. über.einer SchichtIt is also possible to have high purity nickel for the top To use a layer of a flexible contact piece made up of several layers, for example over a layer

0Q9 846/152V .0Q9 846 / 152V.

aus einem Grundmetall, um eine Atomwanderung zu verhindern. Beispiele dafür sind in den Fig. 5 und 4 gezeigt.made from a base metal to prevent atom migration. Examples of this are shown in FIGS.

Der im Querschnitt in Pig. 3 gezeigte Streifen kann z.B. als feststehender Zontakt in einer Abstimmeinheit für Fernsehgeräte verwendet werden. Der Hauptteil des Streifens besteht aus einem G-rundmetall 3, das auf der Oberseite mit einer dünnen Schicht 4 aus einer Silberlegierung überzogen ist. Die Silberlegierung wird hauptsächlich wegen ihrer elektrischen Leitfähigkeit benutzt. Die Silberlegierungs-Schicht ist nur sehr dünn, da die Hochfrequenz-S tröme nur an der Oberfläche fließen. Ein Kontaktelement 5 aus Goldlegierung ist in die Silberschicht 4 eingelassen. Der Streifen ist z.B. 60 mm breit und 0,12 mm dick. Die Stärke der Silberschicht beträgt 0,015 mm, während das Kontaktelement aus Gold 0,01 mm dick ist.The cross-section in Pig. 3 can e.g. be used as a fixed Zontakt in a voting unit for Televisions are used. The main part of the strip consists of a G-round metal 3, which is on the top with a thin layer 4 made of a silver alloy is coated. The silver alloy is mainly used because of its electrical conductivity used. The silver alloy layer is only very thin, since the high frequency S only flows at the Surface flow. A contact element 5 made of gold alloy is embedded in the silver layer 4. The stripe is e.g. 60 mm wide and 0.12 mm thick. The thickness of the silver layer is 0.015 mm, while the contact element is made of Gold is 0.01mm thick.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Streifen ist als Grundmetall 6 hochreines Nickel verwendet, in das ein Kontaktelement 7 aus Goldlegierung an der Oberfläche eingebettet ist. Auch dieser Streifen ist beispielsweise 60 mm breit und 0,12 mm dick, während die Stärke des Kontaktelementes 7 0,01 mm beträgt.In the strip shown in FIG. 4, high-purity nickel is used as the base metal 6, into which a contact element 7 is made Gold alloy is embedded on the surface. This strip is also, for example, 60 mm wide and 0.12 mm thick, while the thickness of the contact element 7 is 0.01 mm.

Bei einer praktischen Anwendung ergibt sich die Schwierigkeit, daß Silberatorae aufgrund von Oberflächendiffusion über die Oberfläche der Goldlegierung wandern. Diese Silberatome auf der Oberfläche des Goldes werden dann durch schwefelhaltige Stoffe in der Atmosphäre angegriffen und bilden schwarzes Silbersulfid auf der Oberfläche des Goldes. Das Silbersulfid bildet einen Widerstand, der den Stromfluß über die Kontakte beeinträchtigt und zu einer unsicheren Abstimmung des Fern-In a practical application, the difficulty arises that Silberatorae due to surface diffusion over migrate the surface of the gold alloy. These silver atoms on the surface of the gold are then replaced by sulfur Substances in the atmosphere are attacked and form black silver sulfide on the surface of the gold. The silver sulfide forms a resistance that impairs the flow of current through the contacts and leads to unsafe coordination of the remote

sehgerätes führt.vision device leads.

Es wurdo nun festgestellt, daß die durch Oberflächendiffusion vorgerufenen Schwierigkeiten beseitigt sind, wenn dio Silberlegierung 4 durch hochreines Nickel ersetztIt has now been found that the surface diffusion The aforementioned difficulties are eliminated when the silver alloy 4 is replaced by high-purity nickel

00984671521 '00984671521 '

■ . - 6 wird. ■. - 6 will.

592592

Es wurde weiterhin festgestellt, daß ein nach Fig. 4 aufgebauter Streifen sich sehr gut als Material für feststehende Kontaktstücke eignet und vergleichsweise einfach und mit niedrigen Kosten herstellbar ist. Das Grundmaterial für diesen Streifen kann Nickel mit einem Reinheitsgrad
zwischen 99,5 und 99,8 $ sein. Es ist jedoch wichtig, daß der Streifen so hergestellt wird, daß er gute Ermüdungseigenschaften aufweist.It was also found that a strip constructed according to FIG. 4 is very suitable as a material for fixed contact pieces and can be produced comparatively simply and at low costs. The base material for this strip can be nickel with a purity grade
be between $ 99.5 and $ 99.8. It is important, however, that the strip be made to have good fatigue properties.

Hochreines Nickel mit einem Reinheitsgrad zwischenHigh purity nickel with a purity level between

99,9 und 99,98 °/o stellt für mittelstark belastete (zwischen99.9 and 99.98 ° / o for medium provides highly loaded (between

•χ-Ι und 15 Ampere) einen sehr vorteilhaften Ersatz für übliches• χ-Ι and 15 amps) a very advantageous replacement for the usual

■reines Silber und für Silberlegierungen dar, insbesondere, wenn die Stromstärken 15 Ampere nicht überschreiten.■ pure silver and for silver alloys, in particular, if the currents do not exceed 15 amps.

* Kontaktstücke* Contact pieces

PatentansprücheClaims

69656965

009846/ 1 5 21009846/1 5 21

Claims (6)

Pa tentansprüchePatent claims 1.J Elektrisches Kontaktstück zum Einsatz in korrosiver Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet , daß es ganz oder teilweise aus Nickel mit einem Reinheitsgrad von wenigstens 99,9 $, vorzugsweise von 99,98 fo"besteht.1.J electrical contact piece for use in a corrosive atmosphere, characterized in that it consists wholly or partially of nickel with a degree of purity of at least $ 99.9, preferably of 99.98 fo ". 2. Elektrisches Kontaktstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß es als flacher Draht ausgebildet ist.2. Electrical contact piece according to claim 1, characterized in that it is a flat wire is trained. 3. Elektrisches Kontaktstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß es nur aus dem Nickel als massiver Körper hergestellt ist.3. Electrical contact piece according to claim 1 or 2, characterized in that it only consists of the nickel is made as a solid body. 4. Elektrisches Kontaktstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß in die Oberfläche des Kontaktstückes eine Goldlegierung glatt eingebettet ist.4. Electrical contact piece according to claim 1 or 2, characterized in that in the surface of the contact piece a gold alloy is embedded smoothly. 5. Verwendung von Nickel mit einem Reinheitsgrad von wenigstens 99,9 $, vorzugsweise von 99,98 % als elektrisches Kontaktmaterial in korrosiver Atmosphäre.5. Use of nickel with a degree of purity of at least $ 99.9, preferably 99.98 %, as electrical contact material in a corrosive atmosphere. 6. Verwendung nach Anspruch 5, bei welcher auf das Nickel als Grundmaterial eine Goldlegierung aufgebracht ist.6. Use according to claim 5, in which a gold alloy is applied to the nickel as the base material. 69656965 009846/ 1521009846/1521 Lee rs e i teLee on the back