DE2403048C3 - Elektrische Schwachstromkontakte - Google Patents
Elektrische SchwachstromkontakteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft elektrische Schwachstromkontakte, bei denen zwischen Kontaktträger und Kontaktschicht
eine kupferhaltige Zwischenschicht angeordnet ist. Derartige Kontakte sind aus der DE-AS 11 73 574
bekannt
Aus dem Buch A. Keil: »Werkstoffe für elektrische
Kontakte«, erschienen im Springer-Verlag, Berlin 1960,
Seite 136 ist die Verwendung von Cu-Ni-Legierungen in der Elektrotechnik bekannt Aus der Abb. 105 geht
hervor, daß der Widerstand solcher Legierungen im Bereich von etwa 50% sein Maximum erreicht Deshalb
ίο haben diese Werkstoffe vielfach Verwendung für
Widerstandswicklungen gefunden.
In der DE-PS 7 55 482 und in der DE-AS 12 09 233 sind Sinterkontaktkörper mit zwei oder mehreren
Schichten aus verschiedenem Material beschrieben, die zunächst als Pulver vorliegen und dann gepreßt und
gesintert werden, also auf pulvermetallurgischem Wege in Fertigform hergestellt sind. Im erstgenannten Fall
werden drei Pulverarten übereinander geschichtet, von denen die mittlere oder die Zwischenschicht mit den
beiden anderen Materialien gut mischbar ist. Im zweiten Fall besteht die Zwischenschicht aus einem gut
schweißbaren Metall, nämlich aus Monelmetall.
Auch an verschiedenen anderen Stellen des Buches von A. Keil »Werkstoffe für elektrische Kontakte«
geht es um das Problem der guten Verbindung einzelner Werkstoffe untereinander.
Dies trifft auch für den Gegenstand der DE-OS 19 20 620 zu, wo ein »Zwischenstück« aus Munelmetall
sowohl mit einem Edelmetallkontaktstück als auch mit dem anderen Element gut punktverschweißbar sein soll.
Beim Gegenstand der DE-AS 12 98 855 und dem Auf-,
satz des dortigen Erfinders im Technischen Zentralblatt
f. prakt. Metallbearb., 1965, H. 5, S. 302 ff., handelt es sich
um eine Kontaktscheibe für das elektronische Schleifen
von Werkstücken. Auf einemGrundkörperisteinTrägerkörper, z. B. eine Metallauflage aus Kupfer oder Bronze,
durch Pressen und Sintern aufgebracht. Auf die Metallauflage wird z. B. durch Warmpressen oder
Sintern oder dergleichen eine relativ hochohmige Kontaktschicht aufgebracht, die bis zu 40 Gewichtsprozent
Aluminiumoxyd enthält. Außer den Keramikbestandteilen enthält dieser »Schichtgemischwiderstand«
noch elektrisch nicht leitende Schleifmittel wie Diamant, Korund, Spinell, Siliziumkarbid. Die Aluminium-Keramik
dient als funkenerosionsfester Zusatz.
Bei der älteren Anmeldung (DE-PS 22 61 896) dient die Cu-Ni-Zwischenschichl zum Zwecke des Korrosionsschutzes.
Gegen chemische Angriffe, wie Korrosion, müssen jedoch andere Maßnahmen ergriffen
werden als gegen elektrische Belastungen, wie sie in Schutzgasrelais beim Schalten von vorwiegend kapazitiven
Lasten im Lichtbogengebiet auftreten (Erosion). Zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden
Aufgabe kann die ältere Anmeldung deshalb keine Anregung geben.
Aus der deutschen Patentschrift 6 29 268 ist ein elektrischer Kontakt bekannt, der zwischen Kontaktträger,
z. B. aus Eisen, und Kontaktplatte, z. B. aus Edelmetall, eine Kupferplatte aufweist, welche durch
Schweißen oder Löten die Verbindung zwischen Kontaktwerkstoff und Unterlage herstellt.
In der DE-AS 11 73 574 ist ein elektrisches Kontaktstück
beschrieben mit einem Überzug auf der Kontaktfläche aus Zinn und einer Diffusionssperre
ähnlich derjenigen nach der DE-PS 8 30 269. Eine darauf aufbauende Lösung mit einer Schichtenwiederholung
zeigt die DE-AS 11 91 894.
Ausgehend von der DE-AS 11 73 574 besteht die
Ausgehend von der DE-AS 11 73 574 besteht die
Aufgabe der Erfindung darin, die bekannten Kontakte in der Weise weiterzuentwickeln, daß sie die beim Einsatz
im Schutzgasrelais beim Schalten von vorwiegend kapazitiven Lasten im Lichtbogengebiet durch elektrische
Erosion, und zwar meist durch Einschalt-Lichtbögen, entstehende Materialwanderung zu beherrschen
gestatten.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß bei nicht verkanteten, also einander parallel gegenüberstehenden
kontakten die Zwischenschicht (2) als mindestens 30 μπι dicke Erosionsbremsschicht aus einer Kupfer-Nickel-Legieiang
mit einem Gehalt von 42 bis 46% Nickel besteht.
Eine weitere Lösung ist im Anspruch 3 geKennzeichnet
Weitere Ausgestaliungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die erfindungsgemäßen Schwachstromkontakte sind insoweit vorteilhaft, als die infolge elektrischer Belastung
durch Lichtbogen auftretende Materialwanderung an der Grenze zur mindestens 30 μπι dicken
Zwischenschicht aus einer Kupfer-Nickel-Legierung mit dem angegebenen Nickelgehalt gestoppt wird, weil die
Erosion des Kontaktwerkstoffes an der genannten Grenze flächenhaft erfolgt.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung rein schematisch dargestellt. Es zeigt
Fig. la eine Ausführung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Kontaktes,
Fig. Ib eine andere Ausführung mit abgewandelter
SciMchtenfolge,
Fi g. Iceine Ausführung in Sandwich-Bauart,
Fig. 2a und b eine Stellung eines Paares vor, Schaltkontakten.
Fig. 2a und b eine Stellung eines Paares vor, Schaltkontakten.
Wie der Fig. !a zu entnehmen, besteht der erfindungsgemäße Kontakt aus einem Träger 1, z. B. aus
Nickel oder Eisen-Nickel-Legierung oder anderem geeignetem Werkstoff. Die darüberliegende Schicht 2
besteht aus einer Cu-Ni-Legierung mit einem hohen Nickelanteil, wie etwa 42 bis 46, insbesondere 44
Gew.-%. Auf der Zwischenschicht 2 ist die Kontaktschicht 3 aufgebracht. Sie besteht aus Edelmetall oder
einer Edelmetall-Legierung, z.B. mit Unedelmetall. Besonders bewährt haben sich Silber oder Silberlegierungen
und Legierungen von Palladium mit Kupfer, wie PdCu 15.
Die Aufbringverfahren sowohl für die Kontaktschicht 3 als auch für die Zwischenschicht 2 sind an sich
bekannte Gas-, Elektro- oder mechanische Plattierverfahren und deshalb nicht im einzelnen erläutert
Bei den angegebenen Schichtwerkstoffen lagen im Beispiel die Schichtdicken für die Kontaktschicht 3 im
Bereich von etwa 10 bis 30 μΐη und für die Zwischenschicht 2 im Bereich von etwa 30 bis 90 μπι,
vorzugsweise 50 bis 60 μπι.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. Ib ist in
Abänderung gegenüber der in Fig. la dargestellten Ausführung noch eine weitere Schicht 4 zwischen der
Zwischenschicht 2 und der Kontaktschicht 3 angeordnet (Gleiche Schichten tragen gleiche Bezugszeichen in
allen Figuren.) Die Schicht 4 besteht aus einem guten elektrischen Leiterwerkstoff, wie Kupfer oder Silber.
Die Dicke dieser Schicht 4 ist größer als die der Schichten 2 und 3. Selbst bei Kupferschichten im
Bereich von 100 μπι hat sich gezeigt, daß die infolge der
Lichtbogen an Relaiskontakten auftretende Erosion nur soweit in die Tiefe wandert, bis die Zwischenschicht 2
erreicht ist. Danach erfolgt sie dann flächenhaft in den Schichten 3 und 4. Hieraus wird deutlich, daß
Relaiskontakte gemäß Fig. Ib eine gegenüber bekannten
Anordnungen wesentlich erhöhte Lebensdauer aufweisen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. Ic sind auf
dem Träger 1 in alternierender Weise mehrere Schichten 2 und 3 in Sandwich-Art so aufgebracht, daß
die oberste Schicht immer eine Kontaktschicht ist.
In Fig. 2a ist dargestellt, wie sich ein Verkanten der
Kontakte auswirkt: Die Erosion kann sich in der Kontaktschicht 3 nicht weiter ausbreiten nnd die
darunter liegende Zwischenschicht 2 wird angegriffen. Nach weiteren Schaltspielen wirkt die Erosionsbremsschicht
2 nicht mehr voll, die Erosion geht in die Tiefe und es besteht die Gefahr von Ausfällen.
Beim Verkanten von Kontakten gemäß Fig. 2b mit alternierenden Doppelschichten 2 und 3 geht die
Erosion jedoch nicht wie bei F i g. 2a in die Tiefe, sondern bevorzugt in die Breite, da nach Durchbrechen
der ersten Bremsschicht 2 die darunter liegenden Bremsschichten nacheinander wirken.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Elektrische Schwachstromkontakte, bei denen zwischen Kontaktträger und Kontaktschicht eine
kupferhaltige Zwischenschicht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht verkanteten,
also einander parallel gegenüberstehenden Kontakten die Zwischenschicht (2) als mindestens
30 μπι dicke Erosionsbremsschicht aus einer Kupfer-Nickel-Legierung
mit einem Gehalt von 42 bis 46 Gew.-% besteht (F i g. 1 a).
2. Elektrische Schwachstromkontakte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der
Zwischenschicht (2) und der Kontaktschicht (3) eine weitere Schicht (4) aus einem elektrisch gut
leitenden Werkstoff wie Kupfer oder Silber angeordnet ist, die eine größere Dicke als die
Zwischenschicht (2) und die Kontaktschicht (3) aufweist(Fig. Ib).
3. Elektrische Schwachstromkontakte, bei denen zwischen Kontaktträger und Kontaktschicht eine
kupferhaltige Zwischenschicht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei verkanteten, also
nicht einander parallel gegenüberstehenden Kontakten jeder Kontakt einen sandwichartigen Aufbau
mit mehreren alternierend aufeinanderfolgenden Doppelschichten aufweist mit folgenden Eigenschaften:
a) jede Doppelschicht wird aus einer Kontaktschicht (3) und einer Zwischenschicht (2)
gebildet;
b) jede Zwischenschicht (2) besteht als mindestens 30 μπι dicke Erosionsbremsschicht aus einer
Kupfer-Nickel-Legierung mit einem Gehalt von 42 bis 46 Gew.-% Nickel (Fig. te bzw. 2b).
4. Elektrische Schwachstromkontakte nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zwischenschicht (2) aus einer Kupfer-Nickel-Legierung mit einem Gehalt von 4-t Gew.-% Nickel
besteht.
5. Elektrische Schwachstromkontakte nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zwischenschicht (2) eine Dicke bis zu 90 μίτι
aufweist.
6. Elektrische Schwachstromkontakte nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zwischenschicht (2) eine Dicke im Bereich von etwa 50 μίτι bis 60 μπι aufweist.
7. Elektrische Schwachstromkontakte nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kontaktschicht (3) aus Edelmetallen oder Edelmetall-Legierungen besteht.
8. Elektrische Schwachstromkontakte nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kontaktschicht (3) aus Silber oder einer Silberlegierung besteht.
9. Elektrische Schwachstromkontakte nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kontaktschicht (3) aus einer Legierung aus Palladium und Kupfer, vorzugsweise mit einem Gehalt von
15 Gew.-% Kupfer besteht.
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