DE4142857A1

DE4142857A1 - METHOD FOR PRODUCING AN ELECTRICAL CONTACT

Info

Publication number: DE4142857A1
Application number: DE19914142857
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Beyer; Klaus-Dieter Heppner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1993-06-24
Also published as: EP0549087A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes, bei dem auf einen Kontaktträger eine Kontaktschicht aufgebracht wird, die einen Edelmetall-Metall oxid-Verbundwerkstoff enthält.The invention relates to a method for producing a electrical contact, in which on a contact carrier Contact layer is applied, which is a precious metal contains oxide composite.

Elektrische Kontakte finden in elektrischen Geräten und Schaltgeräten, wie z. B. in Lichtschaltern, Schutzschaltern oder Relais, vielfältige Anwendung und sind weit verbreitet. An die an den Schaltvorgängen beteiligten Bestandteile eines elektrischen Kontaktes, d. h. insbesondere an die Kontakt schicht, werden hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit, ihrer Abnutzungsfestigkeit und Undeformierbarkeit, insbe sondere bei Temperatureinwirkungen, hohe Anforderungen ge stellt. Es hat sich gezeigt, daß diese die Werkstoffwahl oft gegensätzlich bestimmenden Anforderungen besonders zufrie denstellend von Edelmetall-Metalloxid-Verbundwerkstoffen erfüllt werden können. Die Verwendung derartiger Verbund werkstoffe und ihre Erzeugung mittels pulvermetallurgischen Fertigungsverfahren, insbesondere Sinterverfahren, ist seit längerem z. B. aus "Technologie der metallurgischen Industrie", G. Damerow und W. Leudert, VEB Verlag Technik Berlin, 1968, S. 317 und 318 bekannt.Electrical contacts can be found in electrical devices and Switchgear such. B. in light switches, circuit breakers or relays, diverse application and are widely used. The components involved in the switching operations of a electrical contact, d. H. especially to the contact layer, with regard to their electrical conductivity, their wear resistance and undeformability, esp especially when exposed to temperature, high demands poses. It has been shown that this is often the choice of material are particularly satisfied with conflicting requirements producing precious metal-metal oxide composites can be fulfilled. The use of such composite materials and their production by means of powder metallurgical Manufacturing process, especially sintering process, has been around since longer z. B. from "Technology of metallurgical Industrie ", G. Damerow and W. Leudert, VEB Verlag Technik Berlin, 1968, pp. 317 and 318.

Die bekannten pulvermetallurgischen Fertigungsverfahren für derartige Verbundwerkstoffe sind verhältnismäßig aufwendig und können insbesondere bei höheren Oxidgehalten nur bedingt verformbare und plattierbare Verbundwerkstoffe erzeugen. Ein weiteres Problem besteht in der Verbindung der aus einem pulvermetallurgisch hergestellten Verbundwerkstoff bestehenden Kontaktschicht mit dem Kontaktträger; die Verbindung ist z. B. mittels Hartlöten nur mit verhältnismäßig aufwendigen Sonder fügeverfahren - z. B. über eine angesinterte Silber-Zwischen schicht - herstellbar.The known powder metallurgical manufacturing processes for such composites are relatively expensive and can be of limited use, especially at higher oxide levels produce deformable and plateable composite materials. Another problem is the connection of one existing composite powder metallurgy Contact layer with the contact carrier; the connection is e.g. B. by means of brazing only with a relatively complex special joining process - e.g. B. via a sintered silver intermediate layer - producible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung hochwertiger elektrischer Kontakte bereitzustellen.The invention is therefore based on the task of a simple one Process for the economical production of high quality to provide electrical contacts.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Metalloxid in einem das Edelmetall in zumindest teilweise dissoziierter Form enthaltenden Elektrolyten suspendiert wird und daß die Kontaktschicht auf dem Kontaktträger durch elektro-chemische Abscheidung aus dem Elektrolyten gebildet wird. Die für sich beispielsweise aus "Römpps Chemie-Lexikon", Stuttgart 1981, S. 1093 ff. bekannte elektro-chemische Abscheidung ist verfah renstechnisch verhältnismäßig einfach zu handhaben und zuver lässig zu steuern. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das in Form einer Suspension vorliegende Metalloxid zusammen mit dem zumindest teilweise in elektro lytisch dissoziierter Form in dem Elektrolyten enthaltenen Edelmetall auf dem Kontaktträger abgeschieden wird. Damit wird in prozeßtechnisch einfacher Weise eine Kontaktschicht aus einem Edelmetall-Metalloxid-Verbundwerkstoff (Dispersions schicht mit in einer Edelmetall-Matrix enthaltenen Metall oxid-Teilchen) auf dem Kontaktträger direkt aus der vor zugsweise wäßrigen Elektrolytlösung gebildet, ohne daß es einem zusätzlichen Fertigungsschritt zur elektrisch leitenden Verbindung der Kontaktschicht mit dem Kontaktträger bedarf.This object is achieved in a method of type mentioned in that the metal oxide in the precious metal in at least partially dissociated form containing electrolyte is suspended and that the Contact layer on the contact carrier by electro-chemical Deposition from the electrolyte is formed. For yourself for example from "Römpps Chemie-Lexikon", Stuttgart 1981, p. 1093 ff. Known electro-chemical deposition has been processed technically relatively easy to handle and ver easy to control. A major advantage of the invention is that it is in the form of a suspension Metal oxide together with the at least partially in electro lyically dissociated form contained in the electrolyte Precious metal is deposited on the contact carrier. So that will a contact layer in a process-technically simple manner a noble metal-metal oxide composite (dispersion layer with metal contained in a precious metal matrix oxide particles) on the contact carrier directly from the front preferably formed aqueous electrolyte solution without it an additional manufacturing step to the electrically conductive Connection of the contact layer with the contact carrier is required.

Qualitativ besonders hochwertige elektrische Kontakte lassen sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch herstellen, daß als Edelmetall Silber verwendet wird.Leave high quality electrical contacts themselves according to an advantageous development of the invention Manufacture by using silver as the precious metal.

Gemäß einer vorteilhaften Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß als Metalloxid Kadmiumoxid, Zinnoxid oder Zinkoxid allein oder in Kombination verwendet wird. Die Verwendung dieser Metalloxide, insbesondere des Kadmiumoxids, bringt den Vorteil einer hohen Sicherheit gegen Verschweißen bei einem die Löschung von Lichtbögen begünsti genden Verhalten.According to an advantageous development of the invention The method provides that cadmium oxide, Tin oxide or zinc oxide used alone or in combination becomes. The use of these metal oxides, especially the Cadmium oxide, offers the advantage of a high security Welding favors the extinguishing of arcs behavior.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Kontakte mit besonders guten Kontaktei genschaften dadurch erzeugt, daß die Abscheidung so gesteuert wird, daß eine Kontaktschicht von 0,01 bis 1 mm Schichtdicke mit einem Gehalt von 4 bis 15 Gewichtsprozent Metalloxid gebildet wird.According to an advantageous embodiment of the invention Processes are contacts with particularly good contacts properties generated by the deposition being controlled in this way is that a contact layer of 0.01 to 1 mm layer thickness Containing 4 to 15 weight percent metal oxide is formed.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor zugsweise eine wäßrige Lösung von Kalium-Silberzyanid ange setzt. Das Kalium-Silberzyanid dissoziiert nach Gleichung (1) zuTo carry out the method according to the invention, before preferably an aqueous solution of potassium silver cyanide puts. The potassium silver cyanide dissociates according to equation (1) to

K [Ag (CN)₂] ↔ K⁺ + [Ag (CN)₂]^- (1)K [Ag (CN) ₂] ↔ K⁺ + [Ag (CN) ₂] ^- (1)

und weiter nach Gleichung (2) zuand continue according to equation (2)

K⁺ + [Ag (CN)₂]^- ↔ K⁺ + Ag⁺ + 2CN^- (2)K⁺ + [Ag (CN) ₂] ^- ↔ K⁺ + Ag⁺ + 2CN ^- (2)

derart, daß der wäßrige Elektrolyt Silber in ionisierter, dissoziierter Form enthält. In diese Lösung wird das gewünsch te, vorzugsweise mit einer Korngröße von ca. 5 µm pulverisier te Metalloxid - vorzugsweise Kadmiumoxid, Zinnoxid oder Zink oxid allein oder in Kombination mit einem anderen Oxid - zur Bildung einer Suspension eingerührt und z. B. durch Bewe gung des Elektrolyten in der Schwebe gehalten. Anschließend wird der vorzugsweise mit einer Vielzahl weiterer Kontakt träger in einem Gestell angeordnete Kontaktträger in Kontakt mit dem Elektrolyten gebracht. Durch eine - für sich bei spielsweise in "Römpps Chemie Lexikon" aa0 beschriebene - elektro-chemische Abscheidung wird aus dem Elektrolyten gleichzeitig sowohl das Metalloxid, beispielsweise Zinn oxid, und das Edelmetall, beispielsweise Silber, unter Bildung einer dann beispielsweise aus einer Silber-Zinnoxid-Dispersion bestehenden Kontaktschicht auf dem Kontaktträger kathodisch abgeschieden. Dabei wird die Abscheidung vorzugsweise so gesteuert, daß die Kontaktschicht eine Dicke von 0,01 bis 1 mm bei einem Gehalt von 4 bis 15 Gewichtsprozent Zinnoxid aufweist.such that the aqueous electrolyte silver in ionized, contains dissociated form. In this solution, the desired Te, preferably pulverized with a grain size of about 5 microns metal oxide - preferably cadmium oxide, tin oxide or zinc oxide alone or in combination with another oxide - for Formation of a suspension stirred and z. B. by moving The electrolyte is suspended. Subsequently preferably with a variety of other contacts Contact carrier arranged in a frame in contact brought with the electrolyte. By one - for yourself for example described in "Römpps Chemie Lexikon" aa0 - Electrochemical deposition is made from the electrolyte both the metal oxide, for example tin oxide, and the noble metal, for example silver, with formation one then, for example, from a silver-tin oxide dispersion existing contact layer on the contact carrier cathodic deposited. The deposition is preferably so controlled that the contact layer has a thickness of 0.01 to 1 mm at a content of 4 to 15 percent by weight of tin oxide having.

Die so gebildete Kontaktschicht wird direkt aus der wäßrigen Elektrolyt-Lösung in gewünschter Zusammensetzung auf dem Kon taktträger haftfest und in beliebiger Dicke und Konfiguration aufgebracht, ohne daß für die Verbindung zwischen der Kontakt schicht und dem Kontaktträger ein zusätzliches Fügeverfahren erforderlich ist. Besonders schnell kann eine Beschichtung des Kontakträgers im sogenannten, z. B. in der DE-OS 25 51 988 be schriebenen Jet-Plating-Verfahren in Durchlaufanlagen erfol gen, bei dem z. B. eine gleichzeitig als Anode ausgestaltete Düse zum Aufspritzen des Elektrolyten auf den Kontaktträger dient. Damit ist eine besonders kostengünstige und schnelle Herstellung elektrischer Kontakte möglich.The contact layer formed in this way is obtained directly from the aqueous Electrolyte solution in the desired composition on the con clock carrier adherent and in any thickness and configuration applied without the connection between the contact layer and the contact carrier an additional joining process is required. A coating of the Contact carrier in the so-called, for. B. in DE-OS 25 51 988 be written jet plating process in continuous systems gene where z. B. designed at the same time as an anode Nozzle for spraying the electrolyte onto the contact carrier serves. This is a particularly inexpensive and quick Production of electrical contacts possible.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes, bei dem auf einen Kontaktträger eine Kontaktschicht aufgebracht wird, die einen Edelmetall-Metalloxid-Verbundwerkstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid in einem das Edelmetall in zumindest teilweise dissoziierter Form enthaltenden Elektrolyten suspendiert wird und daß die Kontaktschicht auf dem Kontaktträger durch elektro-chemische Abscheidung aus dem Elektrolyten gebildet wird.1. A method for producing an electrical contact, in which a contact layer is applied to a contact carrier, which contains a noble metal-metal oxide composite material, characterized in that the metal oxide is suspended in an electrolyte containing the noble metal in at least partially dissociated form and that Contact layer is formed on the contact carrier by electro-chemical deposition from the electrolyte.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Edelmetall Silber verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that silver is used as precious metal.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Metalloxid Kadmiumoxid, Zinnoxid oder Zinkoxid allein oder in Kombination verwendet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that as metal oxide cadmium oxide, tin oxide or zinc oxide alone or is used in combination.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung so gesteuert wird, daß eine Kontaktschicht von 0,01 bis 1 mm Schichtdicke mit einem Gehalt von 4 bis 15 Gewichtsprozent Metalloxid gebildet wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the deposition is controlled so that a contact layer of 0.01 to 1 mm layer thickness with a content of 4 to 15 Weight percent metal oxide is formed.