DE1282184C2

DE1282184C2 - Schutzrohrankerkontakt

Info

Publication number: DE1282184C2
Application number: DE1963K0049903
Authority: DE
Inventors: Toshikatsu Kiriyama; Hiromi Moriyama; Tsunemoto Nakanishi; Hiroshi Yamady
Original assignee: Hitachi Ltd; Keihin Hitachi Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Keihin Hitachi Engineering Co Ltd
Priority date: 1962-06-04
Filing date: 1963-06-04
Publication date: 1973-10-11
Also published as: GB1032722A; US3222486A; DE1282184B; FR1402820A; SE326498B; US3443312A

Description

		Mittlerer Übergangswiderstand
Plattierungs-	Plattierungs- stärke	Annings-	nach 20 IUo	metall	wert	Arbeitsspielen
(μ)	(MiIIiohm)	(Milliohm)
Kupfer	1	26,0	59,3
Kupfer	3	28,5	35,0
Kupfer	6	23,0	34,3
Kupfer	8	,26,0	25,6
Gold	4	30,0	213
Rhodium ..	4	41,6	53,9

Aus den obenstehenden Werten ergibt sich, daß, abgesehen von dem mit 1 μ Kupfer plattierten Schutzrohrkontakt," die erfindungsgemäßen Schutzrohr-X₅ kontakte außerordentlich stabile Übergangswiderstände aufweisen. Es zeigt sich ferner, daß die beiden mit Gold und mit Rhodium plattierten Schutzrohrkontakte wesentlich höhere Übergangswiderstände aufweisen als die mit Kupfer in 3 μ oder größerer _at> Schichtdicke plattierten Teile; die Werte für goldplattierte Teile sind etwa siebenmal größer als die für kupferplattierte Elemente.

Wie oben dargestellt, weist Kupfer sehr günstige Eigenschaften für Schutzrohrkontakte auf. Darüberhinaus kostet eine Plattierung mit Kupfer nur ein Drittel der Goldplattierung und ein Achtel der Rhodiumplattierung.

Die erwähnte Wasserstoffbehandlung wurde bei einer Temperatur von weniger als 1083° C (Schmelzpunkt des Kupfers) und über 700° C ausgeführt; unterhalb 700° C bereitet die DifTusionsbehandlung Schwierigkeiten.

Beispiel 2

2.

3.

Plattieren des Grundmetalls mit Kupfer, darüber die Goldplattierung, darauf Hochtemperaturbehandlung in einem Strom von Wasserstoff gas. Plattieren des Grundmetalls mit Gold, darüber die Kupferplattierung, darauf Hochtemperaturbehandlung in einem Strom von Wasserstoffgas.

Derartige Arbeitsweisen sind möglich, weil Gold und Kupfer im Hinblick auf Schmelzpunkte und Diffusionskoeffizienten im wesentlichen übereinstimmen.

Als praktisch durchgeführtes Beispiel wurden mehrere Probestücke hergestellt durch Plattieren von Grundmetallteilen in einer Schichtdicke von 0,5 bis 1 μ Kupfer, auf das 4 μ Gold gebracht wurden. Jedes Probestück wurde dann einer 50minütigen Diffusionsbehandlung bei etwa 900° C in einem Wasserstoffgasstrom unterworfen und in einen Schutzrohrankerkontakt eingebaut; die Glasröhre wurde verschlossen, während ein Gasstrom von Stickstoff, dem etwa 3%> Wasserstoff beigemischt waren, durchgeleitet wurde. Dann wurde jeder Schutzrohrkontakt 20 Millionenmal leistungsfrei betätigt, wobei keine Stromschaltungen stattfanden; danach wurde der Übergangswiderstand bestimmt. Die dabei gewonnenen Mittelwerte sind nachstehend aufgeführt zusammen mit Vergleichswerten für nur mit Gold plattierte Grundmetalle.

Kupferplattierung
(Stärke μ)

35 0,5
1,0
1,5

Goldplattierung
(Stärke μ)

4
4
4
4

Mittlerer Ubergangswiderstand Anfangs- nach 20 106

wert
(MiIIiohm)

Arbeitsspielen (MiHiohm)

30
28,5
27,9
25,5

! 213
j 64.6
I 35
22,9

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wurden diffundierte Schichten von Gold, Kupfer und dem Grundmetall durch Anwendung von Gold und Kupfer an Stelle von Gold allein gebildet. Derartige Schichten von Gold und Kupfer können nach folgenden Verfahren gewonnen werden:

1. Legierungsplattieren des Grundmetalls in einer Plattierungslösung, die Gold- und Kupfersalze enthält, mit anschließender Wärmebehandlung in einem Strom von Wasserstoffgas,

Aus der obigen Tabelle ergibt sich, daß die Verbindung einer Kupferplattierung mit einer Goldplattierung die Leistungsfähigkeit der Kontakteungen in außerordentlichem Maße erhöht und daß bei einer Kupferschichtdicke von 1,5 μ der Übergangswiderstand nach 20 Millionen Arbeitsspielen sogar abge- «5 nommen hat. Es zeigt sich demnach, daß die Kupferplattierung zusätzlich zu einer Goldplattierung sehr günstige Ergebnisse zeitigt. Darüber hinaus sind die durch die zusätzliche Kupferplattierung verursachten Mehrkosten außerordentlich gering.

HierzulBlattZeichnungen

Claims

1 2 als 1 μ plattierten, einer Wärmediffusionsbehandlung Patentansprüche: im Wasserstoffstrom ausgesetzten Kontaktstellen innerhalb des Schutzrohrgehäuses in einem ein redu-

1. Schutzrohrankerkontakt mit wenigstens zierendes Gas enthaltenden Schutzgas liegen.

zwei magnetisierbaren, Kontaktstellen tragenden, 5 Die Verwendung einer zusätzlichen Kupferschicht kupferüberzogenen, gegeneinander bewegbaren bringt eine erhebliche Verbilligung, da die Dicke der Zungen und mit einer Vorrichtung zur Erzeugung Goldschicht herabgesetzt werden kann. Es hat sich eines auf die Zungen wirkenden Magnetfeldes, gezeigt, daß zur Erzielung einer guten Langzeitstabidadurch gekennzeichnet, daß die mit lität die angegebene Mindestdicke der Kupferschicht Kupfer in einer Dicke von mehr als 1 μ plattier- io erforderlich ist. Die Wärmediffusionsbehandlung, die ten, einer Wärmediffusionsbehandlung im Wasser- bislang nur für Goldschichten bekannt war, bringt stoffstrom ausgesetzten Kontaktstellen innerhalb die Bildung einer stabilen Legierungsschicht. Das des Schutzrohrgehäuses in einem ein reduzieren- reduzierende Schutzgas verhindert die Bildung schäddes Gas enthaltenden Schutzgas liegen. Iicher Oberflächenbeläge. Die Kombination dieser

2. Schutzrohrankerkontakt nach Anspruch 1, 15 Maßnahmen bringt eine überraschende Verbesserung dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse als des Langzeitverhaltens des Übergangswiderstandes. Schutzgas Stickstoff mit einem Zusatz an Wasser- Der in der Zeichnung dargestellte Schutzrohrstoff enthält. kontakt umfaßt eine Spule 6, ein dicht verschlossenes

3. Schutzrohrankerkontakt nach Anspruch 1 Glasschutzrohr 5 und magnetisierbare Zungen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kon- 20 und 2, die von außen mit ihren als Kontakte wirkentaktstellen mit einer kombinierten Plattierung aus den, einander gegenüberstehenden Abschnitten in Gold und Kupfer versehen sind. das Innere des Rohres 5 hineinragen; sie sind dort

eingeschmolzen und befinden sich in einem reduzierenden Gas, z. B. einer Mischung von Stickstoff und a₅ Wasserstoff. Bekannte Kontaktzungen sind goldplattiert und dann in einer Diffusionsbehandlung bei hoher Temperatur einer Strömung aus Wasserstoffgas

ausgesetzt, wodurch eine diffundierende Schicht von

etwa 20 μ Stärke aus Gold und Grundmetall (Eisen-30 Nickel-Legierung) erhalten wird.

Entsprechend einer Ausbildung der vorliegenden Erfindung wird Kupfer an Stelle von Gold benutzt. In einer weiteren Ausführungsform werden Kupfer Die Erfindung betrifft einen Schutzrohranker- und Gold an Stelle von Gold allein benutzt. Obwohl kontakt mit wenigstens zwei magnetisierbaren, Kon- ₃₅ Kupfer leicht Sulfide bildet und an der Luft oxydiert taktstellen tragenden, kupferüberzogenen, gegenein- und daher für die Schaltung extrem niedriger Spanander bewegbaren Zungen und mit einer Vorrichtung nungen und Ströme ungeeignet ist, weist es einen zur Erzeugung eines auf die Zungen wirkenden außerordentlich konstanten Übergangswiderstand auf, Magnetfeldes. sobald es allein oder zusammen mit Gold zum Dif-

Derartige Schutzrohrankerkontakte sind wegen 40 fundieren in das Grundmetall veranlaßt wird und ihrer kleinen Ausmaße, wegen der hohen Schalt- wenn es in ein reduzierendes Gas gebracht wird,
geschwindigkeit und wegen des durch die Kapselung Um die Merkmale der vorliegenden Erfindung bedingten Schutzes gegen korrodierende Einflüsse noch klarer herauszustellen, werden die folgenden sehr vorteilhaft. Kupferplattierte Kontaktzungen Beispiele für die Behandlung von Kontakten gehaben wegen der oberflächlichen Sulfid- und Oxyd- ₄₅ bracht,
bildung im allgemeinen einen hohen Übergangswiderstand, so daß solche Kontaktzungen für niedrige

Spannungen und Ströme nicht geeignet sind. Beispiell

Bekannt sind ferner goldplattierte Kontaktzungen,
wo durch eine Diffusionsbehandlung eine Legierungs- ₅₀

bildung zwischen dem Gold und dem Grundmetall Mehrere Kontaktzungen aus Grundmetall wurden erfolgt. Bei niedrigen Steuerspannungen von 30 V mit Kupfer in verschiedenen Schichtdicken zwischen oder weniger und Steuerströmen von 10 mA oder 1 und 8 μ beschichtet und dann für die Dauer von weniger oder bei leistungsloser Schaltung nimmt etwa SOMinuten einer Diffusionsbehandlung bei auch hier der Übergangswiderstand mit der Zahl der ₅₅ einer Temperatur von etwa 900° C in einem Wasser-Arbeitsspiele zu. In manchen Fällen wächst der stoffstrom ausgesetzt. Jede der so behandelten Kon-Übergangswiderstand nach einer Zahl von einigen taktzungen wurde in einen Schutzrohrankerkontakt ajhn Millionen Arbeitsspielen auf über IOOOMilliohm der oben beschriebenen Art eingebaut, dessen Glasan. Für solche goldplattierten Schutzrohrkontakte ist rohr während des Durchströmens eines Stickstoffdie Verwendung eines reduzierenden Gases aus _6o Stroms, dem etwa 3 % Wasserstoff beigemischt waren, Stickstoff und Wasserstoff bekannt. Auch damit kann verschlossen wurde. Jeder Schutzrohrankerkontakt jedoch diese Verschlechterung des Übergangswider- wurde 20 Millionen Leerlaufschaltvorgängen unterstandes nicht verhindert werden. worfen, die keine Stromschaltung einschlossen und

Aufgabe der Erfindung ist die LangzeitstabiIisie- danach der Übergangswiderstand bestimmt. Die darung des Übergangswiderstandes eines Schutzrohr- 65 bei gewonnenen Durchschnittswerte sind nachstehend kontaktes auf einen niedrigeren Wert. zusammen mit Vergleichswerten für Grundmetalle,

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch die mit Gold und mit Rhodium plattiert waren, angelöst, daß die mit Kupfer in einer Dicke von mehr gegeben.