DE1564069B1

DE1564069B1 - Verbundwerkstoffe fuer elektrische Kontakte

Info

Publication number: DE1564069B1
Application number: DE19661564069
Authority: DE
Inventors: Christoph Dipl-Chem Dr Raub
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1966-03-26
Filing date: 1966-03-26
Publication date: 1970-04-09
Also published as: DE1564069C2; AT274937B; FR1512684A; CH506174A

Claims

Auf nahezu allen Gebieten der Schwachstromtechnik werden für elektrische Kontakte seit langem Palladium-Silber-Legierungen verwendet, insbesondere dann, wenn in bezug auf die Schaltsicherheit hohe Anforderungen zu erfüllen sind. Meist werden hierbei nur die Teile, die unmittelbar für die Kontaktgabe in Frage kommen, aus diesen Legierungen gefertigt und diese mit einer Unterlage aus unedlem Grundmetall durch Plattieren verbunden, beispielsweise mit einer Unterlage aus Kupfer oder dessen Legierungen, bzw. anderen Unedelmetallen und Unedelmetallegierungen. Auch die Unedelmetalle der 8. Gruppe des Periodischen Systems, z. B. Eisen und Nickel und deren Legierungen sowie Legierungen, die diese Metalle als wesentliche Bestandteile enthalten, finden als Werkstoffe für· die Unedelmetallbasis dieser sogenannten Bimetallkontakte Verwendung. Diese bekannten Verbundwerkstoffe aus einer Unedelmetallunterlage und einer Kontaktauflage aus Palladium-Silber-Legierungen, die durch Plattieren verbunden sind, zeigen bei der praktischen Verarbeitung dann erhebliche Nachteile, wenn eine Basis aus den Unedelmetallen der 8. Gruppe des Periodischen Systems Eisen, Kobalt, Nickel oder deren Legierungen oder Legierungen, in denen die genannten Metalle einen wesentlichen Bestandteil darstellen, verwendet wird und starke thermische und mechanische Beanspruchungen unvermeidlich sind. Diese Schwierigkeiten und Nachteile treten in erster Linie dann auf, wenn solche Teile auf hohe Temperaturen, etwa über 800° C, erhitzt werden und anschließend einer mechanischen Beanspruchung, wie etwa Biegung, unterliegen. An sich ist es dem Fachmann auf diesem Gebiet geläufig, daß sich Reinsilber ohne Schwierigkeit auf die in Frage kommenden Unedelmetallwerkstoff e aufplattieren läßt und daß der Verbundwerkstoff dann auch bis in die Nähe des Silberschmelzpunktes erhitzt werden kann, ohne daß der Werkstoff in irgendeiner Weise ungünstig beeinflußt wird oder Schaden zeigt. Dies gilt im gleichen Maße auch für das Plattieren von Reinpalladium auf die Unedelmetalle der 8. Gruppe des Periodischen Systems oder die Legierungen dieser Unedelmetalle; denn auch diese Ver- bundwerkstoffe können ohne weiteres bei der Weiterverarbeitung hohen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt werden. Diese Verhältnisse ändern sich aber dann entscheidend, wenn Palladium-Silber-Legierungen für die Herstellung von Verbundwerkstoffen verwendet Werden, die aus 20 bis 80%, vorzugsweise 30 bis 60% Palladium und Rest Silber bestehen. Hierbei treten bei der Weiterverarbeitung der Verbundwerkstoffe zu elektrischen Kontakten sogar schon beim Erhitzen auf Temperaturen- von 800° G und darüber ohne anschließende mechanische Beanspruchung sehr häufig Risse in der Plattierungsschicht auf, die unter Umständen sogar bis zur völligen Ablösung der Kontaktauflage führen können, zumindest aber die Betriebssicherheit der Kontakte in Frage stellen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile der bekannten Verbundwerkstoffe aus Unedelmetallen der 8. Gruppe - "des Periodischen Systems oder deren Legierungen mit einer Plattierungsschicht aus Palladium-Silber-Legierungen auszuschalten bzw. weitestgehend einzuschränken, so daß diese Werkstoffe auch bei langer andauernden intensiven Belastungen sowohl in thermischer . als auch in mechanischer Beziehung ihre vorzüglichen Eigenschaften behalten. Die überraschende Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß erfindungsgemäß zwischen der Unedelmetallbasis und der Edehnetallplattierungschicht eine Zwischenschicht aus Gold, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium oder Platin oder aus Legierungen dieser Metalle angeordnet ist. Besonders günstig sind Zwischenschichten von 10 bis 50 μπι, vorzugsweise 25 bis 40 μπι Dicke. Der Verbundwerkstoff gemäß der Erfindung besteht somit aus: ... .

1. der tragenden Basisschicht aus Eisen, Kobalt, Nickel oder Legierungen dieser Metalle, in denen diese Hauptbestandteil oder zumindest wesentlicher Bestandteil sind,

2. einer Zwischenschicht aus Gold, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium oder Platin oder aus Legierungen dieser Metalle, insbesondere aus Platin oder Palladium sowie aus Legierungen eines dieser beiden Metalle mit Rhodium und/oder Iridium,

3. der an sich bekannten Edelmetallkontaktschicht aus binären Palladium-Silber-Legierungen mit einem Palladiumgehalt von 20 bis 80%, vorzugsweise von 30 bis 60 %.

Die tragende B asisschicht kann beispielsweise Rein-Nickel sein oder aus einer, der an sich bekannten Eisen-Nickel-Legierungen bestehen; auch Cupro-Nickel kann verwendet werden.

Als Werkstoff für die Zwischenschicht haben sich insbesondere Rein-Platin, Rein-Palladium, Palladium Iridium 70/30, und 'Gold-Palladium 50/50 bewährt.

Es können aber auch Legierungen für die Zwischenschicht verwendet werden, die neben den genannten Edelmetallen bis zu 10% Eisen, Kobalt und/oder Nickel enthalten. Beispiele für derartige Legierungen sind Palladium-Nickel 95/5 und Platin-Nickel 90/10.

Die besonderen Vorteile der Anordnung der einzelnen Schichten in dem Verbundwerkstoff für elektrische Kontakte gemäß: der Erfindung bestehen darin, daß die bisher beobachteten Nachteile der Verbundwerkstoffe wie Rißbildung zwischen Grundmetall und Deckschicht und eventuelles Abfallen der Deckschicht nicht mehr auftreten und eine feste Verbindung von Basisschicht und Edelmetallkontaktschicht auch nach hbhen Verarbeitungstemperaturen und anschließender mechanischer Beanspruchung erhalten bleibt. Auf diese Weise wird eine höhere Betriebssicherheit der elektrischen Kontakte erreicht.

■ ■■--.-- Patentansprüche:-

!.■Verbundwerkstoff für-elektrische Kontakte mit einer Basisschicht aus Eisen, Kobalt, Nickel oder Legierungen dieser Metalle, in denen diese Hauptbestandteil oder zumindest wesentlicher Bestandteil sind, und einer Kontaktschicht aus Palladium-Silber-Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basisschicht und der Kontaktschicht aus einer Palladium-Silber-Legierung mit 20 bis 80%, vorzugsweise 30 bis 60%, Palladium und Rest Silber, eine Zwischenschicht aus Gold, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium oder Platin oder aus Legierungen dieser Metalle angeordnet ist.

2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Platin oder Palladium oder aus einer Legierung des Platins oder Palladiums mit Rhodium und/ oder Iridium besteht.

3. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einer Legierung der Edelmetalle Gold, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium oder Platin mit bis zu 10% Eisen, Kobalt und/oder Nickel besteht.

4. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht 10 bis 50 μΐη, vorzugsweise 25 bis 40 μΐη, dick ist.