DE1764233C2 - Elektrischer Schwachstromkontakt - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schwachstromkontakt für Betrieb unter Vakuum oder unter Schutzgas, bestehend aus einem Träger, der auf der kontaktgebenden Seite eine Zwischenschicht und einen aus einer Gold-Basislegierung bestehenden Überzug aufweist.

Es ist bekannt, Schutzgaskontakte für Schwachstrom aus Fe-Ni-Legierungen herzustellen, bei denen an der Kontaktstelle Gold eindiffundiert wird. Beim Betrieb dieser Kontakte hat sich gezeigt, daß in der Fabrikation die Dichteverteilung des Goldes schwerlich konstant gehalten werden kann. Nachteiliger aber ist, daß in der Kontaktfläche neben den Goldatomen auch Unedelmetallatome liegen, die mit dem Stickstoff des Schutzgases, besonders unter dem Einfluß von Gasentladungen, reagieren, wobei sich isolierende Deckschichten bilden, die außerdem Anlaß zu starker Erosion der Kontaktflä chen geben. LJm diese Schwierigkeiten zu beseitigen, hat man versucht, reine Edelmetalle in dünner homogener Schicht auf das Unedelmetall aufzutragen, ohne jedoch eine Diffusion anzuwenden. Dabei zeigte sich, daß die Lebensdauer dieser Kontakte durch Verkleidungen und Verschweißungen in unkontrollierbarer Weise herabgesetzt wird.

Bekannt sind aus der USA.-Patentschrift 26 41 670 elektrische Kontakte, bestehend aus einem gesinterten Körper aus Molybdän oder Wolfram oder deren Karbiden, welcher mit Silber imprägniert ist. Diese Kontakte aus ebenfalls stark passiven Werkstoffen, auf welchen sich im Betrieb ein isolierender Überzug bildet, besitzen den Nachteil, daß wegen ihrer Passivität selbst bei schwachen Strömen auch unter Schutzgasatmosphäre Ziind- bzw. Kontaktschwierigkeiten auftreten. Auch bei diesen Kontakten wurde ein häufiges Verkleben oder Verschweißen der Kontaktplättchen miteinander bei der Kontaktgabe beobachtet.

Auf Grund dieser Nachteile war eine einwandfreie Kontaktgabe während des Betriebes nicht mit Sicherheit gewährleistet. Außerdem war die Lebensdauer der Kontakte auf Grund der genannten Nachteile nicht ftf, ausreichend, so daß sie häufig erneuert werden mußten.

In dem Bestreben, die Eigenschaften von elektrischen Kontakten aus einem für Kontaktwerkstoffe üblichen Unedelmetall wie Kupfer, Nickel, Eisen und den entsprechenden Legierungen zu verbessern, sind in der französischen Patentschrift 1347 932 elektrische Verbundmetall-Kontakte vorgeschlagen worden, welche aus dem genannten Unedelmetall bestehen, auf welches eine edlere Deckschicht aus einer Legierung des Goldes mit einem oder mehreren Unedelmetallen als Legierungskomponente aufgebracht ist Diese elektrischen Verbundmetall-Kontakte sind zwar gegenüber den bekannten Kontakten verbessert, jedoch genügten sie den an elektrische Schwachstromkontakte für Betrieb unter Schutzgas oder unter Vakuum gestellten hohen Anforderungen insoweit noch nicht, als noch gewisse, über das zulässige Maß hinausgehende Änderungen des Kontakiwiderstandes im Laufe der Lebensdauer des Kontaktes beobachtet werden, was auf die Bildung eines Isolierfilmes zurückgeführt werden kann.

Aus »Kontaktwerkstoffe in der Elektrotechnik«, Akademie-Verlag Berlin, 1962, S. 51, sind Goldlegierungen mit Platinmetallgehalten von 10 bis 30% bekannt.

Darüber hinaus sind aus der USA.-Patentschrift 28 12 406 Schaltkontakte für Telefonrelais bekannt, die einen Dreischichtenaufbau aufweisen. Sie bestehen aus einer Kontaktfeder, einer Zwischenschicht aus einer Legierung, die wenigstens 50% eines Platinmetalls enthält, und aus einem Überzug aus einer Goldlegierung, die wenigstens 50% Gold, aber nicht mehr als 5% eines Platinmetalls enthält. Die Verwendung von Platinmetall-Basislegierungen als Zwischenschicht verteuert den Kontakt erheblich auf Grund der relativ hohen Platinmetallpreise. Hierdurch wird der praktische Einsatz der bekannten Kontakte erheblich eingeschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen dreischichtigen, elektrischen Schwachstromkontakt für Betrieb unter Vakuum oder unter Schutzgas zu schaffen, bei welchem auch bei sehr häufigem Schalten kein Verschweißen oder Verkleben der Kontaktpole auftritt und bei dem die Kontaktreibung soweit wie möglich herabgesetzt ist, um eine möglichst hohe Lebensdauer des Kontaktes zu erhalten. Darüber hinaus sollen die Kosten des Kontaktes möglichst niedrig gehalten werden.

Es wurde nun nach zahlreichen Versuchen überraschend gefunden, daß diese Aufgabe durch einen aus drei Schichten aufgebauten elektrischen Schwachstromkontakt gelöst wird, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen dem Träger aus weichmagnetischem Werkstoff, wie Eisen-Nickel-Legierung, und dem homogenen Überzug aus einer bis zu etwa 0,02 mm dicken Gold-Palladium-Legierung, die 5 bis 35 Gewichtsprozent Palladium, Rest Gold, enthält, eine Zwischenschicht aus einem schwerschmelzbaren Material aus der Gruppe Molybdän, Wolfram, Rhenium, einem Karbid oder Borid dieser Metalle, Tantalkarbid oder Tantalborid angeordnet ist. Die Dicke des Überzugs beträgt vorzugsweise 0,001 bis 0,01 mm. Durch die Anordnung der Zwischenschicht aus einem schweischmelzbaren Material resultiert eine höhere Belastbarkeit für den Schwachstromkontakt gegenüber einem gleich aufgebauten Schwachstromkontakt, der jedoch keine Zwischenschicht aufweist. Es tritt eine Wechselwirkung zwischen dem Überzug aus der Gold-Palladium-Legierung und der Zwischenschicht aus dem schwerschmelzbaren Material derart ein, daß die Klebewirkung noch wesentlich herabgesetzt wird im Vergleich zu Schaltkontakten, die zwar einen Gold-Palladium-Überzug, jedoch keine Zwischenschicht aufwei-

sen. Der erfindungsgemäß ausgebildete Schwachstromkontakt kann auf dem Gebiet der Nachrichtentechnik, insbesondere dem Fernmeldeweseii, sowohl als Koppelfeldk jntakt, d. h. zum Schalten ohne Leistung, als auch als Funktionskontakt, d. h. zum Schalten von Leistung, verwendet werden. Über lange Zeiträume gesehen, hat er auch bei häufigem Schalten keine Verklebungs- oder Verschweißungseffekte gezeigt, so daß keine Spitzen- und/oder Kraterbildung auftritt und der Abstand der Kontaktpole voneinander praktisch konstant bleibt ic Letzteres ist eine wesentliche Voraussetzung für die einwandfreie Funktionstüchtigkeit von Schwachstromkontakten. Der Kontaktwiderstand eines erfindungsgemäß ausgebildeten Schwachstromkontaktes aus weichmagnetischem Werkstoff liegt im Bereich von etwa 15 bis 40 mOhm. Dieser Kontaktwiderstand ändert sich im Laufe der Lebensdauer des Kontaktes praktisch nicht. Selbst bei größenordnungsmäßig I(F Schaltungen hielten sich die Änderungen des Kontaktwiderstandes in zulässigen Grenzen. Materialwanderungen von einem Kontaktpol zum anderen waren auch bei ungünstigen Belastungen sehr gering. Der aufgebrachte dünne homogene Überzug aus; der Gold-Palladium-Legierung übt darüber hinaus noch eine vorteilhafte Schmierwirkung aus. Diese Legierung enthält nur solche unvermeidbaren Verunreinigungen, die üblicherweise m Edelmetall-Legierungen vorhanden sind, welche aber wegen ihrer außerordentlich geringen Menge nicht stören.

In der Figur ist schematisch ein Ausführungsbeispie! eines erfindungsgemäßen Schwachstromkontaktplättchens dargestellt.

Das Kontaktplätichen besteht aus einem an sich bekannten weichmagnetischen Werkstoff 1, wie Eisen-Nickel-Legierung. Zwischen dem homogenen Gold-Palladium-Überzug 2 und dem Träger 1 ist eine Zwischenschicht 3 aus einem schwerschmelzbaren Material aus der Gruppe Molybdän. Wolfram, Rhenium, einem Karbid oder Borid dieser Metalle, Tantalkarbid oderTantalborid angeordnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schwachstromkontakt für Betrieb unter Vakuum oder unter Schutzgas, bestehend aus einem Träger, der auf der kontaktgebenden Seite eine Zwischenschicht und einen aus einer Gold-Basislegierung bestehenden Oberzug aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Träger (1) aus weichmagnetischem Werkstoff, wie Eisen-Nickel-Legierung, und dem homogenen Überzug (2) aus einer bis zu etwa 0,02 mm dicken Gold-Palladium-Legierung, die 5 bis 35 Gewichtsprozent Palladium, Rest Gold, enthält, eine Zwischenschicht (3) aus einem schwerschmelzbaren Material aus der Gruppe Molybdän, Wolfram, Rhenium, einem Karbid oder Borid dieser Metalle, Tantalkarbid oderTantalborid angeordnet ist.

2. Schwachstromkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (2) eine Dicke von 0,001 bis 0,01 mm besitzt.