DE1764233C2

DE1764233C2 - Low-voltage electrical contact

Info

Publication number: DE1764233C2
Application number: DE19681764233
Authority: DE
Inventors: Walter Dr.; Speidel Hermann Dr.; Ruthardt Konrad Dr.; 6450 Hanau Reichelt
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Filing date: 1968-04-27
Publication date: 1977-06-16

Description

2525th

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.The invention relates to a low-voltage electrical contact for operation under vacuum or under protective gas, consisting of a carrier that has an intermediate layer on the contacting side and has a coating consisting of a gold-based alloy.

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.It is known to produce protective gas contacts for low current from Fe-Ni alloys, in which at the Contact point gold is diffused. When operating these contacts it has been shown that in the manufacture the density distribution of gold can hardly be kept constant. But it is more disadvantageous that in the Contact surface next to the gold atoms are also base metal atoms, which with the nitrogen of the protective gas, especially under the influence of gas discharges, react, forming insulating cover layers, which also give rise to severe erosion of the contact surfaces. LJm has to overcome these difficulties one tries to apply pure precious metals in a thin homogeneous layer on the base metal, but without to apply a diffusion. It was found that the service life of these contacts by cladding and Welding is reduced in an uncontrollable manner.

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.Are known from the USA. Patent 26 41 670 electrical contacts, consisting of a sintered Body made of molybdenum or tungsten or their carbides, which is impregnated with silver. This Contacts made of highly passive materials, on which an insulating coating forms during operation, have the disadvantage that, because of their passivity, even under a protective gas atmosphere, even with weak currents Ignition or contact difficulties occur. Also with these contacts there was frequent sticking or welding of the contact platelets to one another is observed when making contact.

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.Because of these disadvantages, it was not possible to make perfect contact during operation guaranteed. In addition, the service life of the contacts was not ftf due to the disadvantages mentioned, sufficient that they had to be renewed frequently.

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.Striving to improve the properties of electrical Contacts made of a common base metal for contact materials such as copper, nickel, iron and the To improve corresponding alloys are in the French patent 1347 932 electrical composite metal contacts have been proposed, which consist of the base metal mentioned, on which a more noble cover layer made of an alloy of gold with one or more base metals as an alloy component This electrical composite metal contacts are applied to the known contacts improved, but they were sufficient for low-current electrical contacts for operation under protective gas or under vacuum not yet set high requirements insofar as certain, Changes in the contact resistance beyond the permissible level in the course of the service life of the Contact can be observed, which can be attributed to the formation of an insulating film.

Aus »Kontaktwerkstoffe in der Elektrotechnik«, Akademie-Verlag Berlin, 1962, S. 51, sind Goldlegierungen mit Platinmetallgehalten von 10 bis 30% bekannt.From "Kontaktwerkstoffe in der Elektrotechnik", Akademie-Verlag Berlin, 1962, p. 51, gold alloys are known with platinum metal contents of 10 to 30%.

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.In addition, switching contacts for telephone relays are known from the USA. Patent Specification 28 12 406, the have a three-layer structure. They consist of a contact spring and an intermediate layer of one Alloy containing at least 50% of a platinum metal and a coating of a gold alloy, which contains at least 50% gold but not more than 5% of a platinum metal. The use of Platinum metal-based alloys as an intermediate layer make the contact considerably more expensive due to the relatively high platinum metal prices. This makes the practical use of the known contacts considerable restricted.

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.The invention is based on the object of a three-layer, electrical low-voltage contact for To create operation under vacuum or under protective gas, in which even with very frequent switching no Welding or sticking of the contact poles occurs and in which the contact friction as far as possible is reduced in order to obtain the longest possible contact life. In addition, the Contact costs are kept as low as possible.

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-It has now been found, surprisingly, after numerous attempts that this task by one out three layers built up electrical low-voltage contact is solved, according to the invention thereby is characterized in that between the carrier made of soft magnetic material, such as iron-nickel alloy, and the homogeneous coating of a gold-palladium alloy up to about 0.02 mm thick, the 5 Contains up to 35 percent by weight of palladium, the remainder being gold, an intermediate layer made of a refractory material Material from the group molybdenum, tungsten, rhenium, a carbide or boride of these metals, tantalum carbide or tantalum boride is arranged. The thickness of the coating is preferably 0.001 to 0.01 mm. The arrangement of the intermediate layer made of a weldable material results in a higher one Load capacity for the weak current contact compared to an identically constructed weak current contact, the but does not have an intermediate layer. There is an interaction between the coating from the Gold-palladium alloy and the intermediate layer of the refractory material such that the The adhesive effect is significantly reduced compared to switching contacts, which have a gold-palladium coating, but no intermediate layer

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.sen. The weak current contact designed according to the invention can be used in the field of communications engineering, in particular telecommunications, both as a coupling field jntakt, d. H. for switching without power, as well as a functional contact, d. H. for switching power, be used. Seen over long periods of time, even with frequent switching, it has no sticking or Welding effects shown, so that no peak and / or crater formation occurs and the spacing of the Contact poles of each other remain practically constant ic The latter is an essential prerequisite for the proper functioning of low-voltage contacts. The contact resistance of a weak-current contact made according to the invention and made of soft magnetic material is in the range of approximately 15 up to 40 mOhm. This contact resistance practically does not change in the course of the service life of the contact. Even with circuits of the order of magnitude I (F, the changes in the contact resistance persisted within permissible limits. Material migrations from one contact pole to the other were also unfavorable Loads very low. The applied thin homogeneous coating from; the gold-palladium alloy In addition, it has an advantageous lubricating effect. This alloy contains only those unavoidable Impurities that are usually present in precious metal alloys, but which because of their extremely small amount do not interfere.

In der Figur ist schematisch ein Ausführungsbeispie! eines erfindungsgemäßen Schwachstromkontaktplättchens dargestellt.In the figure is a schematic Ausführungsbeispie! a low-current contact plate according to the invention shown.

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.The contact plate consists of a magnetically soft material 1 known per se, such as an iron-nickel alloy. Between the homogeneous gold-palladium coating 2 and the carrier 1 is an intermediate layer 3 made of a refractory layer Material from the group molybdenum. Tungsten, rhenium, a carbide or boride of these metals, tantalum carbide or tantalum boride arranged.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Electrical low-current contact for operation under vacuum or under protective gas, consisting of a carrier that has an intermediate layer on the contact-making side and one made of a gold-based alloy has existing upper train, characterized in that between the Carrier (1) made of soft magnetic material, such as iron-nickel alloy, and the homogeneous coating (2) from a gold-palladium alloy up to about 0.02 mm thick, which is 5 to 35 percent by weight Palladium, the remainder gold, contains an intermediate layer (3) made of a refractory layer Material from the group molybdenum, tungsten, rhenium, a carbide or boride of these metals, Tantalum carbide or tantalum boride is arranged.

2. Low current contact according to claim 1, characterized in that the coating (2) has a Thickness of 0.001 to 0.01 mm.