DE19605097A1 - Eingekapseltes Kontaktmaterial und Herstellungsverfahren für dieses und Herstellungsverfahren und Verwendungsverfahren für einen eingekapselten Kontakt - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein eingekapseltes Kontaktmaterial und ein Herstellungsverfahren hierfür, und sie betrifft ein Herstellungsverfahren und ein Verwendungsverfahren für einen eingekapselten Kontakt, und insbesondere betrifft sie ein eingekapseltes Kontaktmaterial, das geringeren Schwankungen des Kontaktwiderstandes während des Schaltvorganges unterliegt, das eine zufriedenstellende Betriebslebensleistung aufweist, und das zur kostengünstigen Herstellung befähigt ist.

Stand der Technik

Ein eingekapselter Kontakt, der für einen Schutzrohrschalter oder dergleichen verwendet wird, ist derart aufgebaut, daß ein eingekapseltes Kontaktmaterial z. B. zusammen mit einem N₂-Gas in einem abgedichteten Behälter eingekapselt ist, der z. B. aus Glas oder dergleichen ausgebildet ist.

Bei weitverbreiteten herkömmlichen eingekapselten Kontaktmaterialien ist ein Kontaktsubstrat z. B. aus Fe-Ni- Legierung ausgebildet, und dessen Oberfläche ist mit Rh oder Ru, die als Kontaktmantelschicht dienen, beschichtet. Rh, Ru usw. werden oft verwendet, weil sie sehr harte, hochschmelzende Metalle sind, die eine gute elektrische Leitfähigkeit und Verschleißbeständigkeit aufweisen.

Diese herkömmlichen eingekapselten Kontaktmaterialien werden derart ausgebildet, daß zunächst eine Zwischenschicht auf der Oberfläche des Kontaktsubstrates ausgebildet wird, indem z. B. die Substratoberfläche mit einem Metall, wie etwa Ag, Au oder Cu galvanisch überzogen wird, und indem dann eine Kontaktmantelschicht auf der Zwischenschicht ausgebildet wird, indem diese mit Rh oder Ru überzogen wird. Die Zwischenschicht dient der verbesserten Haftung zwischen dem Kontaktsubstrat und der Kontaktmantelschicht, und sie dient der Verhinderung der Diffusion von Rh oder Ru aus der Kontaktmantelschicht in das Kontaktsubstrat während des Schaltvorganges des Kontaktes.

Die Verwendung von Rh oder Ru, das ein teures Metall ist, verleiht den oben aufgeführten eingekapselten Kontaktmaterialien jedoch hohe Materialkosten, wodurch ein Problem der wirtschaftlichen Effizienz aufgeworfen wird.

Kürzlich wurden daher eingekapselte Kontaktmaterialien zu einem niedrigen Preis vorgeschlagen, die - ähnlich den herkömmlichen - Fe-Ni-Legierungen oder dergleichen für das Kontaktsubstrat verwenden, und die ein hochschmelzendes Metall wie etwa Mo, W oder eine Legierung davon für die Kontaktmantelschicht verwenden.

Die Kontaktmantelschichten der vorgenannten eingekapselten Kontaktmaterialien weisen unter anderen wesentlichen Eigenschaften für die Kontaktmantelschicht vorteilhafte Eigenschaften, wie etwa einen hohen Schmelzpunkt, eine große Härte und eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf. Jedoch ist herausgefunden worden, daß sich die Materialien dieser Art auf die folgende Weise verhalten.

Im Falle eines Materials, dessen Kontaktmantelschicht aus W ausgebildet ist, kann z. B. ein Kontaktbetriebstest, der auf einem wiederholten Schaltvorgang bei 10 Hz beruht, wesentliche Schwankungen des Kontaktwiderstandes oder die häufige Erzeugung von intensiven Bogenentladungen in der Kontaktmantelschicht offenbaren. Wenn das eingekapselte Kontaktmaterial erhöhten Schwankungen des Kontaktwiderstandes unterliegt, neigt der Kontaktwiderstand des eingekapselten Kontaktes während des Schaltvorganges zu Fluktuation, und nebenbei steigt die Wärmeabgabe des eingekapselten Kontaktes an. Als Ergebnis wird das Betriebsleben des eingekapselten Kontaktes verkürzt und schwankt wesentlich, so daß die Zuverlässigkeit des Kontaktes beim tatsächlichen Gebrauch gesenkt wird.

Man nimmt an, daß diese Probleme entstehen, weil die Kontaktmantelschicht, die aus Mo, W oder einer Legierung davon ausgebildet ist, keine zufriedenstellende Verschleißbeständigkeit aufweist und die Bogeneigenschaften des Kontaktes erniedrigt. Ein anderer Grund liegt darin, daß Mo, W und deren Legierungen an der offenen Luft alle oxidationsempfindlich sind, so daß sich leicht auf der Oberfläche des Metalls eine elektrisch isolierender Oxidfilm ausbildet.

In einigen Fällen hat sich der Oxidfilm bereits auf der Oberfläche der Kontaktmantelschicht (Mo oder W) des oben genannten Kontaktmaterials ausgebildet, wenn das Material an der offenen Luft gehandhabt wird, bevor es in dem abgedichteten Behälter eingekapselt wird. Wenn darüber hinaus die Oberfläche der Abdichtfläche eines Endabschnittes eines Kontaktsubstrats vor der Einkapselung oxidiert ist, kann die Kontaktmantelschicht möglicherweise gleichzeitig oxidiert werden, wobei sich ein Oxidfilm auf der Oberfläche ausbildet, die dem oben genannten Endabschnitt des Kontaktsubstrates entspricht.

Mikroskopisch weist der Oxidfilm eine Struktur auf, bei der die Oxidpartikel in der Oberfläche der Kontaktmantelschicht verteilt sind. Wenn der eingekapselte Kontakt, der ein eingekapseltes Kontaktmaterial aufweist, das darin eingeschlossen ist, dessen Oberfläche sich in diesem Zustand befindet, einem wiederholten Schaltvorgang unterworfen wird, wandern oder bewegen sich die Oxidpartikel, und sie konzentrieren sich in dem Bereich, wo sie mikroskopisch in tatsächlichem Kontakt miteinander sind. Daher nimmt man an, daß das Material, das den ausgebildeten Oxidfilm auf seiner Kontaktmantelschicht aufweist, in den vorgenannten Betriebslebenseigenschaften verschlechtert wird.

Normalerweise unterliegt der eingekapselte Kontakt dem Schaltvorgang mit einer an ihm angelegten Spannung (Stromstärke).

Allgemein kann jedoch ein Schnappen auf der belasteten Seite während der Verwendung von elektrischen Ausrüstungen hervorgerufen werden. In einem solchen Fall schreitet der Schaltvorgang des eingekapselten Kontaktes ohne das Anlegen jedweder Spannung (Stromstärke) fort. Selbst wenn das Schnappen z. B. durch die Erschöpfung einer Licht emittierenden Diode oder dergleichen hervorgerufen wird, die an den eingekapselten Kontakt angeschlossen ist, wird der Kontakt einem wiederholten belastungsfreien Schaltvorgang unterzogen.

Insbesondere im Falle eines Schutzrohrschalters arbeitet dessen Schaltmagnet sogar in unbelastetem Zustand, so daß es eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür gibt, daß dessen eingekapseltes Material zum Eingehen von Schaltvorgängen in unbelasteten Zustand gezwungen wird.

Im Falle eines eingekapselten Kontaktes, der ein eingekapseltes Kontaktmaterial darin aufweist, dessen Kontaktmantelschicht aus Mo, W oder dessen Legierungen ausgebildet ist, verursacht der wiederholte Schaltvorgang im unbelasteten Zustand einen Anstieg des Kontaktwiderstandes, wodurch die Stabilität und die Zuverlässigkeit des resultierenden Schalters erniedrigt werden. Die oben genannten Probleme neigen besonders in dem Falle zum Auftreten, in dem sich ein Oxidfilm auf der Oberfläche der Kontaktmantelschicht des eingekapselten Kontaktmaterials ausgebildet hat.

Um die oben genannten Probleme der eingekapselten Kontaktmaterialien, deren Kontaktmantelschicht aus Mo, W oder deren Legierungen ausgebildet ist, zu lösen, haben die Erfinder hiervon eine Anmeldung für ein eingekapseltes Kontaktmaterial (Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 4-19885) ausgearbeitet und angemeldet, in der eine Kontaktmantelschicht ausgebildet wird, indem die Oberfläche eines Kontaktsubstrats mit einem Material beschichtet wird, das hauptsächlich aus Mo, W, Re, Nb oder Ta besteht, und in der eine die Oxidation verzögernde, elektrisch leitende dünne Schicht aus Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Ag oder Au auf der Mantelschicht ausgebildet wird.

Im Falle dieses eingekapselten Kontaktmaterials verringert die die Oxidation verzögernde leitfähige dünne Schicht auf der Oberfläche der Kontaktmantelschicht die Möglichkeit der Ausbildung eines Oxidfilms, der anders hervorgerufen werden könnte, wenn das Material in dem abgedichteten Behälter eingekapselt wird. Daher unterliegt das eingekapselte Kontaktmaterial dieser Sorte weniger Schwankungen im Hinblick auf dessen anfänglichen Kontaktwiderstand.

Trotz der eingeschränkten Schwankungen beim anfänglichen Kontaktwiderstand erfreut sich das eingekapselte Kontaktmaterial, das oben beschrieben ist, jedoch nicht immer einer guten Schweißbeständigkeit und einer zufriedenstellenden Bogenbeständigkeit, in Anbetracht des Erfordernisses eines verlängerten Betriebslebens nach der anfänglichen Inbetriebnahme. Demgemäß sollten diese Eigenschaften des Kontaktmaterials weiter verbessert werden. Um diesem Erfordernis zu genügen, haben die Erfinder hiervon eine Anmeldung (Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 6-39114) für ein eingekapseltes Kontaktmaterial ausgearbeitet und angemeldet, in der eine Kontaktmantelschicht durch Beschichten der Oberfläche eines Kontaktsubstrats mit einem Material ausgebildet wird, das aus einer Matrix zusammengesetzt ist, die aus wenigstens einem hochschmelzenden Metall ausgebildet ist, das aus einer Gruppe gewählt wird, die Mo, Zr, Nb, Hf, Ta und W umfaßt, und die mit wenigstens einem Element dotiert ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Li, K, Ce, Cs, Ba, Sr, Ca, Na, Y, La, Sc, Th und Rb oder eine Oxid davon umfaßt, und für ein eingekapseltes Kontaktmaterial, bei dem die Kontaktmantelschicht mit Spuren von Elementen, wie etwa Mg, Pb, Sn, Zn, Bi, Ag, Cd, Al, Si, Zr, Ti, Co, Ta, Fe, Mn, Cr usw. dotiert ist.

In den Fällen dieser eingekapselten Kontaktmaterialien haben die Elemente, die Li K, Ce, Cs, Ba, Sr, Ca, Na, Y, La, Sc, Th, Rb usw. umfassen, die in der Matrix der Kontaktmantelschicht enthalten sind, geringe Arbeitsfunktionen. Bei einer Kontaktmantelschicht, die mit diesen Elementen dotiert ist, ist die Erzeugung eines Bogens während des Schaltvorganges des eingekapselten Kontaktes makroskopisch einheitlich, so daß die Freilegung des Kontaktsubstrates an dem unteren Teil der Kontaktschicht verzögert wird. Daher wird das Betriebsleben des Materials verlängert.

Mikroskopisch jedoch, erzeugt der Bogen infinitesimale Einbuchtungen, die sich über die gesamte Oberfläche der Kontaktmantelschicht hinweg ausbilden, und diese Einbuchtungen vermögen die Kontaktfläche zwischen den Kontaktmantelschichten zu verändern, oder diese können sich ineinander verzahnen, was zu Schaltversagen (Sperren) führt. Daher kann das Betriebsleben des Materials möglicherweise verkürzt werden.

Im Falle der Kontaktmantelschicht, die desweiteren die Spurenelemente einschließlich Mg, Pb, Sn, Zn, Bi, Ag, Cd, Al, Si, Zr, Ti, Co, Ta, Fe, Mn, Cr, usw. enthält, sind die Spurenelemente mit den Zusatzelementen wie etwa Li, K, Ce, Cs, Ba, Sr, Ca, Na, Y, La, Sc, Th, Rb usw. legiert, wodurch die Verdampfung der Zusatzelemente und dergleichen eingeschränkt wird. Obwohl dieses Verhalten den Effekt sicher stellt, daß die Schwankungen des Kontaktwiderstandes während des Schaltvorganges des eingekapselten Kontaktes vermindert werden, kann man sich nicht erhoffen, daß die Betriebslebensleistung sehr viel besser als diejenige des Materials ist, das keines der Spurenelemente enthält. Im Falle eines eingekapselten Kontaktes, der das eingekapselte Kontaktmaterial umfaßt, dessen Kontaktmantel­ schicht mit den Spurenelementen dotiert ist, tritt darüber hinaus insofern ein Problem auf, als daß die Schwankungen der Betriebslebensleistung der eingekapselten Kontakte, die in verschiedenen Produktionschargen hergestellt wurden, wesentlich sind, d. h. die Stabilität der Produktqualität ist gering.

Aufgaben und Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines eingekapselten Kontaktmaterials, das sich einer besseren Betriebslebensleistung erfreut, und das weniger Schwankungen des Kontaktwiderstandes unterliegt, als das eingekapselte Kontaktmaterial, das in der Japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 6-39114 beschrieben ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines eingekapselten Kontaktmaterials, das weniger Schwankungen in den Eigenschaften zwischen den Produktionschargen unterliegt, und das sich deshalb einer stabilen Betriebslebensleistung erfreut.

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines eingekapselten Kontaktmaterials, das Rh, Ru oder andere teure Materialien minimal verwendet, wobei eine kostengünstige Herstellung sichergestellt wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens für ein eingekapseltes Kontaktmaterial, durch das die Zusammensetzung, die Oberflächenkonfiguration und die Struktur einer Kontaktmantelschicht so stabilisiert sind, daß die Betriebslebensleistung des Materials stetig ist.

Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens und eines Verwendungsverfahrens für einen eingekapselten Kontakt, bei dem sich der Kontaktwiderstand nicht verschlechtern kann, obwohl sich z. B. ein Oxidfilm auf der Oberfläche einer Kontaktmantelschicht eines eingekapseltem Kontaktmaterials ausbildet, oder obwohl Schaltvorgänge in unbelastetem Zustand wiederholt auftreten.

Um die oben genannten Aufgaben zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein eingekapseltes Kontaktmaterial (hiernach als Kontaktmaterial A bezeichnet) zur Verfügung gestellt, das wenigstens eine Kontaktmantelschicht umfaßt, die ausgebildet wird, indem die Oberfläche eines Kontaktsubstrates bedeckt wird, wobei die Kontaktmantelschicht eine wesentliche Matrix umfaßt, die aus wenigstens einem Element ausgebildet ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Mo, Zr, Nb, Hf, Ta und W umfaßt, wobei die Matrix mit 0,5 bis 50 Atom-% wenigstens eines Elementes dotiert ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi umfaßt, und wobei die Kontaktmantelschicht eine Dicke von 0,1 µm oder mehr aufweist.

Gemäß der Erfindung, wird darüber hinaus ein eingekapseltes Kontaktmaterial (hiernach als Kontaktmaterial B bezeichnet) bereitgestellt, das wenigstens eine Kontaktmantelschicht umfaßt, die durch Bedecken der Oberfläche eines Kontaktsubstrates ausgebildet wurde, wobei die Kontaktmantelschicht eine wesentliche Matrix umfaßt, die aus wenigstens einem Element ausgebildet ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Mo, Zr, Nb, Hf, Ta und W umfaßt, wobei die Matrix mit 0,1 bis 50 Mol-% eines Oxides wenigstens eines Elementes dotiert ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Zn, Cd, Hg Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi umfaßt, und wobei die Kontaktmantelschicht eine Dicke von 0,1 µm oder mehr aufweist.

Gemäß der Erfindung wird des weiteren ein eingekapseltes Kontaktmaterial (hiernach als Kontaktmaterial C bezeichnet) bereitgestellt, das wenigstens eine Kontaktmantelschicht umfaßt, die durch Bedecken der Oberfläche eines Kontaktsubstrats ausgebildet wurde, wobei die Kontaktmantelschicht wenigstens eine laminierte Struktur aufweist, die wenigstens eine untere Schicht umfaßt, die aus wenigstens einem Element ausgebildet ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Mo, Zr, Nb, Hf, Ta und W umfaßt, und aus wenigstens einer oberen Schicht, die aus wenigstens einem Element ausgebildet ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi umfaßt, und wobei die untere und die obere Schicht jeweils eine Dicke von 0,1 µm oder mehr aufweisen.

Gemäß der Erfindung wird darüber hinaus ein Herstellungsverfahren für ein eingekapseltes Kontaktmaterial zur Verfügung gestellt, das das Ausbilden der Kontaktmantelschicht des Kontaktmaterials A oder B auf der Oberfläche des Kontaktsubstrats umfaßt, wobei die Temperatur des Kontaktsubstrats innerhalb des Bereiches von 300 bis 900°C gesteuert wird.

Gemäß der Erfindung wird darüber hinaus ein Herstellungsverfahren für ein eingekapseltes Kontaktmaterial zur Verfügung gestellt, das das Ausbilden der Kontaktmantelschicht des Kontaktmaterials C auf der Oberfläche des Kontaktsubstrates auf eine Weise umfaßt, derart, daß die Temperatur des Kontaktsubstrats innerhalb des Bereiches von 300 bis 600°C gesteuert wird, wenn die untere Schicht ausgebildet wird, und innerhalb des Bereiches von 50 bis 500°C, wenn die obere Schicht ausgebildet wird.

Gemäß der Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für einen eingekapselten Kontakt zur Verfügung gestellt, das das Einkapseln eines eingekapselten Kontaktmaterials zusammen mit einem inerten Gas in einem abgedichteten Behälter umfaßt, und das elektrische Entladen des eingekapselten Kontaktmaterials.

Darüber hinaus wird gemäß der Erfindung ein Verwendungsverfahren für einen eingekapselten Kontakt zur Verfügung gestellt, der das elektrische Entladen eines eingekapselten Kontaktmaterials vor oder während der Verwendung eines eingekapselten Kontaktes umfaßt, der aus einem eingekapselten Kontaktmaterial ausgebildet ist, das zusammen mit einem inertem Gas in einem abgedichteten Behälter eingekapselt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 Ist eine Querschnittsansicht eines Kontaktmaterials A gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines Kontaktmaterials B gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Kontaktmaterials C gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Häufigkeit des Schaltvorganges und dem Widerstand an den Elektroden von Schutzrohrschaltern zeigt, die jeweils die Kontaktmaterialien nach Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 umfassen;

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Häufigkeit des Schaltvorganges und dem Widerstand an den Elektroden von Schutzrohrschaltern jeweils nach Beispiel 202 und Vergleichsbeispiel 61 zeigt, und

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Häufigkeit des Schaltvorganges und dem Widerstand an den Elektroden zeigt, der beobachtet wird, wenn ein Schutzrohrschalter gemäß dem Beispiel 202 einem Hochbelastungslebensleistungstest unterzogen wird.

Eingehende Beschreibung der Erfindungen

Ein Kontaktmaterial A wird zunächst beschrieben.

Beim Kontaktmaterial A, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, wird eine Kontaktmantelschicht 2A (die später erwähnt ist) ausgebildet, indem die Oberfläche eines Kontaktsubstrats 1 beschichtet wird.

Das Material des Kontaktsubstrats 1 unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, und es kann jede Substanz sein, die herkömmlicherweise als Substratmaterial für eingekapselte Kontakte verwendet wird. Z. B. können Fe, Ni, Co, Ni-Fe, Co-Fe- Nb, Co-Fe-V, Fe-Ni-Ni-Al-Ti, Fe-Co-Ni, Kohlenstoffstahl, Phosphorbronze, Nickelsilber, Messing, rostfreier Stahl, Cu-Ni- Sn, Cu-Ti usw. zu diesem Zweck in Anbetracht der Verminderung der Herstellungskosten verwendet werden.

Die Kontaktmantelschicht 2A ist aus einer Legierungsmatrix (hierin später als Matrixmetall bezeichnet) und einem Zusatzelement oder -elementen zusammengesetzt. Das Matrixmetall kann aus wenigstens einem Metall ausgebildet sein, z. B. ein einfaches Metall, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Mo, Zr, Nb, Hf, Ta und W umfaßt, oder es kann eine Legierung sein, wie etwa Hf-Nb, Hf-Ta, Hf-Mo, Hf-Zr, Hf-W, Mo-Nb, Mo-Ta, Mo-Zr, M-W, Nb-Ta, Nb-W, Nb-Zr, Ta-W, Ta-Zr oder W-Zr. Das/die Zusatzelement(e) kann/können wenigstens ein Element sein, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi umfaßt.

Da alle die oben genannten Matrixmetalle, die die Matrix der Kontaktmantelschicht 2A ausmachen können, einen hohen Schmelzpunkt und eine große Härte aufweisen, dienen sie der Verstärkung der Verschleißbeständigkeit der Kontaktmantel­ schicht.

Die Zusatzelemente, die in der Matrix enthalten sind, stabilisieren den Kontaktwiderstand der Kontaktmantelschicht während des Schaltvorganges, und sie sorgen für eine Verbesserung der Verschleißbeständigkeit und der Oxidationsbeständigkeit. Dies beruht auf den folgenden Gründen, wie jedoch nicht definitiv angenommen wird.

Die oben genannten Zusatzelemente haben niedrigere Schmelz- und Siedepunkte, als diejenigen des Matrixmetalls. Daher wird angenommen, daß die Zusatzelemente frei aus der Matrix zur Oberfläche der Kontaktmantelschicht 2A hin wandern können, und daß sie z. B. zu der Oberfläche hin durch die elektrische Energiebelastung "ausgeschwitzt werden können", die während des Schaltvorganges des eingekapselten Kontaktes erzeugt wird, was zur Stabilisierung des Kontaktwiderstandes und der Bogeneigenschaften führt.

Wenn der Sauerstoff in der Atmosphäre in der Kontaktmantelschicht durch dessen Oberfläche während der Ausbildung der Mantelschicht oder der Herstellung des eingekapselten Kontaktes zurückgehalten wird, nimmt man an, daß der zurückgehaltene Sauerstoff z. B. von den Zusatzelementen adsorbiert wird. Daher nimmt man an, daß der Sauerstoff von den Zusatzelementen aufgenommen wird, so daß das Matrixmetall der Kontaktmantelschicht am oxidiert werden gehindert wird, und daß sich kein isolierender Oxidfilm einfach auf der Oberfläche der Schicht auszubilden vermag.

Im Gegensatz zu dem Fall, bei dem sich ein Oxidfilm auf der Oberfläche der Kontaktmantelschicht ausbildet, ist es daher unwahrscheinlich, daß der Kontaktwiderstand leicht instabil wird, und die Stabilisierung der Bogeneigenschaften vermindert die Möglichkeit des Sperreffektes, so daß die Betriebslebensleistung verbessert wird.

In Anbetracht dieser Umstände sind die Zusatzelemente, damit sie ihre Funktionen erfüllen können, vorzugsweise als einfache Substanzen in dem Matrixmetall dispergiert, ohne daß sich während der Ausbildung der Kontaktmantelschicht 2A (die später genannt ist) intermetallische Verbindungen ausbilden.

Bevorzugte Kombinationen des Matrixmetalls und der Zusatzelemente, welche die vorgenannte bevorzugte Kontaktmantelschicht 2A ausmachen, umfassen z. B. Mo-Bi, Mo-Cd, Mo-Mg, Mo-In, Mo-Pb; Nb-Bi, Nb-Hg, Nb-Pb; Ta-Bi, Ta-Mg; W-Bi, W- Cd, W-Ga, W-Mg, W-In, W-Pb, W-Sb, W-Sn, W-Zn usw.

Der Gehalt an Zusatzelementen in der Kontaktmantelschicht 2A wird auf 0,5 bis 50 Atom-% eingestellt.

Wenn der Gehalt niedriger als 0,5 Atom-% ist, können die Zusatzelemente die oben genannten Effekte nicht in zufriedenstellender Weise hervorrufen, und der Kontaktwiderstand während des Schaltvorganges neigt dazu, instabil zu werden. Wenn der Gehalt höher als 50 Atom-% ist, wird andererseits der elektrische Widerstand der Kontaktmantelschicht 2A so hoch, daß die elektrische Leitfähigkeit erniedrigt wird. Vorzugsweise reicht der Gehalt von 5 bis 30 Atom-%, noch bevorzugterer Weise reicht er von 10 bis 20 Atom-%.

Die Dicke der Kontaktmantelschicht 2A wird auf 0,1 µm oder mehr eingestellt. Wenn die Schicht 2A dünner als 0,1 µm ist, fehlt es ihr an Verschleißbeständigkeit, und sie kann sich keiner zufriedenstellenden Betriebslebensleistung für den eingekapselten Kontakt erfreuen. Die obere Grenze für die Dicke der Kontaktmantelschicht 2A wird geeigneterweise in Anbetracht der Betriebsbedingungen und der Herstellungskosten des herzustellenden eingekapselten Kontaktes festgelegt. Wenn die Kontaktmantelschicht 2A zu dick gemacht wird, wenn sie gemäß dem Filmausbildungsverfahren ausgebildet wird, das später genannt wird, wird eine Oberfläche z. B. leicht rauh, so daß der Kontaktwiderstand zum Ansteigen neigt und daß die Filmausbildung erhöhte Kosten verursacht. Vorzugsweise wird daher die obere Grenze für die Dicke der Schicht 2A auf 100 µm eingestellt.

In dieser Kontaktmantelschicht 2A können die Zusatzelemente in dem Matrixmetall einheitlich verteilt sein oder gemäß einem Konzentrationsgradienten in Richtung der Dicke.

In dem Falle, in dem die Zusatzelemente gemäß dem Konzentrationsgradienten in Richtung der Dicke verteilt sind, wird die Konzentration der Zusatzelemente auf der Oberflächenseite der Kontaktmantelschicht 2A höher gemacht. Mit anderen Worten, die Zusatzelemente sind derart verteilt, daß die Matrixmetallkonzentration auf der Kontaktsubstratseite höher ist.

Wenn dieser Konzentrationsgradient in der Kontaktmantelschicht ausgebildet wird, liegt mehr hochschmelzendes, sehr hartes Matrixmetall anteilig in Richtung auf das Kontaktsubstrat 1 hin vor, so daß die Zähigkeitseigenschaften des eingekapselten Kontaktmaterials verbessert werden, um den Erhalt der Struktur der Kontaktmantelschicht zu erleichtern. Wie zuvor angegeben, ist die Konzentration der Zusatzelemente, die die genannten Effekte hervorrufen, auf der Oberflächenseite höher. Selbst wenn die Kontaktmantelschicht 2A z. B. mit Sauerstoff in Kontakt gerät und diesen einfängt, kann daher der Sauerstoff sofort zur Verhinderung der Oxidation des Matrixmetalls und des Fortschreitens der Oxidationsreaktion in den inneren Teil der Schicht aufgenommen werden. Daher kann sich kein Oxidfilm leicht auf der Oberfläche der Kontaktmantelschicht ausbilden, und der Kontaktwiderstand während des Schaltvorganges kann auf zufriedenstellendere Weise stabilisiert werden.

Der Konzentrationsgradient kann ein linearer sein. In dem Falle, in dem das Filmausbildungsverfahren (das später erwähnt wird) verwendet wird, macht jedoch ein abgestufter Konzentrationsgradient die Ausbildung leichter. Z.B. ist es bereits ausreichend, daß der Matrixmetallgehalt 50 bis 100 Atom-% (0 bis 49 Atom-% an Zusatzelementen) in dem Mantelschichtanteil auf der Kontaktsubstratseite und 0 bis 49 Atom-% (51 bis 100 Atom-% an Zusatzelementen) im Oberflächenanteil beträgt.

Selbst in dem Fall, in dem der oben genannte Konzentrationsgradient der Zusatzelemente in der Kontaktmantelschicht 2A ausgebildet wird, muß der Gehalt der Zusatzelemente auf den vorgenannten Wert, 0,5 bis 50 Atom-%, als Mittelwert eingestellt werden.

Wenn die Kontaktmantelschicht 2A, die die vorgenannte Zusammensetzung aufweist, des weiteren mit 1 bis 40 Atom-% Sauerstoff dotiert wird, kann der Ausgleich oder die Vereinheitlichung des erzeugten Bogens mittels eines unbekannten Mechanismus während dem Schaltvorgang des eingekapselten Kontaktes beschleunigt werden. Wenn in diesem Fall der Sauerstoffgehalt unterhalb 1 Atom-% liegt, werden die vorgenannten Effekte verringert. Wenn der Sauerstoffgehalt höher als 40 Atom-% liegt, wird andererseits der elektrische Widerstand der Kontaktmantelschicht 2A so hoch, daß die elektrische Leitfähigkeit unausweichlich abgesenkt wird.

Die Kontaktmantelschicht 2A kann eine einzelne Schicht sein oder eine laminierte Struktur, die aus einer Mehrzahl von Schichten zusammengesetzt ist.

Gemäß den geläufig zur Verfügung stehenden Filmausbildungsverfahren, weist die ausgebildete Schicht unausweichlicherweise Nadel-Löcher auf. Je dünner jedoch die Schicht ausgebildet wird, um so mehr sind die erzeugten Nadel- Löcher vermindert. Daher können diese Nadel-Löcher in ihrer Anzahl vermindert werden, um die Kontakteigenschaften zu verbessern, indem die Kontaktmantelschicht 2A durch Laminieren oder durch Übereinanderschichten einer Mehrzahl von laminaren Schichten ausgebildet wird.

Die laminaren Schichten der laminierten Kontaktmantelschicht können aus demselben oder aus verschiedenen Materialien ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall können die einzelnen laminaren Schichten vollständig ihre jeweiligen Funktionen wahrnehmen.

Bei dem eingekapselten Kontaktmaterial A kann eine Zwischenschicht zwischen dem Kontaktsubstrat 1 und der Kontaktmantelschicht 2A eingeschoben sein, um die Haftung zwischen den beiden zu erhöhen. Das intermediäre Material kann aus Ag, Al oder Au oder einer Legierung, die auf diesen Metallen beruht, ausgebildet sein. Diese Materialien sind aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit und Nachgiebigkeit vorteilhaft.

Es ist darüber hinaus anzuraten, eine äußerste Schicht auszubilden, indem die Oberfläche der Kontaktmantelschicht 2A des eingekapselten Kontaktmaterials A mit einem Material beschichtet wird, das hauptsächlich aus einem elektrisch leitenden Metall und/oder Oxid besteht. In diesem Fall können Schwankungen des anfänglichen Kontaktwiderstandes des erhaltenen eingekapselten Kontaktes vermindert werden.

Das/die Metall(e), das/die hier verwendet werden kann/können ein Metall sein, wie etwa Ru, Rh, Re, Pd, Os, Ir, Pt, Ag oder z. B. Au oder ein oder mehrere Metalle, die aus einer Gruppe gewählt sind, die Ag-Au, Ag-Pd, Ag-Pt, Ag-Rh, Au- Pd, Au-Pt, Au-Rh, Ir-Os, Ir-Pt, Ir-Ru, Os-Pd, Os-Ru, Pd-Pt, Pd- Rh, Pd-Ru, Pt-Rh, Re-Rh, Re-Ru usw. umfaßt. Das/die Oxid(e) kann/können ein oder mehrere Oxide sein, die aus einer Gruppe gewählt sind, die RuO₂, Rh₂O₃, RhO₂, ReO₃, OSO₄, IrO₂, Ir₂O₃ und so weiter z. B. umfaßt.

Vorzugsweise wird die Dicke der äußersten Schicht auf 0,05 µm oder mehr eingestellt. Wenn die äußerste Schicht dünner als 0,05 µm ist, können die vorgenannten Effekte nicht zufriedenstellend erzeugt werden. Obwohl die obere Grenze für die Dicke keinen besonderen Einschränkungen unterliegt, sollte sie in Anbetracht der Spaltgröße zwischen eingekapselten Kontaktmaterialien, die in abgedichteten Behältern eingekapselt sind und in Anbetracht der Kosten der Filmausbildung geeignet gewählt werden. Im allgemeinem ward die obere Grenze bei 20 µm gewählt.

Es folgt eine Beschreibung eines Kontaktmaterials B gemäß der vorliegenden Erfindung.

Dieses Kontaktmaterial B, wie es in der Fig. 2 gezeigt ist, unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Kontaktmaterial A nur insofern, als daß eine Kontaktmantelschicht 2B aus dem Matrixmetall und aus einem Oxid wenigstens eines Elementes zusammengesetzt ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, T , Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi umfaßt.

In diesem Fall wird, wie in dem Falle, in dem die vorgenannten Elemente als einfache Substanzen in dem Matrixmetall dispergiert werden, der Kontaktwiderstand während des Schaltvorganges stabilisiert, die Verschleißbeständigkeit und die Oxidationsbeständigkeit der Kontaktmantelschicht 2B werden verbessert, und die Erzeugung des Sperreffektes ist eingeschränkt, wodurch die Betriebslebensleistung verbessert ist.

Der Gehalt der vorgenannten Oxide in der Kontaktmantelschicht 2B des Kontaktmaterials B wird auf 0,1 bis 50 Mol-% festgelegt. Wenn der Gehalt geringer als 0,1 Mol-% ist, wird der Kontaktwiderstand instabil, so daß die vorgenannten Effekte nicht mit Leichtigkeit erzeugt werden können. Wenn der Gehalt höher als 50 Mol-% ist, wird der elektrische Widerstand der Kontaktmantelschicht 2B so hoch, daß die elektrische Leitfähigkeit erniedrigt wird.

Die Dicke der Kontaktmantelschicht 2B muß aus dem gleichen Grunde wie im Falle des Kontaktmaterials A auf 0,1 µm oder mehr eingestellt werden. Vorzugsweise wird die obere Grenze für diese Dicke auf 100 µm aus den gleichen Gründen eingestellt.

Wenn die Kontaktmantelschicht 2B desweiteren mit 1 bis 40 Atom-% Sauerstoff dotiert wird, wie im Fall des Kontaktmaterials A, kann der Ausgleich oder die Vereinheitlichung des während des Schaltvorganges des Kontaktes erzeugten Bogens beschleunigt werden, so daß die Betriebslebensleistung verbessert wird.

Vorzugsweise wird in diesem Fall der Sauerstoffgehalt innerhalb des vorgenannten Bereiches aus den selben Gründen wie im Falle des Kontaktmaterials A eingestellt.

Aus dem gleichen Grund wie im Falle des Kontaktmaterials A, kann darüber hinaus die Kontaktmantelschicht 2B eine laminierte Struktur sein, die aus einer Mehrzahl von Schichten zusammengesetzt ist.

Wie im Falle des Kontaktmaterials A, kann eine Zwischenschicht aus den gleichen Material mit der gleichen Dicke wie vorgenannt zwischen der Kontaktmantelschicht 2B und dem Kontaktsubstrat 1 eingeschoben sein, und eine äußerste Schicht aus demselben Material mit der selben Dicke, wie vorgenannt, kann durch Beschichten der Mantelschicht 2B ausgebildet werden.

Es folgt eine Beschreibung eines Kontaktmaterials C gemäß der vorliegenden Erfindung.

Im Falle dieses Kontaktmaterials C, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist eine Kontaktmantelschicht 2C, die durch Beschichten der Oberfläche des Kontaktsubstrates 1 ausgebildet ist, als ganzes eine laminierte Struktur, die aus einer unteren Schicht 2C₁ und aus einer oberen Schicht 2C₂ zusammengesetzt ist. Die untere Schicht 2C₁ ist aus wenigstens einem Metall ausgebildet, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Mo, Zr, Nb, Hf, Ta und W umfaßt. Die obere Schicht 2C₂ ist aus wenigstens einem Metall ausgebildet, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi umfaßt.

Die Kontaktmantelschicht 2C kann eine einzelne Schicht sein, die auf der laminierten Struktur als Grundeinheit ruht, und die aus der unteren und der oberen Schicht 2C₁ und 2C₂ zusammengesetzt ist, oder sie kann eine laminierte Struktur sein, die durch Übereinanderschichten einer ganzen Zahl von Grundeinheiten erhalten wird.

Im Falle der Kontaktmantelschicht 2C ist die Oberfläche der unteren Schicht 2C₁, die aus einem oxidationsempfindlichen Metall ausgebildet ist, durch die obere Schicht 2C₂ beschichtet, die aus einem Element ausgebildet ist, das wie vordem erwähnt, zur Aufnahme von Sauerstoff befähigt ist. Wenn die Mantelschicht 2C mit Sauerstoff in Kontakt gebracht wird, während der eingekapselte Kontakt an der offenen Luft gehandhabt oder hergestellt wird, wird daher der Sauerstoff von der oberen Schicht 2C₂ aufgenommen, so daß die Oxidation der unteren Schicht 2C₁ eingeschränkt werden kann. Daher kann die Ausbildung eines Oxidfilmes, der zu Schwankungen des Kontaktwiderstandes während des Schaltvorganges führt, unterdrückt werden. Daher ist die Betriebslebensleistung besser als im Falle des Kontaktmaterials A.

Obwohl die untere und die obere Schicht 2C₁ und 2C₂ jeweils eine ein-Schicht-Struktur aufweisen können, können sie wahlweise eine laminierte Struktur einschließlich einer Vielzahl laminarer Schichten aufweisen, die weniger Nadel-Löcher enthalten. In diesem Fall können die laminaren Schichten der unteren und der oberen Schicht 2C₁ und 2C₂ aus dem gleichen oder aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein. Im letzteren Fall können die einzelnen laminaren Schichten ihre jeweiligen Aufgaben in einander ergänzender Weise wahrnehmen.

Die jeweiligen Dicken der unteren und der oberen Schichten 2C₁ und 2C₂ werden beide aut 0,1 µm oder mehr eingestellt. Dies beruht auf dem gleichen Grund wie in den Fällen der Kontaktmantelschichten 2A und 2B der Kontaktmaterialien A und B.

Wie in den Fällen der Kontaktmaterialien A und B kann eine ähnliche Zwischenschicht zwischen dem Kontaktsubstrat 1 und der unteren Schicht 2C₁ eingeschoben sein, und darüber hinaus kann eine ähnliche äußerste Schicht auf der Oberfläche der oberen Schicht 2C₂ ausgebildet sein.

Daher kann gemäß den eingekapselten Kontaktmaterialien A, B und C der vorliegenden Erfindung die Oxidation der Oberfläche der Kontaktmantelschicht durch die Auswirkung der vorgenannten Zusatzelemente und deren Oxiden eingeschränkt werden, so daß der Kontaktwiderstand und dessen Schwankungen vermindert werden, und so daß die Betriebslebensleistung des eingekapselten Kontaktes verbessert wird.

Darüber hinaus kann der eingekapselte Kontakt, W, Zr, Nb, Ta, Mo usw. verwenden, die herkömmlicherweise nicht nutzbringend verwendet wurden, und er kann die Verwendung der teuren Rh, Ru usw. einschränken. Daher kann das erhaltene eingekapselte Kontaktmaterial einen geringen Preis aufweisen.

Es folgt eine Beschreibung für ein Herstellungsverfahren der Kontaktmaterialien A, B und C. Diese Kontaktmaterialien A, B und C können jeweils hergestellt werden, indem die Kontaktmantelschichten 2A, 2B und 2C auf der Oberfläche des Kontaktsubstrates mittels einem herkömmlichen Filmausbildungsverfahren ausgebildet werden.

Zunächst wird die Oberfläche des Kontaktsubstrates mit Edelgasionen wie etwa Ar, Ne, Kr usw. mittels Ionenbombardement oder Elektronenstrahl ("electron shower") gereinigt, und eine vorbestimmte Kontaktmantelschicht wird dann auf der gereinigten Kontaktsubstratoberfläche mittels einem herkömmlichen physikalischen oder chemischen Dampfphasenabscheidungsverfahren ausgebildet, wie etwa dem Sputtering, der Ionen-unterstützen Dampfphasenabscheidung, dem Ionen-plating, oder der Plasma-CVD.

Bei der Ausbildung der Kontaktmantelschicht ist es wesentlich, die Temperatur des Kontaktsubstrates, insbesondere die Oberflächentemperatur des Substrates zu steuern.

Allgemein ist, wenn die Oberflächentemperatur des Kontaktsubstrates zu niedrig ist, die Kristallisation der Kontaktmantelschicht, die auf dem Substrat ausgebildet wird, unbefriedigend, oder aber die Mantelschicht kann eine poröse säulenförmige Struktur werden. Daher ist die Korrosionsbeständigkeit der Mantelschicht vermindert, und die Bestandteile können der Diffusion unterliegen. Wenn andererseits die Oberflächentemperatur zu hoch ist, wird die resultierende Kontaktmantelschicht eine grobe säulenförmige Struktur, und deren Oberflächenrauhheit ist erhöht, so daß der Kontaktwiderstand ansteigt und instabil wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung, wird daher die Temperatur des Kontaktsubstrates innerhalb des Bereiches von 300 bis 900°C gesteuert, wenn die Kontaktmantelschicht auf der Oberfläche des Kontaktsubstrates ausgebildet wird. Vorzugsweise wird die Temperatur des Kontaktsubstrates auf 400 bis 800°C, noch bevorzugterer Weise auf 300 bis 600°C eingestellt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weisen Mo, Zr, Nb, Hf, Ta und W oder Legierungen dieser Metalle unter den anderen Bestandteilen der Kontaktmantelschichten 2A, 2B und 2C alle hohe Schmelz- und Siedepunkte auf, während die Zusatzelemente wie etwa Zn, Cd, Mg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi usw. relativ niedrige Schmelz- und Siedepunkte aufweisen.

Wenn eine Kontaktmantelschicht einer gewissen Zusammensetzung oder eine laminierte Struktur, die aus den vorgenannten Bestandteilen zusammengesetzt ist, auf der Oberfläche des Kontaktsubstrates ausgebildet wird, können daher die vorgenannten Zusatzelemente, die einen relativ geringen Schmelz- und Siedepunkt aufweisen, möglicherweise erneut verdampfen, in Abhängigkeit von der Temperatur des Kontaktsubstrates. In einer solchen Lage schwankt die Zusammensetzung der Kontaktmantelschicht, so daß die herzustellende Mantelschicht nicht in stetiger Weise die gewünschten Eigenschaften aufweist.

Daher wird bei der Herstellung der Kontaktmantelschichten 2A, 2B und 2C gemäß der vorliegenden Erfindung die Temperatur des Kontaktsubstrates auf die folgende Art und Weise gesteuert.

Zuerst wird bei der Herstellung der Kontaktmaterialien A und B die Temperatur des Kontaktsubstrates innerhalb des Bereiches von 300 bis 900°C gesteuert. Wenn die Temperatur niedriger als 300°C ist, können die Kontaktmantelschichten 2A und 2B in unbefriedigender Weise kristallisiert sein, oder sie können poröse säulenförmige Strukturen annehmen, wie dies zuvor angegeben ist. Wenn die Temperatur höher als 900°C ist, können die Zusatzelemente dazu neigen, erneut zu verdampfen, so daß, die Zusammensetzungen der Kontaktmantelschichten 2A und 2B schwanken können, wodurch die Herstellung eingekapselter Kontaktmaterialien mit zuverlässiger Qualität verhindert wird.

Vorzugsweise wird die Temperatur des Kontaktsubstrates innerhalb des Bereiches von 400 bis 800°C, und in besonders bevorzugter Weise zwischen 300 bis 600°C gesteuert.

Die Kontaktmantelschichten 2A und 2B der Kontaktmaterialien A und B können mit 1 bis 40 Atom-% Sauerstoff dotiert werden, indem die Schichten 2A und 2B auf eine solche Weise ausgebildet werden, daß der Partialdruck des Sauerstoffes in der Atmosphäre des Reaktionssystemes während der vorgenannten Filmausbildung geeignet gesteuert wird. Alternativ können die Kontaktmantelschichten 2A und 2B in einer sauerstoffbeladenen Atmosphäre, wie etwa an der offenen Luft erhitzt werden, nachdem sie sich ausgebildet haben.

Selbst im letzteren Fall kann sich kein elektrisch isolierender Oxidfilm in übermäßiger Weise auf den Oberflächen der Kontaktmantelschichten 2A und 2B ausbilden. Dies liegt wahrscheinlich daran, daß der meiste Sauerstoff von den Zusatzelementen aufgenommen wird, und daß der verbleibende Sauerstoff in den Mantelschichten diffundiert. Es ist nur notwendig, daß die Atmosphäre und die Temperatur, die für die Hitzebehandlung benutzt werden, geeignet gewählt wurden. Z.B. sollten an der offenen Luft die Kontaktmantelschichten 5 bis 36 Stunden lang auf eine Temperatur von 100 bis 400°C erhitzt werden. Wenn die Temperatur höher als 400°C ist, neigt die Oxidation dazu, übermäßig fortzuschreiten. Wenn die Temperatur geringer als 100°C ist, ist die Behandlungszeit auf der anderen Seite für industrielle Anwendungen zu lang.

Die vorgenannten Zwischen- und äußersten Schichten, können mittels herkömmlicher Filmausbildungsverfahren ausgebildet werden, wie sie für die Ausbildung der Kontaktmantelschichten verwendet werden.

Bei der Ausbildung der Kontaktmantelschicht 2C des Kontaktmaterials C wird die untere Schicht 2C₁ zuerst auf der Oberfläche des Kontaksubstrates ausgebildet, dessen Temperatur innerhalb des Bereichs von 300 bis 900°C gesteuert wird.

Wenn die Kontaktsubstrattemperatur geringer als 300°C ist, kann die untere Schicht 2C₁ in nicht zufriedenstellender Weise kristallisiert sein, oder sie kann eine poröse säulenförmige Struktur erhalten, so daß deren Korrosionsbeständigkeit gemindert ist, und so daß darüber hinaus ihre Bestandteile diffundieren. Wenn die Temperatur höher als 900°C ist, wird die untere Schicht 2C₁ andererseits eine grobe säulenförmige Struktur, und ihre Oberflächenrauhheit ist erhöht, so daß der Kontaktwiderstand zunimmt und instabil wird.

Bei der Ausbildung der oberen Schicht 2C₂ auf der unteren Schicht 2C₁ danach wird die Temperatur des Kontaktsubstrates, d. h. die Temperatur der gesamten Struktur einschließlich dem Kontaktsubstrat und der unteren Schicht 2C₁ darunter, innerhalb des Bereiches von 50 bis 500°C gesteuert. Wenn diese Temperatur geringer als 50°C ist, ist die Haftung an der unteren Schicht 2C₁ so schlecht, daß die obere Schicht 2C₂ abgetrennt werden kann. Wenn die Temperatur höher als 500°C ist, beginnt andererseits die ausgebildete obere Schicht 2C₂ erneut zu verdampfen.

Es folgt eine Beschreibung eines Herstellungsverfahrens und eines Verwendungsverfahrens für den eingekapselten Kontakt gemäß der vorliegenden Erfindung.

Obwohl diese Verfahren auf die Fälle anwendbar sind, in denen die Kontaktmaterialien A, B und C gemäß der vorliegenden Erfindung als die eingekapselten Kontaktmaterialien verwendet werden, können sie insbesondere wirkungsvoll auf Kontaktmaterialien angewendet werden, deren Kontakt­ mantelschichten aus leicht oxidierbaren Materialien ausgebildet sind.

Das Herstellungsverfahren wird als erstes beschrieben.

Ein gegebenes eingekapseltes Kontaktmaterial wird elektrisch entladen, nachdem es zusammen mit einem inerten Gas hermetisch innerhalb eines abgedichteten Behälters mittels eines herkömmlichen Verfahrens eingekapselt wurde. Obwohl das Verfahren der elektrischen Entladung keinen besonderen Einschränkungen unterliegt, sollte eine Spannung von 200 bis 3000 V vorzugsweise an den Elektroden des eingekapselten Kontaktmaterials 1 bis 100 Sekunden angelegt werden.

Diese Behandlung schränkt den Anstieg und die Schwankungen des Kontaktwiderstandes während dem Schaltvorgang ein, wodurch die Betriebslebensleistung verbessert wird. Obwohl der Schaltvorgang des eingekapselten Kontaktes in einem unbelasteten Zustand durchgeführt wird, kann der Kontaktwiderstand nicht leicht einer Verschlechterung unterliegen.

Man nimmt - wenn auch nicht definitiv - an, daß diese Auswirkungen dem Umstand zuzuschreiben sind, daß feine Oxidpartikel des Oxides, das den Oxidfilm auf der Oberfläche der Kontakmantelschicht ausbildet, daran gehindert werden, sich während der Herstellung des eingekapselten Kontaktes an den tatsächlichen Kontaktbereichen des Kontaktmaterials anzureichern, während der Schaltvorgang fortschreitet. Man nimmt ebenfalls an, daß die vorgenannten Effekte hervorgerufen werden, wenn die feinen Oxidpartikel durch die intensive Hitze, die durch die elektrische Entladung erzeugt wird, verdampft werden, so daß die Entfernung des Oxidfilmes auf der Kontaktmantelschicht fortschreitet.

Es folgt eine Beschreibung für das Verwendungsverfahrens des eingekapselten Kontaktes gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bei diesem Verfahren, wird das eingekapselte Kontaktmaterial einer elektrischen Entladung auf die gleiche Art und Weise wie vorgenannt unterzogen, bevor der hergestellte eingekapselte Kontakt verwendet wird.

In dem dies getan wird, wird ein Oxidfilm, wenn überhaupt einer vorhanden ist, auf der Kontaktmantelschicht des eingekapselten Kontaktmaterials daran gehindert, die Betriebslebensleistung nachteilig zu beeinflussen, und zwar aus dem gleichen Grund wie oben ausgesagt.

Es ist darüber hinaus offensichtlich, daß die Betriebslebensleistung des eingekapselten Kontaktes, sobald er verwendet wird, aus dem gleichen Grund verbessert werden kann, wie oben ausgesagt, indem der Kontakt einer elektrischen Entladung während der Verwendung unterworfen wird.

Wenn das Herstellungsverfahren und das Verwendungsverfahren auf den eingekapselten Kontakt angewendet werden, kann ein Oxidfilm, wenn überhaupt einer vorhanden ist, auf der Kontaktmantelschicht des Kontaktmaterials, das eingekapselt werden soll, entfernt werden, um eine hohe Betriebslebensleistung des eingekapselten Kontaktes sicherzustellen.

Beispiele 1 bis 16 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5

Das Kontaktmaterial, das in Fig. 1 gezeigt ist, wurde auf die folgende Weise hergestellt.

Zuerst wurde eine quadratische Platte von 1 mm Kantenlänge aus einer 52%igen Ni-Fe-Legierung als Kontaktsubstrat für eine Zunge hergestellt. Die Oberfläche des Kontaktsubstrates wurde einer 5-minütigen Ultraschallreinigung unter Verwendung von Aceton und dann einer Elektropolitur mit Phosphorsäure unterzogen.

Danach wurde das Kontaktsubstrat in eine Vakuumkammer eingebracht, und die Kammer wurde auf 2 × 10^-4 Pa oder weniger evakuiert. Dann wurde ein Ventil einer Vakuumpumpe zur Hälfte geöffnet, um den erschöpften Wirkleitwert zu verringern, und Ar- Gas wurde so eingebracht, daß der Druck in der Kammer 1 × 10^-1 Pa betrug. Danach wurde eine Spannung von -400 V an das Kontaktsubstrat angelegt, so daß eine Hochfrequenz von 0,2 kW von einer Hochfrequenzantenne in der Kammer erzeugt wurde, und die Oberfläche des Kontaktsubstrates wurde mittels einem Ionen- Bombardement-Verfahren unter Verwendung von Ar-Ionen gereinigt.

Das Kontaktsubstrat 1 wurde bei den Temperaturen, die in Tabelle 1 gezeigt sind, gehalten, und die Elemente, die in Tabelle 1 gezeigt sind, wurden von einer Elektronenstrahlverdampfungsquelle verdampft, die in die Kammer eingesetzt wurde, wobei die Kontaktmantelschichten 2A mit den in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen und Dicken bei einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 20 Angström/Sekunde erhalten wurden.

Die Kontaktmaterialien, die so erhalten worden waren, wurden auf die folgenden Eigenschaften untersucht.

Kontaktwiderstand: Eine Sonde aus purem Au wurde unter einer Kontaktbelastung von 0,1 N mit den jeweiligen quadratischen Stücken von 1 mm Kantenlänge des Kontaktmaterials unmittelbar nach der Herstellung in Kontakt gebracht, und die Kontaktmaterialien wurden auf Raumtemperatur gekühlt, nachdem sie in einer N₂-Atmosphäre von 430°C 30 Minuten lang stehen gelassen worden waren, und dann wurde der Kontaktwiderstand (mΩ) mittels der vier-Punkte-Sonden-Methode gemessen. Die Messung wurde offenen Luft bei Raumtemperatur durchgeführt.

Betriebslebensleistungtest: Schutzrohrstecker mit N₂ als einkapselndem Gas wurden aus einem Paar von Kontaktmaterialien ausgebildet. Bei Raumtemperatur wurden diese Schalter mit 10 Hz mittels eines 40 AT (Amperewindungen, "ampere-turn") Antriebsmagnetfeldes derart betrieben, daß sie mit einer Stromstärke von 0,5 A bei 100 V versorgt wurden, und die Häufigkeit des Schaltvorganges wurde wiederholt, bevor das Auftreten von Schwierigkeiten untersucht wurde.

Der Zeitpunkt des Auftretens von Schwierigkeiten ist der Zeitpunkt, zu dem der Schaltvorgang versagte oder zu dem er Widerstand an der Elektrode des Schutzrohrschalters 1 Ω oder mehr erreichte.

Die Tabelle 1 zeigt kollektiv die Ergebnisse der Untersuchung.

Tabelle 1

Die Beziehungen zwischen der Häufigkeit des Schaltvorganges und des Widerstandes an der Elektrode des Schutzrohrschalters wurden für Schutzrohrschalter untersucht, die die Kontaktmaterialien nach Beispiel 2 und nach Vergleichsbeispiel 1 enthielten. Die Fig. 4 zeigt die Ergebnisse dieser Untersuchung. Zum Vergleich zeigt die Fig. 4 die Beziehungen zwischen der Häufigkeit des Schaltvorganges und des Widerstandes für Schutzrohrschalter, die Kontaktmaterialien enthalten, deren Kontaktmantelschicht aus Rh ausgebildet ist.

In Fig. 4 stellen die weißen Dreiecke (und das schwarze Dreieck) die Schutzrohrschalter dar, die das Material nach Beispiel 2 umfassen; die weißen Kreise (und der schwarze Kreis) stellen die Schutzrohrschalter dar, die das Material gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 umfassen; und die weißen Quadrate (und das schwarze Quadrat) stellen die Schutzrohrschalter dar, die ein Bezugsmaterial umfassen.

Die schwarzen Zeichen zeigen den Zeitpunkt an, zu dem der Schaltvorgang versagte. Wie aus den Ergebnissen, die in Tabelle 1 gezeigt sind gesehen werden kann, weist jedes der Kontaktmaterialien gemäß der vorliegenden Erfindung einen niedrigeren Kontaktwiderstand auf und erfreut sich einer wesentlich besseren Betriebslebensleistung als die Kontaktmaterialien (Vergleichsbeispiele 1 und 2), die Kontaktmantelschichten aufweisen, die nicht mit irgendwelchen Zusatzelementen dotiert sind, und zwar sowohl unmittelbar nach der Herstellung als auch nach der Hitzebehandlung.

In dem Fall, in dem der Gehalt an Zusatzelementen, wenn überhaupt welche vorhanden sind, geringer als 1 Atom-% oder höher als 50 Atom-% ist (Vergleichsbeispiele 3 und 4), ist der Kontaktwiderstand hoch und das Betriebsleben ist kurz. Daher sollte der Gehalt an Zusatzelementen auf 1 bis 50 Atom-% eingestellt werden.

Wenn darüber hinaus die Dicke der Kontaktmantelschicht 0,01 µm beträgt, ist das Betriebsleben extrem kurz. Daher sollte die Mantelschichtdicke auf 0,1 µm oder mehr eingestellt werden.

Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, unterliegt darüber hinaus der Widerstand des Schutzrohrschalters, der das Kontaktmaterial (Beispiel 2) der vorliegenden Erfindung enthält, geringeren Schwankungen und ist stetiger als der Widerstand der Schutzrohrschalter, die das Kontaktmaterial nach dem Vergleichsbeispiel 1 und das Bezugskontaktmaterial enthalten. Daher weist das Kontaktmaterial der Erfindung eine gute Kontaktstabilität auf. Ebenfalls ist das Betriebsleben sehr viel länger als dasjenige des Bezugsmaterials (das mit Rh beschichtet ist).

Beispiele 17 bis 24 und Vergleichsbeispiele 6 und 7

Die Temperatur eines jeden Kontaktsubstrates wurde auf 700°C gehalten, der Partialdruck des Sauerstoffs in der Kammer wurde eingestellt, und die Kontaktmantelschichten mit den in der Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzungen und Dicken wurden auf dem Kontaktsubstrat bei einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 20 Angström/Sekunde ausgebildet.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden auf die gleiche Weise im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebensleistung gemessen, wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16. Die Tabelle 2 zeigt kollektiv die Ergebnisse der Messung an.

Tabelle 2

Jede der Kontaktmantelschichten der Beispiele 17, 18 und 19 und der Vergleichsbeispiele 6 und 7, die in Tabelle 2 gezeigt sind, wurde durch Dotieren der Kontaktmantelschicht nach Beispiel 2, die in Tabelle 1 gezeigt ist, mit Sauerstoff erhalten. Wenn die Kontaktmantelschichten mit Sauerstoff dotiert werden, wird die Betriebslebensleistung weiter verbessert, wie dies aus dem Vergleich zwischen diesen Beispielen und Beispiel 2 ersichtlich ist, obwohl der Kontaktwiderstand ein wenig ansteigt. Wenn der Sauerstoffgehalt jedoch 40 Atom-% übersteigt, steigt der Kontaktwiderstand an und zur gleichen Zeit nimmt die Betriebslebensleistung ab (Vergleichsbeispiel 7). Das Vergleichsbeispiel 6 weist im wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie das Beispiel 2 auf. Dies zeigt an, daß ein Sauerstoffgehalt von weniger als 1 Atom-% keinen zufriedenstellenden Effekt hervorzurufen vermag.

Beispiele 25 bis 40 und Vergleichsbeispiele 8 bis 10

Die Kontaktmantelschichten mit den Zusammensetzungen und Dicken, die in Tabelle 3 gezeigt sind, wurden ausgebildet, und die Temperatur des Kontaktsubstrats wurde auf 300°C abgesenkt.

Die Elemente, die in Tabelle 3 gezeigt sind, wurden von der Elektronenstrahlverdampfungsquelle verdampft, ohne die Substrattemperatur zu ändern, und metallische Schichten mit den in der Tabelle aufgeführten Dicken wurden als äußerste Schichten auf den Kontaktmantelschichten ausgebildet.

Der Kontaktwiderstand und die Betriebslebensleistung der resultierenden Kontaktmaterialien, wurden auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16 gemessen. Tabelle 3 zeigt kollektiv die Ergebnisse der Messung an.

Tabelle 3

Jede der Kontaktmantelschichten der Beispiele 25 bis 30 und das Vergleichsbeispiel 8, die in Tabelle 3 gezeigt sind, wurden erhalten, indem eine äußerste Schicht auf der Oberfläche der Kontaktmantelschicht nach Beispiel 2, wie in Tabelle 1 gezeigt, ausgebildet wurde. Wie aus dem Vergleich dieser Beispiele offensichtlich ist, macht die Ausbildung der äußersten Schicht das Betriebsleben länger als dasjenige der Kontaktmantelschicht nach Beispiel 2. Wenn die äußerste Schicht dünn ist (Vergleichsbeispiele 8 bis 10), kann jedoch keine Verbesserung der Betriebslebensleistung erwartet werden. Es sollte deshalb vorzugsweise die Dicke der äußersten Schicht auf 0,05 µm oder mehr eingestellt werden.

Beispiele 41 bis 52 und Vergleichsbeispiele 11 und 12

Die Kontaktsubstrate, die in den Beispielen 1 bis 16 verwendet worden waren, wurden in eine Vakuumkammer eingesetzt, und die Kammer wurde mit einer Ar-Atmosphäre von 0,66 Pa beschickt und die Temperatur eines jeden Substrats wurde auf 400°C gehalten. In diesem Zustand wurden die Kontaktmantelschichten mit den in der Tabelle 4 gezeigten Zusammensetzungen und Dicken mittels einem "0,5 kW-DC-Magnetron- Sputtering-Verfahren" ausgebildet.

Dann wurde Sauerstoff in die Kammer eintreten lassen, und der Partialdruck des Sauerstoffs wurde eingestellt. Es wurde ebenfalls das Target ausgewechselt, und Metalloxidschichten mit den in der Tabelle genannten Zusammensetzungen und Dicken wurden als äußerste Schichten auf den Kontaktmantelschichten ausgebildet.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden auf die gleiche Weise im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebensleistung gemessen wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16. Tabelle 4 zeigt kollektiv die Ergebnisse der Messung an.

Tabelle 4

Wie aus dem Vergleich zwischen den Ergebnissen, die in der Tabelle 4 und der Tabelle 1 gezeigt sind ersichtlich ist, ist das Betriebsleben lang, obwohl die äußersten Schichten, Metalloxidschichten, auf den Oberflächen der Kontaktmantelschichten ausgebildet werden. In den Fällen der Vergleichsbeispiele 11 und 12, in denen die Dicken der äußersten Schicht nur 0,01 µm betragen, sind jedoch die vorgenannten Effekte nicht sehr auffallend.

Beispiele 53 bis 56 und Vergleichsbeispiele 13 und 14

Das Kontaktmaterial nach Beispiel 2 wurde bei den in Tabelle 5 gezeigten Temperaturen an der offenen Luft 24 Stunden lang erhitzt, wobei dessen Oberfläche oxidiert wurde. Die erhaltenen Hitze-behandelten Produkte wurden auf die gleiche Weise im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebensleistung gemessen wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16. Die Tabelle 5 zeigt kollektiv die Ergebnisse der Messung an.

Tabelle 5

Wie aus den Ergebnissen die in Tabelle 5 gezeigt sind ersichtlich ist, wird die Betriebslebensleistung wie in den Fällen der Beispielen 41 bis 52 verbessert, obwohl die Kontaktmantelschichten einer Oxidationsbehandlung an der offenen Luft unterworfen werden. Das Material des Vergleichsbeispieles 13, dessen Oxidationstemperatur nur 70°C beträgt, ist zu dem Material nach Beispiel 2 in den Eigenschaften im wesentlichen äquivalent und weist keine Auswirkungen der Oxidationsbehandlung auf. Im Falle des Vergleichsbeispiels 14, bei dem die Oxidationstemperatur 500°C hoch ist, ist der Kontaktwiderstand andererseits zu hoch, und das Betriebsleben ist kurz. Daher wird die Temperatur für die Oxidationsbehandlung vorzugsweise auf 100 bis 400°C eingestellt.

Beispiele 57 bis 76 und Vergleichsbeispiele 15 bis 19

Die Kontaktmaterialien A, die in Fig. 1 gezeigt sind, wurden unter den gleichen Bedingungen wie in den Beispielen 1 bis 16 hergestellt, außer daß die Temperatur des Kontaktsubstrates auf die in Tabelle 6 gezeigte Weise eingestellt wurde.

Zwanzig Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebensleistung auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16 gemessen. Tabelle 6 zeigt kollektiv die Ergebnisse der Messung. Für die Betriebslebensleistung sind Mittelwerte und Standardabweichungen angegeben.

Tabelle 6

Wie aus der Tabelle 6 ersichtlich ist, ist die mittlere Schalthäufigkeit im Betriebsleben des Materials eines jeden Vergleichsbeispieles, bei dem die Schicht bei einer bei 200°C gehaltenen Kontaktsubstrattemperatur ausgebildet wurde, niedriger als diejenige des Materials eines jeden Beispiels.

Darüber hinaus können die Materialien dieser Vergleichsbeispiele nicht als hoch zuverlässig betrachtet werden, da deren Standardabweichungen so groß sind, daß deren Lebenscharakteristiken Schwankungen unterliegen. Als die Kontaktmantelschichten dieser Materialien mikroskopisch nach der Herstellung beobachtet wurden, wurde festgestellt, daß viele von ihnen im wesentlichen aufgetrennt waren, und daß die Oberfläche des Kontaktsubstrates völlig von wenigen Mantel schichten bedeckt war.

Bei den Materialien derjenigen Beispiele, bei denen die Kontaktsubstrattemperatur auf 700°C gehalten wurde, wurde andererseits festgestellt, daß die Oberfläche des Kontaktsubstrates sicherer durch die Kontaktmantelschichten bedeckt war, als bei den Materialien mit bei 200°C gehaltener Kontaktsubstrattemperatur. Jedoch sind deren Betriebslebenseigenschaften schlechter, als diejenige der Materialien aus denjenigen Beispielen, bei denen die Kontaktsubstrattemperatur bei 300 bis 600°C gehalten wurde.

Dies kann man dem Umstand zuschreiben, daß die Zusatzelemente aufgrund der hohen Kontaktsubstrattemperatur während der Filmausbildung erneut verdampfen, wodurch Schwankungen des Gehaltes an Zusatzelementen in dem Matrixmetall hervorgerufen werden.

Demgemäß ist es anzuraten, die Temperatur des Kontaktsubstrates während der Filmausbildung innerhalb des Bereiches von 300 bis 600°C zu steuern.

Beispiele 77 bis 96 und Vergleichsbeispiele 20 bis 24

Die Kammer wurde mit einer (Ar + O₂) Atmosphäre von 0,66 Pa beschickt, wobei die Kontaktsubstrate bei den in der Tabelle 7 gezeigten Temperaturen gehalten wurden, und die Kontaktmantelschichten mit den Zusammensetzungen und Dicken, die in Tabelle 7 gezeigt sind, wurden nach dem "0,5 kW-DC-Magnetron- Sputtering-Verfahren" ausgebildet.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebenseigenschaften gemessen, einschließlich der mittleren Schalthäufigkeit und der Standardabweichung, und zwar auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 57 bis 76. Tabelle 7 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an.

Tabelle 7

Wie aus der Tabelle 7 ersichtlich, können die Betriebslebenseigenschaften besser als in den Fällen der Materialien der Beispiele 57 bis 76 gemacht werden, in dem die Kontaktmantelschichten mit Sauerstoff dotiert werden. Jedoch werden sogar in diesem Fall die Betriebslebenseigenschaften verschlechtert, wenn die Temperatur des Kontaktsubstrates während der Filmausbildung auf 200°C abgesenkt wird. Es ist daher anzuraten, die Kontaktsubstrattemperatur während der Filmausbildung innerhalb des Bereiches von 300 bis 600°C zu steuern.

Beispiele 97 bis 109 und Vergleichsbeispiele 25 bis 30

Die Matrixmetalle und Zusatzelemente, die in der Tabelle 8 gezeigt sind, wurden in jede der beiden Elektronenstrahlverdampfungsquellen in der Vakuumkammer eingesetzt, die zur Herstellung der Beispiele 1 bis 16 verwendet worden war, und jedes Kontaktsubstrat wurde auf der Temperatur von 400°C gehalten. In diesem Zustand wurden Kontaktmantelschichten ausgebildet, die die in der Tabelle angegebenen Dicken aufwiesen.

Jedes Matrixmetall wurde so verdampft, daß dessen Konzentration auf der Kontaktsubstratseite unter Bezugnahme auf die Ausrichtung in der Dicke einer jeden Kontaktmantelschicht 100 Atom-% betrug. Danach wurde die Verdampfung stufenweise zurückgefahren, so daß die Matrixmetallkonzentration auf der Oberfläche der Kontaktmantelschicht 0 Atom-% betrug. Auf diese Weise wurde ein Konzentrationsgradient in Richtung der Dicke der Kontaktmantelschicht ausgebildet. Bei diesem Verfahren wurde die Abscheidungsgeschwindigkeit für das Matrixmetall auf 24 Angström/Sekunde eingestellt.

Andererseits war jedes Zusatzelement gemäß einem Konzentrationsgradienten derart verteilt, daß seine Konzentration an der Kontaktsubstratseite 0 Atom-% betrug und stufenweise anstieg, so daß sie auf der Oberfläche der Kontaktmantelschicht 100 Atom-% betrug. Auch in diesem Fall wurde die Abscheidungsgeschwindigkeit auf 20 Angströmen/Sekunde eingestellt.

Daher hat jede resultierende Kontaktmantelschicht eine derartige Zusammensetzung, daß, das Zusatzelement in dem Matrixmetall enthalten ist. Jedoch weist das Zusatzelement einen Konzentrationsgradienten in Richtung der Dicke der Schicht auf. Insbesondere ist das Zusatzelement dichter auf der Kontaktsubstratseite als auf der Oberflächenseite verteilt.

Diese Grundoperation wurde wiederholt, wobei laminierte Strukturen der Kontaktmantelschichten ausgebildet wurden. Tabelle 8 zeigt die Anzahl der laminierten Strukturen an.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebenseigenschaften auf die gleiche Weise gemessen, wie dies bei den Beispielen 57 bis 76 der Fall war. Tabelle 8 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an.

Tabelle 8

Trotz des Konzentrationsgradienten des Zusatzelementes in jeder Kontaktmantelschicht ist, wie aus Tabelle 8 ersichtlich, die mittlere Schalthäufigkeit hoch und die Standardabweichung ist gering, wodurch zufriedenstellende Betriebslebenseigenschaften sichergestellt werden. In den Fällen der Vergleichsbeispiele 25 bis 30, bei denen die Kontaktmantelschichten relativ dünn sind, sind jedoch die Betriebslebenseigenschaften schlechter. Daher ist es anzuraten, die Schichtdicken auf 0,1 µm oder mehr einzustellen.

Beispiele 110 bis 120 und Vergleichsbeispiele 31 und 32

Die Kontaktmantelschichten mit den Konzentrations­ gradienten für das Matrixmetall und das Zusatzelement wurden auf die gleiche Weise ausgebildet, wie bei den Beispielen 97 bis 109, außer daß die Temperatur des Kontaktsubstrates auf die in Tabelle 9 gezeigte Weise verändert wurde.

Die resultierenden Kontaktmaterialen wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebenseigenschaften auf die selbe Weise wie in den Fällen der Beispiele 97 bis 109 gemessen. Tabelle 9 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an.

Tabelle 9

Wenn die Temperatur des Kontaktsubstrates 200°C beträgt, steigt der Kontaktwiderstand an, während sich die Betriebslebenseigenschaften verschlechtern, wie dies aus Tabelle 9 ersichtlich ist. Wenn die Temperatur des Kontaktsubstrates 700°C erreicht, neigen die Betriebslebenseigenschaften zur Verschlechterung. Daher ist es anzuraten, die Kontaktsubstrattemperaturen innerhalb des Bereiches von 300 bis 600°C zu steuern.

Beispiele 121 bis 133 und Vergleichsbeispiele 33 bis 35

Die Kontaktmaterialien B, die in Fig. 2 gezeigt sind, wurden auf die folgende Weise hergestellt.

Die Kontaktsubstrate, die in den Beispielen 1 bis 16 verwendet worden waren, wurden in die Vakuumkammer eingesetzt, die Kammer wurde mit einer (Ar + O₂) Atmosphäre von 0,66 Pa beschickt, und die Temperatur eines jeden Kontaktsubstrates wurde auf 400°C gehalten. In diesem Zustand wurden Kontaktmantelschichten mit den in der Tabelle 10 gezeigten Zusammensetzungen und Dicken mittels einem "0,7 kW-RF-Magnetron- Sputtering-Verfahren" ausgebildet.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebensleistung auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16 gemessen.

Die Tabelle 10 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an.

Tabelle 10

Wie aus Tabelle 10 ersichtlich, ist die Betriebslebensleistung einer jeden Kontaktmantelschicht wesentlich besser als in den Fällen der Vergleichsbeispiele 1 bis 5, die in Tabelle 1 gezeigt sind, selbst in dem Fall, in dem ein Oxid des Zusatzelementes in Matrixmetall enthalten ist. Wenn der Oxidgehalt zu niedrig oder zu hoch ist, wie etwa in den Fällen der Vergleichsbeispiele 33 und 34, steigt der Kontaktwiderstand an, und die Betriebslebensleistung wird unausweichlich schlechter. Daher sollte der Oxidgehalt in dem Matrixmetall auf 1 bis 50 Mol-% eingestellt werden.

Sowohl unmittelbar nach der Herstellung als auch nach der Hitzebehandlung ist der Kontaktwiderstand des Kontaktmaterials eines jeden Beispieles geringer als derjenige des Kontaktmaterials eines jeden Vergleichsbeispiels.

Beispiele 134 bis 145 und Vergleichsbeispiele 36 bis 37

Kontaktmantelschichten mit den in Tabelle 11 gezeigten Zusammensetzungen und Dicken wurden auf den Oberflächen der Kontaktsubstrate auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 121 bis 133 ausgebildet. Dann wurde das Target ausgewechselt, und es wurden metallische Schichten, die die in Tabelle 11 gezeigten Dicken aufwiesen, als äußerste Schichten auf den Kontaktmantelschichten mittels dem "0,5 kW-DC-Magneton- Sputtering-Verfahren" ausgebildet.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebensleistung auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 121 bis 133 gemessen. Die Tabelle 11 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an.

Tabelle 11

Beispiele 146 bis 155 und Vergleichsbeispiele 38 bis 39

Kontaktmantelschichten mit den Zusammensetzungen und Dicken, die in Tabelle 12 gezeigt sind, wurden auf den Oberflächen der Kontaktsubstrate auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 121 bis 133 ausgebildet. Dann wurde das Target ausgewechselt, und die Metalloxidschichten mit den in Tabelle 12 gezeigten Zusammensetzungen und Dicken wurden als äußerste Schichten auf den Kontaktmantelschichten mittels dem "0,5 kW-DC-Magnetron-Sputtering-Verfahren" ausgebildet.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebensleistung auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 121 bis 133 gemessen. Die Tabelle 12 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an.

Tabelle 12

Obwohl die metallischen Schichten oder Metalloxidschichten als die äußersten Schichten auf der Oberfläche der Kontaktmantelschichten ausgebildet sind, ist das Betriebsleben, wie aus den Tabellen 11 und 12 ersichtlich, länger als in den Fällen der Beispiele 121 bis 133, die keine solche Behandlung umfassen. Jedoch kann dieser Effekt nicht in zufriedenstellender Weise erzeugt werden, wenn die äußersten Schichten dünn sind.

Beispiele 156 bis 170 und Vergleichsbeispiele 40 bis 47

Die Kontaktmaterialien C, die in Fig. 3 gezeigt sind, wurden auf die folgende Weise hergestellt.

Die Kontaktsubstrate wurden in die Vakuumkammer eingesetzt, die bei den Beispielen 1 bis 16 verwendet worden war, und sie wurden bei der Temperatur (600°C) gehalten, die in Tabelle 13 gezeigt ist. In diesem Zustand wurden von der Elektronenstrahlverdampfungsquelle untere Schichten 2C₁ der in der Tabelle angegebenen Metalle bei einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 20 Angström/Sekunde ausgebildet, die die in der Tabelle angegebenen Dicken aufwiesen. Dann wurde die Kontaktsubstrattemperatur auf 200°C eingestellt, und in diesem Zustand wurden obere Schichten 2C₂ der in der Tabelle angegebenen Elemente mit den in der Tabelle angegebenen Dicken einzeln auf den unteren Schichten 2C₁ mit einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 20 Angström/Sekunde ausgebildet. Daher wurden die Kontaktmantelschichten 2C mit einer laminierten Struktur ausgebildet.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebenseigenschaften auf die gleiche Weise gemessen, wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16. Die Tabelle 13 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an.

Tabelle 13

Wenn die vorgenannte laminierte Struktur ausgebildet wird, ist, wie aus Tabelle 13 ersichtlich, die mittlere Schalthäufigkeit höher als in den Fällen des Kontaktmaterials nach den Beispielen 1 bis 16, die in Tabelle 1 gezeigt sind.

Wenn sowohl die unteren als auch die oberen Schichten 2C₁ und 2C₂ dünner als 0,1 µm sind, erniedrigt sich die mittlere Schalthäufigkeit und die Standardabweichung steigt an, wie aus den Vergleich zwischen den Materialien der Beispiele und Vergleichsbeispiele ersichtlich, der in Tabelle 13 gezeigt ist.

Daher sollten die untere und die obere Schicht auf eine Dicke von 0,1 µm oder mehr eingestellt werden.

Beispiele 171 bis 181 und Vergleichsbeispiele 48 bis 51

Die Kontaktsubstrate wurden in die Vakuumkammer eingesetzt, die bei den Beispielen 1 bis 16 verwendet worden war, und sie wurden bei den in der Tabelle 14 gezeigten Temperaturen gehalten. In diesem Zustand wurden die unteren Schichten 2C₁ mit den in der Tabelle angegebenen Dicken bei einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 20 Angström/Sekunde ausgebildet, indem die in der Tabelle angegebenen Metalle von der Elektronenstrahlverdampfungsquelle verdampft wurden. Dann wurden die Kontaktsubstrattemperaturen auf die in der Tabelle angegebenen Werte abgesenkt, und die in der Tabelle angegebenen Elemente wurden bei diesen Temperaturen verdampft. Daher wurden die oberen Schichten 2C₂ mit den in der Tabelle angegebenen Dicken als laminierte Strukturen bei einer Abscheidungs­ geschwindigkeit von 20 Angström/Sekunde ausgebildet.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebenseigenschaften auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16 untersucht. Tabelle 14 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an.

Tabelle 14

Wie aus Tabelle 14 ersichtlich, schwanken der Kontaktwiderstand und die Betriebslebenseigenschaften der Kontaktmaterialien beträchtlich, in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen den Temperaturen der Kontaktsubstrate für die Ausbildung der oberen und unteren Schichten.

Was die Kontaktsubstrattemperatur für die Ausbildung der unteren Schichten betrifft, zeigt z. B. der Vergleich zwischen Beispiel 171 und Vergleichsbeispiel 48 an, daß der Kontaktwiderstand höher und die Betriebslebenseigenschaften schlechter sind, wenn die Temperatur bei 200°C gehalten wird, als wenn sie bei 400°C gehalten wird. Das gleiche gilt für das Verhältnis zwischen den Fällen der Temperaturen von 900°C (Vergleichsbeispiel 49) und 800°C (Beispiel 172). Daher ist es anzuraten, die Kontaktsubstrattemperatur für die Ausbildung der unteren Schichten innerhalb des Bereiches von 400 bis 800°C zu steuern.

Was die Kontaktsubstrattemperatur für die Ausbildung der oberen Schichten betrifft, zeigt andererseits der Vergleich zwischen Beispiel 173 und Vergleichsbeispiel 50 an, daß der Kontaktwiderstand höher und die Betriebslebenseigenschaften schlechter sind, wenn die Temperatur bei 30°C liegt, als wenn sie bei 50°C liegt. Das gleiche gilt für das Verhältnis zwischen den Fällen der Temperaturen von 550°C (Vergleichsbeispiel 51) und 500°C (Beispiel 174) . Daher ist es anzuraten, die Kontaktsubstrattemperatur für die Ausbildung der oberen Schichten innerhalb des Bereiches von 50 bis 500°C zu steuern.

Beispiele 182 bis 189 und Vergleichsbeispiele 52 bis 57

Die Kontaktsubstrate wurden in die Vakuumkammer auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 1 bis 16 eingesetzt, und sie wurden bei der in der Tabelle angegebenen Temperatur (400°C) gehalten.

Dann wurde die gleiche Grundoperation wie für die Beispiele 97 bis 109 ausgeführt, um die unteren Schichten auszubilden, die die Zusammensetzungen, Dicken und Anzahlen laminierter Strukturen aufwiesen, wie sie in Tabelle 15 gezeigt sind. Danach wurde die Kontaktsubstrattemperatur auf 200°C abgesenkt und dabei gehalten, wonach die oberen Schichten der in der Tabelle angegebenen Elemente mit dem in der Tabelle angegebenen Dicken einzeln auf den unteren Schichten ausgebildet wurden. Die Abscheidungsgeschwindigkeit für die Ausbildung der oberen Schichten wurde auf 25 Angström/Sekunde eingestellt.

Demgemäß hat jede Kontaktmantelschicht, die so erhalten wurde, eine laminierte Struktur, einschließlich einer unteren Struktur, die einen Konzentrationsgradienten für ein Zusatzelement aufweist und eine obere Schicht, die aus dem Zusatzelement zusammengesetzt ist.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebenseigenschaften auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16 gemessen. Tabelle 15 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an.

Tabelle 15

Wie aus Tabelle 15 ersichtlich, weisen die Kontaktmaterialien, die auf diese Weise hergestellt wurden, ebenfalls gute Betriebslebenseigenschaften auf. Der Vergleich zwischen den Materialien der Beispiele und der Vergleichsbeispiele zeigt an, daß die mittlere Schalthäufigkeit abgesenkt ist, und daß die Standardabweichung erhöht ist, d. h. die Betriebslebenseigenschaften sind verschlechtert, wenn die Dicke der oberen Schicht vermindert wird. Daher sollte die Dicke der oberen Schicht auf 0,1 µm oder mehr eingestellt werden.

Beispiele 190 bis 199 und Vergleichsbeispiele 58 bis 59

Die Kontaktmantelschichten wurden auf die gleiche Weise ausgebildet, wie in den Fällen der Beispiele 182 bis 189, außer daß die Temperaturen der Kontaktsubstrate für die Ausbildung der oberen und unteren Schichten auf die in Tabelle 16 gezeigte Weise verändert wurden.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebenseigenschaften auf die gleiche Weise gemessen, wie in den Fällen der Beispiele 182 bis 189. Tabelle 16 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an.

Tabelle 16

Auch in diesem Fall kann, wie aus Tabelle 16 ersichtlich, der Kontaktwiderstand gesenkt werden, die mittlere Schalthäufigkeit kann gesteigert werden, und die Standardabweichung kann vermindert werden, indem die Kontaktsubstrattemperatur innerhalb des Bereiches von 300 bis 600°C bei der Ausbildung der oberen Schichten und innerhalb des Bereiches von 50 bis 500°C bei der Ausbildung der unteren Schichten, wie in den Fällen der Beispiele 171 bis 181 gesteuert wird.

Beispiele 197 bis 220 und Vergleichsbeispiele 60 bis 67

Verschiedene Kontaktmaterialien (Schutzrohrstifte) wurden nach dem Verfahren hergestellt, das im Zusammenhang mit den Beispielen 1 bis 16 beschrieben ist.

Wenn die jeweiligen Oberflächen der Kontaktmantelschichten der erhaltenen Kontaktmaterialien mikroskopisch beobachtet wurden, wurden Oxidpartikel mit Durchmessern mehrerer Mikrometern erkannt.

Dann wurden die Kontaktmaterialien zusammen mit einen N₂-Gas hermetisch in abgedichtete Behälter eingekapselt, wodurch eingekapselte Kontakte (Schutzrohrschalter) ausgebildet wurden.

Die so erhaltenen eingekapselten Kontakte wurden einer elektrischen Entladungsbehandlung zu den in den Tabellen 17 und 18 genannten Bedingungen unterworfen. Die in den Tabellen 17 und 18 gezeigten Vergleichsbeispiele sind Fälle, in denen die Kontakte keiner elektrischen Entladungsverfahrensweise unterzogen wurden.

Nachfolgend wurden die eingekapselten Kontakte in Bezug auf die Betriebslebenseigenschaften wie folgt untersucht.

Niederbelastungslebensleistungstest: Eine Spannung von 5 V wurde an die eingekapselten Kontakte angelegt, und die Kontakte wurden bei 100 Hz wiederholt mittels eines 40 At (Amperewindungen, "ampere-turn") -Antriebsmagnetfeldes auf eine solche Weise betätigt, daß sie mit einem 100 µA-Strom versorgt wurden, und die Häufigkeit des Schaltvorganges, die vor dem Auftreten von Störungen wiederholbar war, wurde gemessen.

Hochbelastungslebensleistungstest: Bei Raumtemperatur wurden die anderen eingekapselten Kontakte außer denjenigen der Beispiele 206, 207, 208 und 211 wiederholt bei 10 Hz mittels eines 40 AT (Amperewindungen, "ampere-turn")-Antriebsmagnetfeldes auf eine solche Weise betätigt, daß sie mit einer Stromstärke von 100 µA bei 0,5 A versorgt wurden, und die Häufigkeit des Schaltvorganges, die vor dem Auftreten von Störungen wiederholt wurde, wurde gemessen.

Bei beiden dieser Lebensleistungstests ist der Zeitpunkt des Auftretens von Störungen ein Zeitpunkt, zu dem der Schaltvorgang ein Versagen erleidet, oder zu dem der Widerstand an der Elektrode des eingekapselten Kontaktes 1Ω oder mehr erreicht.

Die Tabellen 17 und 18 zeigen die Ergebnisse der Messung kollektiv an.

Die Schutzrohrschalter des Beispiels 202 und des Vergleichsbeispiels 61 wurden der selben Vorgehensweise wie bei den vorgenannten Niederbelastungslebensleistungstest unterworfen, und der Widerstand an der Elektrode eines jeden Schalters wurde gemessen. Fig. 5 zeigt die Ergebnisse der Messung ausgedrückt als Verhältnis zwischen der Schalthäufigkeit und dem Widerstand.

In Fig. 5 stellen die weißen Kreise den Fall des Schutzrohrschalters des Beispiels 202 dar, und die weißen Quadrate stellen den Fall des Schutzrohrschalters des Vergleichsbeispiels 61 dar.

Wie aus den in den Tabellen 17 und 18 gezeigten Ergebnissen ersichtlich, weisen die eingekapselten Kontakte der Beispiele, die einem elektrischen Entladungsverfahren unterzogen worden sind, wesentlich bessere Lebenseigenschaften auf, als die eingekapselten Kontakte der Vergleichsbeispiele. Eine stabilisierte Betriebslebensleistung unter hoher Belastung benötigt wenigstens die Stabilisierung der Niederbelastungsbetriebslebensleistung. Beim Niederbelastungs­ lebensleistungstest ist der Widerstand am Kontakt eines jeden Beispiels, wie aus Fig. 5 ersichtlich, bei Vergleich mit der Schalthäufigkeit stetiger als derjenige eines jeden Vergleichsbeispieles. Daher kann der Schaltvorgang eines jeden eingekapselten Kontaktes stabilisiert werden, indem der Kontakt einem elektrischen Entladungsverfahren vor dem tatsächlichen Gebrauch unterworfen wird, wie etwa im Falle jedes Beispiels.

Der eingekapselte Kontakt des Beispiels 202 wurde der gleichen Betriebsweise wie in dem vorgenannten Hoch­ belastungslebensleistungstest unterzogen, und der Widerstand am Kontakt wurde gemessen. Fig. 6 zeigt das Verhältnis zwischen der Schalthäufigkeit und dem Widerstand. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, erfreut sich der eingekapselte Kontakt von Beispiel 202 einem Betriebslebenpegel von zwanzig Millionen Malen, wenn er als Schalthäufigkeit ausgedrückt wird. Daher ist der eingekapselte Kontakt, der gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, so ausgelegt, daß der Widerstand an ihm sowohl beim Hoch- als auch beim Niederbelastungslebensleistungstest stabil ist.

Obwohl die eingekapselten Kontakte der oben beschriebenen Beispiele solche sind, die einem elektrischen Entladungsverfahren unterzogen worden sind, ist es offensichtlich, daß nicht entladene eingekapselte Kontakte die gleichen Effekte wie oben gesagt nur hervorrufen können, wenn sie einem elektrischen Entladungsverfahren vor der Verwendung ausgesetzt werden. Selbst nachdem die Verwendung begonnen hat, können die eingekapselten Kontakte darüber hinaus die gleichen Ergebnisse erzeugen, wenn sie einem elektrischen Entladungsverfahren während der Verwendung ausgesetzt werden.

Claims (12)

1. Eingekapseltes Kontaktmaterial, das folgendes umfaßt:
wenigstens eine Kontaktmantelschicht, die durch Bedecken der Oberfläche eines Kontaktsubstrates ausgebildet wurde, wobei die Kontaktmantelschicht eine wesentliche Matrix umfaßt, die aus wenigstens einem Element ausgebildet ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Mo, Zr, Nb, Hf, Ta und W umfaßt, und wobei die Matrix mit 0,5 bis 50 Atom-% wenigstens eines Elementes dotiert ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi umfaßt, und
wobei die Kontaktmantelschicht eine Dicke von 0,1 µm oder mehr aufweist.

2. Eingekapseltes Kontaktmaterial, das folgendes umfaßt:
wenigstens eine Kontaktmantelschicht, die durch Bedecken der Oberfläche eines Kontaktsubstrates ausgebildet ist, wobei die Kontaktmantelschicht eine wesentliche Matrix umfaßt, die aus wenigstens einem Element ausgebildet ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Mo, Zr, Nb, Hf, Ta und W umfaßt, wobei die Matrix mit 0,1 bis 50 Mol-% eines Oxides wenigstens eines Elementes dotiert ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Zn, Cd Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi umfaßt, und
wobei die Kontaktmantelschicht eine Dicke von 0,1 µm oder mehr aufweist.

3. Eingekapseltes Kontaktmaterial, das folgendes umfaßt:
wenigstens eine Kontaktmantelschicht, die durch Bedecken der Oberfläche eines Kontaktsubstrates ausgebildet ist, wobei die Kontaktmantelschicht eine laminierte Struktur aufweist, die wenigstens eine untere Schicht umfaßt, die aus wenigstens einem Element ausgebildet ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Mo, Zr, Nb, Hf, Ta und W umfaßt und wenigstens eine obere Schicht, die aus wenigstens einem Element ausgebildet ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi umfaßt, und
wobei die untere und obere Schicht jeweils eine Dicke von 0,1 µm oder mehr aufweisen.

4. Das eingekapselte Kontaktmaterial nach Anspruch 1, wobei die Kontaktmantelschicht einen Konzentrationsgradienten derart aufweist, daß wenigstens das eine Element, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi umfaßt, dichter auf der Oberflächenseite vorkommt.

5. Eingekapseltes Kontaktmaterial nach Anspruch 1 oder 2, worin die Kontaktmantelschicht mit 1 bis 40 Atom-% Sauerstoff dotiert ist.

6. Eingekapseltes Kontaktmaterial nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin die Oberfläche der Kontaktmantelschicht mit einer äußersten Schicht beschichtet ist, die aus einem Metall oder einem Metalloxid ausgebildet ist, und die eine Dicke von 0,05 µm oder mehr aufweist.

7. Herstellungsverfahren für ein eingekapseltes Kontaktmaterial, das das Ausbilden der Kontaktmantelschicht nach Anspruch 1 oder 2 auf der Oberfläche des Kontaktsubstrates umfaßt, wobei die Temperatur des Kontaktsubstrates innerhalb des Bereiches von 300 bis 900°C gesteuert wird.

8. Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, wobei die Temperatur des Kontaktsubstrates innerhalb des Bereiches von 300 bis 600°C gesteuert wird.

9. Herstellungsverfahren für ein eingekapseltes Kontaktmaterial, das das Ausbilden der Kontaktmantelschicht nach Anspruch 3 auf der Oberfläche des Kontaktsubstrates auf eine solche Weise umfaßt, daß die Temperatur des Kontaktsubstrates innerhalb des Bereiches von 300 bis 600°C gesteuert wird, wenn die untere Schicht ausgebildet wird, und innerhalb des Bereiches von 50 bis 500°C, wenn die obere Schicht ausgebildet wird.

10. Herstellungsverfahren nach Anspruch 9, wobei die Temperatur des Kontaktsubstrates innerhalb des Bereiches von 400 bis 800°C gesteuert wird, wenn die untere Schicht ausgebildet wird.

11. Herstellungsverfahren für einen eingekapselten Kontakt, das folgendes umfaßt:
das Einkapseln eines eingekapselten Kontaktmaterials zusammen mit einem inerten Gas in einem abgedichteten Behälter,
und das elektrische Entladen des eingekapselten Kontaktmaterials.

12. Verwendungsverfahren für einen eingekapselten Kontakt, das folgendes umfaßt:
das elektrische entladen eines eingekapselten Kontaktmaterials während oder bevor der Verwendung eines eingekapselten Kontaktes, der aus einem eingekapselten Kontaktmaterial ausgebildet ist, das zusammen mit einem inerten Gas in einem abgedichteten Behälter eingekapselt ist.