DE2438922A1 - Coating for electrical contacts - for soldering contacts made of oxide contg. cpd. material - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung lötfähiger Schichten auf oxidhaltigen Verbundwerkstoffen.Process for the production of solderable layers on composite materials containing oxide.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung lötfähiger Schichten an Verbundwerkstoffen auf der Basis @ilber-Metalloxyd, wie sie z.B. ft'r elektrische jiontakte verwendet werden. Solche Verbundwerkstoffe enthalten beispielsweise Kadmiumoxid, Zinnoxid, Zinkoxid und/oder Indiumoxid ung werden entweder durch innere Oxydation der Ausgangslegierungen oder palvermetallurgisch aus den entsprechenden Metall- und Oxidpulvern hergestellt.The present invention relates to a method of manufacture Solderable layers on composite materials based on silver metal oxide, such as they are used e.g. for electric jion clocks. Such composites contain for example, cadmium oxide, tin oxide, zinc oxide and / or indium oxide are either by internal oxidation of the starting alloys or by palvermetallurgically from the corresponding metal and oxide powders.
Die grossen Vorteile derartiger Verbundwerkstoffe bei e@ektrischen Kontakten, wie Abbrandfestigkeit und geringe Verschweissneigung, sind bekanntermassen verbunden mit einer schlechten Lötbarkeit, die mit steigendem Nichtmetallanteil immer ungünstiger wird, bis bei hohen Oxidgehalten schliesslich eine Lötung nicht mehr möglich ist. Diese Lösbarkeit ist Jedoch nötig, um solche Kontaktstücke beispielsweise auf Kontakttrager aufzulöten.The great advantages of such composite materials for e @ ektrischen Contacts, such as erosion resistance and low tendency to weld, are known associated with poor solderability, which increases with an increasing proportion of non-metals becomes more and more unfavorable, until finally soldering fails with high oxide contents more is possible. However, this releasability is necessary for such contact pieces, for example to be soldered to the contact carrier.
Es sind daher iu der Vergangenheit eine Vielzahl von Verfahren entwickeit werden, un solche oxidhaitrgen Montaktwerkstoffe lötfähio zu machen, ohne dass bisher ein technisch einfaches, universelles und zuverlässiges Verfahren gefunden worden wäre.A large number of methods have therefore been developed in the past un such oxide-containing assembly materials to make solderable, without a technically simple, universal and reliable process up to now would have been found.
So ist es beispielsweise bekannt, die aus Silberlegierungen bestehenden Werkstücken nur einseitig innerlich zu oxydieren und die nichtoxidierte, metallische Schicht als löt£ählge Fläche zu verwenden (DT-AS 1 033 S15). Dieses Verfahren ist wegen der benötigten Abdeckung recht umständlich und bei grösseren Oxydationstiefen nur schwierig durchzuführen.It is known, for example, to consist of silver alloys Workpieces to be oxidized internally only on one side and the non-oxidized, metallic ones Layer to be used as a solderable surface (DT-AS 1 033 S15). This procedure is because of the required coverage quite cumbersome and with greater oxidation depths difficult to do.
Weiterhin st es bekannt, iötfähige Platten aus Silber-Kadmiumoxid durch innere Oxydation eines vorher mit einer Silberschicht plattierten Silber-Kadmium-Legierungsbleches herzusteilen (2T-PS 1 (>90 4). Bei langer Oxydationsdaucr verliert diese Silberschicht jedoch an Haftfestigkeit, die fertigen Kontakte reissen im Betrieb von dem Kontaktträger ab.Furthermore, it is known to solderable plates made of silver-cadmium oxide by internal oxidation of a silver-cadmium alloy sheet previously plated with a layer of silver to produce (2T-PS 1 (> 90 4). With a long period of oxidation this silver layer loses However, in terms of adhesive strength, the finished contacts tear from the contact carrier during operation away.
Pulvermetallurgisch hergestellte Siiber-Kadmiumoxidkontakte können durch Anpressen und gemeinsames Sintern mit einer lötfähigen Silberschicht versehen werden (DT-AS i 1.87 353).Powder metallurgically produced silver-cadmium oxide contacts can Provided with a solderable silver layer by pressing and sintering together (DT-AS i 1.87 353).
Dieses Verfahren ist jedoch relativ teuer und nur bei pulvermetallurgisch hergestellten Silber-Kadmiumoxid-Kontaktstücken anwendbar.However, this process is relatively expensive and only in the case of powder metallurgy manufactured silver-cadmium oxide contact pieces applicable.
Es ist ebenfalls bekannt, aus einer Silber-Kadmium-Legieflrng be bestehende Kontaktwerkstücke einseitig mit einer Silberlotschicht zu versehen und erst danach innerlich zu oxydieren (DT-PS i 090 45 Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass es nur bei der inneren Oxydation anwendbar ist, wegen des flüssigen Zustandes des Lotes während der Oxydation verfahrenstechnische Schwierigkeiten auftreten und zu unebenen Lotoberflächen führt, die später bei der Lötung der I(ontaktstücke Verarbeitungsschwierigkeiten mit sich bringen.It is also known to consist of a silver-cadmium alloy To provide contact workpieces with a layer of silver solder on one side and only after that to oxidize internally (DT-PS i 090 45 However, this process has the disadvantage that it is only applicable to internal oxidation because of the liquid state of the Solder during the oxidation procedural difficulties arise and too leads to uneven soldering surfaces, which later lead to processing difficulties during the soldering of the contact pieces entail.
In der DT-AS 1 232 282 wird ein Lötverfahren beschrieben, bei dem auf die zu lötende Kontaktfläche ein Zinn-Blei-Weichlot aufgebracht, und anschliessend mit ei üblichen Silberhartlot der Kontakt auf deil trager aufgelötet wird. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die zu verbindenden Teile mehrere Minuten auf Temperaturen oberhalb des Fliesspunktes des Silber-Hartlots erhitzt werden müssen, um eine einwandfreie Verbindung zu gewährleisten. Besteht der Kontaktträger aus einer ausgehärteten Legierung, was häufig der Fall ist, so an der Aushärtungseffekt verloren gehen.In DT-AS 1 232 282 a soldering process is described in which A tin-lead soft solder is applied to the contact surface to be soldered, and then The contact is soldered onto the carrier using a conventional silver hard solder. The disadvantage this procedure consists in letting the parts to be joined take several minutes must be heated to temperatures above the pour point of the silver hard solder, to ensure a perfect connection. If the contact carrier consists of a hardened alloy, which is often the case, because of the hardening effect get lost.
Min weiteres Verfallren zum Lötfähigmachen von Silber-adiuiumoxid-Verbun.dwerkstoffen wird in der US-PS 3 466 735 beschrieben, wonach sich solche Verbundwerkstoffe durch Ätzen in Kalium- oder Natriumcyanidlösung und anscyhliessender Versilberung lötbar machen lassen. Dieses Verfahren bleibt jedoch auf den genannten Werkstoff beschränkt und hat den Nachteil, dass mit giftigen Substanzen gearbeitet werden muss.Min further decay to make silver-adiuiumoxid-Verbun.dwerkstoffen solderable is described in US Pat. No. 3,466,735, according to which such composites can be used Etching in potassium or sodium cyanide solution and solderable silver plating have it done. However, this method remains limited to the material mentioned and has the disadvantage that toxic substances have to be used.
In der DT-PS 1 O90 484 wird darauf hingewiesen, dass reaktive Lote, die reduzierend wirkende Bestandteile enthalten, wie z.B. Phosphor oder Lithium, zwar Lötflächen an Silber-Kadmiumoxid -Werkstoffen benetzen, jedoch die unter Reduktion des Kadmiumoxid gebildeten neuen Oxide (z.B. P2O5) beim Auflöten grösserer Flächen ebenso stark stören wie das Kadmiumoxid selbst.DT-PS 1 O90 484 points out that reactive solders, which contain reducing components, such as phosphorus or lithium, although soldering surfaces on silver-cadmium oxide -Wet materials, however the new oxides (e.g. P2O5) formed during the reduction of the cadmium oxide during soldering interfere with larger areas just as strongly as the cadmium oxide itself.
Die bekannten Verfahren erfordern grössteisteils einen hohen technischen Aufwand und sind meist nur auf einen bestimmten Auwendungsboreich beschränkt. The known processes for the most part require a high level of technicality Effort and are mostly limited to a specific area of application.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer lötfähigen Schicht an Verbundwerkstoffen auf der Basis Silber mit einem bletaíloxid, wie beipielsweise Madmiumoxid, Zinnoxid, Zinkoxid und/oder Indiumoxid, zu schaffen, das ohne grossen technischen aufwand sowohl für innerlich oxydierte als auch für pulvermetallurgisch hergestellte Werkstoffe brauchbar ist, und zu einwandfreien Lötungen und Lötschichten bei der späteren Auflötung der Kontaktstücke auf Kontaktträger führt. It was therefore an object of the present invention to provide a method for Production of a solderable layer of composite materials based on silver with a bletaíloxid, such as madmium oxide, tin oxide, zinc oxide and / or Indium oxide, to create that without great technical effort both internally oxidized as well as materials produced by powder metallurgy can be used, and for perfect soldering and soldering layers when the contact pieces are later soldered on leads to contact carrier.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, üss auf die zu lötende Fläche des Verbundwerkstoffs ein Reaktivlot durch Aufschmelzen aufgebracht wird und die an die Oberfläche der Lotschicht aufgestiegenen Reaktionsprodukte zwischen Reaktivlot und Oxidbestandteii durch chemisches Beizen oder mechanisch entfernt werden. This object was achieved according to the invention by applying to the A reactive solder is applied by melting on the surface of the composite material to be soldered and the reaction products that have risen to the surface of the solder layer between Reactive solder and oxide components are removed by chemical pickling or mechanically will.
Die Nichtmotallanteile der verwendeten Verbundwerkstoffe - können zwar auch über 20 Vol % liegen, besonders gute Lötschichten erhält man jedoch bei Nichtmetallanteilen von 20 Vol.% und weiniger. The non-metal components of the composite materials used - can even though they are above 20% by volume, particularly good solder layers are obtained with Non-metal content of 20% by volume and less.
Nach dem erfindungsgeiuässen Verfahren wird die zu lötende Kontaktfläche mit einem reaktiven Lot (z.B. einem Kupfer-Silber-phosphor-Lot) durch Aufschmelzen belotet, wobei eine Reaktion zwischen den reaktiven, reduzierenden Bestaudteilen des Lotes (z.B. Phosphor) und dem Metalloxid abläuft. Die Reaktionspredukte können bei diesem Belotungsprozess ungehindert all die Lotoberfläche steigen, von T sie nach deni ;rkalten erfindungsgemäss mechanisch oder durch chemisches Abbeizen entfernt werden und so leine Fehlerstellen in der späteren Lötung Yerursacnen können. Nach dem Entfernen der Reaktionsprodukte kann das Kontaktstück unter Verwendung eines üblichen Silberhartiots und gegebenenfalls eines Fluss mittels auf den Kontakträger aufgelötet werden. Die Art des Lotes richtet sich dabei nach dem Material des Kontaktträgers. Die so erhaltene Verbindung zeichnet sich durch hervorragende Haftfestigkeit sowie gieichmässig hohe elektrische und Wärmeleitfahigkeit aus.After the method according to the invention, the contact surface to be soldered is created with a reactive solder (e.g. a copper-silver-phosphorus solder) by melting it on belotet, with a reaction between the reactive, reducing components the solder (e.g. phosphorus) and the metal oxide runs off. The reaction products can During this soldering process, all the solder surface rise unhindered from T they removed mechanically or by chemical stripping according to the invention after the cold and so no defects in the later soldering can be yerursacnen. To the removal of the reaction products can be the contact piece using a usual silver hardiots and optionally a flux by means of the contact carrier be soldered on. The type of solder depends on the material of the contact carrier. The connection thus obtained is characterized by excellent adhesive strength as well Equally high electrical and thermal conductivity.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist natärlich auch fLir andere silber- und nichtsilberhaltige Verhundwerkstoffe anwendbar, soweit sie von den verwendbaren Reaktivloten benetzt werden können. Die Anwendbarkeit dieses Verfahrens ist lediglich thermodynamiseh begrenzt durch das Reduktionsvermögen des tteaktiviotes, da eine Benetzung der Kontaktfläehe nur bei Ablauf der erwähnten ediiktion erfolgt. Bei Lithium-haltigen Reaktiv-Loten sind jedoch praktisch alle vorkommenden Verbundwerkstoffe auf Silber-Basis benetzbar und damit nach dem erfindungsgemässen Verfahren lötbar.The method according to the invention is of course also applicable to other silver and non-silver-containing Verhundwerkstoffe applicable insofar as they differ from the usable Reactive solder can be wetted. The applicability of this procedure is only thermodynamically limited by the reducing capacity of the tteaktiviotes, as one The contact surface is only wetted when the mentioned ediiion has elapsed. at However, lithium-containing reactive solders are practically all of them Composites wettable on a silver basis and thus solderable according to the method according to the invention.
Folgende Beispiele sollen das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutern: Beispiel t Ein Kontaktstück der Grösse 19 x 19 x 3 mm3 aus einer innerlich oxydierten Silber-Kadmiumlegierung mit $Kontaktstück $innerlich Kadmiumoxid wird mit einem Reaktivlot, bestchend aus 80 % Kupler, 15 % Silber und 5 % Phosphor, induktiv oder mittels pasbrenner bei 7100 C beschichtet. Diese Temperatur muss dabei nur uber die Dauer von 15 bis 20 Sekunden aufrechterhalten werden. Nach dem Abkühlen werden die an die Oberfläche der Lotschicht aufgestiegenen Reaktionsprodukte mechanisch durch Bürsten oder Schleifen entfernt.The following examples are intended to explain the method according to the invention in more detail: Example t A 19 x 19 x 3 mm3 contact piece made from an internally oxidized Silver-cadmium alloy with $ contact piece $ internally cadmium oxide comes with a Reactive solder, consisting of 80% copper, 15% silver and 5% phosphorus, inductive or coated by means of a pass torch at 7100 C. This temperature only needs to be about the duration of 15 to 20 seconds can be maintained. After cooling down the reaction products that have risen to the surface of the solder layer mechanically removed by brushing or grinding.
banach kann das so lötfähig gemachte Kontaktstück mit einem Silberlot, beispielsweise aus 15 % Silber, 17 % Kupfer, 18 % Zink und 20 % Kadmium, und einem entsprechenden Flussmittel auf einen Kupfer-Beryllium-Träger aufgelötet werden.banach can make the solderable contact piece with a silver solder, for example of 15% silver, 17% copper, 18% zinc and 20% cadmium, and one corresponding flux can be soldered onto a copper-beryllium carrier.
Beispiel 2: Ei Kontaktstück der Grosse 17 x 17 x 3,5 mm³ aus einem stranggepressten, pulvermetallurgisch hergestellten Silber-Zinnoxid-Verbunewerkstoff mit 15 Gew.% Zinnoxid wird nach Beispiel 1 mit dem gleichen Reaktivlot beschichtet. Die Beaktionsprodukte werden durch Beizen mit 50 %iger Schwefelsänre entfernt. Das Auflöten erfolgt direkt auf einen Kupferträger, ohne Verwendung eines weiteren Lotes und Flussmitteis.Example 2: Egg contact piece of size 17 x 17 x 3.5 mm³ from one Extruded, powder metallurgically produced silver-tin oxide composite material With 15 wt.% tin oxide is coated according to Example 1 with the same reactive solder. The reaction products are made by pickling with 50% sulfuric acid removed. The soldering takes place directly on a copper carrier, without using another Lotes and middle of the river.
Beispiel 3-Ein Kontaktstück der Grösse 19 x 19 x 2,5 mm3 aus einen pulvermetallurgisch hergestellten Silber-Kadmiumoxid-Verbundwerkstoff mit 12 Gew.% Kadmiumoxid wird analog Beispiel 1 mit einem Reaktivlot der Zusammensetzung 89 % Kupfer, 5 % Silber, 6 ß Phosphor; bei 710° C beschichtet und durch Beizen in einer Lösung aus 40 % Salpetersäure, 48 % Schwefelsäure und 4 % Salzsäure an der Oberfläche gereinigt. Das Auflöten auf einen Kontaktträger aus Stahl erfolgt mit eiem Lot der Zusammensetzung 5/ % Silber, 15 % Kupfer, 17,5 Io Zink und 17,5 ß Kadmium.Example 3-A contact piece of size 19 x 19 x 2.5 mm3 from a powder-metallurgically produced silver-cadmium oxide composite material with 12% by weight Cadmium oxide is analogous to Example 1 with a reactive solder of the composition 89% Copper, 5% silver, 6 ß phosphorus; coated at 710 ° C and by pickling in one Solution of 40% nitric acid, 48% sulfuric acid and 4% hydrochloric acid on the surface cleaned. The soldering onto a contact carrier made of steel is carried out with a solder Composition 5 /% silver, 15% copper, 17.5 Io zinc and 17.5 ß cadmium.
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| DE2438922A DE2438922A1 (en) | 1974-08-14 | 1974-08-14 | Coating for electrical contacts - for soldering contacts made of oxide contg. cpd. material |
| BR7505151A BR7505151A (en) | 1974-08-14 | 1975-08-12 | PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF SOLDERABLE LAYERS IN COMPOUND MATERIALS CONTAINING OXIDES |
| JP9903975A JPS5144261A (en) | 1974-08-14 | 1975-08-14 | SANKABUTSUGANJUSETSUGOKOZAIJONI ROSETSUSEISOO SEIZOSURUHOHO |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2438922A DE2438922A1 (en) | 1974-08-14 | 1974-08-14 | Coating for electrical contacts - for soldering contacts made of oxide contg. cpd. material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2438922A1 true DE2438922A1 (en) | 1976-02-26 |
Family
ID=5923136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2438922A Withdrawn DE2438922A1 (en) | 1974-08-14 | 1974-08-14 | Coating for electrical contacts - for soldering contacts made of oxide contg. cpd. material |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| BR (1) | BR7505151A (en) |
| DE (1) | DE2438922A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0030261A1 (en) * | 1979-12-05 | 1981-06-17 | Degussa Aktiengesellschaft | Use of brazing alloys for direct brazing of oxide-containing silver contacts onto contact supports |
-
1974
- 1974-08-14 DE DE2438922A patent/DE2438922A1/en not_active Withdrawn
-
1975
- 1975-08-12 BR BR7505151A patent/BR7505151A/en unknown
- 1975-08-14 JP JP9903975A patent/JPS5144261A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0030261A1 (en) * | 1979-12-05 | 1981-06-17 | Degussa Aktiengesellschaft | Use of brazing alloys for direct brazing of oxide-containing silver contacts onto contact supports |
| US4344794A (en) | 1979-12-05 | 1982-08-17 | Degussa Ag | Solder alloy for the direct soldering of oxide containing silver catalyst on catalyst carrier |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR7505151A (en) | 1978-06-20 |
| JPS5144261A (en) | 1976-04-15 |
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