DE2439315C3

DE2439315C3 - Edelmetallkontakte für Gleichstromschaltgeräte, insbesondere für Relais in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2439315C3
Application number: DE19742439315
Authority: DE
Inventors: Robert 4781 Hoerste Korn
Original assignee: Westfaelische Metall Industrie KG Hueck and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 1974-08-16
Filing date: 1974-08-16
Publication date: 1978-11-09
Also published as: IT1041485B; DE2439315B2; DE2439315A1; FR2282155A1; GB1491768A; FR2282155B1; ES440042A1

Description

Die Erfindung betrifft Edelmetallkontakte für Gleichstromschaltgeräte, insbesondere für Relais in Kraftfahrzeugen, unter Verwendung einer Palladium-Kupfer-Legierung in geordneter Phase mit einem Palladiumgehalt von etwa 60 Gew.-%, Rest Kupfer.

In dem Buch A. Keil, »Werkstoffe für elektrische Kontakte«, Springer-Verlag, 1960, ist im Tabellenanhang auf den Seiten 322 und 323 die Verwendung von Palladium/Kupfer 60/40 in geordneter Phase als Werkstoff für Kontakte in Blinkgebern und Fernmelderelais angegeben. Als Vorteil wird die nur geringe flächenhafte Materialwanderung angegen. Die übliche Anwendung besteht in kleinen Nieten massiv, plattiert oder gelötet, auch aufgeschweißte oder auch aufgelötete Plättchen sind bekannt. Die Verwendung in einer Kontaktpaarung mit unterschiedlichen Kontakten, z. B. in einem Gleichstromschaltgerät mit einem von einem von dem Kathodenkontakt verschiedenen Anodenkontakt, ist nicht angegeben.

Aus der deutschen Patentschrift 20 53 410 ist die Verwendung einer Palladium-Kupfer-Legierung mit einem Kupferanteil von 40% als Schicht auf einem Kontaktträger aus Kupfer bekanntgeworden. Hierdurch soll eine Materialwanderung in vorbestimmter Richtung erzielt werden. Auch hier ist keine Paarung eines aus diesem Kontaktmaterial bestehenden Kontak

tes mit einem anders aufgebauten Kontakt angegeben..

Aus der deutschen Patentschrift 2041 978 ist ein Starkstromschalter mit aus ungleichen, zur Fremdschichtbildung neigenden Werkstoffen bestehenden S Kontaktstücken, z. B. aus Kupfer und Messing bestehenden Kontaktstücken, bekanntgeworden, bei dem nur das eine Kontaktstück, z.B. das aus Kupfer, mit einem Edelmetallfiberzug versehen ist Der Starkstromschalter findet für Wechselstrom Verwendung, z. B. als Stufenschalter in Regeltransformatoren.

Aus der DE-AS 10 72 296 ist eine Schneidenlagerung für Schaltgeräte bekanntgeworden, bei der der Werkstoff für die eine Lagerseite eine Legierung von mehr als 50% Gold, insbesondere eine Gold-Nickel-Legierung, ist und der für die andere Lagerseite eine Legierung mit mehr als 60% Kupfer oder Silber. Die Schneidenlagerung ist zwar stromführend, es handelt sich aber nicht um Schaltkontakte.
Aus der DE-AS 1090292 ist eine Gelenkverbindung bekanntgeworden, die stromleitend ist und die unterschiedliche Werkstoffe der Lagerpaarung aufweist nämlich einmal Silber und zum anderen blank, fein bearbeitetes und hochglanzpoliertes Kupfer.
Ferner sind aus der DE-AS 12 09 223 Sinterkontaktkörper mit einer Schicht aus schlecht schweißbarem Kontaktmaterial, z.B. Silber-Nickel oder Silber-Kohlenstoff und mit einer mit dieser zusammen gesinterten Schicht eines gut schweißbaren Metalls, z. B. Eisen, Nickel oder Monelmetall, bekanntgeworden. Hierdurch wird die Schweißbarkeit des Kontaktkörpers verbessert

Ferner ist aus der DE-AS 6 12 631 ein Schaltstück für hohe Stromstärken bekanntgeworden, das ganz aus Monelmetall oder aus üblichen Kontaktstoffen mit einem Monel-Metalleinsatz besteht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Edelmetallkontakte der eingangs genannten Art zu verbessern und insbesondere eine Verbilligung bei ausreichender Kontaktlebensdauer zu erzielen.

Bei verschiedenen Gleichstromschaltgeräten treten Schwierigkeiten auf, eine ausreichende Kontaktlebensdauer zu erhalten, wenn insbesondere unterschiedliche Lasten geschaltet werden und wenn die zur Verfügung stehenden Kontaktkräfte verhältnismäßig klein sind.

Insbesondere bei Kleinrelais und bei Hitzdrahtblinkgebern sind die Kontaktkräfte so gering, daß derartige Schwierigkeiten auftreten. Die Belastung ist sehr unterschiedlich, z. B. werden ein bis sechs Lampen von 18 bzw. 21 W von ein und demselben Schaltgerät

so geschaltet z. B. einem Kleinrelais in einem elektronischen Blinkgeber. Bisher wurden deshalb für diese Zwecke sehr teure Edelmetallkontakte aus Gold bzw. Goldlegierungen bzw. aus Palladiumlegierungen eingesetzt

Erfindungsgemäß besteht der Anodenkontakt aus einer mindestens 0,1 mm dicken Kupferschicht mit einer darüber befindlichen Kontaktschicht aus der Palladium-Kupfer-Legierung in einer Schichtdicke von nur 0,1 bis 0,15 mm und der Kathodenkontakt aus Silber oder einer Silberlegierung. Vorzugsweise ist die Kupferschicht 0,2 mm dick.

Der Anodenkontakt kann auch aus einer Grundschicht aus Monelmetall, aus einer darauf befindlichen Schicht aus Kupfer und aus einer darauf befindlichen Kontaktschicht aus einer Palladium-Kupfer-Legierung mit 60 Gew.-% Palladiumgehalt von 0,1 mm Dicke bestehen und der Kathodenkontakt aus Silber oder einer Silberlegierung.

Vorteilhafterweise besteht der Kathodenkontakt aus einer Silber-Kupfer-Legierung mit 97 Gew.-% Silber oder aus Feinkornsilber.

Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erreicht: Die verwendete Edelmetallmenge ist erheblich geringer S als bei bekannten Kontakten für vergleichbare Anwendungsfälle, wodurch Einsparungen an Materialkosten erzielt werden. Weiter ist eine geringere Materialwanderung festzustellen und damit eine höhere Lebensdauer der Kantakte. Ferner läßt sich insbesondere bei der Verwendung in Hitzdrahtblinkgebern eine geringere Neigung zum Verschweißen der Kontakte feststellen. Ferner wurde als weiterer Vorteil gefunden, daß bei erfindungsgemäß aufgebauten Kontaktmaterialpaarungen der Anodenkontakt leichter verarbeitet werden kann.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher beschrieben werden. Ein Gleichstromschaitgerät, z.B. ein Kleinrelais, wie es als Schaltstufe in elektronischen Blinkgebern für Kraftfahrzeuge verwendet wird, z. B. in 12-V- oder 24-V Ausführung, kann mit einem Anodenkontakt versehen werden, der aus einem gewalzten Band ausgestanzt oder von diesem abgeschnitten ist, das aus einer Kontaktschicht aus einer Palladium-Kupfer-Legierung in geordneter Phase mit einem Palladiumgehalt von 60 Gew.-°/o und einem Kupfergehalt von 40% in einer Schichtdicke von 0,1 mm und einer darunter befindlichen Kupferschicht von 0,2 mm Dicke besteht Vorzugsweise wird eine weitere Grundschicht aus Monelmetall vorgesehen, wodurch sich ein Dreischichtenaufbau ergibt. Die Schichtdicke der Kupferschicht sollte mindestens 0,1 mm betragen. Auch die Schichtdicke der Monelmetallschicht kann etwa 0,1 mm betragen. Durch die Verwendung der Grundschicht aus Monelmetall besteht die Möglichkeit, das Kontaktmaterial leichter zu verarbeiten, insbesondere den Einzelkontakt leichter auf seiner Grundlage aufzuschweißen. Als Gegenkontakt kann ein Kontakt aus Reinsilber verwendet werden. Es haben sich aber auch verschiedene bekannte Silberlegierungen, die in anderem Zusammenhang als Kontaktmaterial bekannt sind, bewährt, so z. B. das sog. Feinkornsilber, eine Silber-Nickel-Legierung mit einem Nickelgehalt von z. B. 0,15% oder aber eine Silber-Kupfer-Legierung mit einem Silbergehalt von 97 Gew.-%. Ferner eine Silber-Kupfer-Legierung mit einem Silbergehalt von90Gew.-%.

Die Kontaktgröße hängt teilweise von den geschalteten Lasten ab. Im Rahmen der zuvor genannten Lasten hat sich eine Kontaktpaarung bewährt, bei der die Anode aus dem beschriebenen Dreischichtenmaterial in einer Kontaktgröße von 2x2 mm und die Kathode aus Silber oder einer Silberlegierung von 3 mm 0 in einer Dicke von 0,4 bis 1 mm besteht Anstelle des Silberkontsktes kann auch versilbertes Messing verwendet werden. In diesem Falle sollte keine enge Begrenzung der Fläche vorgesehen werden. Die Kontaktfläche könnte also aus dem versilberten Kontaktträger selber bestehen.

In dem Dreischichtenmaterial kann gegebenenfalls die Kupferschicht auch durch eine Silberschicht ersetzt sein. Wesentlich ist die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmespeicherung. Insbesondere beim Schalten von Glühlampen treten Stromspitzen auf (Einschaltspitzen), die eine Speicherung und Verteilung der bei den Schaltvorgängen auftretenden Wärme notwendig machen.

Wesentlich erscheint, daß bei der Wärmeerzeugung ein Materialwanderungsgefälle von dem aus dem Zweischichten- oder Dreischichtenmaterial bestehenden Anodenkontakt zum Kathodenkontakt besteht Bereits nach wenigen Schaltungen befindet sich auf der Oberfläche des an sich aus Silber oder einer Silberlegierung bestehenden Kathodenkontakts eine Schicht aus einer Palladium-Kupfer-Legierung von einigen μιη Dicke, z. B. 7 μπι. Offenbar ist hierdurch die geringere Klebe- bzw- Verschweißneigung bedingt.

Auch dann, wenn die geordnete Phase der Palladium-Kupfer-Legierung zerstört wird, tritt durch die Hinterfütterung mit Kupfer eine derartige Verbesserung auf, daß häufig auch dann noch die geforderte Lebensdauer der Kontakte erreicht wird.

Bei äußerst geringen Kontaktkräften, wie sie manche elektromagnetischen Hitzdrahtblinker aufweisen, ist mit dem erfindungsgemäß aufgebauten Edelmetallkontakt zwar eine Verbesserung zu erreichen, aber häufig nicht die vollständige Beseitigung aller Schwierigkeiten. Dagegen kann bei Hitzdrahtblinkgebern auf Schnapp-Schalter-Basis, bei denen zwar ebenfalls noch sehr geringe Kontaktkräfte auftreten, z.B. Kontaktkräfte von 0,25 N (25 p), bereits mit ausreichender Sicherheit die geforderte Kontaktlebensdauer erzielt werden. Auch bei Kleinrelais mit Kontaktkräften von etwa 1 N (100 p) wird eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäß aufgebauten Edelmetallkontaktes gesehen.

Schutz wird nur begehrt für die Gesamtheit der Merkmale jedes Patentanspruchs.

Claims

Patentansprüche:

1. Edelmetallkontakte far Gleichstromschaltgeräte, insbesondere für Relais in Kraftfahrzeugen, unter Verwendung einer Palladium-Kupfer-Legierung in geordneter Phase mit einem Palladiumgehalt von etwa 60 Gew.-%, Rest Kupfer, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenkontakt aus einer mindestens 0,1 mm dicken Kupferschicht mit einer darüber befindlichen Kontaktschicht aus der Palladium-Kupfer-Legierung in einer Schichtdicke von nur 0,1 bis 0,15 mm besteht, und daß der Kathodenkontakt aus Silber oder einer Silberlegierung besteht

2. Edelmetallkontakte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferschicht 0,2 mm dick ist

3. Edelmetallkontakte fur Gleichstromschaltgeräte, insbesondere für Relais in Kraftfahrzeugen, unter Verwendung einer Palladium-Kupfer-Legierung in geordneter Phase, mit einem Palladiumgehalt von etwa 60 Gew.-%, Rest Kupfer, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenkontakt aus einer Grundschicht aus Monelmetall, aus einer darauf befindlichen Schicht aus Kupfer von 0,2 mm Dicke und aus einer darauf befindlichen Kontaktschicht aus einer Palladium-Kupfer-Legierung mit 60 Gew.-% Palladiumgehalt von 0,1 mm Dicke besteht, und daß der Kathodenkontakt aus Silber oder einer Silberlegierung besteht

4. Edelmetallkontakte nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß der Kathodenkontakt aus einer Silber-Kupfer-Legierung mit 97 Gew.-% Silber besteht

5. Edelmetallkontakte nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß der Kathodenkontakt aus Feinkornsilber besteht