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DE2604291A1 - Werkstoffanordnung fuer elektrische schwachstromkontakte - Google Patents

Werkstoffanordnung fuer elektrische schwachstromkontakte

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DE2604291A1
DE2604291A1 DE19762604291 DE2604291A DE2604291A1 DE 2604291 A1 DE2604291 A1 DE 2604291A1 DE 19762604291 DE19762604291 DE 19762604291 DE 2604291 A DE2604291 A DE 2604291A DE 2604291 A1 DE2604291 A1 DE 2604291A1
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Germany
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thick layer
palladium
contact
vpa
silver
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Lothar Dr Phil Borchert
Karl-Joerg Stenzel
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Siemens Corp
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Description

260A291
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
Berlin und München VPA 76 p 6 O 2 O BRD
Werkstoffanordnung für elektrische Schwachstromkontakte
Die Erfindung betrifft eine Kontaktbeschichtung, insbesondere für Relaiskontakte der Fernmeldetechnik, die auf einem Träger aus elektrisch gut leitfähigem und/oder aus magnetisierbarem Material im Bereich der Kontaktstelle aus unterschiedlichen Materialien zur Verbesserung der Lebensdauer und der Funktionseigenschaften aufgebracht sind.
In der Fernmeldetechnik werden Kontakte für die Vermittlungstechnik, die Übertragungstechnik, aber auch für die Steuer- und Regeitechnik verwendet und im allgemeinen unter dem Begriff "Schwachstromkontakte" zusammengefaßt. Da die elektrischen Aufgaben verschiedener Kontakte vielfältig verschachtelt sind, so daß die Funktion eines Kontaktes nicht nur für den eigenen, sondern auch für viele andere Stromkreise von Bedeutung ist, bleibt die Standfestigkeit, also die Fähigkeit, eine sehr große Anzahl von Schaltvorgängen ohne Beeinträchtigung vorzunehmen, ein wesentliches Anliegen der Kontaktherstellung.
So ist es seit langem bekannt, die üblichen Trägermaterialien, aus denen die Kontaktfedern oder Kontaktanker hergestellt werden, an der vorgesehenen Kontaktstelle mit anderen Materialien zu überziehen, um beispielsweise den übergangswiderstand, die Abbrandfestigkeit, die mechanische Abriebfestigkeit oder die Reaktion mit evtl. Schutzgasatmosphären positiv zu beeinflussen. So hat man beispielsweise versucht, Edelmetalle auf ein unedles Trägermetall aufzubringen,da das Edelmetall die beim Betrieb von Kontakten unter Schutzgas auftretenden Glimm- oder
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Bogenentladungen verhindert. Daneben treten jedoch andere Schwierigkeiten auf, da sich wegen der geringeren mechanischen Härte des Edelmetalls Verklebungen und Verschweißungen als Folgeerscheinungen zeigen.
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Man ist daher auch bereits dazu übergegangen, zur Einstellung einer besonderen Duktilität des Überzugswerkstoffes Edelmetall, wie beispielsweise Gold, mit einigen Prozent eines Platinmetalles zu legieren. Aus der DAS 1 764 233 ist es auch bekannt, zwischen einem Träger aus einem weichmagnetischem Werkstoff, wie einer Eisen-Nickel-Legierung, und einem homogenen Überzug aus einer bis zu etwa 0,02 mm dicken Gold-Palladium-Legierung, die 5 bis 35 Gew.% Palladium, Rest Gold, enthält, eine Zwischenschicht aus einem schwer schmelzbaren Material aus der Gruppe Molybdän, Wolfram, Rhenium, einem Karbid oder Borid dieser Metalle, Tantalkarbid oder Tantalborid anzuordnen. Dabei soll eine Wechselwirkung zwischen dem Überzug aus der Gold-Palladium-Legierung und der Zwischenschicht aus dem schwer schmelzbaren Metall derart entstehen, daß die Klebewirkung im Vergleich zu Schaltkontakten, die zwar einen Gold-Palladium-Überzug, jedoch keine Zwischenschicht aufweisen, wesentlich herabgesetzt wird.
Es ist Jedoch als nachteilig zu empfinden, daß derartige Kontakte zwar eine für die Schaltaufgaben ausreichende Beständigkeit der Oberfläche, jedoch keine ausreichende Haltefähigkeit der einzelnen Schichten aneinander haben. Nach einer Vielzahl von rein mechanischen Schaltvorgängen lösen sich die Edelmetallschichten von der Zwischenschicht. Die abgelösten Deckschichten verkleinern den Kontaktspalt und verursachen eine verringerte Spannungsfestigkeit am Kontakt. Sobald die Edelmetallschicht gänzlich gelöst ist, wird auf reinem Molybdän geschaltet, wodurch sich der Übergangswiderstand in unzulässiger Weise erhöht.
Es ist Zweck der vorliegenden Erfindung, die Kontaktschichten derart aufzubauen und im Rahmen der Fertigung zu behandeln,
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daß die gegenseitige Haftfähigkeit verbessert wird, ohne daß die übrigen obengenannten Eigenschaften darunter leiden.
Dies wird dadurch erreicht, daß eine 0,02 bis 0,08 mm dicke Schicht aus einem schwer schmelzbaren Metall wie Rhenium, Wolfram, Molybdän oder deren Legierungen mit einer 0,001 bis 0,01 mm dicken Schicht aus Platin oder Palladium und einer 0,005 bis 0,02 mm dicken Schicht aus Gold oder Silber durch einen Diffusionsglühvorgang miteinander verbunden sind. Dieser Aufbau einer Kontaktbeschichtung aus drei Lagen, von denen insbesondere die Platin- oder Palladiumschicht mit den benachbarten Schichten eine besonders gute Haftfähigkeit hat, zeigt eine außerordentliche Formbeständigkeit bei rein mechanischem Schalten, da durch die Diffusionsglühung ein stetiger übergang zwischen den einzelnen Schichten erzeugt ist, wobei die Schichten vorteilhaft so angeordnet sind, daß der Kontaktaufbau von einer sehr abbrandfesten unteren Schicht zu den weniger abbrandfesten, aber chemisch edleren Schichten übergeht. Die sich ergebenden Härteunterschiede beim Diffusionsglühen führen zu einer guten Formbeständigkeit der Kontaktelektroden. Darüber hinaus zeigt diese Kontaktmaterialanordnung einen geringen Abbrand bei Bogenentladungen und niedrige Übergangswiderstände bei unterschiedlichen Schaltbelastungen.
Für Kontakte, die in Schutzräumen angeordnet sind und mit Hilfe von magnetischen Erregerflüssen betätigt werden sollen, werden als Träger der Kontaktzungen gerne magnetisierbare Metalle verwendet, die gleichzeitig stromführend und flußführend sein können. Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung können auch eine 0,006 bis 0,014 mm dicke Schicht aus einem schwer schmelzbaren Metall wie Rhenium, Wolfram, Molybdän oder deren Legierungen mit den übrigen Schichten wie oben verbunden sein.
Als eine vorteilhafte Abwandlung des Dreischichten-Aufbaues ' ist es anzusehen, wenn anstelle der zweiten und dritten Schicht eine 0,005 bis 0,02 mm dicke Schicht einer Legierung aus Silber mit 10 bis 50 % Palladium verwendet werden. Auch hier fin-
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det beim .Glülivorgang eine Diffusion des Palladiums zur "besseren Haftung der Schichten aneinander statt, während die an die Oberfläche gestellten Anforderungen durch den Legierungsbestandteil Silber erfüllt werden.
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Eine besonders zweckmäßige Legierung dieser Art wird in einer Silber-Palladium-Kupfer-Legierung im Verhältnis 65:30:5 % gesehen, die ebenfalls als eine 0,005 bis 0,02 mm dicke Schicht anstelle der obengenannten zweiten und dritten Schicht aufgebracht wird. Der hier eingebrachte Zusatz von Kupfer steuert zusammen mit dem Palladium die Härte der Edelmetalldeckschicht, die für das mechanische Schaltverhalten von Bedeutung ist. Im übrigen ist auch hier das Palladium der Bestandteil, der beim Diffusionsglühen die gegenseitige Haftung der Schichten aneinander verbessert.
Die so hergestellten KontaktbeSchichtungen können zweckmäßig auf die gewünschte Größe zugeschnitten und im Bereich der Kontaktst-ell® eines it-ägsrs angelötet werden. Diese Befestigung espfielil'. sich tar Träger, also Kontaktfedern aus beispielsweise Neusilber oder einer Kupfer-Nickel-Legierung, deren Festigkeit keinem Clühvorgang widerstehen kann. Die einzelnen Schichten können aber auch direkt im Bereich der Kontaktstelle eines Trägers in der genannten Reihenfolge angeordnet und durch einen Diffusionsglühvorgang untereinander und mit dem Träger verbunden sein. Diese vereinfachte Fertigung ist bei Kontaktfedern aus einer Eisen-Nickel-Legierung zweckmäßig, die gerne bei magnetisch betätigbaren Schutzrohrkontakten verwendet wird.
6 Patentansprüche
keine Figuren
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Claims (6)

Patentansprüche
1. Kontaktbeschichtung, insbesondere für Relaiskontakte der Fernmeldetechnik, die auf einem Träger aus elektrisch gut leitfähigem und/oder aus magnetisierbarer]! Material im Bereich der Kontaktstelle aus unterschiedlichen Materialien zur Verbesserung der Lebensdauer und der Funktionseigenschaft aufgebracht ist, dadurchgekennzeichnet , daß
eine 0,02 bis 0,08 mm dicke Schicht aus einem schwer schmelzbaren Metall wie Rhenium, Wolfram, Molybdän oder deren Legierungen
mit einer 0,001 bis 0,01 mm dicken Schicht aus Platin oder Palladium
und einer 0,005 bis 0,02 mm dicken Schicht aus Gold oder Silber oder deren Legierungen
durch einen Diffusionsglühvorgang miteinander verbunden sind.
2. Kontaktbeschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß auf einem Träger aus einer Nickel-Eisen-Legierung
eine 0,006 bis 0,014 mm dicke Schicht aus einem schwer schmelzbaren Metall wie Rhenium, Wolfram, Molybdän oder deren Legierungen
mit einer 0,001 bis 0,01 mm dicken Schicht aus Platin oder Palladium
und eine 0,005 bis 0,02 mm dicke Schicht aus Gold oder Silber oder deren Legierungen
aufgebracht und durch einen Diffusionsglühvorgang miteinander verbunden sind.
3. Kontaktbeschichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß anstelle der zweiten oder dritten Schicht eine 0,005 bis 0,02 mm dicke Schicht aus
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einer Legierung von Silber und Palladium mit 10 bis 50 % Palladiumgehalt aufgebracht ist.
4. Kontaktbeschichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß anstelle der zweiten und dritten Schicht eine Silber-Palladium-Kupfer-Legierung im Verhältnis 65:30:5 % aufgebracht ist.
5. Kontaktbeschichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schwer
schmelzbar® Seite der Beschichtung im Bereich der Kontaktstelle eines Trägers angelötet ist.
6. Eontaktbeschichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich . der Kontaktstelle eines Trägers lie genannten Schichten in der genannten Reihenfolge angeordnet und durch einen Dif» fusionsvorgang untereinander und mit dem Träger verbunden
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