AT8315U1 - Verfahren zur verbindung eines anschlusselementes mit einem aus aluminium bestehenden elektrischen leiter sowie nach diesem verfahren hergestellter elektrischer leiter - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Verbindung eines aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung bestehenden Anschlusselementes (2) für ein Kabel (1), insbesondere eines Kabelschuhs, mit einem elektrischen Kabel (1), welches einen aus Aluminium bestehenden Leiter (11) aufweist. Dabei wird das Anschlusselement (2), welches an seinen dem Leiter (11) aus Aluminium zugewandten Flächen mit einer Beschichtung (3) aus Nickel versehen ist, mit dem Leiter (11) aus Aluminium mittels Zink (4) verschweißt.

Description

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Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung eines aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung bestehenden Anschlusselementes für ein Kabel, insbesondere eines Kabelschuhs, mit einem elektrischen Kabel, welches einen aus Aluminium bestehenden Leiter aufweist. Die Neuerung betrifft weiters einen nach diesem Verfahren hergestellten, mit einem 5 Anschlusselement ausgebildeten elektrischen Leiter.

Es ist bekannt, elektrische Leiter, insbesondere solche, welche in Kraftfahrzeugen verwendet werden, aus Aluminium herzustellen. Die Vorteile von aus Aluminium hergestellten elektrischen Leitern bestehen darin, dass Aluminium gegenüber anderen Metallen, insbesondere Kupfer, io aus welchen gleichfalls elektrische Leiter hergestellt werden, wesentlich billiger ist, dass es ein geringes Gewicht aufweist, dass es leicht verarbeitbar ist und dass es sehr korrosionsbeständig ist. Der Grund dafür allerdings, dass ungeachtet seiner besonderen Vorteile Aluminium für die Herstellung von elektrischen Leitern nicht allgemein verwendet wird, liegt darin, dass es gegenüber anderen Metallen eine wesentlich geringere Festigkeit aufweist, weswegen die Anschluss-15 elemente, insbesondere Kabelschuhe, aus anderen Metallen, insbesondere aus Kupferlegierungen, wie Messing, hergestellt werden müssen. Dabei besteht jedoch das Erfordernis, die insbesondere aus Kupferlegierungen hergestellten Anschlusselemente mit den Leitern aus Aluminium dauerhaft zu verbinden. 20 Um aus Aluminium hergestellte Leiter mit Anschlusselementen, insbesondere mit Kabelschuhen, zu verbinden, ist es bekannt, diese mittels eines elektrisch leitenden Kunststoffmaterials zu verkleben, diese miteinander zu verlöten oder zu verschweißen oder diese durch Verformung bzw. Verpressung miteinander formschlüssig zu verbinden. Dabei besteht jedoch weiters das Erfordernis zu gewährleisten, dass der aus Aluminium hergestellte Leiter mit dem aus Kupfer 25 oder einer Kupferlegierung od.dgl. bestehenden Anschlusselement nicht in direktem Kontakt steht, da andernfalls dann, soferne an dieser Verbindung eine als Elektrolyt wirkende Flüssigkeit zur Wirkung kommt, ein elektrochemischer Prozess auftritt, durch welchen der aus Aluminium bestehende Leiter zersetzt wird, wodurch die elektrische und mechanische Verbindung zerstört wird.

Der gegenständlichen Neuerung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, durch welches unter Verwendung der vorstehend erläuterten Schwierigkeiten ein aus Aluminium bestehender Leiter mit einem aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden Anschlusselement in dauerhafter Weise verbunden wird. Dies wird neuerungsgemäß dadurch 35 erzielt, dass das Anschlusselement, welches an seinen dem Leiter aus Aluminium zugewandten Flächen mit einer Beschichtung aus Nickel versehen ist, mit dem Leiter aus Aluminium mittels Zink verschweißt wird.

Vorzugsweise wird das zwischen dem Anschlusselement und dem Leiter aus Aluminium befind-40 liehe Zink mit dem Leiter aus Aluminium, insbesondere mittels eines Plasmaschweißverfahrens, verschmolzen. Nach einer weiters bevorzugten Ausführungsform weist das Anschlusselement eine Hülse auf, welche auf den Leiter aus Aluminium aufgesetzt wird und wird das Zink auf die innerhalb der Hülse befindliche Stirnfläche des Leiters aus Aluminium aufgebracht und mit dem Leiter aus Aluminium sowie mit dem Anschlusselement verschmolzen. Weiters können die 45 Hülse und der Leiter aus Aluminium miteinander auch durch mechanische Verformung der Hülse verbunden werden.

Ein neuerungsgemäßer elektrischer Leiter aus Aluminium, welcher mit mindestens einem aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden Anschlusselement ausgebildet ist, ist dadurch so gekennzeichnet, dass das Anschlusselement an den dem Leiter aus Aluminium zugewandten Flächen mit einer Beschichtung aus Nickel ausgebildet ist und dass sich weiters zwischen der Beschichtung aus Nickel und dem Leiter aus Aluminium eine Lage von Zink befindet, wobei die Lage aus Zink vorzugsweise auf der innerhalb der Hülse befindlichen Stirnfläche des Leiters aus Aluminium vorgesehen ist. 55 3 AT 008 315U1

Das neuerungsgemäße Verfahren ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Fig.1 zeigt ein mit einem Anschlusselement ausgebildetes elektrisches Kabel, in axialem 5 Schnitt.

In Fig.1 ist ein elektrisches Kabel 1 dargestellt, welches aus einem elektrischen Leiter 11 besteht, welcher vorzugsweise durch eine Vielzahl von Drähten aus Aluminium gebildet ist und welcher von einer Isolierung 12 umschlossen ist. 10

Am abisolierten Ende des Kabels 1 ist auf den elektrischen Leiter 11 ein Anschlusselement 2 aufgebracht, welches durch eine Hülse 21 und durch eine Anschlussfahne 22 gebildet ist. Das Anschlusselement 2 ist jedenfalls an den dem elektrischen Leiter 11 zugewandten Flächen mit einer aus Nickel bestehenden Beschichtung 23, versehen. 15

Innerhalb der Hülse 21 ist auf die Stirnfläche des elektrischen Leiters 11 eine Lage 4 aus Zink aufgebracht, welche mit dem Leiter 11 mittels eines Plasmaschweißverfahrens durch einen Aufschmelzvorgang verbunden ist. Die elektrische Verbindung des Anschlusselementes 2 aus Kupfer mit dem Leiter 11 aus Aluminium erfolgt somit über die Beschichtung 3 aus Nickel und 20 die Lage 4 aus Zink. Zudem kann die Hülse 21 mit dem Leiter 11 durch mechanische Verformung der Hülse 21 verbunden sein.

Kupfer weist einen Schmelzpunkt von 1.085°C auf, Nickel weist einen Schmelzpunkt von 1.453°C auf, Zink weist einen Schmelzpunkt von 419°C auf und Aluminium weist einen 25 Schmelzpunkt von 660°C auf.

Bei dieser Ausbildung der Verbindung des Anschlusselementes 2 mit dem Kabel 1 ist es maßgeblich, dass der aus Aluminium bestehende Leiter 11 des Kabels 1 mit dem aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden Anschlusselement 2 nicht unmittelbar verbunden ist, son-30 dem _dass_ sich _zwischen_diesen- beiden Bauteilen zwei Lagen 3 und 4 befinden, welche aus solchen Metallen bestehen, welche in der elektrochemischen Spannungsreihe zwischen Aluminium und Kupfer liegen, wodurch die Gefahr einer Zersetzung des aus Aluminium bestehenden Leiters 11 sehr stark verringert wird. 35 Maßgeblich für diesen Effekt ist es, dass Aluminium ein Normpotential von -1.676 Volt und Kupfer ein Normpotential von zumindest 0.337 Volt, jeweils gemessen gegen eine Wasserstoff-Normalelektrode, aufweisen. Die zwischen diesen beiden Metallen bestehende Potentialfrequenz verursacht bei Vorhandensein eines Elektrolyten eine Zersetzung des Aluminiums. So-ferne sich jedoch zwischen diesen beiden Metallen mindestens ein solches Metall befindet, 40 dessen Normpotential zwischen demjenigen von Aluminium und Kupfer liegt, tritt eine Verminderung der jeweils zwischen den Metallen auftretenden Potentialdifferenzen auf, wodurch die Gefahr einer elektrochemischen Zersetzung stark herabgesetzt wird.

Neben dieser Kombination von Metall, durch welche ein elektrolytisches Zersetzen der Verbin-45 düng zwischen dem Leiter 11 aus Aluminium und dem Anschlusselement 2 weitgehend vermieden wird, ist auch das Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung wesentlich, welches darin besteht, dass die zwischen der aus Nickel bestehenden Beschichtung 3 des Anschlusselementes 2 und dem Leiter 11 aus Aluminium befindliche Lage 4 aus Zink, insbesondere mittels eines Plasmaschweißverfahrens, mit einer großen Energiemenge, beaufschlagt wird, durch welche so das Zink und die anliegenden Drähte aus Aluminium geschmolzen werden und miteinander eine Legierung bilden. Hierdurch wird das mit der Beschichtung 3 aus Nickel versehene Anschlusselement 2 mit dem Leiter 11 aus Aluminium in optimaler Weise verbunden. Da die Beschichtung 3 aus Nickel einen gegenüber der Lage 4 aus Zink sehr hohen Schmelzpunkt aufweist, werden die Kontaktflächen der Beschichtung 3 aus Nickel nicht geschädigt bzw. bleibt die 55 Oberflächengüte der Beschichtung 3 aus Nickel am Anschlusselement 2 erhalten.

Claims (1)

10 15 20 25 -30- - 35 40 45 50 4 AT 008 315 U1 Durch die erläuterte Kombination aus Metallen und das erläuterte Verfahren durch Verschweißung zur Verbindung des Anschlusselementes 2 aus Kupfer bzw. aus einer Kupferlegierung mit dem Leiter 11 aus Aluminium wird eine so hohe Korrosionsbeständigkeit dieser Verbindung gewährleistet, dass auf Maßnahmen zu deren Abdichtung, z.B. durch Aufbringung von Fetten, verzichtet werden kann. Ansprüche: 1. Verfahren zur Verbindung eines aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung bestehenden Anschlusselementes (2) für ein Kabel (1), insbesondere eines Kabelschuhs, mit einem elektrischen Kabel (1), welches einen aus Aluminium bestehenden Leiter (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (2), welches an seinen dem Leiter (11) aus Aluminium zugewandten Flächen mit einer Beschichtung (3) aus Nickel versehen ist, mit dem Leiter (11) aus Aluminium mittels Zink (4) verschweißt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen dem Anschlusselement (2) und dem Leiter (11) aus Aluminium befindliche Zink (4) mit dem Leiter (11) aus Aluminium, insbesondere mittels eines Plasmaschweißverfahrens, verschmolzen wird. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (2) eine Hülse (21) aufweist, welche auf den Leiter (11) aus Aluminium aufgesetzt wird und dass das Zink (4) auf die innerhalb der Hülse (21) befindliche Stirnfläche des Leiters (11) aus Aluminium aufgebracht und mit dem Leiter (11) aus Aluminium sowie mit dem Anschlusselement (2) verschmolzen wird. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (21) und der Leiter (11) aus Aluminium miteinander auch durch mechanische Verformung der Hülse (21) verbunden werden. __________________ 5. Elektrischer Leiter aus Aluminium, welcher mit mindestens einem aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden Anschlusselement (2) ausgebildet ist und welcher nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (2) an den dem Leiter (11) aus Aluminium zugewandten Flächen mit einer Beschichtung (3) aus Nickel ausgebildet ist und dass sich weiters zwischen der Beschichtung aus Nickel und dem Leiter (11) aus Aluminium eine Lage von Zink (4) befindet. 6. Elektrischer Leiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (2) mit einer Hülse (21) ausgebildet ist, welche den Leiter (11) aus Aluminium umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der innerhalb der Hülse (21) befindlichen Stirnfläche des Leiters (11) aus Aluminium eine Lage (4) aus Zink befindet. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 55