Kontaktmaterial für häufig betätigte Kontakte. Für gewisse Zwecke, z. B. mechanische Stromriehter (Kontaktumformer), werden Kontakte gebraucht, welche sehr hohe Schalt- häufi-keit aufweisen, z. B. tägliche Schaltzah- ]en in der Grössenordnung 6iniger Millionen. Solche Kontakte können, -abgesehen von Sehleifkontakten, wie sie z. B. bei den Kollek toren oder Sehleifringen elektrischer Maschi nen Verwendung finden, auch als Druck- oder Wälzkontakte ausgebildet sein.
Bei allen ( <B>.</B> iiesen Kontakten, auch bei Druck- und Wälz kontakten, befindet sieh zwischen den beiden kontakugebenden Metallfläehen im gesehlos- senen Zustand eine Fremdsehieht von gerin- "er Dieke. Diese Schicht kann beispielsweise aus<B>Öl,</B> Fett, Graphit oder Wasser bestehen. Sie kann jedoch auch ans Gasen, wie z. B. Sauerstoff, bestehen.
Die Dicke dieser Schicht ist so gering, dass der Stromübergang durch sie hindurch ungehindert erfolgt, was dann der Fall ist, wenn ihre Dicke in der Grössen- ordnun- von einigen<B>10-8</B> ein ist. Sehichten von derartig geringer Dicke sind, auch wenn sie aus isolierenden Materialien bestehen, durch den sogenannten Tunneleffekt für Elektronen aus dem angrenzenden Metall durchlässig. Sie stören daher den Stromdurch- g ne ga <B><U>g</U></B> durch den Kontakt nur unwesentlich.
Sie haben jedoch auf der andern Seite die nützliche Wirkung, zu verhindern, dass die Kohntaktrnaterialien in so innige Verbindung miteinander geraten, dass sie halt zusammen- schweissen.
Dieses kalte Zusammenschweissen hat nämlich bei häufig betätigten Kontakten den Nachteil, dass bei der Kontaktöffnung die Schweissstelle mit Gewalt auseinandergerissen wird, wobei die Kontaktflächen an der Bruch stelle rauh und uneben werden, so dass sieh bei dauerndem öffnen und Schliessen der Kon takte Kontaktmaterial löst und absplittert, welches, abgesehen von dem Materialverbrauch, dann zu Kurzschlüssen führen kann, wenn an den Kontakten nennenswerte Spannung liegt.
Es ist bekannt, dass Silber oder Silberlegie rungen in besonders hohem Masse Eigensehaf- ten aufweisen, welche für Kontakte geeignet sind, z. B. die hohe Leitfähigkeit, die Eigen- sehaft, keine nichtleitenden Oxyde auf der Oberfläche zu bilden, auch nicht unter dem Einfluss vorübergehender Schaltentladungen, die hohe Verformbarkeit, welche grosse Berüh- run(rsfläehen ermöglicht.
Auf der andern Seite besteht aber gerade bei Silber die Gefahr, dass bei häufiger Betätigung des Kontaktes, ins besondere wenn der Kontaktdruek gross ist, die sehützende Fremdsehieht auf dem Metall zerstört wird. Diese Fremdsehicht kann aus einer einmolekularen Schicht von Sauerstoff oder einem Sehmierstoff bestehen.
Die Erfindung bezieht sieh auf ein Kon taktmaterial für häufig betätigte Kontakte, insbesondere für mechanische Stromrichter, bei denen die Gefahr besteht, dass durch die häufige Betätigung die Kontal#tfläehen frei von. Fremdschiehten werden, so dass sie kalt zusammenschweissen. Erlindungsgemäss ist dieses Zusammenschweissen durch Zusätze zum Kontaktmaterial, welche mit dem Gruindmate- rial vermischt sind, verhindert.
Dieses Vermischen kann durch Legieren oder Sintern erfolgen. Die Zusätze können aber auch auf gröbere Weise mit dem Grund material vermengt sein.
Bei der Ausführung nach der Erfindung ist zu empfehlen, dass das Kontaktmaterial vorwiegend aus Silber oder einer Silberlegie rung besteht, und dem Material ein Stoff bei gemengt ist, welcher die Ausbildung und Auf- reehterhaltung einer Schutzschicht gegen kal tes Zusammenschweissen auf der Berührungs- fläehe bewirkt. Es ist dabei vorteilhaft, dem Kontaktmaterial Graphit beizumischen.
Ausser der Gefahr des Zusammenschwei ssens besteht natürlich die Möglichkeit, dass das Kontaktmaterial durch den Kontaktdruck so hoch beansprucht wird, dass es sieh im Laufe der Zeit verformt, wobei es zu schup pen- oder körnerartiger AbsplitterLuig von Kontaktmaterial kommen kann. Um dies zu verhindern, kann man weitere Zusätze zum Kontaktmaterial vorsehen, welche seine Druck festigkeit derart erhöhen, dass im normalen Betrieb keine überelastische Verformung des Materials auftritt. Anderseits ist es jedoch zweckmässig, dass Kontaktmaterial nicht so hart werden zu lassen, dass es in den Fällen, in denen z.
B. durch eine vorübergehende Schaltentladung Sehmelzperlen gebildet wer den, nicht durch den Kontaktdruck wieder eingeebnet werden kann,<B>d.</B> h., die Kurve der Verformung des Koiitaktmaterials abhängig vom Druck sollte vorteilhafterweise einen schärferen Anstieg aufweisen kurz oberhalb desjenigen Kontaktdrueli:es, welcher im nor malen Betrieb auftritt. Man kann dieses Ver halten ausser durch die Materialeigensehaften zum Teil auch durch geeignete Formgebung der Kontakte und geeignete Wahl des Kon taktdruckes beeinflussen.
Durch die Anwendung der Erfindung er übrigt es sich, die Kontakte im Betrieb künst- lieh zu schmieren, z. B. mit<B>Öl,</B> Graphit oder Fett. Durch das Schmieren lässt sieh zwar die gleiche Wirkang erzielen, jedoch ist es für Kontakte welche dauernd mit grosser Häufig keit betrieben werden, lästig, wenn von Zeit zu Zeit der Betrieb unterbroeheii werden muss.
Contact material for frequently operated contacts. For certain purposes, e.g. B. mechanical Stromriehter (contact converter), contacts are needed which have a very high switching frequency, z. B. daily switching numbers in the order of 6in millions. Such contacts can, apart from sliding contacts, as they are, for. B. in the Kollek gates or Sehleifringen electrical Maschi NEN use can also be designed as pressure or rolling contacts.
With all (<B>. </B> i these contacts, including pressure and rolling contacts, there is a stranger's sight between the two contact-giving metal surfaces in the closed state. This layer can, for example, consist of <B > Oil, </B> fat, graphite or water, but it can also consist of gases such as oxygen.
The thickness of this layer is so small that the current transfer through it takes place unhindered, which is the case when its thickness is in the order of magnitude of a few <B> 10-8 </B>. Layers of such small thickness, even if they consist of insulating materials, are permeable to electrons from the adjacent metal due to the so-called tunnel effect. They therefore only insignificantly disturb the current flow through the contact.
On the other hand, however, they have the useful effect of preventing the contact materials from coming into such close contact with one another that they just weld together.
This cold welding has the disadvantage with frequently operated contacts that when the contact is opened, the weld is torn apart with force, the contact surfaces at the break point becoming rough and uneven, so that contact material loosens and splinters when the contacts are continuously opened and closed which, apart from the consumption of material, can lead to short circuits if there is significant voltage on the contacts.
It is known that silver or silver alloys have properties to a particularly high degree which are suitable for contacts, e.g. B. the high conductivity, the property not to form non-conductive oxides on the surface, not even under the influence of temporary switching discharges, the high deformability, which allows large contact surfaces.
On the other hand, especially with silver, there is the risk that if the contact is operated frequently, especially if the contact pressure is large, the external sight on the metal will be destroyed. This foreign layer can consist of a single-molecular layer of oxygen or a Sehmierstoff.
The invention relates to a contact material for frequently actuated contacts, in particular for mechanical power converters, in which there is a risk that the contact surfaces will be free from the frequent actuation. External layers are welded together so that they are cold. According to the invention, this welding together is prevented by additives to the contact material which are mixed with the base material.
This mixing can be done by alloying or sintering. However, the additives can also be mixed with the basic material in a coarser way.
In the implementation according to the invention, it is recommended that the contact material consists predominantly of silver or a silver alloy, and that the material is mixed with a substance which causes the formation and maintenance of a protective layer against cold welding on the contact surface . It is advantageous to add graphite to the contact material.
In addition to the risk of welding together, there is of course the possibility that the contact material is stressed so much by the contact pressure that it is deformed over time, which can lead to flaky or grain-like splintering of contact material. To prevent this, you can provide additional additives to the contact material, which increase its compressive strength in such a way that no over-elastic deformation of the material occurs during normal operation. On the other hand, however, it is advisable not to let the contact material become so hard that, in cases where z.
B. formed by a temporary switching discharge Sehmelzperlen who cannot be leveled again by the contact pressure, <B> d. </B> i.e., the curve of the deformation of the Koiitakt material depending on the pressure should advantageously have a sharper rise just above that Contact pressure: it occurs in normal operation. This behavior can be influenced not only by the material properties but also by suitable shaping of the contacts and a suitable choice of contact pressure.
By using the invention, it is no longer necessary to artificially lubricate the contacts during operation, e.g. B. with <B> oil, </B> graphite or grease. The same effect can be achieved through lubrication, but for contacts which are operated continuously with great frequency it is annoying if the operation has to be interrupted from time to time.