CH506174A

CH506174A - Verbundwerkstoff für elektrische Kontakte

Info

Publication number: CH506174A
Application number: CH217967A
Authority: CH
Inventors: Raub Christoph Dr Dipl-Chem
Original assignee: Heraeus Gmbh W C
Priority date: 1966-03-26
Filing date: 1967-02-15
Publication date: 1971-04-15
Also published as: DE1564069C2; AT274937B; DE1564069B1; FR1512684A

Description

Verbundwerkstoff für elektrische Kontakte
Auf nahezu allen Gebieten der Schwachstromtechnik werden für elektrische Kontakte seit langem Palladium Silber-Legierungen verwendet, insbesondere dann, wenn in Bezug auf die Schaltsicherheit hohe Anforderungen zu erfüllen sind. Meist werden hierbei nur die Teile, die unmittelbar für die Kontaktgabe infrage kommen, aus diesen Legierungen gefertigt und diese mit einer Unterlage aus unedlem Grundmetall durch Plattieren verbunden, beispielsweise mit einer Unterlage aus Kupfer oder dessen Legierungen, bzw. anderen Unedelmetallen und Unedelmetallegierungen.

Auch die Unedelmetalle der 8. Gruppe des Periodischen Systems, z. B. Eisen und Nickel und deren Legierungen sowie Legierungen, die diese Metalle als wesentliche Bestandteile enthalten, finden als Werkstoffe für die Unedelmetallbasis dieser sogenannten Bimetallkontakte Verwendung.

Diese bekannten Verbundwerkstoffe aus einer Unedelmetallunterlage und einer Kontaktauflage aus Palladium-Silber-Legierungen, die durch Plattieren verbunden sind, zeigen bei der praktischen Verarbeitung dann erhebliche Nachteile, wenn eine Basis aus den Unedelmetallen der 8. Gruppe des Periodischen Systems Eisen, Kobalt, Nickel oder deren Legierungen oder Legierungen, in denen die genannten Metalle einen wesentlichen Bestandteil darstellen, verwendet wird und starke thermische und mechanische Beanspruchungen unvermeidlich sind. Diese Schwierigkeiten und Nachteile treten in erster Linie dann auf, wenn solche Teile auf hohe Temperaturen, etwa über 800 C, erhitzt werden und anschliessend einer mechanischen Beanspruchung, wie etwa Biegung, unterliegen.

An sich ist es dem Fachmann auf diesem Gebiet geläufig, dass sich Rein silber ohne Schwierigkeit auf die infrage kommenden Unedelmetallwerkstoffe aufplattieren lässt und dass der Verbundwerkstoff dann auch bis in die Nähe des Silberschmelzpunktes erhitzt werden kann, ohne dass der Werkstoff in irgendeiner Weise ungünstig beeinflusst wird oder Schäden zeigt.

Dies gilt im gleichen Masse auch für das Plattieren von Reinpalladium auf die Unedelmetalle der 8. Gruppe des Periodischen Systems oder die Legierungen dieser Unedelmetalle; denn auch diese Verbundwerkstoffe können ohne weiteres bei der Weiterverarbeitung hohen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt werden. Diese Verhältnisse ändern sich aber dann entscheidend, wenn Palladium-Silber-Legierungen für die Herstellung von Verbundwerkstoffen verwendet werden, die aus 20 bis 80 O/o, vorzugsweise 30 bis 60 ovo Palladium und Rest Silber bestehen.

Hierbei treten bei der Weiterverarbeitung der Verbundwerkstoffe zu elektrischen Kontakten sogar schon beim Erhitzen auf Temperaturen von 800 OC und darüber ohne anschliessender mechanischer Beanspruchung sehr häufig Risse in der - Plafflerungsschicht auf, die unter Umständen sogar bis zur völligen Ablösung der Kontaktauflage führen können, zumindest aber die Betriebssicherheit der Kontakte infrage stellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile der bekannten Verbundwerkstoffe aus Unedelmetallen der 8. Gruppe des Periodischen Systems oder deren Legierungen mit einer Plattierungsschicht aus Palladium-Silber-Legierungen auszuschalten, bzw. weitestgehend einzuschränken, so dass diese Werkstoffe auch bei länger andauernden intensiven Belastungen sowohl in thermischer als auch in mechanischer Beziehung ihre vorzüglichen Eigenschaften behalten.

Die überraschende Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Verbundwerkstoff für elektrische Kontakte mit einer Basisschicht aus Eisen, Kobalt, Nickel oder aus einer Eisen-, Kobalt- oder Nickel-Legierung und mit einer Kontaktschicht aus Palladium-Silber-Legierung, dadurch gekennzeiclmet, dass zwischen der Basisschicht und der die Kontaktschicht aus einer Palladium-Silber Legierung mit 20 bis 800/0 Palladium und Rest Silber besteht und zwischen der Basisschicht und der Kontaktschicht eine Zwischenschicht aus Gold, aus einem Edelmetall der 8. Gruppe des Periodischen Systems oder aus einer Goldlegierung oder aus einer Legierung von Edelmetallen der 8. Gruppe des Periodischen Systems angeordnet ist. Besonders günstig sind Zwischenschichten von 10 bis 50 I/m, vorzugsweise 25 bis 40Ecm Dicke.

Die an sich bekannte Edelmetallkontaktschicht aus Palladium-Silber-Legierungen besitzt ein Palladiumgehalt von vorzugsweise 30 bis 60 O/o.

Die tragende Basisschicht kann beispielsweise Rein Nickel sein oder aus einer der an sich bekannten Eisen Nickel-Legierungen, wie PERMENORM (eingetragene Marke) bestehen; auch Cupro-Nickel kann verwendet werden.

Als Werkstoff für die Zwischenschicht haben sich insbesondere Rein-Platin, Rein-Palladium, Palladium Iridium 70/30, und Gold-Palladium 50/50 bewährt.

Es können aber auch Legierungen verwendet werden, die neben den genannten Edelmetallen bis zu 10 O/o Eisen, Kobalt und/oder Nickel enthalten, Beispiele für derartige Legierungen sind Palladium-Nickel 95/5, Platin-Nickel 90/10 und Palladium-SilberwLet,ierungen mit 5 Olo Nickel.

Die besonderen Vorteile der Anordnung der einzelnen Schichten in dem Verbundwerkstoff für elektrische Bimetallkontakte bestehen darin, dass die bisher beobachteten Nachteile der Verbundwerkstoffe, wie Rissbildung zwischen Grundmetall und Deckschicht und evtl.

Abfallen der Deckschicht nicht mehr auftreten, und eine feste Verbindung von Basisschicht und Edeimetallkon- taktschicht auch nach hohen Bearbeitungstemperaturen und anschliessender mechanischer Beanspruchung erhal ten bleibt. Auf diese Weise wird eine höhere Betriebs sicherheit der elektrischen Kontakte erreicht.

Claims

PATENTANSPRUCH

Verbundwerkstoff für elektrische Kontakte mit einer Basisschicht aus Eisen, Kobalt, Nickel oder aus einer Eisen-, Kobalt- oder Nickel-Legierung und mit einer Kontaktschicht aus Palladium-Silber-Legierung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht aus einer Palladium-Silber-Legierung mit 20 bis 80 O/o Palladium und Rest Silber besteht und zwischen der Basisschicht und der Kontaktschicht eine Zwischenschicht aus Gold, aus einem Edelmetall der 8. Gruppe des Periodischen Systems oder aus einer Goldlegierung oder aus einer Legierung von Edelmetallen der 8. Gruppe des Periodischen Systems angeordnet ist.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verbundwerkstoff nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht aus einer Palla- dium-Silber-Legierung mit 30 bis 60 O/o Palladium und Rest Silber besteht.

2. Verbundwerkstoff nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht aus einer Legierung des Platins oder Paliadiums mit Rhodium und!oder Iridium besteht.

3. Verbundwerkstoff nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Goldlegierung oder die Legierung von Edelmetallen der 8. Gruppe des Periodischen Systems bis zu 100/o Eisen, Kobalt und/oder Nickel enthält.

4. Verbundwerkstoff nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht 10 bis 50 Cum dick ist.

5. Verbundwerkstoff nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht 25 bis 40 xm dick ist.