CZ72999A3 - Alloy for coating miniature switching contacts - Google Patents

Alloy for coating miniature switching contacts Download PDF

Info

Publication number
CZ72999A3
CZ72999A3 CZ99729A CZ72999A CZ72999A3 CZ 72999 A3 CZ72999 A3 CZ 72999A3 CZ 99729 A CZ99729 A CZ 99729A CZ 72999 A CZ72999 A CZ 72999A CZ 72999 A3 CZ72999 A3 CZ 72999A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
alloy
switching
coating
microns
coated
Prior art date
Application number
CZ99729A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Bernd Gehlert
Rudolf Schnabl
Jürgen Dr. Wachter
Original Assignee
W. C. Heraeus Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by W. C. Heraeus Gmbh & Co. Kg filed Critical W. C. Heraeus Gmbh & Co. Kg
Publication of CZ72999A3 publication Critical patent/CZ72999A3/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C5/00Alloys based on noble metals
    • C22C5/02Alloys based on gold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021Composite material
    • H01H1/023Composite material having a noble metal as the basic material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Contacts (AREA)

Abstract

A gold-palladium-ruthenium alloy, used for miniature switch contact coatings and having a specified composition, is new. An alloy for miniature switch contact coatings has the composition 25-35 wt.% Pd, 1-5 wt.% Ru, optionally up to 0.5 wt.% Cu and balance Au. Independent claims are also included for the following: (1) a miniature switch contact coating of the above alloy; and (2) a miniature switch with a contact face having the above coating.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká slitiny pro povlékání miniaturních spínacích kontaktů, povlékání miniaturních spínacích kontaktů odpovídající slitinou, miniaturního spínače s kontaktními plochami takto povlékanými a použití slitiny k povlékání kontaktních ploch miniaturních spínačů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an alloy for coating miniature switch contacts, coating miniature switch contacts with an appropriate alloy, a miniature switch having contact surfaces so coated, and the use of an alloy for coating contact surfaces of miniature switches.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Během posledních let silně vzrostla potřeba malých a spolehlivých elektrických spínacích kontaktů, zejména v oblasti telekomunikací. Přitom jsou na používané spínací kontakty, zejména v podobě relé, kladeny vysoké požadavky. Vedle vysoké kontaktní odporové stability mají spínací kontakty disponovat kontaktními plochami se stálostí proti opálu, vykazujícími vysokou životnost.Over the last few years, the need for small and reliable electrical switching contacts has increased, especially in the telecommunications sector. At the same time, high demands are placed on the switching contacts used, in particular in the form of relays. In addition to high contact resistance, the switching contacts should have opal-resistant contact surfaces exhibiting a long service life.

Obvykle používané povlékací materiály pro příslušné kontaktní plochy elektrických miniaturních spínacích kontaktu sestávají převážně ze slitin AuAg8 a AuNi2. Tyto však vykazují po určitém počtu sepnutí relativně vysoký materiálový přenos a tím i malou životnost (často < 500 000 sepnutí). K tomu u AuAg8 dochází ke vzniku studených svarů, vyskytujících se na základě třecích mikroposuvů, zejména při spínání na sucho, a vedoucích k selhání relé.The commonly used coating materials for the respective contact surfaces of the electric miniature switch contacts consist mainly of AuAg8 and AuNi2 alloys. However, after a certain number of switching operations, these have a relatively high material transfer and thus a low service life (often <500 000 switching operations). This occurs with AuAg8 cold welds occurring on the basis of frictional micro-shifts, especially during dry switching, leading to relay failure.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Z uvedených skutečností vyplývá problém alespoň částečného odstranění shora uvedených nedostatků a to s pomocí slitiny o novém složení.From the above facts, there is a problem of at least partial elimination of the above-mentioned drawbacks with the help of a new composition alloy.

Tento problém je podle vynálezu vyřešen slitinou podle bodu 1, povlékáním miniaturních spínacích kontaktů podle bodu 3, miniaturním spínačem podle bodu 4 a použitím slitiny podle bodu 5.According to the invention, this problem is solved by the alloy of item 1, by coating the miniature switching contacts of item 3, with the miniature switch of item 4, and by using the alloy of item 5.

Slitina obsahuje 25-35 % hmotnostních palladia, 1-5 % hmotnostních ruthenia a zbytek ve formě zlata.The alloy contains 25-35% by weight of palladium, 1-5% by weight of ruthenium and the remainder in the form of gold.

U této slitiny se jedná o kontaktový materiál s velmi vysokou odolností proti opálu na základě plošné eroze při jednotlivých sepnutích, čímž je na základě snížení vzájemně adheze kontaktů z velké části odstraněna možnost nesepnutí při zátěžovém spínání a výskyt studených svarů při spínání na sucho. To má za následek také podstatné zvýšení životnosti příslušných povlaků miniaturních kontaktů a jejich spínačů.This alloy is a contact material with a very high opal resistance due to surface erosion at each switching, which largely eliminates the possibility of non-switching during load switching and the occurrence of cold welds during dry switching due to reduced contact adhesion. This also results in a substantial increase in the service life of the respective miniature contact coatings and their switches.

Pod pojmem miniaturní spínací kontakty se podle vynálezu rozumějí takové, jejichž pracovní rozsah je při výkonu do 50 W, napětí do 150 V a proudu do 1 A. V tom je zahrnuto i bezzátěžové spínání (proud i napětí nulové), které představuje zvláštní případ tak zvaného spínání na sucho. Při spínání na sucho leží pracovní napětí pod tak zvaným napětím měknutí odpovídajícího kontaktového kovu, takže nedochází k žádnému posuvu materiálu.According to the invention, miniature switch contacts are understood to be those whose operating range is at a power of up to 50 W, a voltage of up to 150 V and a current of up to 1 A. This also includes no-load switching (current and voltage). called dry switching. In dry switching, the operating voltage is below the so-called softening stress of the corresponding contact metal, so that no material feed is present.

Slitiny podle vynálezu jsou vyráběny metalurgickou cestou, na příslušné kontaktové plochy jsou pak nanášeny jako povrchové vrstvy válcováním.The alloys according to the invention are produced by a metallurgical process and then applied to the respective contact surfaces as surface layers by rolling.

Další výhoda slitiny podle vynálezu spočívá ve stabilním kontaktovém odporu a v úspoře zlata. Díky poměrně nízké elektronové výstupní práci složek slitiny (ruthenium: 4,52 V) dochází k plošné erozi, která je převáděna na poměrně velkoplošný pohyb vznikajícího oblouku při spínání.A further advantage of the alloy according to the invention lies in the stable contact resistance and in the saving of gold. Due to the relatively low electron output work of the alloy components (ruthenium: 4.52 V), surface erosion occurs, which is converted into a relatively large area movement of the resulting arc during switching.

Ve výhodném provedení obsahuje slitina podle vynálezu ještě měď až do 0,5 % hmotnostních. Přísada mědi slouží ke zmenšení poddajnosti jádra, k vytvrzení slitiny a tím vším ke zvýšení odolnosti proti opálu.In a preferred embodiment, the alloy of the invention further comprises copper up to 0.5% by weight. The copper additive serves to reduce the compliance of the core, to cure the alloy and all of this to increase the opal resistance.

Toto vše vede ke stabilnímu kontaktnímu odporu a tím i ke zvýšení životnosti při zátěži i při bezzátěžovém spínání.All this leads to a stable contact resistance and thus to an increase in service life under load and no-load switching.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

K vysvětlení vynálezu slouží příklady, které jsou znázorněny na následujících obrázcích:The following examples illustrate the invention:

Příklad 1: Zátěžové spínání obr. la představuje funkční znázornění percentuálních výpadků po určitém počtu spínacích cyklů (AgPdSO, 80 mikrometrů, povlečeno (PVD) s AuAg8, 2 mikrometry);Example 1: Load switching Fig. 1a is a functional representation of the percentage dropouts after a certain number of switching cycles (AgPdSO, 80 microns, coated (PVD) with AuAg8, 2 microns);

obr. lb představuje funkční znázornění kontaktního odporu po určitém počtu spínacích cyklů (AgPdSO, 80 mikrometrů, povlečeno (PVD) s AuAg8, 2 mikrometry);Fig. 1b is a functional representation of the contact resistance after a number of switching cycles (AgPdSO, 80 microns, coated (PVD) with AuAg8, 2 microns);

• · · obr. 2a představuje funkční znázornění četnosti výpadků v závislosti na počtu spínacích cyklů (AgPd60, 80 mikrometrů, povlečeno (PVD) s AuPd30 Ru2, 1,5-1,7 mikrometrů);Figure 2a is a functional representation of the failure rate as a function of the number of switching cycles (AgPd60, 80 microns, coated (PVD) with AuPd30 Ru2, 1.5-1.7 microns);

obr. 2 představuje funkční znázornění kontaktního odporu v závislosti na počtu spínacích cyklů (AgPd60, 80 mikrometrů, povlečeno (PVD) s AuPd30 Ru2 , 1,5-1,7 mikrometrů);Fig. 2 is a functional representation of contact resistance versus number of switching cycles (AgPd60, 80 microns, coated (PVD) with AuPd30 Ru2, 1.5-1.7 microns);

Příklad 2: Bezzátěšové spínání obr. 3a představuje funkční znázornění četnosti výpadků v závislosti na počtu spínacích cyklů (AgPdSO, 80 mikrometrů, povlečeno (PVD) s AuAg8, 2 mikrometry);Example 2: Load-free switching Fig. 3a is a functional representation of the frequency of outages depending on the number of switching cycles (AgPdSO, 80 microns, coated (PVD) with AuAg8, 2 microns);

obr. 3b představuje funkční znázornění kontaktního odporu (AgPd60, 80 mikrometrů, povlečeno (PVD) s AuAg8, 2 mikrometry);Fig. 3b is a functional representation of the contact resistance (AgPd60, 80 microns, coated (PVD) with AuAg8, 2 microns);

obr. 4a představuje funkční znázornění četnosti výpadků v závislosti na počtu spínacích cyklů (AgPd60, 80 mikrometrů, povlečeno (PVD) s AuPd30, Ru2, 1,5-1,7 mikrometrů);Fig. 4a is a functional representation of the failure rate as a function of the number of switching cycles (AgPd60, 80 microns, coated (PVD) with AuPd30, Ru2, 1.5-1.7 microns);

obr. 4b představuje funkční znázornění kontaktního odporu (AgPd60, 80 mikrometrů, povlečeno (PVD) s AuPd30, Ru2, 1,5-1,7 mikrometrů).Figure 4b is a functional representation of the contact resistance (AgPd60, 80 microns, coated (PVD) with AuPd30, Ru2, 1.5-1.7 microns).

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Obrázky 1 se vztahují na relé, jehož spínací kontaktní plochy sestávají z 80 mikrometrů AgPdSO, jež jsou povlečeny 2 mm silným filmem z AuAg8 a to prostřednictvím metody PVD. Jedná se o zátěžové spínání relé při 125 V a 0,25 A při • ·Figures 1 relate to a relay whose switching contact surfaces consist of 80 micrometers AgPdSO coated with a 2 mm thick AuAg8 film by means of the PVD method. It is a load switching relay at 125 V and 0.25 A at • ·

taktovací frekvenci 3 Hz. Požadovaný počet sepnutí je 1 milion. Příslušnému spínacímu cyklu bylo podrobeno 6 relé, přičemž Beta-hodnoty podle Weibulla bylo dosaženo ve výši 814 000.3 Hz clock frequency. The required number of switches is 1 million. Six relays were subjected to the corresponding switching cycle, with a Weibull beta value of 814,000.

V obrázku 1 je zřetelně patrno, že percentuální četnost výpadků od cca 500 000 spínacích cyklů rapidně stoupá. Také lze zjistit na obrázku lb lehký nárůst kontaktního odporu uvnitř spínacích cyklů.In Figure 1, it is clearly seen that the percentage failure rate rises rapidly from about 500,000 switching cycles. Also, a slight increase in contact resistance within the switching cycles can be seen in Figure 1b.

Relé se potom považuje za vypadlé, jestliže dojde k nejméně deseti chybám sepnutí, popřípadě rozepnutí nebo když kontaktní odpor překročí volně stanovenou hranici, v tomto případě 200 m Ohm.The relay is then deemed to have tripped if at least ten closing or opening errors occur, or when the contact resistance exceeds a freely determined limit, in this case 200 m Ohm.

Na obrázcích 2 se jedná o kontatky relé, povlečené podle vynálezu, jejichž spínací kontaktní plochy sestávají z AgPd 60 (80 mikrometrů), které jsou povlečeny 1,5-1,7 mikrometru silnou vrstvou AuPd30 Ru2, vyrobenou metodou PVD.Figures 2 are relay contacts coated according to the invention, the switching contact surfaces of which consist of AgPd 60 (80 microns) coated with a 1.5-1.7 micron thick AuPd30 Ru2 layer produced by the PVD method.

Pracovní podmínky odpovídají shora uvedeným.The operating conditions correspond to the above.

V tomto případě je při vytvoření podle vynálezu dosaženo Beta-hodnoty podle Weibulla ve výši 964 000, což leží jasně nad první hodnotou.In this case, according to the invention, a Weibull beta value of 964,000 is achieved, which is clearly above the first value.

Z obrázku 2a lze rovněž zjistit, že percentuální četnost výpadků dosahuje signifikantní hodnoty teprve od cca 900 000 spínacích cyklů.It can also be seen from Figure 2a that the percentage failure rate reaches a significant value only from about 900,000 switching cycles.

Z obrázku 2b lze pak vypozorovat lehký odpad kontaktního odporu uvnitř spínacích cyklů.From Fig. 2b, slight contact resistance scrap within the switching cycles can then be observed.

0 000 00

0 0 0 0 00 0 0 0 0

U druhého případu se taktovací frekvencí 10 HzIn the second case, the clock frequency is 10 Hz

000 000.000 000.

jedná o spínání na sucho s a požadovaným počtem sepnutíit is a dry switch with the required number of switches

V případě na obrázku 3 se jedná o plochy spínacích kontaktů z AgPdSO (80 mikrometrů} , které jsou prostřednictvím metody PVD povlečeny 2 mikrometry silnou vrstvou AuAgS, přičemž Beta-hodnota podle Weibulla dosahuje 4,61 χ 106.In the case of Figure 3, the contact areas are AgPdSO (80 microns) which are coated with a 2 micron thick AuAgS layer by the PVD method, with a Weibull beta value of 4.61 χ 10 6 .

V obrázku 3a je patrné, že signifikantní Četnost výpadků je zřejmá až od 1 000 000 spínacích cyklů. V obrázku 3b je rovněž patrné, že kontaktní odpor dosahuje od 1 000 000 spínacích cyklů velmi vysokých hodnot.It can be seen in Figure 3a that the significant outage frequency is evident up to 1,000,000 switching cycles. It can also be seen in Figure 3b that the contact resistance reaches very high values from 1,000,000 switching cycles.

U spínacích kontaktních ploch povlečených podle vynálezu (80 mikrometrů AgPdSO povlečeno (PVD) s 1,5-1,7 mikrometru AuPd30 Ru2) obnáší Beta-hodnota podle Weibulla 9,91 x 10e, což je zřejmé z téměř jehlicovitě tvarované funkce na obrázku 4a.For the switch contact surfaces coated according to the invention (80 micrometers AgPdSO coated (PVD) with 1.5-1.7 micrometers AuPd30 Ru2), the Weibull beta value is 9.91 x 10 e , as can be seen from the nearly needle-shaped function in the figure 4a.

Projevuje se to také v tom, že kontaktní odpor teprve od 10 000 000 spínacích cyklů dosahuje vyšších hodnot (vizThis is also reflected in the fact that the contact resistance reaches higher values only from 10 000 000 switching cycles (see

Claims (5)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Slitina pro povlékání miniaturních spínacích kontaktů s následujícím složením:1. An alloy for coating miniature make contacts having the following composition: * * - Pd: - Pd: 25-35 % hmotnostních 25-35% by weight - Ru: - Ru: 1-5 % hmotnostních 1-5% by weight - Au: - Au: zbytek % hmotnostních the remainder% by weight
2. Slitina podle bodu 1 vyznačující se tím, že dále obsahuje následující složku:2. The alloy of claim 1, further comprising the following: - Cu:až 0,5 % hmotnostního.- Cu: up to 0,5% by weight. 3. Povlékání miniaturních spínacích kontaktů slitinou podle jednoho z bodů 1 až 2.3. Coating the miniature make contacts with an alloy according to one of items 1 to 2. 4. Miniaturní spínač s kontaktními plochami povlékanými podle bodu 3.4. Miniature switch with contact surfaces coated according to point 3. 5. Použití slitiny podle jednoho z bodů 1 až 2 k povlékání kontaktních ploch miniaturního spínače.5. Use of an alloy according to one of items 1 to 2 for coating the contact surfaces of a miniature switch.
CZ99729A 1998-03-07 1999-03-03 Alloy for coating miniature switching contacts CZ72999A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19809961A DE19809961A1 (en) 1998-03-07 1998-03-07 New gold-palladium-ruthenium alloy for contact coatings of miniature switches especially telecommunications relays

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ72999A3 true CZ72999A3 (en) 1999-09-15

Family

ID=7860160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ99729A CZ72999A3 (en) 1998-03-07 1999-03-03 Alloy for coating miniature switching contacts

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP3093748B2 (en)
CZ (1) CZ72999A3 (en)
DE (1) DE19809961A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6156266A (en) * 2000-01-07 2000-12-05 Argen Corporation Gold alloy for firing on porcelain
US8637165B2 (en) 2011-09-30 2014-01-28 Apple Inc. Connector with multi-layer Ni underplated contacts
US9004960B2 (en) 2012-08-10 2015-04-14 Apple Inc. Connector with gold-palladium plated contacts

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE747830C (en) * 1941-06-17 1945-01-20 Use of gold alloys for electrical contacts

Also Published As

Publication number Publication date
DE19809961A1 (en) 1999-09-09
JPH11315333A (en) 1999-11-16
JP3093748B2 (en) 2000-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4374311A (en) Electrical multilayer contact
US4339644A (en) Low-power electric contact
JP2003263933A (en) Contact construction for direct current load and switch having the contact construction
JPS647144B2 (en)
US9666382B2 (en) Silver and copper alloyed rivet contact
JPS6232566B2 (en)
JPS5823115A (en) Electric contact member
US5429656A (en) Silver-based contact material for use in power engineering switchgear
CZ72999A3 (en) Alloy for coating miniature switching contacts
US5663500A (en) Silver-based contact material for switchgear used in power engineering
JPS6214618B2 (en)
JPH0460284B2 (en)
KR102417333B1 (en) An electrical contact materials
US6010059A (en) Method for ultrasonic joining of electrical parts using a brazing alloy
US6049046A (en) Electric circuit protection device having electrical parts ultrasonically joined using a brazing alloy
JPS6022459B2 (en) Backing material that adheres the contact material to the base material
US3532844A (en) Dissimilar compositions for electrical contact pairs
Behrens et al. 10 Contact materials
KR900001613B1 (en) Contact material for vacuum circuit braker
JPS6034765B2 (en) current switch
JPS58126607A (en) Electric contact material
JP2000076948A (en) Electrical contactor
JPH08134564A (en) Silver-oxide type electrical contact element
JPH08138511A (en) Electromagnetic relay
RU2037226C1 (en) Contakt pair low-voltage elektric apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic