DD208015A1

DD208015A1 - Elektrisch leitende verbindung

Info

Publication number: DD208015A1
Application number: DD23390381A
Authority: DD
Inventors: Petre Iancu; Peter Kurze; Waldemar Krysmann; Manfred Merkel
Original assignee: Petre Iancu; Peter Kurze; Waldemar Krysmann; Manfred Merkel
Priority date: 1981-10-06
Filing date: 1981-10-06
Publication date: 1984-03-21

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EINE ELEKTRISCH LEITENDE VERBINDUNG ZWISCHEN EINEM LEITER UND EINEM ANSCHLUSSELEMENT, VORZUGSWEISE EINER PRESSVERBINDUNG ZWISCHEN EINEM MEHRDRAEHTIGEN LEITER AUS EINEM ALUMINIUMLEITERWERKSTOFF U. EINER ANSCHLUSSARMATUR. ZIEL U. AUFGABE DER ERFINDUNG IST DIE SCHAFFUNG EINER ELEKTRISCH LEITENDEN VERBINDUNG, WELCHE OEKONOMISCH MIT DAUERHAFTER QUALITAET HERSTELLBAR IST, EINEN MINIMALEN LANGZEITSTABILEN UEBERGANGSWIDERSTAND AUFWEIST UND DIESEN UNTER VERSCHAERFTEN UMWELTBEDINGUNGEN BEIBEHAELT. ERFINDUNGSGEMAESS IST ZWISCHEN DEN EINZELNEN DRAEHTEN DES MEHR-/FEINDRAEHTIGEN LEITERS UNTEREINANDER SOWIE DEM ZU VERBINDENDEN ANSCHLUSSELEMENT EIN KONTAKTMITTEL, BESTEHEND AUS NEUTRALEM FETT, REIBEMITTELN UND CHEMISCH REAGIERENDEN KOMPLEXBILDNERN, ANGEORDNET, WOBEI NACH EINEM PRESSVORGANG DIE ELEMENTE DER REIBEMITTEL NACH DURCHDRINGUNG DER OBERFLAECHENOXIDSCHICHT IM DIREKTEN METALLISCHEN UND ELEKTRISCH LEITENDEN KONTAKT ZU DEN WERKSTOFFEN DER ZU VERBINDENDEN LEITERELEMENTE STEHEN. DIE ELEKTRISCH LEITENDE VERBINDUNG IST INSBESONDERE BEI DER HERSTELLUNG ELEKTRISCHER INSTALLATIONEN IM ELEKTROANLAGENBAU SOWIE IN ENERGIEVERSORGUNGSSYSTEMEN EINSETZBAR.

Description

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. Titel der Erfindung , .

Elektrisch leitende .'Verbindung . '

Anwendungsgebiet der Erfindung - .

Die "Erfindung betrifft eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Leiter aus Aluminium oder seinen Legierungen und einem Anschloß- oder Verbindungselement aus Aluminium oder einem beliebigen Leiterwerkstoff, vorzugsweise einer.Preßverbindung zwischen einem mehr- oder feindrähtigen Leiter aus einem Aluminiumleiterwerkstoff und einer Anschlußarmatur. Die elektrisch leitende Verbindung ist insbesondere bei der Herstellung elektrischer Installationen im Elektroanlagenbau sowie in Energieversorgungssystemen einsetzbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen.

Durch das Verhalten des in zunehmenden Maße als Leiterwerk- ι stoff verwendeten Aluminiums gegenüber atmosphärischen Einflüssen, insbesondere Feuchtigkeit und Sauerstoff, ist' die Herstellung elektrisch leitender Verbindungen problematisch, da die auf dem Aluminiumleiter vorhandene'beziehungsweise nach. Entfernung sich schnell neubildende Oxidschicht den elektri- ' sehen Übergangswiderstand an der Verbindungsstelle erheblich beeinflußt..

'Zur Verbesserung des Kontaktverhaltens 1st es nach TGL 21590/ 01 Punkt 4.3. bekannt, vor der Herstellung der elektrischen Verbindung die Oberflächenoxidsohicht'des Aluminiumleiters ·.

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mechanisch zu entfernen, den Leiter sofort mit einem neutralenFett einzufetten und anschließend die Verbindung herzustellen. Dieses Verfahren ist unvollkommen, da es selten gelingt, insbesondere bei mehr- und feindrähtigen Leitern die Oxidschicht ausreichend zu beseitigen und vollständig einzufetten. .Durch atmosphärische Einflüsse entsteht alsbald eine neue Oxidoberflächenschicht, der elektrische übergangswiderstand wächst ständig an und an der Kontaktstelle tritt häufig bei Stromfluß eine unzulässige Erwärmung auf, so daß das Fett wegschmilzt und ein weiterer Schutz der Kontaktstelle nicht mehr gewährleistet ist» Dieser Vorgang kann bis zum Abbrennen der Kontakt elemente und damit zum völligen Ausfall der zugehörigen Anlage' führen. .

Es ist weiterhin gemäß Aluminium Taschenbuch, 1.1 . Auflage S. 788 bekannt, schwer zugängliche Kontaktstellen oder solche, die häufig gelöst werden müssen, mit einer Kontaktpaste zu bestreichen, die aus Vaseline und harten Metallspänen besteht. Bei genügendem Kontaktdruck drücken sich die Metallspäne in' die Aluminiumoberfläche ein, durchstoßen die Oxidschicht und vermitteln so. einen metallischen Kontakt. Bei solchen elektrisch leitenden Verbindungsstellen kann zwar mit einer Zerstörung der Öxidoberflächenschicht an den Kontaktiächen gerechnet werden aber es- treten in-kurzer Zeit die gleichen Effekte auf, wie sie bei der Anwendung.von reinem Fett entstehen. Ein minimaler dauerhafter und langzeitstabiler' elektrischer Übergangswiderstand ist bei einer mit diesen Mitteln hergestellten elektrischen Verbindung nicht zu erreichen. . . /.

Ziel der Erfindung .' .· "... ~

Zeil der Erfindung ist die Angabe einer elektrisch leitenden Verbindung mit mindestens einem Leiter aus Aluminium oder seinen Legierungen,- welche einfach aufgebaut ist, ökonomisch an beliebigen Orten mit'reproduzierbarer- dauerhafter- Qualität hergestellt werden;'kann- und einen: störungs- und wartungsfreien -Betrieb von- elektrischen Anlagen gewährleistet. ' > '

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-Darlegung des Wesens der Erfindung

.Der·-Erfindung liegt die Aufgabe zügrunde, eine elektrisch ^ leitende Verbindung für Leiter aus Aluminium oder seinen Legierungen, Insbesondere für mehr- oder feindrähtige Leiter .zu schaffen, welche einen minimalen langzeitstabilen Übergangswiderstand aufweist, diesen unter erhöhten beispielsweise atmosphärischen Bedingungen beibehält und einen dauerhaft guten Stromübergang gewährleistet. ? '

Dies wird· erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß zwischen den einzelnen Drähten des mehr-/feindrähtigen Leiters untereinander sowie dem zu verbindenden Anschlußelement ein Kontaktmittel, bestehend aus einem neutralen Fett-,, elektrisch'leitenden Reibemitteln sowie einem: oder mehreren Komplexbildnern, angeordnet ist, wobei nach dem Preßvorgang mit einer optimalen Preßkraft in Höhe von 45% der Zugfestigkeit des Leiterwerkstoffes die Teilchen der Reibemittel nach Durchdringung der Oberflächenoxids chicht des Aluminium!eiterwerk-.stoffes im direkten metallischen und elektrisch leitendem Kontakt zu den Werkstoffen,der zu verbinden Leiterelemente stehen. Das Kontaktmittel mit den Komplexbildnern füllt alle im Bereich der 'Verbindungsteile vorhandenen Hohlräume aus und; schützt die Verbindung gegen atmosphärische Einflüsse. Die an der Kontaktstelle gegebenenfalls entstehenden Metallionen, beispielsweise Aluminiumionen des elektrischen Leiters, werden vom Komplexbildner chemisch abgebunden, wodurch die Ausbildung

..einer passivierenden:oder elektrisch isolierenden Oberflächenschicht verhindert wird. Das Masseverhältnis der Anteile· des- _ ' ..- -.(.

Kontaktmittels, Fett : Reibemittel : Komplexbildner beträgt vorzugsweise 100 : 20 : 1. ,'Als Reibemittel sind Metallpulver, -späne oder*-granulate, vorzugsweise aus Nickel, Chrom, Zink oder'Kupfer sowie Carbide, Nitride oder Boride, vorzugsweise der Metalle Titan, Vanadium., Wolfram oder Chrom einzeln oder in Kombination untereinander im Kontaktmittel homogen verteilt. Die Komplexbildner des Kontaktmittels sind Amine oder: andere Chelatbildner, inabesondere Ethylendiamintetraessigsäure .

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und deren Salze. Das Fett des Kontaktmittels ist vorzugsweise ein Silikonfett. Die elektrische Verbindung kann auch, zwischen eindrähtigen Leitern mit einem Anschlußelement als Preßverbindung hergestellt werden. Auch bei' lösbaren Schraubverbindungen mit einem optimalen Preßdruck tritt eine Verbesserung der langzeitStabilität des Übergangswiderstandes auf. '

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend soll an Hand von Ausführungsbeispielen·die Erfindung näher erläutert werden. '

- Die erfindungsgemäße elektrisch leitende Verbindung besteht . gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel aus einem mehrdrähtigen elektrischen Leiter aus Aluminium oder einer Aluminiumleitlegierung mit Einzeldrahtdurchmessern von 0,5 mm, weIcher unter Beifügung eines Kontaktmittels mit einem Preßkabelschuh verpreßt ist. Dieses Kontaktmittel ist zwischen den Einzeldrähten sowie der Hülse des Preßkabelschuhes angeordnet. Das Kontaktmittel, besteht aus einem neutralen Fett,, elektrisch leitenden. Reibemitteln und einem chemisch reagierenden Komplexbildner, vorzugsweise in einem Mass.everhältnis 100 : 20 :i . Als Fette kommen vorzugsweise Silikonfette zum Einsatz, da sie ein relativ hohes Schmelzintervall^aufweisen und dadurch auch ,erhöhten -Temperaturen, wie sie.beispielsweise in Starkstroms ehalt schränken und bei ho chs.tr ombe last et en Anschlüssen auftreten,standhalten. In diesem Fett sind elektrisch leitende. Reibemittel wie. Metallpulver, -späne,und/οder -granulate vorzugsweise aus Nickel und/oder Chrom und/oder Zink und/oder Kupfer und/oder Carbide, Nitride, Boride vorzugsweise der -Metalle Titan, Vanadium, Wolfram oder Chrom homogen verteilt, um den metallischen Kontakt an der Verbindungsstelle herzustellen und positiv zu beeinflussen. Als komplexbildende. Substanzen' sind . im Kontaktmitt.el ,beispielsweise Amine, ; insbesondere'Ethylendiamintetraessigsäure·' (EDTA)'und deren<Salze " und/oder andere Chelatbildner' enthalten. . ^:

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen elektrisch leitenden

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Verbindung wird auf das Ende des abisolierten mehrdrähtigen Leiters das Kontaktmittel.durch Streichen, Tauchen oder andere Arten der Auftragung so aufgebracht, daß zwischen den Einzeldraht en untereinander... und der Hülse ' Kontakt mittel vorhanden ist. Die anschließende Verpressung erfolgt mit einer optimalen Preßkraft, bei der die notwendige Abzugskraft des Leiters aus der Armatur etwa 45$ der Zugfestigkeit des Leiterwerkstoffes beträgt. Während des .Preßvorganges wird durch '; den Umformvorgang in Zusammenwirkung mit den Teilchen-der Reibemittel die Aluminiumoxidoberflächenschicht des Leiters an vielen Stellen zerstört,, wodurch ein metallischer Kontakt zwischen den einzelnen Drähten des Leiters untereinander ⁽

'sowie· der Armatur zustandekommt. Dadurch wird ein minimaler elektrischer Übergangsv/iderstand erzielt. Gleichzeitig füllt das Kontaktmittel noch verbliebene Hohlräume innerhalb der Verbindung aus und schirmt dieselbe dauerhaft gegenüber äußerer Einwirkung korrosiver Medien ab. Der im Kontaktmittel vorhandene Komplexbildner bindet 'unter korrosiven Be-

. dingungen eventuell entstehende Metallionen ab, so daß diese zur Ausbildung einer passivierenden oder elektrisch isolierenden Oberflächenschicht nicht zur Verfügung stehen. Infolge der Komplexwirkung aller Bestandteile des Kontakt- mittels tritt ein synergetischer Effekt auf, wodurch das Langzeitverhalten, insbesondere von· Aluminiumpreßverbindungen wesentlich verbessert wird.

Dieser langzeltstabilisierende Effekt tritt ebenfalls^;bei Verbindungen zwischen Aluminium oder seinen Legierungen und\ anderen Leiterwekstoffen auf. Es- ist hierbei ein Komplexbildner anzuwenden, welcher Metalllo.nen aller _:in- der Verbindungsstelle vorkommenden Metalle abbindet. Es können . ; auch mehrere Komplexbildner zum Abbinden--der verschiedenen .- Metallionen verwendet werden. . . ': . .-.'

~Die elektrische Verbindung kann- auch zwischen einem ein- ^; drähtigen Leiter und einer Anschlußarmatur¹ unter Beifügung des Kontaktmittels als·Preßverbinduns hergestellt werden.

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Sine Anwendung des Kontaktmittels bei der Herstellung lösbarer* elektrischer SchraubTerbindungen,ergibt auf Grund.der bereits dargelegten Effekte ebenfalls ein besseres Kontaktrerhalten sowie eine erhöhte LangzeitStabilität des elektrischen Übergangswiderstandes gegenüber SchraubTerbindungen ohne Kontaktmittel. : . ' .

Claims

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Srfindungsans-prucli

1. Elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Leiter aus Aluminium oder seinen Legierungen und einem Anschluß.- oder Verbindungselement, aus Aluminium oder einem beliebigen Leiterwerkstoff,-"vorzugsweise einer Preßverbindung zwischen einem mehr- oder feindrähtigen Leiter und einer Anschluß-^ armatur, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Drähten des· mehr-/feindrähtigen Leiters untereinander sowie dem zu verbindenden Anschlußelement ein Kontaktmittel, bestehend aus einem neutralen Fett, elektrisch leitenden Reibemitteln sowie einem oder mehreren Komplexbildnern angeordnet ist, derart, daß.nach dem Preßvorgang die Teilchen der Reibemittel nach Durchdringung der Oberflächen— . oxidschicht des Aluminiumleiterwerkstoffes im direkten metallischen und elektrisch leitenden Kontakt zu den Werkstoffen der zu verbindenden Leiterelemente stehen, und das Kontaktmittel mit den Komplexbildnern alle.im Bereich der Verbindungsstelle vorhandenen Hohlräume füllt sowie die Verbindung gegen atmosphärische Einflüsse abschließt.
2. Elektrisch leitende Verbindung "nach- Punkt 1, dadurch ge- . kennzeichnet, daß das Masseverhältnis¹ der Anteile des Kontaktmittels,'Fett : Reibemittel : -Komplexbildner vorzugsweise 100 : 20 : 1 beträgt. _;
3. Elektrisch leitende Verbindung nach Punkt 1 und'2, dadurch gekennzeichnet, daß als Reibemittel Metallpulver, -späne oder -granulate, vorzugsweise aus Nickel, Chrom, Zink oder Kupfer sowie Carbide, Nitride oder Boride, Vorzugs- '

. weise der Metalle Titan, Vanadium, Wolfram oder Chrom l· einzeln oder in. Kombination untereinander im Kontaktmittel homogen verteilt sind. ' ' _;

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4.. Elektrisch leitende Verbindung nach. Punkt *l bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Komplexbildner Amine und/oder andere Chelatbildner, insbesondere Ethylendiamintetraessigsäure und deren Salze im Kontaktmittel enthalten sind.
5. Elektrisch leitende Verbindung nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fett des Eontaktmittels vorzugsweise ein Silikonfett ist, welches eine ausreichende" Funktionssicherheit bei zulässigen"'Temperaturbelastungen gewährleistet.//
6.- Elektrisch leitende Verbindung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des mehr-/feindrähtigen Leiters ein efndrähtiger Leiter mit dem Anschlußelement verbunden ist. ' .