DD238518A3

DD238518A3 - CONTACT MATERIAL FOR LOW-VOLUME TECHNOLOGY

Info

Publication number: DD238518A3
Application number: DD26558884A
Authority: DD
Inventors: Monika Hageni; Dietrich Ruehlicke; Martina Loos
Original assignee: Funk A Bergbau Huettenkombinat
Priority date: 1984-02-13
Filing date: 1984-02-13
Publication date: 1986-08-27

Abstract

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Kontaktwerkstoffes mit guter Korrosionsbestaendigkeit und hoher mechanischer Verschleissfestigkeit. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kontaktwerkstoff auf der Basis Gold, Palladium und Silber mit hoher elektrischer Leitfaehigkeit und relativ niedriger Rekristallisationstemperatur zu entwickeln. Die Loesung besteht in einer Legierung der Zusammensetzung 30 bis 50% Gold; 28 bis 53% Palladium; 12 bis 30% Silber und 0,5 bis 3% Zinn oder Nickel, wobei das Verhaeltnis von Palladium zu Silber 1,33:1 bis 3:1 betraegt.The aim of the invention is the development of a contact material with good corrosion resistance and high mechanical wear resistance. The object of the invention is to develop a contact material based on gold, palladium and silver with high electrical conductivity and relatively low recrystallization temperature. The solution consists of an alloy of composition 30 to 50% gold; 28 to 53% palladium; 12 to 30% silver and 0.5 to 3% tin or nickel, the ratio of palladium to silver being 1.33: 1 to 3: 1.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Legierung auf der Basis von Gold, Palladium und Silber, die als Kontaktwerkstoff in der Schwachstromtechnik eingesetzt wird.The invention relates to an alloy based on gold, palladium and silver, which is used as a contact material in the low-current technology.

Characteristic of the known technical solutions

Legierungen auf der Basis von Gold, Palladium und Silber, die als Kontaktwerkstoff in der Schwachstromtechnik eingesetzt werden, sind bekannt.Alloys based on gold, palladium and silver, which are used as contact material in low-voltage engineering, are known.

Eine solche bekannte Legierung besteht aus 25 bis 35% Gold; 25 bis 35% Palladium und 35 bis 45% Silber (DE-PS 1089491). Die Legierung weist für einen Einsatz als Kontaktwerkstoff in Steckverbinder-Bauelementen hoher Kontaktzuverlässigkeit eine zu geringe mechanische Verschleißfestigkeit auf.Such a known alloy consists of 25 to 35% gold; 25 to 35% palladium and 35 to 45% silver (DE-PS 1089491). The alloy has too low a mechanical wear resistance for use as a contact material in connector components of high contact reliability.

Eine andere bekannte Legierung besteht aus 20 bis 30% Palladium; 15 bis 25% Silber; 0,05 bis 0,5% Iridium; 0,05 bis 0,5% Ruthenium; 0,05 bis 0,5% Kupfer; 0,1 bis 2% Indium; 2,5 bis 5% Zinn, Rest Gold (DE-AS 2540956).Another known alloy consists of 20 to 30% palladium; 15 to 25% silver; 0.05 to 0.5% iridium; 0.05 to 0.5% ruthenium; 0.05 to 0.5% copper; 0.1 to 2% indium; 2.5 to 5% tin, balance gold (DE-AS 2540956).

Eine weitere bekannte Legierung besteht aus 2 bis 25% Palladium; 10 bis 40% Silber; 1 bis 5% Nickel; 0,1 bis 10% Indium; 0,1 bis 3% Zinn, Rest Gold (DE-AS 2637807).Another known alloy consists of 2 to 25% palladium; 10 to 40% silver; 1 to 5% nickel; 0.1 to 10% indium; 0.1 to 3% tin, balance gold (DE-AS 2637807).

Diese Legierungen weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Sie müssen einen relativ hohen Goldgehalt besitzen, um zu einem günstigen Korrosionsverhalten zu gelangen. Die Legierungen enthalten außerdem eine Vielzahl von Zusätzen in relativ großer Menge, um die mechanische Verschleißfestigkeit zu erhöhen. Die Vielzahl von Zusätzen beeinflußt jedoch das Korrosionsverhalten ungünstig, so daß die Wirkung des hohen Goldgehaltes zum Teil wieder kompensiert wird. Diese Vielzahl von Zusätzen kompliziert weiterhin die Herstellung der Legierung und die Rückgewinnung der Edelmetallkomponenten aus verbrauchten Bauelementen.These alloys have a number of disadvantages. They must have a relatively high gold content in order to arrive at a favorable corrosion behavior. The alloys also contain a variety of additives in a relatively large amount to increase the mechanical wear resistance. However, the variety of additives affects the corrosion behavior unfavorable, so that the effect of the high gold content is partly compensated again. This variety of additives further complicates the manufacture of the alloy and the recovery of precious metal components from spent components.

Bekannt ist außerdem eine Legierung, die aus 35 bis 45% Gold; 30 bis 40% Palladium; 18 bis 33,5% Silber; 1 bis 6% Indium oder 0,5 bis 2% Indium und 0,5 bis 2% Zinn besteht (DE-OS 2940772).Also known is an alloy consisting of 35 to 45% gold; From 30 to 40% palladium; 18 to 33.5% silver; 1 to 6% indium or 0.5 to 2% indium and 0.5 to 2% tin (DE-OS 2940772).

Der Nachteil dieser Legierung besteht darin, daß der Indiumzusatz relativ hoch gewählt werden muß, um eine gewisse Steigerung der Härte und damit der mechanischen Verschleißfestigkeit zu erzielen. Eine gewünschte Steigerung der Härte und der mechanischen Verschleißfähigkeit läßt sich zwar durch einen Zinnzusatz erreichen, doch steigt damit in unerwünschter Weise die Rekristallisationstemperatur an. So weist beispielsweise eine Legierung der Zusammensetzung 39% Gold; 30% Palladium; 28% Silber und 3% Zinn oder entsprechender Zusammensetzung mit 6% Indium eine Rekristallisationstemperatur von über 800⁰C auf. Zur Erzielung einer gewissen Härtesteigerung bei eingeschränkter Erhöhung der Rekristallisationstemperatur müssen deshalb Zusätze an Indium und Zinn verwendet werden (siehe Zeitschrift Metall 36 (1982) H.7 S.752ff.). Mehrere Zusätze beeinflussen jedoch das Korrosionsverhalten ungünstig und komplizieren die Herstellung der Legierung und die Rückgewinnung der Edelmetallkomponenten aus verbrauchten Bauelementen.The disadvantage of this alloy is that the addition of indium must be relatively high in order to achieve a certain increase in hardness and thus the mechanical wear resistance. Although a desired increase in hardness and mechanical wear resistance can be achieved by adding tin, this undesirably increases the recrystallization temperature. For example, an alloy of the composition has 39% gold; 30% palladium; 28% silver and 3% tin or equivalent composition with 6% indium to a recrystallization temperature of about 800 ⁰ C. To achieve a certain increase in hardness with limited increase in the recrystallization temperature additives must therefore be used on indium and tin (see Journal Metal 36 (1982) H.7 p.752ff.). However, several additives adversely affect corrosion performance and complicate alloy fabrication and recovery of precious metal components from spent components.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, einen Kontaktwerkstoff für die Schwachstromtechnik zu entwickeln, dereine gute Korrosionsbeständigkeit und eine hohe mechanische Verschleißfestigkeit aufweist, der sich leicht herstellen und verarbeiten läßt und eine gute Haftfestigkeit bei der Verbindung mit unterschiedlichen Trägerwerkstoffen ergibt und dessen Edelmetallkomponenten sich leicht rückgewinnen lassen.The object of the invention is to develop a contact material for the low current technique, which has a good corrosion resistance and a high mechanical wear resistance, which can be easily produced and processed and gives a good adhesive strength in the connection with different carrier materials and whose noble metal components can be easily recovered.

Essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kontaktwerkstoff für Schwachstromtechnik, insbesondere für Steckverbinder-Bauelemente, vom Typ einer Gold-Palladium-Silber-Legierung zu entwickeln, der eine relativ einfache Zusammensetzung, eine hohe Härte und eine relativ niedrige Rekristallisationstemperatur sowie eine hohe elektrische Leitfähigkeit und einen niedrigen Kontaktwiderstand in schadgashaltiger Atmosphäre aufweist.The invention has for its object to develop a contact material for low-voltage technology, in particular for connector components, the type of gold-palladium-silver alloy having a relatively simple composition, high hardness and a relatively low recrystallization temperature and high electrical conductivity and having a low contact resistance in a harmful gas atmosphere.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kontaktwerkstoff aus einer Legierung der Zusammensetzung 30 bis 50% Gold; 28 bis 53% Palladium; 12 bis 30% Silber und 0,5 bis 3% Zinn oder Nickel besteht, wobei das Verhältnis von Palladium zu Silber 1,33:1 bis 3:1 beträgt.According to the invention the object is achieved in that the contact material of an alloy of composition 30 to 50% gold; 28 to 53% palladium; 12 to 30% silver and 0.5 to 3% tin or nickel, wherein the ratio of palladium to silver is 1.33: 1 to 3: 1.

Es hat sich gezeigt, daß der erfindungsgemäße Kontaktwerkstoff bei einem Palladium/Silber-Verhältnis gleich oder größer 1 die gewünschte Steigerung der Härte aufweist, wobei in einem Bereich des Palladium/Silber-Verhältnisses von 1,33:1 bis 3:1 überraschend keine Erhöhung der Rekristallisationstemperatur auftritt.It has been found that the contact material according to the invention at a palladium / silver ratio equal to or greater than 1 has the desired increase in hardness, wherein in a range of the palladium / silver ratio of 1.33: 1 to 3: 1 surprisingly no increase the recrystallization temperature occurs.

Vermutlich liegen in diesem Bereich andere Löslichkeitsbedingungen für den Unedelmetall-Bestandteil vor als bei einem Palladium/Silber-Verhältnis von etwa gleich oder kleiner 1, bei dem die Rekristallisationstemperatur infolge Ausscheidens einer die Rekristallisation behindernden zinnhaltigen Phase bis auf über 800°C ansteigt.Presumably, other solubility conditions for the base metal component are present in this range than at a palladium / silver ratio of about equal to or less than 1 at which the recrystallization temperature rises to over 800 ° C due to precipitation of a recrystallization-inhibiting tin-containing phase.

Der erfindungsgemäße Kontaktwerkstoff zeigt neben der gewünschten Härte (HV 1 mindestens 240 Härteeinheiten nach einer Dickenverminderung von 80°C) auch eine günstige spezifische elektrische Leitfähigkeit von über3m · Ω"¹ mm~². Der Kontaktwiderstand nach Korrosionsbeanspruchung in schadgashaltigen Prüfmedien liegt unter 50m Ω.The contact material according to the invention shows not only the desired hardness (HV 1, at least 240 hardness units according to a thickness reduction of 80 ° C) is also a favorable conductivity of über3m · Ω ^"1 mm ~ ^2. The contact resistance after corrosion resistance in corrosive gas containing test media is below 50m Ω.

embodiments

Die Erfindung wird anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to three exemplary embodiments.

example 1

Eine Legierung der Zusammensetzung 50% Gold; 28% Palladium; 21 % Silber und 1 % Nickel wird schmelzmetallurgisch hergestellt, zu Band gewalzt, mit einem Kupfer-Zinn-Trägerwerkstoff plattiert, ggf. bei 650⁰C rekristallisierend geglüht und auf Enddicke gewalzt. Am fertigen Schichtverbund werden im kaltverfestigten Zustand Werkstoff- und Kontakteigenschaften, wie Härte, elektrische Leitfähigkeit sowie Kontaktwiderstand vor und nach der Korrosionsbeanspruchung in schadgashaltigen Prüfatmosphären ermittelt.An alloy of composition 50% gold; 28% palladium; 21% silver and 1% nickel is produced by fusion metallurgy, rolled to strip, plated with a copper-tin carrier material, optionally recrystallized annealed at 650 ⁰ C and rolled to final thickness. In the work-hardened state, material and contact properties, such as hardness, electrical conductivity and contact resistance before and after the corrosion stress in test gas atmospheres containing harmful gases are determined on the finished layer composite.

Example 2

Eine Legierung der Zusammensetzung 30% Gold; 51% Palladium; 18,5% Silber und 0,5% Zinn wird schmelzmetallurgisch hergestellt und zu einem Schichtverbund weiterverarbeitet, der ggf. bei 650°C rekristallisierend geglüht wird und an dem analog zu Beispiel 1 Werkstoff- und Kontakteigenschaften bestimmt werden. *An alloy of composition 30% gold; 51% palladium; 18.5% of silver and 0.5% of tin is produced by fusion metallurgy and further processed into a layer composite, which is optionally annealed at 650 ° C recrystallizing and are determined on the analogous to Example 1 material and contact properties. *

Example 3

Eine Legierung der Zusammensetzung 40% Gold; 39% Palladium; 19% Silber und 2% Zinn wird schmelzmetallurgisch hergestellt und zu einem Schichtverbund weiterverarbeitet, der ggf.bei 650⁰C rekristallisierend geglüht wird und an dem analog zu Beispiel 1 Werkstoff- und Kontakteigenschaften bestimmt werden.An alloy of composition 40% gold; 39% palladium; 19% silver and 2% tin is produced by melt metallurgy and processed into a layer composite, which is annealed recrystallizing if necessary at 650 ⁰ C and on the analogous to Example 1 material and contact properties are determined.

Der erfindungsgemäße Kontaktwerkstoff weist trotz der gewünschten hohen Härte eine unter 700°C liegende Rekristallisationstemperatur auf. Auf diese Weise ist die Rekristallisationstemperatur des Kontaktwerkstoffes weitestgehend der Rekristallisationstemperatur des Trägerwerkstoffes angepaßt. Dies ermöglicht die Herstellung von Plattierungen hoher Haftfestigkeit bei gleichzeitiger Gewährleistung einer ausreichenden Biegefähigkeit ohne Ablösungen oder Rißbildung in der Plattierung. Außerdem läßt diese günstige Verarbeitbarkeit des erfindungsgemäßen Kontaktwerkstoffes die Herstellung von Kontaktbauelementen mit dünnsten Einlagen und damit die optimale Ausnutzung des hochwertigen Edelmetalles zu. Die gewünschte hohe Härte führt zu einer hohen mechanischen Verschleißfestigkeit, die zusammen mit der günstigen elektrischen Leitfähigkeit und mit dem infolge der sehr guten Korrosionsbeständigkeit niedrigen Kontaktwiderstandes des erfindungsgemäßen Werkstoffes die Herstellung von Schwachstrom-Kontaktbauelementen hoher Zuverlässigkeit gestatten. Der Vorteil der relativ einfachen Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Kontaktwerkstoffes besteht außerdem in einer unkomplizierten Herstellung des Werkstoffes und in einer verlustarmen Rückgewinnung der Wertkomponenten.Despite the desired high hardness, the contact material according to the invention has a recrystallization temperature below 700 ° C. In this way, the recrystallization temperature of the contact material is largely matched to the recrystallization temperature of the carrier material. This enables the production of high adhesion cladding while ensuring sufficient bendability without delamination or cracking in the cladding. In addition, this favorable processability of the contact material according to the invention allows the production of contact components with the thinnest deposits and thus the optimal utilization of high-quality precious metal. The desired high hardness leads to a high mechanical wear resistance, which, together with the favorable electrical conductivity and with the low contact resistance of the material according to the invention due to the very good corrosion resistance, allow the production of low-current contact components of high reliability. The advantage of the relatively simple composition of the contact material according to the invention also consists in an uncomplicated production of the material and in a low-loss recovery of the value components.

Claims

Invention claim:

1. contact material for the low-voltage technology, the gold, palladium, silver and another additive contains, characterized in that the material of 30 to 50% gold; 28 to 53% palladium; 12 to 30% silver and 0.5 to 3% tin or nickel, wherein the ratio of palladium to silver is 1.33: 1 to 3: 1.

2. Contact material according to item 1, characterized in that it consists of 50% gold; 28% palladium; 21% silver and 1% nickel.

3. Contact material according to item 1, characterized in that it consists of 30% gold; 51% palladium; 18.5% silver and 0.5% tin.

4. Contact material according to item 1, characterized in that it consists of 40% gold; 39% palladium; 19% silver and 2% tin.