DE1033815B - Gut loetbarer Kontaktkoerper aus Verbundstoff mit eingelagerten Metalloxyden - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Verbundstoffe, in deren Silber-Grundmetall Metalloxyde wie CdO, SnO₂, ZnO, In₂ O_?, PbO, MoO₃ und/oder MgO in feiner, gleichmäßiger Verteilung eingebaut sind, besitzen, wie bekannt ist, gute Kontakteigenschaften. Diese Stoffe haben aber den Nachteil, daß sie sich mit Hartlot schlecht auf einem metallischen Kontaktträger, z. B. aus Kupfer oder Bronze, löten lassen.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein solcher Kontaktkörper, dessen als Kontakt zu benutzender Teil aus einem Verbundstoff mit mindestens einem in feiner, gleichmäßiger Verteilung in das Grundmetall eingelagerten Metalloxyd besteht, der jedoch trotzdem die Eigenschaft guter Lötbarkeit hat. Dies wird durch metallurgisch verfahrensmäßige Ausbildung eines solchen Kontaktkörpers in der Weise erreicht, daß er erfindungsgemäß zwei Schichten aufweist, und zwar eine Schicht einer Legierung aus mindestens einem schwer oxydierbaren Metall und mindestens einem leicht oxydierbaren Metall und eine Schicht, in der die leicht oxydierbaren Metalle der Legierung als Oxyde in das schwer oxydierbare Metall — Grundmetall — eingelagert sind. Als Grundmetall eignet sich insbesondere Silber oder eine Silberlegierung, z. B. mit Au, Pd oder mit einem Metall aus der Gruppe der Platinmetalle. Als Einlagerungsmetalle bzw. -metalloxyde kommen die Metalle der obengenannten Oxyde in Frage.

Zur Herstellung des Kontaktkörpers gemäß der Erfindung wird von einem Körper aus einer Legierung mindestens eines schwer oxydierbaren Metalls als Grundmetall mit mindestens einem leicht oxydierbaren Metall ausgegangen. Der Körper wird durch Glühung in oxydierender Atmosphäre, also durch sogenannte innere Oxydation der leicht oxydierbaren Komponenten in einer vorgegebenen Schichttiefe in einen Verbundstoff übergeführt. Anschließend wird der Körper in der nicht oxydierten Schicht aufgeschnitten.

Zum weiteren Verständnis wird auf die Zeichnung hingewiesen; es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen durch innere Oxydation teilweise in einen Verbundstoff übergeführten Legierungskörper,

Fig. 2 den auf einen Kontaktträger gelöteten Kontaktkörper gemäß der Erfindung,

Fig. 3 ein Diagramm über die Tiefe der inneren Oxydation in Abhängigkeit von der Glühzeit.

Im Schnitt der Fig. 1 ist die durch Glühen des Ausgangslegierungskörpers in oxydierender Atmosphäre in einen Verbundstoff übergeführte Schicht mit 1 und der nicht oxydierte Teil des Legierungskörpers mit 2 bezeichnet. Geht man z. B. von einer Ag-Cd-Legierung aus, so besteht die Schicht 1 aus einem Ag-Cd O-Ver-Gut lötbarer Kontaktkörper
aus Verbundstoff mit eingelagerten
. Metalloxyden

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. techn. habil. Horst Schreiner, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt worden

bundstoff. Zur endgültigen Herstellung des Kontaktkörpers wird der durch Glühen in oxydierender Atmosphäre vorbehandelte Körper in der nicht oxydierten Schicht, z. B. in der SchnittebeneA-B, aufgeschnitten.

Hierdurch erhält man zwei Teile, die jeweils auf der einen Seite eine Schicht Verbundstoff und auf der anderen Seite eine Schicht aus der Ausgangslegierung enthalten. Erstere dient als Kontaktfläche, während letztere als Lötfläche gegenüber dem Kontaktträger verwendet wird. Sie läßt sich z. B. mit Silberlot auf einen metallischen Kontaktträger, z. B. aus Kupfer, Bronze, Messing, sehr gut löten.

Das auf die vorgenannte Weise hergestellte Kontaktelement ist in der Fig. 2 dargestellt. Es bedeutet 11 die Kontaktoberfläche, 12 den eigentlichen Kontaktkörper aus Verbundstoff, z. B. aus Ag-CdO-Verbundstoff, 13 die dem Verbundstoff entsprechende Legierung, z. B. eine Ag-Cd-Legierung, 14 die Lötfläche und 15 den Kontaktträger.

Das Herstellungsverfahren des Kontaktkörpers gemäß der Erfindung beruht, wie schon angegeben, auf der an und für sich bekannten inneren Oxydation. Diese ist durch die Lösungsgeschwindigkeit des Sauerstoffes an der Oberfläche und durch die Diffusionsgeschwindigkeit des in der Oberfläche aufgenommenen Sauerstoffes in das Materialinnere abhängig. Betrachtet man z. B. diesen Vorgang bei einer Silber-Kadmium-Legi'erung, so zeigt das bereits zu CdO oxydierte Kadmium eine wesentlich kleinere Diffusion

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im Silber als das Kadmium vor der Reaktion mit dem Sauerstoff. Unter den in Frage kommenden Bedingungen bildet sich nur CdO, während kein Ag₂O gebildet wird. Die Diffusionsvorgänge sind in bekannter Weise von der Glühtemperatur abhängig, so· daß die Schichttiefe der inneren Oxydation durch die Glühtemperatur und die Glühzeit festgelegt werden kann. Weiterhin ist für die Erfindung von Bedeutung, daß die Oxydation des leicht oxydierbaren Metalls sehr gleichmäßig vor sich geht, so daß die Eindringtiefe an allen Stellen des Körpers gleich ist. Für die Eindringtiefe gilt in Abhängigkeit von der Zeit ein ]/* -Gesetz. Für das erwähnte Silber-Kadmium-Beispiel gilt das Diagramm der Fig. 3. Auf der Abszisse ist die Glühzeit in Stunden und auf der Ordinate die Oxydationstiefe in Millimetern aufgetragen, bezogen auf eine Glühtemperatur von 800° C. Aus diesem Diagramm entnimmt man z. B., daß eine Silber-Kadmium-Legierung innerhalb einer 36stündigen Glühung bei 800° C in oxydierender Atmosphäre in einer Tiefe von 1,4 mm in einen Ag-Cd-Verbundstoff übergeführt wird. Aus dem Vorhergesagten geht hervor, daß man durch die geometrische Bemessung des Ausgangskörpers und durch die Wahl der Glühtemperatur und Glühzeit den Schichtenaufbau des Kontaktkörpers vorgeben kann. Hierzu sei noch folgendes Beispiel angegeben:

Ein 4 mm starkes, 20 mm breites, gewalztes Band aus einer Silber-Kadmium-Legierung mit einem Gehalt von 10°/o Kadmium wird durch Glühen bei 800° C in oxydierender Atmosphäre während 42 Stunden in einer Tiefe von 1,5 mm in einen Ag-Cd-Verbundstoff übergeführt. Beim Trennen des 4 mm starken Bandes erhält man bei einer Schnittbreite von 0,4 mm zwei Bänder von 20 mm Breite und 1,8 mm Dicke, und zwar mit einer 1,5 mm dicken Ag-Cd O-Verbundstoffschicht und einer 0,3 mm dicken Ag-Cd-Legierungsschicht. Die letztere läßt sich z. B. sehr gut mit Silberlot auf einen metallischen Kontaktträger auflöten.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Gut lötbarer Kontaktkörper, dessen als Kontakt zu benutzender Teil aus einem Verbundstoff mit mindestens einem in feiner, gleichmäßiger Verteilung in das Grundmetall eingelagerten Metalloxyd besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktkörper zwei Schichten aufweist, und zwar eine Schicht einer Legierung aus mindestens einem schwer oxydierbaren Metall und mindestens einem leicht oxydierbaren Metall und eine Schicht, in der die leicht oxydierbaren Metalle der Legierung als Oxyde in das als Grundmetall dienende, schwer oxydierbare Metall eingelagert sind.

2. Kontaktkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundmetall Silber oder eine Silberlegierung mit einem Edelmetall, z. B. mit Au, Pd oder mit einem Metall aus der Gruppe der Platinmetalle, vorgesehen ist.

3. Kontaktkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als in das Grundmetall eingelagerte Metalle bzw. Metalloxyde Mg, Zn, Cd, In, Sn oder Pb bzw. deren Oxyde vorgesehen sind.

■4. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Körper aus einer Legierung eines schwer oxydierbaren Metalls als Grundmetall mit mindestens einem leicht oxydierbaren Metall durch Glühung in oxydierender Atmosphäre, also durch innere Oxydation der leicht oxydierbaren Komponenten, in einer vorgegebenen Schichttiefe in einen Verbundstoff übergeführt wird und daß dann der Körper in der nicht oxydierten Schicht aufgeschnitten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Körper aus einer Silber-Kadmium-Legierung ausgegangen und die Glühung bei 800° C durchgeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 809 560/399 7.58