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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein überzogenes Kontaktpunktmaterial für einen überzogenen Kontaktpunkt, ein Kontaktpunktobjekt sowie ein Verfahren zum Anbringen des Kontaktpunktobj ekts.
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Stand der Technik
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Ein herkömmliches Verfahren zum Anbringen eines Kontaktpunkts an einem Basismetall durch Verstemmen ist grob in ein Verfahren zum Verstemmen eines Kontaktpunkts, der als Niet verarbeitet wird, in einem Basismetall und ein Verbundbearbeitungsverfahren zum gleichzeitigen Durchführen von Stanzen und Verstemmen durch Vorsehen eines drahtförmigen Kontaktpunktmaterials für eine Pressform unterteilt.
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In dem Verfahren des Verstemmens eines Kontaktpunkts vom Niettyp an einem Basismetall wird zuerst ein Kontaktpunktmaterial in Nietform an einem Basismaterial durch Stauchbearbeitung angebracht, um einen Kontaktpunkt vom Niettyp herzustellen.
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Dann wird der Basismaterialteil in ein Loch eingesetzt, das im Basismetall ausgebildet ist, und der Endteil des Basismaterialteils, der über das Loch hinaus vorsteht, wird durch Druck und Verstemmen gequetscht, wodurch der Kontaktpunkt vom Niettyp am Basismetall angebracht wird. Der Kontaktpunkt vom Niettyp wird üblicherweise im Voraus durch Silberplattierung bearbeitet.
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Unterdessen wurde die Verbundbearbeitung, die in der Lage ist, eine Verbundbearbeitung unter Verwendung von Hochgeschwindigkeitspressen durchzuführen, üblicherweise verwendet, um eine große Menge an Basismetall mit einem Kontaktpunkt zu erzeugen. Ein drahtförmiges Kontaktpunktmaterial kann ein einzelner Draht oder ein überzogenes Material sein, das durch Laminieren eines Kontaktpunktmaterials mit einem Basismaterial erhalten wird.
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Da ein überzogenes Material mit einer kleineren Menge an Kontaktpunktmaterial, das aus Edelmetall besteht, durch die Menge an kostengünstigem Basismaterial für die Laminierung gestaltet werden kann, wurde die Kontaktpunktummantelung in einer frühen Stufe durchgeführt.
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Wenn das überzogene Material verwendet wird, wird das überzogene Material zu einem als dünnes Band geformten Streifenmaterial verarbeitet und als Kontaktpunktband fertig gestellt. Während des Schneidens des Kontaktpunktbandes durch Schlitzbearbeitung, wird ein dünner quadratischer Kontaktpunkt vorbereitet und der Kontaktpunkt wird in das Loch im Basismetall eingesetzt und durch Druck von beiden Seiten des Basismetalls gequetscht, wodurch der Kontaktpunkt an dem Basismetall verstemmt wird.
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Da das Kontaktpunktband in Bandform vorliegt, wurde es an einem Basismetall als solches angebracht und wurde nicht im Voraus plattiert. (Siehe beispielsweise
JP S54-150 678 A ,
9, und
JP S56-050 010 A ,
18 und
21.)
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Wenn ein Kontaktpunkt erregt wird, erhöht im Allgemeinen Joule-Wärme, die durch den Kontaktwiderstand eines Kontaktpunkts erzeugt wird, die Temperatur des Kontaktpunktteils. Wenn ein Kontaktpunkt unter einer Bedingung mit höherer Temperatur oder größerem Strom verwendet wird, erhöhen die Umgebungstemperatur und der Temperaturanstieg anomal die Temperatur des Kontaktpunkts.
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Wenn sich die Wärmestrahlung am Basismetall in diesem Zustand entwickelt, erreicht die Kontaktpunkttemperatur ein Gleichgewicht. Wenn jedoch das Verstemmniveau eines verstemmten Teils niedrig ist und der Kontaktwiderstand des verstemmten Teils hoch ist, ist es schwierig, eine Wärmestrahlung des Kontaktpunkts zum Basismetall zu verwirklichen, wodurch die Kontaktpunkttemperatur weiter erhöht wird.
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Wenn die Temperatur des Kontaktpunkts hoch wird, wird die Kühlfähigkeit eines Öffnungs-/Schließbogens verringert und die Leistungsunterbrechungsfähigkeit des Kontaktpunkts wird verschlechtert. Außerdem entwickelt sich die Oxidation auf der Oberfläche des Kontaktpunkts selbst leicht durch die hohe Temperatur. Insbesondere ist das Basismetall aus einem Kupfermaterial gebildet und die Oberfläche des Verstemmens durch Pressbearbeiten an einem Kontaktpunkt mit überzogenem Material ist eine geschnittene Oberfläche oder eine gebrochene Oberfläche.
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Ungeachtet eines Niettyps oder eines Typs von überzogenem Material besitzt ein Kontaktpunkt eines Kontaktpunktmaterials und eines Basismaterials in vielen Fällen ein Kupferbasismaterial. Daher entwickelt sich leicht eine Oberflächenoxidation.
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Das Verstemmniveau eines Kontaktpunkts vom Niettyp ist hoch, da das Verstemmen durch Quetschen nur eines Schenkelteils (Basisteils) durchgeführt wird, und ein verstemmter Teil dicht nahe dem Anbringteil des Basismetalls liegt. Daher ist der Kontaktwiderstand niedrig und der Fortschritt der Oxidation eines Kontaktteils ist nicht schnell.
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Die Pressbearbeitung, die von dem Verfahren für einen Kontaktpunkt vom Niettyp verschieden ist, wird jedoch an einem überzogenen Kontaktpunkt durchgeführt, das Verstemmniveau ist niedrig und sie ist anders, um das Niveau zu verbessern.
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Da das Verstemmniveau eines überzogenen Kontaktpunkts niedrig ist, ist die Fläche des Kontakts mit dem Basismetall folglich notwendigerweise klein, wodurch eine geringere Nähe zum Basismetall verursacht wird und leicht Sauerstoff zum Kontaktteil geliefert wird. Außerdem treten ein größerer Kontaktwiderstand und eine hohe Temperatur auf und die Oxidation entwickelt sich leicht auf beiden Seiten.
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Der überzogene Kontaktpunkt besitzt daher kein Problem, wenn er innerhalb eines vorbestimmten Bereichs hergestellt wird, aber unter einer Bedingung mit höherer Temperatur oder größerem Strom besitzt er keine flexible Leistung und kann mit Einschränkungen verwendet werden.
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EP 1 049 118 A2 offenbart eine elektrische Vorrichtung mit einem Kontakt bestehend aus einer Metallkontaktschicht, einer dämmenden Faser und einer Basismetallschicht in dieser Reihenfolge.
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JP H05 - 282 960 A offenbart die Herstellung eines elektrischen Kontakts, wobei ein überzogenes Kontaktmaterial aus einem überzogenen bandförmigen Kontaktmaterial in ein Loch in einem bandförmigen Basismaterial verstemmt wird, um den elektrischen Kontakt herzustellen.
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Die oberbegrifflich zugrunde gelegte JP S63 – 276 834 A offenbart einen Kontakt für ein elektromagnetisches Relais, wobei der Kontakt in ein Kontaktteil verstemmt ist und ein Kontaktbasismaterial bestehend aus einer Silberkupferlegierung, eine Schicht bestehend aus einer Goldpalladiumlegierung auf dem Kontaktbasismaterial und eine Goldplattierungsschicht auf der gesamten Oberfläche der Legierungsschicht umfasst.
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US 2 691 816 A offenbart die Herstellung eines mehrschichtigen blatt- oder streifenförmigen Verbundmaterials, welches aus einer dünnen Edelmetallschicht, aus z. B. Gold oder Platin, auf einer dickeren ein- oder zweiteiligen Basismetallschicht, aus z.B. Stahl, Phosphorbronze, Eisen, Nickel, Altsilber, Messing, besteht.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend erwähnten Probleme zu beseitigen, insbesondere ein überzogenes Kontaktpunktmaterial und ein aus dem Kontaktpunktmaterial segmentiertes Kontaktpunktobjekt sowie ein Verfahren zum Anbringen eines überzogenen Kontaktpunktobjekts zum Herstellen eines überzogenen Kontaktpunkts für einen breiten Bereich von Verwendungen bereitzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird hinsichtlich des überzogenes Kontaktpunktmaterials mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, hinsichtlich des Kontaktpunktobjekts mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 5 sowie hinsichtlich des Verfahrens zum Anbringen eines überzogenen Kontaktpunktobjekts mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 6 gelöst. Weiter Ausführungsbeispiele sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen definiert.
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Da bei dem Kontaktpunktobjekt gemäß der vorliegenden Erfindung die Fläche, die größer ist als die Schnittfläche des Basismaterials des gestemmten Teils, mit einem oxidationshemmenden und elektrisch leitenden Metall plattiert wird, wird das Fortschreiten der Oxidation des gestemmten Teils und das Fortschreiten der Beschädigung eines Kontaktpunkts verlangsamt, wodurch die Betriebslebensdauer des Kontaktpunkts verlängert wird.
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Durch Einfügen mindestens eines Kontaktpunktmaterials und eines legierungshemmenden Metall zwischen das Kontaktpunktmaterial und das Basismaterial, kann außerdem verhindert werden, dass der Schmelzpunkt des Kontaktpunkts durch das legierte Kontaktpunktmaterial gesenkt wird. Dadurch wird das Schmelzen oder Beschädigen des Kontaktpunkts durch einen Funken oder eine höhere Temperatur verringert, was nicht nur zu einer verlängerten Betriebslebensdauer des Kontaktpunkts führt, sondern auch eine Verwendung als Kontaktpunkt eines Temperaturschalters und eines Relais ermöglicht, die in einem Bereich mit höherer Temperatur verwendet werden.
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Wenn das Basismaterial mit Nickel plattiert wird, das den Schmelzpunkt nicht senkt, wenn es mit Kupfer legiert wird, das am häufigsten als Basismaterial verwendet wird, und nicht mit Silber legiert wird, das häufig als Kontaktpunktmaterial verwendet wird, kann außerdem verhindert werden, dass der Schmelzpunkt gesenkt wird. Damit kann die Betriebslebensdauer des Kontaktpunkts verlängert werden und ein effektiver Kontaktpunkt eines Temperaturbetriebs und eines Relais für die Verwendung in einem Bereich mit höherer Temperatur kann verwirklicht werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines bandförmigen überzogenen Kontaktpunktmaterials als nicht beanspruchtes Ausführungsbeispiel 1;
- 2A zeigt das Verfahren zum Anbringen eines überzogenen Kontaktpunktmaterials unter Verwendung des überzogenen Kontaktpunktmaterials gemäß dem nicht beanspruchten Ausführungsbeispiel 1;
- 2B zeigt das Verfahren zum Anbringen eines überzogenen Kontaktpunktmaterials unter Verwendung des überzogenen Kontaktpunktmaterials gemäß dem nicht beanspruchten Ausführungsbeispiel 1;
- 2C zeigt das Verfahren zum Anbringen eines überzogenen Kontaktpunktmaterials unter Verwendung des überzogenen Kontaktpunktmaterials gemäß dem nicht beanspruchten Ausführungsbeispiel 1;
- 2D zeigt das Verfahren zum Anbringen eines überzogenen Kontaktpunktmaterials unter Verwendung des überzogenen Kontaktpunktmaterials gemäß dem nicht beanspruchten Ausführungsbeispiel 1;
- 2E zeigt das Verfahren zum Anbringen eines überzogenen Kontaktpunktmaterials unter Verwendung des überzogenen Kontaktpunktmaterials gemäß dem nicht beanspruchten Ausführungsbeispiel 1; und
- 3 zeigt ein Beispiel der Konfiguration des überzogenen Kontaktpunktmaterials für einen überzogenen Kontaktpunkt, wobei ein Schmelzpunkt unter einer Bedingung mit höherer Temperatur nicht sinkt, gemäß dem Ausführungsbeispiel 2.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Überzogenes Kontaktpunktmaterial
- 2
- Basismaterial
- 3
- Kontaktpunktteil
- 4
- Silberplattierung
- 5
- Schlitzbearbeitungsteil
- 6
- Überzogener Kontaktpunkt
- 7
- Bewegliche Platte
- 8
- Unteres Loch
- 10
- Überzogenes Kontaktpunktmaterial
- 11
- Nickel
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Beste Art zur Ausführung der Erfindung
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Nicht beanspruchtes Ausführungsbeispiel 1
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines bandförmigen überzogenen Kontaktpunktmaterials als Ausführungsbeispiel 1. Wie in 1 gezeigt, wird ein überzogenes Kontaktpunktmaterial 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Band ausgebildet, indem durch Druck ein Silber- oder Silbernickel-Kontaktpunktteil 3 angebracht wird, und das ganze Band wird durch Silberplattieren 4 bearbeitet. Die gesamte Dicke des überzogenen Kontaktpunktmaterials 1 ist 1,5 mm und die Plattierungsdicke ist 3 µm oder mehr.
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2A, 2B, 2C, 2D und 2E zeigen das Verfahren zum Anbringen eines überzogenen Kontaktpunktmaterials durch das obige überzogene Kontaktpunktmaterial 1. 2A zeigt kurz das in 1 gezeigte überzogene Kontaktpunktmaterial 1.
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Das überzogene Kontaktpunktmaterial 1 wird als überzogener Kontaktpunkt 6 segmentiert, wie in 2B gezeigt, indem entlang eines Schlitzbearbeitungsteils 5 bei der Schlitzbearbeitung im Prozess der Pressbearbeitung geschnitten wird.
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Die Segmentierungsgrößen des überzogenen Kontaktpunkts 6 sind b = 1,5 mm in der Breite und a = 2 mm in der Länge. Folglich ist das Verhältnis der Breite zur Länge 1 : 1,333.
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Mit der vorstehend erwähnten Konfiguration ist, wenn der überzogene Kontaktpunkt 6 an einer beweglichen Schalterplatte angebracht wird, die Plattierungsoberfläche größer als die Schnittoberfläche, wodurch ein dominanter Anordnungseffekt erfahren wird.
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Beim Anbringen des überzogenen Kontaktpunkts 6 an der beweglichen Schalterplatte und bei der Pressbearbeitung, wie in 2C gezeigt, wird ein unteres Loch 8 am Endteil einer 0,15 mm dicken beweglichen Berylliumkupfer-Platte 7 bereitgestellt und der 2 mm lange segmentierte überzogene Kontaktpunkt wird in das untere Loch 8 geschoben, verstemmt, wie in 2D gezeigt, und als Kontaktpunkt angebracht.
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2E ist eine Schnittansicht entlang der Pfeile A-A', die in 2D gezeigt sind. Folglich ist die Dicke des Kontaktpunktteils 3 des überzogenen Kontaktpunkts 6, der an der beweglichen Platte 7 verstemmt und angebracht ist, 1/5 oder weniger der gesamten Dicke.
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Wenn der überzogene Kontaktpunkt 6 individuell aus dem bandförmigen überzogenen Kontaktpunktmaterial 1 segmentiert wird, wird das Kupferbasismaterial 2 am Schnitt freigelegt.
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Wenn die Silberplattierung 4 nicht durchgeführt wird, wird der verstemmte Teil an der beweglichen Platte 7 vollständig durch den Kontakt durch Druck mit dem Kupferbasismaterial 2 ausgebildet.
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Der überzogene Kontaktpunkt ohne Silberplattierung wird als Kontaktpunkt einer beweglichen Schalterplatte eines Thermostats verwendet, der beispielsweise bei 150 °C arbeitet, und wenn der 18A Öffnungs-/Schließ-Test durchgeführt wird, schreitet die Oxidation des Basismaterials eines Kontaktpunkts schneller fort.
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Mit dem Fortschreiten der Oxidation und der Erhöhung des Kontaktwiderstandes des verstemmten Teils beschleunigt sich die Verschlechterung des Kontaktpunkts. Nicht nur die Kontaktpunktoberfläche wird rauer, sondern auch der Kontakt des verstemmten Teils wird instabil und der Widerstand zwischen den Anschlüssen verschiebt sich in einen Zustand, in dem der Widerstand mehrere hundertmal bis tausendmal den Wert unter der normalen Bedingung übersteigt.
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Wenn der überzogene Kontaktpunkt 6, der durch die Silberplattierung 4 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bearbeitet wurde, unter derselben Bedingung getestet wurde, kam es jedoch fast zu keiner Farbänderung am Kontaktpunktteil und die Erhöhung des Widerstandes zwischen den Anschlüssen konnte verringert werden. Folglich konnte eine Stromerhöhung von 1,5-mal verwirklicht werden.
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Obwohl Silber normalerweise nicht leicht oxidiert, ist das hier bei der Silberplattierung 4 verwendete Silber Silberoxid, das durch die Reaktion mit stark oxidierendem Ozon erzeugt wird. Das Silberoxid besitzt die Eigenschaften, dass es durch Wärme zersetzt wird und Sauerstoff in die Luft abgibt. Unter Verwendung der Eigenschaften wird die Silberplattierung durchgeführt.
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Folglich wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel das ganze bandförmige überzogene Kontaktpunktmaterial mit beispielsweise Silber plattiert, um die Oxidation des überzogenen Kontaktpunktmaterials zu verhindern. Da Silber ein schwer zu oxidierendes Metall ist und zur Verwendung als Kontaktpunkt einen geringen Widerstand aufweist, besteht kein Problem, wenn das ganze überzogene Kontaktpunktmaterial mit einer Plattierung bedeckt wird. Die oxidationshemmende Plattierung ist beim Verhindern der Oxidation des Basismaterialteils beim Kontakt zwischen einer beweglichen Platte und einem verstemmten Teil wirksam.
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Wenn Gold, das relativ leicht mit Edelmetall wie mit Silber plattiert werden kann, als Plattierungsmaterial des überzogenen Kontaktpunktmaterials 1 verwendet wird, wird die Oxidation des Basismaterials des überzogenen Kontaktpunkts verhindert und der Kontaktwiderstand wird, wie im Fall von Silber stabilisiert.
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Außerdem ist, anders als Edelmetall, Nickel relativ beständig gegen Oxidation. Selbst wenn Nickel beim Plattieren verwendet wird, können ähnliche Effekte erhalten werden, obwohl es weniger wirksam ist als Silber.
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Ausführungsbeispiel 2
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Wenn ein Kontaktpunkt mit hohem Strom verwendet wird, erreicht der Kontaktpunkt im Allgemeinen eine hohe Temperatur. Wenn ein überzogener Kontaktpunkt mit Silber und Kupfer, die durch Druck an einem Kontaktpunkt angebracht werden, verwendet wird, und wenn der Kontaktpunkt eine hohe Temperatur erreicht, schreitet die Diffusion des Silbers und Kupfers fort und der Legierungseffekt an der Grenzfläche entwickelt sich.
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Die eutektische Temperatur zwischen Silber und Kupfer ist 779 °C, und Silber und Kupfer werden leicht zu einer Legierung, wenn ein Kontaktpunkt eine hohe Temperatur erreicht. Wenn sich der Legierungsprozess entwickelt, tritt eine hohe Wahrscheinlichkeit des Schweißens an einem Kontaktpunkt auf, da der Schmelzpunkt einer Legierung aus Silber und Kupfer niedriger ist als von jeder einzelnen Einheit.
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Wenn Silber und Kupfer legiert werden, wird der Schmelzpunkt gesenkt und der Kontaktpunkt wird rauer, der Verbindungsteil zwischen dem Kontaktpunktmaterial und dem Basismaterial an einem Teil, der teilweise niedriger liegt als die Oberfläche, oder das Basismaterial der unteren Schicht wird freigelegt. Da sich eine Legierung an dem Teil schnell entwickelt, werden die Eigenschaften eines Kontaktpunkts beträchtlich verschlechtert.
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Das zweite Ausführungsbeispiel stellt eine Konfiguration eines Kontaktpunkts dar, an dem ein niedrigerer Schmelzpunkt verhindert wird.
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3 zeigt ein Beispiel der Konfiguration des überzogenen Kontaktpunktmaterials für einen überzogenen Kontaktpunkt, wobei ein Schmelzpunkt unter einer Bedingung mit höherer Temperatur nicht sinkt, gemäß dem Ausführungsbeispiel 2.
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Ein überzogenes Kontaktpunktmaterial 10, das in 3 gezeigt ist, ist ein mehrlagiges Material unter Verwendung von Nickel 11 als Zwischenmetallschicht an der Grenzfläche zwischen dem Basismaterial 2 des überzogenen Kontaktpunktmaterials mit einer ähnlichen Konfiguration zu der in 1 gezeigten, die für eines des Basismaterials 2 und des Kontaktpunktteils 3 legierungshemmend ist. Das Verfahren zum Anbringen eines überzogenen Kontaktpunktmaterials unter Verwendung des überzogenen Kontaktpunktmaterials 10 ist ähnlich zu dem in 2 gezeigten.
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Das Nickel 11 besitzt die Eigenschaften, dass es den Schmelzpunkt des Kupfers des Basismaterials 2 nicht senkt, wenn es zu einer Legierung mit dem Kupfer des Basismaterials 2 wird, und keine Legierung mit dem Silber des Kontaktpunktteils 3 eingeht. Durch das Nickel 11 kann das Kupfer des Basismaterials 2 keine Legierung mit dem Silber des Kontaktpunktteils 3 eingehen, wodurch verhindert wird, dass der Schmelzpunkt eines Kontaktpunkts gesenkt wird.
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Da folglich im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Zwischenschichtmetall zwischen dem Silber des Kontaktpunktteils 3 und dem Kupfer des Basismaterials vorhanden ist, das ein legierungshemmendes Metall für mindestens eines des Silbers und des Kupfers ist, kann das Problem des Senkens des Schmelzpunkts eines Kontaktpunktteils unterdrückt werden, da Nickel kaum eine Legierung mit Silber eingehen kann, wenn ein Zwischenschichtnickel verwendet wird.
