DE1134520B

DE1134520B - Verwendung von auf pulvermetallurgischem Wege hergestellten Legierungen auf Gold-, Iridium- oder Rhodium-Basis als Werkstoff fuer die kontaktgebenden Teile elektrischer Kontakte

Info

Publication number: DE1134520B
Application number: DES36602A
Authority: DE
Inventors: Otto Roemer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-12-03
Filing date: 1953-12-03
Publication date: 1962-08-09
Also published as: US2789187A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

S 36602 VIa/40b

ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

3. DEZEMBER 1953

9. AUGUST 1962

Werden elektrische Kontakteinrichtungen mit hohen Leistungen und großen Strömen belastet, wie es beispielsweise bei periodisch arbeitenden Kontaktanordnungen, z. B. Kontaktumformern und Kontaktstromrichtern, der Fall ist, so sollen die Kontakte auch nach einer hohen Schaltzahl nur eine sehr kleine Kontaktabnutzung aufweisen. Die Kontaktabnutzung wird dabei durch Materialwanderung und Materialverlust hervorgerufen. Ferner ist es erforderlich, daß der Kontaktwiderstand und damit der an der Kontakteinrichtung auftretende Spannungsabfall stets sehr klein gehalten wird, damit eine unzulässig hohe Erwärmung der Kontaktteile und die damit verbundene Zerstörung derselben unterbunden wird. Für derartige Kontakteinrichtungen benutzt man Vorzugsweise Silber, da dieses Metall einen sehr kleinen Kontaktwiderstand besitzt. Die Verwendung von Silber bringt bei hohen Schaltzahlen jedoch den Nachteil mit sich, daß die Werkstoffwanderung, der Werkstoffverlust und der mechanische Abrieb des Silbers zu groß ist. Der durch die Kontaktschläge hervorgerufene Abrieb erhöht nämlich den Kontaktwiderstand, so daß eine unzulässig hohe Erwärmung der Kontaktstellen eintritt, welche eine Zerstörung derselben bewirkt. Auch Silberlegierungen haben bei hohen Schaltzahlen eine zu große elektrische Kontaktabnutzung und besitzen überdies noch den Nachteil eines hohen spezifischen elektrischen Widerstandes.

Es sind auch bereits Silberverbundwerkstoffe mit Wolfram, Molybdän, Nickel und anderen unedlen Werkstoffen verwendet worden. Diese Verbundwerkstoffe haben aber den Nachteil, daß bei einer Erwärmung der Kontaktteile die unedlen Werkstoffteile oxydieren, so daß der Kontaktwiderstand in unzulässiger Weise erhöht wird. Ferner sind die unedlen Werkstoffe, wie Wolfram, Molybdän, Nickel, Kadmium, Zink, Zinn, Blei, Kadmiumoxyd, Zinkoxyd, Bleioxyd usw. nicht korrosionsbeständig, so daß durch die Verwendung dieser unedlen Werkstoffe ebenfalls eine Vergrößerung des Kontaktwiderstandes eintritt.

Es sind bereits gesinterte Kontakte bekanntgeworden, die aus einer Legierung aus 70 °/o Au, 15 °/o Os und 15 % Ni bestehen. Auch Kontakte dieser Zusammensetzung konnten den zu stellenden Anforderungen nicht genügen. Osmium ist zwar das härteste Metall und besitzt den höchsten Schmelzpunkt der Platingruppe. Es oxydiert aber bei Erwärmung in Luft sehr stark und schnell und erleidet dadurch sehr hohe Metallverluste. Der Verlust an Kontaktmetall durch Oxydation ist vergleichbar mit dem bei Ruthenium.

Verwendung von auf pulvermetallurgischem

Wege hergestellten Legierungen

auf Gold-, Iridium- oder Rhodium-Basis

als Werkstoff für die kontaktgebenden Teile

elektrischer Kontakte

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München, München 2, Wittelsbacherplatz 2

Otto Römer, Berlin-Siemensstadt, ist als Erfinder genannt worden

Diese starke Oxydation lockert das Gefüge der Au-Os-Ni-Sinterlegierung und verringert damit, wie Versuche bewiesen haben, die Lebensdauer bzw. die Schaltzahl eines daraus bestehenden Kontaktelements erheblich. Auch wird durch die Oxydation des Osmiums der Berührungs- und Kontaktwiderstand so stark erhöht, daß die Kontaktstelle infolge des hohen Spannungsabfalles unzulässig erwärmt wird.

Ein weiterer Nachteil der vorgenannten Legierung besteht noch darin, daß sie sich auf das Trägermetall nicht plattieren läßt, wodurch ebenfalls ein erhöhter Widerstand zum Trägermetall entsteht.

Nach der Erfindung wird als Werkstoff für die die Kontaktgabe bewirkenden Teile elektrischer Kontakte eine auf pulvermetallurgischem Wege hergestellte Legierung aus 20 bis 70 % Gold, Rest Iridium und/ oder Rhodium verwendet. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, zusätzlich noch Wolfram, Rhenium, Molybdän, Tantal, Nickel, Chrom, Cadmium, Aluminium, Beryllium, Mangan oder Silizium jeweils in einer Menge bis 30 % zu verwenden. Man kann auch zusätzlich noch Platin oder Palladium jeweils in einer Menge bis zu 20 % verwenden. Allen genannten Legierungen kann man fer-

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ner außerdem noch Indium, Zinn, Zink oder Blei jeweils in einer Menge bis zu 10 % zufügen.

Gegenüber den als KontaktwerkstofEe bekannten Legierungen, insbesondere der bereits erwähnten Au-Os-Ni-Legierung besitzen die erfindungsgemäßen Legierungen, wie Versuche gezeigt haben, den Vorteil, daß durch die Verwendung von Rhodium statt Osmium die Materialverluste sehr viel kleiner sind, und zwar etwa in der Größenordnung von zwei Zehnerpotenzen.

Rhodium hat auch gegenüber Osmium einen wesentlich kleineren spezifischen Widerstand, und zwar den Wert von 4,58 X 10" Ohm X cm. Osmium besitzt dagegen einen spezifischen Widerstand von 9,5 X 10^e Ohm X cm, ähnlich dem häufig verwendeten Ruthenium mit 7,6 X 10^ß Ohm X cm. Dieses Tatsache ergibt naturgemäß bei der Verwendung von Rhodium eine Verkleinerung des Kontaktwiderstandes. Ein weiterer Vorteil bei der Wahl von Rhodium ist ferner das im Vergleich zu Osmium wesentlich geringere spezifische Gewicht und die bessere Bearbeitbarkeit. Im übrigen hat Rhodium zu Gold eine gute metallische Benetzung bzw. eine hohe Bindekraft, hervorgerufen durch eine Legierungsphase an den Berührungsstellen der einzelnen Metallkörner, während diese bei Osmium nicht oder nur sehr schwach vorhanden ist. Ähnliche Vorteile gelten auch für Iridium, da es vergleichbare Eigenschaften wie Rhodium besitzt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verwendung von auf pulvermetallurgischem Wege hergestellten Legierungen aus 20 bis 7O°/o Gold, Rest Iridium und/oder Rhodium als Werkstoff für die die Kontaktgabe bewirkenden Teile elektrischer Kontakte.

2. Verwendung von Legierungen nach Anspruch 1, die jedoch zusätzlich noch Wolfram, Rhenium, Molybdän, Tantal, Nickel, Chrom, Cadmium, Aluminium, Beryllium, Mangan oder Silizium in einer Menge bis zu 30% enthalten, für den im Anspruch 1 genannten Zweck.

3. Verwendung von Legierungen nach Anspruch 1, die jedoch zusätzlich noch Platin oder Palladium in einer Menge bis zu 20% enthalten, für den im Anspruch 1 genannten Zweck.

4. Verwendung von Legierungen nach Anspruch 1, 2 oder 3, die jedoch zusätzlich noch Indium, Zinn, Zink oder Blei in einer Menge bis zu 10% enthalten, für den im Anspruch 1 genannten Zweck.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 611709, 707 861,

708166,727512,747 830;
Hansen, »Aufbau der Zweistofflegierungen«,

1936, S. 233 und 256.