DE1173574B - Elektrisches Kontaktstueck - Google Patents

Elektrisches Kontaktstueck

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Publication number
DE1173574B
DE1173574B DEL42699A DEL0042699A DE1173574B DE 1173574 B DE1173574 B DE 1173574B DE L42699 A DEL42699 A DE L42699A DE L0042699 A DEL0042699 A DE L0042699A DE 1173574 B DE1173574 B DE 1173574B
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DE
Germany
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contact piece
tin
contact
barrier layer
electrical contact
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Pending
Application number
DEL42699A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr Phil Herbert Hoffmann
Wolfgang Wegner
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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Publication of DE1173574B publication Critical patent/DE1173574B/de
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021Composite material

Description

  • Elektrisches Kontaktstück Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kontaktstück aus einem unedlen Buntmaterial, wie Kupfer, mit einem Überzug, der zu bewirken hat, daß der Übergangswiderstand des Kontaktstückes konstant bleibt, und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Zinn bestehender Überzug auf eine Sperrschicht zwischen dem Überzug und dem Grundmetall aufgetragen ist.
  • Kontaktstücke in Schaltgeräten und hier besonders die sogenannten Schaltstückauflagen, d. h. diejenigen Teile, die der galvanischen Kontaktgabe dienen, fertigt man aus einem Material, das einen geringen spezifischen Widerstand hat. Bei diesen Kontaktstücken liegt die Aufgabe vor, die Kontaktfläche auf möglichst lange Zeit metallisch rein zu halten. Damit soll - ohne Rücksicht auf den Kontaktdruck - der Übergangswiderstand, der den Spannungsabfall am Kontaktstück und damit die Verlustwärme bedingt, nicht unzulässig erhöht werden und in bestimmten vorgeschriebenen Grenzwerten bleiben. Aus diesem Grunde benutzt man hierfür vorzugsweise Edelmetalle, insbesondere Silber oder Silberlegierungen. Solche Kontaktstücke haben aber den Nachteil, anfällig gegen Schwefel oder schwefelhaltige Medien zu sein. Besonders kritisch ist das bei ruhenden Kontaktstücken, d. h. bei solchen Kontaktstücken, die weniger häufig geschaltet werden, so daß eine sogenannte Selbstreinigung der Kontaktstücke nicht stattfindet. Kontaktstücke, z. B. Schaltstückauflagen, die aus einem unedlen Metall, z. B. Kupfer, bestehen, hat man mit einem Überzug aus einem edleren Metall, wie Silber, versehen.
  • Man hat auch Kontaktstücke anlaufbeständiger gemacht durch Umwandlung der Oberfläche in Chromatverbindungen. Aber auch hier bilden sich im Betriebe und insbesondere beim Vorhandensein aggressiver Medien Sulfidschichten, die den Übergangswiderstand der Kontakte erhöhen. Es ist auch bekannt, an Stelle von Überzügen aus Edelmetallen solche aus einem unedlen Metall, z. B. Zinn, anzuwenden.
  • Diese Überzüge sind so lange beständig gegen schwefelhaltige Atmosphäre, wie die Temperatur, der das Kontaktstück ausgesetzt ist, unterhalb gewisser Grenzen bleibt. Aber auch hier läßt sich nicht mit Bestimmtheit eine Zeitangabe machen, wie lange das Kontaktstück ohne Veränderung seines übergangswiderstandes arbeitet, denn es tritt auf alle Fälle (bei hohen Temperaturen schnell, bei niedrigen Temperaturen langsam) eine Diffusion des Zinns in das Grundmaterial ein. Bei Kupfer entstehen intermetallische Verbindungen aus Cu.Sn und Cu6Sn5. Dieser Vorgang bewirkt eine Veränderung des spezifischen Widerstandes und damit eine Erhöhung des Spannungsabfalles. Die Verschlechterung des Kontaktstückes ist progressiv.
  • Durch die deutsche Patentschrift 830 269 sind Gleitlager mit Zinnlaufflächen bekannt. Zur Verhinderung der Diffusion des Zinns in das Grundmaterial bringt man Schichten von galvanisch abgeschiedenem Eisen, Nickel und Kobalt auf, um die Gleiteigenschaften des Zinns für das Einlaufen von Gleitlagern zu erhalten.
  • Bei verzinnten Kupferkontaktstücken tritt an sich in schwefelhaltiger Atmosphäre keine Sulfidbildung und keine Erhöhung des Spannungsabfalls ein. Ein solches Kontaktstück kann aber nur so lange befriedigend arbeiten, wie es einer geringen Erwärmung ausgesetzt ist, d. h., daß es nur gering belastet wird. Wird die Stromdichte betriebsmäßig höher oder wird die Betriebstemperatur dauernd höher, etwa durch Erhöhung des Übergangswiderstandes infolge niedrigen Kontaktdruckes, ergibt sich eine Temperaturerhöhung, die eine Umwandlung der Zinnschicht in Diffusionsschichten zur Folge hat. Es bilden sich dann wiederum intermetallische Schichten aus Cu.Sn und Cu6Sn5. Infolge des höheren Kupferanteiles der Cu3Sn-Phase gegenüber der CuBSnS Phase kann eine Oxidation der Oberfläche eintreten, die die Erhöhung des Spannungsabfalles und die dauernde Verschlechterung des Kontaktstückes bewirkt.
  • Durch die Erfindung kann die Änderung der elektrischen Eigenschaften durch Einbau einer Diffusionssperrschicht verhindert werden. Sperrschichten aus Eisen, Nickel und Kobalt und deren Legierungen (s. deutsches Patent 830 269) haben nicht die Wirkung wie die in der Erfindung angegebene, da sie selbst bei höheren Temperaturen durch die Bildung von FeSnz und Nixsn"-Schichten die elektrischen Widerstände erhöhen.
  • Gemäß der Erfindung werden Zink und Zinklegierungen, wie Messing, Zinn-Zink und Zinn-Blei-Legierungsschichten, als Diffusionssperrschichten bei elektrischen Kontaktstücken benutzt.
  • Diese Schichten werden galvanisch in einer Schichtdicke von 0,001 bis 0,005 mm, vorzugsweise 0,005 mm, auf das Grundmaterial unter der Zinnschicht mit einer Schichtdicke von 0,01 bis 0,02 mm aufgetragen. Bei Anwendung der obengenannten Sperrschicht tritt auch bei höheren Temperaturen, von z. B. 200° C, keine Erhöhung der Spannungsabfälle auf.
  • Außerdem wird auch eine mit der Diffusion zusammenhängende Verfärbung des Zinnüberzuges unterbunden.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in Seiten- und Vorderansicht dargestellt. Darin ist 1 ein aus Kupfer bestehendes Kontaktstück. Auf das Kupfergrundmetall ist galvanisch eine aus Messing, Zinn-Zink oder Zinn-Blei bestehende Sperrschicht 2 aufgetragen, auf diese wiederum die Zinnschicht 3. Es würde genügen, die Sperrschicht 2 und die Zinnschicht 3 nur auf die Kontaktfläche aufzutragen, da nur hier die elektrische Belastung des Kontaktstückes erfolgt. Die Aufbringung der Schichten 2 und 3 erfolgt galvanisch. Es lohnt nicht, die Seitenflächen abzudecken, um hier die Auftragung zu verhindern. Aus diesem Grunde ist das Kontaktstück 1 allseitig mit der Sperrschicht und der Zinnschicht versehen.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Elektrisches Kontaktstück aus einem unedlen Buntmaterial, wie Kupfer, mit einem Oberzug, der zu bewirken hat, daß der Obergangswiderstand des Kontaktstückes konstant bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Zinn bestehender Oberzug auf eine Sperrschicht zwischen dem Überzug und dem Grundmetall aufgetragen ist.
  2. 2. Kontaktstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht aus Messing, Zinn-Zink oder Zinn-Blei besteht.
  3. 3. Kontaktstück nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinnschicht 0,01 bis 0,02 mm stark ist.
  4. 4. Kontaktstück nach Anspruch I bis 3; dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht 0,001 bis 0,005 mm, vorzugsweise 0,005 mm stark ist.
DEL42699A 1962-08-13 1962-08-13 Elektrisches Kontaktstueck Pending DE1173574B (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3235379A1 (de) * 1982-09-24 1984-03-29 Ruhrtal Elektrizitätsgesellschaft Hartig GmbH & Co, 4300 Essen Kontaktstueck fuer hochspannungs- bzw. hochstromschalter, insbesondere greiferkontaktstueck fuer trennschalter
US4564731A (en) * 1982-03-17 1986-01-14 Ruhrtal-Elektrizitatsgesellschaft Hartig Gmbh & Co. Scissor-type disconnect switch with contact elements having wear-resistant armatures
DE102005024973A1 (de) * 2005-05-25 2006-11-30 Siemens Ag Schaltstück, Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem Schaltstück sowie Verfahren zur Herstellung eines Schaltstücks

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DE3235379A1 (de) * 1982-09-24 1984-03-29 Ruhrtal Elektrizitätsgesellschaft Hartig GmbH & Co, 4300 Essen Kontaktstueck fuer hochspannungs- bzw. hochstromschalter, insbesondere greiferkontaktstueck fuer trennschalter
DE102005024973A1 (de) * 2005-05-25 2006-11-30 Siemens Ag Schaltstück, Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem Schaltstück sowie Verfahren zur Herstellung eines Schaltstücks

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