DE1178533B - Contact arrangement with a layer of contact material applied to a carrier - Google Patents
Contact arrangement with a layer of contact material applied to a carrierInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Internat. KL: HOIb Boarding school KL: HOIb
Deutsche Kl.: 21g-32German classes: 21g -32
Nummer: 1178 533Number: 1178 533
Aktenzeichen: S 75453 VIII c / 21 gFile number: S 75453 VIII c / 21 g
Anmeldetag: 25. August 1961Filing date: August 25, 1961
Auslegetag: 24. September 1964Opening day: September 24, 1964
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elektrische Kontakte, wie sie beispielsweise in der Fernmeldetechnik verwendet werden, zu verbessern. Bei derartigen Kontakten macht sich die Erscheinung der Materialwanderung störend bemerkbar, die im allgemeinen nach einer Vielzahl von Schaltvorgängen dazu führt, daß sich auf der einen Kontaktseite, von der das Material wegwandert, kraterartige Löcher ausbilden, denen von der anderen Kontaktseite her entsprechende Erhebungen gegenüberstehen. Da diese Gebilde meist eine rauhe Oberfläche besitzen, neigen derartig verformte Kontakte dazu, sich nach einer Schließung zu verhaken, wodurch die gewünschte Wirkung einer wahlweisen Betätigung des Kontaktes unmöglich gemacht wird. Darüber hinaus ist aber bereits die Deformierung für sich betrachtet sehr erwünscht, da sie nämlich die Kontaktabstände, die im allgemeinen ein bestimmtes Maß besitzen müssen, verringert, wodurch insbesondere die Gefahr des Überschlags eintritt. Die erwähnte Deformation der Kontakte hat weiterhin maist auch eine Erhöhung des Kontaktwiderstandes im geschlossenen Zustand der Kontaktstelle zu Folge.The invention is based on the object of electrical To improve contacts, such as those used in telecommunications technology, for example. at Such contacts make the phenomenon of material migration bothersome, which in general after a large number of switching operations leads to the fact that on one contact side of that the material migrates away, form crater-like holes, those from the other contact side face corresponding surveys. Since these structures usually have a rough surface, Such deformed contacts tend to get stuck after closure, creating the desired Effect of an optional actuation of the contact is made impossible. Furthermore but the deformation is already very desirable in itself, because it increases the contact distances, which must generally have a certain level, reduced, which in particular reduces the risk the rollover occurs. The mentioned deformation of the contacts also has an increase of the contact resistance in the closed state of the contact point.
Man hat bereits versucht, diesen Schwierigkeiten dadurch abzuhelfen, daß man elektrische Kontakte mit bestimmten Kontaktmaterialien an der Kontaktstelle versah, die eine nur geringe Neigung zur Materialwanderung besitzen, um diese so weit wie möglich zu verringern. Eine völlige Beseitigung der Materialwanderung ist hierdurch jedoch nicht zu erreichen. Attempts have already been made to remedy these difficulties by making electrical contacts provided with certain contact materials at the contact point, which have only a low tendency for material migration own to reduce this as much as possible. A complete elimination of material migration however, this cannot be achieved.
Die nachstehend beschriebene Erfindung zeigt einen Weg, wie die schädlichen Auswirkungen der Materialwanderungen beseitigt werden können, wobei aber die Materialwanderung als solche bewußt in Kauf genommen wird. Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktanordnung mit einer auf einem Träger aufgebrachten Schicht aus Kontaktmaterial. Diese Kontaktanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Kontaktträger aus einem Material mit einer bestimmten Materialwanderungsrichtung ein Kontaktwerkstoff mit entgegengesetzter Materialwanderungsrichtung in einer Schicht aufgetragen ist, deren Höhe derart dünn (beispielsweise 20 μ) bemessen ist, daß sich durch die Materialwanderung eine gleichmäßig über die Kontaktfläche verteilte, praktisch ebene Abtragung ergibt und somit an den Kontaktberührungsflächen keine die Kontaktgabe beeinträchtigenden Krater bzw. Erhebungen sich bilden.The invention described below shows a way of eliminating the harmful effects of Material migration can be eliminated, but the material migration as such is deliberate in Purchase is taken. The invention relates to a contact arrangement with one on a carrier applied layer of contact material. This contact arrangement is characterized in that a contact material on a contact carrier made of a material with a certain material migration direction is applied with opposite material migration direction in a layer, whose Height is so thin (for example 20 μ) that the material migration causes a This results in practically planar removal evenly distributed over the contact surface and thus on the contact surfaces no craters or elevations which impair contact are formed.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Richtung der Materialwanderung bei verschiedenen
metallischen Stoffen, die als Kontaktträger bzw. als Kontaktanordnung mit einer auf einem Träger
aufgebrachten Schicht aus KontaktmaterialThe invention is based on the knowledge that the direction of material migration in the case of various metallic substances which are used as a contact carrier or as a contact arrangement with one on a carrier
applied layer of contact material
Anmelder:Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,Berlin and Munich,
München 2, Witteisbacherplatz 2Munich 2, Witteisbacherplatz 2
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dipl.-Phys. Christian Huber, München-SollnDipl.-Phys. Christian Huber, Munich-Solln
Kontaktmaterial in Frage kommen, entgegengesetzt ist. Es wird zwar die Materialwanderung bewußt zugelassen; man stimmt aber dia Materialwandeirungsrichtungen der verwendeten Stoffe so aufeinander ab, daß das Kontaktmaterial von der einen Kontaktseite wegwandern kann, bis schließlich der Träger frei liegt, danach aber infolgedessen entgegengesetzter Materialwanderungsrichrung das Trägers auf diesem zum Stillstand kommt. Damit nun durch die Materialwanderung des Kontaktmaterials diese keine Krater hinterläßt bzw. zu Erhebungen, führt, die sich in dem eingangs angeführten Sinne schädlich auswirken können, ist die Schicht aus Kontaktmaterial so dünn gewählt, daß die Abgabe und der Aufbau des Kontaktmaterials bei Materialwanderung praktisch tafelförmig erfolgt. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß Schichten aus Kontaktmaterial in einer Dicke von etwa 20 μ das vorstehend erwähnte Erfordernis erfüllen.Contact material come into question is opposite. It is true that the migration of materials is deliberately allowed; but the material migration directions of the substances used are coordinated in such a way that that the contact material can migrate away from one contact side until finally the carrier is free lies, but then as a result of opposite material migration direction the carrier on this comes to a standstill. So that there are no craters due to the migration of the contact material leaves behind or leads to surveys, which can have harmful effects in the sense mentioned above, if the layer of contact material is chosen so thin, that the release and the structure of the contact material in the event of material migration are practically tabular he follows. It has been found in practice that layers of contact material in a Thickness of about 20 microns meet the requirement mentioned above.
Um elektrische Kontakte vor den Einflüssen der umgebenden Atmosphäre oder vor Verschmutzung zu schützen, kann man diese in; einem hermetisch abgeschlossenen Raum unterbringen, der mit einein Schutz- oder Edelgas gefüllt ist; Bei Anwendung dieser Maßnahme ist es möglich, zugleich die Materialwanderungsrichtung der verwendeten Werkstoffe zu beeinflussen, da diese nämlich; wie sich gezeigt hat, vom Druck und von der Act der Gasfüllung mit abhängig ist. Zweckmäßig wählt -man also Zusammensetzung und Druck des Füllgases so, daß sich die gewünschte Materialwanderungsrichtung des Kontaktmaterials ergibt.In order to protect electrical contacts from the influences of the surrounding atmosphere or from pollution, they can be placed in ; place in a hermetically sealed space filled with a protective or inert gas; When using this measure, it is possible at the same time to influence the direction of material migration of the materials used, since these namely; as has been shown, depends on the pressure and on the act of gas filling. Expediently, the composition and pressure of the filling gas are chosen so that the desired material migration direction of the contact material is obtained.
409 688/276409 688/276
Ist ein bestimmtes Trägermaterial vorgeschrieben bzw. erforderlich, das nicht die gewünschte Materialwanderungsrichtung unter Berücksichtigung des verwendeten Kontaktmaterials besitzt, so kann man dennoch das erfindungsgemäße Prinzip anwenden, indem man die für den Träger erforderliche Materialwanderungsrichtung dadurch herstellt, daß man auf dem Träger eine Schicht der gewünschten Materialwanderungsrichtung aufbringt.Is a certain carrier material prescribed or required that does not have the desired direction of material migration taking into account the contact material used, one can nevertheless apply the principle according to the invention, by establishing the direction of material migration required for the carrier by clicking on applies a layer of the desired direction of material migration to the carrier.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Dabei zeigtExemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. It shows
F i g. 1 einen mit einem entsprechenden Kontaktmaterial plattierten Kontakt,F i g. 1 one with a corresponding contact material plated contact,
F i g. 2 einen durch eine Materialwanderung deformierten Kontakt und dieF i g. 2 a contact deformed by material migration and the
F i g. 3 einen Kontakt mit einem Träger, der eine Schicht bestimmter Materialwanderungsrichtung besitzt. F i g. 3 shows a contact with a carrier which has a layer of a certain material migration direction.
Der in der F i g. 1 dargestellte elektrische Kontakt besitzt die beiden Kontaktzungen 1 und 2, denen an ihren gegenüberstehenden Enden jeweils eine Schicht 3 bzw. 4 aus Kontaktmaterial aufgebracht ist. Dieses Kontaktmaterial weist eine Materialwanderungsrichtung auf, welche derjenigen des Trägermaterials, aus dem die Kontaktzungen 1 und 2 bestehen, entgegengesetzt ist. Als Trägermaterial für die beiden Kontaktzungen 1 und 2 sei hier eine Eisen-Nickel-Legierung zugrunde gelegt, wie sie beispielsweise in den sogenannten Schutzrohr- bzw. Schutzgaskontakten verwendet wird, ibei denen zur Betätigung ein magnetischer Fluß über die Kontaktfedern getrieben wird, welcher die Zusammenziehung der Kontaktfedern bewirkt. Als Kontaktmaterial kann man dann zweckmäßig eine Platin-Wolfram-Legierung verwenden, die etwa 5fl/o Wolfram und 95% Platin enthält. Gleichfalls könnte man auch eine Legierung aus Palladium und Silber verwenden, daß diese beiden Materialien etwa zu gleichen Teilen enthält. Derartige Kontaktmaterialien sind bekannt und werden häufig angewendet. The one shown in FIG. The electrical contact shown in FIG. 1 has the two contact tongues 1 and 2, each of which has a layer 3 or 4 of contact material applied to its opposite ends. This contact material has a material migration direction which is opposite to that of the carrier material from which the contact tongues 1 and 2 are made. An iron-nickel alloy is used as the base material for the two contact tongues 1 and 2, as is used, for example, in the so-called protective tube or protective gas contacts, in which a magnetic flux is driven over the contact springs for actuation, which causes the contraction the contact springs causes. A platinum-tungsten alloy that contains about 5 fl / o tungsten and 95% platinum can then be used as the contact material. Likewise, one could also use an alloy of palladium and silver that contains approximately equal parts of these two materials. Such contact materials are known and are widely used.
Hat nun die in der Fig. 1 dargestellte Kontaktanordnung eine Gleichspannung zu schalten, so entsteht eine Materialwanderung, die in Abhängigkeit von der Stromrichtung das Kontaktmaterial von der einen Seite des Kontaktes zu der anderen Seite wandern läßt. Da nun das Kontaktmaterial in Form von so dünnen Platten 3 und 4 auf den Zungen 1 und 2 aufgebracht ist, daß sich bei der Materialwanderung praktisch keine Krater bzw. Erhebungen bilden können, geht diese Materialwanderung praktisch so vor sich, daß das Material über eine relativ große Fläche des Kontaktes abgetragen und auf der Gegenseite aufgebracht wird, so daß auf der Gegenseite ein tafelartiger Aufbau entsteht. Dieser Vorgang kann nur so lange währen, wie auf der abgebenden Seite Kontaktmaterial zur Verfügung steht. Wenn dieses Material durch die Materialwanderung verbraucht ist, liegt praktisch das Trägermaterial frei, welches aber infolge seiner entgegegesetzten Materialwanderungsrichtung nicht abgetragen werden kann.Now has the contact arrangement shown in FIG To switch a direct voltage, a material migration occurs, which is dependent from the direction of the current, the contact material migrates from one side of the contact to the other side leaves. Since now the contact material in the form of such thin plates 3 and 4 on the tongues 1 and 2 is applied that practically no craters or elevations can form during the material migration, this material migration practically happens in such a way that the material over a relatively large area of the contact is removed and applied on the opposite side, so that on the opposite side a panel-like structure is created. This process can only last as long as on the donating side Contact material is available. When this material is consumed by material migration is, the carrier material is practically exposed, but which is due to its opposite material migration direction cannot be removed.
Es ergibt sich damit ein Endstadium, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist. Die beiden Kontaktzungen 1 und 2 sind hier der Übersichtlichkeit wegen weiter entfernt voneinander gezeichnet, so daß die gesamte Kontaktfläche der Kontaktzunge 2 sichtbar ist. Von dieser Kontaktzunge 2 ist das Kontaktmaterial, soweit die Kontaktgabe erfolgt, auf die Kontaktschicht 3 übergewandert. Es bildet hier den tafelartigen, schraffiert gezeichneten Aufbau 6. Auf der Kontaktzunge 2 fehlt dementsprechend die gleiche Menge Kontaktmaterial, so daß auf dieser lediglich ein Steg 5 von der ursprünglichen Kontaktschicht 4 (Fig. 1) übriggeblieben ist. In diesem Stadium werden die Kontaktstellen durch den Teil 6 und die Fläche 7 der Kontaktzunge 2 gebildet, so daß sich also als kontaktgerbende Werkstoffe das Kontaktmaterial des Teiles 6 und das Trägermaterial der Zunge 2 gegenüberstehen. This results in an end stage, as in the Fig. 2 is shown. The two contact tongues 1 and 2 are further here for the sake of clarity drawn away from each other so that the entire contact surface of the contact tongue 2 is visible. from This contact tongue 2 is the contact material, insofar as the contact is made, on the contact layer 3 migrated over. Here it forms the panel-like structure 6 shown with hatching. On the contact tongue 2 Accordingly, the same amount of contact material is missing, so that only one web 5 of the original contact layer 4 (Fig. 1) is left over. At this stage the contact points formed by the part 6 and the surface 7 of the contact tongue 2, so that the contact material of the Part 6 and the carrier material of the tongue 2 face.
Es ist damit ein stabiler Zustand hinsichtlich der Materialwanderung bei weiterer Kontaktbetätigung erreicht. Während des ganzen Materialwanderungsvorganges von dem in der F i g. 1 dargestellten Ausgangszustand bis zu dem Zustand gemäß Fig. 2 konnte keinerlei Kraterbildung bzw. Ausbildung von Erhebungen entstehen, so daß also die Kontaktgabe nicht beeinträchtigt war. Das gleiche gilt auch für die weiteren Kontaktbetätigungen nach Erreichen des Zustandes gemäß F i g. 2, da wie erwähnt, die Materialwanderung von diesem Zustand ab zum Stillstand gebracht ist.It is therefore a stable state with regard to the material migration when the contact is actuated further achieved. During the entire material migration process from the one shown in FIG. 1 shown initial state up to the state according to FIG. 2, no crater formation or formation of Elevations arise so that contact was not impaired. The same goes for that too further contact actuations after reaching the state according to FIG. 2, because, as mentioned, the material migration is brought to a standstill from this state onwards.
Sollte die freie Fläche 7 der Zunge 2 infolge entsprechenden Trägermaterials dazu neigen, irgendwelche Fremdstoffe beispielsweise durch Korrosion aufzunehmen, so kann man beispielsweise die Kontaktanordnung in einem hermetisch abgeschlossenen Raum unter Schutzgas unterbringen oder ein Trägermaterial wählen, das den schädlichen Einflüssen Widerstand leistet, beispielsweise ein Edelmetall bzw. eine ein Edelmetall enthaltende Legierung.Should the free surface 7 of the tongue 2 tend to have any Absorb foreign substances, for example through corrosion, so you can, for example, the contact arrangement Place in a hermetically sealed room under protective gas or a carrier material choose one that resists harmful influences, for example a precious metal or an alloy containing a noble metal.
Sollte aus irgendwelchen Gründen nur ein Material für Träger zur Verfügung stehen, dessen Materialwanderungsrichtung ungeeignet ist, so läßt sich dieses Material trotzdem verwenden, wenn man diesem eine Schicht aus einem Material aufbringt, welches die gewünschte Materialwanderungsrichtung besitzt. Es ergibt sich damit ein Kontaktaufbau, der aus einem mit dem betreffenden Material plattierten Träger besteht, auf dem dann zusätzlich noch das Kontaktmaterial aufgebracht ist.If, for whatever reason, only one material is available for wearers, its direction of material migration is unsuitable, this material can still be used if a layer of a material is applied to it, which has the desired direction of material migration. This results in a contact build-up that consists of a carrier clad with the material in question, on which the Contact material is applied.
Eine solche Anordnung ist in der F i g. 3 dargestellt. An den beiden einander gegenüberstehenden Enden der Kontaktzungen 8 und 9 ist jeweils eine Materialschicht 10 und 11 aufgebracht, die eine Materialwanderungsrichtung besitzt, weiche derjenigen des Kontaktmaterials entgegengesetzt gerichtet ist. Die Schichten 10 und 11 sind jeweils mit dem Kontaktmaterial 12 und 13 versehen, das in einer solchen Dicke aufgebracht ist, daß bei Material wanderung innerhalb des Kontaktmaterials keine die Kontaktgabe beeinträchtigenden Krater bzw. Erhebungen entstehen können. Wenn bei diesem Aufbau eine Materialwanderung eintritt, wie sie an Hand der F i g. 2 beschrieben ist, dann .kann schließlich der Zustand eintreten, daß das Kontaktmaterial vollständig zum betreffenden Gegenkontakt gewandert ist, so daß eine freie Zone der Schicht 10 bzw. 11 übrigbleibt. Es tritt in diesem Falle im Prinzip der gleiche Endzustand ein, wie er in der F i g. 2 dargestellt ist, nur daß an der Kontaktstelle, von welcher das Kontaktmaterial weggewandert ist, nicht die Kontaktzunge selbst frei liegt, sondern die Schicht des auf der Kontaktzunge aufgebrachten Materials 10 bzw. 11, das dann wegen seiner Materialwanderungsrichtung die weitere Materialwanderung zum Stillstand bringt. Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Schichten 10 und 11 aus einem Material bestehen können, dasSuch an arrangement is shown in FIG. 3 shown. At the two facing each other At the ends of the contact tongues 8 and 9, a material layer 10 and 11 is applied in each case, which has a material migration direction possesses, which is directed opposite to that of the contact material. The layers 10 and 11 are each with the contact material 12 and 13 provided, which is applied in such a thickness that migration of material within the contact material no craters or elevations that would impair contact can arise. If material migration occurs with this structure, as shown in FIG. 2 is described, then .can finally occur that the contact material completely to relevant mating contact has migrated, so that a free zone of the layer 10 or 11 remains. In this case, in principle, the same final state occurs as in FIG. 2 is shown only that at the contact point from which the contact material has migrated, not the contact tongue itself is exposed, but the layer of the material 10 or 11 applied to the contact tongue, the then brings the further material migration to a standstill because of its material migration direction. It it should also be noted that the layers 10 and 11 can consist of a material that
nicht nur das Erfordernis der gewünschten Materialwanderungsrichtung erfüllt, sondern darüber hinaus als Schutz gegen Kontaktverunreinigungen bzw. Korrosion dient.not just the requirement of the desired direction of material migration fulfilled, but also as protection against contact contamination and corrosion serves.
Claims (3)
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