DE1224938B

DE1224938B - Corrosion and tarnish-resistant coating made of a tin alloy

Info

Publication number: DE1224938B
Application number: DEA44204A
Authority: DE
Inventors: Goesta Ericsson; Ain Treufeldt; Henry Pennloev; Sven Hedman
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1962-10-13
Filing date: 1963-10-03
Publication date: 1966-09-15
Also published as: NL299160A

Description

Korrosions- und anlaufbeständiger Überzug aus einer Zinnlegierung Die Erfindung betrifft einen korrosionsbeständigen Überzug aus einer Zinnlegierung für Metallflächen, insbesondere der Kontaktflächen elektrischer Kontaktgeräte.Corrosion and tarnish-resistant coating made from a tin alloy The invention relates to a corrosion-resistant coating made from a tin alloy for metal surfaces, especially the contact surfaces of electrical contact devices.

Es ist bekannt, Kontakte, die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung als Grundmetall bestehen, mit versilberten Oberflächen zu versehen, um den übergangswiderstand zwischen den eigentlichen Kontaktflächen niedrig zu halten. Aus praktischen Gründen wird. dabei in der Regel das ganze Kontaktstück versilbert und nicht nur die Teile, an denen der Stromübergang stattfindet. In korrodierender Atmosphäre, besonders in einer Atmosphäre, die Schwefelverbindungen enthält, wird die Silberoberfläche unter Bildung von Silberverbindungen angegriffen, besonders von Silbersulfid, das abblättern und dann erheblich die Funktion der Kontakte beeinflussen kann. Ab- fällende Teile des Überzugs können unter anderem Überleitungen verursachen, weil Silbersulfid ein verhältnismäßig guter elektrischer Leiter ist.It is known to provide contacts made of copper or a copper alloy as the base metal with silver-plated surfaces in order to keep the contact resistance between the actual contact surfaces low. For practical reasons. As a rule, the entire contact piece is silver-plated and not just the parts where the current transfer takes place. In a corrosive atmosphere, especially in an atmosphere that contains sulfur compounds, the silver surface is attacked with the formation of silver compounds, especially silver sulfide, which can flake off and then significantly affect the function of the contacts. Falling off parts of the coating can cause conduction, among other things, because silver sulfide is a relatively good electrical conductor.

Um die Bildung von Silberverbindungen zu verhindern, ist es bekannt, die Silberoberflächen der Kontaktteile mit einem schützenden Überzug aus einer Legierung aus Zinn und Nickel oder Zinn und Kobalt zu versehen. Es ist auch bekannt, eine schützende Zinnlegierung, die einen höheren übergangswiderstand als Silber hat, in so dünnen Schichten auf die im Verhältnis zueinander beweglichen Kontaktteile eines Kontaktgerätes aufzubringen, daß die Legierung an den eigentlichen Kontaktflächen der Kontaktteile schnell abgenutzt wird, wenn der eine Teil in den anderen eingeführt wird. Auf diese Weise wird das darunterliegende Silber freigelegt, und der Übergangswiderstand wird erniedrigt.In order to prevent the formation of silver compounds, it is known the silver surfaces of the contact parts with a protective coating made of an alloy made of tin and nickel or tin and cobalt. It is also known to be a protective tin alloy, which has a higher contact resistance than silver, in such thin layers on the contact parts that are movable in relation to one another Apply a contact device that the alloy on the actual contact surfaces the contact parts wear out quickly when one part is inserted into the other will. In this way, the underlying silver is exposed, and the contact resistance is humiliated.

Es hat sich gezeigt, daß die genannten Zinnlegierungen keine befriedigende Beständigkeit haben, unter ariderem nicht gegen feuchtes Chlorgas und organische Säuren, wie z. B. Essigsäure. Feuchtes Chlorgas ist beispielsweise in Zellulosefabriken mit angeschlossenen Bleichanlagen vorhanden; in solchen Anlagen bieten also die bekannten Überzüge keinen ausreichenden Schutz. Mit einem Überzug nach der Erfindung werden dagegen die genannten Mängel der bisher bekannten Überzüge aus Zinnlegierungen beseitigt oder beträöhtlich vermindert.It has been shown that the tin alloys mentioned are unsatisfactory Have resistance, among other things not to moist chlorine gas and organic Acids such as B. acetic acid. Moist chlorine gas is for example in cellulose factories with connected bleaching plants available; in such systems offer the known coatings do not provide adequate protection. With a coating according to the invention on the other hand, the mentioned shortcomings of the previously known tin alloy coatings eliminated or considerably reduced.

Die Erfindung geht von einem Überzug aus mit einer Schichtdicke bis 50 #t aus einer Zinnlegierung aus 40 bis 85,%, vorzugsweise 60 bis 70% Zinn und 15 bis 60,%, vorzugsweise 30 bis 40% Nickel und/oder Kobalt für einen Gegenstand, dessen Flächen aus einem gegen korrodierende Angriffe, besonders durch Chlorgas,' organische Säuren und eine Schwefelverbindungen enthaltende Atmosphäre, empfindlichen Werkstoff, z. B. Silber, bestehen. Dieser Überzug ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die überzugslegierung zusätzlich noch 0,01 bis 1'%, vorzugsweise 0,05 bis 0,3% Kadmium enthält. Durch den Zusatz von Kadmium wird erreicht, daß der Überzug nicht oder nur unbedeutend von Chlorgas und organischen Säuren angegriffen wird. Was den Widerstand gegen andere Chemikalien, wie Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxyd, Ammoniak, Stickoxyde u. a. m., betrifft, ist der erfindungsgemäße Überzug mindestens gleichwertig mit entsprechenden Überzügen ohne Kadmiumgehalt.The invention is based on a coating with a layer thickness of up to 50 #t from a tin alloy of 40 to 85%, preferably 60 to 70% tin and 15 to 60%, preferably 30 to 40% nickel and / or cobalt for an object, whose surfaces are made of one against corrosive attack, especially by chlorine gas, ' organic acids and an atmosphere containing sulfur compounds Material, e.g. B. silver exist. According to the invention, this coating is characterized in that that the coating alloy is also 0.01 to 1%, preferably 0.05 to 0.3% Contains cadmium. The addition of cadmium ensures that the coating does not or is only insignificantly attacked by chlorine gas and organic acids. What the Resistance to other chemicals such as hydrogen sulfide, sulfur dioxide, ammonia, Nitrogen oxides and others m., the coating according to the invention is at least equivalent with corresponding coatings without cadmium content.

Es ist zweckmäßig, einen Kadmiumgehalt bis. zu 0,3 %, vorzugsweise ungefähr 0,05 bis 0,3,%, zu verwenden. Ein besonders vorteilhafter Kadmiumgehalt im Überzug ist ungefähr 0,1,%. Die Dicke der Schichten des Überzugs kann ohne Nachteil bis zu 50 [, betragen. In den meisten Anwendungsarten gibt aber eine Schichtdicke bis zu 20 #t einen völlig zufriedenstellenden Schutz. Oft kann die Schichtdicke wesentlich geringer sein, und zwar von der Größenordnung von einigen Mikron. In dem speziellen Fall, wo der erfindungsgemäße Überzug für Kontaktgeräte. verwendetw*d,: die zwei im Verhältnis zueinander bewegliche Kontaktteile mit Silberflächen enthalten, wie z. B. Stromsteller, Kontaktoren, Sicherungen und Sicherungssockel usw., und wo man wünscht; :daß der Überzug : aü! den Kontaktflächen -.der Kontaktteile schnell abgenutzt werden soll, um die darunterliegeriden Silberflächen freizulegen, ist es - zweckmäßig;.. dünne Überzüge zu verwenden, vorzugsweise mit einer Schichtdicke -von 0,5 bis 5 #t.It is advisable to have a cadmium level up to. 0.3%, preferably about 0.05 to 0.3% to be used. A particularly beneficial level of cadmium in the coating is about 0.1%. The thickness of the layers of the coating can be adjusted without any disadvantage up to 50 [. In most types of application, however, there is a layer thickness up to 20 #t of completely satisfactory protection. Often the layer thickness can be much smaller, on the order of a few microns. In the special case where the coating according to the invention for contact devices. used w * d ,: which contain two relatively movable contact parts with silver surfaces, such as B. power controllers, contactors, fuses and fuse bases, etc., and where one wishes; : that the coating: aü! the contact surfaces - the contact parts quickly is to be worn down to expose the silver surfaces underneath it - expedient; .. to use thin coatings, preferably with a layer thickness -from 0.5 to 5 #t.

Die Erfindung ist im folgenden durch Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Als Beispiel ist eine Schmelzsicherung gewählt, die aus einem festen und einem beweglichen Teil besteht.The invention is indicated below by means of exemplary embodiments explained in more detail on the drawing. A fuse is selected as an example, which consists of a fixed and a movable part.

F i g. 1 zeigt dabei den festen Teil der Schmelzsicherung, F i g. 2 ihren beweglichen Teil und F i g. 3 die Sicherung mit dem beweglichen Teil eingeschoben in den festen Teil.F i g. 1 shows the fixed part of the fuse, FIG. 2 their moving part and F i g. 3 the safety device with the moving part inserted in the fixed part.

Der feste Teil 10 der Schmelzsicherung ist gemäß F i g. 1 mit zwei Federkontakten 11 ausgerüstet, die aus Platten 12 mit Schrauben 13 bestehende Anschlüsse haben. Die Teile 11 und 12, die aus einer Kupferlegierung als Grundmetall bestehen, sind versilbert und auf eine Porzellanplatte 14 mit zwei Befestigungslöchern 15 montiert. Die Federkontakte können durch eingelegte Druckfedern aus Stahl verstärkt sein. Der Teil 10 kann an eine Schiene oder einen anderen Leiter, der mit KabeIschuhen ausgerüstet sein kann, mit oder ohne Verwendung einer hötung angeschlossen werden. Die Teile 11 und 12 sind gemäß der Erfindung mit einem erfindungsgemäßen dünnen Überzug versehen, z. B. einer 2 #t dicken Schicht einer Zinn-Nickel-Kadmium-Legierung, z. B. aus annähernd 65% Zinn, annähernd 35% Nickel und 0,1% Kadmium.The fixed part 10 of the fuse is shown in FIG. 1 equipped with two spring contacts 11, which have connections consisting of plates 12 with screws 13. The parts 11 and 12, which consist of a copper alloy as the base metal, are silver-plated and mounted on a porcelain plate 14 with two fastening holes 15. The spring contacts can be reinforced by inserted steel compression springs. The part 10 can be connected to a rail or other conductor, which can be equipped with cable lugs, with or without the use of a hose. The parts 11 and 12 are provided according to the invention with a thin coating according to the invention, e.g. B. a 2 #t thick layer of a tin-nickel-cadmium alloy, e.g. B. from approximately 65% tin, approximately 35% nickel and 0.1% cadmium.

Der bewegliche Teil 16 der Schmelzsicherung, der in F i g. 2 gezeigt ist, besteht aus einer Patrone mit einem Mantel 17 aus Steatit oder ähnlichem isolierendem Material und festgespannten Endscheiben 18 mit Messerkontakten 19. Die letztgenannten bestehen aus einer Kupferlegierung als Grundmetall und sind an den Oberflächen versilbert. Das Schmelzmetall kann aus Silber bestehen und ist an den Endkontakten festgeklemmt und in ein Löschpulver eingebettet. Die Patrone ist weiter mit Haltenasen 20 für nicht gezeigte Patronengriffe ausgerüstet, mit welchen die Patronen eingesetzt und herausgenommen werden. Die Silberflächen der Messerkontakte 19 sind gemäß der Erfindung mit einem erfindungsgemäßen Überzug aus einer Zinn-Nickel-Kadmium-Legierung derselben Art und derselben Dicke wie die versilberten Flächen des festen Teils 10 nach F i g. 1 versehen.The movable part 16 of the fuse, which is shown in FIG. 2, consists of a cartridge with a jacket 17 made of steatite or similar insulating material and clamped end disks 18 with blade contacts 19. The latter consist of a copper alloy as the base metal and are silver-plated on the surfaces. The molten metal can consist of silver and is clamped to the end contacts and embedded in an extinguishing powder. The cartridge is further equipped with retaining lugs 20 for cartridge handles, not shown, with which the cartridges are inserted and removed. According to the invention, the silver surfaces of the blade contacts 19 are coated with a tin-nickel-cadmium alloy of the same type and thickness as the silver-plated surfaces of the solid part 10 according to FIG. 1 provided.

Wenn die Patrone 16 in den festen Teil 10 der Sicherung gemäß F i g. 3 eingeführt wird, wird der Überzug aus der Zinn-Nickel-Kadmium-Legierung auf den Flächen der Kontaktteile, die gegeneinander gleiten, abgenutzt, wodurch die darunterliegenden Silberflächen für den Stromdurchgang freigelegt werden. Bei den Flächen der Kontakte, die nicht zum Stromdurchgang dienen, bleibt der Überzug erhalten, und sie werden gegen Angriff von korrodierenden Gasen geschützt. Es ist natürlich nach der Erfindung möglich, wenn man einen größeren Übergangswiderstand zwischen den Teilen zuläßt, die den Kontakt zustande-bringen,--den Überzug beträchtlich"dicker als in dem vorhin beschriebenen Fall zu machen, so daß der Überzug auf den gegeneinander gleitenden Flächen der Kontaktteile nicht abgenutzt wird.When the cartridge 16 is in the fixed part 10 of the fuse according to F i G. 3 is introduced, the coating is made of the tin-nickel-cadmium alloy the surfaces of the contact parts, which slide against each other, worn, whereby the underlying silver surfaces are exposed for the passage of current. Both Areas of the contacts that are not used for the passage of current, the coating is retained, and they are protected against attack by corrosive gases. It is natural possible according to the invention if you have a larger contact resistance between allows the parts that make contact - the coating is considerably thicker than to make in the case described above, so that the coating on each other sliding surfaces of the contact parts is not worn.

Das Aufbringen von erfindungsgemäß zu verwendenden Zinn-Nickel-Kadmium-Legierungen._ auf die oben beschriebenen Teile der Schmelzsicherung kann derart vor: sich gehen, daß die versilberten Teile in einen Elektrolyten getaucht werden, der in wäßriger Lösung pro Liter 50 g SaC12 * 2 H20, 225 g NiC12 ' 6 1-120, 25 g CdC12 - 2 1120, 40 g NH4HF2 und 35 g 35d/oiges H.N enthält. Als Anode dienen dabei separate Anoden aus Nickel und als Kathode die eben genannten Sicherungsteile. Die Elektrolyse kann mit Vorteil bei 70° C erfolgen, z. B. mit einer kathodischen Stromdichte- von 0,5 A/dm2. Um eine Schichtdicke des Überzugs von 2 #t zu erreichen, ist eine Behandlungszeit von etwa 12 Minuten ausreichend.The application of tin-nickel-cadmium alloys to be used according to the invention. You can do the following on the parts of the fuse described above: that the silver-plated parts are immersed in an electrolyte that is water-based Solution per liter 50 g SaC12 * 2 H20, 225 g NiC12 '6 1-120, 25 g CdC12 - 2 1120, Contains 40 g of NH4HF2 and 35 g of 35% H.N. Separate anodes serve as the anode made of nickel and as the cathode the fuse parts just mentioned. Electrolysis can take place advantageously at 70 ° C, z. B. with a cathodic current density of 0.5 A / dm2. In order to achieve a coating layer thickness of 2 #t, there is a treatment time of about 12 minutes is sufficient.

Der Überzug auf den Silberflächen der Teile 11 und 12 auf dem festen Teil 10 sowie der Teile 19 auf dem beweglichen Teil 16 kann auch aus einer entsprechenden Legierung bestehen, in der Nickel ganz oder teilweise durch Kobalt ersetzt worden ist, z. B. einer Legierung, die aus annähernd 6511/o Zinn, annähernd 35% Kobalt und 0,111/o Kadmium besteht, oder einer Legierung, bestehend aus annähernd 65 0/0 Zinn, annähernd 25% Nickel, annähernd 1011/o Kobalt und 0,1% Kadmium. Diese erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen, die Kobalt bzw. Kobalt und Nickel zusammen enthalten, können in analoger Weise wie die weiter oben beschriebene Zinn-Nickel-Legierung galvanisch aufgebracht werden unter Verwendung desselben Elektrolyten, in welchem NiCl2 - 6H20 ganz bzw. teilweise gegen C0C12 * 6 H20 ausgetauscht worden und die Nickelanode ganz oder teilweise durch eine Kobaltanode ersetzt worden ist. Bei Austausch von NiC12 - 6 H20 gegen CoC12 - 6 11,0 ist es zweckmäßig, eine niedrigere Stromdichte zu verwenden.The coating on the silver surfaces of the parts 11 and 12 on the fixed part 10 and the parts 19 on the movable part 16 can also consist of a corresponding alloy in which nickel has been completely or partially replaced by cobalt, e.g. B. an alloy consisting of approximately 6511 / o tin, approximately 35% cobalt and 0.111 / o cadmium, or an alloy consisting of approximately 65% tin, approximately 25% nickel, approximately 1011 / o cobalt and 0, 1% cadmium. These alloys to be used according to the invention, which contain cobalt or cobalt and nickel together, can be galvanically applied in a manner analogous to the tin-nickel alloy described above using the same electrolyte in which NiCl2 - 6H20 completely or partially against C0C12 * 6 H20 has been replaced and the nickel anode has been completely or partially replaced by a cobalt anode. When replacing NiC12 - 6 H20 with CoC12 - 6 11.0, it is advisable to use a lower current density.

Auch wenn die Erfindung im einzelnen für den Fall beschrieben worden ist, daß der behandelte Gegenstand aus einem Kontaktgerät besteht, ist es offenbar, daß sie auch bei Behandlung von anderen Gegenständen verwendet werden kann, z. B. Ziergegenständen, Bestecken usw. mit Silberflächen. Es ist auch offenbar, daß Gegenstände mit anderen Flächen als Silberflächen gemäß der Erfindung geschützt werden können, z. B. Gegenstände mit Flächen aus anderem metallischem Material, wie z. B. Kupfer, Messing- und Bronzelegierungen, die durch Schwefelverbindungen, Chlorverbindungen, organische Säuren, Stickoxyde, Ammoniak und andere korrosive Stoffe angegriffen werden können.Even if the invention has been described in detail for the case is that the treated object consists of a contact device, it is evidently that it can also be used in the treatment of other objects, e.g. B. Ornaments, cutlery, etc. with silver surfaces. It is also evident that objects can be protected with other surfaces than silver surfaces according to the invention, z. B. Objects with surfaces made of other metallic material, such as. B. copper, Brass and bronze alloys, which are produced by sulfur compounds, chlorine compounds, attacked organic acids, nitrogen oxides, ammonia and other corrosive substances can be.

Claims

Claims: 1. Corrosion and tarnish-resistant coating of a Layer thickness up to 50 R, made of a tin alloy from 40 to 8504, preferably 60 up to 70% tin and 15 to 6011 / o, preferably 30 to 4011 / o nickel and / or cobalt for an object whose surfaces are resistant to corrosive attack, especially by chlorine gas, organic acids and an atmosphere containing sulfur compounds, sensitive material, e.g. B. silver exist, thereby .g e k e n n -z e i c h n e t ,, that the coating alloy is additionally 0.01 to 1'1 / o, preferably Contains 0.05 to 0.3% cadmium.

2. Use of a coating according to claim 1 with a layer thickness of 0.5 to 5 [, for corrosion and tarnishing protection of the silver surfaces two in relation to each other movable contact parts of an electrical contact device. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1019 016.