DE1514889B2

DE1514889B2 - Zusammengesetzter kontaktniet

Info

Publication number: DE1514889B2
Application number: DE19651514889
Authority: DE
Inventors: Childress B Export Pa Gwyn jun (V St A)
Original assignee: Talon Ine , Meadville, Pa (V St A )
Priority date: 1964-12-23
Filing date: 1965-11-12
Publication date: 1971-08-12
Also published as: GB1048520A; DE1514889A1; FR1464955A

Description

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Die Erfindung betrifft einen zusammengesetzten der Überzug aus Lot zur Herstellung einer Löt-Kontaktniet, welcher durch Kaltpreßschweißen aus '.. Verbindung zwischen Kontaktniet: und Kontaktträger;

einem Draht und einem Kontaktstück unter Anwen- an der Berührungsstelle mit dem Gegenkontakt ist

dung eines Druckes von mindestens 140 ikp/cm²: und in bekannter Weise ein Kontaktstück vorgesehen,

bei einer Geschwindigkeit des beweglichen Teils des 5 Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der

Preßwerkzeugs von mindestens 25 cm/Sek. her- Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In

gestellt ist. der Zeichnung zeigt

Derartige elektrische Kontaktniete müssen einen Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines geringen elektrischen Übergangswiderstand an ihrer erfindungsgemäßen Kontaktniets,
Verbindung mit dem Träger, beispielsweise einer io Fig. 2 einen Axialschnitt des Kontaktniets nach Kontaktfeder, aufweisen. In gewissen Fällen kann Fig. 1 in.größerem Maßstab,
durch die bei der Vernietung ausgeübte Quetschkraft . . Fig. 3 !einen Längsschnitt eines Drahtabschnitts bereits eine hinreichende Kontaktgabe zwischen mit Überzug, der den Ausgangskörper des Kontakt-Träger und Kontaktniet erreicht werden. Eine solche niets bildet,

Verbindung kann aber insbesondere nach längerem 15 Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie4-4 gemäß

Betrieb durch Oxydations- und SuIfatisierungs- F i g. 3,

erscheinungen an den Trennflächen einen sich ständig F i g. 5 drei verschiedene Herstellungsstufen wäh-

erhöhenden Übergangswiderstand erhalten, wobei die rend der Festlegung eines Kontaktniets an einem

Verschlechterung der Kontaktgabe noch'durch Er- Träger.

wärmungserscheinungen an der Übergangsstelle ver- 20 Jeder der in F i g. 1 und 2 gezeigten Kontaktniete

schlechtert werden kann. Auch elektrolytische Er- 11 und 11a umfaßt einen Schaft 12 und einen Kopf

scheinungen zwischen den aus in der Spannungsreihe 13. Der Niet 11α unterscheidet sich von dem Niet 11

auseinanderliegenden Metallen bestehenden Kontakt- dadurch, daß-däs· freie--Έηαε⁷ des Schaftes 12 mit

niet und Träger können zu einer Verschlechterung einer allgemein konischen Vertiefung 14 versehen ist,

des Übergangswiderstandes führen. Aus diesem 25 die vorgesehen werden kann, um das Anstauchen

Grunde ist es häufig erforderlich, eine Lötverbin- des Niets zu erleichtern, wenn.,der Niet mit dem

dung zwischen Kontaktniet und Träger herzustellen, zugehörigen Kontaktträger "-verbunden werden soll,

um eine dauerhafte Festlegung mit geringem und Gernäß Fig. 2 umfaßt der Schaft 12 einen.. Kern

konstant bleibendem Übergangswiderstand zu erhal- 15 und einen auf geeignete Weise auf den. Kern

ten. Infolge ungleichmäßiger Benetzung der Beruh- 30 aufgebrachten Überzug aus einem Lot 16. Der Kopf

rungsflächen von Kontaktniet und Träger durch das 13 des" Niets umfaßt'ebenfalls einen Kern ISb, der

Lot ist jedoch eine vollständige ununterbrochene sich an den Kern 15 des Schaftes anschließt sowie ein

Lötverbindung zwischen Kontaktniet und Träger Kontaktstück 17, das sich über die ganze obere Seite

schwer herzustellen, und insbesondere lassen sich- bzw. die Arbeitsfläche¹ des Kopfes erstreckt/Gemäß

Fehlstellen nach erfolgter Lötung nur schwer oder 35 F i g. 2 umfaßt der Kopf 13 des Niets ferner einen

unter Zuhilfenahme von Werkstoffprüfgeräten fest- Teil 16 a des Überzugs, der sich an den Überzug 16

stellen. des Schaftes anschließt, wobei der Teil 16 a des

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Überzugs die ganze Unterseite, des Nietenkopfes

die elektrische und mechanische Verbindung zwi- überdeckt. Dieser Teil des Überzugs umfaßt ferner

sehen Kontaktniet und Träger zu verbessern und 40 einen Abschnittl6&, der zwischen dem Material des

die Herstellung einer durchgehenden ununterbroche- Kontaktstücks und dem Material des Nietenkörpers

nen Lötverbindung an den. Berührungsstellen ,zu nahe'dem Rand des Kontaktstückes 17 und. unter

erleichtern. diesem Rand liegt. Wenn man einen zusammen-

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gesetzten Niet dieser Art bei der Herstellung von (Q gelöst, daß der Draht einen Überzug aus einem Lot 45 Kontaktaggregaten verwendet, /.wird eine optimale aufweist, welches beim fertigen Niet den Schaft . Bindung zwischen dem Niet und dem Kontaktträger und die Unterseite des Kopfes bedeckt, so daß der erzielt, ohne daß eine Verunreinigung der Arbeits-Niet für eine nach Herstellung einer mechanischen fläche des Kontaktes eintritt.

Verbindung mit einem Kontaktträger auszuführende Die zusammengesetzten,Kpntaktniete nach Fig. 1

Lötung vorbereitet ist. ^; ' ' 50 und 2 werden in der Weise hergestellt, daß ein Draht

Durch diese Ausbildung des Kontaktnietes wird nach F i g. 3 und 4 im kalten Zustand mit einem gewährleistet, daß bei entsprechender Vorbearbeitung hier nicht gesondert dargestellten Kontaktstück von des Trägers (Entfetten der Lötstelle u. dgl.) eine . geeigneter Form durch Kaltpreßschweißen verbunvollständige Verlötung an der Berührungsfläche ein- den wird. Der hier gezeigte zusammengesetzte Draht fach dadurch erhalten werden kann, daß der am Trä- '55 umfaßt einen Kern 150, der aus Kupfer, einer Kupferger vernietete Kontaktniet zusammen mit dem Träger legierung, Stahl, Nickel, Monelmetall (z. B. etwa 60 auf die Fließtemperatur des Lotes erwärmt wird. bis 65 Gewichtsprozent Nickel, 23 bis 30 Gewichts-

Es sind zwar Kontaktniete, bestehend aus einem . prozent Kupfer, 2 bis 3,5 Gewichtsprozent Eisen Kern und einem auch den Schaft bedeckenden und 0,10 bis 0,50 Gewichtsprozent Silizium oder Überzug, bekannt, jedoch ist dieser Überzug ledig- 60 Mangan) oder aus Aluminium bestehen kann. Der lieh aus Gründen der Kontaktgabe vorgesehen und Kern 150 ist auf geeignete Weise mit einem Überzug besteht z. B. aus einem Edelmetall wie Silber oder 160 versehen, der aus Silber, Zinn oder einem Zinn-Gold, während der Kern aus einem unedleren Metall, Blei-Lot bestehen kann. Man kann verschiedene z. B. Kupfer, besteht. Diese Überzüge, die der auf- bekannte Arten von Silberlot verwenden; besonders tretenden Lichtbogen wegen abbrandfest sein müs- 65 gute Ergebnisse werden erzielt, wenn man ein Silbersen, sind jedoch in keiner Weise geeignet, eine lot verwendet, das etwa 45 Gewichtsprozent Silber Lötverbindung mit dem Träger zu vereinfachen. enthält, ferner 15 Gewichtsprozent Kupfer, 15 Ge-

Bei dem Kontaktniet nach der Erfindung dient wichtsprozent Zink und 24 Gewichtsprozent Kad-

mium; dieses Lot hat einen Schmelzpunkt von etwa 605° C, einen elektrischen Widerstand von etwa 20 Mikroohm/cm³ und eine Brachfestigkeit (Zug) von etwa 1400 kg/cm². Im Fall der zinnhaltigen Hartlötmittel ist es zweckmäßig, mit reinem Zinn zu arbeiten (Schmelzpunkt etwa 230° C; elektrischer Widerstand 11,5 Mikroohm/cm³; Zugfestigkeit etwa 113 kg/cm²) oder mit Zinn-Blei-Lötmitteln bis herab zu 10% Zinn und 90% Blei (Schmelzpunkt etwa 355⁰C; elektrischer Widerstand etwa 21 Mikroohm/cm³).

Der zusammengesetzte Draht weist gemäß F i g. 3 und 4 eine zusammenhängende äußere Umhüllung 160 auf. Der zusammengesetzte Draht wird auf bekannte Weise hergestellt, z. B. dadurch, daß man einen Kern in einem äußeren Körper aus dem gewünschten Überzugsmaterial formt und die betreffenden Elemente durch Schmieden, Ziehen od. dgl. miteinander verbindet oder daß man den Kern durch ein geschmolzenes Bad aus dem Überzugsmaterial führt und das so mit einem Überzug versehene Kernmaterial durch eine geeignete Ziehoder Schmiedevorrichtung leitet oder daß man den Kern mit Hilfe eines geeigneten Metallisierungsverfahrens mit einem Überzug versieht oder daß man auf den Kern eine Hülle aus dem Überzugsmaterial aufbringt, das in einem geeigneten Bindemittel, z. B. Kollodium, enthalten ist.

Der zusammengesetzte Draht wird im kalten Zustand mit einer Kontaktauflage verbunden, die aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen kann, das sich im kalten Zustand mit den Materialien des Kerns und der Umhüllung verbinden läßt und das so geschmeidig ist, daß es gestaucht werden oder im kalten Zustand fließen kann; man verwendet als Auflage vorzugsweise Silber oder eine Silberlegierung, Platin oder ein anderes Metall der Platingruppe oder eine ein solches Metall enthaltende Legierung oder eine geschmeidige Legierung aus Wolfram, Molybdän, Rhenium, Kadmiumoxyd oder Wolfram oder Molybdänkarbid, z. B. eine Legierung mit 90% Silber und 10% Kadmiumoxyd oder mit 65% Silber und 35% Wolfram. Um die genannten Teile im kalten Zustand miteinander zu verbinden, wird das mit einer starken Stoßwirkung arbeitende atomare Bindeverfahren angewendet, wie es z. B. in dem USA.-Patent 3 151385 beschrieben ist. Bei der Anwendung dieses Verfahrens werden der Kontaktkörper und die Kontaktauflage aufeinandergelegt und Druckkräften von mindestens etwa 140 kg/cm² und vorzugsweise von etwa 2800 bis etwa 21000 kg/cm² ausgesetzt; die mit einer Geschwindigkeit von mindestens etwa 250 mm/Sek. und vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von etwa 500 bis 750 mm/Sek. aufgebracht werden, um die betreffenden Materialien miteinander zu verbinden und sie zu verschweißen.

Der auf diese Weise hergestellte zusammengesetzte Kontaktniet 12 wird mit Hilfe des Verfahrens, dessen Stadien A, B und C in Fig. 5 dargestellt sind, mit einem geeigneten Kontaktträger 18 verbunden. Der Kontaktträger weist eine durchgehende Öffnung 19 auf, deren Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser des allgemein zylindrischen Schaftes des zusammengesetzten Kontaktniets. Der Niet wird zunächst in die Öffnung 19 eingeführt (Stadium B), so daß der Schaft 12 durch die Öffnung ragt, wobei die Teile 16 und 16 a des Überzugs an dem Kontaktträger anliegen und sich zwischen dem Material der Auflage 17 und dem Kernabschnitt 15 a am Rand des Nietenkopfes erstrecken.

Das von dem Kopf 13 abgewandte Ende 21 des Niets wird dann mechanisch gestaucht (Stadium C),

ίο um den Kontaktniet mit dem Kontaktträger zu verbinden; hierbei wird ein Teil des Abschnitts 16 d des Überzugs des Kontaktniets zur Anlage an der Unterseite des Kontaktträgers 18 gebracht. Wenn man dieses Aggregat auf eine Temperatur zwischen etwa 260 und etwa 88O⁰C erhitzt, wobei sich die Temperatur nach dem Schmelzpunkt der Lotlegierung richtet, aus der der Überzug besteht, wird der Kontaktniet mit dem Kontakträger durch einen Lötvorgang fest verbunden, so daß zwischen diesen Teilen eine dauerhafte elektrisch leitende Verbindung entsteht.

Wie schon erwähnt, liegt der Teil 16 δ des Überzugsmaterials unter dem Rand des Auflageteils 17 des Niets, d. h., er überdeckt keinen Teil der Arbeitsfläche des Kontaktes. Wenn der Kontaktniet mit dem Kontaktträger 18 durch Löten verbunden wird, bewirkt das Fließen des Lots eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Auflagematerial 17 und dem Material des Kerns 15, ohne daß jedoch eine Verunreinigung irgendwelcher Teile der Oberseite des Kontaktniets eintritt und ohne daß die wirksame Fläche der Kontaktauflage 17 verkleinert wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Zusammengesetzter Kontaktniet, welcher durch Kaltpreßschweißen aus einem Draht und einem Kontaktstück unter Anwendung eines Druckes von mindestens 140 kp/cm² und bei einer Geschwindigkeit des beweglichen Teils des Preßwerkzeugs von mindestens 25 cm/Sek. hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (150) einen Überzug (160) aus einem Lot aufweist, welches beim fertigen Niet den Schaft (15) und die Unterseite des Kopfes (13) bedeckt, so daß der Niet für eine nach Herstellung einer mechanischen Verbindung mit einem Kontaktträger auszuführende Lötung vorbereitet ist.

2. Kontaktniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (150) aus Kupfer und der Überzug (160) aus Silberlot besteht.

3. Kontaktniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (150) aus Kupfer und der Überzug (160) aus Zinnlot besteht.

4. Kontaktniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (150) aus Kupfer und der Überzug (160) aus einem Zinn-Blei-Lot besteht.

5. Kontaktniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (160) aus einer Legierung besteht, die 45 Gewichtsprozent Silber, 15 Gewichtsprozent Kupfer, 16 Gewichtsprozent Zink und 24 Gewichtsprozent Kadmium enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen