DE1558689C

DE1558689C - Alloy for erosion-proof electrical contacts

Info

Publication number: DE1558689C
Authority: DE
Inventors: Teuvo Juhani Attleboro; Hirsbrunner Hans Gottfried South Attleboro; Mass. Santala (V.StA.)
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Publication date: 1972-10-19

Description

1515th

Die Erfindung bc'rifft eine Legierung für abbrandsichere elektrische Kontakte aus Silber, Kadmiumoxid und einem das Kadmiumoxid dispergierenden Zusatz.The invention applies to an alloy for erosion-proof electrical contacts made of silver, cadmium oxide and a cadmium oxide dispersing agent Additive.

Es ist bereits bekannt, Silber mit Kadmium unter Hinzufügung von Kobalt zur Herstellung von elektrischen Kontakten zu legieren. Im alleemeinen werden das Silber, das Kadmium und der Kobaltzusatz zusammengeschmolzen und in geeignete Gießformen gegossen, um so Masseln oder Barren herzustellen, aus denen Stangen, Drähte od. dgl. durch Walzen, Ziehen usw. gebildet werden können, aus denen dann die Kontakte in der gewümchten ¹⁷OmI hergestellt wercLn. Das Material wird in e^:ner Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre so lange erwärm bis das Kadmium zu Kadmiumoxid oxydiert. Hierdurch ergibt sich ein Material mit einer geringeren Neigung zu Lichtbogenerosion. Es wird nämlich das geschmolzene Silber durch die dispergieren Teilchen von Kadmiumoxid verstärkt und verfestigt. Diese verstärkende Wirkung wird mit abnehmender Partikelgröße erhöht, und der Kobaltzusatz dient dazu, die Partikelgröße und damit die Lichtbogenerosion und das Kontaktleben herabzusetzen (USA.-Patentschrift 2 932 595).It is already known to alloy silver with cadmium with the addition of cobalt to produce electrical contacts. In general, the silver, the cadmium and the cobalt additive are melted together and poured into suitable molds in order to produce pigs or ingots from which rods, wires or the like can be formed by rolling, drawing, etc., from which the contacts are then in the custom ¹⁷ omI are produced. The material is in ^e: Warming ner oxidized atmosphere containing oxygen so long until the cadmium oxide to cadmium. This results in a material with a lower tendency to arc erosion. Namely, the molten silver is strengthened and solidified by the dispersed particles of cadmium oxide. This reinforcing effect is increased with decreasing particle size, and the addition of cobalt serves to reduce the particle size and thus the arc erosion and the contact life (US Pat. No. 2,932,595).

Um nun einerseits die Härte der entstehenden Legierung zu erhöhen und gleichzeitig andererseits die Feinheit des Kadmiumoxidkorns hercufzusetzen, ist es aus der britischen Patentschrift 1012584 bekanntgeworden, der Silber-Kadmium-Legierung kleine Mengen eines oder mehrerer Elemente hinzuzufügen, deren Oxide eine große Stabil" ät aufweisen, wie Magnesium, Aluminium, Silizium, Beryllium, Kalzium, Titan, Natrium usw. Durch das Hinzufügen eines solchen ein stabiles Oxid besitzenden Metalls ergeben sich Kadmiumoxidkörner von großer Feinheit, und gleichzeitig erhält die Legierung eine große Härte. Eine Legierung mit Silber plus 7% Kadmidm plus 0,2% Magnesium ergab eine Vickershärte von 150 bis 160 kg/mm². Bei einem Zusatz von 0,5% Magnesium erhöhte sich die Vickershärte auf 200 kg/mm².In order to increase the hardness of the resulting alloy on the one hand and to increase the fineness of the cadmium oxide grain on the other hand, it has become known from British patent specification 1012584 to add small amounts of one or more elements to the silver-cadmium alloy, the oxides of which are highly stable such as magnesium, aluminum, silicon, beryllium, calcium, titanium, sodium, etc. The addition of such a stable oxide metal results in cadmium oxide grains of great fineness and at the same time the alloy becomes very hard. An alloy with silver plus 7% Kadmidm plus 0.2% magnesium resulted in a Vickers hardness of 150 to 160 kg / mm ^2. With an addition of 0.5% magnesium, the Vickers hardness increased to 200 kg / mm ² .

Es wurde nun überraschend festgestellt, daß auch bei größerem Kadmiumoxidanteil durch verhältnismäßig geringe Zusätze besonders günstige Eigenschaften, was die Festigkeit anbetrifft, erreicht werden können, so daß die Lichtbogenerosion und das Kontaktkleben entsprechend herabgesetzt wird.It has now been found, surprisingly, that even with a larger proportion of cadmium oxide by relatively small additions particularly favorable properties in terms of strength can be achieved can, so that the arc erosion and the contact sticking is reduced accordingly.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine in bezug auf Herabsetzung der Lichtbogenerosion besonders günstige Legierung der eingangs erwähnten Art zu finden. Diese Aufgabe wird gemäß der Erihdung dadurch gelöst, daß die Legierung au? 15«/« Kadmiumoxid sowie 0,003% Natrium oder 0,005% Beryllium oder 1,0% Palladium als dispergierenden Zusatz, Rest Silber und unvermeidbare Verunreinigungen besteht. Bei diesem Anteil an Kadmiumoxid von 15 % ergaben die geringen Zusätze, wie vorstehend erwähnt, eine überraschende Wirkung in bezug auf Herabsetzung der Lichtbogenerosion und auf Erreichen einer vorteilhaft hohen Härte.The invention is therefore based on the object of reducing arc erosion to find particularly favorable alloy of the type mentioned at the beginning. This task is carried out according to solved the Erihdung that the alloy au? 15% cadmium oxide as well as 0.003% sodium or 0.005% beryllium or 1.0% palladium as dispersing agents There is additive, the remainder silver and unavoidable impurities. With this proportion of cadmium oxide of 15%, the small additions, as mentioned above, had a surprising effect in terms of reducing arc erosion and achieving an advantageously high hardness.

In der Zeichnung ist die Herstellung von elektrischen Kontakten aus der erfindungsgemäßen Legierung des näheren erläuten. Es zeigtThe drawing shows the production of electrical contacts from the alloy according to the invention explain the details. It shows

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Stange aus einer Legierung gemäß der Erfindung, von der zwei Stangenabschnitte abgetrennt sind,Fig. 1 is a side view of a rod from a Alloy according to the invention, from which two rod sections are separated,

F i g. 2 eine schematische Ansicht eines elektrischen Kontaktes, der aus einem Stangenabschnitt gemäß F i g. 1 gebildet ist,F i g. FIG. 2 shows a schematic view of an electrical contact which consists of a rod section according to FIG F i g. 1 is formed,

F i g. 3 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.F i g. 3 is a schematic view of a further embodiment of the invention.

In einer Ausführungsform der Erfindung werden Kadmium (Cd) und Silber (Ag) mit Natrium (Na) als Zusatz geschmolzen und dann zur Bildung eines Barrens in eine Form gegossen. Der Barren wird darm durch Walzen, Ziehen u. dgl. in ein geeignetes Halbzeug umgewandelt, und als Beispiel für ein solches Halbzeug ist in Γ i g. 1 eine Stange 1 gezeigt.In one embodiment of the invention, cadmium (Cd) and silver (Ag) are used with sodium (Na) as Additive melted and then poured into a mold to form an ingot. The ingot becomes intestinal converted into a suitable semi-finished product by rolling, drawing and the like, and as an example of such Semi-finished product is in Γ i g. 1 shows a rod 1.

Das Halbzeug wird dann eine oder mehrere Stunden lang in einer Sauerstoffatmosphäre bei erhöhter Temperatur, beispielsweise 815⁰C. wärmebehandeh. Die Zeit und die Temperatur können dabei geändert werden, jedoch werden sie vorteilhaft so gewählt, daß sie ausreichen, um das Kadmium in einer praktisch brauchbaren Zeit zu oxydieren, wobei solche Faktoren, wie Dicke des Halbzeugs, Schmelztemperatur u. dgl., zu berücksichtigen sini. Das Kadmiurr nimmt dann die Form einer Vielzahl von Kadmiumoxidpartikeln an, die in der Silbennatrix, in der der Natriumiusatz enthalten ist, verteilt sind. Der Natriumzusatz wirkt in ähnlicher oder 5"-.icher V.'eise, doch noch vorteilhafter als Kobalt, und bewirkt verbesserte Eigenschaften in bezug auf Lichtbogenerosion mit günstigeren oder mindestens gleichen iiontaktwiderständen. Von einem Stangenabschnitt 3 des Halbzeugs werden Kontakte gebildet, wie sie bei 5 in F i g. 2 beispielsweise dargestellt sind. Die Kontakte können durch eine Schlagmaschine oder andere Einrichtungen entsprechend verformt werden. Bei einem anderen bevorzugten Verfahren können die Kontakte 5 aus dem Halbzeug 1 vor der Oxydation so gebildet werden, daß die Oxydation in den Kontakten 5 selbst durchgeführt wird.The semi-finished product is then heat-treated for one or more hours in an oxygen atmosphere at an elevated temperature, for example 815 ^{° C.} The time and temperature can be changed, but they are advantageously chosen so that they are sufficient to oxidize the cadmium in a practically useful time, taking into account such factors as the thickness of the semi-finished product, melting temperature and the like . The Kadmiurr then takes the form of a multitude of cadmium oxide particles distributed in the syllable matrix in which the sodium additive is contained. The addition of sodium has a similar or 5 "effect, but even more advantageously than cobalt, and brings about improved properties with regard to arc erosion with more favorable or at least the same iontact resistance. Contacts are formed from a rod section 3 of the semi-finished product, as in 5 are shown for example in Fig. 2. The contacts can be deformed accordingly by an impact machine or other means In another preferred method, the contacts 5 can be formed from the semifinished product 1 before the oxidation so that the oxidation occurs in the contacts 5 is carried out itself.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 wird der Legierungsbarren zu Streifen 7 verformt, die mit Lagen aus Feinsilber 9 verbunden werden, worauf dann der so gebildete Streifen in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre erwärmt wird, um nun die Schicht 7 im Inneren zu oxydieren. Anschließend wurde der Streifen 7 in flüssiger Phase mit einem Grundmetallstreifen 13, beispielsweise aus Messing, Berylüumkupfer, Phosphorbronze od. dgl. verbunden oder mit diesem durch Lötplättchen verlötet. Schließlich werden dann die einzelnen Kontakte 15 aus diesem Streifen gebildet.In a further embodiment according to FIG. 3 the alloy ingot is deformed into strips 7, which are connected with layers of fine silver 9, whereupon the strip thus formed in one Oxygen-containing atmosphere is heated to now oxidize the layer 7 inside. Subsequently the strip 7 was in the liquid phase with a base metal strip 13, for example made of Brass, Berylüumkupfer, phosphor bronze od. The like. Connected or soldered to this by soldering platelets. Finally, the individual contacts 15 are then formed from this strip.

Zwar ergeben die Beryllium- und Palladium-Zusätze nicht ebenso gute Resultate wie der Natriumzusatz, doch sind alle den Legierungen überlegen, die bei der Verwendung von Kobalt auftreten. Warum die hier erwähnten Zusätze Wirkungen haben, die günstiger als die von Kobalt sind, ist nicht bekannt,Although the beryllium and palladium additives do not give as good results as the sodium addition, however, all are superior to the alloys that appear when using cobalt. why the additives mentioned here have effects that are more favorable than those of cobalt is not known,

doch konnten die Verbesserungen in der Praxis festgestellt werden.but the improvements could be seen in practice will.

In einer weiteren Ausführungsfonn der Erfindung werden Silber und Kadmiumoxid in Pulverfonn mit einem pulverförmigen Zusatz (Natrium, Beryllium oder Palladium) miteinander gemischt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist kerne Oxydation erfoiderlich. Es sei darauf hingewiesen, daß Silber, Kadmium und Natrium, Beryllium oder Palladium eine gewisse Menge von Verunreinigungen enthalten können, wie sie in handelsüblichen oder Reaktionsqualitäten bei diesen Materiaüen gefunden wurden. Diese Verunreinigungen sind jedoch nicht die hier beschriebenen Zusätze.In a further embodiment of the invention powdered silver and cadmium oxide with a powdery additive (sodium, beryllium or palladium) mixed together. In this embodiment of the invention there is no oxidation satisfactory. It should be noted that silver, cadmium and sodium, beryllium or palladium may contain a certain amount of impurities as found in commercial or reactive grades in these materiaüen. These impurities are not here, however described additives.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Alloy for erosion-proof electrical contacts made of silver, cadmium oxide and the S Cadmium oxide dispersing additive, consisting of 15 Vo cadmium oxide and 0.003% sodium or 0.005% beryllium or 1.0% palladium as a dispersing additive2, the remainder being SUber and unavoidable Impurities.