DE1923010A1

DE1923010A1 - Schwachstromschaltkontakt

Info

Publication number: DE1923010A1
Application number: DE19691923010
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Reichelt; Konrad Dr Ruthardt; Hermann Dr Speidel
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1969-05-06
Filing date: 1969-05-06
Publication date: 1971-05-19
Also published as: US3672850A; GB1308021A; CH509645A; DE1923010B2; FR2047327A5

Description

Hanau, den 5. Mai 1969 PA-Dr. Hn/Cl

W. C. Heraeus GmbH, Hanau

Patentanmeldung

"Schwachstromschaltkontakt"

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Schaltkontakte, insbesondere Schutzgasrelaiskontakte, für geringe elektrische Leistungen, sogenannte Schwachstromschaltkontakte.

Schwachstromschaltkontakte werden in zunehmendem Masse in der Fernsprechtechnik, in der elektronischen Steuer- und Regeltechnik, sowie in der Computer- und Raumfahrttechnik verwendet. Diese Schaltkontakte sollen nicht nur einen geringen Kontaktwiderstand aufweisen, sondern diesen geringen Kontaktwiderstand auch während ihrer gewünschten langen Lebensdauer beibehalten. . Ausserdem sollen sie eine hohe Schalthäufigkeit von beispieleweise 100 Millionen (10^e) Schaltspielen garantieren. Da diese Forderungen mit üblichen Kontaktwerkstoffen praktisch nicht zu realisieren sind, bemüht man sich seit einiger Zeit in verstärktem Umfang, einen Kontaktwerkstoff zu finden, der diese Forderungen am besten erfüllt.

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Schwachstromschaltkontakte bestehen üblicherweise aus den zwei wesentlichen Komponenten, dem Kontaktträger und der Kontakt-· schicht. Bei magnetisch betätigten Schwachstromschaltkontakten besteht der Kontaktträger aus magnetischem Werkstoff, beispielsweise aus einem federnden Kontaktträger aus einer Eisen-Nickellegierung. In gewissen Sonderfällen werden auch die aus Weicheisen bestehenden Polschuhe eines Relais gleichzeitig als Kontaktträger benutzt. Die auf den Kontaktträger aufzubringende Kontaktschicht besteht in bekannter Weise aus einem Edelmetall oder einer Edelmetallegierung. Hierdurch werden unerwünschte Reaktionen mit den Gasbestandteilen des Schutzgases von Schutzgasrelaiskontakten wirksam verhindert. Solche Reaktionsprodukte erhöhen den elektrischen Widerstand der Kontaktscnicht und begünstigen die Lichtbogenbildung beim Schalten, was eine ziemlich schnelle Zerstörung der Kontaktschicht zur ü'olge hat.

Elektrische Schleifkontakte mit einer Ruthenium-Kontaktschicht sind ebenfalls bekannt. Das Ruthenium wird aus eir^-r Elektrolytlösurg auf dem Kontaktträger abgeschieden. Solche galvanise α abgeschiedenen Ruthenium-Kontaktscliichten besitzen einen notien Fremdstoffgehalt und sind inhomogen. Die Kontaktschicht ist porig und enthält in den Poren der Rutheniumscriicht nochi Reste der Elektrolytlösung eingebaut. Der elektrische widerstand dieser auf galvanischem Wege hergestellten Ruthenium-Kontaktschichten ist meistens höher als der von kompaktem Ruthenium. Infolge des Fremdstoffgenaltes und der eingebauten Reste an Elektrolytlösung ist die Lichtbogenbildung bei Schaltvorgängen begünstigt, so days diese Kontakte vorschnell zerstört und damit unbrauchbar werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ochwac-nstrum-

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schaltkontakt, insbesondere Schutzgasrelaiskontakt, zu schaffen, der nicht nur einen geringen Kontaktwiderstand aufweist und diesen auch über seine gesamte Lebensdauer beibehält, sondern gleichzeitig auch eine hohe Schalthäufigkeit gewährleintet.

Nach langen Versuchen konnte diese Aufgabe nunmehr für einen ,chwachstroEschaltkontakt, insbesondere einen Schutzgasrelaiskontakt, welcner einen Kontaktträger aus magnetischem Aerki?toff und eine Kontaktschicht aus einem Edelmetall aufweist, gelöst werden, welch'-r erfindungsgemäss gekennzeichnet ist durch eine durch Kondensation aus der Gasphase in einer Dicke von 1 bis 30 /U unmittelbar als Metall niedergeschlagene, homogene Kontaktschicht aus Ruthenium. Die Kontaktschicht besteht dabei aus nebeneinanderliegenden Ruthenium-Kristallsäulen, die sich im wesentlichen in senkrechter Richtung zur Kontaktträgeroberfläche erstrecken, welche der Kontaktschicht zugekehrt ist. besonders bewährt haben sich erfindungsgemäss ausgebildete .!"ChV.achstromkontakte, bei denen die Kontaktschicht aus Ruthenium-Metall in einem Vakuum von weniger als 10""¹ mm Hg auf einen federnden, an sich bekannten Kontaktträger aus einer Eisen-Nickel-Legierung aufgebracht ist, insbesondere bei einem Druck von weniger als 10~⁴ mm Hg aufgedampft ist. Überraschender weise hat sich gezeigt, dass bei den erfindungsgemässen Schwächstromschaltkontakten der durch die beim Sohaltvorgang nicht zu vermeidende Gleitreibung hervorgerufene Abrieb um ein Vielfaches geringer ist als bei den bisher verwendeten Schwachstromschaltkontakten. Völlig unerwartet hat sich ergeben, dass die mit dem Gleiten des Kontaktes besonders bei sehr reinen Metallen, wie beispielsweise bei Platin- oder Palladium-Kontaktschichten, häufig verbundene Gleithaftung und Kaltschweissung bei dem erfindungsgemässen Schwachstromschaltkontakt nicht beobachtet

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werden konnte, obwohl Ruthenium auch zur Gruppe der Platinmetalle' gehört. Auch liegt die Schwelle der elektrischen Leistung für dae Yerschweiseen d·· Kontaktee mit einer Sehweisekraft, die gröeeer let ale dl· Rückstellkraft dee federnden Kontaktträger·, b«i d·» erflndungageaäseen Schwachetromschaltkontäkt wesentlich höher al· bei den bisher verwendeten Kontaktschichtwerketoffen. Schlieeelich ist auch noch hervorzuheben, dass Versuche gesslgt haben, dass lie Erweichung der Kontaktschichtoberfläche durch Uebergang in den plastischen Zustand im Vergleich mit bekannten Kontaktschichtwerkstoffen erst bei höheren elektrischen Leistungen erfolgt. Es war nicht vorherzusehen, das· der erfindungegemässe Schwachstromschaltkontakt diese Vorteile besitzt und dadurch die im Sinne der gestellten Aufgabe, nämlich hohe Schalthäufigkeit bei gleichzeitig niedrigem Kontaktwiderstand über eine lange Lebensdauer des Schaltkontaktes zu realisieren, geforderten Anforderungen in hervorragender Weise erfüllt.

In der Figur ist schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Sctiwachstromschaltkontaktes gemäss der Erfindung dargestellt.

Der Schwachstromschaltkontakt besteht aus einem Kontaktträger 1, auf den die Kontaktschicht 2 aus Ruthenium durch Kondensation aus der Gasphase in einer Dicke von 1 bis 30 /u unmittelbar als homogene Metallschicht niedergeschlagen ist. Der Kontaktträger ist federnd ausgebildet und besteht aus magnetischem Werkstoff, beispielsweise einer Eisen-Nickel-Legierung.

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Claims

Patentansprüche

Schwachstromschaltkontakt, isbesondere Schutzgasrelaiskontakt, welcher einen Kontaktträger aus magnetischem Werkstoff und eine Kontaktschicht aus einem Edelmetall aufweist, gekennzeichnet durch eine durch Kondensation aus der Gasphase in einer Dicke von 1 bis 30 /u unmittelbar als Metall niedergeschlagene homogene Kontaktschicht aus Ruthenium.
2. Schwachstromschaltkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht aus nebeneinanderliegenden Ruthenium-Kristallsäulen besteht, die sich im wesentlichen in senkrechter Richtung zur Kontaktträgeroberfläche erstrecken, welche der Kontaktschicht zugekehrt ist.
3. Schwachstromschaltkontakt nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass iie Ruthenium-Kontaktschicht in einem Vakuum von weniger als ΙΟ"¹ mm Hg auf einen federnden Kontaktträger, bestehend aus einer Eisen-Nickel-Legierung, aufgebracht ist, insbesondere bei einem Druck von weniger ale 10~* mm Hg aufgedampft ist.

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