DE19921475A1 - Kontaktanordnung für Schalter, Schütze, ect. - Google Patents

Abstract

Es wird eine Kontaktanordnung insbesondere für eine Vakuumkammer beschrieben, die zwei an je einem Kontaktträger (11) festgelötete Kontaktstücke (14) aufweist. Ein erstes Kontaktstück (14) ist an dem vertikal unteren Ende des zugehörigen Kontaktträgers (11) befestigt. Zwischen dem ersten Kontaktstück (14) und dem Kontaktträger (11) ist eine Schicht (19) aus metallischem Werkstoff angeordnet, die als Diffusionssperre oder zur Diffusionsminderung für die beteiligten Werkstoffe wirkt und so das Auflösen der Preßpassung verhindert, so daß das Herabfallen des ersten Kontaktstückes (14) von seinem Kontaktträger (11) vermieden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Löten ist ein anerkanntes und gebräuchliches Verfahren zum Verbinden zweier metalli­ scher Werkstoffe unter Verwendung eines Lotes als verbindenden Werkstoff. Für be­ stimmte technische Anwendungen, z. B. bei der Herstellung von Vakuumschaltern und Vakuumschützen etc., finden Lötvorgänge unter Vakuum statt.

Bei einer Vakuumkammer sind zwei an je einem Kontaktträger befestigte Kontaktstücke sich axial gegenüberliegend angeordnet. Die Kontaktstücke sind an ihrem Kontaktträ­ ger durch eine Preßpassung fixiert, damit dasjenige Kontaktstück, das anordnungsbe­ dingt an dem zugehörigen Kontaktträger hängt, beim Lötvorgang aufgrund der Schwerkraft nicht abfällt. Kontaktträger und Kontaktstück können aus unterschiedlichen Werkstoffen sein und werden durch Löten elektrisch leitend verbunden. Für den Kon­ taktträger eignen sich z. B. Kupfer oder kupferhaltiger Werkstoff mit guten elektrischen Materialeigenschaften. Für ein Kontaktstück kommt insbesondere bei Vakuumschützen ein silberhaltiger Werkstoff in Frage, mit guten elektrischen und/oder mechanischen Eigenschaften.

Beider beschriebenen Anordnung kann beim Anlöten der Kontaktstücke folgendes vor­ kommen.

Aufgrund einer Werkstoffkomponente, hier Ag, kann sich durch Diffusion eine Zone im Bereich der Berührungsfläche zwischen dem Kontaktträger und dem Kontaktstück bil­ den, die einen niedrigeren Schmelzpunkt als die vom Lötverfahren geforderte Tempe­ ratur besitzt. Dadurch löst sich die Preßpassung durch die erhöhten Temperaturen während des Lötprozesses auf und das anordnungsbedingt hängende Kontaktstück fällt unter der Schwerkraftwirkung ab.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kontakt­ anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Diffusion an der Berüh­ rungsfläche des Kontaktstückes zum Kontaktträger vermieden oder maßgeblich redu­ ziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird für den Fall eines kupfernen - oder kupferhaltigen Kontaktträ­ gers und eines silberhaltigen Kontaktstückes eine Nickel- oder nickelhaltige Schicht, die Diffusionssperre, als Zwischenlage zwischen die beiden Werkstoffe mindestens im Wirkbereich der Preßpassung eingebracht. Die Diffusionssperre unterbindet hinrei­ chend die Diffusionsvorgänge an der Verbindungsstelle, so daß die Preßpassung er­ halten bleibt.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 kann als Werk­ stoff für die Diffusionssperre, auch z. B. als dünnes Blech aus Stahl, rostfreier Stahl, Molybdän etc. eingesetzt werden. Stahl ist z. B. billiger als Nickel.

Da die Erfindung unabhängig davon ist, wie die Diffusionssperre hergestellt ist, kann jedes Verfahren, welches die geforderte Diffusionssperre erzeugen kann, angewendet werden, z. B. galvanisches Vernickeln.

Bei Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 besteht der Vorteil, daß die Diffusionssperre entweder auf dem Kontaktstück und/oder auf dem Kontaktträger aufgebracht ist oder beispielsweise als dünne Folie als Zwischenlage zwischen Kontaktträger und Kontakt­ stück plaziert ist. Die Form der Diffusionssperre kann sich damit vorteilhafterweise dem Kontaktträger und oder dem Kontaktstück anpassen. Im Falle einer Diffusionssperre als eingelegte Folie, bieten sich ebenfalls verschieden Formen an, z. B. die unten be­ schriebene Becherform, Ringform etc.

Bei der Wahl von anderen Werkstoffen und Werkstoffkombinationen kommen für das Kontaktstück, z. B. WAg, WCAg, SiAg, MoAg usw. zum Einsatz. Als Werkstoff für den Kontaktträger werden beispielsweise Kupfer OFHC, CuBe, Kupferlegierungen und Kup­ ferverbundwerkstoffe verwendet. Die Auswahl der Werkstoffe für die Diffusionssperre ergibt sich aus den Schmelzdiagrammen der Werkstoffe für den Kontaktträger, dem Kontaktstück, dem Lot und der Diffusionssperre, z. B. Ni, FeNiCr, NiCr usw. Die Werk­ stoffe für den Kontaktträger und das Kontaktstück können ohne Änderung der Material­ auswahl für die Diffusionssperre vertauscht werden.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dar­ gestellt ist, sollen die Erfindung, weitere Ausführungsformen und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt die einzige Figur eine Schnittansicht einer Kontaktanordnung gemäß der Erfindung.

Eine Kontaktanordnung 10 insbesondere für ein Vakuumschütz besitzt einen Kontakt­ träger 11, der als Kontaktstab ausgebildet ist. An dem vertikal unteren Ende ist ein vor­ springender Zapfen 12 mit Längsrändelung 13 angeformt, dessen Durchmesser kleiner ist als der des Kontaktstabes 11.

Die Kontaktanordnung 10 besitzt ein scheibenförmiges Kontaktstück 14, das eine Ver­ tiefung 15 aufweist, die eine Hinterschneidung 16 besitzt. Im Bereich der dem Kontakt­ träger 11 zugewandten Fläche 17 des Kontaktstückes 14 ist der Durchmesser der Ver­ tiefung 15 auf der Länge t dem Außendurchmesser der Zapfens 12 so angepaßt, daß sich hier eine Preßpassung ergibt, wenn der Zapfen 12 in die Vertiefung 15 eingebracht wird.

Das Kontaktstück 14 ist ein solches, das eine Komponente Ag besitzt. Der Kontaktträ­ ger 11 besteht aus Cu.

Zum Verlöten ist am Boden der Vertiefung 15 eine erste Lotfolie 18 aus B-AgCu einge­ legt, die eine Scheibenform aufweist. Unter dem Zapfen 12 ist eine zweite Lotfolie 20, ebenfalls aus B-AgCu, angebracht, die ebenfalls eine Scheibenform aufweist. Eine Nickelfolie 19, die becherförmig ausgebildet ist, umfaßt den Zapfen 12 so, daß sich zwischen dem inneren Becherboden der Nickelfolie 19 und der unteren Endfläche des Zapfens 12 die Lotfolie 20 befindet. Die Rändelung 13 wird von der Nickelfolie 20 so­ weit überdeckt, daß eine unmittelbare Berührung der Außenfläche des Zapfens 12 und der Innenfläche des Kontaktträgers 14 verhindert wird.

In das Kontaktstück 14 wird die Lotfolie 18 eingelegt. Die Lotfolie 20 wird in die Nickel­ folie 19 eingelegt und über den Zapfen 12 gestülpt. Jetzt können der Zapfen 12, die Lotfolie 20 und die Nickelfolie 19 in die Vertiefung 15 eingepreßt werden. Die Anord­ nung wird in einen Schmelzofen verbracht und nach einer entsprechenden Verfahrens­ vorschrift verlötet, indem das Werkstück auf eine Temperatur von über 780°C gebracht wird. Bei dieser Temperatur bleibt die Preßpassung zwischen Kontaktträger 11 und Kontaktstück 14 erhalten.

Nicht dargestellt ist, daß zur Herstellung der Diffusionssperre die Nickelschicht auch auf die Außenfläche des Zapfens und/oder die Innenfläche der Vertiefung des Kontakt­ stückes durch galvanisches Vernickeln und/oder mittels anderer Verfahren aufge­ bracht werden kann.

Eine weitere Anwendung der Erfindung kann sich aus dem Löten von silberhaltigen Kontakten z. B. unter Schutzgas ergeben. Dabei wird verhindert, daß Silber aus dem Kontakt, der beispielsweise aus AgSnO, AgC oder aus einem eingangs beschriebenen Kontaktmaterial ist, in den Kontaktträger wandert. Dies erfolgt insbesondere dann häu­ fig, wenn der Kontaktträger kupferhaltig oder aus Kupfer ist.

Die Erfindung ist an Hand eines Beispiels erläutert. Damit soll keine Einschränkung des Erfindungsgedankens bewirkt werden. Es gibt für den Fachmann eine Reihe von An­ wendungen und Alternativen, die sich im Schutzumfang der Erfindung befinden.

Claims (5)

1. Kontaktanordnung, insbesondere für eine Vakuumkammer, mit wenigstens . zwei an je einem Kontaktträger festgelöteten Kontaktstücken, von denen mindestens ein erstes Kontaktstück an dem vertikal unteren Ende des zugehörigen Kontaktträgers befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Kontaktstück und dem Kontaktträger eine Schicht aus metallischem Werkstoff angeordnet ist, die als Diffusi­ onssperre oder zur Diffusionsminderung für die beteiligten Werkstoffe dient.

2. Kontaktanordnung, bei der der Kontaktträger aus Kupfer oder kupferhaltigem Material besteht und das Kontaktstück eine Komponente aus Silber aufweist, nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Nickel oder nickelhaltigem Werkstoff besteht.

3. Kontaktanordnung, bei der der Kontaktträger aus Kupfer oder kupferhaltigem Material besteht und das Kontaktstück eine Komponente aus Silber aufweist, nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Stahl oder rostfreiem Stahl, Hastelloy, Inconel oder Molybdän oder dergleichen oder aus deren Werkstoffkombina­ tionen besteht.

4. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schicht sich auf dem Kontaktträger und/oder auf dem Kontaktstück befin­ det.

5. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schicht durch einen zylindrischen Ring oder einen Becher mit zylindrischer Wandung ausgebildet ist.