DE2151683A1 - Elektrische dauerkontaktanordnung - Google Patents

Elektrische dauerkontaktanordnung

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DE2151683A1
DE2151683A1 DE19712151683 DE2151683A DE2151683A1 DE 2151683 A1 DE2151683 A1 DE 2151683A1 DE 19712151683 DE19712151683 DE 19712151683 DE 2151683 A DE2151683 A DE 2151683A DE 2151683 A1 DE2151683 A1 DE 2151683A1
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contact
electrical
layer
pieces
contact arrangement
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Application number
DE19712151683
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English (en)
Inventor
Wolfgang Dipl-Phys Buchholz
Lothar Goehlich
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R3/00Electrically-conductive connections not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation

Description

  • Elektrische Dauerkontaktanordnung Bei kraftschltlssigen elektrischen Verbindungen ist der Ubergangawiderstand zwischen den Kontaktstücken abhängig von der Fremdschicht, die sich zwischen den Kontaktstücken befindet, und von der Größe und Zahl der Berührungsstellen der beiden Kontaktflächen. Die zwischen den Kontaktstücken vorhandene Fremdschicht nimmt infolge von Umwelteinflüssen, wie beispiels weise Temperatur, Gase und Feuchtigkeit, an Dicke und Ausdehnung allmählich zu, so daß die Berührungsilächen der beiden Kontaktstüoke laufend verringert werden. Dadurch steigt der elektrische Übergangswiderstand der elektrischen Verbindung an. Diese Wirkung wird noch beschleunigt, wenn die Kontaktstücke gegeneinander bewegt werden, wie es beispielsweise bei TemperaturSnderungen infolge unterschiedlicher Temperaturausdehnungskoeffizienten der beiden Kontaktstücke der Fall sein kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Kontaktverhalten einer elektrischen Dauerkontaktanordnung, die aus zwei Kontaktstücken besteht, zu verbessern.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß mindestens eines der beiden Kontaktstücke im Bereich der Kontaktflachen mechanisch verformt und mit einer metallenen, whiskerbildenden Schicht überzogen ist.
  • Bei einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Dauerkontakt wachsen im Laufe der Zeit aus der mechanisch verformten und mit der whiskerbildenden Schicht überzogenen Kontaktfläche Fadenkristalle, sogenannte Whisker, heraus und dringen in die gegenüberliegende Kontaktfläche ein, erfüllen den Raum in der unmittelbaren Umgebung der Kontaktflächen und verfilzen miteinander. Da die Whisker eine wesentlich höhere mechanische Festigkeit, höhere elektrische Leitfähigkeit und höheren Korrosionswiderstand haben als das Nuttermetall, d.h. als das Metall, aus dem sie herauswachsen, ergibt sich im Laufe der Zeit eine Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen den beiden Kontaktstücken und damit eine Verringerung des Übergangswiderstandes des Dauerkontaktes. Außerdem wird die mechanische Festigkeit des Dauerkontaktes erhöht.
  • Für den an sich bekannten physikalischen Effekt der Bildung von Whiskern (Zeitscirift nMetallwissenschaft und Technik", 1965, Heft 5, Seite 423 ff.) ist wesentlich, daß in dem Werkstoff, aus dem die Whisker herauswachsen sollen, Spannungen vorhanden sind. Derartige Spannungen können im wesentlichen durch Kaltverformung und gefügeverändernde Wärmebehandlungen des Werkstoffes erzielt werden. Besonders starke Whiskerbildungen können erreicht werden, wenn ein spannungsreiches Grundmaterial mit einem metallenen Überzug versehen wird.
  • Eine besonders günstige Kombination hierfür stellen galvanisch verzinnte Stahlteile dar, bei denen bei Raumtemperatur bereits nach 4 Wochen Whiskerbildung auftreten kann.
  • In Weiterbildung der Brsindung besteht die mechanische Verformung der Kontaktflächen darin, daß in die Kontaktflächen der Kontaktstücke Vertiefungen in möglichst geringem Abstand voneinander eingeprägt oder eingestanzt sind. Ebenso kommen Einkerbungen in Frage, die in die Kontaktflächen der Kontaktstücke beispielsweise eingemeißelt sind.
  • Als besonders vorteilhaft für die den elektrischen Ubergangswiderstand des Dauerkontaktes herabsetzende Mhiskerbildung hat sich die Verwendung einer galvanisch aufgebrachten Zinnschicht auf den mechanisch verformten Kontal;tflächen erwiesen.
  • Bei der Herstellung eines gemäß der Erfindung ausgebildeten elektrischen-Dauerkontaktes empfiehlt es sich, die Kontaktflächen erst nach dem Aufbringen der whiskerbildenden Schicht mechanisch zu verformen.
  • Die Erfindung sei an Hand von in den Figuren darges-tellten Ausführungsbeispielen der neuen elektrischen Dauerkontaktanordnung näher erläutert.
  • In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung und stark-vergrößertem Maßstab ein Ausschnitt der Berührungszone zwischen den beiden Kontaktstücken 1 und 2 einer elektrischen Dauerkontaktanordnung gezeigt. Infolge der Rauhigkeit der Kontaktoberflächen ergeben sich zwischen den beiden Kontaktstücken lediglich örtliche Berührungen, wie beispielsweise im Bereich 3.
  • Der Übergangswiderstand einer solchen Kontaktanordnung hat einen bestimmten Ausgangswert und nimmt im Laufe der Zeit durch physikalische und chemische Veränderungen in der Berührungszone zu. Dabei bildet sich nach längerer Zeit, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, zwischen den beiden Kontaktstücken 1 und 2 eine sogenannte Fremdschicht 4 mit hohem elektrischen Widerstand. Diese Fremdschicht, die sich auch zwischen den unmittelbaren Berührungsstellen der beiden Kontaktstücke ausbildet, erhöht also den elektrischen Übergangswiderstand der Dauerkontaktanordnung. Der elektrische Übergangswiderstand einer solchen Kontaktanordnung wächst daher ständig an.
  • Bei der in Fig. 3 dargestellten Kontaktanordnung sind diese nachteiligen Erscheinungen der Alterung der Berührungszone zwischen den beiden Kontakten verhindert und ins Gegenteil verkehrt, d.h. der Übergangswiderstand dieser Kontaktanordnung wird mit zunehmender Zeit kleiner. Zu diesem Zweck sind die beiden Kontaktstücke 10 und 11 wenigstens im Bereich der Kontaktflächen derart mechanisch verformt, daß im Werkstoff mechanische Spannungen vorhanden sind. Weiterhin sind die Kontaktflächen mit einer nicht näher bezeichneten metallenen Schicht überzogen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine auf die aus Stahl bestehenden Kontaktstücke 10 und 11 galvanisch aufgebrachte Zinnschicht.
  • Die mechanische Spannungen erzeugende Verformung der Kontaktstücke im Bereich der Kontaktflächen und der metallene Uberzug bewirken, daß im Laufe der Zeit aus den Kontaktflächen Fadenkristalle 12, sogenannte Whisker, herauswachsen. Diese Whisker verhaken sich miteinander und wachsen auch in die jeweils gegenüberliegende Kontaktfläche hinein. Dadurch ergibt sich trotz der sich ausbildenden Fremdschicht 4 eine Zunahme der Kontaktfläche zwischen den beiden Kontaktstücken 10 und 11 und damit eine Verringerung des Übergangswiderstandes.
  • In den Figuren 4 und 5 sind zwei Kontaktstücke 20 und 25 einer elektrischen Dauerkontaktanordnung dargestellt, wie sie bei der Montage von Garnituren für elektrische Kabel, insbesondere Nachrichtenkabel, vorkommt. Dabei handelt es sich um die elektrische Kontaktierung des metallenen Kabelmantels oder des Kabelschirmes innerhalb einer Verbindungsmuffe. Hierzu wird der metallene Kabelmantel oder der metallene Schirm des Kabels mit Hilfe einer sogenannten, beispielsweise aus den deutschen Gebrauchsmustern 6 915 639 und 7 009 798 bekannten Kabelabfangung mechanisch in der Verbindungsmuffe festgelegt und elektrisch kontaktiert.
  • Bei dem in Fig. 4 dargestellten Kontaktstück 20 handelt es sich um den elektrischen Schirm eines Nachrichtenkabels, in den rechteckförmige Vertiefungen in möglichst geringem Abstand voneinander eingeprägt sind. Dadurch diese Einprägungen bilden sich in dem elektrischen Schirm mechanische Spannungen aus, die die Bildung von FThiskern begünstigen.
  • Bei dem in Fig. 5 dargestellten Kontaktstück handelt es sich um den sogenannten Stützring, auf den der elektrische Schirm 20 aufgeschellt wird, Hierbei sind die mechanischen Spannungen im Kontaktstück 25 durch Einkerbungen 28 erzeugt, die mit Hilfe eines Haumeißels in die Oberfläche des Stützringes eingearbeitet sind Dabei entstehen die Grate 27.
  • Zur Begünstigung der Whiskerbildung sind sowohl der elektrißche Schirm 20 als auch der Stützkörper 23 im Bereich der Kontektflächen mit einer metallenen Schicht, beispielsweise einer Zinn-, Zink- oder Cadiumschicht, überzogen. Diese Schicht, die lediglich eine Stärke von einigen 10-3 mm hat, jat nicht näher dargestellt.
  • Fig. 6 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel der neuen Dauerkontaktanordnung. Hierbei handelt es sich um die Verbindung zweier elektrischer Leiter 33 und 34, die zwischen den beiden Kontaktstücken 31 und 32 eingeklemmt sind. Zur Erhöhung des Übergangswiderstandes dieses Dauerkontaktes 30 ist der Raum wischen den beiden Kontaktstücken 31 und 32 und den Leitern 33 und 34 mit einer geleeartigen Masse 35 ausgefüllt, die metallene* whiskerbildende Füllkörper 36 enthält. Bei diesen Füllkörpern handelt es sich um kaltverformte Metallkugeln, die mit einer whiskerbildenden Schicht Überzogen sind. Im Laufe der Zeit wachsen aus diesen Füllkörpern Fadenkristalle 37 heraus, die miteinander verfilzen und in die Oberfläche der Leiter 33 und 34 sowie der Kontaktstücke 31 und 32 eindringen. Dadurch ergibt sich eine Verringerung des Übergangswiderstandes zwischen den beiden Leitern 33 und 34.
  • Um das Whiskerwachstum auszulösen oder zu beschleunigen, können in der geleeartigen Masse 35 örtlich korrosiv wirkende Stoffe, z.B. Partikel aus schwefelhaltigem Gummi, enthalten sein, die eine Spannungsänderung im Überzugs- oder Grundmetall hervorrufen. Die für die Korrosion erforderlichen chemischen Verbindungen, z.B. Sauerstoff oder Wasser, können in der geleeartigen Masse 35 enthalten sein.
  • 6 Figuren 5 Ansprüche

Claims (5)

  1. Patentansrücbe aektrische Dauerkontaktanordnung mit zwei Kontaktstücken, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der beiden Kontaktstücke (10, ii) im Bereich der Kontaktflächen mechanisch verformt und mit einer metallenen, whiskerbildenden (12) Schicht überzogen ist.
  2. 2. Elektrische Dauerkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der whiskerbildenden Schicht um eine galvanisch aufgebrachte Metalischicht, beispielsweise um eine Zinn-, Zink- oder Cadmiumschicht, handelt.
  3. 3. Elektrische Dauerkontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kontaktflächen der Kontaktstücke (20) Vertiefungen (21) in möglichst geringem Abstand voneinander eingeprägt oder eingestanzt sind.
  4. 4. Elektrische Dauerkontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kontaktflächen der Kontaktstücke (25) Einkerbungen (28) eingemeißelt sind.
  5. 5. Elektrische Dauerkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstücke in einer Masse eingebettet sind, die eine Korrosion auslösende Partikel und die für den Korrosionsvorgang notwendigen chemischen Verbindungen enthält.
    L e e r s e i t e
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0052384A1 (de) * 1980-11-15 1982-05-26 Metallgesellschaft Ag Lösbarer Anschlusskontakt für Hochstromleiter in Elektrolysevorrichtungen
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