DE2411322A1

DE2411322A1 - Kontaktmaterial aus silbermetalloxid

Info

Publication number: DE2411322A1
Application number: DE2411322A
Authority: DE
Inventors: Akira Shibata
Original assignee: Chugai Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Chugai Electric Industrial Co Ltd
Priority date: 1973-03-22
Filing date: 1974-03-09
Publication date: 1974-09-26
Also published as: GB1438044A; US3874941A; FR2222448B1; FR2222448A1; CA1005664A; DE2411322C2

Description

Dr, Haimut Späth

82S0 Fior-cnhsira/Obh.

Max -Josefs- Platz 6

Deutschland

Chugai Denki Kogyo Kabushiki-Kaisha, 12-7, Minami 1-chome, Meguroku, Tokyo / Japan

Kontaktmaterial aus Silbermetalloxid

Die Erfindung betrifft ein Kontaktmaterialoxid.

Obgleich, nach dem Stand der Technik Silber/Kadmium-Oxide häufig als zusammengesetztes Kontaktmaterial verwendet werden» gibt es nur wenige praktische Beispiele für Kontaktmaterial bestehend aus Silber und anderen Oxiden als Kadmiumoxiden, die nach dem Verfahren der inneren Oxidation hergestellt werden. Tatsächlich weisen Stoffe bestehend aus Silber und Kadmiumoxiden, die innen oxidiert wurden, eine ausgezeichnete Schmelzsicherheit auf, so daß diese Stoffe als unverzichtbares Material zur Erzeugung elektrischer Kontakte bei industriellen Baueinheiten betrachtet werden, insbesondere bei unter mittlerer Belastung ablaufenden Betriebsbedingungen. Viele andere in der Literatur behandelte Oxide wurden bisher praktisch, zur Erzeugung elektrischer Kontakte nach dem Verfahren der inneren Oxidation bei sehr seltenen Gelegenheiten benutzt, und zwar wegen Schwächen in Bezug auf den Kontaktwiderstandswert, Neigung zum Verschweißen, Standzeit und andere Erfordernisse für elektrische Kontakte«,

Unter diesen Oxiden sind ladiumoxide als Gruppe hervorzuheben» weil eine Silberlegierung mit mehr als 12 Gewichtsprozent In-

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dium innen oxidierbar ist und weil ferner diese Legierung einen Vorzug gegenüber der Silber/Kadmium-Legierung im Hinblick auf die 3r."^ämpfung von Verunreinigungsproblemen hat» Diese Legierung wurde jedoch nicht in großem Umfang angewendet, weil sich beim Vorgang der inneren Oxidation von der Kreisform abweichende Gebilde in der Matrix ausbilden, wobei die Ausbildung verteilter Kerne oxidierter Ausfällungen verhindert wird. Die Zufügung von Spurenmengen solcher Elemente wie Mn, Co, Mg, Zr oder Metallen der Eisengruppe in die Legierung würde zu einer beträchtlichen Zerkleinerung der Kristalle oder einer Verlangsamung des Wachstums grober Kristalle führen. Die mit Zugabe solcher metallischer Elemente innen oxidierte Legierung hatte tatsächlich eine verbesserte Struktur, war jedoch noch schlechter als die Ag-CdO-Legierung der vergleichbaren Zusammensetzung hinsichtlich der Verschweißfestigkeit und der Verhinderung einer Lichtbogenbildung. Obgleich unmöglich zu bestimmen war, ob das erzeugte Indiumoxid der !Formel In^O, InO oder In^O^ entsprach, und zwar wegen des geringen Partialdruckes des in die Legierung eingedrungenen Sauerstoffes, widersprach dieses Ergebnis der theoretischen Annahme, daß die Wärmebeständigkeitseigenschaften des Indiumoxids mit höchster Oxidkonzentration besser als diejenigen von CdO sein

Der vorliegenden Erfindung liegt ein Studium der Bestandteile zugrunde, welche einer Silber-Indium-Legierung zugegeben werden können, um die Wärmebeständigkeitseigenschaften von Indiumoxiden zu verbessern, wobei sich als Ergebnis dieser Untersuchungen ergab, daß die Zugabe von Sn für diesen Zweck günstig ist.

Demgemäß werden orfindungsgemäß Indiumoxide in der Silbermatrix als Verbundoxide mit Sn ausgefällt, während die innere Oxidation fortschreitet, indem Sn in mehr als 0,5 Gewichtsprozent zugegeben wird, wodurch das harte Kontaktmaterial erzeugt wird, das mit eingestreuten wärmebeständigen Oxiden versehen ist. Die Härte, Wärmebeständigkeit und Verschweißfestigkeit des auf diese Weise erhaltenen Kontaktmaterials erwies sich als genausogut oder bssser als die entsprechenden Werte von Silber-Kadmium-Legierungsmaterial mit vergleichbarer Zusammensetzung. Es ergab

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sich, daß beim Abfallen des prozentualen Gewichtsanteils des Zinns unter 0,5 % cLie Wärmebeständigkeit des Materials wegen der abgesenkten Oxidkonzentration ungünstig beeinflußt wird. Es ergab sich auch, daß eine Zugabe von mehr als 2,5 Gewichtsprozent des Zinns das Fortschreiten der inneren Oxidation behindert, wie in dem Falle der Ag-CdO-Legierung, wobei die vorangehend erwähnten Elemente, beispielsweise diejenigen der Eisenfamilie, in Spurenmengen zuzugeben sind, um die Struktur gleichförmiger zu machen«,

Die ausgezeichneten Eigenschaften des Kontaktmaterials nach der Erfindung ergeben sich besondere in Fällen, wo gute Kennwerte für die Stromunterbrechung erforderlich sind. Diese verbesserte Schweißbeständigkeitscharakteristik des Kontaktmaterials nach der Erfindung kann der Tatsache zugeschrieben werden, daß dann, wenn das Indiumoxid seinen Sauerstoff in der Silbermatrix ausgetrieben hat und in seinen Festzustand zurückgekehrt ist, dessen Dampfdruck niedrig wird, wobei eine Reoxidation infolge der erhöhten Temperatur stattfindet, die durch den Lichtbogen erzeugt wircl; daher wird die Oxidkonzentration an der Oberfläche des Materials nicht abgesenkt, wie dies für den Fall der Ag-CdO-Legierung und hieraus gefertigte Kontakte zutrifft.

Die Erfindung schafft also ein zusammengesetztes elektrisches Kontaktmaterial aus einer Legierung bestehend aus 6 tie 12 Gewichtsprozent Indium und 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Zinn, Rest Silber, wobei die Legierung in Form eines Streifens oder elektrischen Kontaktes gebracht und einer inneren Oxidation unterworfen wirdo Weniger als 0,5 Gewichtsprozent des Elementes der Eisenfamilie wird der Legierung zugegeben, wenn diese mehr als 2,5 Gewichtsprozent Zinn enthält.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert .

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Beispiel 1

Metallegierungen mit den in der folgenden Tabelle angegebenen Zusammensetzungen vnirden hergestellt, indem sie zu Platten geschmolzen wurden, die an ihren rückwärtigen Flächen mit Silber beschichtet wurden«, Diese Proben von 6 mm Durchmesser und 1,5 mm Dicke wurden einer inneren Oxidation bei etwa 700⁰C unter einem Druck von 3 Atmosphären Sauerstoff ausgesetzt. Die Proben miräen hinsichtlich Härte, Abbrand nach der ASTM-Norm und Verschweißfestigkeit untersucht. Die Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle 1, aus der hervorgeht, daß der gleiche Wert der Verschweißungsfestigkeit wie bei der AG-CdO-Legierung mit vergleichbarer Zusammensetzung erhalten werden könnte, indem 0,5 bis 2,5 Gewichtsprozent Sn zugegeben werden; ferner ergibt sich, daß die stabilen Indiumoxide durch Oxidation von Indium mit dieser Menge von Sn erhalten werden könnten. Diese Ergebnisse zeigen, daß das Ag-In-Legierungsmaterial in günstiger Weise für Ag-CdO-Legierungsmaterial verwendet werden kann, wobei die wesentlichen Effekte bei der Bekämpfung des Problems der Umweltverschmutzung hier noch gar nicht betrachtet sind.

Die Abbrandwerte nach der ASTM-Norm von Tabelle 1 wurden unter folgenden Bedingungen gemessen:

Spannung: 210 V; Strom: 50 A; Belastung: L (pf = 0,2); Betriebsfrequenz: 1 Hz; Gesamtbetriebsvorgänge: 10 000; Kontaktdruck: 400 p; Öffnungskraft: 600 p.

Der Strom in der Tabelle 1, bei welcher ein Verschweißungsvor— gang an den Proben auftrat, wurde unter folgenden Bedingungen gemessen:

Kontaktdruck: 400 p; Entladungsstrom: V = 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160; Scheitelwertstrom: Im = 28,6 V (A).

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Beispiel 2

Ein weiterer Vergleichsversuch wurde hinsichtlich der Verschweißungsfestigkeit der bekannten Silber-Kadmium- und Silber-Indium-Oxidlegierungsstoffe dxirchgeführt„ Das Eontaktmaterial nach der vorliegenden Erfindung wurde hierbei hergestellt, indem die innere Oxidation mit einem Material bestehend aus 8 - 12 % Indium, 2,6 - 5 % Sn und weniger als 0,5 Gewichtsprozent der Elemente der Eisengruppe, Rest Silber, durchgeführt wurde» Die Ergebnisse des Versuches sind in der Tabelle 2 niedergelegt.

Die Versuchsbedingungen für die Meßwerte der Tabelle 2 waren wie folgt:

Spannung: 200 V=; Anfangsstrom: 5 700 A; Kontaktdruck: 200 p«,

Das Auftreten der Verschweißung wurde zwanzigmal für fünf Exemplare jeder Probe gemessen= Die Probe (3) in der Tabelle stellt ein Erzeugnis nach der Erfindung dar, das durch innere Oxidation des Materials der Zusammensetzung nach der Tabelle erhalten wurde, das 6 mm Durchmesser und 2 mm Dicke aufwies«

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	10 %	t	ο.	Tabelle 1
Probe	10 %	t	ο.	Härte
	10 %	·, Ni	2	(HEP)
Ag-Cd	10 %	-, Ni		50
Ag-In	10 %	·, Sn	2	70
Ag-Cd	%			,2 % 45
Ag-In	10 %	■, Sn	,2 % 65
Ag-Cd	%
Co 0,1			80
Ag-In
Co 0,1			80

Abbrand (mg) Strom.(A) für nach der ASTM- das Auftreten Norm einer Ver- _ _ _ schweißung

8,0 3 000

10,0 2 000

6,0 2 000

8,5 2 000

8,5 6 000

8,0 6 000

Tabelle 2

Probe__ _ Anzahl der_Verschweißungsvcrgänge

(1) Ag-Cd 15 % 4

(2) Ag-In 12 % 8

(3) Ag-In 10 %, Sn 3 %, Ni 0,2 % 0

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Claims

Zusammengesetztes elektrisches Kontaktmaterial bestehend aus einer Legierung, gekennzeichnet durch 6-12 Gewichtsprozent Indium und 0,5-5 Gewichtsprozent Zinn, Rest Silber, wobei die Legierung in eine gewünschte Form gebracht und einer inneren Oxidation unterworfen wird.

2ο Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung weniger als 0,5 Gewichtsprozent des Elementes der Eisenfamilie umfaßt.

3« Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Indium in der Legierung mit etwa 8-12 Gewichtsprozent und das Zinn mit etwa 2,6 -- 5 Gewichtsprozent enthalten sind.

_^--" "ORIGINAL INSPECTED

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