DE2449029C3

DE2449029C3 - Verfahren zum Herstellen eines plattierten Drahtes für elektrische Kontakte

Info

Publication number: DE2449029C3
Application number: DE19742449029
Authority: DE
Inventors: Tsunehiko Yamatokoriyama Nara; Shida Sankichi Nara; Todoroki (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1973-10-19
Filing date: 1974-10-11
Publication date: 1977-04-07

Description

F i g. 3 und 4 je eine Photographic von Querschnitten iurch einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten plattierten Draht

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen plattierter Drähte für elektrische Kontakte ist dadurch gekennzeichnet, daß

(1) durch Glühen ein plattiertes Band erweicht wird, das aus einem Basismetall und einem Edelmetallbelag besteht, welches plattierte Band durch Glühen und Formen mit einem kreisbogenförmigen Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung des Bandes versehen wird, wobei die Edelmetallschicht an der Außenseite des Bandes gelegen ist, und daß

(2) durch normales Kaltziehen des geformten plattierten Bandes durch eine Ziehform mit einem '⁵ genormten Querschnitt ein plattierter Draht erzeugt wird, der als Oberflächenschicht teilweise mit einem Edelmetall plattiert ist, wobei erforderlichenfalls ein Zwischenausglühen angewendet wird.

20

Das oben kurz beschriebene erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Merkmale auf:

(1) Wenn die Edelmetallschicht bei dem ersten Verfahrensschritt in einer Läpprichtung gereckt wird, so wird bei dem folgenden Kaltziehen ein plattierter Draht erzeugt, dessen Edelmetallschicht weiter gerecht ist als die halbe Länge des Umfanges des plattierten Drahtes beträgt. Wird das Formen im ersten Verfahrensschritt nicht durchgeführt, so wird die Edelmetallschicht des ^y° resultierenden plattierten Streifens während des Kaltziehens nur in Richtung der Breite komprimiert, so daß die Schicht auf dem plattierten Draht schmaler wird.

Ein solcher Draht, der mit einer solchen schmalen Edelmetallschicht plattiert ist, führt zur Herstellung mangelhafter elektrischer Kontakte.

(2) Im Vergleich zu den herkömmlichen Herstellungsverfahren kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein plattiertes Blatt oder Band leicht und wirtschaftlich hergestellt werden.

(3) Bei der Herstellung von plattierten Bändern wird viel weniger häufig eine mangelhafte Verbindung zwischen der Unterlage und dem Belag erzeugt als bei einer Verbindung zwischen einem Draht und einem Rohr nach bekannten Verfahren.

(4) Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Draht ohne Schwierigkeiten mit zwei oder mehr Schichten plattiert werden im Gegensatz zu den herkömmlichen Elektroplattierungsverfahren oder dem Rohrplattierungsverfahren.

(5) Bei der Herstellung der Verbindung zwischen den ursprünglichen Materialblättern oder -folien kann die Dicke der Plattierung weitgehend vorausbe- ⁵-^s stimmt werden und damit die Dicke der Plattierung des erzeugten Drahtes.

Die Fig. la, Ib, Ic und Id zeigen die einzelnen Verfahrensschritte bei der Herstellung eines plattierten Drahtes in einzelnen Querschnitten. Das Ausgangsmaterial besteht aus einem plattierten Band 10 mit einer Oberflächenschicht 11 aus einem Edelmetall, einer Zwischenschicht 12 und mit einer Metallbasis 13. Dieses als Ausgangsmaterial dienende plattierte Band 10 wird fts aus einer breiten plattierten Materialbahn (nicht dargestellt) zugeschnitten, die nach dem herkömmlichen Verfahren hereestellt wird.

35 Das plattierte Band 10 wird in einer nicht oxidierenden Atmosphäre bei einer Temperatur geglüht, die über einer Rekristallisationstemperatur des gewählten Elementes liegt Nach dem Ausglühen innerhalb einer gegebenen Zeit, die von den Abmessungen des plattierten Bandes 10 abhängt, erfolgt ein Kaltziehen des plattierten Bandes 10 durch eine Ziehform 2, wobei das nunmehr geformte Band 20 an der Außenseite mit einer Edelmetallschicht 11 versehen ist, wie in der Fig. Ib dargestellt Der Ausschnitt der Ziehform 2 weist die Form eines Kreisbogens und eine Weite auf, die gleich der Dicke des plattierten Bandes ist, während die Kreisbogenlänge gleich der Breite des plattierten Bandes ist Auf diese Weise wird das ebene plattierte Band 10 bei dem Ziehen zum gekrümmten plattierten Band 20 mit einem zur Längserstreckung des Bandes senkrechten Querschnitt in Form eines Kreisbogens geformt

Hiernach wird das geformte plattierte Band 20 durch eine Ziehform 3 mit einem halbrunden Querschnitt kaltgezogen, wobei das Band des geformten plattierten Bandes 20 angeschärft wird. Hierbei wird ein weiteres geformtes und plattiertes Band 30 mit einer Längsrille 14 erzeugt. Hie vom Basismetall 13 umgeben ist, wie in der Fig. Ic dargestellt ist. Durch weiteres Ziehen des plattierten Bandes durch Ziehformen mit immer kleineren halbrunden Querschnitten wird der Querschnitt des geformten plattierten Bandes 10 schrittweise immer weiter reduziert, wobei die Rille 14 verschwindet. Das Ergebnis besteht dann aus einem plattierten Draht 40, wie in der F i g. Id dargestellt

Die F i g. 2a — 2e zeigen die einzelnen Verfahrensschritte bei der Erzeugung eines plattierten Drahtes nach der Erfindung, welches Verfahren im wesentlichen dem in den Fig. la — Id dargestellten Verfahren gleicht, mit der Ausnahme, daß der als Ausgangsmaterial dienende Streifen 50 aus einer Metallbasis 13 besteht, die mit einem Edelmetallbelag 11 plattiert ist, wobei das Formen mittels einer Walzenanordnung 60 durchgeführt wird, die aus einer konkaven Walze 5 und einer konvexen Walze 4 besteht und ferner wird eine Ziehform 7 mit einem vollkommen runden Querschnitt zum normalen Kaltziehen benutzt

Bei dem plattierten Band und damit bei dem plattierten Draht kann je nach den Kontakterfordernissen die Oberflächenschicht 11 aus einem der nachstehend angeführten Edelmetalle bestehen, wie Silber, Silberlegierungen, Gold, Goldlegierungen, Palladium, Palladiumlegierungen, Platin und Platinlegierungen. Das Material für die Zwischenschicht 12 kann aus Silber, Silberlegierungen, Nickel und Nickellegierungen bestehen unter Berücksichtigung der Leitfähigkeit oder der Diffusionstrennschicht Unter Berücksichtigung der mechanischen Eigenschaften kann die Basismetallunterlage 13 aus Kupfer, Kupferlegierungen, Nickel und Nickellegierungen bestehen.

Um eine ausreichende Breite der Edelmetallschicht auf dem plattierten Draht zu erhalten, wird das Verhältnis Dicke : Breite des plattierten Bandes vorzugsweise mit 1 :3 bis 1:5 bemessen. Ein derartiges Verhältnis von höher als 1 :3 ist unerwünscht wegen der Schwierigkeit bei der Formung des plattierten Bandes in der ersten Verfahrensstufe. Ein Verhältnis von kleiner als 1:5 ist ebenfalls unerwünscht da in diese·.: Falle eine tiefe Rille 14 erzeugt wird, wodurch die mechanische Festigkeit des plattierten Drahtes beeinträchtigt wird.

Um das plattierte Band ausreichend formen zu

können, wird dieser Vorgang vorzugsweise in zwei oder drei Verfahrensschritten durchgeführt, so daß das plattierte Band allmählich den gewünschten Querschnitt erhält, bevor mit dem normalen Ziehen begonnen wird.

Das zum Erweichen dienende Ausglühen des plattierten Bandes erfolgt vorzugsweise in einer nicht oxidierenden Atmosphäre und je nach den Erfordernissen in einem Stickstoffgas, einem Argongas oder im Vakuum, um eine Oxidation des Materials zu vermeiden.

Die Reduktion des Querschnittes des plattierten Materials erfolgt beim normalen Kaltziehen pro Durchlauf mit 15 — 30%. Die Ziehform kann mit Mineralöl, Fett oder mit Seife geschmiert werden, um die zum Ziehen erforderliche Leistung herabzusetzen und um die Glätte der Außenseite des plattierten Materials zu verbessern, wobei ferner auch die Lebensdauer der Ziehform verlängert wird. Die Ziehgeschwindigkeit für das plattierte Band beträgt 5 bis 50 m/min und wird vom Querschnitt des Materials bestimmt sowie von der beim Ziehen erzeugten Temperatur, die die Merkmale des Schmiermittels, die Struktur des gezogenen Metalls und die Lebensdauer der Ziehform beeinflußt

Obv/ohl die in den F i g. 1 und 2 dargestellten fertigen plattierten Drähte einen runden oder halbrunden Querschnitt aufweisen, so können natürlich auch andere Querschnitte erzeugt werden, beispielsweise dreieckige,

Tabelle (a)

viereckige, trapezförmige und andere Querschnitte, wenn entsprechende Ziehformen verwendet werden.

In der nachstehenden Tabelle sind verschiedene Herstellungsbedingungen und die verschiedenen Eigenschäften der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten plattierten Drähte angeführt, wobei die die gebrauchten Symbole die folgende Bedeutung haben:

D Grad der Reduktion des Querschnittes nach dem

Schlußglühen,
0 Durchmesser,
R Radius,

σ endgültige Zugfestigkeit,
6 Dehnung,
HV Vickers-Härte der Oberflächenschicht bei einer gemessenen Belastung mit 25 g

(die Härte wird beeinflußt durch die Härte der Unterschicht, wenn die Oberschicht dünner wird.)

Die Fig.3 und 4 zeigen Photographien der Querschnitte der nach den erfindungsgemäQen Verfahren erzeugten plattierten Drähte. Selbstverständlich können plattierte Drähte mit einem runden oder halbrunden Querschnitt und mit einer dünnen Oberflächenschicht aus einem Edelmetall erzeugt werden, wie in den Photographien aus den hellen Stellen zu erkennen ist.

Bei	Breite	Dicke	Herstellungs	Glüh-	D	Metall jeder Schicht	Zwischenschicht	μ	Basisschicht
spiel			bedingungen	temp.		AuBenschicht	(wt %)	Zwischen	(wt Vo)
	mm	mm	Form-			(wt%)	—	schicht	Phosphorbronze
1	2,8	0,6	verf.	°C	%	Ag	66 Ni-34 (		Phosphorbronze
2	2,8	0,6		500	70	Au	—		Ni
3	24	0,5		650	60	Pt	Ni	12	Phosphorbronze
4	7	2	Form	650	20	60 Ag-40 Pd	Ni		Kupfer-Beryllium
5	4,5	1	Form	650	55	30Ag-40Pd-30Cu	Ni	74	Phosphorbronze
6	4,5	1	■ SForin	700	40	30Ag-40Pd-30Cu	Ni	10	Phosphorbronze
7	7	2	»^Walzen	Altern ' 35ö°G	W	70Au-27Ag-3Ni	95Ag-5C	5	Phosphorbronze
8	2,8	0,6	■-!Form	650	55	7OAu-27Ag-3Ni		7,5	66Ni-34Cu
9	7	2	!Form			85Pd-12Ag-3Ni
Wt %	Φ Gewichtsprozente	%alzen	500	70		Cu	38
Tabelle (b)		650	SS			12
Bei	Form			Fertiger plattierter Draht
spiel	Wälzen					O ö HV
			Querschnitt Querschn.
		Größe
			Zu	(kg/mm2) %
		mm	85Ag-13Cu-2Ni	102 5 - 120
1		rand 0 = 0J5		98 5 240
2		halbrund R = 03		75 28 136
3		dreieckig a Seite 03		92 5 241
4		halbrund R = 0,5		110 5 390
5		halbrund R = ©3	Dicke in	m 8 390
6		halbrund R = 63	Ober	92 5 Ä2S
7		trapezförm. Oberseite 0,5	schicht
		Höhe 03		98 S ifiO
8		halbrund R <= 03	10	82 5 170
9		halbrund R = QJ5	3
		2
		4
10
20
4

4
3
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines plattierten Drahtes für elektrische Kontakte, dadurch gekennzeichnet, daß ein plattiertes Band (10, 50), bestehend aus mindestens einem Basismaterial (13) und aus einem mit letzterem festverbundenen Edelmetallbelag (11) durch Glühen erweicht wird, daß das erweichte plattierte Band (IG, 50) durch Formen mit einem senkrecht zur Längserstreckung des Bandes (10,50) kreisbogenförmigen Querschnitt versehen wird, wobei es an der Außenseite den Edelmetallbelag (11) trägt, und daß das Band (20,70) durch eine Ziehform (3, 6) mit einem genormten Ausschnitt in bekannter Weise kaltgezogen wird, so daß ein plattierter Draht (40, 100), der an der Außenseite zum Teil mit dem Edelmetall (11) plattiert ist erhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch f, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem plattierten Band (10, 50) das Verhältnis Dicke zu Breite mit 1/3 bis 1/5 bemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das plattierte Band (10) durch Ziehen durch eine Ziehform (2) mit einem kreisbogenförmigen Ausschnitt zu dem genannten geformten plattierten Band (20) gestaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das plattierte Band (10, 50) durch Walzen in einer Walzenanordnung (60) mit einer konkaven Walze (5) und einer konvexen Walze (4) die der konkaven Walze (5) gegenübersteht, zum genannten plattierten Band (20,70) gestaltet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der plattierte Draht (40, 100) einen runden, halbrunden, dreieckigen, rechteckigen oder einen trapezförmigen Querschnitt erhält.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Edelmetallbelag (11) des plattierten Drahtes (40, 100) sich über mehr als die Hälfte der Umfangslänge des Querschnittes des plattierten Drahtes (40,100) erstreckt vorgesehen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Edelmetallbelag (11) und für die Basismetallschicht (13) ein Material aus der Gruppe Silber, Silberlegierungen, Gold, Goldlegierungen, Palladium Palladiumlegierungen, Platin oder Platinlegierungen bzw. ein Material aus der Gruppe Kupfer, Kupferlegierungen, Nickel oder Nickellegierungen ausgewählt wird.

8. Verfahren nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß der plattierte Draht (40, 100) dreischichtig ausgebildet wird und einen Edelmetallbelag (11), eine Zwischenschicht (12) und eine Basismetallschicht (13) enthält, wobei für den Edelmetallbelag (11), für die Zwischenschicht (12) und für die Ba^ismetallschicht (13) ein Material aus der Gruppe Silber, Silberlegierungen, Gold, Goldlegierungen, Palladium, Palladiumlegierungen, Platin oder Platinlegierungen bzw. ein Material aus der Gruppe Silber, Silberlegierungen, Nickel oder Nickellegierungen bzw. ein Material aus der Gruppe Kupfer, Kupferlegierungen, Nickel oder Nickellegierungen ausgewählt werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines plattierten Drahtes für elektrische Kontakte.

Elektrische Kontaktteile können oftmals aus plattierten Materialien wirtschaftlich hergestellt werden, die mindestens aus einem Basismetall und aus einer Edelmetallschicht bestehen, die mit dem Basismetali fest verbunden ist. Um die Herstellung zu erleichtern, wird das Material in Form eines schmalen Blattes oder Bandes vorgesehen. Obwohl die Form eines Drahtes erwünscht ist, so wird diese Form im allgemeinen nicht verwendet, da die Herstellung dieser Form schwierig ist und die Gefahr besteht, daß ein nur zum Teil plattierter Draht erzeugt wird.

Zum Erzeugen plattierter Drähte wird im allgemeinen ein Elektroplattierungsverfahren angewendet oder ein Rohrziehverfahren. Bei dem erstgenannten Verfahren wird durch Elektroplattierung auf einem Kerndraht aus einem Basismetall ein Edelmetallbelag erzeugt, welcher plattierte Draht dann ausgezogen wird. Dieses Verfahren ist insofern nachteilig, als die Erzeugung einer dicken Edelmetallschicht schwierig ist, die einer chemischen Korrosion, z. B. einer Sulfurisation, einen Widerstand entgegensetzt

Ferner blättert das galvanisch aufgebrachte Edelmetall gleichsam von dem Drahtkern ab, wenn letzterer einer Biegebeanspruchung oder einer Punictschweißung ausgesetzt und bei hohen Temperaturen verwendet wird. Bei dem zweitgenannten Verfahren wird ein Basismetallstab in ein Edelmetallrohr eingesetzt wonach der Stab und das Rohr hoch erhitzt und zu einem Draht ausgezogen werden. Da bei diesem Verfahren die Lange und die Dicke des Rohres begrenzt sind, so ist die Erzeugung eines langen Drahtes mit einem dünnen Edelmetallbelag schwierig. Bei dem Aushöhlen des Edelmetalls zu einem Rohr entstehen ferner erhebliche Materialverluste. Beide Verfahren erfordern außerdem eine gute Werkzeugausstattung, um plattierte Drähte herstellen zu können, und es ist außerdem schwierig, einen Draht mit drei oder mehr Plattierungsschichten zu versehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Herstellen eines plattierten Drahtes für elektrische Kontakte auf einfache und kostensparende Weise zu schaffen, bei dem der Draht mit einem Edelmetallbelag überzogen und die vorzusehenden Schichten unter Vermeidung von Nadellöchern sowie Abblätterungen bei variabler Dicke jeder Schicht fest miteinander verbunden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein plattiertes Band, bestehend aus mindestens einem Basismaterial und aus einem mit letzterem festverbundenen Edelmetallbelag, durch Glühen erweicht wird, daß das erweichte plattierte Band durch Formen mit einem senkrecht zur Längserstreckung des Bandes kreisbogenförmigen Querschnitt versehen wird, wobei es an der Außenseite üan Edelmetallbelag trägt, und daß das Band durch eine Ziehform mit einem genormten Ausschnitt in bekannter Weise kaltgezogen wird, so daß ein plattierter Draht, der an der Außenseite zum Teil mit dem Edelmetall plattiert ist, erhalten wird.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnungen erläutert. In letzteren ist

F i g. 1 eine als Querschnitt gezeichnete schematische Darstellung des Herstellungsverfahrens für einen plattierten Draht nach der Erfindung,

F i g. 2 eine schematische Darstellung (in Querschnitten) eines anderen erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines plattierten Drahtes,