DE2607781C3

DE2607781C3 - Elektrischer Schutzrohrkontakt

Info

Publication number: DE2607781C3
Application number: DE19762607781
Authority: DE
Inventors: Walter Dr. 6450 Hanau Reichelt
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1976-02-26
Filing date: 1976-02-26
Publication date: 1982-03-11
Also published as: DE2607781A1; DE2607781B2

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schutzrohrkontakt mit einem Träger aus magnetischem Material und einer Kontaktschicht, insbesondere aus Edelmetall oder Edelmetall-Legierungen.

Schutzrohrkontakte dieser Art werden insbesondere als Schwachstromschaltkontakte in gekapselten Schutzgasrelais in der Fernsprechtechnik, in der Computer· und Raumfahrttechnik sowie in weiteren Bereichen der Elektronik verwendet. In der Fernsprechtechnik werden sie besonders im automatischen Selbstwählverkehr als Koppelfeldkontakte in großer Zahl verwendet Die Entwicklung der Schutzgasrelais, auch Reed-Relais genannt, geht bereits auf das Ende der dreißiger Jahre zurück. Während man zunächst den Bereich der Kontaktgabe mit Gold überzogen hat, wurden später auch Edelmetall-Legierungen sowie hochschmelzende Metalle eingesetzt. Die dünne Schicht wurde im Kontaktbereich meist durch Aufdampfen oder Aufstau- t>5 ben erzeugt und danach mit dem Träger durch Diffusion verbunden.

Derartige Schutzrohrkontakte sollen allgemein nicht

nur einen geringen Kontaktwiderstand aufweisen, sondern diesen auch über die gesamte Lebensdauer beibehalten, die möglichst bis zu 10* Schaltspielen gehen soll, und sie dürfen auch nur eine geringe Schweiß- und Klebcneigung aufweisen. Diesen Anforderungen wurde versucht, mit geschickter Auswahl der Kontaktwerkstoffe sowie Schichtkombinationen unterschiedlicher Werkstoffe zu begegnen. Je nach Art der Belastung der Schaltkontakte gelang dies mit unterschiedlichem Erfolg.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, bei Schutzrohrkontakten den elektrischen Verschleiß durch Materialwanderung, wie sie z. B. durch Lichtbogenbildung beim Schaltvorgang hervorgerufen wird, zu vergleichmäßigen und gleichzeitig Fehlstellen im Substrat, die nie ganz zu vermeiden sind und die zu vorzeitigem Ausfall des Kontaktes führen, unwirksam zu machen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale. Die neue Oberflächenstruktur hat überraschenderweise einen völlig gleichmäßigen Abtrag über die Kontaktfläche ergeben, ohne daß es zur Kraterbildung auf der einen Seite (Anode) und zur Spitzen- oder Kuppenbildung auf der anderen Seite (Kathode) kam, was zu einem Verhaken der Schaltkontakte führen kann. In der DE-OS 24 03 048 ist bereits ein elektrischer Schwachstromkontakt mit einer Erosionsstopschicht beschrieben. Diese ist jedoch als Zwischenschicht aus anderem Werkstoff als die konlaktgebende Schicht ausgebildet

Die Erfindung erfüllt nicht nur die allgemeinen Anforderungen an Schutzrohrkontakte, sondern auch die in der Aufgabe genannten in hervorragender Weise. Es sich gezeigt, daß sich die Wirkung der erfindungsgemäßen Kontakte einstellt, obwohl man an sich bei glatten, hellglänzenden Oberflächen dies viel eher vermuten würde. Die Erfinder führen dies auf die neue Oberflächenstruktur zurück.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist aus der beigefügten Beschreibung anhand einer Zeichnung, die dieses Ausführungsbeispiel rein schematisch darstellt, zu entnehmen.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

In der F i g. 1 ist im Längsschnitt ein erfindungsgemäßer Schutzrohrkontakt dargestellt

Fig.2 zeigt eine mikroskopische Aufnahme der Kontaktschichtoberfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in 30O0facher Vergrößerung.

Fig.3 zeigt eine mikroskopische Aufnahme der Kontaktschichtoberfläche gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in 3000facher Vergrößerung.

Der erfindungsgemäße Schutzrohrkontakt 3 zum Einschmelzen in ein gekapseltes Gehäuse z. B. aus Glas — Schutzrohr genannt —, besteht aus einem Träger 1 aus magnetischem Werkstoff, insbesondere einem solchen mit einer magnetischen Koerzitivkraft von 20 bis 50 Oe, und er ist paddeiförmig ausgebildet, wobei der drahtförmige Teil mit seinem runden Querschnitt zum Einschmelzen in ein Gehäuse vorgesehen und das Paddelblatt 2 mit der Kontaktschicht 4 versehen ist Der Träger 1 besteht aus einer Metall-Legierung, wie Eisen-Nickel-Legierung, die Zusätze von Kobalt und anderen Metallen enthalten kann.

Die Kontaktschicht 4 besteht vorteilhafterweise aus einem Metall oder einer Basislegierung eines Metalls aus der Gruppe Gold, Metall der Platin-Gruppe, Wolfram und Molybdän. Besonders bewährt hat sich als

Kontaktschichtwerkstoff Ruthenium.

Die erfindungsgemäßen Schutzrohrkontakte werden hergestellt durch Aufdampfen in einer Edelgasatmosphäre, wie z. B. Argon, unter Aufrechterhaltung eines Druckes im Bereich 0,65 Pa bis 6,5 Pa, wobei eine Kondensationsrate zwischen 1 und 30 μm, vorzugsweise 1 bis ΙΟμίτι pro Stunde, eingehalten wird. Während der Beschichtung wird die Temperatur der Kondensationsfläche auf 250 bis 550° C gehalten, und an den Träger wird währenü oder nach der Beschichtung ein negatives Potential von 500 bis 3000 V angelegt werden. Dabei wird wenigstens an dem zu beschichtenden Bereich des Trägers eine Stromdichte von 0,2 bis

2 mA/cm² eingestellt Wird die Spannung nach der Beschichtung angelegt, so wird dieser Zustand zwischen

3 und 30 Minuten aufrechterhalten.

Unter diesen Bedingungen ergibt sich eine b'Iumenkohlartige Struktur der Oberfläche der abgeschiedenen Kontaktschicht, wobei die Größe der einzelnen Knollen im Bereich zwischen 0,5 bis 5 μπι liegt; unter dem Mikroskop betrachtet, haben sie eine warzenähnliche Gestalt (Fig.2). Bei Anlegen der Spannung nach dem Beschichten kann die Oberfläche aer Knollen durch den Einfluß des Ionen-Bombardements, welches das Gefüge frittet, abgeplattet sein (F i g. 3). Die Größe und Gestalt sowie die Verteilung über die Oberfläche in einem blumenkohlartigen Muster ergibt sich, wie die Erfinder annehmen, durch das Beschichtungsverfahren, wobei die zu beschichtende Fläche des Trägers parallel zur Flächemiormale des schmelzflüssigen, verdampfenden Kontaktwerkstoffes im Verdampfungstiegel angeordnet werden kann.

Die genannten Verfahrensparameter sind natürlich untereinander gegenseitig abhängig und bei Änderung eines Parameters sind die anderen entsprechend anzupassen. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet besonders den Vorteil, daß nicht nur die einzelnen warzenartigen Oberflächenteilchen gut untereinander verbunden sind, sondern diese auch mit dem Träger eine haftfeste Verbindung eingehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Schutzrohrkontaktes mit einem Träger aus magnetischem Material und einer aufgedampften oder aufge- stäubten Kontaktschicht, insbesondere aus einem Metall aus der Gruppe Gold, Metall der Platingruppe, Wolfram, Molybdän oder einer Basislegierung eines dieser Metalle, wobei der Kontaktwerkstoff in einer Edelgasatmosphäre unter Aufrechterhaltung eines Druckes im Bereich von 0,65 Pa bis 6,5 Pa verdampft, die Kondensationsrate des Kontaktwerkstoffes in einem Bereich von 1 bis 30 μητ/h und während der Kondensation die Temperatur der Kondensationsfläche auf 250 bis 550⁰C gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß man an den Träger während oder nach der Beschichtung ein negatives Potential von solcher Höhe anlegt und dabei an dem zu beschichtenden Bereich des Trägers die Stromdichte so einstellt, daß eine blumenkoTüartige Oberfläche, vorzugsweise mit einem Durchmesser der einzelnen Knollen im Bereich von 0,5 bis 5 μητ, entsteht

2. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Schutzrohrkontaktes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Beschichtung eine Argonatmosphäre aufrechterhalten wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Schutzrohrkontaktes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Fläche des Trägers parallel zur Flächennormale des schmelzflüssigen, verdampfenden Kontaktwerkstoffes angeordnet wird.

4. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Schutzrohrkontaktes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anlegen eines Potentials nach der Beschichtung die Spannung für einen Zeitraum von 3 bis 30 Minuten aufrechterhalten wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Schutzrohrkontaktes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschicht aus Ruthenium besteht