DE2924238A1

DE2924238A1 - Elektrisches kontaktmaterial und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2924238A1
Application number: DE19792924238
Authority: DE
Inventors: Kishio Arita; Koichi Fujiwara; Shigeyuki Tsurumi; Goro Yamauchi
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1978-06-16
Filing date: 1979-06-15
Publication date: 1979-12-20
Also published as: SE7905304L; DE2924238C2; GB2029446A; NL180794C; FR2428904A1; US4279649A; NL7904752A; FR2428904B1; GB2029446B; CA1129680A; SE446991B

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kontaktmaterial aus einem intern oxidierten eutektischen Silberlegierungssystem mit Ag als Hauptkomponente. Insbesondere betrifft die Erfindung ein elektrisches Kontaktmaterial mit guten Eigenschaften hinsichtlich der Kontakthaftung, des Kontaktwiderstands, der Erosionsbeständigkeit und der Korrosionsbeständigkeit. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung dieses elektrischen Kontaktmaterials.

Bekannt sind bereits Rhodium-plattiertes Kontaktmaterial und Gold-plattiertes Diffusions-Kontaktmaterial, die entwickelt wurden, um der Erscheinung zu begegnen, daß die gegenüberliegenden Kontakte aufgrund der Haftwirkung dazwischen nicht getrennt werden können; dieses Problem tritt hauptsächlich bei Schaltern auf, die in inertem Gas, z.B. Stickstoff, versiegelt sind. Dieses Kontaktmaterial hat zwar gute Eigenschaften hinsichtlich der Kontakthaftung, es ist jedoch nachteilig, daß der Kontaktwiderstand beim Einsatz niedriger Kontaktkräfte auf mehr als 1 Ω ansteigt, und zwar selbst in reinem Stickstoff; nachteilig ist ferner, daß Rhodium und Gold teuer sind und folglich zu hohen Herstellungskosten des elektrischen Kontaktmaterials führen.

Herkömmliche intern bzw. innerlich oxidierte Legierungen für elektrische Kontaktstoffe werden durch interne bzw. innerliche Oxidation einer festen Lösung vom α-Typ bzw. von. a~ Mischkristallen hergestellt. Ein typisches Kontaktmaterial dieser Art ist eine intern oxidierte Silber-Cadmium-Legierung, von der bekannt ist, daß sie gute Eigenschaften hinsichtlich Kontaktverschweißung aufweist, jedoch auch mit dem Nachteil behaftet ist, daß der Kontaktwiderstand bei geringen Kontaktkräften und hohen Lasten beträchtlich hoch ist« Dies ist darauf zurückzuführen, daß nicht nur in der intern oxidierten

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Silber-Cadmium-Legierung, sondern auch in jeglicher intern oxidierten Legierung aus einer festen Lösung vom α-Typ die interne Oxidation durch Diffusion von Sauerstoff von der Oberfläche des Materials und von dem gelösten Stoff zur Materialoberfläche verursacht wird, so daß die Verteilung des Oxids von der Oberfläche zur Tiefe hin immer gröber wird und die Kontakteigenschaften durch mechanische Abnutzung oder Erosion aufgrund von Bogenentladungen verschlechtert werden. Eine solche intern oxidierte Legierung aus einer festen α-Lösung benötigt ferner eine längere Oxidierungszeit und führt daher zu höheren Herstellungskosten. Es ist auch bereits ein Kontaktmaterial bekannt, bei dem Oxidteilchen und ein Basismetall durch Sinterung verfestigt sind, so daß die Oxidteilchen gleichmäßig in dem Basismetall verteilt sind. Es ist jedoch schwierig, die feinen Oxidteilchen gleichmäßig zu verteilen, deren Durchmesser weniger als einige μ beträgt, wie dies bei Kontaktstoffen erforderlich ist, die für sehr niedrige Kontaktkräfte bestimmt sind. Ein solches Kontaktmaterial hat ferner eine geringere Dichte als massives Material / so daß seine mechanischen Eigenschaften sehr schlecht und die Herstellung dünner Schichten schwierig ist.

Wenn Silber als Kontaktmaterial in einer Schaltungsanordnung verwendet wird, bei der während des Kontaktschließens Entladungen auftreten, so entsteht eine Anodenerosion durch Bogenentladung mit starker Kraterbildung.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Kontaktmaterial zu schaffen, durch das die vorstehend dargelegten Mängel behoben werden und das insbesondere sehr gute Eigenschaften hinsichtlich der Kontakthaftung, des Kontaktwiderstands, der Erosionsbestandigkeit, der Korrosionsbeständigkeit und der Kontaktverschweißung aufweist; ferner soll ein Verfahren zur Herstellung dieses Kontaktmaterials geschaffen werden. Durch dieses elektrische Kontaktmaterial soll es ferner ermöglicht

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werden, kleine elektrische Schalter herzustellen, deren Herstellungskosten niedrig sind, deren Lebensdauer lang ist und deren Zuverlässigkeit groß ist.

Für die angestrebten Eigenschaften des elektrischen Kontaktmaterials werden folgende Definitionen verwendet:

Als "Kontakthaftung" wird ein Haftwirkungskoeffizient (Trennkraft/Kontaktkraft) verstanden, der in einem Ultrahochvakuum

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von 6,66 χ 10 mbar (5 χ 10 Torr) ermittelt wird, nachdem der Kontakt mit Argonionen bombardiert wurde und auf der Oberfläche gereinigt wurde. Als "Kontaktkraft" wird die Kraft verstanden, die erforderlich ist, um die Kontakte in Berührung miteinander zu bringen. Als "Trennkraft" wird die Kraft bezeichnet, die erforderlich ist, um die in Berührung befindlichen Kontakte voneinander zu trennen.

Unter "Kontaktwiderstand" wird derjenige Kontaktwiderstand verstanden, der vorhanden ist, nachdem das Kontaktmaterial an einem Drahtfederrelais angebracht wurde und 2 Millionen mal im nicht belasteten Zustand an der Atmosphäre betätigt wurde.

Die "Erosionsbeständigkeit" ist die Erosionstiefe in den Kontaktelernenten, nachdem diese an einem Drahtfederrelais angebracht wurden und die Kontakte 100 000-mal betätigt wurden, wobei beim Schließen der Kontakte Entladungen durch eine RC-Entladungsschaltung (R = 20 Ω und C = 0,22 yF) mit einer angelegten Spannung von 4 8 V erzeugt werden.

Die "Korrosionsbeständigkeit" wird durch den Kontaktwiderstand dargestellt, der vorhanden ist, wenn das Kontaktmaterial drei Stunden lang bei Raumtemperatur in künstlicher Luft mit einer Feuchtigkeit von 90% und 0,001% (10 Teile auf 1 Million) H₂S behandelt wird und dann der Kontaktwider-

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stand bei einer Kontaktkraft von 49 χ 10 N (5 ρ) unter Verwendung eines halbkugelförmigen Goldkontaktes mit einem Radius von 0,5 mm gemessen wird; die Behandlung kann auch darin bestehen, daß das Kontaktmaterial 48 Stunden lang bei Raumtemperatur in einer künstlichen Luft mit einer Feuchtigkeit von 90% und mit 0,001% (10 Teile auf 1 Million) SO₂ gelassen wird und dann der Kontaktwiderstand unter einem Kontaktdruck von 49 χ 10 N (5 ρ) gemessen wird.

Die "Kontaktverschweißung" ist das Unvermögen, Kontakte voneinander zu trennen, die miteinander durch 10 Kontaktspiele verschweißt s-ind, wobei ein elektrischer Strom von 30 A bei 30 V über die Kontakte fließt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein elektrisches Kontaktmaterial aus einem intern oxidierten eutektischen Silberlegierungssystem mit Ag als Hauptkomponente gelöst, daß gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch wenigstens ein Element, das aus der aus Si und Ge bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und/oder als erstes Additivelement wenigstens ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Os und Ir besteht, und/oder als zweites Additivelement wenigstens ein Klement, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ti, V, ir, Nb, Mo, Ta, W und Re und/oder dem ersten Additivelement besteht, und als drittes Additivelement wenigstens ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Fe, Co, Ni und Cu besteht.

Das Verfahren zur Herstellung des elektrischen Kontaktmaterials ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß Silber mit 1-17 Atom-% des wenigstens einen Elements, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Si und Ge besteht, warmbearbeitet und dann bei einer Temperatur im Bereich von 25O°C bis zur eutektischen Temperatur intern oxidiert wird.

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Gemäß der Erfindung wird also ein elektrisches Kontaktmaterial dadurch geschaffen, daß ein eutektisches Silberlegierungssystem intern oxidiert wird, das wenigstens ein Element enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Si und Ge gewählt ist, und zwar in einer Konzentration von 1-17 Atom-% bezogen auf die gesamte Lösung, während der Rest aus Silber ist.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung enthält das Kontaktmaterial ferner als erstes Additivelement 1-10 Atom-% wenigstens eines Elements, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Os und Ir besteht, während der Rest aus Silber ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält das elektrische Kontaktmaterial als zweites Additivelement 1-5 Atom-% wenigstens eines Elements, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ti, V, Zr, Nb, Mo, Ta, W und Re besteht, während der Rest Silber ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden als drittes Additivelement 1-5 Atom-% wenigstens eines Elements hinzugefügt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Fe, Co, Ni und Cu besteht.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbexspielen anhand der Figuren und aus diesen Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, das die Kontakthaftung des erfindungsgemäßen Kontaktmaterials im Vergleich zu herkömmlichem Kontaktmaterial darstellt;

Fig. 2 metallografische Strukturen des erfindungsgemäßen Kontaktmaterials und einer Silber-Cadmium-Oxid-Legierung;

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Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Haftwirkungscharakteristik;

Fig. 4 ein Diagramm des Kontaktwiderstands des erfindungsgemäßen Kontaktmaterials;

Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung der Anodenerosion aufgrund von Bogenentladungen bei dem erfindungsgemäßen Kontaktmaterial; und

Fig. 6 ein weiteres Diagramm zur Darstellung von Korrosionsbeständigkeitstests unter verschiedenen Bedingungen bei dem erfindungsgemäßen Kontaktmaterial.

Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen.

Kurve A in Fig. 1 zeigt die Kontakthaftung des elektrischen Kontaktmaterials nach der Erfindung, Kurve B diejenige einer Legierung aus Silber und 7,8 Atom-% Silizium und Kurve C diejenige eines Palladium-Kontaktmaterials.

Der Haftkoeffizient des elektrischen Kontaktmaterials nach der Erfindung beträgt 0,25, und zwar selbst bei sauberer Kontaktoberfläche in Ultrahochvakuum, wobei es sich um die schärfsten Bedingungen für die Ermittlung der Kontakthaftung handelt; es ist deutlich zu sehen, daß dieser Koeffizient nur ein Achtel des Koeffizienten bei anderen Proben beträgt, die nicht intern oxidiert sind. Bei einem versiegelten bzw. gekapselten Schalter wird davon ausgegangen, daß sich im Betrieb Schwierigkeiten durch Kontakthaftung ergeben können, wenn der Kontakthaftungskoeffizient nicht kleiner als 0,5 ist. Während also der Kontakthaftungskoeffizient bei einer nicht intern oxidierten Legierung aus Silber und 8 Atom-% Silizium und bei Palladium, das viele Jahre lang in der Nachrichtentechnik verwendet wurde, nur dann kleiner als 0,5 ist, wenn eine feste Sauerstoffmenge vorhanden ist,

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wird bei dem erfindungsgemäßen Kontaktmaterial ein sehr niedriger Kontakthaftungskoeffizient auch dann erreicht, wenn kein Sauerstoff vorhanden ist.

Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen. Dort sind schematisch die metallografischen Strukturen des erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktmaterials und eines bekannten Kontaktmaterials aus intern oxidiertem Silber mit 12 Atom-% Cadmium gezeigt. Durch Kreise sind Teilchen des gelösten Elements und durch Punkte Oxidteilchen bezeichnet, bei intern oxidiertem Silber mit 12 Atom-% Cadmiumoxid wird, wie in Fig. 2A dargestellt ist, kein Cadmium abgelagert, bevor die innere Oxidation erfolgt ist, denn Cadmium ist in der α-Phase; nach der inneren Oxidationsbehandlung wird das Cadmium jedoch nach und nach von der Probenoberflache ausgehend, wie in Fig. 2A¹ gezeigt ist, grob zum mittleren Teil hin verteilt. Bei 800°C während 60 min an der Atmosphäre ist die innerlich oxidierte Schicht nur etwa 12 μ dick. Bei dem in Fig. 2B gezeigten erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktmaterial ist Silizium bereits in dem Silber gleichmäßig und fein verteilt, bevor die innere Oxidation erfolgt, und diese gleichmäßige Verteilung wird selbst nach der inneren Oxidierung nur wenig verändert, während nur Silizium in der Oberf lächenschicht d^r Teilchen oxidiert wird, wie in Fig. 2B¹ gezeigt ist.

Wenn weniger als 1 Atom-% Silizium hinzugefügt wird, so sind die Eigenschaften hinsichtlich Kontaktwiderstand und Kontakthaftung im wesentlichen gleich wie bei Reinsilber, und die Zufügung von Silizium ist ohne Auswirkung. Wenn mehr als 17 Atom-% davon zugegeben wird, so läßt sich das elektrische Kontaktmaterial schwer walzen oder ausziehen. Daher wird erfindungsgemäß als Konzentration von Silizium der Bereich zwisch'.-.i 1 und 17 Atom-% gewählt.

Die Eigenschaften hinsichtlich Kontakthaftung und Kontakt-

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widerstand sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Die Konzentration von Si ist auf 1-17 Atom-% begrenzt, weil bei einer Konzentration von mehr als 17 Atom-% selbst die Warmbearbeitung schwierig ist und die ersten sich bei der Koagulation bildenden Siliziumkristalle so groß sind, daß sie schlecht fein und gleichmäßig verteilt werden können.

Fig. 5 zeigt die Erosionsbeständigkeit. Die Herstellung der untersuchten Proben wird später anhand von Beispiel 5 erläutert.

Die Ergebnisse der durchgeführten Erprobungen hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit des erfindungsgemäßen Kontaktmaterials unter Anwendung von Schwefelwasserstoff (H₂S) sind in Fig. 6 dargestellt. Bei Hinzufügung von Au wird eine erhebliche Verbesserung der Korrosionsbeständxgkeit beobachtet, ohne daß die Kontakthaftungseigenschaften, der Kontaktwiderstand und die Erosionsbeständigkeit verschlechtert werden. Bei einer Zugabe von weniger als 1 Atom-% Au ist jedoch kein Effekt feststellbar.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktmaterials, das dadurch erhalten wird, daß zu Ag 1 - 17 Atom-% Ge und/oder Si und als erstes Additivelement 1-10 Atom-% Au, Pd, Pt, Rh, Ru, Os und/oder Ir zugegeben werden und anschließend eine innere Oxidation in einem Temperaturbereich von 25O°C bis zur eutektischen Temperatur erfolgt, hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständxgkeit selbst gegenüber einem stark korrodierenden Gas wie H₂S; dieses Material hat daher den Vorzug, daß es als elektrisches Kontaktmaterial für elektrische Schaltungen an der Atmosphäre verwendet werden kann. Die Konzentration des Additivelements ist auf einem Bereich von 1-10 Atom-% Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Os und/odi ; Ir begrenzt, denn bei einem Wert unter 1 Atom-% wird keine Auswirkung auf die Korrosions beständigkeit beobach-

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tet, und bei einem Wert über 10 Atom-% wird kein innerer Oxidationseffekt beobachtet und der Haftwirkungskoeffizient ist derselbe wie bei Reinmetall, so daß keine Auswirkung auf die Kontakthaftung erwartet werden kann.

Bei einer Ausführungsform eines elektrischen Kontaktmaterials für mittlere Ströme wird ein Strom von einem bis zu mehreren 10 Ampere über das Kontaktmaterial gezogen, und die Kontakte werden häufig geöffnet und geschlossen, während der Strom durchgeleitet wird. Dadurch entstehen Bogenentladungen, so daß häufig Schwierigkeiten durch Kontaktverschweissung auftreten. Für diese Bedingungen ist eine Ausführungsform der Erfindung geeignet, bei der das eutektische Silberlegierungssystem wenigstens eines der Elemente Si und Ge mit einer auf die Gesamtlösung bezogenen Konzentration von 1-17 Atom-% und 1-5 Atom-% wenigstens eines der Elemente Ti, V, Zr, Nb, Mo, Ta, W und Re enthält, wobei das zugefügte Si bzw. Ge fein verteilt und innerlich oxidiert ist; dieses Material hat eine stabile Charakteristik mit hoher Beständigkeit gegenüber Kontaktschweißung und ist daher als Kontaktmaterial für mittlere Ströme bestens geeignet.

Wenn als zweites Additivelement Ti, V, Zr, Nb, Mo, Ta, W und/- oder Re zugegeben werden, wobei es sich um hochschmelzende Metalle handelt, so steigt der Schmelzpunkt des eutektischen Silberlegierungssystems, das 1-17 Atom-% Si und/oder Ge und als erstes Additivelement 1-10 Atom-% Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Os und/oder Ir enthält. Diese Ausführungsform ist daher insofern vorteilhaft, als die Beständigkeit gegenüber Kontaktverschweißung weiter gesteigert wird.

Die Zugabe wenigstens eines der Elemente Ti_r V, Zr, Nb, Mo, Ta, W und Re ist auf einen Bereich von 1-5 Atom-% beschränkt, denn bei einem Wert von unter 1 Atom-% kann keine Steigerung der Beständigkeit hinsichtlich Kontaktverschweißung

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erwartet werden und bei einem Wert von mehr als 5 Atom-% werden die Oxide aus Ti, V, Zr, Nb, Mo, Ta, W und Re durch die Behandlung zur inneren Oxidation an der Oberfläche gebildet, so daß der Kontaktwiderstand ansteigt.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktmaterials, bei der das intern oxidierte eutektische Silberlegierungssystem wenigstens eines der Elemente Si und Ge bei einer auf die gesamte Lösung bezogenen Konzentration von 1-17 Atom-% und als erstes Additivelement 1-10 Atom-% Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Os und Ir enthält, ist die Erosionsbeständigkeit sehr niedrig und beträgt nur die Hälfte bis ein Fünftel des Wertes bei den herkömmlichen Kontakten aus Edelmetall. Wenn die Si-Konzentration nur 1-7 Atom-% beträgt, so wird die Erosionsbeständigkeit nur auf etwa die Hälfte dieses Wertes verbessert; wenn dagegen die Si-Konzentration auf 7-17 Atom-% gesteigert wird, so wird in bestimmten Fällen keine perfakt flache Erosion erzielt. Herkömmlicherwelse ist das für elektrische Schaltungen verwendete elektrische Kontaktmaterial eine dünne Schicht, die auf ein dünnes Basismaterial aus einem Eisenlegierungssystem aufgebracht ist, und die Dicke des elektrischen Kontaktmaterials wird im Hinblick auf die Erosionstiefe bestimmt, die in der jeweiligen Beschichtung auftritt. Wenn das elektrische Kontaktmaterial eine flache Erosion zeigt, kann das Kontaktmaterial mit geringerer Stärke aufgetragen werden, so daß Einsparungen für die Kontakte ermöglicht werden. Gemäß der Erfindung wird zur weiteren Verbesserung der Erosionsbeständigkeit dem vorstehend beschriebenen Kontaktmaterial eine Menge von 1-5 Atom-% wenigstens eines der Elemente Fe, Co, Ni und Cu zugefügt, und dann wird das System intern oxidiert, um die günstigen Eigenschaften des elektrischen Kontaktmaterials zu bewahren.

Die Menge des Additivs aus Fe, Co, Ni und/oder Cu ist auf

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einen Bereich von 1-5 Atom-% begrenzt, denn bei einem niedrigeren Wert als 1 Atom-% kann keine Verbesserung der Erosionsbeständigkeit erwartet werden, und wenn der Wert größer als 5 Atom-% ist, so wird dur da die interne Oxidation ein Oxid des Pe, Co, Ni bzw. Cu gebildet, so daß der Kontaktwiderstand ansteigt.

Die obere Grenze der Temperatur für die innere Oxidation ist die eutektische Temperatur von 84O°C für den Fall einer Ag-Si-Legierung bzw. 651 C für den Fall einer Ag-Ge-Legierung und 840 C für den Fall einer Silberlegierung, der Si und Ge zugefügt sind. Die untere Grenze liegt bei 250 C, denn bei einer niedrigeren Temperatur ist für die innere Oxidation eine lange Zeitspanne erforderlich. Es werden nun besondere Ausfuhrungsformen der Erfindung anhand von Beispielen beschrieben.

Beispiel 1

Ein Barren mit einem Durchmesser von 15 mm und einer Länge von 5O mm aus Silber, dem 7,3 Atom-% Silizium beigefügt sind, wird in einer Argongasströmung aufgelöst und mit Wasser abgeschreckt und dann wiederholt bei 300°C während 20 min im Vakuum wärmebehandelt und mit einem Arbeitsverhältnis von 70% ausgezogen, so daß er einen Durchmesser von 3 mm annimmt. Diese Probe wird dann bei 800°C während 60 min an der Atmospäre intern oxidiert, um ein erfindungsgemäßes elektrisches Kontaktrnaterial zu erhalten, in dem Silizium in Form von Körnern mit einem maximalen Durchmesser von 2 μ und einem mittleren Durchmesser von O,5 μ gleichmäßig im Silber verteilt ist. Die Kontakthaftung bei dem so erzielten elektrischen Kontaktmaterial aus einer intern oxidierten Silberlegierung mit 7,3 Atom-% Silizium ist in Fig. 1 als Kurve A dargestellt. Die anhand von Fig. 1 erläuterten Eigenschaften sind also auf dieses Beispiel anzuwenden, und es ist ersichtlich* daß das erfindungsgemäße elektrische Kontaktmaterial

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ein hervorragendes Verhalten bezüglich der Kontakthaftung selbst bei Abwesenheit von Sauerstoff aufweist, im Gegensatz zu elektrischem Kontaktmaterial aus einer nicht intern oxidierten Silberlegierung mit 7,8 Atom-% Silizium.

Beispiel 2

Durch dasselbe Verfahren wie im Beispiel 1 werden 1-17 Atom-% Silizium zu Silber zugegeben, die Probe wird in die Form eines Bandes mit 0,2 mm Dicke gebracht und dann intern bei 400°C während 30 min an der Atmosphäre oxidiert, um das erfindungsgemäße elektrische Kontaktmaterial zu erhalten. Bei diesem Beispiel ist die innere Oxidierungsgeschwindigkeit so hoch, daß selbst bei Bedingungen von 400°C während 3O min für die innere Oxidation das gesamte Probenstück mit 0,2 mm Dicke intern oxidiert werden kann.

Hinsichtlich der Kontakthaftung und des Kontaktwiderstands bei dem so gewonnenen Kontaktmaterial wird auf die Fig. 3 und 4 verwiesen. Offensichtlich ist das erfindungsgemäße elektrische Kontaktmaterial ausgezeichnet sowohl im Hinblick auf die Kontakthaftungseigenschaften als auch auf den Kontaktwiderstand im Vergleich au den entsprechenden Werten bei Silber.

Beispiel 3

Ein Barren mit 15 mm Durchmesser und 30 nun Länge wird durch Zufügung von 5 Atom-% Silizium und 5 Atom-% Germanium zu Silber gebildet und in einem Argonbogen-Auflösungsofen auf-* gelöst; er wird dann wiederholt einer Wärmebehandlung bei 80O°C während 2O min im Vakuum unterzogen und mit einem Arbeitsverhältnis von 50% ausgewalzt, um eine Platte mit O,2 mm Dicke zu schaffen. Diese Platte wird dann bei 500°C während 30 min- in reinem Sauerstoff unter einem Druck von 1 Atmosphäre intern oxidiert, um das erfindungsgemäße elektrische Kontaktmaterial 2u erhalten. Der Haftwirhungskoeffi-

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zient ist bei diesem Material 0,2, so daß also die Haftwirkungscharakteristik um 50% besser ist als bei einem Material, das durch die alleinige Zufügung von 5 Atom-% Silizium zu Silber und innere Oxidation des Systems gebildet wird. Der Kontaktwiderstand ist niedriger als 80 πιΩ und hat eine vorteilhafte Charakteristik.

Beispiel 4

6 Barren derselben Abmessungen mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Länge von 3OO mm, jedoch mit verschiedenen Zusammensetzungen gemäß Tabelle 1 werden gebildet, indem 10 - 17 Atom-% Si Ag beigefügt werden, und zwar bei einer Temperatur von 1200°C. Jeder Barren wird an der Oberfläche geschliffen, dann mit heißen Nutrollen bei etwa 600°C auf

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4 mm gebracht und dann zu einer Platte mit 1 mm Dicke bei etwa 600°C heiß ausgewalzt. Die Platte wird dann kalt zu einer Folie mit 150 μ Dicke ausgewalzt. Diese Folie wird dann bei 800⁰C während 1 Std. an der Atmosphäre intern oxidiert, und dann wird die Erosionsbestfindigkeit der jeweiligen Proben gemessen.

Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 1 aufgeführt. Daraus ist ersichtlich, daß das erflndungsgemäße Kontaktmaterial eine doppelt so hohe Erosionsbeständigkeit Wie das herkömmliche Material aufweist.

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TABELLE 1

	Zusammensetzung der Legierung	Erosionstiefe der Anode (ym)
Herkömmliches Material	Ag Ag - 60% Pd	80 ± 20 40 ± 15
Erfindungsgemäßes Material	Intern oxidiertes Ag mit 10,0 At.% Si Intern oxidiertes Ag mit 12,0 At.% Si Intern oxidiertes Ag mit 15,0 At.% Si Intern oxidiertes Ag mit 17,0 At.% Si	25 ± 10 10+5 10 ± 5 10 ± 5

Beispiel 5

Ein Barren mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Länge von 300 mm wird dadurch gebildet, daß 10-17 Atom-% Ge bei 1100°C zugefügt werden. Der Barren wird an der Oberfläche geschliffen und dann durch Nutrollen bei etwa 300 C auf 4 mm gebracht, bei etwa 300°C zu einer Platte von etwa 2 mm Dicke heiß ausgewalzt und dann kalt zu einer Folie mit 150 μ Dicke ausgewalzt. Die Folie wird dann bei 6OO°C während 2 Std. an der Atmosphäre intern oxidiert, und dann wird die Erosionsbeständigkeit gemessen. Die Ergebnisse der Messungen sind in dem Diagramm der Fig. 5 dargestellt.

Die aus dem so gewonnenen Material gebildeten elektrischen Kontakte haben einen stabilen Kontaktwiderstand mit einem Wert von weniger als 50 mß und günstige Kontakthaftungskoeffizient von etwa 0,3.

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Beispiel 6

TABP]I₁LE 2

Si- Zugabe (At.%)	Ge Zugabe (At.%)	Erosionstiefc der Anode (μ)	Kontaktwider-, stand nach 10 Öffnungen und Schließungen (ηιΩ)	Kontakt haftungs koeffizient
0,5	0,5	60 ± 20	30	0,3
1,0	0	50 ± 20	30	0,3
O	1,0	55 ± 20	45	0,3
7,0	7,0	10+5	30	0,15
17,0	0	10 ± 5	30	0,1
0	17,0	10 ± 5	35	0,1
8,5	8,5	10 ± 5	35	0,1

Ein Barren von 20 mm Durchmesser .und 300 mm Länge wird gebildet durch Zugabe der in Tabelle 2 angegebenen Mengen von Si und Ge bei einer Temperatur von 1200°C; der Barren wird an der Oberfläche geschliffen, dann an einem Ende zu einer konischen Form mit einem Öffnungswinkel von 60° bearbeitet, bei 700°C während einer Stunde wärmebehandelt, dann unter 3000 Atmosphären Druck heiß stranggepreßt bzw. extrudiert und dann zu einem Draht mit einem Durchmesser von 4 mm bearbeitet. Dieser Draht wird dann bei 600 C weiter während 30 min wärmebehandelt und dann kalt zu einer Folie mit 150 μ Dicke verarbeitet. In der gleichen Weise wie beim Beispiel 1 wird dann die Folie intern oxidiert und an einem Drahtfederrelais angebracht, und es wird die Erosionsbeständigkext gemessen. Das Tabelle 2 entnehmbare Ergebnis zeigt, daß der elektrische Kontakt, der duch Zugabe von mehr als 1O - 17 Atom-% wenigstens eines der EIe-

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mente Si und Ge gebildet ist, eine Erosionstiefe von etwa 10 μπι an der Anode aufweist und sich somit durch eine günstige Erosionsbeständigkeit auszeichnet. Der aus diesem Material gebildete Kontakt hat ferner einen stabilen Kontaktwiderstand einer Größe von weniger als 50 ΐηΩ und ein günstiges Kontakthaftungsverhalten mit einem Haftwirkungskoeffizienten von etwa 0,2.

Beispiel 7

Barren mit 10 mm Durchmesser und 200 mm Länge werden gebildet, indem dem Silber Werte von 1, 10 und 17 Atom-% Si als Hauptadditiv und Werte von 1, 2, 5, 7 und 10 Atom-% Au als erstes Additivelement zugefügt werden und das System bei 1200°C aufgelöst wird. Die so entstandenen Barren werden dann an der Oberfläche geschliffen und dann bei 6OO C warmbearbeitet und kalt zu einer Platte von 0,5 mm Dicke verarbeitet. Diese Platten werden dann bei 800°C 30 min lang an der Atmosphäre intern oxidiert, um das erfindungsgemäße elektrische Kontaktmaterial zu erhalten. In diesem Kontaktmaterial ist das Silizium kornförmig mit einem Maximaldurchmesser von 2 μ und einem mittleren Durchmesser von 0,5 μ und gleichmäßig in dem Silber verteilt. Der Verteilungszustand des Siliziums im Silber ist bei dem so zubereiteten Material im wesentlichen derselbe wie vor der inneren Oxidation, aufgrund der inneren Oxidation werden jedoch die Oberflächen der Siliziumkörner zu SiO2-Schichten.

Die Korrosionsbeständigkeit des so erhaltenen Kontaktmaterials ist in dem Diagramm der Fig. 6 dargestellt; wie bereits erwähnt wurde, wird die Korrosionsbeständigkeit beträchtlich dadurch verbessert, daß Au zugegeben wird, ohne daß andere Eigenschaften des Kontaktmaterials verschlechtert würden.

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Beispiel t

Ein elektrisches Kontaktmaterial mit 0,5 mm Dicke wird in derselben Weise zubereitet wie bei Beispiel 7, indem dem Silber 15 Atom-% Si als Hauptadditiv und wenigstens eines der Elemente Au, Pd, Pt, Rh, Ru, Os und Ir als erstes Additivelement mit den in Tabelle 3 gezeigten Konzentrationen zugegeben wird und die innere Oxidation bei 5OO°C während 1 Std. an der Atmosphäre durchgeführt wird. Die Ergebnisse der mit diesem Kontaktmaterial in Anwesenheit von SO₂ durchgeführten Korrosionsbeständigkeitstests sind in Tabelle 3 aufgeführt. Diese Ergebnisse zeigen, daß bei einem elektrischen Kontaktmaterial ohne das erste Additivelement der Kontaktwiderstand R den Wert 1 Ω bei einer

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Kontaktkraft von 49 χ 1O N (5 ρ) übersteigt, während das elektrische Kontaktmaterial mit dem ersten Additivelement (wobei die Menge in Atom-% angegeben ist) stets einen geringeren Wert als 1 Ω aufweist und eine stabilisierte Charakteristik zeigt. Durch die Zugabe des ersten Additivelements werden die anderen Kennwerte nicht verschlechtert.

TABELLE 3

Probe Nr.	Au	Pd	Pt	Rh	Ru	Os	Ir	R_c (mß)
1	5	-	-	-	-	-	-	150
2	.-	10	-	-	-	-		120
3	-	-	10	-	-	-	-	115
4	-	3	-	1	-	-	-	210
5	-	a	-	-	1	-	-	205
6	-	3	-	-	-	1	-	200
7	-	3	-	-	-	-	1	205

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Beispiel 9

Eine Stange mit 2 mm Durchmesser und 10 mm Länge wird gebildet, indem zu Silber 10 Atom-% Si zugegeben werden und dann Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Os und Ir mit den jeweiligen in Tabelle 4 angegebenen Konzentrationen (in Atom-%) zugefügt werden; das System wird dann aufgelöst und in derselben Weise wie bei Beispiel 7 verarbeitet und dann bei 600 C während 2 Std. an der Atmosphäre intern oxidiert, um ein elektrisches Kontaktmaterial zu schaffen, dessen Korrosionsbeständigkeit hoch und dessen Kontakthaftwirkung gering ist. Der Haftwirkungskoeffizient und die Korrosionsbeständigkeit gegenüber SO« sind in Tabelle 4 gezeigt. Das in der Praxis seit vielen Jahren verwendete Pd hat einen Haftwirkungskoeffizienten von 0,65 in Ultrahochvakuum und kann also zu Schwierigkeiten hinsichtlich der Kontakthaftung führen. Das erfindungsgemäße Kontaktmaterial hat jedoch einen Haftwirkungskoeffizienten von weniger als 0,5, wie aus Tabelle 4 hervorgeht, und hat also ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der Kontakthaftung. Wenn jedoch die Menge des Additivs aus Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Os und/- oder Ir 10 Atom-% überschreitet, so wird die Diffusion des Sauerstoffs in die Legierung hinein schwierig, der Effekt der inneren Oxidation geht verloren, und es kann keine Verbesserung der Kontakthaftungseigenschaften erwartet werden.

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TABELLE 4

Probe Nr.	Au	Pt	Pd	RIi	Ru	Os	Ir	Kontakt widerstand (mft)	Haftwirkungs koeffizient
1	5	-	-	-	-	-	-	150	0,2
8	10	-	-	-	-	-	-	90	0,5
9	1	"-	1	-	-	-	-	300	0,1
10	2	-	2	-	-	-	-	160	0,2
11	5	-	5	-	-	-	-	95	0,5
3	-	10	-	-	-	-	-	115	0,5
12	5	-	2	1	-	-	-	100	0,4
13	5	-	2	-	1	-	-	100	0,4
.14	5	-	2	-	-	1	-	100	0,4 .
J 5	5	-	2	-	-	-	1	100	O₇ 4

Beispiel 10

Barren werden in derselben Weise wie bei Beispiel 7 hergestellt, indem zwei verschiedene Legierungen dadurch gebildet werden, daß dem Silber jeweils 7 Atom-% Si und Ge und jeweils 1 Atom-% Rh, Ru, Os und Ir zugegeben werden; das System wird dann heiß und dann kalt zu einem Band mit 0,2 mm Dicke ausgewalzt; die Bänder werden dann bei 400 C während 30 min an der Atmosphäre intern oxidiert, um das elektrische Kontaktmaterial zu schaffen, dessen Zusammensetzung in Tabelle 5 gezeigt ist.

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- 26 TABELLE 5

/^24238

Probe Nr.	Si.	Ge	Rh	Ru	Os	Ir	Kontakt widerstand (πιΩ)
16	7	-	1	-	-	-	21
17	7	-	-	1	-	-	21
18	7	-	-	-	1	-	20
19	7	-	-	-	-	1	22
20	-	7	1	-	-	-	31
21	-	7	-	1	-	-	30
22	-	7	-	-	1	-	30
23	-	7	-	-	-	1	31

Bei der Untersuchung des Kontaktwiderstands stellt sich heraus, daß dieser bei jedem Kontakt etwa 20 - 30 ΐηΩ beträgt und somit sehr stabil ist. Die Anzahl der Betätigungs spiele des Drahtfederrelais beträgt hier 10 Millionen.

Beispiel 11

Ein Barren mit 20 nun Durchmesser und 300 mm Länge wird gebildet, indem dem Silber jeweils 3 Atom-% Si und Ge und jeweils 2 Atom-% Au und Pd zugegeben werden; das System wird dann an der Oberfläche geschliffen, an einem Ende konisch zu einem Öffnungswinkel von 60° bearbeitet, bei 65O°C während einer Stunde wärmebehandelt, dann unter 3000 Atmosphären Druck heiß extrudiert und zu einem Draht mit einem Durchmesser von 4 mm verarbeitet. Dieser Draht wird dann bei 600°C während 30 min weiter wärmebehandelt und dann kalt zu einer Folie von 0,2 mm Dicke verarbeitet und bei 6OO C während 30 min an der Atmosphäre intern oxidiert, um das erfindungsgemäße Kontaktmaterial zu erhalten. Selbst durch

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BhD 'J-*

Hexßextrudierung kann eine gleichmäßige Kornverteilung von Si und Ge mit einem mittleren Durchmesser von 0,5 μ erzielt werden. Als Ergebnis der Untersuchung des Kontaktwiderstands wird gefunden, daß dieser etwa 20 - 30 mß beträgt und somit eine sehr stabile Charakteristik aufweist.

Beispiel 12

Barren mit 10 mm Durchmesser und 100 mm Länge mit den in Tabelle 6 angegebenen Zusammensetzungen werden bei 15OO-2OOO°C aufgelöst, an der Oberfläche geschliffen, dann zu einer Platte mit 2 mm Dicke bei 600 C heiß verarbeitet und dann zu einem Kontaktstück mit 5 mm Durchmesser und einer Dicke von 1 mm kalt verarbeitet. Dieses Stück wird dann bei 800 C während 30 min intern oxidiert, um das erfindungsgemäße Kontaktmaterial zu schaffen. Dieses elektrische Kontaktmaterial wird dann durch Silberlötung mit einer Kupferstange von 5 mm Durchmesser und 10 mm Länge verbunden, und der so hergestellte Kontakt wird geöffnet und geschlossen, während ein elektrischer Strom von 30 A bei einer angelegten Spannung von 30 V gezogen wird. Von jeder Probe werden sechs Kontakte untersucht. Die Anzahl der Öffnungs- und Schließvorgänge, bis die Hälfte aller elektrischen Kontakte, also drei, wegen Zusammenschweißung nicht mehr geöffnet werden können, sind in Tabelle 6 gezeigt.

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- 28 TABELLE

Probe

98
98
98
97
97

97

82

68

Si

Au

Re

68	17
68	17
68	17
68	17
68	17
68	17
68	17

1 1 1 1 1 5 5 5 10

Ti

Ta

Mo

Nb

Anzahl der Öffngn, u.Schließgn., bis mehr als 50% der Kontakte verschweißt sind

1	,52	χ	ΙΟ⁴
1	,32	χ	ΙΟ⁴
1	,15	X	4
1	,73	X	ίο⁴
1	,24	X	ίο⁴
1.	,55	X	ίο⁴
1,	,58	X	ίο⁴
ι,	,20	X	ίο⁴

5,20 χ 10

3,80 χ 10^!

4,15 χ 10^:

8,12 χ

.5

7,33 χ ΙΟ

6,52 χ 10

9,31 χ ΙΟ

7.55 X 10

8.56 X 10 8,05 χ 10 6,88 χ 10

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2324238

Wenn das Verschweißen von Ag-Kontakten und das von intern oxidierten Silberlegierungen mit 10% untersucht wird, so stellt sich heraus, daß alle nur aus Silber bestehenden Kontakte und nur 50% der Kontakte aus den intern oxidierten Ag-Si-Legierungen aufgrund von Verschweißung schadhaft werden. Das erfindungsgemäße elektrische Kontaktmaterial hat also eine um den Faktor 10 verbesserte Beständigkeit gegen Kontaktverschweißung. Bei diesen elektrischen Kontaktmaterialien wurden die Eigenschaften hinsichtlich Kontakthaftung, Kontaktwiderstand, Erosionsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit bewahrt.

Beispiel 13

Jede der Legierungen mit der in Tabelle 7 angegebenen Zusammensetzung wird in einem Bogen-Auflösungsofen aufgelöst und in die Form eines Knopfes mit 20 mm Durchmesser und 5 mm Dicke gebracht, bei 600°C zu einer Platte mit 2 mm Dicke verarbeitet und dann kalt auf einen Durchmesser von 5 mm und eine Dicke von 1 mm gebracht. Diese Probe wird dann bei 700°C intern oxidiert und durch Silberlötung mit einer Kupferstange wie bei Beispiel 12 verbunden; der mit dieser Probe gebildete Kontakt wird dann geöffnet und geschlossen, während ein elektrischer Strom von 40 A bei einer angelegten Spannung von 30 V gezogen wird, um die Beständigkeit gegen Kontaktverschweißung zu untersuchen. Es zeigt sich/ daß alle Kontakte aus Silber und auch alle Kontakte aus der intern oxidierten Silberlegierung mit 10 Atom-% Si nach 10 Kontaktspielen verschweißt sind, die aus dem Kontaktmaterial nach Tabelle 7 gebildeten Kontakte jedoch überhaupt nicht verschweißt werden.

Die Anzahl der öffnungs- und Schließvorgänge, bis 50% der aus diesem Kontaktmaterial gebildeten Kontakte verschweißt

sind, beträgt mehr als 10 , wie aus Tabelle 7 hervorgeht. Dieses Material zeigt also eine sehr hohe Beständigkeit gegen-

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über Kontaktverschweißung. Dieses elektrische Kontaktmaterial behält seine guten Eigenschaften hinsichtlich Kontakthaftung, Kontaktwiderstand, Erosxonsbeständigkext und Korrosionsbeständigkeit.

TABELLE 7

Probe Nr.	Ag	Ge	Pd	Re	Ti.	V	W	Ta	Mo	Nb	Zr	Anzahl der öffngn. u.Schließgn., bis mehr als 50% der Kontakte ver schweißt sind
20	96	2	1	1	-	-	1	-	-	-	-	2,05 χ 10⁴
21	96	2	1	-	1	-	-	1	-	-	-	2,55 χ 10⁴
22	83	10	5	-	-	1	-	-	1	-	-	4,35 χ 10⁵
23	83	10	5	-	-	-	-	-	-	1	1	5,20 χ 10⁵
24	71	17	10	2	-	-	-	-	-	-	-	8,33 χ 10⁵
25	71	17	10	-	-	-	-	-	2	-	-	9,21 χ 10⁵

Beispiel 14

Ein Barren, mit 10 mm Durchmesser und 100 mm Länge wird durch Auflösung der Legierungen mit den verschiedenen in Tabelle 8 aufgeführten Zusammensetzungen bei 12OO-15OO°C gebildet; dieser Barren wird an der Oberfläche geschliffen, bei 600°C zu einer Dicke von 2 mm verarbeitet und dann kalt zu einer Folie mit 150 μ verarbeitet. Diese Folie wird bei 8OO°C während 1 Std. an der Atmosphäre intern oxidiert und an einem Drahtfederrelais angebracht, Mit einer RC-Entladungsschaltung (R = 20 Λ und C = 0,22 \iF) werden unter einer angelegten Spannung von 48 V Entladungen verursacht, während die Kontakte geschlossen werden. Die Erosionstiefe nach 100 000 öffnu.igs- und Schließspielen ist in Tabelle 8 aufgeführt.

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TABELLE 8

Probe Nr.	Zusammensetzung der Legierung (Ate-*)	- 2Si	IFe	Erosionstiefe (μ)	20
1	Ag	- 2Si -	INi	50 +	5
2	Ag	- 2Si -	ICo	26 +	5
3	Ag	- 2Si -	ICu	25 +	5
4	Ag	- 2Si -		22 +	5
5	Ag	- 7Si	3Fe	27 +	5
6	Ag	- 7Si -	3Ni	30 +	5
7	Ag	- 7Si -	3Co	15 +	5
8	Ag	- 7Si -	3Cu	17 +	5
9	Ag	- 7Si -	5Au	18 +	5
10	Ag	- 7Si -	5Au - 3Fe	11 +	5
11	Ag	- 7Si -	5Au - 3Co	30 +	5
12	Ag	- 7Si -	5Au - 3Ni	10 +	5
13	Ag	- 7Si -	5Au - 3Cu	10 +	5
14	Ag	- 7Si -	- 5Au	8 +	5
15	Ag	- 17Si	- 5Au - 5Fe	7 +	5
16	-Ag	- 17Si	- 5Au - 5Co	10 +	2
17	Ag	- 17Si	- 5Au - 5Ni	5 '+	2
18	Ag	- 17Si	- 5Au - 5Cu	5 +	2
19	Ag	- 17Si	- 10Au - 5Ni	5 +	2
20	Ag	- 17Si	- 10Au - 5Cu	5 +	2
21	Ag	- 17Si	5 +	1
22	Ag		3 +

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Tabelle 8 ist zu entnehmen, daß die Auswirkung der Hinzufügung von Fe, Ni, Co und Cu auf die Erosionsbeständigkeit offensichtlich ist.

Selbst bei Zugabe von Fe, Co, Ni und Cu behält dieses elektrische Kontaktmaterial seine günstigen Werte hinsichtlich Kontakthaftung, Kontaktwiderstand und Korrosionsbeständigkeit.

Beispiel 15

Eine Folie von 150 μ Dicke wird dadurch gebildet, daß die Legierungen der verschiedenen in Tabelle 9 aufgeführten Zusammensetzungen aufgelöst werden. Die Folie wird dann intern bei 700 C während 1 Std. an der Atmosphäre oxidiert und dann an einem Drahtfederrelais angebracht. Es werden dann Entladungen verursacht, während die elektrischen Kontakte geschlossen werden, und zwar unter Verwendung einer Koaxialleitung 5D2V einer Länge von 20 m als Belastung bei einer aufgeprägten Spannung von 100 V. Die Erosionstiefe an der Anode nach 2 Millionen Kontaktöffnungs- und -schließspielen ist in Tabelle 9 aufgeführt. Durch Zugabe von Fe, Co, Ni und Cu wird die Eros ionstiefe um einen Faktor von 2 bis 3 verbessert.

TABELLE 9

Fr υ be N'r.

Zusammensetzung der Legierung (At.%)

Ag - 10Ge

Ag - 10Ge - 10IM

Ag - 10Ge - K)IM - 5Fe

Ag - 10Ge - 1OiM - 5Co

Ag - 10Ge - K)IM - 5Ni

Ag - 10Ge - 1OiM - 5Cu

Eros ionstiefe (U)

20
20
5
5
3
3

5 5 3 3 3 3

9 0 9 8 5 1 / 0 9 0 9

Dieses elektrische Kontaktmaterial hat dieselben guten Eigenschaften hinsichtlich Kontakthaftung, Kontaktwiderstand und Korrosionsbeständigkeit.

Gemäß der Erfindung werden also als Basismetall Silber und Si oder Ge oder sowohl Si als auch Ge, gegebenenfalls mit wenigstens einem Additivelement, das so gewählt wird,daß dem Silber die jeweils angestrebten Eigenschaften als elektrisches Kontaktmaterial verliehen werden, geschmolzen, abgeschreckt und dann plastisch bearbeitet, so daß die Elemente Si und/oder Ge jeweils gleichmäßig in dem Basismetall in Form von feinen Kristallen verteilt sind; danach wird die so erhaltene Legierung cl«jr inneren Oxidation dieser feinen Kristalle unterzogen, wodurch ein verbessertes elektrisches Kontaktmaterial aus einem eutektischen Silberlegierungssystem geschaffen wird, bei dem die gleichmäßige Verteilung der intern oxidierten feinen Kristalle erhalten bleibt.

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Claims

PATKNTAN WAr-TS 1!Ü H O

IIKUMHLINK - I)IiGWERT ? Q ? /. ? Q Q

JOHANNES-SCHARRER-STRASSE 13 · D-8000 MÜNCHEN 21

TP 91 München, den 15. Juni 1979

NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE PUBLIC CORPORATION

Tokio / Japan

Elektrisches Kontaktmaterial und Verfahren zu seiner

Herstellung

Patentansprüche

.] Elektrisches Kontaktmaterial au ti einem intern oxidierten
^-' eutektischen Silberlegierungssystem mit Ag als Hauptkomponente, gekennzeichnet durch wenigstens ein Element, das
aus der aus Si und Ge bestehenden Gruppe ausgewählt ist,
und/oder als erstes Additivelement wenigstens ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Os und Ir besteht, und/oder als zweites Additivelement wenigstens ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ti, V, Zr, Nb, Mo, Ta, W und Re und/oder dem
ersten Additivelement besteht, und als drittes Additivele-

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ment wenigstens ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Fe, Co, Ni und Cu besteht, enthält.
2. Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das intern oxidierte eutektische Silberlegierungssystem auf die Gesamtlösung bezogen 1-17 Atom-% des wenigstens einen Elements enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Si und Ge besteht.
3. Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eutektische Silberlegierungssystem ferner 1-10 Atom-% des ersten Additivelements enthält.
4. Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eutektische Silberlegierungssystem ferner 1-5 Atom-% des zweiten Additivelements enthält.
5. Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eutektische Silberlegierungssystem ferner 1-5 Atom-% des dritten Additivelements enthält.
6. Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eutektische Silberlegierungssystem ferner 1-10 Atom-% des ersten Additivelements und 1-5 Atom-% des zweiten Additivelements enthält.
7. Elektrisches Kontaktmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eutektische Silberlegierungssystem ferner 1-10 Atom-% des ersten Additivelements und 1-5 Atom-% des dritten Additivelements enthält.
8. Verfahren zur Herstellung des elektrischen Kontaktmaterials nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Silber mit 1-17 Atom-% des wenigstens einen Elements, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus

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Si und Ge besteht, warmbearbeitet und dann bei einer Temperatur im Bereich von
intern oxidiert wird.

ratur im Bereich von 25O°C bis zur eutektischen Temperatur
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Legierungssystem 1-10 Atom-% des ersten Additivelements enthält.
10. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Silber mit 1-17 Atom-% des wenigstens einen Elements, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Si und Ge besteht, mit 1-10 Atom-% des ersten Additivelements und ferner mit 1-5 Atom-% des zweiten Additivelements warm- oder kaltbearbeitet und dann bei einer Temperatur in einem Bereich von 250 C bis zur eutektischen Temperatur intern bzw. innerlich oxidiert wird.
11. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktmaterials aus einem eutektischen Silberlegierungssystem, in dem feine Oxidteilchen geleichmäßig verteilt sind, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) zu Ag wird wenigstens eines oder mehrere Additivelemente, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Si und Ge besteht, oder dieses Hauptadditivelement und wenigstens eines oder mehrere Hilfsadditivelemente hinzugefügt, die ausgewählt sind aus wenigstens einer von drei Gruppen, wobei die erste Gruppe aus Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Os und Ir besteht und

die zweite Gruppe aus Ti, V, Zr, Nb, Mo, Ta, W und Re besteht und

die dritte Gruppe aus Fe, Co, Ni und Cu besteht,

b) das durch die Zinzufügung gewonnene Gemisch wird geschmolzen,

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c) die durch das Vermischen erhaltene Legierung wird abgeschreckt,

d) die abgeschreckte Legierung wird in Vakuum getemperte,

e) die getemperte Legierung wird plastisch bearbeitet und

f) die plastisch bearbeitete Legierung wird intern bzw. innerlich oxidiert bei einer Temperatur im Bereich von 25O°C bis zur eutektischen Temperatur von Ag und Si bzw. - in Anwesenheit von nur Ge - .von Ag und Ge.
12. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf die Konzentration der Gesamtlösung 1-17 Atoni-% des Hauptadditivs zu Ag hinzugefügt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf die Konzentration der Gesamtlösung 1-17 Atom-% des Hauptaddjtivelements und ¹ - 10 Atom-% des Hilfsadditivelements, das aus der ersten Gruppe ausgewählt ist, dem Ag hinzugefügt v/erden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf die Konzentration der Gesamtlcsunj 1-17 Atom-% des Hauptadditivelements und 1-5 Atom-% des Hilfsadditivelements, das aus der zweiten Gruppe ausgewählt wird, dem Ag zugegeben werden.
15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf die Konzentration der Gesamtlösung 1-17 Atom-% des Hauptadditivs und 1-5 Atom-% des Hilfsadditivelements, das aus der dritten Gruppe ausgewählt ist, dem Ag zugefügt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Konzentration der gesamten Lösung bezogen 1-17 Atom-% des Hauptadditivelements, 1 - 10 Atom-% des Hilfsadditivelemar.ts, das aus der ersten Gruppe ausgewählt ist, und 1-5 Atom-% des aus der zweiten Gruppe ausgewählten Hilf sadditivelements dem Ag zugegeLrsr· "Järien.

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_M ., Γ*
17. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf die Konzentration der gesamten Lösung 1-17 Atom-% »les Hauptadditivelements, 1 - 10 Atom-% des aus der ersten Gruppe ausgewählten Biilfsaddxtivelements und 1-5 Atom-% des aus der dritten Gruppe ausgewählten Hilfsadditivelements dem Ag zugegeben werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der SchmelzVorgang in einer Argongasströmung bei einer Temperatur von 110 - 2000⁰C erfolgt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 300 bis 800°C während einer Zeit von 20 min ausgeführt wird und die plastische Bearbeitung bei einer Temperatur von 300 - 600°C erfolgt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß Si oder Si und Ge hinzugefügt werden und die interne bzw. innerliche Oxidierung bei einer Temperatur von 250 - 84O°C durchgeführt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß nur Ge hinzugefügt wird und die interne bzw. innerliche Oxidierung bei einer Temperatur von 250 - 651° erfolgt.

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-G-
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , dcidurch gekennzeichnet, daß die interne bzw. innerliche Oxidierung während einer Zeitspanne erfolgt, die geeignet ist, damit eine gleichmäßig verteilte Anordnung feiner Kristalle des Ilauptadditivelements in dem Ag aufrechterhalten bleibt.

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