DE3102067A1 - Werkstoff fuer elektrische kontakte - Google Patents

Werkstoff fuer elektrische kontakte

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DE3102067A1 DE19813102067 DE3102067A DE3102067A1 DE 3102067 A1 DE3102067 A1 DE 3102067A1 DE 19813102067 DE19813102067 DE 19813102067 DE 3102067 A DE3102067 A DE 3102067A DE 3102067 A1 DE3102067 A1 DE 3102067A1
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    • C22C32/0015—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides with only single oxides as main non-metallic constituents
    • C22C32/0021—Matrix based on noble metals, Cu or alloys thereof
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    • H01H1/02376—Composite material having a noble metal as the basic material and containing oxides containing as major components one or more oxides of the following elements only: Cd, Sn, Zn, In, Bi, Sb or Te containing as major component SnO2

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Description

Werkstoff für elektrische Kontakte .
Die Erfindung betrifft einen Werkstoff für elektrische Kontakte aus Silber, Zinnoxid und einem oder mehreren weiteren Metalloxiden.
Pur die Herstellung von elektrischen Kontaktstücken hat sich für die Vielzahl von Anwendungsfällen Silber-Kadmiumoxid bisher am besten bewährt. Aufgrund der Umweltbelastung durch Kadmiumoxid (CdO) wird jedoch ver- stärkt versucht, CdO durch ein anderes Metalloxid zu ersetzen. Bei diesen Untersuchungen zeigte sich, dass Zinnoxid (SnO2) ein geeigneter Ersatz für CdO ist. Aufgrund der höheren thermischen Stabilität von SnO2 gegenüber CdO ergibt sich zudem eine deutlich verminderte Abbrandrate, die zur längeren Lebensdauer im Schaltge-. rät führt. Ein sehr wesentlicher Nachteil von Ag/SnO2-Kontakten besteht jedoch darin, dass der Uebergangswiderstand am Kontakt nach einigen tausend Schaltungen durch Deckschichtbildung zu hoch wird. Dies führt dann in der Regel zu erhöhten Temperaturen (Uebertemperaturen) im Schaltgerät, die zur Zerstörung des Gerätes führen können und somit unzulässig sind.
Ein weiterer Nachteil dieser Ag/SnO2-Werkstoffe gegenüber Ag/CdO-Werkstoffen besteht in der geringeren Sicherheit gegen Verschweissen. Die Kräfte, die zum Zerreissen der Schweissbrücken erforderlich sind, sind teilweise doppelt so hoch wie die bei Ag/CdO-Kontakten. Damit besteht die Gefahr von Schaltstörungen bei Einsatz von Ag/SnO2♦
Es ist daher versucht worden, durch den Zusatz weiterer Metalloxide zu Ag/SnO2 die yerschweißsicherheit zu erhöhen, wobei beispielsweise Wismutoxid (DE-OS 27 54 335) oder Indiumoxid (DE-OS 24 28 147) verwendet werden. Diese Zusätze verbessern zwar die Verschweißsicherheit bedingen Jedoch eine erhöhte Temperatur am Kontakt und am Schaltgerät, was die Lebensdauer der Geräte beeinträchtigt .
Durch Zusatz von Wolframoxid (WO8) zu Ag/SnO8 kann man erreichen (DE-AS 29 33 338), dass sowohl die Ueber-
20 temperatur als auch die Verschwelsskraft gegenüber
Ag/SnO8 vermindert werden. Dadurch erhält man einen mit Ag/CdO vergleichbaren Kontaktwerkstoff, der sogar eine erheblich höhere Lebensdauer erreicht. Wünschenswert sind jedoch Kontaktwerkstoffe, die noch geringere Verschweissneigungen und geringere TJebertemperaturen zeigen.
Aufgabe der Erfindung war es, einen Werkstoff für elektrische Kontakte aus Silber, Zinnoxid und einem oder mehreren weiteren Metalloxiden zu schaffen, der eine hohe Lebensdauer besitzt, eine noch geringere Verschweißneigung und noch niedrigere Temperaturen beim Schalten gegenüber den bekannten Kontaktwerkstoffen aufweist.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Werkstoff 0,05 bis 4 Gew.# Molybdänoxid und/oder Germaniumoxid enthält. Vorzugsweise enthält er 8 bis 20 Gew.^ Zinnoxid, 0,05 bis 4 Gew.?i Molybdänoxid
und/oder Germaniumoxid, der Rest besteht aus Silber.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass Molybdänoxid und vor allem Germaniumoxid die Uebertemperatur im Schaltgerät gegenüber Wolframoxid noch weiter absenken und auch die Verschweisskraft merklich vermindern, obwohl weder die Schmelz-, Siede- und Sublimationspunkte noch die G0-Werte ein solches Verhalten dieser beiden Oxide nahelegen. Andere Metalloxide mit dem Wolframoxid ähnlicheren thernodynamisehen Eigenschaften steigern
20 nämlich die Uebertemperatur.
Als bevorzugte Zusatzmengen haben sich 0,05 bis 0,9 Gew.# Molybdänoxid und 0,05 bis 1,5 Gew.$ Germaniumoxid erwiesen. Auch ist es möglich, einen Teil des Molybdänoxid- und/oder Germaniumoxidgehaltes durch Wolframoxid zu ersetzen, ohne dass die verbesserten Eigenschaften verloren gehen.
Die Werkstoffe auf der Basis AgSnO2 mit Zusätzen von Molybdän-Oxid und/oder Germanium-Oxid können pulvermetallurgisch sowohl durch Pressen und Sintern von Einzelkontaktstücken als auch durch Strangpressen gesinterter
— 4- —
Bolzen hergestellt werden. Bei Germaniumoxid kommt als weiterer besonderer Vorteil hinzu, dass aufgrund der Löslichkeit von Germanium in Silber dieser Zusatz auch leicht für innerlich oxidiertes Material vorgesehen werden kann. Versuchsweise eingebrachte Konzentrationen von 0,1 # Ge zu AgSn 7,5 ergaben eine gleichmässige Ausscheidung der Metalloxide im Werkstoff. Eine Deckschichtbildung trat nicht ein. Ueberraschenderweise wurde sogar gefunden, dass Germanium eine deutliche Beschleunigung der inneren Oxidation bewirkt und Oxidationsgeschwindigkeiten wie bei Ag/CdO erreicht werden. Ausserdem wird durch einen Germaniumzusatz der maximal innerlich oxidierbare tfnedelgehalt erhöht und damit die Sicherheit gegen Verschweissen verbessert.
15
Folgende Beispiele sollen den erfindungsgemässen Werkstoff näher erläutern:
1. Ein Werkstoff mit 88 # Ag, 11,5 # SnO2 und 0,5 $ MoO5 wird pulvermetallurgisch hergestellt und durch Pressen, Sintern und Nachpressen zu Kontaktauflagen verarbeitet.
2. Eine legierung aus Silber mit Zinn und Germanium wird
ο zu Blech von 3 mm Dicke verarbeitet und bei 820 C 30 Stunden bei 9 bar mit Sauerstoff innerlich oxidiert, wobei ein Werkstoff mit 88 # Ag, 11,5 # SnO2 und 0,5 $> GeO2 entsteht.
3. Ein Gemisch aus 88 $> Ag, 11,5 # SnO2, 0,3 % MoO8 und 0,2 # GeO2 wird auf bekannte Weise pulvermetallurgisch verarbeitet und zu Kontaktauflagen verpresst.
35
1 4. Ein Gemisch aus 88 % Ag, 11,3 # SnO2, 0,2 ?δ WO8, 0,3 ^ MoO3 und 0,2 # GeO2 wird auf bekannter Weise zu Kontaktauflagen verarbeitet.
5 Die Schaltversuche dieser Werkstoffe zeigt die folgende Tabelle, wobei einige bekannte Zontaktwerkstoffe zum Vergleich herangezogen werden.
co ο
Tabelle
rO
cn
ΡΑΤ/Dr.Br-al 15.1.1981
Werkstoff
Lebensdauer (Zahl der Schaltungen)
Ag/CdO 88/12
pulvermetallurgisch
Ag/SnO2 88/12
pulvermetallurgisch
ca. 50 000
ca.140 000
Ag/SnO2/WO, 88/11,5/0,5 pulvermetallurgisch ca.140 000
Ag/Sn02/Mo03 88/11,5/0,5 pulvermetallurgisch ca.140 000
Ag/Sn02/Ge02 88/11,5/0,5
innerlich oxydiert ca. 140 000
Ag/SnO2/MoO3/GeO2 88/11,5/
0,3/0,2
pulvermetallurgisch ca.140 000
Ag/SnO2/WO3/MoO3/GeO2
88/11,3/0,2/0,3/0,2
pulvermetallurgisch ca.140 000
Verschwelsskraft N
(99,556 aller
aller Werte sind niedriger)
200 350 220 190 190
150 - 180
150 - 190
Temperatur nach über 30 Schaltungen
(
70-80 110 70 60. 60 -
60 - 70., 60 -
-V/

Claims (5)

  1. Patentansprüche:
    [ IJ Werkstoff für elektrische Zontakte aus Silber, Zinnoxid und einem oder mehreren weiteren Metalloxiden, dadurch gekennzeichnet, daß er 0,5 bis 4 Gew.£ Molybdänoxid und/oder Germaniumoxid enthält.
  2. 2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er 8 bis 20# Zinnoxid, 0,05 bis 4# Molybdänoxid
    25 und/oder Germaniumoxid, Rest Silber, enthält.
  3. 3. Werkstoff nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er 0,05 bis 0,9% Molybdänoxid (MoO8)
    enthält.
    30
  4. 4. Werkstoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er 0,05 bis 1,5$ Germaniumoxid (GeO2) enthält.
    3$
  5. 5. Werkstoff nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Molybdänoxid- und/oder Germaniumoxidgehaltes durch Wolframoxid ersetzt ist.
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