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Elektrischer Kontakt An Werkstoffe für elektrische Kontakte sind verschiedene
Anforderungen zu stellen. Das Material muß neben hoher elektrischer und thermischer
Leitfähigkeit eine auch bei hohen Temperaturen vorzügliche chemische Beständigkeit
aufweisen. .Außerdem ist es erwünscht, daß der Schmelzpunkt nicht zu niedrig liegt,
da sonst durch den Stromübergang leicht Schmelzerscheinungen auftreten, die die
Kontaktgebung nachteilig beeinflussen.
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Grundlage für Kontaktlegierungen bildet schon seit langer Zeit das
Silber. Neben reinem Silber und Silberlegierungen mit einem Gehalt an unedlen Metallen
wurden auch Legierungen des Silbers mit Platin oder Palladium vorgeschlagen und
in der Praxis verwendet. Auch wurden Silber-Platin-Legierungen mit einem Gehalt
an Stoffen, wie Kadmium oder Eisen oder einem Zusatz von Nilekel, in wenigen Prozenten
hergestellt. Aber alle diese Legierungen ließen in der -Praxis in der einen
oder anderen Richtung noch Wünsche offen, indem sie nicht sämtliche obengenannten
Eigenschaften vereinigen.
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Es wurde nun gefunden, daß alle Anforderungen an. ein Material für
elektrische Kontakte, die ben umrissen sind, vorzüglich von gesinterten Legierungen
erfüllt werden, die eine Zusammensetzung aus 5 bis 70 % Platin, a5 bis 9o % Silber
und Rest Nickel aufweisen. Besonders haben sich die gesinterten Legierungen der
Zusammensetzung r o bis 40 0/0 Platin, 5 5 bis 8 5 % Silber und Rest Nickel, und
zwar vorzugsweise in Mengen von 5 bis 2 5 %, bewährt.
Wesentlich
ist hierbei, daß die Legierungen auf dem Sinterwege hergestellt werden. Hierbei
ist die Legierungsbildung zwischen den einzelnen Komponenten zwar nur bis Aki einem
gewissen Grad durchgeführt; die Be-, standteile liegen aber außerordentlich feif
verteilt nebeneinander, wodurch eine große Gleichmäßigkeit erzielt wird. In Sinterlegierungen
aus Platin, Silber und Nickel, die erfindungsgemäß zur Herstellung von Kontakten
angewandt werden, kann so das Nickel zwischen dem vorzugsweise aus Platin und Silber
bestehenden Hauptteil der Masse außerordentlich gleichmäßig und fein verteilt werden.
Dieses fein verteilte Nickel ergibt den Fortschritt, daß die Kontaktwanderung weitgehend
verhindert wird. Legierungen, die lediglich Platin und Silber enthalten, haben bei
ihrer Verwendung als Kontakte in Gleichstromunterbrechungskreisen die Eigentümlichkeit,
Material von der Anode zur Kathode wandern zu lassen; infolgedessen verarmt die
Anode an Material, während es an der Kathode aufwächst. Die Form des Abwanderns
und Aufwachsens ist sehr verschiedenartig; die Erscheinung ist meistens für die
Kontaktgabe sehr störend, zumal das Material oft in der Gestalt von Spitzen aufwächst.
Nickel zeigt nun eine umgekehrte Kontaktwanderung. Es ist deshalb möglich, durch
Zusatz von Nickel zu den Platin-Silber-Legierungen die positive Kontaktwanderung
durch die negative Kontaktwanderung praktisch aufzuheben. Hierbei hängen diese Erscheinungen
sehr stärk vom Sinterungsgrad und der dadurch erzielten Homogenisierung ab.
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Man hat nun die Möglichkeit, die Sinterungsbedingungen so zu wählen,
daß zwischen Platin und Silber vollständige Legierungsbildung eintritt und lediglich
das Nickel dazwischen in feiner Verteilung vorliegt.
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Man kann aber auch mit Vorteil die Sinterbedingungen so wählen, daß
auch Platin und Silber noch nicht vollständig legiert nebeneinanderliegen. Um in
den elektrischen Kontakten die Wirkung des hohen Schmelz-und Verdampfungspunktes
des Platins mit der hohen Leitfähigkeit des Silbers, die ebenfalls durch Legierungsbildung
herabgesetzt wird, und dem geschilderten günstigen Einfluß des Nickels auf die Kontaktwanderung
zu vereinen, wird zweckmäßig das Sintern näher der unteren Grenze der Sintertemperatur,
dic zwischen 6oo und goo° liegt, durchgeführt oder aber auf nicht zu lange Zeit
erstreckt.
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Die neuen Sinterlegierungen, die erfindungsgemäß zur Herstellung von
elektrischen Kontakten verwandt werden, zeigen also alle wünschenswerten Eigenschaften,
nämlich hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit und daneben eine vorzügliche
Beständigkeit der Materialien und der Kontaktform während des Gebrauches. Diese
Vorzüge vereinen die bisher verwandten Platin-Silber-Legierungen nicht, insbesondere
auch nicht die mit wenigen Prozenten Nickel. Die hierbei zugesetz-? ten Nickelmengen
waren entweder verschwindend klein und konnten deshalb praktisch auch keinen Einfluß
auf die Eigenschaften der Platin-Silber-Legierungen ausüben, oder die Legierungen
zeigten kein einheitliches Verhalten; vor allem finden sich Einlagerungen mit größerem
elektrischen Widerstand wahrscheinlich infolge Oxydation des nicht gleichmäßig durch
die ganze Masse verteilten Nickels. Erst die erfindungsgemäß angewandten Sinterlegierungen
der Zusammensetzung 5 bis 700/0 Platin, 25 bis 9o % Silber und Rest Nickel, vorzugsweise
die Sinterlegierungen der Zusammensetzung i o 'bis 400/'o Platin, 5 5 bis 8 5 %
Silber und Rest, und zwar in Mengen von 5 bis 25% Nickel, führten, zu den besprochenen
Fortschritten gegenüber den bisher verwandten Kontaktlegierungen.
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Zur Erzielung besonderer Eigenschaften, etwa einer höheren Härte,
läßt sich in den zur Herstellung von Kontakten erfindungsgemäß verwandten Sinterlegierungen
das Nickel ganz oder teilweise durch Kobalt ersetzen. Beispiele i. Eine Legierung
aus 400/0 Platin, 15010
Nickel und 45 % Silber wird zunächst 1/2 Stunde bei
8oo° C, zweckmäßig unter Wasserstoff, gesintert, nach dem Sintern geschmiedet und
durch Ziehen oder Walzen weiterverarbeitet. Dabei sind die Zwischenglühungen bei
der Verarbeitung nur sehr kurz zu wählen, damit keine Legierungsbildung auftritt.
Man erhält so Drähte, die in sehr feiner inniger Mischung Silbör, Platin und Nickel
enthalten. Aus diesen werden Kontakte hergestellt, die sich durch vorzügliche elektrische
und thermische Eigenschaften und vor allem durch eine große Haltbarkeit auszeichnen.
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2. Eine Legierung aus 2o % Platin, 5 % Nickel und 75 % Silber wird
bei 700° C während etwa einer halben Stunde gesintert, nach dem Sintern geschmiedet
und durch Ziehen oder Walzen weiterverarbeitet. Beide bei der Verarbeitung notwendigen
Zwischenglühungen werden länger ausgeführt, als es zur Erholung des Werkstoffes
notwendig ist, also beispielsweise 1/2 Stunde. Man erhält so einen Mischkristall
aus Platin und Silber, indem Nickel fein verteilt eingelagert ist. Aus dem durch
Walzen und Ziehen gewonnenen Draht werden Kontakte hergestellt. Diese zeigen den
oben besprochenen Portschritt.