-
Bimetallkontakte Bimetallkontakte, bei denen nur die kontaktgebende
Stelle des Kopfes aus teurerem Edelmetall und der größte Teil des Kopfes und der
ganze Kontaktschaft aus billigem Unedelmetall bestehen, sind bekannt und werden
nach verschiedenen Verfahren hergestellt. Alle Verfahren gehen von Bimetallblechen
aus, die aus einer dicken Unedelmetallschicht und einer dünnen Edelmetallschicht
bestehen und aus denen vorzugsweise runde Plättchen ausgestanzt werden, die entweder
als solche Verwendung finden oder anschließend durch Prägen oder Strangpressen zu
den aus Kontaktkopf und Kontaktschaft bestehenden Bimetallkontakten verformt werden.
-
Bei einem weiterenVerfahren wird zuerst der Kontaktschaft aus einem
dicken Bimetallblech herausgefräst und anschließend der Bimetallkontakt aus dem
Blech ausgestanzt.
-
Ein weiteres Verfahren erzeugt zuerst aus einem Bimetallblech ein
Bimetallplättchen mit einer dem Kontaktmetall gegenüberliegenden Aushöhlung, in
die durch Einpressen ein als Kontaktschaft wirkender Stift verankert wird.
-
Bei einem neuerdings bekanntgewordenen Verfahren wird ein Bimetallplättchen,
dessen Werkstoffinhalt mindestens dem zweifachen des fertigen Gegenstandes entspricht,
durch einen besonderen Spritzstempel zu einem Bimetallkontakt gespritzt.
-
Die Herstellung aller Bimetallkontakte nach bekannten Verfahren erfordert
mehrere Arbeitsgänge mit verschiedenen Werkzeugen. Das dabei stets
benötigte
Bimetallblech ist teuer, und die beim Ausstanzen der Plättchen oder Kontakte entstehenden
Stanzabfälle können nicht umgeschmolzen werden, sondern müssen zuerst auf Edel-
und Unedelmetalle geschieden werden.
-
Bimetallkontakte gemäß der Erfindung lassen sich in ein bis zwei Arbeitsgängen
unter Verwendung von nur einem Werkzeug erzeugen. Ihre Herstellung ist sehr einfach
und billig. Verluste an Edel- und Unedelmetallen und Abfälle, die nach tdueren Verfahren
aufgearbeitet werden müssen, entstehen dabei nicht. Gemäß der Erfindung wird dies
dadurch erreicht, daß die Bimetallkontakte aus pulverförmigen Edelmetallen als Kontaktschicht
und pulverförmigen Unedelmetallen als Trägerschicht hergestellt sind.
-
Die Erfindung benutzt also die an sich bekannte Eigenschaft von Metallpulvern,
durch Zusammenpressen so stark verdichtet zu werden, daß einheitliche Körper entstehen,
die bei entsprechend hohem Preßdruck einen so festen Zusammenhalt aufweisen, daß
sie für manche Anwendungsgebiete ohne weitere Nachbehandlung verwendbar sind. Dieser
Zusammenhalt kann durch Glühen der Körper und eine dabei stattfindende Diffusion
der einzelnen Pulverteilchen wesentlich gesteigert werden.
-
Edelmetallpulver eignen sich besonders gut für die Herstellung kompakter
Preßlinge, da die Edelmetalle unter erhöhtem Druck schon bei Zimmertemperatur zusammenschweißen,
wobei im Gegensatz zu der nur mechanischen Verzahnung bei Preßlingen aus Unedelmetallpulvern
molekulare Bindungen der einzelnen Pulverteilchen entstehen.
-
Aus Pulvern von Edel- und Unedelmetallen hergestellte Mehrschichtenkörper
wurden schon für die Verwendung als Unterbrecherarme und als Schleifkontakte in
Vorschlag gebracht, wobei die Formstücke einzeln gepreßt und anschließend gesintert
werden. Das Einfüllen der verschiedenen Pulver in die Preßform muß dabei sehr vorsichtig
und unter Verwendung von Trennwänden erfolgen, die vor dem Pressen wieder entfernt
werden. Derartige Kontakte sind verhältnismäßig teuer. Die bekanntgewordenen Herstellungsverfahren
eignen sich auch nur für größere Kontaktstücke, Hörnerkontakte, Kontaktfinger und
Schleifbürsten.
-
Die Erfindung betrifft insbesondere runde Bimetallkontaktplättchen
oder aus Kontaktkopf und Kontaktschaft bestehende Bimetallkontakte vorzugsweise
mit Kopfdurchmessern zwischen 2 und io mm, deren Herstellung ohne Verwendung einer
Trennwand beim Einfüllen der Metallpulver in die Preßform erfolgt. .
-
Als Edehnetallpulver für die Kontaktschicht dienen Gold, Silber oder
Metalle der Platingruppe. An ihrer Stelle können jedoch auch pulverförmige Legierungen
mehrerer Edelmetalle mit oder ohne Zusätzen von Unedelmetallen treten. So haben
sich die pulverförmigen Legierungen von etwa 93 °/o Gold, etwa 5 °/o Nickel und
etwa 2 °/o Kupfer bzw. von etwa 70 °/o Silber mit etwa 30 % Palladium sehr gut bewährt.
An Stelle der pulverförmigen Legierungen können auch Mischungen von Edelmetallpulvern
mit oder ohne Zusätzen von Unedelmetallpulvern verwendet werden. Als Unedelmetalle
für die Trägerschicht finden vorzugsweise Kupferpulver oder Eisenpulver Verwendung.
An ihrer Stelle können auch Pulver von Unedelmetallegierungen oder Mischungen von
Unedelmetallpulvern treten. So kann beispielsweise eine pulverförmige Legierung
von etwa 98 °/o Kupfer und etwa z °/o Nickel verwendet werden.
-
Die Fig. i bis 6 zeigen die erfindungsgemäßen Kontakte und die Art
ihrer Herstellung.
-
Fig. i a bis i e zeigen neben einem Bimetallplättchen Kontaktniete
mit verschiedenen Kopfformen, wobei i die Kontaktschicht aus Edelmetall und 2 die
Trägerschicht aus Unedelmetall darstellen; Fig. 2 zeigt in schematischer Weise die
Herstellung eines Bimetallplättchens in einem Einfachwerkzeug, während Fig. 3 die
gleichzeitige Herstellung mehrerer derartiger Plättchen darstellt; Fig.4 zeigt die
Herstellung eines aus Kopf und Schaft bestehenden Bimetallkontakts in einer geschlossenen
Matrize und Fig. 5 in einer mehrteiligen Matrize; in Fig. 6 wird die Herstellung
eines Bimetallkontakts gezeigt, bei dem der Kontaktkopf und Kontaktschaft Edelmetallschichten
aufweisen; Fig. 7 zeigt den nach Fig. 6 hergestellten Bimetallkontakt nach dem Einnieten
in eine Kontaktfeder.
-
Kontaktplättchen nach Fig. i a werden häufig verwendet, da sie leicht
auf Kontaktfedern sich auflöten lassen, wodurch ein nachträgliches Lösen und ein
dadurch entstehender Wackelkontakt vermieden wird. Fig. 2 zeigt in schematischer
Weise die Herstellung eines Kontaktplättchens, wobei i die Preßmatrize, 2 die Unterlegscheibe,
3 das Unedelmetallpulver, 4 das kontaktgebende Edelmetallpulver und 5 den Preßstempel
darstellen. Das Einfüllen der Metallpulver in die Matrize erfolgt vorteilhafterweise
mittels einer Dosiervorrichtung, um eine stets gleichmäßige Menge der verwendeten
Pulver zu gewährleisten. Es ist zweckmäßig, nach '*dem Einfüllen eines jeden Pulvers
die Matrize kurz zu rütteln, um eine gleichmäßige Verteilung des Pulvers zu erreichen.
Unterläßt man das Rütteln, so erhält man infolge der ungleichmäßigen Verteilung
der Pulver eventuell Kontakte, die an verschiedenen Stellen ihrer Oberfläche eine
unterschiedliche Härte und Festigkeit aufweisen. Auch die Haftung des Kontaktmetalls
auf dem Trägermetall wird durch das Rütteln günstig beeinflußt. Die übereinandergeschichteten
Pulver werden anschließend durch Herabdrücken des Stempels 5 verdichtet und zu dem
Bimetallplättchen verformt, das nach Entfernung der Unterlagsplatte 2 durch weiteres
Herabdrücken des Stempels 5 aus der Matrize ausgestoßen wird.
-
In Fig. 3 wird die Herstellung von gleichzeitig mehreren Bimetallkontaktplättchen
gezeigt. Eine Matrize i mit mehreren zylindrischen Bohrungen im Durchmesser der
herzustellenden Kontaktplättchen ist mittels der Stifte 6 auf der Unterlagsplatte
2 befestigt, die ebenfalls Bohrungen aufweist, deren Durchmesser etwas größer ist
als derjenige der Matrizenbohrungen. In der in Fig.3 gezeigten Preßstellung werden
die Matrizenbohrungen durch die Unterlegeplatten nach unten dicht abgeschlossen.
Mit 3 wird das pulverförmige Trägermaterial bezeichnet, das sich im Gegenratz
zu
der in Fig. 2 gezeigten Herstellungsweise auf dem pulverförmigen Kontaktmetall 4
befindet. Nach dem Einfüllen der Pulver und Rütteln der Matrize werden durch Niederdrücken
des Stempels die Bimetallplättchen hergestellt. Nach dem Lösen der Stifte 6 aus
der Unterlegeplatte 2 wird dieselbe in Richtung des Pfeils 8 so weit verschoben,
daß die Stifte 6 in die Löcher 7 der Unterlagplatte 2 eingeführt werden können,
wodurch sich deren Bohrungen unter den Bohrungen der Matrize befinden. Durch Herabdrücken
des Stempels werden die Bimetallplättchen ausgestoßen, worauf die Unterlageplatte
2 in ihre erste Lage zurückgeführt wird.
-
In Fig. 4 wird die Herstellung eines aus Kopf und Schaft bestehenden
Bimetalikontakts mit kegelförmig ausgebildetem Kopf entsprechend der Fig. i d schematisch
dargestellt. Auf der mit einer Bohrung versehenen Unterlageplatte 2 befindet sich
die einteilige Matrize i. Der in die Bohrung der Unterlageplatte eingeführte Dorn
6 schließt die Matrize nach unten ab. Das Unedelmetallpulver wird mit 3, das Edelmetallpulver
mit 4 bezeichnet. Durch Herabdrücken des Stempels 5 wird unter Verdichtung der Metallpulver
die Nietform hergestellt. Nach dem Zurückziehen des Stempels wird mittels des Dorns
6 der Kontakt aus der Matrize ausgestoßen.
-
Es hat sich gezeigt, daß zum vollkommenen Ausfüllen der scharfkantigen
Form der Matrize mit den Metallpulvern und insbesondere zur Ausbildung eines längeren
Kontaktschaftes ein sehr starker Druck auf die Pulver ausgeübt werden muß. Dabei
kann der Kontakt so stark an die Matrizenwand gepreßt werden, daß das Ausstoßen
desselben mittels eines Dorns zur Beschädigung des Kontaktes führen kann. Aus diesem
Grunde verwendet man vorteilhafterweise zwei- oder mehrteilige Matrizen.
-
In Fig. 5 und 5 a wird die Herstellung des in Fig. i b gezeigten Kontakts
dargestellt. Auf einer Unterlageplatte 2 befindet sich der Ring i, in den die zweiteilige
Matrize 6 eingelegt ist. Das Unedelmetallpulver wird mit 3, das Edelmetallpulver
mit 4 bezeichnet. Mittels des Stempels 5 wird unter Verdichtung der Metallpulver
die Kontaktform hergestellt. Anschließend wird die Unterlageplatte entfernt und
durch weiteres Herabdrücken des Stempels die Matrize aus dem Ring gestoßen. Hierbei
fällt die zweiteilige Matrize von selbst auseinander oder kann leicht in ihre Teile
zerlegt werden. Die so hergestellten Kontakte sind sehr scharfkantig ausgebildet.
-
In Fig. 6 wird die Herstellung eines Kontakts gezeigt, der außer der
auf dem Kontaktkopf befindlichen Edelmetallschicht auch eine solche am unteren Teil
des Kontaktschafts trägt. Zur Herstellung dieses Kontakts wird in die Matrize i
über das Edelmetallpulver 2 das Unedelmetallpulver 3 und darüber das Edelmetallpulver
4 geschichtet. Die Verformung zum fertigen Kontakt erfolgt, wie bei Fig. 4 bzw.
bei Fig. 5 und 5 a beschrieben. Derartige Kontakte, deren Kontaktschichten die gleichen
oder verschiedene Zusammensetzungen haben können, eignen sich insbesondere zur Herstellung
von Morsekontakten, bei denen auch der zum Schließkopf verformte Kontaktschaft als
Kontaktpol verwendet wird. Fig. 7 zeigt einen solchen als Morsekontakt bezeichneten
Kontakt, wobei i die Kontaktfeder, 3 die Trägerschicht aus Unedelmetall, 4 die Edelmetallschicht
des Kontaktkopfes und 2 die Edelmetallschicht des zum Schließkopf verformten Koptaktschafts
darstellen.
-
Die in den Fig. 2 bis 6 dargestellten Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen
Kontakte eignen sich besonders für kleinere Stückzahlen. Bei der Herstellung sehr
großer Mengen können beispielsweise die Einzelwerkzeuge der Fig. 2 und 4 in Automaten,
wie z. B. Revolverpressen oder Tablettenpressen, eingebaut werden.
-
Die Kontakte zeigen ein annähernd porenfreies Gefüge der Edelmetallschicht
und eine sehr gute mechanische Verzahnung derselben mit der Unedelmetallschicht.
Zur Erhöhung der Festigkeit der Kontakte zur Ausbildung einer Diffusionszone an
der Berührungsfläche von Kontaktmetall und Trägermetall und zur Legierungsbildung
bei Verwendung von Pulvermischungen werden die Kontakte bei Temperaturen zwischen
6oo und goo° C vorteilhafterweise in einem inerten Gas oder Vakuum geglüht.
-
Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Kontakte besteht außer in
ihrer billigen Herstellung darin, daß bei Verwendung von sehr feinkörnigen Edelmetallpulvern
die Kontaktschicht eine wesentlich feinere Kristallstruktur zeigt als die Kontaktschicht
der nach bekannten Verfahren hergestellten Bimetallkontakte. Erfahrungsgemäß haben
Kontakte mit feinem Kristallgefüge eine größere Lebensdauer als Kontakte mit grobem
Kristallgefüge. Auch die Neigung zum Verschweißen und Kleben der Kontakte wird mit
feiner werdendem Kristallgefüge geringer. Versuche haben gezeigt, daß die erfindungsgemäßen
Kontakte mit Feinsilber als Kontaktschicht eine nur sehr geringe Schweißneigung
aufweisen, während die nach bekannten Verfahren hergestellten Kontakte unter den
gleichen elektrischen Bedingungen sehr leicht zusammenschweißen.