DE961762C

DE961762C - Verwendung einer Palladium-Legierung fuer elektrische Unterbrecher-Kontakte

Info

Publication number: DE961762C
Application number: DED13032A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Eugen Duerrwaechter; Dr Albert Keil; Dipl-Phys Carl Ludwig Meyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-08-30
Filing date: 1952-08-30
Publication date: 1957-04-11

Description

Verwendung einer Palladium-Legierung für elektrische Unterbrecher-Kontakte Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Legierung für elektrische Unterbrecher-Kontakte.
Für diese Zwecke verwendete man zuerst reine Edelmetalle, Platin und Feinsilber, die jedoch bald als zu weich erkannt wurden. Die fortschreitende Kontaktforschung ersetzte daher die reinen Edelmetalle mit ihrer großen Schweißneigung und Materialwanderung durch Legierungen der Edelmetalle untereinander, wobei auch Zusätze von Unedelmetallen die Kontakteigenschaften günstig beeinflussen. So ist z. B. eine Platin-Nickel-Legierung mit 61/9 Nickel einer Platin-Iridium-Legierung mit io"/o Iridium in bezug auf die geringe und möglichst flächenhafte Materialwanderung weit überlegen. Zahlreiche Legierungen der Edelmetalle sind in letzter Zeit als Unterbrecher-Kontakte vorgeschlagen worden, wobei die verschiedensten Legierungskomponenten die Aufgabe haben, die Schweißneigung, die starke Materialwanderung und Spitzenbildung mehr oder weniger zu unterdrücken. Es sind in dieser Hinsicht auch beachtliche Teilerfolge erzielt worden, ohne daß es allerdings bisher möglich gewesen ist, die einzelnen Effekte theoretisch zu begründen und in den Rahmen einer allgemeinen Erkenntnis einzuordnen.
An einen guten Kontaktwerkstoff werden eine Reihe von Forderungen gestellt, die zur Zeit nur von Platin und Platinlegierungen und Gold mit kleinen Zusätzen an anderen Edelmetallen bzw. an Uriedelmetallen einigermaßen befriedigend erfüllt werden. Gold und Platin sind jedoch sehr teuer und scheiden infolge ihres Preises für viele Verwendungszwecke aus. Es lag nahe, das verhältnismäßig billige Palladium für Kontaktzwecke heranzuziehen. Reines Palladium wird daher auch schon in großem Maße als Werkstoff für Abhebekontakte verwendet. Ferner haben viele Palladiumlegierungen, insbesondere Palladium-Silber, Palladium-Gold und Palladium-Kupfer, mehr oder weniger Bedeutung als- Kontaktwerkstoffe gefunden, ohne jedoch restlos zu befriedigen.
Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß Palladium-Blei-Legierungen und Palladium-Zinn-Legierungen, bei denen der Bleigehalt bzw. Zinngehalt im Gebiet der Löslichkeit im festen Zustand liegt, hervorragende Kontakteigenschaften haben. Die Grenze der genannten Löslichkeit liegt bei den Palladium-Blei-Legierungen bei etwa 2511/9 Blei und bei den Palladium-Zinn-Legierungen bei etwa 28% Zinn, doch genügen bereits kleine Mengen von o, i'°/o Blei bzw. Zinn, um die Kontakteigenschaften des reinen Palladiums wesentlich zu verbessern.
Bei Kontakten aus diesen Legierungen ist im Gebiete der sogenannten Feinwanderung, d. h. unterhalb der Lichtbogenspannung jegliche Spitzenbildung vollkommen unterdrückt und die Materialwanderung stark herabgesetzt. Derartige Kontakte eignen sich daher besonders gut für fernmeldetechnische Zwecke und für die Verwendung in Meßgeräten.
Im Gebiet der sog--nannten Grobwanderung ist die Schweißneigung stark herabgesetzt, was vermutlich auf die Bildung sehr feiner Oberflächenschichten von Bleioxyd bzw. Zinnoxyd zurückzuführen ist. Versuche 'haben gezeigt, daß der verhältnismäßig sehr geringe Übergangswiderstand der Kontakte aus den erfindungsgemäßen Legierungen auch nach mehreren Millionen Schaltungen und unter sehr ungünstigen äußeren Bedingungen, wie z. B. stark schwefelhaltiger Atmosphäre, nicht ansteigt.
Weitere Versuche haben ergeben, daß nicht nur die Zweistofflegierungen Pd-Pb bzw. Pd-Sn, sondern auch Dreistoff- und Mehrstofflegierungen hervorragende Kontakteigenschaften aufweisen, sofern diese Drei- bzw. Mehrstofflegierungen noch nicht in die Mischungslücke hineinreichen, die den Diagrammen des Bleis mit den meisten anderen Schwermetallen :eigen ist und keine spröden intermetallischen Verbindungen mit dem Blei bzw. Zinn entstehen.
So hat es sich gezeigt, daß das Palladium der erfindungsgemäßen Legierungen teilweise -durch Silber oder Kupfer oder beide ersetzt werden" kann, wenn gleichzeitig der Bleigehalt bzw. Zinngehalt den Gegebenheiten des Dreistoff- bzw. Mehrstoffsystems entsprechend niedrigen gewählt wird, jedoch soll die Legierung der Erfindung nicht weniger als 70% Palladium und nicht weniger als 7 0/0 Blei oder Zinn enthalten. Auch die Metalle Nickel und/oder Kobalt sind im Hinblick auf geringe Materialwanderung und verminderte Schweißneigung wertvolle Zusätze zu den Palladium-Blei- bzw. Palladium-Zinn-Legierungen.
Derartige Drei- bzw. Mehrstofflegierungen sind deshalb als Kontaktwerkstoffe von besonderer Bedeutung, weil sie wesentlich billiger sind als die Palladium-Blei-Legierungen bzw. Palladium-Zinn-Legierungen.

Im folgenden werden einige bevorzugte Zusammensetzungen der erfindungsgemäß als Kontaktwerkstoff zu verwendenden Legierungen angegeben. Es können jedoch noch eine Reihe anderer Mehrstofflegierungen verwendet werden, soweit sich diese mit den geschilderten legierungstechnischen Bedingungen vereinbaren lassen. Ebenso ist es möglich, Blei und Zinn gleichzeitig in die Legierungen einzubringen und somit ihre Wirkungen zu vereinigen, da eine ausreichende Löslichkeit von Blei und Zinn gemeinsam in Palladium vorhanden ist.

Ausführungsbeispiele

I Palladium ... . ... 9o Gewichtsprozent

Blei ............ 1o -

II Palladium ........ go Gewichtsprozent

Zinn ............ io -

III Palladium ....... 85 Gewichtsprozent

Blei ............ io -

Zinn ............ 5 -

IV Palladium ....... 70 Gewichtsprozent

Silber ........... 2o -

Blei ............ io -

V Palladium ....... 7o Gewichtsprozent

Silber ........... 2o -

Zinn ............ io -

VI Palladium ....... 8o Gewichtsprozent

Kupfer .......... 13

-

Blei ............ 7 -

VII Palladium ....... 75 Gewichtsprozent

Kupfer .......... 15

-

Zinn ............ io -

VIII Palladium . . ..... 71 Gewichtsprozent

Silber ........... 14 -

Kupfer .......... 7 -

Blei ............ 8 -

IX Palladium ....... 7o Gewichtsprozent

Silber ........... ii -

Kupfer ......... ii -

Zinn ............. 8 -

X Palladium ....... 85 Gewichtsprozent

Nickel .......... 3 -

Blei ............ 12 -

XI Palladium ....... 85 Gewichtsprozent

Kobalt .......... 3 -

Zinn ............ 12

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verwendung einer Legierung aus o, i bis 25 0/0, vorzugsweise- zwischen 5 bis 15 % Blei, Rest Palladium als Werkstoff für elektrische Unterbrecher-Kontakte:
2. Verwendung einer Legierung der im Anspruch i angegebenen Zusammensetzung, die jedoch an Stelle oder. neben Blei o,i bis 28% Zinn enthält, wobei die Gesamtbeimengung vorzugsweise zwischen 5 und i5'9/0 liegt, für den im Anspruch i genannten Zweck.
3. Die Verwendung von Legierungen der in den Ansprüchen i und 2 angegebenen Art, die mindestens 70'9/o Palladium enthalten und bei denen der Zinn- und/oder Bleigehalt bis zu z8'9/0 beträgt und der Rest aus Silber und/oder Kupfer besteht, für den im Anspruch i genannten Zweck. q.. Verwendung von Legierungen der in den Ansprüchen i bis 3 angegebenen Zusammensetzung, die jedoch zusätzlich noch Nickel oder Kobalt oder beides in einer Menge bis zusammen io'9/o enthalten, für den im Anspruch i genannten Zweck. In Betracht gezogene Druckschriften Deutsche Patentschrift Nr. 611 7o9.