DEP0022796DA - Elektrischer Kontakt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kontakt. Elektrische Kontakte müssen bei guter elektrischer Leitfähigkeit und geringem Übergangswiderstand eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit der Verbesserung der mechanischen Festigkeit.

Gemäß der Erfindung enthält der Werkstoff des elektrischen Kontaktes neben metallischen Anteile auch Anteile von elektrischem Isolierstoff, insbesondere keramischen Stoffe, und gegebenenfalls zusätzliche Halbleiter-Anteile. Kieselgur und keramische Stoffe, Korund, Magnesiumoxyd und gebrannter Speckstein zeichnen sich durch eine hohe mechanische Festigkeit aus, so daß durch die Verwendung dieses zusätzlichen Werkstoffes die Abnutzung herabgesetzt wird. Man kann sowohl einen als auch mehrere verschiedene keramische Werkstoffe benutzen. Besonders bewährte sich Kieselgur.

Der metallische Anteil ist dem keramischen Anteil anzupassen. Dies gilt nicht nur fürdie bei der Benutzung interessierenden Eigenschaften, sondern auch für das Verhalten bei der Herstellung der Rohkörper und der fertigen Kontaktkörper. Beispielsweise wird man im allgemeinen chemische Umsetzungen bei der Herstellungs- oder Verarbeitungstemperatur vermeiden.

Als metallische Anteile kommen insbesondere Schwermetalle in Betracht, und zwar kann man sowohl mit einem als auch mit mehreren Schwermetallen und/oder Schwermetall-Legierungen arbeiten. Als Schwermetalle sind zu nennen: Titan, Zirkon, Tantal, Chrom, Cobalt, Molybdän und insbesondere Wolfram und seine Legierungen. Von besonderer Bedeutung sind Wolfram-Cobalt und Wolfram-Chrom. Bei Wolfram-Cobalt wird eine Zusammensetzung bevorzugt, die 60 Atomprozente Cobalt enthält, da hier chemisch besonders widerstandsfähige Gefügebestandteile auftreten. In vielen Fällen ist es zweckmäßig, den mechanisch festeren Metallbestandteil im Überschuß beizugeben, wobei dieser Überschuß entweder in den übrigen Metallbestandteil eingebettet oder als selbständiges Korn beigefügt sein kann.

Die Herstellung des metallischen Anteils kann durch Mischen verschiedener Metallpulver und/oder Metall-Legierungspulver oder durch Sintern oder durch Zusammenschmelzen oder durch Einseigern des leichter schmelzenden Bestandteiles erfolgen. Auch andere metallurgische Verfahren können angewandt werden.

Um dem fertigen Kontaktkörper eine gute elektrische Leitfähigkeit zu geben, wird es vielfach zweckmäßig sein, Metall hoher Leitfähigkeit beizugeben, vorzugsweise eine Edelmetall. Man kann z.B. Silber oder Silber-Kupfer hinzufügen. Bei der Mehrzahl der Anwendungszwecke ist es zweckmäßig, den elektrischen Widerstand nicht über 0,5 Ohm je m/mm(exp)2 wachsen zu lassen. Im allgemeinen bedeutet das, daß der Metallanteil über 70% liegen soll und daß der Edelmetallanteil, falls ein solcher verwendet wird, wenigstens 10% ausmacht.

Neben dem keramischen und metallischen Anteil können auch halbleitende Anteile vorhanden sein. Als halbleitende Anteile kommen zunächst solche in Betracht, die wiedrum keramischen Charakter aufweisen, aber elektrisch leitfähig sind, wie z.B. Stoffe mit Fehlstellenleitfähigkeit (etwa anreduziertes Urandioxyd UO(sub)2 oder Magnesiumtitanat MgO.TiO(sub)2 vorzugsweise mit Spinellstruktur). Besonders zweckmäßig ist jedoch ein Zusatz von Kohlenstoff. Der Kohlenstoff kann in verschiedener Form vorliegen. Vielfach wird man sogenannten amorphen Kohlenstoff, etwa Ruß, benutzen. In anderen Fällen ist kristalliner Kohlenstoff, Graphit, zu bevorzugen. Der Kohlenstoff kann auch im metallischen Anteil gelöst oder mit ihm in anderer Weise, etwa als Carbid, verbunden sein. Besonders zweckmäßig ist es in vielen Fällen, Hartkohle zu verwenden. Diese Hartkohle kann man auf dem keramischen Anteil niederschlagen, etwa indem man den keramischen Anteil oder Bestandteil des keramischen Anteils in erhitztem Zustande durch eine geeignete Atmosphäre hindurchfallen läßt. Als geeignete Atmosphäre kommt insbesondere ein neutrales Schutzgas in Betracht, dem ein in der Hitze Kohlenstoff abscheidendes Gas beigefügt wird, wie dies für die Herstellung von Überzügen aus Hartkohle auf festen Keramikkörpern an sich bekannt ist.

Aus den beschriebenen Stoffzusammensetzungen kann man zunächst Rohkörper herstellen, die dann mechanisch oder in anderer Weise weiter verarbeitet und auf dem Träger befestigt werden. Man kann aber den Kontaktkörper auch auf dem Träger selber herstellen. Handelt es sich z.B. um einen Träger, der mit Silber überzogen werden soll und einen silberhaltigen Kontakt, so kann man einen silberfreien Preßling auf den Träger auflegen und dann Träger und Preßling mit geschmolzenem Silber behandeln.

Claims (12)

1.) Elektrischer Kontakt, dadurch gekennzeichnet, daß sein Werkstoff neben metallischen Anteilen auch elektrisch isolierende, insbesondere keramische Anteile, und gegebenenfalls zusätzliche Halbleiter-Anteile enthält.

2.) Kontakt nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Kieselgur.

3.) Kontakt nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem oder mehreren Schwermetallen, wie Titan, Zirkon, Tantal, Chrom, Cobalt, Molybdän und insbesondere Wolfram oder seinen Legierungen.

4.) Kontakt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Anteil Wolfram und Cobalt enthält, vorzugsweise eine Legierung mit 60 Atomprozenten Cobalt.

5.) Kontakt nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Anteil Wolfram und Chrom enthält.

6.) Kontakt nach Anspruch 3 oder folgenden mit einer Schwermetallegierung, dadurch gekennzeichnet, daß der härtere Bestandteil der Legierung derart im Überschuß vorhan- den ist, daß er auch in reinen Kristallen auftritt, z.B. 40 Atomprozente Cobalt und 60 Atomprozente Wolfram.

7.) Kontakt nach Anspruch 3 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Anteil neben einem oder mehreren Schwermetallen und/oder Schwermetall-Legierungen Edelmetall, insbesondere Silber, enthält.

8.) Kontakt nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallanteil wenigstens 70 Volumenprozent ausmacht.

9.) Kontakt nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Edelmetallanteil wenigstens 10 Volumenprozent ausmacht.

10.) Kontakt nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Kohlenstoff, z.B. in Form von Ruß oder Graphit.

11.) Kontakt nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenstoff im metallischen Anteil gelöst oder in anderer Weise mit ihm verbunden ist.

12.) Kontakt nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoff in Form von Hartkohle auf dem isolierenden, insbesondere keramischen Anteil niedergeschlagen ist.