DK149786B - Materiale til elektriske kontakter - Google Patents

Description

i 149786

Opfindelsen angår et materiale til elektriske kontakter af sølv, tinoxid og et eller flere yderligere metaloxider.

Til fremstilling af elektriske kontaktstykker har 5 sølv-cadmiumoxid hidtil vist sig at være bedst til det store store antal anvendelsestilfælde. Som følge af miljøbelastningen hidrørende fra cadmiumoxid (CdO) forsøges det imidlertid i tiltagende grad at erstatte CdO med et andet metaloxid. Ved disse undersøgelser har 10 det vist sig, at tinoxid (SnC^) er en egnet erstatning for CdO. Som følge af den højere termiske stabilitet af SnC^ i forhold til CdO fremkommer der desuden en tydeligt formindsket afbrænding, som fører til en længere levetid i kobleapparaturet. En meget væsentlig 15 ulempe ved Ag/Sn02_kontakter er imidlertid, at overgangsmodstanden på kontakten efter nogle tusinde koblinger bliver for høj som følge af overfladehindedannel-se. Dette fører da som regel til forhøjede temperaturer (overtemperaturer) i kobleapparatet, som kan føre til 20 ødelæggelse af apparatet og således er utilladelige.

En yderligere ulempe ved disse Ag/SnC^-materialer i forhold til Ag/CdO-materialer er den mindre sikkerhed mod sammensvejsning. De kræfter, som er nødvendige til overrivning af svejsebroerne, er til dels dobbelt 25 så store som ved Ag/CdO-kontakter. Dermed er der fare for koblingsforstyrrelser ved anvendelse af Ag/SnC^·

Man har derfor forsøgt at forøge sammensvejsningssikkerheden ved tilsætning af yderligere metaloxider til Ag/Sn02, hvorhos eksempelvis bismutoxid (tysk offent-30 liggørelsesskrift nr. 27 54 335) eller indiumoxid (tysk offentliggørelsesskrift nr. 24 28 147) anvendes.

Disse tilsætninger forbedrer ganske vist sammensvejsning s sikker heden, men de betinger en forhøjet temperatur på kontakten og på kobleapparatet, hvilket influe-35 rer på apparaternes levetid.

Ved tilsætning af wolframoxid (WO^) til Ag/Sn02 kan man opnå (tysk fremlæggelsesskrift nr. 29 33 338), at både overtemperaturen og sammensvejsningskraften for- 2 149786 mindskes i forhold til Ag/SnC>2. Derved opnår man et med Ag/CdO sammenligneligt kontaktmateriale, som endog har en betydeligt lamgere levetid. Ønskelige er imidlertid kontaktmaterialer, som udviser endnu mindre sam-5 mensvejsningstilbøjeligheder og lavere overtemperaturer.

Ved opfindelsen tilsigtes tilvejebragt et materiale til elektriske kontakter af sølv, tinoxid og et eller flere yderligere metaloxider, som har en lang levetid, en endnu ringere sammensvejsningstilbøjelighed og endnu 10 lavere temperaturer ved kobling end de kendte kontaktmaterialer .

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at materialet indeholder 0,05 - 4 vægt% molybdænoxid og/el-ler germaniumoxid. Fortrinsvis indeholder det 8-20 15 vægt% tinoxid, 0,05 - 4 vægt% molybdænoxid og/eller germaniumoxid, resten er sølv.

Det har overraskende vist sig, at molybdænoxid og navnlig germaniumoxid sænker overtemperaturen i koble-apparatet yderligere i forhold til wolframoxid, ligesom 20 de også formindsker sammensvejsningskraften mærkbart, selvom hverken smelte-, koge- eller sublimationspunkterne eller GQ-værdierne gør en sådan funktion af disse to oxider nærliggende. Andre metaloxider med termodynamiske egenskaber, der mere minder om wolframoxid, 25 forøger nemlig overtemperaturen.

0,05 - 0,9 vægt% molybdænoxid og 0,05 - 1,5 vægts germaniumoxid har vist sig at være foretrukne tilsætningsmængder. Det er også muligt at erstatte en del af molybdænoxid- og/eller germaniumoxidindholdet med wol-30 framoxid, uden at de forbedrede egenskaber går tabt.

Materialerne på basis af AgSnC^ med tilsætninger af molybdænoxid og/eller germaniumoxid kan fremstilles pulvermetallurgisk både ved presning og sintring af enkeltkontaktstykker og ved strengpresning af 35 sintrede bolte. Ved germaniumoxid optræder den yderligere særlige fordel, at denne tilsætning som følge af germaniumsopløselighed i sølv også let kan anvendes til materiale, som er oxideret i det indre. Forsøgsvist til- 149786 3 satte koncentrationer på 0,1 vægt % Ge til AgSn 7,5 resulterede i en ensartet udskillelse af metaloxiderne i materialet. Der optrådte ikke nogen overfladehindedan-nelse. Det viste sig endog overraskende, at germanium 5 bevirker en tydelig fremskyndelse af den indre oxidation, og der opnås oxidationshastigheder som ved Ag/CdO. Desuden forøges ved en germaniumtilsætning det maksimalt internt oxiderbare indhold af uædelt metal og dermed sikkerheden mod sammensvejsning.

10 Følgende eksempler skal forklare materialet ifølge opfindelsen nærmere: 1. Et materiale med 88 vægt % Ag, 11,5 vægt % Sn02 og 0,5 vægt % MoOg fremstilles pulvermetallur-gisk, og det forarbejdes til kontaktflader ved 15 presning, sintring og efterpresning.

2. En legering af sølv med tin og germanium forarbejdes til plade med en tykkelse på 3 mm, og den oxideres internt ved 820° C i 30 timer ved 9 bar med oxygen, hvorved der opstår et mate- 20 riale med 88 vægt I Ag, 11,5 vægt % Sn02 og 0,5 vægt % Ge02.

3. En blanding af 88 vægt % Ag, 11,5 vægt % Sn02, 0,3 vægt % MoC>3 og 0,2 vægt % GeC>2 forarbejdes 25 på kendt måde pulvermetallurgisk, og den pres ses til kontaktflader.

4. En blanding af 88 vægt % Ag, 11,3 vægt % Sn02, 0,2 vægt % WO^, 0,3 vægt % Mo03 og 0,2 vægt % 30 Ge02 £°rarkej^es Pa kendt måde til kontaktfla der.

Koblingsforsøgene med disse materialer fremgår af den efterfølgende tabel, hvorhos nogle kendte kontaktmaterialer er anvendt til sammenligning.

35 149786 bl 4

+> ti <H -H -® H U Λ ti O

ns c u O

M 0 o O o o o O o o CL) o — oo h oo r*· r- f"* r**- g 2° Μ I i * 1 1 1 1

Sg°S. ° h ° S S S s

H

*φ I S-f 01 dl tji > ti Φ ns •Η Η H ti H 01 nS !) •n Φ (1) 4-1 o O O O O o o s ns S-i o in m σι cr> oo cr>

« g Q) ™ Μ ™ Η Η Η H

C 0\0 -H I I I I I I I

dl +> m Ό giu*>u o o o o o o o

ISS* Η Κι Η Η Η Η H

ω M ^ i c

•H

pH

Λ O o o o o o o ooooo o o

rø OO OOO O O

Ti ^ O O O O O O

+> rtS — o eP ep ep ep ep ep

Ol-PM m i—t Η H i—I rH H

> ti 0) Φ ns t n · · · · · ti ti s s δ δ δ δ s > in in - in -- Η - Ο Ο Η § > > ^· ω ω η -ω πω η cm ο3 < ρω •Η -Η ιΗ -Η \ -ri \ +1 Q -Η ro \·Η tn tfi \ Κι οο 0» οο 0) Φ pi Q n pi ^ N § S ° ^ ^ ? § |oi

CM rH HH Η CO H CM »O CO H \ \H

„» HH \ H CO H Q H Q *H Q H CO CM H

h ^3 s $ s 5 I i i g I j So{ •H °°i CN i CS I N I ^04 -P N(S g (S fO i C o9oØoØo9oco-9o-ø 9 'BSsScoiaSeHCOai c η φ S Hl ξίίξ <<ί s Ji ϊ& ϊϊ Ϊ5 *S JoS Ϊ8Ϊ