EP0027520B1 - Elektrischer Schwachstromkontakt - Google Patents

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EP0027520B1
EP0027520B1 EP80105005A EP80105005A EP0027520B1 EP 0027520 B1 EP0027520 B1 EP 0027520B1 EP 80105005 A EP80105005 A EP 80105005A EP 80105005 A EP80105005 A EP 80105005A EP 0027520 B1 EP0027520 B1 EP 0027520B1
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copper
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palladium
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Fritz Dr. Aldinger
Elke Biberbach
Albrecht Dr. Bischoff
Nils Dr. Harmsen
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WC Heraus GmbH and Co KG
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    • H—ELECTRICITY
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Definitions

  • the invention relates to an electrical low-voltage contact, in particular for switching and plug-in connections, made of a composite material which has a carrier and a contact layer made of a gold-silver-palladium alloy thereon.
  • Switching and mating contacts especially when they have to meet higher requirements, mostly consist of base metals or base metal alloys plated with precious metals or precious metal alloys as the contact layer.
  • Copper alloys such as copper-tin, copper-zinc, copper-zinc-nickel, copper-tin-nickel and copper-beryllium, nickel and iron alloys are usually used as carrier materials.
  • support and carrier materials are selected so that their properties, which are essential for the manufacturing process, further processing and application, do not deviate too much from one another, so that the support layer is firmly and crack-free bonded to the carrier material even under thermal and mechanical stress remains.
  • German patent 1,089,491 a contact material for low-voltage contacts, in particular for telecommunications, is known, which consists of an alloy of 25-35% palladium, 35-45% silver and 25-35% gold.
  • indium and tin and other alloys for electrical contacts containing secondary constituents are known from DE-B2-2 540 956 (20-30% by weight palladium, 15-25% by weight silver, 2.5 -5% by weight of tin, 0.05-0.5% by weight of iridium, 0.05-0.5% by weight of ruthenium, 0.05-0.5% by weight of 'copper, 0.1-2% by weight -% indium, balance gold) and from DE-B2-2 637 807 (1040% silver, 2-25% palladium, 1-5% nickel, 0.1-10% indium, 0.1-3% tin , Rest of gold).
  • the object is achieved according to the invention for an electrical low-current contact of the type characterized in the introduction by a composite material which has a contact layer made of an alloy of 35-55% by weight gold, 18-33.5% by weight silver, 30 on the copper-based alloy -40% by weight palladium and either 1-6% by weight indium or 0.5-2% by weight tin and 0.5-2% by weight indium.
  • the naturally hard copper alloys have proven particularly useful as carrier materials. Those with 6 or 8% by weight of tin, Cu Sn 6 and Cu Sn 8 are preferred.
  • the low-current contacts according to the invention have good electrical conductivity, resistance to abrasion and corrosion, as tests of aging in a noxious gas atmosphere have shown.
  • the good adhesion with the copper alloys Cu Sn 6 and Cu Sn 8 preferred as the carrier is due to the good correspondence of the recrystallization temperatures of the carrier and contact material.
  • a switching contact is shown schematically, which is designed according to the invention.
  • the reference number 1 is assigned to the carrier made of the copper-based alloy, the reference number 2 of the intermediate layer made of nickel or copper-nickel and the reference number 3 of the contact layer made of an alloy, as characterized in claims 1 to 5.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Contacts (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schwachstromkontakt, insbesondere für Schalt-und Steckverbindungen, aus einem Verbundwerkstoff, der einen Träger und auf diesem eine Kontaktschicht aus einer Gold-Silber-Palladium-Legierung aufweist.
  • Schaltende und steckende Kontakte bestehen, besonders wenn sie höheren Anforderungen genügen müssen, meist aus mit Edelmetallen oder Edelmetall-Legierungen als Kontaktschicht plattierten Trägern aus Unedelmetallen , oder Unedelmetall-Legierungen. Als Trägermaterialien werden üblicherweise Kupfer-Legierungen, wie zum Beispiel Kupfer-Zinn, Kupfer-Zink, Kupfer-Zink-Nickel, Kupfer-Zinn-Nickel und Kupfer-Beryllium, Nickel- und Eisen-Legierungen verwendet.
  • Bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen werden Auflage- und Trägermaterialien so gewählt, daß sie in ihren für das Herstellungsverfahren, die Weiterverarbeitung und die Anwendung wesentlichen Eigenschaften nicht zu stark voneinander abweichen, damit auch bei thermischer und mechanischer Beanspruchung die Auflageschicht fest und rißfrei mit dem Trägermaterial verbunden bleibt.
  • Aus der deutschen Patentschrift 1 089 491 ist ein Kontaktmaterial für Schwachstromkontakte, insbesondere für die Fernmeldetechnik, bekannt, das aus einer Legierung von 25-35% Palladium, 35-45% Silber und 25-35% Gold besteht.
  • Neben Palladium, Silber und Gold als Hauptbestandteile noch Indium und Zinn und andere Nebenbestandteile enthaltende Legierungen für elektrische Kontakte sind aus der DE-B2-2 540 956 (20-30 Gewichts-% Palladium, 15-25 Gewichts-% Silber, 2,5-5 Gewichts-% Zinn, 0,05-0,5 Gewichts-% Iridium, 0,05-0,5 Gewichts-% Ruthenium, 0,05-0,5 Gewichts-%' Kupfer, 0,1-2 Gewichts-% Indium, Rest Gold) und aus der DE-B2-2 637 807 (10­40% Silber, 2-25% Palladium, 1-5% Nickel, 0,1-10% Indium, 0,1-3% Zinn, Rest Gold) bekannt.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Schwachstromkontakt, insbesondere für Schalt- und Steckverbindungen, aus einem Verbundwerkstoff aus einer Kupfer-Basis-Legierung als Trägermaterial und einer Kontaktschicht aus einer Gold-Silber-Palladium-Legierung zu finden, der günstige mechanische und elektrische Eigenschaften und eine gute Haftfestigkeit zwischen der Kontaktschicht und dem Träger aufweist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für einen elektrischen Schwachstromkontakt der eingangs charakterisierten Art durch einen Verbundwerkstoff gelöst, der auf der Kupfer-Basis-Legierung eine Kontaktschicht aus einer Legierung aus 35-55 Gewichts-% Gold, 18-33,5 Gewichts-% Silber, 30-40 Gewichts-% Palladium und entweder 1-6 Gewichts-% Indium oder 0,5-2 Gewichts-% Zinn und 0,5-2 Gewichts-% Indium aufweist.
  • Als Kontaktschichten haben sich besonders solche aus den Legierungen aus
    • 39 Gewichts-% Gold, 22 Gewichts-% Silber, 37 Gewichts-% Palladium und 2 Gewichts-% Indium,
    • 39 Gewichts-% Gold, 20 Gewichts-% Silber, 37 Gewichts-% Palladium und 4 Gewichts-% Indium,
    • 39 Gewichts-% Gold, 22,5 Gewichts-% Silber, 37 Gewichts-% Palladium, 1 Gewichts-% Zinn und 0,5 Gewichts-% Indium und
    • 39 Gewichts-% Gold, 29,5 Gewichts-% Silber, 30 Gewichts-% Palladium, 1 Gewichts-% Zinn und 0,5 Gewichts-% Indium

    bewährt.
  • Als Trägermaterialien haben sich die naturharten Kupfer-Legierungen besonders bewährt. Bevorzugt werden die mit 6 bzw. 8 Gewichts-% Zinn, Cu Sn 6 und Cu Sn 8.
  • Die erfindungsgemäßen Schwachstromkontakte besitzen eine gute elektrische Leitfähigkeit, Abrieb- und Korrosionsfestigkeit, wie Auslagerungsversuche in Schadgasatmosphäre gezeigt haben.
  • Bei der Herstellung der Verbundwerkstoffe durch Walzplattieren und der anschließenden Weiterverarbeitung durch verformende Behandlung, z. B. Biegen, zeigt sich als besonderer Vorteil des Verbundwerkstoffes die haftfeste Bindung von Träger und Kontaktschicht aneinander. Ohne Schwierigkeiten lassen sich durch Walzplattieren auch lange Bänder erhalten. Daraus hergestellte Blattfederkontakte weisen keine Biegerisse auf.
  • Die gute Haftung bei den als Träger bevorzugten Kupfer-Legierungen Cu Sn 6 und Cu Sn 8 ist .auf die gute Übereinstimmung der Rekristallisationstemperaturen von Träger- und Kontaktmaterial zurückzuführen.
  • Diese vorteilhaften Ergebnisse beruhen auf der erfindungsgemäßen Kombination des speziellen Trägermaterials mit der ausgewählten Legierung als Kontaktschicht.
  • In gewissen Fällen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, zwischen dem Träger und der Kontaktschicht eine als Diffusionssperrschicht dienende Zwischenschicht aus Nickel oder Kupfer-Nickel aufzubringen.
  • In der Figur ist schematisch ein Schaltkontakt dargestellt, der erfindungsgemäß ausgebildet ist. Die Bezugsziffer 1 ist dem Träger aus der Kupfer-Basis-Legierung zugeordnet, die Bezugsziffer 2 der Zwischenschicht aus Nickel oder Kupfer-Nickel und die Bezugsziffer 3 der Kontaktschicht aus einer Legierung, wie sie in den Ansprüchen 1 bis 5 charakterisiert ist.

Claims (8)

1. Elektrischer Schwachstromkontakt, insbesondere für Schalt- und Steckverbindungen, aus einem Verbundwerkstoff, der einen Träger (1) und auf diesem eine Kontaktschicht (3) aus einer Gold-Silber-Palladium-Legierung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) aus einer Kupfer-Basis-Legierung und die Kontaktschicht (3) aus einer Legierung aus 35-55 Gewichts-% Gold, 18-33,5 Gewichts-% Silber, 30-40 Gewichts-% Palladium und entweder 1-6 Gewichts-% Indium oder 0,5-2 Gewichts-% Zinn und 0,5-2 Gewichts-% Indium besteht.
2. Elektrischer Schwachstromkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschicht (3) aus einer Legierung aus 39 Gewichts-% Gold, 22 Gewichts-% Silber, 37 Gewichts-% Palladium und 2 Gewichts-% Indium besteht.
3. Elektrischer Schwachstromkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschicht (3) aus einer Legierung aus 39 Gewichts-% Gold, 20 Gewichts-% Silber, 37 Gewichts-% Palladium und 4 Gewichts-% Indium besteht.
4. Elektrischer Schwachstromkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschicht (3) aus einer Legierung aus 39 Gewichts-% Gold, 22,5 Gewichts-% Silber, 37 Gewichts-% Palladium, 1 Gewichts-% Zinn und 0,5 Gewichts-% Indium besteht.
5. Elektrischer Schwachstromkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschicht (3) aus einer Legierung aus 39 Gewichts-% Gold, 29,5 Gewichts-% Silber, 30 Gewichts-% Palladium, 1 Gewichts-% Zinn und 0,5 Gewichts-% Indium besteht.
6. Elektrischer Schwachstromkontakt nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupfer-Basis-Legierung des Trägers (1) aus 94 Gewichts-% Kupfer und 6 Gewichts-% Zinn besteht.
7. Elektrischer Schwachstromkontakt nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekenn-' zeichnet, daß die Kupfer-Basis-Legierung des Trägers (1) aus 92 Gewichts-% Kupfer und 8 Gewichts-% Zinn besteht.
8. Elektrischer Schwachstromkontakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zwischenschicht (2) aus Nickel oder Kupfer-Nickel zwischen Träger (1) und Kontaktschicht (3).
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