EP0039429B1 - Werkstoff für elektrische Kontakte - Google Patents

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EP0039429B1
EP0039429B1 EP81102838A EP81102838A EP0039429B1 EP 0039429 B1 EP0039429 B1 EP 0039429B1 EP 81102838 A EP81102838 A EP 81102838A EP 81102838 A EP81102838 A EP 81102838A EP 0039429 B1 EP0039429 B1 EP 0039429B1
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silver
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tin oxide
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EP81102838A
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Wolfgang Dr. Böhm
Roger Wolmer
Andreas Dipl.-Ing. Szulczyk
Willi Malikowski
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Degussa GmbH
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021—Composite material
    • H01H1/023—Composite material having a noble metal as the basic material
    • H01H1/0237—Composite material having a noble metal as the basic material and containing oxides
    • H01H1/02372—Composite material having a noble metal as the basic material and containing oxides containing as major components one or more oxides of the following elements only: Cd, Sn, Zn, In, Bi, Sb or Te
    • H01H1/02376—Composite material having a noble metal as the basic material and containing oxides containing as major components one or more oxides of the following elements only: Cd, Sn, Zn, In, Bi, Sb or Te containing as major component SnO2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
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    • C22C32/001—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides
    • C22C32/0015—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides with only single oxides as main non-metallic constituents
    • C22C32/0021—Matrix based on noble metals, Cu or alloys thereof

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  • this object was achieved in that the material additionally contains 0.1 to 5% by weight bismuth oxide.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Werkstoff für elektrische Kontakte aus Silber mit 5 bis 20 Gew.% Zinnoxid und 0,05 bis 5 % Wolframoxid.
  • Für die Herstellung von elektrischen Kontaktstücken hat sich für eine Vielzahl von Anwendungsfällen Ag/CdO bisher am besten bewährt. Aufgrund der Umweltbelastung durch CdO wird jedoch verstärkt versucht, CdO durch ein anderes Metalloxid zu ersetzen. Bei diesen Untersuchungen zeigte es sich. dass Sn02 ein geeigneter Ersatz für CdO ist. Aufgrund der höheren thermischen Stabilität von Sn02 gegenüber CdO ergibt sich zudem eine deutlich verminderte Abbrandrate, die zur längeren Lebensdauer im Schaltgerät führt. Ein sehr wesentlicher Nachteil von Ag/Sn02 besteht jedoch darin, dass der Übergangswiderstand am Kontakt nach einigen tausend Schaltungen durch Deckschichtbildung zu hoch wird. Dies führt dann in der Regel zu erhöhten Temperaturen im Schaltgerät, die zur Zerstörung des Gerätes führen können und somit unzulässig sind.
  • Ein weiterer Nachteil dieser Ag/Sn02-Werkstoffe gegenüber Ag/CdO besteht in der geringeren Sicherheit gegen Verschweissen. Die Kräfte, die zum Zerreissen der Schweissbrücke erforderlich sind, sind teilweise doppelt so hoch wie die bei Ag/CdO-Kontakten. Damit besteht die Gefahr von Schaltstörungen bei Einsatz von Ag/Sn02.
  • Es ist daher versucht worden, durch den Zusatz weiterer Metalloxide zu Ag/Sn02 die Verschweißsicherheit zu erhöhen, wobei beispielsweise Wismutoxid (DE-A1-27 54 335) oder Indiumoxid (DE-A1-24 28 147) verwendet werden. Diese Zusätze verbessern zwar die Verschweißsicherheit, bedingen jedoch eine erhöhte Temperatur am Kontakt und am Schaltgerät, was die Lebensdauer der Geräte beeinträchtigt.
  • Aus der EP-A1-0 024 349, die gemäß Art. 54(3) EPÜ zum Stand der Technik gehört, ist ein elektrischer Kontaktwerkstoff aus Silber mit 8 bis 20 Gew.% Zinnoxid und 0,05 bis 5 Gew.% Wolframoxid bekannt. Mit diesem Werkstoff können die Übergangswiderstände von Silber-Zinnoxid-Werkstoffen im geschalteten Zustand nach einigen tausend Schaltungen bis zum Ende der Lebensdauer auf die Werte von Ag/CdO gesenkt werden. Dadurch wird dieser neue Silber-Zinnoxid-Werkstoff als direkter Ersatz für Silber-Cadmiumoxid in einer Vielzahl von Anwendungsfällen in der elektrischen Energietechnik verwendbar.
  • Durch das Wolframoxid wurde darüberhinaus die Sicherheit gegen das Verschweissen von einschaltenden Kontakten gegenüber reinem Silber-Zinnoxid erhöht. Die zum Trennen der Kontakte erforderlichen Kräfte lagen jedoch im Durchschnitt noch über den Werten von speziellen Silber-Cadmiumoxid-Werkstoffen.
  • Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Werkstoff für elektrische Kontakte auf der Basis Silber mit 5 bis 20 Gew.% Zinnoxid und 0,05 bis 5 Gew.% Wolframoxid zu finden, der die Verschweißkraft weiter mindert, ohne dadurch eine erhöhte Temperatur am Kontakt zu erzeugen und damit die Lebensdauer des Schaltgerätes zu erniedrigen.
  • Erfindungsgemäss wurde diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Werkstoff zusätzlich 0,1 bis 5 Gew.% Wismutoxid enthält.
  • Uberraschenderweise zeigte sich, dass ein Zusatz von 0,1 bis 5 % Wismutoxid zu Silber-Zinnoxid-Wolframoxid geeignet ist, die Verschweißkraft weiter zu senken auf Werte, die auch optimiertem Silber-Cadmiumoxid ebenbürtig sind. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Wismutoxidzusatzes liegt darin, dass die Kontaktwiderstände, die durch Wolframoxid-Zusatz gesenkt wurden, nicht wieder erhöht werden, wie das bei anderen Metalloxiden gefunden wurde und an sich zu erwarten ist.
  • Der Werkstoff aus Silber mit 5 bis 20 Gew.% Zinnoxid, 0,05 bis 5 Gew.% Wolframoxid und 0,1 bis 5 Gew.% Wismutoxid stellt somit einen besonders abbrandfesten und verschweißsicheren Werkstoff mit niedrigen Übergangswiderständen dar.
  • Folgende Tabelle soll die Eigenschaften des erfindungsgemässen Werkstoffs im Vergleich zu bekannten Werkstoffen zeigen.
    Figure imgb0001

Claims (1)

  1. Werkstoff für elektrische Kontakte aus Silber mit 5 bis 20 Gew.% Zinnoxid und 0,05 bis 5 Gew.% Wolframoxid, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Werkstoff zusätzlich 0,1 bis 5 Gew.% Wismutoxid enthält.
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