EP0064181B1 - Contact material from a copper alloy, and method for its production - Google Patents
Contact material from a copper alloy, and method for its production Download PDFInfo
- Publication number
- EP0064181B1 EP0064181B1 EP82103118A EP82103118A EP0064181B1 EP 0064181 B1 EP0064181 B1 EP 0064181B1 EP 82103118 A EP82103118 A EP 82103118A EP 82103118 A EP82103118 A EP 82103118A EP 0064181 B1 EP0064181 B1 EP 0064181B1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- atom
- alloy
- content
- germanium
- copper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
- H01H1/021—Composite material
- H01H1/025—Composite material having copper as the basic material
Definitions
- the invention relates to a contact material made of a low-alloy copper alloy for low-voltage and installation switching devices.
- the invention further relates to a method for producing this contact material.
- Materials for electrical contacts must conduct well both electrically and thermally to prevent excessive heating. Your mechanical properties such as Hardness, strength, elastic behavior must be optimally adapted to the respective application. In addition, their susceptibility to corrosive media should be low. In general, tarnish and scale layers and thus high contact resistances can only be avoided on relatively noble materials. In addition, contact materials must neither stick nor weld when switching, and their burn-up and material migration should be low.
- silver, its alloys and silver-based composites meet these and other requirements for good contact materials to such an extent that these materials have been widely used in low-voltage technology.
- silver is a relatively expensive material, so efforts are being made to replace it with other, less expensive materials.
- copper and its alloys are suitable (cf. e.g. BA Keil: “Materials for electrical contacts”, Springer-Verlag, Berlin 1960, especially pages 122 to 143, or D. Stöckel and others: “Materials for electrical contacts", contact &vent Band 43, Expert Verlag, 7031 Grafenau 1 / Württ., 1980).
- No other contact material achieves the high electrical and thermal conductivity of the copper, combined with favorable mechanical properties, affordable costs and generally good procurement options. Because of its less noble character compared to silver, especially its willingness to oxidize, this material in its pure form, however, often cannot be used to manufacture contact pieces, especially for low-voltage switchgear and installation switching devices such as. B. for contactors, auxiliary contactors, circuit breakers or circuit breakers. By alloying certain elements, the material properties of these materials such as. B. improve the oxidation behavior.
- contacts made of copper alloys with known alloy partners made of inexpensive materials generally have a relatively high contact resistance after only a few circuits, so that they are usually not suitable for low-voltage switching devices or installation switching devices.
- the alloy partner of the copper is at least one element from the group of antimony, gallium, germanium, the antimony content between 0.01 and 7 atom% or the gallium content between 0.5 and 20 atom% or the germanium content is between 0.5 and 10 atom%.
- the alloy partners mentioned have a finite solubility in solid copper.
- the advantages achieved with the invention can be seen in particular in that the alloying of the substances mentioned to the copper on the one hand increases the corrosion resistance of the contact material and on the other hand contacts with these alloy materials show a tolerable contact resistance in switching tests. Since these contact materials are generally less expensive than the known silver alloys, they can thus advantageously serve as a replacement for the known contact materials based on silver alloys.
- the copper alloy can also contain at least one further alloy partner.
- This can be one or more elements from the group cadmium, chromium, cobalt, palladium, silicon, the cadmium content between 0.1 and 2 atom%, the chromium content between 0.01 and 0.8 atom% , the cobalt content between 0.1 and 1.8 atom%, the palladium content between 0.1 and 3 atom% and the silicon content between 0.5 and 10 atom%.
- the proportion of the further alloy partner should be at most equal to the proportion of antimony or gallium or germanium.
- FIG. 1 shows frequency curves of the contact voltages of some binary alloys according to the invention.
- FIG. 2 shows contact voltages for special copper-germanium alloys and the diagram of FIG. 3 shows frequency curves of the contact voltages of some ternary alloys according to the invention.
- the following table contains information about the scale and corrosion behavior ger binary copper alloys according to the invention compared to pure copper.
- the alloys mentioned can be melted using chemically pure starting materials under argon in a graphite crucible and annealed at temperatures between 600 ° C and 950 ° C to avoid segregation.
- the homogeneous bodies made from these alloys can be processed into sheet metal, wires and contact pieces using conventional forming processes such as rolling, hammering or wire drawing. Corresponding sheets were used to test the corrosion resistance.
- the weight gain Am measured in the table in micrograms per square centimeter of the individual materials can be obtained after oxidation in air after a 24-hour heat treatment at 250 ° C.
- the frequency curves of contact voltages on contacts made of copper alloys according to the invention lie in the region of the diagram denoted by I, the proportion of alloy in antimony or gallium or germanium in each case being approximately between 1.75 and 7 atom%.
- a curve designated 11 is entered in the figure, which indicates the frequency of the contact voltages on pure copper contacts.
- the frequency curve labeled 111 results for contacts from a common contact material based on silver, here for silver-cadmium oxide with a cadmium oxide content of 15% by volume.
- contact voltages are indicated in a diagram, which are to be measured on contacts made of binary copper-germanium alloys with different germanium concentrations.
- the germanium concentration in atomic% is plotted on the abscissa and the contact voltage U k in mV on the ordinate for a frequency of 50%.
- the exemplary embodiment of the figure is based on contact voltages on contacts at 45 A and 110 V AC under ohmic load after 2000 switching of the contacts.
- the contact voltages and thus the contact resistances are particularly low, in particular at germanium concentrations between 3 and 7 atom%, preferably around 5 atom%.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Contacts (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Manufacture Of Switches (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kontaktwerkstoff aus einer niedriglegierten Kupferlegierung für Niederspannungs- und Installationsschaltgeräte. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung dieses Kontaktwerkstoffes.The invention relates to a contact material made of a low-alloy copper alloy for low-voltage and installation switching devices. The invention further relates to a method for producing this contact material.
Werkstoffe für elektrische Kontakte müssen zur Verhinderung starker Erwärmung elektrisch und thermisch gut leiten. Ihre mechanischen Eigenschaften wie z.B. Härte, Festigkeit, elastisches Verhalten sind dem jeweiligen Anwendungszweck optimal anzupassen. Außerdem sollte ihre Anfälligkeit gegenüber korrosiven Medien gering sein. Im allgemeinen lassen sich nur auf verhältnismäßig edlen Werkstoffen Anlauf- und Zunderschichten und damit hohe Kontaktwiderstände vermeiden. Darüber hinaus dürfen Kontaktwerkstoffe beim Schalten weder kleben noch verschweißen, und ihr Abbrand sowie ihre Materialwanderung sollten gering sein.Materials for electrical contacts must conduct well both electrically and thermally to prevent excessive heating. Your mechanical properties such as Hardness, strength, elastic behavior must be optimally adapted to the respective application. In addition, their susceptibility to corrosive media should be low. In general, tarnish and scale layers and thus high contact resistances can only be avoided on relatively noble materials. In addition, contact materials must neither stick nor weld when switching, and their burn-up and material migration should be low.
Diese und noch weitere, an gute Kontaktwerkstoffe zu stellende Anforderungen werden von Silber, seinen Legierungen sowie von Verbundwerkstoffen auf Silberbasis dank hervorragender physikalischer und chemischer Eigenschaften in einem Maße erfüllt, daß diese Materialien in der Niederspannungstechnik eine breite Anwendung gefunden haben. Silber ist jedoch ein verhältnismäßig teures Material, so daß man bestrebt ist, es durch andere, kostengünstigere Materialien zu ersetzen. Hierbei bieten sich Kupfer und seine Legierungen an (vgl. z. B. A. Keil: »Werkstoffe für elektrische Kontakte«, Springer-Verlag, Berlin 1960, insbesondere Seiten 122 bis 143, oder D. Stöckel u. a.: »Werkstoffe für elektrische Kontakte«, Kontakt & Studium Band 43, Expert Verlag, 7031 Grafenau 1/Württ., 1980). Die hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit des Kupfers, verbunden mit günstigen mechanischen Eigenschaften, tragbaren Kosten und im allgemeinen guter Beschaffungsmöglichkeit werden von keinem anderen Kontaktmaterial erreicht. Wegen seines im Vergleich zum Silber unedleren Charakters, insbesondere seiner Oxidationsfreudigkeit, kann jedoch dieser Werkstoff in reiner Form vielfach nicht zur Fertigung von Kontaktstücken, insbesondere für Niederspannungsschaltgeräte und Installationsschaltgeräte wie z. B. für Schütze, Hilfsschütze, Leistungsschalter oder Schutzschalter herangezogen werden. Zwar lassen sich durch Zulegierung bestimmter Elemente die Werkstoffeigenschaften dieser Materialien wie z. B. das Oxidationsverhalten verbessern. Jedoch haben Kontakte aus Kupferlegierungen mit bekannten Legierungspartnern aus kostengünstigen Materialien bereits nach wenigen Schaltungen im allgemeinen einen verhältnismäßig hohen Kontaktwiderstand, so daß sie für Niederspannungsschaltgeräte oder Installationsschaltgeräte meistens nicht geeignet sind.Thanks to their excellent physical and chemical properties, silver, its alloys and silver-based composites meet these and other requirements for good contact materials to such an extent that these materials have been widely used in low-voltage technology. However, silver is a relatively expensive material, so efforts are being made to replace it with other, less expensive materials. Here copper and its alloys are suitable (cf. e.g. BA Keil: "Materials for electrical contacts", Springer-Verlag, Berlin 1960, especially pages 122 to 143, or D. Stöckel and others: "Materials for electrical contacts", contact & Studium Band 43, Expert Verlag, 7031 Grafenau 1 / Württ., 1980). No other contact material achieves the high electrical and thermal conductivity of the copper, combined with favorable mechanical properties, affordable costs and generally good procurement options. Because of its less noble character compared to silver, especially its willingness to oxidize, this material in its pure form, however, often cannot be used to manufacture contact pieces, especially for low-voltage switchgear and installation switching devices such as. B. for contactors, auxiliary contactors, circuit breakers or circuit breakers. By alloying certain elements, the material properties of these materials such as. B. improve the oxidation behavior. However, contacts made of copper alloys with known alloy partners made of inexpensive materials generally have a relatively high contact resistance after only a few circuits, so that they are usually not suitable for low-voltage switching devices or installation switching devices.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Kontaktwerkstoff aus einer kostengünstigen Kupferlegierung anzugeben, der einerseits im Vergleich zum reinen Kupfer wesentlich niedrigere Zunderraten zeigt und andererseits gleichzeitig zumindest annähernd ähnliche Kontakteigenschaften hat wie die bekannten, für Kontakte von Niederspannungs- und Installationsschaltgeräten verwendeten Silberlegierungen. Insbesondere soll ein verhältnismäßig niedriger Kontaktwiderstand gewährleistet sein.It is therefore an object of the present invention to provide a contact material made from an inexpensive copper alloy which, on the one hand, shows significantly lower scale rates compared to pure copper and, on the other hand, has at least approximately similar contact properties to the known silver alloys used for contacts of low-voltage and installation switching devices. In particular, a relatively low contact resistance should be ensured.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Legierungspartner des Kupfers mindestens ein Element aus der Gruppe Antimon, Gallium, Germanium ist, wobei der Antimon-Gehalt zwischen 0,01 und 7 Atom-% bzw. der Gallium-Gehalt zwischen 0,5 und 20 Atom-% bzw. der Germanium-Gehalt zwischen 0,5 und 10 Atom-% liegen.This object is achieved in that the alloy partner of the copper is at least one element from the group of antimony, gallium, germanium, the antimony content between 0.01 and 7 atom% or the gallium content between 0.5 and 20 atom% or the germanium content is between 0.5 and 10 atom%.
Die genannten Legierungspartner besitzen eine endliche Löslichkeit in festem Kupfer.The alloy partners mentioned have a finite solubility in solid copper.
Die mit der Erfindung erreichten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß durch das Zulegieren der genannten Stoffe zu dem Kupfer einerseits die Korrosionsbeständigkeit des Kontaktwerkstoffes erhöht wird und andererseits Kontakte mit diesen Legierungsmaterialien in Schaltversuchen einen tolerierbaren Kontaktwiderstand zeigen. Da diese Kontaktwerkstoffe im allgemeinen kostengünstiger als die bekannten Silber-Legierungen sind, können sie somit vorteilhaft als Ersatz für die bekannten Kontaktwerkstoffe auf Silberlegierungsbasis dienen.The advantages achieved with the invention can be seen in particular in that the alloying of the substances mentioned to the copper on the one hand increases the corrosion resistance of the contact material and on the other hand contacts with these alloy materials show a tolerable contact resistance in switching tests. Since these contact materials are generally less expensive than the known silver alloys, they can thus advantageously serve as a replacement for the known contact materials based on silver alloys.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Kontaktwerkstoffs nach der Erfindung kann die Kupferlegierung noch mindestens einen weiteren Legierungspartner enthalten. Dieser kann ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe Cadmium, Chrom, Kobalt, Palladium, Silizium sein, wobei der Cadmium-Gehalt zwischen 0,1 und 2 Atom-%, der Chrom-Gehalt zwischen 0,01 und 0,8 Atom-%, der Kobalt-Gehalt zwischen 0,1 und 1,8 Atom-%, der Palladium-Gehalt zwischen 0,1 und 3 Atom-% und der Silizium-Gehalt zwischen 0,5 und 10 Atom-% liegen.According to an advantageous development of the contact material according to the invention, the copper alloy can also contain at least one further alloy partner. This can be one or more elements from the group cadmium, chromium, cobalt, palladium, silicon, the cadmium content between 0.1 and 2 atom%, the chromium content between 0.01 and 0.8 atom% , the cobalt content between 0.1 and 1.8 atom%, the palladium content between 0.1 and 3 atom% and the silicon content between 0.5 and 10 atom%.
Der Anteil des weiteren Legierungspartners soll dabei höchstens gleich dem Anteil an Antimon oder Gallium oder Germanium sein.The proportion of the further alloy partner should be at most equal to the proportion of antimony or gallium or germanium.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und deren in den Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbildungen wird auf die Tabelle und die Diagramme der Zeichnung Bezug genommen, aus denen Eigenschaften von Kontaktwerkstoffen nach der Erfindung zu entnehmen sind. Dabei zeigt das Diagramm der Fig. 1 Häufigkeitskurven der Kontaktspannungen einiger binärer Legierungen nach der Erfindung. In dem Diagramm der Fig. 2 sind Kontaktspannungen für spezielle Kupfer-Germanium-Legierungen und in dem Diagramm der Fig. 3 sind Häufigkeitskurven der Kontaktspannungen einiger ternärer Legierungen nach der Erfindung wiedergegeben.To further explain the invention and its developments characterized in the subclaims, reference is made to the table and the diagrams in the drawing, from which properties of contact materials according to the invention can be found. The diagram of FIG. 1 shows frequency curves of the contact voltages of some binary alloys according to the invention. The diagram of FIG. 2 shows contact voltages for special copper-germanium alloys and the diagram of FIG. 3 shows frequency curves of the contact voltages of some ternary alloys according to the invention.
In der nachfolgenden Tabelle sind Angaben über das Zunder- bzw. Korrosionsverhalten einiger binärer Kupferlegierungen nach der Erfindung im Vergleich zu reinem Kupfer zu entnehmen. Die genannten Legierungen können unter Verwendung chemisch reiner Ausgangsmaterialien unter Argon in einem Graphittiegel erschmolzen und bei Temperaturen zwischen 600°C und 950°C zur Vermeidung von Seigerungen getempert werden. Die homogenen Körper aus diesen Legierungen lassen sich nach gebräuchlichen Umformverfahren wie Walzen, Hämmern oder Drahtziehen zu Blechen, Drähten und Kontaktstücken verarbeiten. Entsprechende Bleche dienten zur Prüfung der Korrosionsbeständigkeit. Die in der Tabelle in Mikrogramm pro Quadratzentimeter gemessene Gewichtszunahme Am der einzelnen Materialien ist nach Oxidation an Luft nach einer 24stündigen Wärmebehandlung bei 250° C zu erhalten.
In der Tabelle sind die Anteile der jeweiligen Legierungszusätze zu dem Kupfer in Atom-% vermerkt. Wie der Tabelle zu entnehmen ist, haben die Legierungen nach der Erfindung eine wesentlich geringere Zunderneigung als reines Kupfer.The proportions of the respective alloy additions to the copper in atomic% are noted in the table. As can be seen from the table, the alloys according to the invention have a significantly lower tendency to scale than pure copper.
Anhand der Kurven in dem Diagramm der Fig. 1 können Aussagen über den Kontaktwiderstand von Kontaktstücken aus Werkstoffen gemäß der Erfindung gemacht werden. In diesem Diagramm ist auf der Abszisse die Kontaktspannung Uk in Millivolt angegeben, während auf der Ordinate die kumulative Häufigkeit W der an einem Schützkontakt gemessenen Kontaktspannung gemäß der sogenannten Weibull-Statistik aufgetragen ist. Dem Ausführungsbeispiel der Figur ist ein Schütz mit Kontakten zugrundegelegt, die unter einer mittleren Belastung von 45 A bei 110 V Wechselspannung unter ohmscher Last etwa 2000 mal geschaltet wurden.Based on the curves in the diagram in FIG. 1, statements can be made about the contact resistance of contact pieces made of materials according to the invention. In this diagram, the contact voltage U k is given in millivolts on the abscissa, while the ordinate shows the cumulative frequency W of the contact voltage measured at a contactor contact in accordance with the so-called Weibull statistics. The embodiment of the figure is based on a contactor with contacts that were switched about 2000 times under an average load of 45 A at 110 V AC voltage under an ohmic load.
In dem mit I bezeichneten Bereich des Diagramms liegen die Häufigkeitskurven von Kontaktspannungen an Kontakten aus Kupferlegierungen nach der Erfindung, wobei der Legierungsanteil an Antimon bzw. Gallium bzw. Germanium jeweils etwa zwischen 1,75 und 7 Atom-% beträgt. Zum Vergleich ist in der Figur eine mit 11 bezeichnete Kurve eingetragen, welche die Häufigkeit der Kontaktspannungen an reinen Kupferkontakten angibt. Die mit 111 bezeichnete Häufigkeitskurve ergibt sich für Kontakte aus einem gebräuchlichen Kontaktmaterial auf Silberbasis, hier für Silber-Cadmiumoxid mit einem Cadmiumoxidgehalt von 15 Volumen-%.The frequency curves of contact voltages on contacts made of copper alloys according to the invention lie in the region of the diagram denoted by I, the proportion of alloy in antimony or gallium or germanium in each case being approximately between 1.75 and 7 atom%. For comparison, a curve designated 11 is entered in the figure, which indicates the frequency of the contact voltages on pure copper contacts. The frequency curve labeled 111 results for contacts from a common contact material based on silver, here for silver-cadmium oxide with a cadmium oxide content of 15% by volume.
Dem Diagramm der Fig. 1 ist zu entnehmen, daß die Kontaktspannungen der Werkstoffe und damit auch die am Kontakt anfallenden Übertemperaturen Kontaktspannungen bzw. Kontakterwärmungen bisher gebräuchlicher Materialien zumindest weitgehend entsprechen. Mit den genannten, verhältnismäßig kostengünstigen Werkstoffen können somit teurere Kontaktwerkstoffe auf Silberbasis ersetzt werden.It can be seen from the diagram in FIG. 1 that the contact voltages of the materials and thus also the excess temperatures occurring at the contact correspond at least largely to contact voltages or contact heating of materials previously used. More expensive silver-based contact materials can thus be replaced with the relatively inexpensive materials mentioned.
In Fig. 2 sind in einem Diagramm Kontaktspannungen angegeben, die an Kontakten aus binären Kupfer-Germanium-Legierungen mit unterschiedlicher Germanium-Konzentration zu messen sind. Dabei sind auf der Abszisse die Germanium-Konzentration in Atom-% und auf der Ordinate die Kontaktspannung Uk in mV für eine Häufigkeit von 50% aufgetragen. Dem Ausführungsbeispiel der Figur sind Kontaktspannungen an Kontakten bei 45 A und 110 V Wechselspannung unter ohmscher Belastung nach 2000 Schaltungen der Kontakte zugrundegelegt. Wie aus dem Diagramm dieser Figur abzulesen ist, sind insbesondere bei Germanium-Konzentrationen zwischen 3 und 7 Atom-%, vorzugsweise bei etwa 5 Atom-%, die Kontaktspannungen und somit die Kontaktwiderstände besonders niedrig. Diese Tatsache ist insofern überraschend, da der spezifische elektrische Widerstand der Legierungen bei einem Germanium-Gehalt von etwa 5 Atom-% kein Minimum zeigt, sondern einen Wert von etwa 18 µΩ · cm annimmt. Dieser Widerstand ist größer als der einer Legierung mit einem unter 5 Atom-% liegenden Germaniumanteil. Hieraus läßt sich ersehen, daß ein niedriger Kontaktwiderstand auch mit Materialien mit verhältnismäßig hohem spezifischen elektrischen Widerstand erreicht wird, wenn nur der Fremdschichtwiderstand niedrig ist (vgl. z. B. die genannten Bücher von A. Keil und D. Stöckei).In FIG. 2, contact voltages are indicated in a diagram, which are to be measured on contacts made of binary copper-germanium alloys with different germanium concentrations. The germanium concentration in atomic% is plotted on the abscissa and the contact voltage U k in mV on the ordinate for a frequency of 50%. The exemplary embodiment of the figure is based on contact voltages on contacts at 45 A and 110 V AC under ohmic load after 2000 switching of the contacts. As can be seen from the diagram in this figure, the contact voltages and thus the contact resistances are particularly low, in particular at germanium concentrations between 3 and 7 atom%, preferably around 5 atom%. This fact is surprising in that the specific electrical resistance of the alloys does not show a minimum at a germanium content of about 5 atom%, but assumes a value of about 18 μΩ · cm. This resistance is greater than that of an alloy with a germanium content below 5 atom%. From this it can be seen that a low contact resistance is also achieved with materials with a relatively high specific electrical resistance if only the external layer resistance is low (see, for example, the books mentioned by A. Keil and D. Stocksi).
Bei den Ausführungsbeispielen in der Tabelle und den beiden Figuren wurde von Kontaktwerkstoffen ausgegangen, die aus einer binären Kupferlegierung bestehen. Gegebenenfalls können diesen Legierungen noch weitere Elemente hinzugefügt sein, so daß dann beispielsweise ternäre oder quaternäre Legierungen gebildet sind. Hiermit läßt sich z. B. das Korrosionsverhalten oder der Kontaktwiderstand gegenüber den binären Legierungen noch weiter verbessern. Als solche zusätzlichen Legierungsbestandteile sind insbesondere die folgenden Materialien geeignet:
- Cadmium mit einem Gehalt zwischen 0,1 und 2 Atom-% oder Chrom mit einem Gehalt zwischen 0,01 und 0,8 Atom-% oder Kobalt mit einem Gehalt zwischen 0,1 und 1,8 Atom-% oder Palladium mit einem Gehalt zwischen 0,1 und 3 Atom-% oder Silizium mit einem Gehalt zwischen 0,5 und 10 Atom-%. Selbstverständlich kann als dritter Legierungsbestandteil auch ein Element aus der Gruppe Antimon, Gallium, Germanium innerhalb der im Zusammenhang mit den binären Legierungen genannte Grenzen der Legierungsanteile ausgewählt werden. Der in Atom-% angegebene Anteil der zusätzlichen, dritten und/oder vierten Legierungsbestandteile ist dabei i. a. kleiner oder höchstens gleich dem zweiten Legierungsbestandteil an Antimon oder Gallium oder Germanium. Einige Ausführungsbeispiele solcher ternärer, Germanium enthaltender Legierungen sind den in dem Diagramm der Fig. 3 wiedergegebenen Kurven zugrundegelegt, wobei Meßbedingungen wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß dem Diagramm der Fig. 1 gewählt sind. In dem Diagramm der Fig. 3 ist auf der Abszisse die Kontaktspannung Uk in mV angegeben, während auf der Ordinate die kumulative Häufigkeit der zu messenden Kontaktspannungen aufgetragen ist. Als Kontaktmaterialien sind drei spezielle CuGe3―xXx-Legierungen mit x Atom-% als Ausführungsbeispiele ausgewählt, nämlich:
- CuGe2,5Co0,5 (Kurve a), CuGe2,5Sb0,5 (Kurve b) und CuGe2,9Cr0,1 (Kurve c). Außerdem sind zum Vergleich das binäre CuGe3,0 (Kurve d) und ferner ein bekanntes Kontaktmaterial auf Silberbasis, nämlich AgCdO (Kurve e) aufgeführt. Aus dem Verlauf der Kurven a bis c in dem Diagramm ist ersichtlich, daß auch ternäre Kupferlegierungen Kontaktwiderstände aufweisen, die ohne weiteres in der Größenordnung von Kontaktmaterialien auf Silberbasis liegen. Einen besonders geringen Kontaktwiderstand haben die Legierungen mit Kobalt als drittem Partner (Kurve a).
- Cadmium containing 0.1 to 2 atomic% or chromium containing 0.01 to 0.8 atomic% or cobalt containing 0.1 to 1.8 atomic% or palladium containing between 0.1 and 3 atom% or silicon with a content between 0.5 and 10 atom%. Of course, an element from the Antimony, gallium, germanium group can be selected within the limits of the alloy proportions mentioned in connection with the binary alloys. The proportion of the additional, third and / or fourth alloy constituents stated in atomic% is generally less than or at most equal to the second alloy constituent of antimony or gallium or germanium. Some exemplary embodiments of such ternary alloys containing germanium are based on the curves shown in the diagram in FIG. 3, measurement conditions being chosen as in the exemplary embodiments in accordance with the diagram in FIG. 1. The diagram of FIG. 3 shows the contact voltage U k in mV on the abscissa, while the cumulative frequency of the contact voltages to be measured is plotted on the ordinate. Three special CuGe 3 ― x X x alloys with x atom% are selected as contact materials, namely:
- CuGe2.5Co0.5 (curve a), CuGe2.5Sb0.5 (curve b) and CuGe2.9Cr0.1 (curve c). In addition, the binary CuGe3.0 (curve d) and also a known silver-based contact material, namely AgCdO (curve e), are listed for comparison. From the course of the curves a to c in the diagram it can be seen that ternary copper alloys also have contact resistances which are easily in the order of magnitude of contact materials based on silver. The alloys with cobalt as the third partner have a particularly low contact resistance (curve a).
Auch die genannten Zusätze zu den binären Kupfer-Antimon- oder Kupfer-Gallium-Legierungen ergeben ähnliche Kontaktspannungsverhältnisse.The additives mentioned for the binary copper-antimony or copper-gallium alloys also result in similar contact stress ratios.
Bei den genannten Ausführungsbeispielen von binären oder ternären Kupferlegierungen als Kontaktwerkstoffen gemäß der Erfindung wurde davon ausgegangen, daß diese Legierungen auf schmelzmetallurgischem Wege hergestellt sind. Es ist jedoch ebenso möglich, diese Legierungen pulvermetallurgisch herzustellen. Danach wird ein Gemisch aus Pulvern der entsprechenden Elemente in dem gewünschten Konzentrationsverhältnis durch Anwendung von Druck und durch eine Wärmebehandlung, beispielsweise durch Strangpressen, verdichtet und so homogenisiert, daß durch Feststoffdiffusion die genannten Legierungen gebildet werden.In the above-mentioned exemplary embodiments of binary or ternary copper alloys as contact materials according to the invention, it was assumed that these alloys were produced by means of a melt metallurgy. However, it is also possible to manufacture these alloys by powder metallurgy. Thereafter, a mixture of powders of the corresponding elements in the desired concentration ratio is compressed by applying pressure and by a heat treatment, for example by extrusion, and homogenized so that the alloys mentioned are formed by solid diffusion.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT82103118T ATE11840T1 (en) | 1981-04-27 | 1982-04-13 | CONTACT MATERIAL MADE FROM A COPPER ALLOY AND METHOD OF PRODUCTION. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813116680 DE3116680A1 (en) | 1981-04-27 | 1981-04-27 | CONTACT MATERIAL FROM A COPPER ALLOY AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| DE3116680 | 1981-04-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP0064181A1 EP0064181A1 (en) | 1982-11-10 |
| EP0064181B1 true EP0064181B1 (en) | 1985-02-13 |
Family
ID=6130913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP82103118A Expired EP0064181B1 (en) | 1981-04-27 | 1982-04-13 | Contact material from a copper alloy, and method for its production |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0064181B1 (en) |
| JP (1) | JPS57181348A (en) |
| AT (1) | ATE11840T1 (en) |
| DE (2) | DE3116680A1 (en) |
| DK (1) | DK184382A (en) |
| ES (1) | ES8304213A1 (en) |
| FI (1) | FI820583L (en) |
| GR (1) | GR75432B (en) |
| NO (1) | NO821339L (en) |
| PT (1) | PT74797B (en) |
| ZA (1) | ZA822858B (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58130748A (en) * | 1982-01-29 | 1983-08-04 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | Slide contact material |
| JPS58144557A (en) * | 1982-02-19 | 1983-08-27 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | Slide contact material |
| JPS58145008A (en) * | 1982-02-23 | 1983-08-29 | 田中貴金属工業株式会社 | Slide contact material |
| DE3523935A1 (en) * | 1985-07-04 | 1987-01-15 | Rau Gmbh G | Method for producing a contact moulding, and contact moulding for this purpose |
| US6726877B1 (en) * | 1993-11-15 | 2004-04-27 | Anthony Phillip Eccles | Silver alloy compositions |
| HUP0001984A3 (en) * | 2000-05-23 | 2002-05-28 | Kourganov Konstantin | Copper-base contact material, contact stud and method for producing contact stud |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1084351A (en) * | ||||
| DE755481C (en) * | 1936-11-13 | 1954-12-20 | Deutsche Edelstahlwerke Ag | Alloy for welding electrodes and switch contacts |
| FR1213453A (en) * | 1957-08-01 | 1960-04-01 | Siemens Ag | Contact material for electrical switches |
| DE1159740B (en) * | 1959-10-20 | 1963-12-19 | Rca Corp | Solder for vacuum-tight soldering of metal and / or insulating parts and procedures for this |
| GB1106706A (en) * | 1964-07-25 | 1968-03-20 | Eugen Durrwachter | A material for electrical sliding contacts |
| AT271918B (en) * | 1966-05-11 | 1969-06-25 | Olin Mathieson | Process for the production of a highly oxidation-resistant copper-based alloy |
| US3475227A (en) * | 1966-10-04 | 1969-10-28 | Olin Mathieson | Copper base alloys and process for preparing same |
| DD100106A1 (en) * | 1972-10-26 | 1973-09-05 | ||
| FR2277156A1 (en) * | 1974-07-02 | 1976-01-30 | Olin Corp | Copper alloy treatment - to improve creep strength and stress degradation resistance, by cold-working, deformation, heating and cooling |
| FR2294527A1 (en) * | 1974-12-10 | 1976-07-09 | Plessey Handel Investment Ag | Electrical contact materials contg cadmium oxide - to increase brittleness of contact welds and eliminate high energy electrons |
| US4047978A (en) * | 1975-04-17 | 1977-09-13 | Olin Corporation | Processing copper base alloys |
| CH603797A5 (en) * | 1976-01-16 | 1978-08-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| US4025367A (en) * | 1976-06-28 | 1977-05-24 | Olin Corporation | Process for treating copper alloys to improve thermal stability |
| US4110132A (en) * | 1976-09-29 | 1978-08-29 | Olin Corporation | Improved copper base alloys |
| US4279649A (en) * | 1978-06-16 | 1981-07-21 | Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation | Electrical contact material |
-
1981
- 1981-04-27 DE DE19813116680 patent/DE3116680A1/en not_active Withdrawn
-
1982
- 1982-02-23 FI FI820583A patent/FI820583L/en not_active Application Discontinuation
- 1982-04-13 DE DE8282103118T patent/DE3262286D1/en not_active Expired
- 1982-04-13 EP EP82103118A patent/EP0064181B1/en not_active Expired
- 1982-04-13 AT AT82103118T patent/ATE11840T1/en not_active IP Right Cessation
- 1982-04-21 JP JP57067039A patent/JPS57181348A/en active Pending
- 1982-04-23 NO NO821339A patent/NO821339L/en unknown
- 1982-04-26 DK DK184382A patent/DK184382A/en unknown
- 1982-04-26 PT PT74797A patent/PT74797B/en unknown
- 1982-04-26 ES ES511703A patent/ES8304213A1/en not_active Expired
- 1982-04-27 ZA ZA822858A patent/ZA822858B/en unknown
- 1982-04-27 GR GR68003A patent/GR75432B/el unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GR75432B (en) | 1984-07-17 |
| ES511703A0 (en) | 1983-02-16 |
| DE3262286D1 (en) | 1985-03-28 |
| PT74797A (en) | 1982-05-01 |
| FI820583L (en) | 1982-10-28 |
| ATE11840T1 (en) | 1985-02-15 |
| PT74797B (en) | 1983-11-07 |
| NO821339L (en) | 1982-10-28 |
| JPS57181348A (en) | 1982-11-08 |
| ZA822858B (en) | 1983-03-30 |
| DK184382A (en) | 1982-10-28 |
| ES8304213A1 (en) | 1983-02-16 |
| DE3116680A1 (en) | 1982-11-18 |
| EP0064181A1 (en) | 1982-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2428147C2 (en) | Silver metal oxide material for electrical contacts | |
| DE2924238C2 (en) | Electrical contact material and process for its manufacture | |
| DE2604291A1 (en) | MATERIAL ARRANGEMENT FOR ELECTRIC LOW CURRENT CONTACTS | |
| DE1521591B2 (en) | METHOD FOR FORMATION OF A CONTACT AREA ON A SWITCH REED | |
| EP0064181B1 (en) | Contact material from a copper alloy, and method for its production | |
| EP0064191B1 (en) | Compound material for electrical contacts, and method for its manufacture | |
| DE3304637A1 (en) | SINTER CONTACT MATERIAL FOR LOW VOLTAGE SWITCHGEAR | |
| DE69219397T2 (en) | Silver-based metal oxide material for electrical contacts | |
| DE2218460C3 (en) | Electrical contact material | |
| DE69520762T2 (en) | Contact material for vacuum switch and process for its manufacture | |
| DE1282184B (en) | Protection tube anchor contact | |
| DE69923789T2 (en) | ELECTRICALLY CONDUCTIVE CERAMIC LAYERS | |
| DE7418086U (en) | Contact for electrical switches | |
| DE2303050B2 (en) | Metal alloy for electrical contacts | |
| DE2432335C3 (en) | Material for electrical contacts | |
| EP0164664B1 (en) | Sintered contact material for low-tension energy switchgear | |
| DE3224439A1 (en) | ELECTRICAL CONTACT MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD FOR SUCH A | |
| DE2403048A1 (en) | LOW CURRENT ELECTRIC CONTACT | |
| DE3516702A1 (en) | Electrical contact for electric interrupters | |
| DE1139281B (en) | Composite material for electrical contacts | |
| DE3116442C2 (en) | Sintered contact material | |
| DE1930859A1 (en) | Powder metal compositions and processes for their preparation | |
| DE3314652C2 (en) | Silver-metal oxide alloy and its use as an electrical contact material | |
| DE3122996C2 (en) | Silver alloy | |
| DE2644177C3 (en) | Inert gas contact |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
| AK | Designated contracting states |
Designated state(s): AT DE FR GB IT NL SE |
|
| 17P | Request for examination filed |
Effective date: 19830307 |
|
| GRAA | (expected) grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210 |
|
| AK | Designated contracting states |
Designated state(s): AT DE FR GB IT NL SE |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: SE Effective date: 19850213 Ref country code: NL Effective date: 19850213 Ref country code: IT Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED. Effective date: 19850213 Ref country code: FR Free format text: THE PATENT HAS BEEN ANNULLED BY A DECISION OF A NATIONAL AUTHORITY Effective date: 19850213 |
|
| REF | Corresponds to: |
Ref document number: 11840 Country of ref document: AT Date of ref document: 19850215 Kind code of ref document: T |
|
| REF | Corresponds to: |
Ref document number: 3262286 Country of ref document: DE Date of ref document: 19850328 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: AT Effective date: 19850413 |
|
| NLV1 | Nl: lapsed or annulled due to failure to fulfill the requirements of art. 29p and 29m of the patents act | ||
| EN | Fr: translation not filed | ||
| PLBE | No opposition filed within time limit |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261 |
|
| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT |
|
| 26N | No opposition filed | ||
| GBPC | Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee | ||
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Effective date: 19881121 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: DE Payment date: 19920625 Year of fee payment: 11 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: DE Effective date: 19940101 |