EP0152606A2 - Kontaktwerkstoff und Herstellung von Kontaktstücken - Google Patents

Kontaktwerkstoff und Herstellung von Kontaktstücken Download PDF

Info

Publication number
EP0152606A2
EP0152606A2 EP84115754A EP84115754A EP0152606A2 EP 0152606 A2 EP0152606 A2 EP 0152606A2 EP 84115754 A EP84115754 A EP 84115754A EP 84115754 A EP84115754 A EP 84115754A EP 0152606 A2 EP0152606 A2 EP 0152606A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mass
tungsten
material according
silver
contact
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.)
Granted
Application number
EP84115754A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0152606B1 (de
EP0152606A3 (en
Inventor
Joachim Grosse
Günter Tiefel
Wolfgang Haufe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=25818007&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0152606(A2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0152606A2 publication Critical patent/EP0152606A2/de
Publication of EP0152606A3 publication Critical patent/EP0152606A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0152606B1 publication Critical patent/EP0152606B1/de
Expired legal-status Critical Current

Links

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
    • H01H1/023—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
    • C22C32/00—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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a material for electrical contacts, in particular for contact pieces in low-voltage switching devices, which consists of silver, tin oxide and other additives.
  • the invention relates to a method for manufacturing contact pieces from this material and to the associated contact piece.
  • contact materials based on silver metal oxides (AgMeO), in particular AgCdO, have proven to be particularly advantageous in the past.
  • AgMeO silver metal oxides
  • cadmium is known to be one of the toxic heavy metals and when the contact pieces Cd0 are burned off, it is also released to the surrounding area, efforts have been underway for some time to replace the Cd0 with other metal oxides.
  • These materials are said to have an arc burn-up that is just as small, as well as low welding power and, in particular, low heating in the case of continuous current flow, like the known AgCdO materials for contact pieces.
  • AgSn0 2 contacts have a lower erosion compared to AgCd0, which leads to an increased contact life. Therefore, the size of the required contact pieces can advantageously be reduced in comparison to AgCd0, as a result of which a not inconsiderable saving in silver is achieved.
  • EP-B1-00 24 349 a material based on AgSn0 2 is known in which the excess temperature is reduced compared to the pure AgSn0 2 by adding tungsten oxide (W0 3 );
  • EP-B1-00 39 429 proposes bismuth oxide (Bi 2 0 3 ) as a further additive, with which the welding force is to be influenced in a favorable manner without increasing the contact resistance.
  • EP-A1-00 56 857 states that the overtemperature behavior can also allegedly be improved by molybdenum oxide (Mo03) and / or germanium oxide (Ge0 2 ).
  • Mo03 molybdenum oxide
  • Ge0 2 germanium oxide
  • Mo03 deteriorates the erosion behavior of AgSn0 2 in such a way that the contact life falls far below that of AgCd0.
  • These disadvantages do not occur when using Ge0 2 ; however, due to the high price of germanium oxide, which is a multiple of that of silver, the contact piece becomes significantly more expensive. This is the economic advantage when using AgSn0 2 , namely a saving of silver due to the low erosion hold against AgCdO, largely canceled.
  • the object of the invention is therefore to develop an electrical contact material based on silver and tin oxide, in which the overtemperature is reduced compared to the known AgSn0 2 material by admixing further additives, neither deteriorating the contact life nor making the material excessively expensive .
  • the additives in combination are oxides of the metals tantalum (Ta205), copper (Cu0) and bismuth (Bi 2 0 3 ).
  • tungsten or oxygen-containing tungsten compounds can also be present.
  • the new material contains 5 to 20 mass% Sn0 2 , 0.1 to 5 mass% Ta 2 O 5 , 0.1 to 5 mass% Cu0, 0.1 to 5 mass% Bi 2 O 3 and the rest silver. If tungsten is present, its proportion is 0.05 to 3% by mass.
  • the invention shows in particular the advantageous property of tantalum oxide in connection with predetermined amounts of Cu0, Bi 2 0 3 and optionally tungsten in the case of contact materials based on silver-tin oxide.
  • contact materials also contain tantalum oxide to use.
  • tantalum is used either as cadmium tantalum oxide or as tantalum oxide in conjunction with at least germanium. Because of the favorable wetting properties of the tantalum oxide, the contact erosion is favorably influenced in the material there. It has not yet been recognized that tantalum oxide can be used as an additive in silver-tin oxide-based contact materials.
  • the materials according to the invention can be produced by known powder metallurgical processes. For example, to manufacture contact pieces, the material is subjected to extrusion into a strip after sintering. Contact pieces cut from this tape can be hard-soldered onto the contact carriers of conventional switching devices.
  • Powders of the components A g , Sn0 2 , Ta 2 0 5 , Cu0 and Bi 2 0 3 are used as starting materials, a composition in mass fractions of 91.4% Ag, 7.5% Sn02, 0.5% Ta 2 O 5 , 0.3% Cu0 and 0.3% B1203 is selected.
  • the powder batch is mixed and then subjected to powder metallurgical process steps from pressing, sintering and post-pressing with the usual pressures and temperatures: For example, 200 MPa have been used for pressing the powder, for sintering 850 - 900 C at one hour in air and 600 MPa for repressing have been shown to be suitable values.
  • a strip as a semi-finished product is produced from the blank by extrusion at 700 ° C, from which contact pieces with a parallel structure can be separated.
  • the contact pieces manufactured in this way can be hard-soldered directly onto the contact carriers of a conventional switching device.
  • Powders of the components are used as in Example 1, with a composition in proportions by mass of 87.7% Ag, 10.5% Sn0 2 , 0.8% Ta 2 0 5 , 0.5% Cu0 and 0.5% Bi 2 0 3 is selected.
  • the further production steps correspond to those of Example 1.
  • Powder of components A g , Sn0 2 , Ta 2 0 5 , CuO, Bi 2 0 3 and additionally powder of pure tungsten are used as starting materials. For example, a mixture with mass fractions of 91.7% Ag, 7.0% Sn0 2 , 0.5% Ta205, 0.3% CuO, 0.3% Bi 2 0 3 and 0.2% W is selected.
  • the powder batch is mixed and then subjected to the usual powder metallurgical process steps from pressing, sintering and post-pressing.
  • a strip as a semi-finished product is produced from the blank by extrusion, from which contact pieces with a parallel alignment structure can be separated.
  • Powders of the components are used as in Example 3, but now a composition in bulk proportions with 87.5% Ag, 10.5% Sn0 2 , 0.8% Ta 2 0 59 0.5% CuO, 0.4% Bi 2 0 3 and 0.3% W is selected.
  • the contact pieces were connected until the original button was remelted due to arcing. This required a few thousand switching operations. Under the highest continuous current load permitted for the switchgear, the temperature on the movable contact piece was measured directly below the contact pieces. It has been shown that the influence of the contact material can best be detected at this point.
  • the measured temperatures at the terminals via the V are ertechnische Kunststoff AgSn0 2 W0 3 11.5 0.5 33% higher than for AgCd012, while the pure AgSn02 plant Taffe by more than 44% higher. It can be seen that the materials according to the invention have excess temperatures which are between 7 and 23% lower than that of Comparative material AgSn0 2 11.5 W0 3 0.5 and thus at best reach the temperatures of AgCd0.
  • the materials according to the invention with added tungsten compared to AgSn0 2 11.5 W0 3 0.5 have a longer lifespan at a lower excess temperature, while the materials according to the invention without tungsten are characterized by a lack of material displacement, very favorable excess temperature and a longer lifespan compared to AgCd0, which however are not completely reached the values of AgSn0 2 11.5 W0 3 0.5.
  • the percentage composition of the material with the special oxide combination Sn0 2 , Ta 2 0 5 , Cu0 and B1 2 0 3 and optionally W can be varied further.
  • Bi203 and optionally 0.05 to 1% by mass tungsten can be added either as pure tungsten or as tungsten oxide (WO 3 ) or other oxygen-containing tungsten compounds without the properties of the contact material being impaired.
  • the material costs of the individual additional components are only about 40% compared to Ge0 2, which has so far been found to be particularly favorable. This enables the object of the invention to create an inexpensive contact material with favorable temperature behavior. Overall, suitable contact pieces for switching devices can now be produced.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Contacts (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkstoff für elektrische Kontakte, insbesondere für Kontaktstücke in Niederspannungsschaltgeräten, welche aus Silber, Zinnoxid und weiteren Zusätzen besteht. Es wird nach einem Werkstoff gesucht, bei dem insbesondere die Übertemperatur gegenüber dem bekannten AgSnO2-Werkstoff gesenkt wird. Gemäß der Erfindung sind die weiteren Zusätze in Kombination Oxide der Metalle Tantal (Ta2O5), Kupfer (CuO) und Wismut (Bi2O3). Weiterhin kann der Werkstoff auch Wolfram oder sauerstoffhaltige Wolframverbindungen enthalten. Vorzugsweise enthält der Werkstoff 5 bis 20 Masse-% SnO2, 0,1 bis 5 Masse-% Ta2O5, 0,1 bis 5 Masse-% CuO, 0,1 bis 5 Masse-% Bi2O3, gegebenenfalls 0,05 bis 3 Masse-% Wolfram sowie als Rest Silber. Überraschenderweise wird die Übertemperatur am Kontakt bei Einsatz solcher Werkstoffe als Kontaktstück für Niederspannungsschaltgeräte deutlich reduziert. Beim Verfahren zum Erzeugen von Kontaktstükken folgt der pulvermetallurgischen Herstellung des Werkstoffes ein Strangpressen zu einem Band, aus dem Kontaktstücke abtrennbar sind, die ein kantenparalleles Richtgefüge aufweisen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkstoff für elektrische Kontakte, insbesondere für Kontaktstücke in Niederspannungsschaltgeräten, welcher aus Silber, Zinnoxid und weiteren Zusätzen besteht. Daneben bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Fertigen von Kontaktstücken aus diesem Werkstoff sowie auf das zugehörige Kontaktstück.
  • Für Niederspannungsschaltgeräte der Energietechnik, z.B. in Schützen oder Selbstschaltern, haben sich in der Vergangenheit Kontaktwerkstoffe auf der Basis von Silbermetalloxiden (AgMeO), insbesondere AgCdO, als besonders vorteilhaft erwiesen. Da aber Cadmium bekanntermaßen zu den toxischen Schwermetallen zählt und beim Abbrand der Kontaktstücke Cd0 auch an die nähere Umgebung abgegeben wird, sind seit einiger Zeit Bestrebungen im Gange, das Cd0 durch andere Metalloxide zu ersetzen. Diese Werkstoffe sollen einen ebenso kleinen Abbrand im Lichtbogen, sowie geringe Schweißkraft und insbesondere niedrige Erwärmung bei Dauerstromführung wie die bekannten AgCdO-Werkstoffe für Kontaktstücke aufweisen.
  • Es wurde bisher versucht, das Cadmium durch Zinn oder Zink zu ersetzen. Die bisher bekannten Vorschläge mit AgSn02- und AgZnO-Kontaktwerkstoffen konnten jedoch insgesamt nicht die hochwertigen Eigenschaften von AgCdO-Kontaktstücken erreichen. Insbesondere bei AgSn02 als Alternativwerkstoff zu AgCd0 hat sich gezeigt, daß dieser aufgrund der höheren thermischen Stabilität von Sn02 nach Schaltbelastungen durch Bildung von Oxid-Deckschichten einen gegenüber AgCd0 erhöhten Übergangswiderstand aufweist. Dadurch treten aber beim eingeschalteten, d.h. im stromführenden, Zustand des Schaltgerätes, unzulässig hohe Temperaturen (Übertemperaturen) an den Kontaktstücken auf, die zu Schäden am Schaltgerät führen können. Andererseits weisen AgSn02-Kontakte gegenüber AgCd0 einen geringeren Abbrand auf, was zu einer erhöhten Kontaktlebensdauer führt. Daher kann vorteilhaft die Größe der benötigten Kontaktstücke im Vergleich zu AgCd0 verringert werden, wodurch eine nicht unerhebliche Silbereinsparung erzielt wird.
  • Aus der EP-B1-00 24 349 ist ein Werkstoff auf der Basis von AgSn02 bekannt, bei dem durch Zusatz von Wolframoxid (W03) die Übertemperatur gegenüber dem reinen AgSn02 gesenkt wird; daneben wird mit der EP-B1-00 39 429 als weiterer Zusatz Wismutoxid (Bi203) vorgeschlagen, womit die SchweiBkraft günstig beeinflußt werden soll, ohne den Kontaktwiderstand zu erhöhen.
  • Darüber hinaus wird in der EP-A1-00 56 857 ausgeführt, daß das Übertemperaturverhalten angeblich auch durch Molybdänoxid (Mo03) und/oder Germaniumoxid (Ge02) verbessert werden kann. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Zusatz von Mo03 das Abbrandverhalten von AgSn02 derart verschlechtert, daß die Kontaktlebensdauer weit unter die von AgCd0 abfällt. Diese Nachteile treten zwar beim Einsatz von Ge02 nicht auf; allerdings wird aufgrund des hohen Preises von Germaniumoxid,der ein Mehrfaches von dem des Silbers beträgt, das Kontaktstück deutlich teuerer. Damit wird der wirtschaftliche Vorteil bei Einsatz von AgSn02, nämlich einer Einsparung von Silber aufgrund des günstigen Abbrandverhaltens gegenüber AgCdO, weitgehend wieder aufgehoben.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen elektrischen Kontaktwerkstoff auf der Basis von Silber und Zinnoxid zu entwickeln, bei dem durch Beimischung weiterer Zusätze die Übertemperatur gegenüber dem bekannten AgSn02-Werkstoff gesenkt wird, wobei weder die Kontaktlebensdauer verschlechtert noch der Werkstoff übermäßig verteuert werden soll.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zusätze in Kombination Oxide der Metalle Tantal (Ta205), Kupfer (Cu0) und Wismut (Bi203) sind. Gegebenenfalls können zusätzlich Wolfram oder sauerstoffhaltige Wolframverbindungen vorhanden sein.
  • Bei praktischer Realisierung enthält der neue Werkstoff 5 bis 20 Masse-% Sn02, 0,1 bis 5 Masse-% Ta2O5, 0,1 bis 5 Masse-% Cu0, 0,1 bis 5 Masse-% Bi2O3 sowie als Rest Silber. Sofern Wolfram vorhanden ist beträgt dessen Anteil 0,05 bis 3 Masse-%.
  • Die Erfindung zeigt insbesondere die vorteilhafte Eigenschaft des Tantaloxides in Verbindung mit vorgegebenen Mengen Cu0, Bi203 und gegebenenfalls Wolfram bei Kontaktwerkstoffen auf Silber-Zinnoxid-Basis.Zwar wurde bereits mit der WO-A1-80/01434 vorgeschlagen, in Kontaktwerkstoffen auch Tantaloxid zu verwenden. Allerdings wird beim Stand der Technik das Tantal entweder als Cadmiumtantaloxid oder als Tantaloxid in Verbindung mit wenigstens Germanium eingesetzt. Aufgrund der günstigen Benetzungseigenschaften des Tantaloxids wird beim dortigen Werkstoff der Kontaktabbrand günstig beeinflußt. Nicht erkannt wurde bisher, daß Tantaloxid als Zusatz in Kontaktwerkstoffen auf Silber-Zinnoxid-Basis verwendet werden kann.
  • Mit der Erfindung wurden nun Werkstoffe aufgefunden, die wenigstens die gleiche Lebensdauer wie ein AgCd0-Werkstoff und etwa die gleiche Lebensdauer wie ein AgSn02-Werkstoff mit W03-Zusatz hat. Überraschenderweise liegt aber beim neuen Werkstoff einerseits die Übertemperatur um 7 bis 23 % niedriger als bei AgSn0211,5 WO30,5; andererseits hat die Schweißkraft etwa vergleichbare Werte wie die von bekannten AgCdO-Werkstoffen. Je nach Anwendungsfall bzw. Schaltgerätetyp läßt sich nunmehr ein optimierter Werkstoff mit niedriger Übertemperatur und trotzdem ausreichender Lebensdauer einsetzen.
  • Die erfindungsgemäßen Werkstoffe lassen sich nach bekannten pulvermetallurgischen Verfahren herstellen. Beispielsweise wird zur Fertigung von Kontaktstücken der Werkstoff nach der Sinterung einem Strangpressen zu einem Band unterzogen. Aus diesem Band geschnittene Kontaktstücke können auf die Kontaktträger der herkömmlichen Schaltgeräte hart aufgelötet werden.
  • Anhand von Beispielen wird die Erfindung im einzelnen erläutert:
    • Beispiel 1:
  • Als Ausgangsmaterialien werden Pulver der Komponenten Ag, Sn02, Ta205, Cu0 und Bi203 verwendet, wobei eine Zusammensetzung in Massenanteilen von 91,4 % Ag, 7,5 % Sn02, 0,5 % Ta2O5, 0,3 % Cu0 und 0,3 % B1203 gewählt wird.
  • Der Pulveransatz wird gemischt und anschließend pulvermetallurgischen Verfahrensschritten aus Pressen, Sintern und Nachpressen mit üblichen Drucken und Temperaturen unterzogen: Beispielsweise haben sich für das Pressen des Pulvers 200 MPa, für das Sintern 850 - 900 C bei einer Stunde an Luft und für das Nachpressen 600 MPa als geeignete Werte erwiesen. Aus dem Rohling wird durch Strangpressen bei 700 °C ein Band als Halbzeug erzeugt, von dem Kontaktstücke mit kantenparallelem Richtgefüge abgetrennt werden können.
  • Die so gefertigten Kontaktstücke können direkt auf die Kontaktträger eines herkömmlichen Schaltgerätes hart aufgelötet werden.
    • Beispiel 2:
  • Es werden Pulver der Komponenten wie bei Beispiel 1 verwendet, wobei eine Zusammensetzung in Massenanteilen von 87,7 % Ag, 10,5 % Sn02, 0,8 % Ta205, 0,5 % Cu0 und 0,5 % Bi203 gewählt wird. Die weiteren Herstellungsschritte entsprechen denen von Beispiel 1.
    • Beispiel 3:
  • Als Ausgangsmaterialien werden wiederum Pulver der Komponenten Ag, Sn02, Ta205, CuO, Bi203 und zusätzlich Pulver aus reinem Wolfram verwendet. Beispielsweise wird eine Mischung mit Massenanteilen von 91,7 % Ag, 7,0 % Sn02, 0,5 % Ta205, 0,3 % CuO, 0,3 % Bi203 und 0,2 % W gewählt. Der Pulveransatz wird gemischt und anschließend den üblichen pulvermetallurgischen Verfahrensschritten aus Pressen, Sintern und Nachpressen unterzogen. Aus dem Rohling wird durch Strangpressen ein Band als Halbzeug erzeugt, von dem Kontaktstücke mit kantenparallelem Richtgefüge abgetrennt werden können.
    • Beispiel 4:
  • Es werden Pulver der Komponenten wie bei Beispiel 3 verwendet, wobei jetzt eine Zusammensetzung in Massenanteilen mit 87,5 % Ag, 10,5 % Sn02, 0,8 % Ta2059 0,5 % CuO, 0,4 % Bi203 und 0,3 % W gewählt wird.
  • Aus diesen Werkstoffen gefertigte Kontaktstücke wurden auf die Kontaktträger eines herkömmlichen Schaltgerätes hart aufgelötet.
  • Die Kontaktstücke wurden solange beschaltet, bis die ursprüngliche Schaltfläche durch Lichtbogeneinwirkung überall umgeschmolzen war. Dazu waren einige tausend Schaltspiele notwendig. Unter der höchsten, für das Schaltgerät zulässigen Dauerstrombelastung wurde zunächst die Temperatur am beweglichen Schaltstück direkt unterhalb der Kontaktstücke gemessen. Es hat sich gezeigt, daß an dieser Stelle der Einfluß des Kontaktwerkstoffes am besten erfaßt werden kann.
  • Die oben beschriebenen Werkstoffe wurden einerseits mit einem AgCd012-Werkstoff und zusatzfreien AgSn02-Werkstoffen und andererseits mit dem aus der EP-B1-00 24 349 bekannten AgSn0211,5 W03-Werkstoff verglichen, der nach dem dort beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengestellt. Aufgetragen und für die einzelnen Werkstoffe die Maximalwerte speziell der Klemmenübertemperaturen, die durch die Übertemperatur am Schaltstück entstehen, sowie die AC 4-Lebensdauerschaltzahlen.
    • Diskussion:
  • Wie aus der Tabelle ersichtlich, liegen die an den Anschlußklemmen gemessenen Übertemperaturen für den Vergleichswerkstoff AgSn0211,5 W030,5 um 33 % höher als für AgCd012, während die reinen AgSn02-Werkstaffe um mehr als 44 % höher liegen. Es zeigt sich, daß die erfindungsgemäßen Werkstoffe Übertemperaturen aufweisen, die zwischen 7 und 23 % niedriger sind als die des Vergleichswerkstoffes AgSn0211,5 W030,5 und damit günstigstenfalls bis an die Temperaturen von AgCd0 heranreichen.
  • Aus dem direkten Vergleich mit AgSn0212 bzw. AgSn028 kann, bezogen auf vergleichbaren Gesamtoxidgehalt, die temperatursenkende Wirkung der erfindungsgemäßen Zusätze ersehen werden. Auffällig ist, daß die erfindungsgemäßen Werkstoffe mit niedrigem Oxidgehalt ebenso wie die ohne Wolfram-Zusatz zu einer etwas niedrigeren Übertemperatur neigen. Aus dem Lebensdauervergleich ist zu ersehen, daß alle AgSn02-Werkstoffe trotz der Volumenreduzierung um ca. 20 % gegenüber AgCd012 eine höhere Schaltzahl erreichen. Dabei liegen die erfindungsgemässen Werkstoffe mit Wolframzusatz sogar noch über dem Vergleichswerkstoff AgSnO?11,5 W030,5, während die erfindungsgemäßen Werkstoffe ohne Wolfram vergleichbare Schaltzahlen wie die entsprechenden reinen AgSn02-Werkstoffe erreichen, sich jedoch durch das günstigste Übertemperaturverhalten aller untersuchten AgSn02-Werkstoffe (bei gleichem Oxidgehalt) auszeichnen.
  • Versuche mit wolframhaltigen AgSn02-Kontaktwerkstoffen in verschiedenen Schaltgeräten bestätigen zwar das günstige Lebensdauerverhalten im Allgemeinen, bei bestimmten Wechselstromschaltgeräten können jedoch Materialverlagerungen auftreten, die zu einem vorzeitigen Versagen des Schaltgerätes führen. Dabei wird Kontaktmaterial von dem einen Schaltstück auf das gegenüberliegende übertragen, so daß das materialabgebende Schaltstück die Lebensdauer des Schaltgerätes durch Durchschalten auf den Trägerwerkstoff vor Erreichen der vorgeschriebenen Schaltzahl begrenzt. Die Ursachen dieser Materialverlagerung sind bisher nicht bekannt, scheinen aber mit dem Zusatz von Wolfram oder sauerstoffhaltigen Wolframverbindungen im Zusammenhang zu stehen, da sie bei wolframfreien AgSn02-Werkstoffen bisher nicht auftraten. Aus diesen Gründen muß vor Einsatz der wolframhaltigen AgSn02-Werkstoffe zunächst das Verhalten bezüglich Materialverlagerung geprüft werden. Alternativ kann bei Auftreten der Materialverlagerung der erfindungsgemäße Werkstoff ohne Wolfram- zusatz als Ersatz für AgCd0 eingesetzt werden, der bei einer Volumenreduzierung um ca. 20 % gegenüber AgCd0 noch ein günstiges Abbrandverhalten aufweist.
  • Insgesamt weisen die erfindungsgemäßen Werkstoffe mit Wolframzusatz gegenüber AgSn0211,5 W030,5 eine höhere Lebensdauer bei niedrigerer Übertemperatur auf, während sich die erfindungsgemäßen Werkstoffe ohne Wolfram durch fehlende Materialverlagerung, sehr günstige Übertemperatur und gegenüber AgCd0 höhere Lebensdauer auszeichnen, die jedoch nicht ganz die Werte von AgSn0211,5 W030,5 erreicht.
  • Es kann also belegt werden, daß die Mittelwerte der bei den erfindungsgemäßen Werkstoffen gemessenen Temperaturen erheblich unterhalb der Meßwerte beim AgSn0211,5 W030,5-Werkstoff liegen. Dieses Ergebnis ist umso überraschender, da nunmehr die bisher als unvermeidbar erachteten Materialwanderungen besser beherrscht werden können. Die Schweißkraft ergab bei allen Werkstoffen Werte in gleicher Größenordnung wie beim früher verwendeten AgCdO-Werkstoff.
  • In weiteren Beispielen kann die prozentuale Zusammensetzung des Werkstoffes mit der speziellen Oxidkombination Sn02, Ta205, Cu0 und B1203 sowie gegebenenfallsW weiter variiert werden. Insbesondere können die prozentualen Verteilungen neben Silber bei 8 bis 14 Masse-% Sn02, 0,2 bis 1,5 Masse-% Ta205, 0,2 bis 1,5 Masse-% Cu0, 0,1 bis 1,2 Masse-% Bi203 und gegebenenfalls 0,05 bis 1 Masse-% Wolfram liegen. Zu letzterem hat sich gezeigt, daß das Wolfram entweder als Reinwolfram oder als Wolframoxid (W03) bzw. andere sauerstoffhaltige Wolframverbindungen zugesetzt werden kann, ohne daß die Eigenschaften des Kontaktwerkstoffes beeinträchtigt werden.
  • Das überraschende Auftreten einer Verringerung der Übertemperatur am Kontaktstück bei Verwendung von Tantaloxid hat sich auch gezeigt bei Werkstoffen, die neben Silber 5 bis 20 Masse-% Sn02, 0,1 bis 5 Masse-% Ta205, 0,1 bis 5 Masse-% CuO, 0,1 bis 5 Masse-% Bi203 und gegebenenfalls 0,05 bis 3 Masse-% W enthält.
  • Bei den erfindungsgemäßen Werkstoffen ist vorteilhaft, daß die Materialkosten der einzelnen Zusatzkomponenten gegenüber dem bisher als besonders günstig herausgestellten Ge02 nur etwa 40 % betragen. Damit läßt sich das Ziel der Erfindung, einen preisgünstigen Kontaktwerkstoff mit günstigem Temperaturverhalten zu schaffen, erreichen. Insgesamt lassen sich nunmehr geeignete Kontaktstücke für Schaltgeräte erzeugen.
    Figure imgb0001

Claims (16)

1. Werkstoff für elektrische Kontakte, insbesondere für Kontaktstücke in Niederspannungsschaltgeräten, welcher aus Silber, Zinnoxid und weiteren Zusätzen besteht, dadurch gekennzeichnet , daß die weiteren Zusätze in Kombination Oxide der Metalle Tantal (Ta205), Kupfer (Cu0) und Wismut (Bi203) sind.
2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zusätzlich Wolfram oder sauerstoffhaltige Wolframverbindungen vorhanden sind.
3. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß er außer Silber 5 bis 20 % Sn02, 0,1 bis 5 Masse-% Ta205, 0,1 bis 5 Masse-% Cu0, 0,1 bis 5 Masse-% Bi203 enthält.
4. Werkstoff nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet , daß er 0,05 bis 3 Masse-% W enthält.
5. Werkstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß er außer Silber 7 bis 14 Masse-% Sn02, 0,2 bis 1,5 Masse-% Ta205' 0,2 bis 1,5 Masse-% CuO, 0,1 bis 1,2 Masse-% Bi203 enthält.
6. Werkstoff nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet , daß er 0,05 bis 1 Masse-% W enthält.
7. Werkstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß er in Massenanteilen 7,5 % Sn02, 0,5 % Ta205, 0,3 % CuO, 0,3 % Bi2O3 und als Rest Silber enthält.
8. Werkstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß er in Massenanteilen 10,5 % SnO2, 0,8 % Ta205, 0,5 % Cu0, 0,5 % Bi203 und als Rest Silber enthält.
9. Werkstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß er 7,0 % Sn021 0,5 % Ta205, 0,5 % Cu0, 0,3 % Bi203, 0,2 % W und als Rest Silber enthält.
10. Werkstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß er 10,5 Masse-% Sn02, 0,8 Masse-% Ta205, 0,5 Masse-% CuO, 0,4 Masse-% Bi203, 0,3 Masse-% W und als Rest Silber enthält.
11. Werkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die sauerstoffhaltige Wolframverbindung ein Oxid (WO3) ist.
12. Verfahren zum Fertigen von Kontaktstücken aus einem Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Werkstoff nach Mischen der einzelnen Komponenten zu einem Pulveransatz durch Pressen, Sintern sowie Nachpressen hergestellt wird und daß anschließend durch Strangpressen ein Band als Halbzeug erzeugt wird, von dem Kontaktstücke abtrennbar sind.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß dem Pulveransatz das Wolfram als reines Wolframpulver zugesetzt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß dem Pulveransatz das Wolfram als Wolframoxidpulver zugesetzt wird.
15. Nach dem Verfahren eines der Ansprüche 12 bis 14 hergestelltes Kontaktstück aus einem Werkstoff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß der Werkstoff ein Richtgefüge aufweist.
16. Kontaktstück nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß das Richtgefüge parallel zu den Kanten des Kontaktstückes verläuft.
EP84115754A 1984-01-30 1984-12-18 Kontaktwerkstoff und Herstellung von Kontaktstücken Expired EP0152606B1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3403115 1984-01-30
DE3403115 1984-01-30
DE3428070 1984-07-30
DE3428070 1984-07-30

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0152606A2 true EP0152606A2 (de) 1985-08-28
EP0152606A3 EP0152606A3 (en) 1985-09-25
EP0152606B1 EP0152606B1 (de) 1987-09-09

Family

ID=25818007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP84115754A Expired EP0152606B1 (de) 1984-01-30 1984-12-18 Kontaktwerkstoff und Herstellung von Kontaktstücken

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4565590A (de)
EP (1) EP0152606B1 (de)
DE (1) DE3466122D1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110643847A (zh) * 2019-10-18 2020-01-03 宁波汉博贵金属合金有限公司 银氧化锡电接触材料的制备方法
CN112760513A (zh) * 2020-12-30 2021-05-07 宁波东大神乐电工合金有限公司 一种银氧化锡电触头材料及其制备工艺

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3304637A1 (de) * 1983-02-10 1984-08-16 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Sinterkontaktwerkstoff fuer niederspannungsschaltgeraete
DE3421758A1 (de) * 1984-06-12 1985-12-12 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Sinterkontaktwerkstoff fuer niederspannungsschaltgeraete der energietechnik und verfahren zu dessen herstellung
JPS6355822A (ja) * 1986-08-26 1988-03-10 松下電工株式会社 接点材料
US4904317A (en) * 1988-05-16 1990-02-27 Technitrol, Inc. Erosion resistant Ag-SnO2 electrical contact material
EP0369283B1 (de) * 1988-11-17 1994-09-14 Siemens Aktiengesellschaft Sinterkontaktwerkstoff für Niederspannungsschaltgeräte der Energietechnik, insbesondere für Motorschütze
FR2639466B1 (fr) * 1988-11-22 1991-02-15 Telemecanique Procede de preparation d'un materiau de contact electrique et procede de fabrication d'un element de contact incorporant un tel materiau
US5258052A (en) * 1992-06-18 1993-11-02 Advanced Metallurgy Incorporated Powder metallurgy silver-tin oxide electrical contact material
US5569412A (en) * 1994-08-18 1996-10-29 E. I. Du Pont De Nemours And Company Tin oxide based conductive powders and coatings
DE19503182C1 (de) * 1995-02-01 1996-05-15 Degussa Sinterwerkstoff auf der Basis Silber-Zinnoxid für elektrische Kontakte und Verfahren zu dessen Herstellung
US5846288A (en) * 1995-11-27 1998-12-08 Chemet Corporation Electrically conductive material and method for making
WO2011125244A1 (ja) * 2010-04-09 2011-10-13 三菱マテリアル株式会社 焼結体形成用の粘土状組成物、焼結体形成用の粘土状組成物用粉末、焼結体形成用の粘土状組成物の製造方法、銀焼結体及び銀焼結体の製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE807416C (de) * 1949-10-20 1951-06-28 Eugen Duerrwaechter Dr Ing Elektrischer Kontaktwerkstoff und Verfahren zu Seiner Herstellung
DE1050551B (de) * 1959-02-12 Siemens Schuckertw erke Aktien gesellschaft Berlin und Erlangen PuK ermetallischcs Verfahren zur Her stellung eines Kontaktwerkstoffs auf Silber Cadmiumox>d Basis
WO1980001434A1 (en) * 1979-01-02 1980-07-10 Gte Laboratories Inc Electrical contacts
EP0024349A1 (de) * 1979-08-17 1981-03-04 Degussa Aktiengesellschaft Werkstoff für elektrische Kontakte und Verfahren zu seiner Herstellung
EP0039429A1 (de) * 1980-05-07 1981-11-11 Degussa Aktiengesellschaft Werkstoff für elektrische Kontakte
EP0056857A1 (de) * 1981-01-23 1982-08-04 Degussa Aktiengesellschaft Werkstoff für elektrische Kontakte

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH588152A5 (de) * 1972-12-11 1977-05-31 Siemens Ag
US3992199A (en) * 1973-12-03 1976-11-16 P. R. Mallory & Co., Inc. Method of making electrical contact materials
JPS5222767A (en) * 1975-08-13 1977-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electric contact material
US4141727A (en) * 1976-12-03 1979-02-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electrical contact material and method of making the same
IT7804826V0 (it) * 1978-05-23 1978-05-23 Terenzi Aleardo Riduttore di alesaggio
US4246321A (en) * 1978-12-20 1981-01-20 Chugai Denki Kogya Kabushiki-Kaisha Ag-SnO Alloy composite electrical contact
US4361033A (en) * 1979-01-02 1982-11-30 Gte Laboratories Incorporated Method for selecting an additive for electrical contacts
JPS5827904A (ja) * 1981-08-10 1983-02-18 Matsushita Electric Works Ltd 電気接点材料の製法
DE3146972A1 (de) * 1981-11-26 1983-06-01 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum herstellen von formteilen aus cadmiumfreien silber-metalloxid-verbundwerkstoffen fuer elektrische kontaktstuecke
JPS5896835A (ja) * 1981-12-02 1983-06-09 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 電気接点材料
JPS58117844A (ja) * 1981-12-29 1983-07-13 Matsushita Electric Works Ltd 電気接点材料
US4462841A (en) * 1982-04-23 1984-07-31 Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha Silver-metal oxide alloy electrical contact materials
JPS596342A (ja) * 1982-06-30 1984-01-13 Matsushita Electric Works Ltd 電気接点材料

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1050551B (de) * 1959-02-12 Siemens Schuckertw erke Aktien gesellschaft Berlin und Erlangen PuK ermetallischcs Verfahren zur Her stellung eines Kontaktwerkstoffs auf Silber Cadmiumox>d Basis
DE807416C (de) * 1949-10-20 1951-06-28 Eugen Duerrwaechter Dr Ing Elektrischer Kontaktwerkstoff und Verfahren zu Seiner Herstellung
WO1980001434A1 (en) * 1979-01-02 1980-07-10 Gte Laboratories Inc Electrical contacts
EP0024349A1 (de) * 1979-08-17 1981-03-04 Degussa Aktiengesellschaft Werkstoff für elektrische Kontakte und Verfahren zu seiner Herstellung
EP0039429A1 (de) * 1980-05-07 1981-11-11 Degussa Aktiengesellschaft Werkstoff für elektrische Kontakte
EP0056857A1 (de) * 1981-01-23 1982-08-04 Degussa Aktiengesellschaft Werkstoff für elektrische Kontakte

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110643847A (zh) * 2019-10-18 2020-01-03 宁波汉博贵金属合金有限公司 银氧化锡电接触材料的制备方法
CN112760513A (zh) * 2020-12-30 2021-05-07 宁波东大神乐电工合金有限公司 一种银氧化锡电触头材料及其制备工艺

Also Published As

Publication number Publication date
EP0152606B1 (de) 1987-09-09
EP0152606A3 (en) 1985-09-25
DE3466122D1 (en) 1987-10-15
US4565590A (en) 1986-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2659012C3 (de) Verfahren zum Herstellen eines Sinterkontaktwerkstoffes aus Silber und eingelagerten Metalloxiden
DE2908923C2 (de) Innenoxidierter Verbundwerkstoff für elektrische Kontakte
EP0152606B1 (de) Kontaktwerkstoff und Herstellung von Kontaktstücken
EP0170812B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Sinterkontaktwerkstoffen
EP0586410B1 (de) Kontaktwerkstoff auf silberbasis zur verwendung in schaltgeräten der energietechnik sowie verfahren zur herstellung von kontaktstücken aus diesem werkstoff
EP0182386B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Kontaktstücken aus diesem Werkstoff
DE2011002A1 (de) Silber Metalloxid Werkstoff zur Ver wendung bei Kontaktstucken und Verfahren zu seiner Herstellung
EP0774529B1 (de) Silber-Eisen-Werkstoff für elektrische Schaltkontakte (I)
WO2013144112A1 (de) Kontaktwerkstoff
EP0586411B1 (de) Kontaktwerkstoff auf silberbasis zur verwendung in schaltgeräten der energietechnik sowie verfahren zur herstellung von kontaktstücken aus diesem werkstoff
EP0725154B1 (de) Sinterwerkstoff auf der Basis Silberzinnoxid für elektrische Kontakte und Verfahren zu dessen Herstellung
EP0795367B1 (de) Gesinterter Silber-Eisen-Werkstoff für elektrische Kontakte und Verfahren zu seiner Herstellung
EP0056857B1 (de) Werkstoff für elektrische Kontakte
DE3027732A1 (de) Kontakt fuer einen vakuumleistungsschalter
EP0369283B1 (de) Sinterkontaktwerkstoff für Niederspannungsschaltgeräte der Energietechnik, insbesondere für Motorschütze
EP0715765A1 (de) Kontaktwerkstoff auf silber-basis, verwendung eines solchen kontaktwerkstoffes in einem schaltgerät der energietechnik und verfahren zur herstellung des kontaktwerkstoffes
EP0164664B1 (de) Sinterkontaktwerkstoff für Niederspannungsschaltgeräte der Energietechnik
DE19543208C1 (de) Silber-Eisen-Werkstoff für elektrische Schaltkontakte (II)
DE3116442C2 (de) Sinterkontaktwerkstoff
DE3430490C2 (de)
DE3405218C2 (de)
DE10012250B4 (de) Kontaktwerkstoffe auf Basis Silber-Eisen-Kupfer
DE3232627A1 (de) Werkstoff fuer elektrische kontakte
DD277549A1 (de) Werkstoff fuer elektrische kontakte

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

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Designated state(s): DE FR GB SE

AK Designated contracting states

Designated state(s): DE FR GB SE

17P Request for examination filed

Effective date: 19851024

17Q First examination report despatched

Effective date: 19860619

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB SE

REF Corresponds to:

Ref document number: 3466122

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19871015

ET Fr: translation filed
GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)
PLBI Opposition filed

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009260

26 Opposition filed

Opponent name: DEGUSSA AG, FRANKFURT - ZWEIGNIEDERLASSUNG WOLFGAN

Effective date: 19880609

PLBN Opposition rejected

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009273

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: OPPOSITION REJECTED

27O Opposition rejected

Effective date: 19891106

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 19901116

Year of fee payment: 7

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Payment date: 19901212

Year of fee payment: 7

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Effective date: 19911218

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Effective date: 19911219

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee
EUG Se: european patent has lapsed

Ref document number: 84115754.8

Effective date: 19920704

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: TQ

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20021220

Year of fee payment: 19

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20030217

Year of fee payment: 19

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040701

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040831

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST