KR20040060753A - 전기적 접촉부를 제조하기 위한 결합재 및 그의 제조 방법 - Google Patents

전기적 접촉부를 제조하기 위한 결합재 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속 밴드, 및 은- 또는 주석-접촉 재료로 제조되는 하나 이상의 일면 도포된 접촉층으로 이루어진 전기적 접촉 소자 제조용 전기 전도성 결합재로서, 상기 접촉 재료가 제1 첨가제로서 직경 φ1이 5 내지 200nm인 미립자 형태의 탄소 분말 0.5 내지 60중량% 및 제2 첨가제로서 직경 φ2가 5 내지 200nm인 미립자 형태의 분말형 첨가제 0.5 내지 60중량%를 포함하는 결합재에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 유체 또는 액체 재료로 이루어진 분사체를 가스 분무하기 위한 장치 및 전기 전도성 결합재의 제조 방법 및 그의 용도를 제공한다.

Description

전기적 접촉부를 제조하기 위한 결합재 및 그의 제조 방법 {BONDING MATERIAL FOR PRODUCING ELECTRIC CONTACT, AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 금속 밴드, 및 은- 또는 주석-접촉 재료로 제조되는 하나 이상의 일면 도포된 접촉층으로 이루어진 전기적 접촉 소자 제조용 전기 전도성 결합재에 관한 것이다. 본 발명은 또한 유체 또는 액체 재료로 이루어진 분사체를 가스 분무하기 위한 장치 및 전기 전도성 결합재의 제조 방법 및 용도를 제공한다.
이와 같은 전기적 접촉 소자는 예를 들면 자동차 산업의 플러그 연결재 또는 플러그 연결-커넥터에서 플러그 접촉부로 사용된다.
접촉부는 플러그 연결재의 신뢰성에 있어서 매우 중요한 역할을 한다. 작동시, 사용된 접촉 표면과 함께 사용된 접촉-기재 물질은 노화 거동 및 수명을 결정하게 된다.
이러한 용도 목적을 위해 공지되어 있는 전기적 접촉부는 통상적으로 특히Cu-합금으로 제조되는 본체(금속 밴드), 및 그 위에 아연 도금법으로 용융 침지법(예를 들면 연소 주석 도금) 또는 압연 도금에 의해 도포된 접촉 재료로 구성된다. 특히 금-, 은- 또는 주석층이 사용된다. 접촉 영역 위에 용접되는 접촉점은 플러그 결합시 - 특히 소켓부 - 상기 접촉 영역이 변형되고 따라서 쉽게 접근할 수 없기 때문에 분말 야금학적으로 제조할 수 없었다.
따라서, 지금까지 요구되어 온 경계 조건에서 14볼트 이하의 사용 전압에 있어서만, 소망하는 수명 중에 충분한 내마모성 및 플러그 커넥터-시스템의 낮은 접촉 저항이 얻어질 수 있었다.
그러나, 플러그 접촉부에 대한 조건이 높아지고 있기 때문에, 예를 들면 자동차 산업의 42볼트-전기 공급 시스템에서 일어날 수 있는 아크 형성의 위험과 관련하여 또는 고온을 바탕으로 하는 엔진부에서의 플러그 접촉부 배치와 관련하여 적용될 수 없었다. 아크 형성의 문제점은 예를 들면 계전기(relay)에서의 회로 접촉시 알려져 있다. 회로 접촉시, 납땜 또는 용접에 의해 기재 물질 상에 부가적인 공정에 의해 특별한 접촉 코팅이 도포된다. 접촉 재료는 소결 또는 압출 공정에 의해 이전의 가공 단계에서 제조된다.
자동차 분야에서 통상적인 플러그 결합시, 16볼트 이상의 전압은 분리 현상을 일으킨다. 42볼트-전기 공급 시스템에서, 아크 형성 및 접속시 접촉 충돌의 위험, 및 플러그 연결 커넥터가 빠질 위험이 존재한다. 아크에 의해, 1000℃ 이상에서 재료의 가열이 국소적으로 이루어져 플러그 연결재의 접촉면이 연소될 수 있다. 또한 불완전하게 접속된 결합재는 운행시 발생한 진동에 의해 아크 형성을 야기할수 있으며, 이는 천천히 진행하게 되는 연소 및 최종적으로는 플러그 결합의 전체적인 탈락을 초래한다.
공보 DE 195 03 184C1에는, 은- 및 탄소로부터 제조되는 전기적 접촉 재료가 개시되어 있다. 매연부에 의해 개선된 연소 특성을 나타내는 소결 재료가 기재되어 있다. 상기 소결 재료를 제조하기 위해, 150nm 미만의 1차 입자-크기를 갖는 매연 형태의 탄소가 은에 첨가되고, 이 혼합물은 냉간 등방향 정압 압착(cold isostatic press)한 다음 소결된다. 공보 DE 41 11 683 C2에는 연소 특성 및 내용접성을 개선하기 위한 전기적 접촉용 결합 재료가 개시되어 있다. 상기 결합 재료는 탄소 분말과 탄소 수지가 중량비 10: 1 내지 1: 10인 조합 형태로 이루어져 있는 탄소부와 함께 은 또는 은 합금으로 구성되며, 금속 성분과 함께 가공된다.
이러한 재료의 단점은 그 제조 및 추가적인 가공 공정이 금속 밴드가 변형되는 전기적 접촉 소자에는 적합하지 않다는 것이다.
또한 공보 EP 0 225 080 B1에는 분무기를 포함하는 장치가 개시되어 있으며, 상기 분무기에 의해 가스 분사체와 함께 유동 금속으로 제조되는 분사체가 드롭렛(droplet)으로 이루어진 분무액 형태로 분무된다. 상기 분무기는 기울어질 수 있는 고정 축을 중심으로 배치되어 있기 때문에 상기 분무액이 이동가능한 밴드 형태의 기판 위에 또는 회수장치 상에 동일하게 분배될 수 있다. 상기 장치는 얇은 금속 밴드를 제조하거나 또는 밴드를 코팅하기 위해 사용된다.
실제로 상기 제조 방법에 의해, 도포된 금속 층의 면적에 따라 동일한 분배가 가능하며, 무엇보다도 용융 성분을 가진 단순한 재료의 선택이 가능해진다. 이밖에, 이동성 분무기의 금속 분사체와 비교하면 추가적인 기계 사용에 따른 비용이 감소한다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술에 비해 개선된 장치에 의해 제조되며, 상술한 요건을 최대한 만족시킬 수 있는 금속성 결합재를 제공하는데 있다.
도 1은 기재 및 접촉층을 포함하는 결합재를 나타낸다.
도 2는 가스 분무 장치의 개략도이다.
본 발명의 목적은 제품과 관련하여 금속 밴드, 및 은- 또는 주석-접촉 재료로 제조되는 하나 이상의 일면 도포된 접촉층으로 이루어진 전기적 접촉 소자 제조용 전기 전도성 결합재에 의해 해결되며, 이때 상기 접촉 재료는 제1 첨가제로서 직경 φ1이 5 내지 200nm인 미립자 형태의 탄소 분말 0.5 내지 60중량% 및 제2 첨가제로서 직경 φ2가 5 내지 200nm인 미립자 형태의 분말형 첨가제 0.5 내지 60중량%를 포함한다.
본 발명에 따른 결합재는 특히 플러그 연결재 및 플러그 연결-커넥터 및 회로 접촉부에 대해 적합하다.
본 발명은 상기 결합재가 다수의 적절히 잘 조화된 특성을 나타내야 한다는 것을 토대로 한다.
기재 물질에 대한 적합한 접촉 재료의 선택을 위해서, 다음과 같은 기준 및 특성이 만족되어야 한다:
- 아크 내부식성
- 높은 전기적/열적 전도성
- 낮은 필수 접촉력
- 내식성/내마모성
- 양호한 가공성: 땜납 가능성
특히, 접촉부의 연소를 방지하기 위해서는 자동차 관련 산업의 42볼트 전기 공급 시스템에서 사용하기 위한 아크 내부식성이 매우 중요하다.
상기 전기 전도성 결합재는 탄소의 첨가제와 함께 제공된다. 플러그 연결재의 접속 및 탈착시 발생하는 아크는 탄소 화합물을 생성하며, 생성된 탄수화물은 주위 환경에서 접촉 표면의 산화에 의한 광범위한 접촉 저항의 증가를 방지한다.
따라서, 접촉층의 주성분은 양호한 전기적 전도성을 가지며, 직경이 작은 상기 2개의 첨가제는 특히 미세하게 분배되어 퇴적되고 균일한 결합재를 형성하는 매트릭스를 형성하는 금속이다. 이 금속은 또 다른 재료-특성에 대해 긍정적이고 직접적인 효과를 나타낸다. 특히, 합금-구성 성분의 미세한 분배는 다양한 경도를 나타내게 하며, 이렇게 얻어진 균일성은 표면에 대한 기계적 하중에 의한 마모가 방지된다.
플러그 제조시, 밴드는 변형되어야 한다. 변형시 접촉층은 기재에 용해되지 않는 양호한 가공성을 가져야 한다. 바람직한 일실시형태에 있어서, 상기 금속 밴드와 접촉층 사이에는 두께 D3가 0.1 내지 1㎛인 Ag 및 Sn으로 제조되는 중간층이 배치되는 것이 바람직하다. 상기 중간층은 세척되어 활성화된 밴드 표면 위에서 분리된다.
바람직한 일실시형태에 있어서, 상기 접촉 재료는 제1 첨가제로서 직경 φ1이 20 내지 150nm인 미립자 형태의 작은 판형 및/또는 구형 및/또는 펠렛 형태의 탄소-분말 3 내지 40중량%를 포함한다. 탄소는 금속성 재료와 비교하면 매우 낮은 경도를 갖는다. 이러한 이유 때문에, 바람직하게는 나노미터 크기 범위의 상기 첨가제의 작은 입도가 연결재에 첨가되고, 상기 연결재는 금속성 구성 성분에 의해 그 표면 상에 충분한 경도 및 기계적 하중에 대한 내마모성을 나타낸다. 상기 연성의 탄소 분말이 견고한 금속성 기초 구조물 안에 퇴적된다.
제1 첨가제에 부가적으로 전기적 전도성, 아크 내부식성, 경도 및 내마모성 개선을 위해 제2 첨가제의 첨가가 고려된다. 또한 금속성 입자가 첨가될 수도 있다. 바람직한 일실시형태에 있어서, 제2 첨가제는 직경 φ2가 10 내지 200nm인 미립자 형태의 Co, Cu, Mo, Ni, Ti, W로 이루어진 군으로부터 선택된 2 내지 50 중량%의 금속이다.
이와 달리, 제2 첨가제로서 경성 입자가 고려될 수 있다. 바람직하게는 직경 φ2가 10 내지 200nm인 미립자 형태의 SiC 및 WC으로 이루어진 군으로부터 선택된 2 내지 40중량%의 카바이드이다.
또 다른 바람직한 제2 첨가제로서, 직경 φ2가 50 내지 200nm인 미립자 형태의 MoS2및 WS2으로 이루어진 군으로부터 선택된 0.5 내지 40중량%의 디술피드가 바람직하다.
또 다른 일실시형태에 있어서, 제2 첨가제는 직경 φ2가 5 내지 100nm인 미립자 형태의 SnO22 내지 40중량%로 구성된다.
마찬가지로, 또 다른 일실시형태에 있어서, 제2 첨가제는 바람직하게는 직경 φ2가 50 내지 150nm인 Al2O3, ZrO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 산화 세라믹 입자 2 내지 40중량%일 수 있다.
또 다른 바람직한 제2 첨가제로서, 직경 φ2가 50 내지 200nm인 미립자 형태의 PTFE (폴리테트트라플루오로에틸렌) 2 내지 20중량%이다.
기재에 대한 접촉층의 접착력에 대해, 전기적 특성 이외에, 바람직하게는 플러그 제조시 접촉층 분리 없이 변형될 수 있어야 한다. 바람직한 일실시형태에 있어서, 금속 밴드의 두께 D1는 0.06 내지 1.2mm이고, 접촉층의 두께 D2는 0.5 내지 10㎛이다. 이와 같은 적절한 두께비는 변형에 대해 층이 분리되는 것을 방지할 수 있다.
적절한 결합재에 대해, 기재가 적절히 선택되어야 한다. 적어도 하나 이상의 양호 내지 매우 양호한 전기적 전도성을 나타내는 재료가 바람직하다. 금속 밴드는 바람직하게는 Cu 또는 Cu-합금, Fe 또는 Fe-합금, Al 또는 Al-합금, Ni 또는 Ni-합금으로 제조된다.
결합재와 관련하여 본 발명에 의해 달성되는 장점은 특히 높은 접속- 및 인출 속도에서도 아크의 형성을 방지할 수 있거나 또는 아크의 형성을 유도하더라도 곧 소멸하여 접촉 표면의 산화로 진행하지 않는다는 것이다. 특히 중간층을 통해기재에 대한 접촉층의 적절한 접착력이 보장된다. 이렇게 구성된 결합재 상에 본 발명에 따른 용액에 의해 전자기술에서 사용할 수 있도록 결합재의 특성을 최적화한다.
본 발명의 목적은 유체 또는 액체 재료로 구성된 분사체, 예를 들면 액체 금속 또는 금속 합금으로 구성된 분사체의 가스 분무용 장치에 의해 해결되는데, 상기 가스 분무용 장치는 드롭렛으로 구성된 분무액 형태의 분사체를 분무하기 위해 분사체에 대한 분무 가스의 추진을 위한 분무 유닛을 포함하고, 상기 분무 유닛은 고리 형태이거나 길게 연장되어 형성되며, 분무 가스가 통과할 수 있는 유출 틈을 포함한다. 상기 분무 유닛 영역의 상부에는, 고체 이송 유닛이 결합되어 있는 와류 챔버를 포함하는 분말용 분사기가 배치되어 있다. 가스 분무용 장치와 관련하여 본 발명에 의해 달성되는 장점은 와류 챔버 내에 분말 구성 성분이 분무액에 균일하게 첨가되어 있다는 것이다. 또한 와류 챔버의 영역에서 분무 가스의 높은 가스 속도는 감압을 형성하게 되는데, 이러한 감압은 분말 입자를 상기 와류 챔버로부터 일정하게 운반되도록 한다. 이러한 와류 챔버에서의 입자 이동은 미세 분말 입자의 응집을 용해시키고, 분리된 층에서 균일한 분배를 보장한다. 특히, 가스 분무 장치 또는 그의 부품들이 움직일 필요 없이, 상기 분무 유닛의 길게 연장된 형태에 의해 보다 넓은 밴드를 코팅할 수 있게 된다. 이를 위해, 밴드 재료의 이동 방향과 수직인 방향으로 타원형 부품이 정렬되어 있다.
분말 입자와 함께 분무액의 추진은 분말 상태에 따른 혼합 기술에 대해 다양한 조건이 존재한다. 바람직한 일실시형태에 있어서, 고체 이송 유닛은 건조 분말용 저장 용기 또는 분말에 의해 추진되는 액체용 용기를 포함한다. 따라서, 분말 처리법에 의해 달성될 수 있는데, 특히 적절한 액체에서 입자의 응집물이 바닥에 침전하게 되는 침전법에 의해 달성된다.
밸브 조절부를 포함하는 장치 및/또는 용융물 저장 용기의 압력 추진을 위한 장치에 의해 분사체의 재료량 조절이 바람직하다. 적절한 수직 가압에 의해서도 용융물 유동이 가능하기 때문에, 적절한 압력 추진에 의해 밸브 없이도 재료의 유동을 조절할 수 있다. 부가적인 밸브는 용융물 유동의 추진- 및 차단을 위한 짧은 응답 시간을 가능하게 한다.
상기 가스 분무용 장치에 의한 결합재의 제조 방법과 관련하여, 본 발명의 장점은 용융점 이상 온도에서 저장 용기에 있는 금속 또는 금속 합금을 가열하고, 용융 분무액 형태의 용융물을 압력 추진에 의해 유출하며, 가스 기류에 의해 분무액으로 분무하는 것을 포함하는 다수의 단계들에 의해 해결되는데, 이때 상기 분무액은 입자 형태의 용융되지 않은 첨가제와 혼합된 다음, 기재 재료 또는 회수 장치 상에 분무된 드롭렛이 분리된다.
상기 회수 장치로서, 분무 분사체 밑으로 이동 가능하고 분무 제품을 분리할 수 있는 냉각 컨베이어가 사용될 수 있다.
바람직한 일실시형태에 있어서, 상기 용융되지 않은 첨가제는 와류 챔버로부터 용융물 흐름으로 이송시킬 수 있다.
상기 제조 방법은 연속식 작동 또는 일괄식-작동법으로 처리될 수 있으며, 이때 연속적으로 또는 스택 적층된 밴드층으로부터 코팅된 밴드로 이송된다. 이렇게 얻어진 산물은 질소 또는 질소/수소-혼합물로 충전되고, 유입- 및 배출구를 구비한 하우징 내에 보관된다. 상기 연속 배치되어 있는 유입구는 밴드 세척 및 -활성화 스테이션으로, 분리된 층의 양호한 접착력을 위한 코팅 작업 전에 밴드 표면을 준비시킨다.
바람직한 실시형태에 있어서, N2사용 하에서 분말 입자의 분쇄를 실시한다. 이를 위해, 상기 첨가제는 0.15 내지 1.5MPa의 압력하에서 분무액에 혼입된다. 가압에 의해 매우 높은 혼합 속도를 가진 혼합 챔버에 있는 유출 틈 상으로 질소가 유입되어, 혼합 챔버에 들어 있는 미세한 분말 입자를 소용돌이치게 하여 적절히 혼합되도록 한다. 게다가, 가스 속도는 나노 분말의 응집을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 적절히 혼합되도록 분말 성분의 압력 추진이 적절히 조절된다.
제조 공정에 있어서 보다 다양한 조성물 내 첨가제의 분리를 위해, 바람직하게는 첨가제의 혼입이 서로 독립적으로 수행될 수 있다.
분리 조건의 선택시, 미세하게 분산된 첨가제를 포함하는 동일 형태의 접촉층을 목적으로 한다. 바람직하게는, 상기 금속 밴드는 (0.6 내지 0.9) x 접촉 재료 Sn 또는 Ag의 Ts 온도로 가열된다. 따라서, 낮은 기공율과 높은 경도를 동시에 가진 동일한 코팅이 분리될 수 있다.
상기 기재 재료에 대한 층의 접착력을 개선하기 위해, 층 분리 전에 바람직하게는 상기 금속 밴드는 용제에 의해 표면 처리하여 활성화시킨다.
또 다른 분리 인자로서, 층 두께가 조절된다. 이를 위한 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 접촉층의 두께 D2는 금속 밴드를 코팅하기 위한 상기 분무액 및 통과 속도에 의해 조절된다. 바늘 밸브 등에 의해 분무액 두께를 조절하는 것이 바람직하다. 상기 바늘 밸브가 항상 개방되면, 완전한 일면 코팅이 수행될 수 있다. 동일한 형태를 갖는 층을 제조하기 위해, 일정한 속도로써 금속 밴드를 분무액 하에서 인출할 수 있다. 또한, 밸브 장치 없이 분무체에 있는 재료 액체의 용융물의 압력 추진에 의해서도 조절될 수 있다.
분리 조건을 적절히 선택하면, 접촉층의 두께 및 기공율을 조절할 수 있다. 특히 바람직한 일실시형태에 있어서, 선택된 분무 인자에 의해 종종 접촉층의 기공율이 70 내지 85%로 조절될 수 있다. 이와 같은 다공성 접촉층은 자가-윤활을 위해 오일이 적절히 혼입된다.
다공성 층은 또 다른 가공 단계에서 후처리되며, 100% 두께를 얻기 위해 분무된 금속 밴드는 적어도 0.8 x 층-매트릭스 재료의 Ts의 온도에서 후압연된다.
특히 바람직한 일실시형태에 있어서, 상기 금속 밴드는 부분적으로만 코팅된다. 따라서, 예컨대 플러그의 정점 상에 부분적인 저항 코팅이 형성될 수 있다.
부분적인 저항 코팅에서, 인출 공정 중에 그 흐름이 연속적으로 아래로 향하기 때문에 이미 알려져 있는 경계 저항의 재료 및 전압 의존성으로 인해 어떠한 아크 형성도 더 이상 일어나지 않을 수 있다. 이러한 자가 차단 접촉시, 상기 방법에 의해 연소가 최소화된다.
부분적인 저항 코팅을 제조하기 위해, 바람직하게는 금속 밴드가 마스크에 의해 덮여진다. 이와 달리, 상기 금속 밴드는 분무액으로부터 보호될 수 있다.이를 위해, 상기 마스크가 기재 상에 덮여지지 않고, 대신에 소정의 거리를 두고 분사체에 위치된다.
전자 제품은 장소에 따라 한편으로는 높은 온도, 다른 한편으로는 높은 진동 부하에 노출될 수 있다. 특히 다중 밸브 기술이 적용될 수 있다. 자동차 분야에서 사용하기 위해, 플러그-연결재, 천공 격자 커넥터, 릴레이 커넥터와 같은 전류 전도 커넥터는 내마모성 및 내진동성, 고 내열성 코팅을 필요로 한다. 이러한 방법에 의해, 전기 전도성 결합재는 자동차 분야 및 특히 플러그 연결재 및 플러그 연결 커넥터와 같은 전기 접촉 소자용으로 사용될 수 있다.
특히 방법과 관련하여 본 발명에 의해 달성될 수 있는 장점은 기재 재료로서 금속 밴드의 접촉 코팅이 부분 도포되어 낮은 연소 거동(behavior)과 함께 자가 차단 특성을 갖는 접촉부가 얻어질 수 있다는 것이다. 특히, 적절한 인자 선택에 의한 공정을 진행함으로써 밴드 재료로서 직접 더 가공될 수 있는 기재 재료 상에 접촉층이 얻어진다. 상기 제조 방법에 더하여 코팅 공정이 경제적인 연속적 제조 방법으로 연결될 수 있다.
본 발명의 실시형태는 도면을 참조로 하여 보다 상세히 설명된다.
도면 중에서 서로 상응하는 부분은 동일한 참조 부호로 제공된다.
도 1을 참조하면, 전기 접촉 소자를 제조하기 위한 결합재(1)는 금속으로 제조되는 기재로서 금속 밴드(2) 및 은- 또는 주석-접촉 재료로 제조되는 하나 이상의 일면 도포된 접촉층(4)으로 구성되어 있다. 상기 접촉 재료는 제1 첨가제로서 직경 φ1이 5 내지 200nm인 미립자 형태의 탄소 분말 0.5 내지 60중량% 및 제2첨가제로서 직경 φ2가 5 내지 200nm인 미립자 형태의 분말형 첨가제 0.5 내지 60중량%를 포함한다.
금속 밴드(2)와 접촉층(4) 사이에는 두께 D3가 0.1 내지 1㎛의 Ag 또는 Sn으로 제조된 중간층(6)이 배치되어 있다.
상기 금속 밴드(2)의 두께 D1은 바람직하게는 0.06 내지 1.2mm이고, 상기 접촉층(4)의 두께 D2는 0.5 내지 10㎛이다. 상기 금속 밴드(2)는 용제에 의해 표면 처리되어 활성화된다.
도 2에 개략적으로 도시되어 있는 가스 분무 장치(10)는 가열되는 하우징(40) 내에 배치되어 있고 용융물 충전 지지대 및 이송 홈(14)과 연결되어 있는 용융물 용기(12)와, 바늘 밸브(18)와 연결되어 있는 노즐(28)을 포함한다. 상기 바늘 노즐로부터 액체 금속 또는 합금으로 이루어진 분사체가 유출된다. 이때 유출량은 압력 추진을 위한 용융물 용기(12) 상에 형성되어 있는 연결부에 의해 조절된다. 용융물 용기(12)에 연결되어 있는 충전 지지대는 압력 추진을 위해 마개 또는 나사 결합에 의해 가스가 새지 않도록 폐쇄된다.
게다가, 가열된 하우징(40)에는 액체 및 분말 코팅된 액체로 구성된 혼합물용 충전 지지대를 갖는 용기(20)가 배치되어 있다. 상기 하우징은 바늘 밸브(18)가 배치되어 있는 와류 챔버(26)를 포함하는 분사 유닛(32)과 이송 홈(22)에 의해 결합되어 있다. 상기 용기로부터 용기(20)에 설치되어 있는 압력 추진을 위한 커넥터(24)에 의해 유출량이 조절된다. 이와 달리 또는 부가적으로, 가열된하우징(40)에 건조된 분말을 위한 분말 용기(44)를 갖는 또 다른 고체 이송 유닛이 연결될 수 있으며, 상기 이송 유닛은 개략도에 도시되어 있지 않은 홈에 의해 분사 유닛(32)에 결합되어 있다. 경우에 따라 별도로 가열되는 또 다른 용융물 용기가 연결 유닛(42)에 결합될 수 있다.
상기 바늘 밸브(18)를 통해 유출된 용용물은 와류 챔버로부터 나오는 고체와 혼합되고, 분무 가스를 포함하는 N2-분무 유닛(34)에 의해 추진되어, 드롭렛으로 구성되는 분무액이 분사체로부터 형성되며, 상기 분무액은 밴드(2) 상에서 분리된다. N2-유출 틈(38)과 곧바로 통하는 N2-챔버(36)는 일정한 가스 이송을 담당한다.
분무액을 이송하기 위해, 전방에 유출 원뿔을 가지고, 전체 밴드 넓이에 걸쳐 분리를 보장할 수 있는 유출 깔때기(30)가 사용된다. 선택적으로 분리하기 위해, 마스크(8)가 분사체에 위치하거나 기판 상에 도포된다.
분무 유닛(34)은 도 2의 도면 상에 고리형 또는 길게 연장된 형태로 도시되어 있는데, 이때 상기 분무 유닛은 N2-분무 가스가 통과하는 유출 틈(38)을 포함한다. 용제 처리에 의한 표면 활성화를 위해 상기 금속 밴드(2)는 세척- 및 활성화 유닛(48)에 의해 전처리된다. 상기 금속 밴드는 통과 공정 중에 연속적 또는 일괄식 동작(46)으로 코팅될 수 있다.
본 발명에 따른 연결재는 충분한 경도 및 기계적 하중에 대한 내마모성을 나타내기 때문에, 자동차 분야에서 플러그 연결재 및 플러그 연결 커넥터와 같은 전기 접촉 소자로서 사용될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 결합재는 높은 접속- 및 인출 속도에서도 아크의 형성을 방지할 수 있다.

Claims (31)

  1. 금속 밴드(2) 및 은- 또는 주석-접촉 재료로 제조되는 하나 이상의 일면 도포된 접촉층(4)으로 이루어진 전기적 접촉 소자, 특히 플러그 연결재, 플러그 연결-커넥터를 제조하기 위한 전기 전도성 결합재로서,
    상기 접촉 재료는 제1 첨가제로서 직경 φ1이 5 내지 200nm인 미립자 형태의 탄소 분말 0.5 내지 60중량% 및 제2 첨가제로서 직경 φ2가 5 내지 200nm인 미립자 형태의 분말형 첨가제 0.5 내지 60중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 결합재.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 금속 밴드(2)와 접촉층(4) 사이에는 두께 D3가 0.1 내지 1㎛인 Ag 및 Sn으로 제조되는 중간층이 배치되는 것을 특징으로 하는 결합재.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 접촉 재료는 제1 첨가제로서 직경 φ1이 20 내지 150nm인 미립자 형태의 작은 판형 및/또는 구형 및/또는 펠렛 형태의 탄소-분말 3 내지 40중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 결합재.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 첨가제가 직경 φ2가 10 내지 200nm인 미립자 형태의 Co, Cu, Mo, Ni, Ti, W로 이루어진 군으로부터선택된 2 내지 50 중량%의 금속인 것을 특징으로 하는 결합재.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 첨가제가 직경 φ2가 10 내지 200nm인 미립자 형태의 2 내지 40중량%의 카바이드인 것을 특징으로 하는 결합재.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 첨가제가 직경 φ2가 50 내지 200nm인 미립자 형태의 MoS2및 WS2으로 이루어진 군으로부터 선택된 0.5 내지 40중량%의 디술피드인 것을 특징으로 하는 결합재.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 첨가제가 직경 φ2가 5 내지 100nm인 미립자 형태의 SnO22 내지 40중량%인 것을 특징으로 하는 결합재.
  8. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 첨가제가 직경 φ2가 50 내지 150nm인 Al2O3및 ZrO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 산화 세라믹 입자 2 내지 40중량%인 것을 특징으로 하는 결합재.
  9. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 첨가제가 직경 φ2가 50 내지 200nm인 미립자 형태의 PTFE 2 내지 20중량%인 것을 특징으로 하는 결합재.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 밴드(2)의 두께 D1는 0.06 내지 1.2mm이고, 접촉층(4)의 두께 D2는 0.5 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 결합재.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 밴드(2)가 Cu 또는 Cu-합금, Fe 또는 Fe-합금, Al 또는 Al-합금, Ni 또는 Ni-합금으로 제조되는 것을 특징으로 하는 결합재.
  12. 드롭렛(droplet)으로 구성된 분무액 형태의 분사체를 분무하기 위해 분사체에 대한 분무 가스의 추진을 위한 분무 유닛(34)을 포함하는, 유체 또는 액체 재료로 구성된 분사체의 가스 분무용 장치(10)로서,
    상기 분무 유닛(34)은 고리 형태이거나 길게 연장되어 형성되고, 분무 가스가 통과할 수 있는 유출 틈(38)을 포함하며, 상기 분무 유닛 영역의 상부에는 고체 이송 유닛이 결합되어 있는 와류 챔버(26)를 포함하는 분말용 분사기(32)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 분무용 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 고체 이송 유닛이 건조 분말용 저장 용기 (44) 또는 분말에 의해 추진되는 액체용 용기(20)를 관과 함께 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 분무용 장치.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 밸브 조절부를 포함하는 장치 및/또는 용융물 저장 용기의 압력 추진을 위한 장치에 의해 분사체의 재료량이 조절되는 것을 특징으로 하는 가스 분무용 장치.
  15. 용융점 이상 온도에서 저장 용기에 있는 금속 또는 금속 합금을 가열하고, 용융 분무액 형태의 용융물을 압력 추진에 의해 유출하며, 가스 기류에 의해 입자 형태의 용융되지 않은 첨가제와 혼합된 다음 기재 재료 또는 회수 장치 상에 분무된 드롭렛이 분리되는 분무액으로 분무하는 단계를 포함하는, 제 12항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 따른 가스 분무용 장치에 의한 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 따른 결합재의 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 용융되지 않은 첨가제가 와류 챔버(26)로부터 용융물 흐름으로 이송되는 것을 특징으로 하는 결합재의 제조 방법.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 분무는 N2또는 N2/H2혼합물하에서 수행되는 것을특징으로 하는 제조 방법.
  18. 제 15항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 첨가제의 혼입이 0.15 내지 1.5MPa의 압력하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  19. 제 15항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 첨가제의 혼입이 서로 독립적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  20. 제 15항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 밴드(2)가 (0.6 내지 0.9) x 접촉 재료의 Ts 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  21. 제 15항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 밴드(2)가 용제에 의해 표면 처리되어 활성화되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  22. 제 15항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉층(4)의 두께 D2가 금속 밴드(2)를 코팅하기 위한 상기 분무액 및 통과 속도에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 분무액 두께가 바늘 밸브 등에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  24. 제 15항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 밴드(2)가 일정한 속도로써 분무액 하에서 인출되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  25. 제 15항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉층(4)의 기공율이 선택된 분무 파라미터에 의해 70 내지 85%로 조절되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 다공성 접촉층이 오일에 의해 혼입되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  27. 제 15항 내지 제 26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분무된 금속 밴드(2)가 100% 두께를 얻기 위해 적어도 0.8 x 층-매트릭스 재료의 Ts의 온도에서 후압연되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  28. 제 15항 내지 제 27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 밴드(2)가 부분적으로만 코팅되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 금속 밴드(2)가 마스크(8)에 의해 덮여지는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  30. 제 28항에 있어서, 상기 금속 밴드(2)가 분무액으로부터 보호되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  31. 자동차 분야에서 플러그 연결재 및 플러그 연결 커넥터와 같은 전기 접촉 소자로서 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 따른 전기 전도성 결합재의 용도.
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