KR20220150835A - 전기 접촉 요소를 위한 반제품을 처리하는 방법, 전기 접촉 요소를 위한 반제품 - Google Patents

전기 접촉 요소를 위한 반제품을 처리하는 방법, 전기 접촉 요소를 위한 반제품 Download PDF

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이사벨 부레쉬
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티이 커넥티버티 저머니 게엠베하
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Abstract

전기 접촉 요소(200)를 위한 반제품(100)을 처리하는 방법이 나타나며, 여기서, 코팅 단계(B)에서, 코팅(30)은 코팅 방향(S)을 따라 전기 전도성 베이스 바디(20) 상에 적용되고, 코팅은 성분으로서, 특히 매트릭스로서 Ag를 포함하며, 코팅 단계(B)에 후속하는 처리 단계(Z)에서, 코팅(30)은 성형에 의해, 특히 개구(91)를 통한 슬라이딩 작용을 이용한 인발 또는 프로파일 압연 성형에 의해 처리된다. 전기 접촉 요소(200)를 위한 반제품(100)이 추가로 나타나며, 반제품(100)은 전기 전도성 베이스 바디(20) 및 베이스 바디(20) 상의 코팅(30)을 포함하며, 코팅(30)은 성분으로서, 특히 매트릭스로서 Ag를 포함하며, 성형, 특히 슬라이딩 작용에 의한 인발 또는 프로파일 압연에 의해 변경된다.

Description

전기 접촉 요소를 위한 반제품을 처리하는 방법, 전기 접촉 요소를 위한 반제품 {METHOD OF TREATING A SEMI-FINISHED PRODUCT FOR AN ELECTRICAL CONTACT ELEMENT, SEMI-FINISHED PRODUCT FOR AN ELECTRICAL CONTACT ELEMENT}
본 발명은 전기 접촉 요소를 위한 반제품(semi-finished product)을 처리하는 방법에 관한 것이다.
반제품은, 예컨대, 세장형(elongated)으로 구성될 수 있고, 카운터 접촉 요소를 위한 케이지형 리셉터클을 형성하는 역할을 할 수 있다. 코팅 단계에서, 코팅은 코팅 방향으로 반제품의 전기 전도성 베이스 바디에 적용되며, 코팅은 성분으로서 Ag(은)를 포함하는 것으로 알려져 있다. 이는, 예컨대 전이 저항(transition resistance)을 개선할 수 있다.
이러한 방식으로 적용된 코팅들은 종종, 낮은 접촉 저항 또는 원하는 낮은 마찰 계수와 함께 원하는 경도를 갖지 않는다.
따라서, 본 발명의 목적은 반제품이 원하는 바람직한 특성들을 갖는 해법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이는, 예컨대, 개구를 통한 슬라이딩 작용으로 반제품을 인발(drawing)하거나 또는 프로파일 압연(profile rolling)하는 것과 같은 성형(forming) 단계에 의해, 코팅 단계에 후속하는 처리 단계 또는 프로세싱 단계에서 코팅을 처리함으로써 해결된다. 성형 단계를 통해, 원하는 특성들이 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 반제품에서, 코팅은 성분으로서 Ag, 예컨대 매트릭스 코팅을 포함하고, 성형 단계, 특히 슬라이딩 작용에 의한 인발 또는 프로파일 압연에 의해 변경된다. 반제품 및/또는 코팅은, 예컨대 단면에 대하여 개구에 대응하고 그리고/또는 슬라이딩 작용에 의한 인발 또는 프로파일 압연에 의해 생성된 (마이크로-) 홈들 또는 (마이크로-) 패턴들을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 해결책은 다음의 추가적인 개량예들 및 구성들로 추가로 개선될 수 있으며, 이들 각각은 바람직하고 원하는 대로 결합될 수 있다.
성형 단계 동안, 표면에 수직인 힘이 코팅에 가해질 수 있다. 이는 코팅의 변경으로 이어질 수 있다.
코팅은 원주 방향을 따라 베이스 바디를 둘러쌀 수 있다. 그러한 반제품의 경우, 접촉 요소를 형성하기 위해 추가 처리 동안 정확한 정렬을 보장하는 것이 더 이상 필요하지 않을 수 있다. 코팅은 적어도 성형을 이용한 처리 단계 전에, 원주 방향을 따라 일정한 두께를 포함할 수 있다. 다른 구성들에서, 코팅 두께는 원주 방향을 따라, 어느 특성들이 거기에서 요구되는지 그리고 어느 정도까지 요구되는지에 따라 변할 수 있다.
대안적인 구성들에서, 코팅은 원주의 부분들에만 제공될 수 있다. 예컨대, 직사각형 단면에서, 코팅은 오직 일측에만 제공될 수 있다. 그러한 일 측은, 예컨대, 접촉 표면이 제공되는 측, 또는 접촉 요소를 기계적으로 안내하는 역할을 하는 측일 수 있다.
반제품은 와이어, 특히 둥근 와이어 또는 프로파일 와이어일 수 있다. 와이어는 접촉 요소를 제조하기 위해 많은 방식들로 사용될 수 있다. 이 경우에, 슬라이딩 작용에 의한 인발은 와이어 인발일 수 있다.
베이스 바디 자체는 코팅 단계 전에 슬라이딩 작용에 의한 인발 또는 프로파일 압연에 의해 제조될 수 있다. 베이스 바디는 또한, 추가의 처리 단계들을 겪기 때문에, 반제품으로서 간주될 수 있다.
대안적인 구성들에서, 반제품은 세장형 요소일 수 있다. 특히, 길이 방향을 따라 일정한 단면이 있을 수 있다. 단면은 타원형, 직사각형, 다각형이거나 임의의 다른 형상을 가질 수 있다.
원하는 방식으로 특성들에 추가로 영향을 미치기 위해, 코팅은 적어도 하나의 추가의 성분을 가질 수 있다. 성분은 여기서 특히 재료 성분으로서 이해되어야 하며, 즉, 코팅의 재료는 그러한 재료 성분들로 구성되거나 또는 그러한 재료 성분들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
방법의 바람직한 구성에서, Ag 및 추가의 성분은 별개의 층들로서 또는 별개의 층들에 적용될 수 있다. 따라서, 방법은 특히 수행하기 쉬울 수 있다.
코팅 및 층들은 통상적인 방법들에 의해, 예컨대 고온 침지(hot dipping), 전기 도금에 의해, 도금과 같은 기계적 방법들에 의해, 또는 PVD(physical vapor deposition) 또는 CVD(chemical vapor deposition)에 의해 적용될 수 있다.
성형 효과를 향상시키기 위해, Ag 및 추가의 성분은 교번 층들로서 또는 교번 층들에 적용될 수 있다. 각각의 경우에, 상이한 재료들이 2 개의 연속적인 층들에 존재한다. 이 경우에, 교번 층들은 적어도 하나의 Ag 층, 추가 성분의 하나의 층, 및 Ag의 제2 층을 포함한다. 2 개의 Ag 층들은 추가 성분을 갖는 층을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 4 개 이상의 층들이 존재한다. 특히, 이들은 규정된 패턴, 예컨대 A-B-A-B-A-B ... 또는 A-B-C-A-B-C-...에 따라 반복될 수 있다.
추가의 바람직한 구성에서, 적어도 2 개의 연속적인 층들은 동일한 재료로 구성될 수 있다. 예컨대, 프로세스들의 관점에서, 하나의 재료의 2 개의 더 얇은 층들 그리고 그 다음, 상이한 재료의 다른 얇은 층, 예컨대 A-A-B-A-B...를 적용하는 것이 더 쉬울 수 있다.
바람직한 구성에서, Ag에 대한 층 두께는 100 내지 2000 nm, 바람직하게는 200 내지 1000 nm, 구체적으로는 300 내지 600 nm이다. 부가적인 성분에 대한 층 두께는 5 내지 200 nm, 바람직하게는 10 내지 100 nm, 특히 30 내지 60 nm일 수 있다. 그러한 층 두께들로, 성형 효과는 특히 효율적일 수 있다.
코팅 내의 추가 성분의 합금 함량은 0.3 내지 15%, 바람직하게는 0.5 내지 10%일 수 있다. 이는 특히 바람직한 특성들, 특히 기계적 특성들을 갖는 코팅을 초래할 수 있다. 여기서, 백분율은 at%로 주어지며, 따라서, 코팅의 원자들의 총 수에 대한 추가 성분의 원자들의 퍼센트로 주어진다.
성형에 의해, Ag 및 추가의 성분이 합금화될 수 있다. 특히, 성분들은 기계적으로 합금화될 수 있다. 이는, 개구/인발 링을 통한 와이어 인발과 같은 성형 동안 고압 하에서 혼합함으로써 행해질 수 있다. 여기서 특히 양호한 결과를 달성하기 위해, 작은 층 두께들을 갖는 많은 수의 층들이 사용될 수 있다. 특히, 적어도 8 개, 바람직하게는 적어도 16 개의 층들이 존재할 수 있다.
바람직한 구성에서, 추가 성분으로서, 합금화 동안 매트릭스 Ag를 경화시키는 재료가 사용된다. Ag와 추가의 성분들의 합금은 Ag보다 더 경질일 수 있다. 이러한 방식으로 달성되는 경도는 마모를 감소시키고, 이로써 그로부터 제조되는 접촉 요소의 서비스 수명을 연장시킬 수 있다.
예컨대, 추가 성분은 Ni(니켈), Pd(팔라듐), Ru(루테늄), Ti(티타늄), Mo(몰리브덴), W(텅스텐), Au(금), Cu(구리)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료를 함유하거나 또는 이들 재료로 구성된다.
추가의 바람직한 구성에서, 추가 성분은 층 내의 확산 프로세스들을 늦추거나 방지하는 배리어 층으로서 작용할 수 있고, 그에 따라, 층의 내부식성 및 온도 안정성을 개선한다. 부가하여, 추가 성분은 매트릭스의 미세 결정 성장을 늦추거나 방지할 수 있고, 그에 따라, 성형에 의해, 특히 와이어 인발에 의해 제조된 미세 결정질 구조를 안정화시킬 수 있다. 이러한 방식으로 제조된 층은, 고온(150℃ 내지 250℃)에서 사용될 때에도 자신의 경도, 내마모성 및 내부식성을 유지한다. 이는 특히 니켈(Ni)이 추가 성분으로서 사용되는 경우이다.
추가의 바람직한 구성에서, 추가 성분은 Ag 층에 입자들로서 매립될 수 있다. 예컨대, 그러한 입자들은 전기 도금 적용 동안 전기 도금욕(electroplating bath)에 제공될 수 있고, 도금 프로세스 동안 증착될 수 있다. 대응하는 입자들은 또한, 침지(dipping)를 수반하는 코팅 방법 동안 딥 배스(dip bath)에 존재할 수 있다. 진공 증착 프로세스들, 이를테면 CVD 또는 PVD에서, 제2 성분은 공동-스퍼터링/증발에 의해 또는 Ag 매트릭스 합금 타겟으로부터의 코팅에 의해 증착될 수 있다.
성형, 특히 슬라이딩 작용에 의한 인발 또는 프로파일 압연은 입자들에 바람직한 배향을 제공할 수 있거나, 또는 입자들의 바람직한 배향이 변경될 수 있다. 예컨대, 입자들은 플레이크-형상, 스트립-형상, 또는 나사산-형상일 수 있고, 바람직한 배향은 이들 입자들의 길이 방향 또는 평면의 배향에 대해 규정될 수 있다. 특히, 입자들의 길이 방향은 베이스 바디의 길이 방향과 평행할 수 있다. 특히, 반제품의 표면 상의 입자들은 이로써 특히 큰 효과를 달성할 수 있다. 적절하게 처리 또는 프로세싱된 반제품의 경우, 추가 성분의 입자들은 바람직한 배향을 갖는다. 입자들의 형상은 또한 인발에 의해 변경될 수 있다.
입자들은 처리 전에 구체 또는 회전 타원체의 형상을 가질 수 있다. 인발에 의해, 이 형상은 변경될 수 있다. 특히, 형상은 평탄화될 수 있다. 그러한 형상의 편평한 측들은 표면에 위치되거나 또는 표면을 향해 배향될 수 있다.
입자들은 마찰-감소 특성들을 가질 수 있다. 특히, 이는 접촉 요소를 삽입 또는 안내하고 그리고/또는 마모를 감소시키는 것을 더 용이하게 할 수 있다.
추가 성분은 그래핀, 그래파이트, 탄소 나노 튜브들, 황화물류(sulfides), 황 황화물(sulfur sulfide), 몰리브덴 황화물, 텅스텐 황화물, 육각 붕질화물, PTFE(polytetrafluoroethylene)로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 함유할 수 있거나 또는 그 재료로 구성될 수 있다.
성형, 특히 슬라이딩 작용에 의한 인발 또는 프로파일 압연에 의해, 코팅의 표면 내에 또는 코팅의 표면 상에 결정들의 바람직한 배향이 생성될 수 있거나, 또는 표면 상의 또는 코팅 내의 미세 결정들의 바람직한 배향이 변경될 수 있다. 이는, 코팅이 단일 층만을 함유하는지 또는 다수의 층들을 함유하는지 여부에 관계없이, 그리고 입자들이 하나 이상의 층들에 존재하는지 여부와 관계없이 이루어질 수 있다.
이러한 방식으로 처리 또는 프로세싱된 반제품의 표면 상에서, 미세 결정들(crystallites)은 주로 하나 또는 2 개의 결정 평면들에서 종결될 수 있다. 예컨대, 이들은 특히 Ag 격자 유형의 경우 결정 평면들 <111> 및/또는 <110> 일 수 있다. 표면의 30%초과, 바람직하게는 50%초과의 그러한 결정 평면을 따라 종단이 제공되는 경우, 일 부분이 우세한 것으로 간주될 수 있다.
특히 바람직한 구성에서, 코팅은 Ag 외에도 적어도 2 개의 다른 성분들을 포함할 수 있다. 이는 특성들에 특히 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.
추가의 방법 단계에서, 성형, 특히 슬라이딩 작용에 의한 인발 또는 프로파일 압연에 의해 처리된 코팅된 반제품은 급냉(quenched)되고 템퍼링(tempered)될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 반제품은 특정 시간 동안, 예컨대 전류 흐름에 의해, 딥 배스 또는 오븐에서 규정된 온도로 될 수 있다. 예컨대, 침지에 의한 급속 냉각/급냉은 또한, 급냉 및 템퍼링 프로세스의 일부일 수 있다. 특히, 코팅 및/또는 반제품의 경도는 결과적으로 변경될 수 있다.
베이스 바디를 위한 재료는 특히 기계적으로 안정적인 구조를 제공하기 위해, 특히 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 또는 강을 포함할 수 있다.
베이스 바디와 코팅 사이에 추가 층이 제공될 수 있다. 이는, 예컨대, 적용된 성분들의 접착을 가능하게 하거나 또는 전도도를 생성 또는 증가시키는 역할을 할 수 있다. 추가 층은 Cu(구리)를 포함하거나 또는 Cu로 구성될 수 있고; Ni-층 또는 NiP-층, 또는 또한 합금 금속의 스트라이크가 접착 베이스로서 적용될 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 따른 적어도 하나의 반제품을 포함하는 전기 접촉 요소를 더 포함한다. 접촉 요소는, 예컨대, 핀-형상 카운터 접촉 요소가 삽입될 수 있는, 반제품으로 제조된 배럴-형상 또는 펀넬-형상(funnel-shaped) 리셉터클을 가질 수 있다.
다음에서, 본 발명은 도면들을 참조하여 바람직한 구성들에 의해 더 상세히 설명된다. 도시된 바람직한 추가 개량예들 및 구성들은 서로 독립적이며, 적용에서 요구되는 바와 같이 서로 조합될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 코팅 단계의 일 실시예의 개략적인 단면도들을 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 처리 단계의 일 실시예의 개략적인 단면도들을 도시한다.
도 3a 내지 도 3d는 코팅 단계의 추가 실시예의 개략적인 단면도들을 도시한다.
도 4a 내지 도 4c는 처리 단계의 추가 실시예의 개략적인 단면도들을 도시한다.
도 5는 반제품의 추가 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6은 처리 단계의 추가 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 7은 부분적으로 처리된 반제품의 추가 실시예의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 8은 처리되지 않은 반제품의 추가의 실시예를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 9는 도 8의 처리되지 않은 반제품의 단면도의 세부 사항을 도시한다.
도 10은 처리 단계 후의 도 9의 실시예를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 11은 도 10으로부터의 처리된 반제품의 단면도의 세부 사항을 도시한다.
도 12는 도 10의 처리된 반제품의 추가로 확대된 세부 사항을 도시한다.
도 13은 접촉 요소의 일 실시예의 개략적인 사시도를 도시한다.
코팅 단계(B)는 도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된다. 반제품(100)으로서 이해될 수 있는 전기 전도성 베이스 바디(20)에 코팅(30)이 적용된다. 이는 통상적인 방법들에 의해, 예컨대 고온 침지, 기계적 코팅, 전기 도금, 물리 기상 증착(PVD) 또는 화학 기상 증착(CVD)에 의해 수행될 수 있다.
베이스 바디(100)는, 예컨대 와이어(101)일 수 있다. 그러한 와이어(101)는 일정한 단면을 갖는 세장형 구성을 가질 수 있다. 특히, 단면은 원형-원통형 또는 거의 원형-원통형일 수 있지만, 또한 다각형, 특히 직사각형 또는 팔각형일 수 있다. 와이어(101)는 와이어 인발 또는 프로파일 압연에 의해 제조될 수 있다.
코팅(20)은 와이어의 경우에, 원주 방향(U)을 따라 실린더의 전체 원주 표면에 적용될 수 있다.
다른 구성들에서, 베이스 바디(20)는 상이한 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 베이스 바디(20)는 플레이트 또는 스트립일 수 있다. 플레이트 또는 스트립은 직사각형 또는 다각형 단면을 가질 수 있다. 코팅(30)은 또한 외부 표면의 부분들에만 적용될 수 있다. 예컨대, 스트립 또는 플레이트의 경우에, 기계적 또는 전기적 접촉을 위해 역할하는 측과 같은 오직 일 측만이 코팅될 수 있다.
코팅(30)은, 와이어(101)의 경우에 반경 방향(R)에 대응하는 코팅 방향(S)을 따라 적용된다. 코팅(30) 또는 개별 층들(31, 32, 33)의 층 두께들(81, 82, 83, 85)은 또한 코팅 방향(S)을 따라 또는 코팅 방향(S)에 평행한 높이 방향(H)을 따라 측정된다. 개별 층들(31, 32, 33)은 코팅 방향(S)을 따라 서로의 위에 적용된다. 따라서, 코팅 방향(S)은 베이스 바디(20)의 길이 방향(L)에 수직이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 코팅된 반제품(100)이, 예컨대 슬라이딩 작용에 의한 인발 또는 프로파일 압연에 의해 처리 또는 프로세싱되는 처리 단계(Z)를 도시한다. 슬라이딩 작용에 의한 인발 동안, 베이스 바디(100)는 개구(91)를 통해 인발된다(또한 도 6 참조).
개구(91)는 여러 인발 단계들을 연속적으로 수행할 수 있도록 상이한 크기들의 개구들(91)을 포함하는 인발 다이(90)의 일부일 수 있다. 개구들(91) 각각은, 슬라이딩 작용에 의해 용이하게 인발될 수 있도록 펀넬-형상일 수 있다.
슬라이딩 작용에 의한 인발은 베이스 바디(20)의 높이(80)를 감소시킨다. 와이어(100)의 경우에, 높이(80)는 직경(70)에 대응한다.
도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 인발 단계 전에 제1 직경(71)이 제공되고, 인발 단계 후에 제1 직경(71)보다 더 작은 제2 직경(72)이 제공된다. 슬라이딩 작용에 의한 인발은 길이 방향(L)으로의 반제품(100)의 신장을 야기할 수 있다. 도 7에서, 부분적으로 인발된 반제품(100)의 현미경 이미지가 도시된다.
개구(91)를 통해 슬라이딩 작용에 의해 인발될 때, 베이스 바디(20), 특히 코팅(30)에 기계적 압력이 가해진다. 이는 특히, 코팅(30)의 특성들에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.
슬라이딩 작용에 의한 인발은 특별한 유형의 성형이다. 성형의 다른 실시예는 프로파일 압연일 수 있다. 이러한 성형 프로세스에서, 코팅 방향(S)과 반대 방향으로 코팅(30)에 힘이 가해진다. 이로써 코팅(30)이 형성되고, 코팅(30)의 특성들이 변경된다.
도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 코팅 단계(B)의 실시예를 도시한다. 상이한 재료들의 교번 층들(39)이 베이스 바디(20)에 적용된다. 제1 층(31)의 재료는 제1 층(31) 위에 적용되는 제2 층(32)의 재료와 상이하다. 제2 층(32) 위에 적용되는 제3 층(33)은, 제1 층(31)의 재료 및 제2 층(32)의 재료와 상이한 추가 재료로 제조되거나, 또는 제1 층(31)과 동일한 재료로 제조될 수 있다. 이 프로세스는 원하는 수의 층들(39)이 존재할 때까지 반복될 수 있다. 상이한 재료들의 층들의 반복 시퀀스는, 예컨대 교번 층 시퀀스(A-B-A-B-A-B ...), 또는 3 개의 반복 층들(A-B-C-A-B-C-...)과 함께 적용될 수 있다. 물론, 다른 층 시퀀스들, 특히 비-반복 층 시퀀스들이 또한 사용될 수 있다. 게다가, 예컨대, 2 개의 연속 층들이 동일한 재료, 예컨대, A-A-B-A-A-B-...로 구성되는 것이 고려될 수 있다. 이는, 예컨대 프로세스들의 관점에서 제조하기가 더 쉬울 수 있다.
코팅 단계(B)는, 개별 층들(39)의 층 두께들의 합, 즉, 도시된 예에서, 제1 층(31)의 층 두께(81), 제2 층(32)의 층 두께(82) 및 제3 층(33)의 층 두께(83)의 합에 대응하는 층 두께(85)를 갖는 코팅(30)을 초래한다. 층들(39) 중 적어도 하나는 은(Ag)을 함유하거나 또는 이들 전부로 구성된다.
코팅(30)은 다른 성분들, 특히 Ni(니켈), Pd(팔라듐), Ru(루테늄), Ti(티타늄), W(텅스텐), Au(금), Cu(구리), Fe(철), Co(코발트), 또는 Mo(몰리브덴)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, 층(39)은 그러한 재료를 포함하거나 또는 그러한 재료로 구성된다. 특히, 이러한 재료들은, 예컨대 Ag를 경화시킴으로써, 경도와 같은 기계적 특성들을 개선시키는 것을 도울 수 있다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c에서, 그러한 코팅(30)이 성형 프로세스, 특히 슬라이딩 작용에 의한 인발에 의해 어떻게 변경되는지를 알 수 있다. 개별 층들(31, 32 및 33)은 기계적 압력에 의해 함께 기계적으로 혼합된다. 슬라이딩 작용에 의한 인발 후에, 처리된 코팅(38)은 단일 층(39)으로서 이해될 수 있다. 이러한 맥락에서, 층 두께(85)는 감소되었다. 도 2a 내지 도 2c에서 볼 수 있는 바와 같이, 베이스 바디(20)의 직경(79)이 또한 감소되었다.
슬라이딩 작용에 의한 인발 또는 프로파일 압연은 개별 층들(31, 32, 33, 39)의 재료들이 함께 혼합 및/또는 합금화되는 것을 초래할 수 있다. 그러한 기계적 합금은 코팅(30)의 특성들을 변화시킨다. 예컨대, 그 다음, 코팅은 프로세싱되지 않은 코팅(30)의 성분들 각각보다 개별적으로 더 높은 경도를 가질 수 있다.
처리된 반제품(100)은 성형, 특히 슬라이딩 작용에 의한 인발 또는 프로파일 압연에 의한 흔적들을 가질 수 있다. 예를 들어, 반제품(100)의 단면은 개구(91)에 대응할 수 있다. 게다가, 홈들 또는 파-형상 지형들은 길이 방향(L)을 따라 존재할 수 있고, 이는 예를 들어, 개구 내의 작은 돌출부들로부터 유래할 수 있거나 또는 목표 방식으로 도입될 수 있다.
도 5에서, 코팅(30)이 상이한 층들(39)을 포함하는 것이 아니라, 입자들(40)이 단일 층(39)에 매립되는 다른 구성이 도시된다. 층(39)은 다시, 특히 매트릭스로서, 즉 베이스 재료 또는 베이스 구조로서 Ag를 포함할 수 있다. 입자들(40)은, 예컨대 마찰 감소 특성들을 가질 수 있는 다른 재료들을 포함한다. 입자들(40)은 그래핀, 그래파이트, 탄소 나노 튜브들, 황화물류, 황 황화물, 몰리브덴 황화물, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 텅스텐 황화물, 또는 육각 붕질화물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하거나 또는 그 재료로 구성될 수 있다.
예컨대, 입자들(40)은 코팅 단계(B) 동안 코팅(30) 내로 도입될 수 있다. 코팅(30)이 침지 또는 전기 도금에 의해 생성되는 경우, 입자들(40)은 액체에 제공될 수 있고, 무작위로 증착될 수 있다. 코팅 내의 입자들(40)의 농도는, 예컨대 액체 내의 입자들(40)의 농도에 의해 제어될 수 있다.
입자들(40)은 비대칭적 또는 대칭적, 플레이크-형상, 스트립-형상 또는 나사산-형상일 수 있다. 성형, 특히 인발 또는 프로파일 압연을 수반하는 처리 단계(Z)는 유리하게, 입자들(40)의 배향들을 변경할 수 있다. 예컨대, 나사산-형상 구성에서, 나사산들의 길이 방향들은 압연 또는 인발 이동이 발생하는 반제품(100)의 길이 방향(L)에 평행하게 배향될 수 있다. 그 결과, 특히, 반제품(101)의 표면(50)은 입자들(40)의 표면들에 의해 큰 범위로 형성될 수 있다. 그 결과, 마찰 계수는 매우 낮을 수 있다.
플레이크-형상 또는 스트립-형상 구성에서, 인발은, 입자들(40)의 표면들이 반제품의 표면(50) 상에 놓이도록, 입자들(40)의 배향을 변경할 수 있다. 이는 또한, 표면에서의 반제품(100)의 특성들이 입자들(40)의 특성들, 예컨대 슬라이딩 특성들에 의해 크게 규정된다는 사실로 이어진다.
입자들(40)은 처리 전에 구형(spherical)일 수 있다. 성형에 의한 처리 단계(Z)에 의해, 입자들(40)은 평탄화 및/또는 신장될 수 있고, 표면(50) 쪽으로 배향되거나 또는 표면(50)에 인접하게 배향된 평탄 측을 가질 수 있다.
더욱이, 성형에 의한 처리 단계(Z)는 표면(50) 상의 입자들(40)의 농도를 증가시킬 수 있다. 이는 또한, 반제품(100)의 특성들에 긍정적인 영향을 미친다.
도 8 및 도 9에서, 와이어(101) 형태의 반제품(100)을 통한 단면의 현미경 이미지들이 코팅 단계(B) 후에 그러나 처리 단계(Z) 전에 도시된다. 강으로 제조된 베이스 바디(20) 및 코팅(30)에 부가하여, 구리를 함유하고 전류를 전도하고 그리고/또는 코팅(30)이 베이스 바디(20)에 부착되게 하는 역할을 할 수 있는 중간 층(25)이 제공된다. 전반적으로, 와이어(101)는 이 스테이지에서 약 0.5 밀리미터의 직경을 갖는다. 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 코팅(30)은 수개의 별개의 층들(39)을 포함한다. Ag의 비교적 두꺼운 층들(30, 33)은 팔라듐(Pd)의 더 얇은 층들(32, 34)과 교번한다.
코팅 내의 다른 성분, 예컨대 여기서는 팔라듐의 합금 함량은 0.3 내지 15%, 바람직하게는 0.5 내지 10%일 수 있다. 이는 특히 바람직한 특성들, 특히 기계적 특성들을 갖는 코팅을 초래할 수 있다.
도 10 내지 도 12에서, 처리 단계(Z) 후의 와이어(101)가 도시된다. 이는 이제 약 0.3 밀리미터의 직경을 갖는다. 특히, 도 12에서, 높은 기계적 응력이 코팅(30)에 존재했던 구역들에서, Ag 및 Pd가 기계적으로 합금화되는 것을 볼 수 있는데, 구역들(65)을 참조한다.
미세 결정들(60)이 추가로 보일 수 있다. 인발은, 미세 결정들(60)이 주로 하나 또는 2 개의 결정 평면들, 예컨대 <111> 또는 <110> 평면에서 표면(50)에 종결되도록 코팅(30)을 개질할 수 있다. 이는 또한 특성들에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.
도 13은 와이어(101)로 제조될 수 있는 접촉 요소(200)를 도시한다. 와이어(101)의 개별 세그먼트들은 카운터 접촉 요소를 위한 테이퍼형 리셉터클을 성형하도록 구부러지고 결합된다. 성형 단계, 특히 인발 단계 또는 압연 단계로의 처리는 마찰 계수 또는 경도와 같은 특정 마찰 특성들을 변경한다. 이는 그러한 접촉 요소(200)의 서비스 수명을 연장시킬 수 있다.
20 : 베이스 바디
25 : 중간 층
30 : 코팅
31 : 제1 층
32 : 제2 층
33 : 제3 층
34 : 제4 층
38 : 처리된 코팅
39 : 층
40 : 입자
50 : 표면
60 : 미세 결정
65 : 구역
70 : 직경
71 : 제1 직경
72 : 제2 직경
79 : 베이스 바디의 직경
80 : 높이
81 : 제1 층의 층 두께
82 : 제2 층의 층 두께
83 : 제3 층의 층 두께
84 : 제4 층의 층 두께
85 : 코팅의 층 두께
90 : 인발 다이
91 : 개구
100 : 반제품
101 : 와이어
200 : 접촉 요소
B : 코팅 단계
L : 길이 방향
R : 반경 방향
S : 코팅 방향
U : 원주 방향
Z : 처리 단계

Claims (15)

  1. 전기 접촉 요소(200)를 위한 반제품(100)을 처리하는 방법으로서,
    코팅 단계(B)에서, 코팅은 코팅 방향(S)을 따라 전기 전도성 베이스 바디(20) 상에 적용되고, 상기 코팅은 성분으로서, 특히 매트릭스로서 Ag를 포함하며,
    상기 코팅 단계(B)에 후속하는 처리 단계(Z)에서, 코팅(30)은 성형(forming)에 의해, 특히 개구(91)를 통한 슬라이딩 작용을 이용한 인발(drawing) 또는 프로파일 압연(profile rolling)에 의해 처리되는,
    전기 접촉 요소를 위한 반제품을 처리하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 코팅(30)은 적어도 하나의 추가의 성분을 포함하는,
    전기 접촉 요소를 위한 반제품을 처리하는 방법.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 반제품(100)은 와이어(101), 특히 둥근 와이어 또는 프로파일 와이어인,
    전기 접촉 요소를 위한 반제품을 처리하는 방법.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Ag 및 추가 성분은 교번 층들(31, 32, 33, 34, 39)에 적용되는,
    전기 접촉 요소를 위한 반제품을 처리하는 방법.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Ag 및 추가 성분은, 성형, 특히 슬라이딩 작용에 의한 인발 또는 프로파일 압연에 의해 합금화되는,
    전기 접촉 요소를 위한 반제품을 처리하는 방법.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추가 성분은 Ag 층에 입자들(40)로서 매립되는,
    전기 접촉 요소를 위한 반제품을 처리하는 방법.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    바람직한 배향이 상기 입자들(40)에 주어지거나, 또는 상기 입자들(40)의 바람직한 배향이 성형, 특히 슬라이딩 작용에 의한 인발 또는 프로파일 압연에 의해 변경되는,
    전기 접촉 요소를 위한 반제품을 처리하는 방법.
  8. 전기 접촉 요소(200)를 위한 반제품(100)으로서,
    상기 반제품(100)은 전기 전도성 베이스 바디(20) 및 상기 베이스 바디(20) 상의 코팅(30)을 포함하며, 상기 코팅은 성분으로서, 특히 매트릭스로서 Ag를 포함하며, 성형, 특히 슬라이딩 작용에 의한 인발 또는 프로파일 압연에 의해 변경되는,
    전기 접촉 요소를 위한 반제품.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 코팅(30)은 적어도 하나의 추가 성분을 포함하는,
    전기 접촉 요소를 위한 반제품.
  10. 제9 항에 있어서,
    Ag 및 추가 성분은, 성형, 특히 슬라이딩 작용에 의한 인발 또는 프로파일 압연에 의해 기계적으로 합금화되는,
    전기 접촉 요소를 위한 반제품.
  11. 제8 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반제품(100)의 표면(50)에서, 미세 결정들(crystallites)(60)은 주로 1 개 또는 2 개의 결정 평면들에서, 특히 <111>-평면 및/또는 <110>-평면에서 종결되는,
    전기 접촉 요소를 위한 반제품.
  12. 제8 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추가 성분은 Ni, Pd, Ru, Ti, Mo, W, Fe, Co 그룹으로부터의 적어도 하나의 재료를 함유하거나, 또는 이들 재료로 구성되는,
    전기 접촉 요소를 위한 반제품.
  13. 제8 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추가 성분은, 그래핀, 그래파이트, 탄소 나노 튜브들, 황화물류(sulfides), 황 황화물(sulfur sulfide), 몰리브덴 황화물, 텅스텐 황화물, 육각 붕질화물, PTFE로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 함유할 수 있거나 또는 이들 재료로 구성되는,
    전기 접촉 요소를 위한 반제품.
  14. 제8 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅(30) 내의 다른 성분의 합금 함량은 0.3 내지 15%, 바람직하게는 0.5 내지 10%인,
    전기 접촉 요소를 위한 반제품.
  15. 제8 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 반제품(100)을 포함하는, 전기 접촉 요소(200).
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