DE1178533B

DE1178533B - Kontaktanordnung mit einer auf einem Traeger aufgebrachten Schicht aus Kontaktmaterial

Info

Publication number: DE1178533B
Application number: DES75453A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Christian Huber
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1961-08-25
Filing date: 1961-08-25
Publication date: 1964-09-24
Also published as: BE621720A; GB1000478A; SE317144B; CH416863A; FI40293B; US3214558A; NL282431A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: HOIb

Deutsche Kl.: 21g-32

Nummer: 1178 533

Aktenzeichen: S 75453 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 25. August 1961

Auslegetag: 24. September 1964

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elektrische Kontakte, wie sie beispielsweise in der Fernmeldetechnik verwendet werden, zu verbessern. Bei derartigen Kontakten macht sich die Erscheinung der Materialwanderung störend bemerkbar, die im allgemeinen nach einer Vielzahl von Schaltvorgängen dazu führt, daß sich auf der einen Kontaktseite, von der das Material wegwandert, kraterartige Löcher ausbilden, denen von der anderen Kontaktseite her entsprechende Erhebungen gegenüberstehen. Da diese Gebilde meist eine rauhe Oberfläche besitzen, neigen derartig verformte Kontakte dazu, sich nach einer Schließung zu verhaken, wodurch die gewünschte Wirkung einer wahlweisen Betätigung des Kontaktes unmöglich gemacht wird. Darüber hinaus ist aber bereits die Deformierung für sich betrachtet sehr erwünscht, da sie nämlich die Kontaktabstände, die im allgemeinen ein bestimmtes Maß besitzen müssen, verringert, wodurch insbesondere die Gefahr des Überschlags eintritt. Die erwähnte Deformation der Kontakte hat weiterhin maist auch eine Erhöhung des Kontaktwiderstandes im geschlossenen Zustand der Kontaktstelle zu Folge.

Man hat bereits versucht, diesen Schwierigkeiten dadurch abzuhelfen, daß man elektrische Kontakte mit bestimmten Kontaktmaterialien an der Kontaktstelle versah, die eine nur geringe Neigung zur Materialwanderung besitzen, um diese so weit wie möglich zu verringern. Eine völlige Beseitigung der Materialwanderung ist hierdurch jedoch nicht zu erreichen.

Die nachstehend beschriebene Erfindung zeigt einen Weg, wie die schädlichen Auswirkungen der Materialwanderungen beseitigt werden können, wobei aber die Materialwanderung als solche bewußt in Kauf genommen wird. Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktanordnung mit einer auf einem Träger aufgebrachten Schicht aus Kontaktmaterial. Diese Kontaktanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Kontaktträger aus einem Material mit einer bestimmten Materialwanderungsrichtung ein Kontaktwerkstoff mit entgegengesetzter Materialwanderungsrichtung in einer Schicht aufgetragen ist, deren Höhe derart dünn (beispielsweise 20 μ) bemessen ist, daß sich durch die Materialwanderung eine gleichmäßig über die Kontaktfläche verteilte, praktisch ebene Abtragung ergibt und somit an den Kontaktberührungsflächen keine die Kontaktgabe beeinträchtigenden Krater bzw. Erhebungen sich bilden.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Richtung der Materialwanderung bei verschiedenen metallischen Stoffen, die als Kontaktträger bzw. als Kontaktanordnung mit einer auf einem Träger
aufgebrachten Schicht aus Kontaktmaterial

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,

München 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Phys. Christian Huber, München-Solln

Kontaktmaterial in Frage kommen, entgegengesetzt ist. Es wird zwar die Materialwanderung bewußt zugelassen; man stimmt aber dia Materialwandeirungsrichtungen der verwendeten Stoffe so aufeinander ab, daß das Kontaktmaterial von der einen Kontaktseite wegwandern kann, bis schließlich der Träger frei liegt, danach aber infolgedessen entgegengesetzter Materialwanderungsrichrung das Trägers auf diesem zum Stillstand kommt. Damit nun durch die Materialwanderung des Kontaktmaterials diese keine Krater hinterläßt bzw. zu Erhebungen, führt, die sich in dem eingangs angeführten Sinne schädlich auswirken können, ist die Schicht aus Kontaktmaterial so dünn gewählt, daß die Abgabe und der Aufbau des Kontaktmaterials bei Materialwanderung praktisch tafelförmig erfolgt. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß Schichten aus Kontaktmaterial in einer Dicke von etwa 20 μ das vorstehend erwähnte Erfordernis erfüllen.

Um elektrische Kontakte vor den Einflüssen der umgebenden Atmosphäre oder vor Verschmutzung zu schützen, kann man diese in_; einem hermetisch abgeschlossenen Raum unterbringen, der mit einein Schutz- oder Edelgas gefüllt ist; Bei Anwendung dieser Maßnahme ist es möglich, zugleich die Materialwanderungsrichtung der verwendeten Werkstoffe zu beeinflussen, da diese nämlich; wie sich gezeigt hat, vom Druck und von der Act der Gasfüllung mit abhängig ist. Zweckmäßig wählt -man also Zusammensetzung und Druck des Füllgases so, daß sich die gewünschte Materialwanderungsrichtung des Kontaktmaterials ergibt.

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Ist ein bestimmtes Trägermaterial vorgeschrieben bzw. erforderlich, das nicht die gewünschte Materialwanderungsrichtung unter Berücksichtigung des verwendeten Kontaktmaterials besitzt, so kann man dennoch das erfindungsgemäße Prinzip anwenden, indem man die für den Träger erforderliche Materialwanderungsrichtung dadurch herstellt, daß man auf dem Träger eine Schicht der gewünschten Materialwanderungsrichtung aufbringt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt

F i g. 1 einen mit einem entsprechenden Kontaktmaterial plattierten Kontakt,

F i g. 2 einen durch eine Materialwanderung deformierten Kontakt und die

F i g. 3 einen Kontakt mit einem Träger, der eine Schicht bestimmter Materialwanderungsrichtung besitzt.

Der in der F i g. 1 dargestellte elektrische Kontakt besitzt die beiden Kontaktzungen 1 und 2, denen an ihren gegenüberstehenden Enden jeweils eine Schicht 3 bzw. 4 aus Kontaktmaterial aufgebracht ist. Dieses Kontaktmaterial weist eine Materialwanderungsrichtung auf, welche derjenigen des Trägermaterials, aus dem die Kontaktzungen 1 und 2 bestehen, entgegengesetzt ist. Als Trägermaterial für die beiden Kontaktzungen 1 und 2 sei hier eine Eisen-Nickel-Legierung zugrunde gelegt, wie sie beispielsweise in den sogenannten Schutzrohr- bzw. Schutzgaskontakten verwendet wird, ibei denen zur Betätigung ein magnetischer Fluß über die Kontaktfedern getrieben wird, welcher die Zusammenziehung der Kontaktfedern bewirkt. Als Kontaktmaterial kann man dann zweckmäßig eine Platin-Wolfram-Legierung verwenden, die etwa 5^fl/o Wolfram und 95% Platin enthält. Gleichfalls könnte man auch eine Legierung aus Palladium und Silber verwenden, daß diese beiden Materialien etwa zu gleichen Teilen enthält. Derartige Kontaktmaterialien sind bekannt und werden häufig angewendet.

Hat nun die in der Fig. 1 dargestellte Kontaktanordnung eine Gleichspannung zu schalten, so entsteht eine Materialwanderung, die in Abhängigkeit von der Stromrichtung das Kontaktmaterial von der einen Seite des Kontaktes zu der anderen Seite wandern läßt. Da nun das Kontaktmaterial in Form von so dünnen Platten 3 und 4 auf den Zungen 1 und 2 aufgebracht ist, daß sich bei der Materialwanderung praktisch keine Krater bzw. Erhebungen bilden können, geht diese Materialwanderung praktisch so vor sich, daß das Material über eine relativ große Fläche des Kontaktes abgetragen und auf der Gegenseite aufgebracht wird, so daß auf der Gegenseite ein tafelartiger Aufbau entsteht. Dieser Vorgang kann nur so lange währen, wie auf der abgebenden Seite Kontaktmaterial zur Verfügung steht. Wenn dieses Material durch die Materialwanderung verbraucht ist, liegt praktisch das Trägermaterial frei, welches aber infolge seiner entgegegesetzten Materialwanderungsrichtung nicht abgetragen werden kann.

Es ergibt sich damit ein Endstadium, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist. Die beiden Kontaktzungen 1 und 2 sind hier der Übersichtlichkeit wegen weiter entfernt voneinander gezeichnet, so daß die gesamte Kontaktfläche der Kontaktzunge 2 sichtbar ist. Von dieser Kontaktzunge 2 ist das Kontaktmaterial, soweit die Kontaktgabe erfolgt, auf die Kontaktschicht 3 übergewandert. Es bildet hier den tafelartigen, schraffiert gezeichneten Aufbau 6. Auf der Kontaktzunge 2 fehlt dementsprechend die gleiche Menge Kontaktmaterial, so daß auf dieser lediglich ein Steg 5 von der ursprünglichen Kontaktschicht 4 (Fig. 1) übriggeblieben ist. In diesem Stadium werden die Kontaktstellen durch den Teil 6 und die Fläche 7 der Kontaktzunge 2 gebildet, so daß sich also als kontaktgerbende Werkstoffe das Kontaktmaterial des Teiles 6 und das Trägermaterial der Zunge 2 gegenüberstehen.

Es ist damit ein stabiler Zustand hinsichtlich der Materialwanderung bei weiterer Kontaktbetätigung erreicht. Während des ganzen Materialwanderungsvorganges von dem in der F i g. 1 dargestellten Ausgangszustand bis zu dem Zustand gemäß Fig. 2 konnte keinerlei Kraterbildung bzw. Ausbildung von Erhebungen entstehen, so daß also die Kontaktgabe nicht beeinträchtigt war. Das gleiche gilt auch für die weiteren Kontaktbetätigungen nach Erreichen des Zustandes gemäß F i g. 2, da wie erwähnt, die Materialwanderung von diesem Zustand ab zum Stillstand gebracht ist.

Sollte die freie Fläche 7 der Zunge 2 infolge entsprechenden Trägermaterials dazu neigen, irgendwelche Fremdstoffe beispielsweise durch Korrosion aufzunehmen, so kann man beispielsweise die Kontaktanordnung in einem hermetisch abgeschlossenen Raum unter Schutzgas unterbringen oder ein Trägermaterial wählen, das den schädlichen Einflüssen Widerstand leistet, beispielsweise ein Edelmetall bzw. eine ein Edelmetall enthaltende Legierung.

Sollte aus irgendwelchen Gründen nur ein Material für Träger zur Verfügung stehen, dessen Materialwanderungsrichtung ungeeignet ist, so läßt sich dieses Material trotzdem verwenden, wenn man diesem eine Schicht aus einem Material aufbringt, welches die gewünschte Materialwanderungsrichtung besitzt. Es ergibt sich damit ein Kontaktaufbau, der aus einem mit dem betreffenden Material plattierten Träger besteht, auf dem dann zusätzlich noch das Kontaktmaterial aufgebracht ist.

Eine solche Anordnung ist in der F i g. 3 dargestellt. An den beiden einander gegenüberstehenden Enden der Kontaktzungen 8 und 9 ist jeweils eine Materialschicht 10 und 11 aufgebracht, die eine Materialwanderungsrichtung besitzt, weiche derjenigen des Kontaktmaterials entgegengesetzt gerichtet ist. Die Schichten 10 und 11 sind jeweils mit dem Kontaktmaterial 12 und 13 versehen, das in einer solchen Dicke aufgebracht ist, daß bei Material wanderung innerhalb des Kontaktmaterials keine die Kontaktgabe beeinträchtigenden Krater bzw. Erhebungen entstehen können. Wenn bei diesem Aufbau eine Materialwanderung eintritt, wie sie an Hand der F i g. 2 beschrieben ist, dann .kann schließlich der Zustand eintreten, daß das Kontaktmaterial vollständig zum betreffenden Gegenkontakt gewandert ist, so daß eine freie Zone der Schicht 10 bzw. 11 übrigbleibt. Es tritt in diesem Falle im Prinzip der gleiche Endzustand ein, wie er in der F i g. 2 dargestellt ist, nur daß an der Kontaktstelle, von welcher das Kontaktmaterial weggewandert ist, nicht die Kontaktzunge selbst frei liegt, sondern die Schicht des auf der Kontaktzunge aufgebrachten Materials 10 bzw. 11, das dann wegen seiner Materialwanderungsrichtung die weitere Materialwanderung zum Stillstand bringt. Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Schichten 10 und 11 aus einem Material bestehen können, das

nicht nur das Erfordernis der gewünschten Materialwanderungsrichtung erfüllt, sondern darüber hinaus als Schutz gegen Kontaktverunreinigungen bzw. Korrosion dient.

Claims

Patentansprüche:

1. Kontaktanordnung mit einer auf einem Träger aufgebrachten Schicht aus Kontaktmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Kontaktträger aus einem Material mit einer be- ίο stimmten Materialwanderungsrichtung ein Kontaktwerkstoff mit entgegengesetzter Materialwanderungsrichtung in einer Schicht aufgetragen ist, deren Höhe derart dünn (beispielsweise 20 μ) bemessen ist, daß sich durch die Materialwanderung eine gleichmäßig über die Kontaktfläche wertvolle, praktisch ebene Abtragung ergibt und somit an den Kontaktberührungsflächen keine die Kontaktgabe beeinträchtigenden Krater bzw. Erhebungen sich bilden.

2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte in einem hermetisch abgeschlossenen mit Schutz- oder Edelgas gefüllten Raum angeordnet sind und daß Zusammensetzung und Druck des Füllgases so gewählt sind, daß sich für das Kontaktmaterial die beabsichtigte Materialwanderungsrichtung einstellt.

3. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktträger an seiner Oberfläche eine Materialschicht mit der beabsichtigten Materialwanderungsrichtung hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 688/276 9. 64

Bundesdruckerei Berlin