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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberEP0736885 B1
Publication typeGrant
Application numberEP19960100479
Publication date17 Oct 2001
Filing date15 Jan 1996
Priority date1 Feb 1995
Also published asDE19503184C1, EP0736885A2, EP0736885A3
Publication number1996100479, 96100479, 96100479.3, EP 0736885 B1, EP 0736885B1, EP-B1-0736885, EP0736885 B1, EP0736885B1, EP19960100479, EP96100479
InventorsPeter Dr. Braumann, Wolfgang Dr. Weise, Roger Wolmer
Applicantdmc2 Degussa Metals Catalysts Cerdec AG
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: Espacenet, EP Register
Material for electric contacts of silver with carbon
EP 0736885 B1
Abstract  available in
Claims(2)
  1. Material for electrical contacts, consisting of a mixture of silver, a silver alloy or a silver composite with 0.05 to 7 wt.% carbon, which is cold isostatic pressed and sintered,
    characterised in that
    the carbon is added to the silver, silver alloy or silver composite powder exclusively in the form of carbon black with an average primary particle size of less than 150 nanometers.
  2. Material according to claim 1,
    characterised in that
    the carbon black possesses an average primary particle size of less than 100 nanometers.
Description  translated from German
  • [0001] [0001]
    Die Erfindung betrifft einen Werkstoff für elektrische Kontakte, bestehend aus einem Gemisch aus Silber, einer Silberlegierung oder einem Silberverbundwerkstoff mit 0,05 bis 7 Gew.% Kohlenstoff, das kaltisostatisch gepresst und gesintert ist. The invention relates to a material for electric contacts, consisting of a mixture of silver, a silver alloy or a silver composite with 0.05 to 7 wt.% Carbon, which is cold isostatic pressed and sintered.
  • [0002] [0002]
    Kontaktwerkstoffe auf der Basis von Silber mit einigen Gewichtsprozenten Kohlenstoff in Form von Graphit haben in der Niederspannungs-Energietechnik weite Verbreitung gefunden. Contact materials based on silver with a few weight percent carbon in the form of graphite found in the low-energy technology widespread. In Schutzschaltern bieten Kontakte aus Silber-Graphit eine hohe Sicherheit gegen Verschweißungen. In circuit breakers contacts of silver-graphite offer a high level of security against welds. Nachteilig ist jedoch ein hoher Abbrand und eine schlechte Lichtbogenableitung. However, the disadvantage is a high burn-up and a bad arc discharge.
  • [0003] [0003]
    Es gab daher viele Versuche, durch weitere Zusätze zu Silber-Graphit die Abbrandfestigkeit dieses Kontaktwerkstoffs zu erhöhen. There was, therefore, many attempts by further additions to silver-graphite to increase the erosion resistance of this contact material. Verbesserungen erreicht man beispielsweise durch den Einbau von Kohlenstoff- bzw. Graphitfäden in den Werkstoff. Improvement is achieved for example by the incorporation of carbon or graphite fibers in the material. So wird in der PCT-Anmeldung WO-92/18995-A1 ein Silber-Kohlenstoff-Verbundwerkstoff für elektrische Kontakte der eingangs genannt Art beschrieben, der neben Graphitpulver noch Kohlenstoffasern enthält, wobei die Länge der Kohlenstoffasern mehr als doppelt so lang sein müssen als der Durchmesser der Graphitteilchen, die einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,2 bis 40 µm besitzen sollen. Thus / 18995-A1 described in PCT Application 92 WO-a silver-carbon composite material for electrical contacts of the known described type that does not contain carbon fibers in addition to the graphite powder, wherein the length of the carbon fibers is more than twice as long as need be as the diameter of the graphite particles that are to have a mean particle diameter of 0.2 to 40 microns. Dabei wird erwähnt, daß als pulverförmiger Kohlenstoff auch Ruß eingesetzt werden kann. In this case, it is mentioned that as a powdery carbon and carbon black can be used. Am günstigsten soll sich jedoch ein Werkstoff verhalten, bei dem sowohl das Kohlenstoffpulver als auch die Kohlenstoffasern aus Graphit bestehen. However, most favorable to behave, in which both the carbon powder and the carbon fibers from a graphite material.
  • [0004] [0004]
    Die Herstellung dieser Werkstoffe ist durch die Verwendung von Kohlenstoffasern relativ teuer. The preparation of these materials is by the use of relatively expensive carbon fibers. Außerdem zeigen die Werkstoffe wegen der unterschiedlichen Partikelgrößen von Pulver und Faser ein ungleichmäßiger Ausbrennverhalten, was die Lebensdauer der Kontaktstücke verkürzt. In addition, the materials exhibit due to different particle sizes of powder and fiber Burn-uneven, shortening the life of the contact pieces.
  • [0005] [0005]
    Die US-PS 2,319,240 beschreibt einen Silber-Kohlenstoff-Werkstoff für elektrische Kontakte, bei dem außer Graphit auch anderer Kohlenstoff verwendet werden kann. U.S. Patent 2,319,240 describes a silver-carbon material for electric contacts, wherein except graphite and other carbon can be used. Über die Art des Kohlenstoffs und die Größe dieser Kohlenstoffteilchen werden keine Angaben gemacht. About the nature of the carbon and the size of these carbon particles no claim is made. Die Herstellung dieser Werkstoffe erfolgt durch Vermischen entsprechender Pulver, Pressen des Pulvers zu einem Halbzeug und Sintern. The preparation of these materials is carried out by mixing appropriate powders, pressing the powder to form a semifinished product and sintering.
  • [0006] [0006]
    Ruße mit Primärteilchengrößen unterhalb 25 nm bzw. zwischen 10 und 100 nm sind aus der DE-PS 23 57 524 bzw. aus der Schrift "Elektrisch leitende Kunststoffe", Carl Hauser Verlag, München, 1986, Seite 55-61, bekannt. Carbon blacks with primary particle below 25 nm and between 10 and 100 nm are known from DE-PS 23 57 524 or from the publication "Electrically conductive plastics", Carl Hanser Verlag, Munich, 1986, pages 55-61, are known.
  • [0007] [0007]
    Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Werkstoff für elektrische Kontakte, bestehend aus Silber, einer Silberlegierung oder einem Silberverbundstoff mit 0,05 bis 7 Gew.% Kohlenstoff zu entwickeln, der verbesserte Abbrandeigenschaften bei sehr guter Verschweißsicherheit zeigt. It was therefore an object of the present invention, a material for electrical contacts consisting of silver, a silver alloy or a silver composite with 0.05 to 7 wt.% Carbon development, improved arc erosion is in very good welding reliability.
  • [0008] [0008]
    Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kohlenstoff ausschließlich in Form von Ruß mit einer mittleren Primärteilchengröße von weniger als 150 Nanometer dem Silber-, Silberlegierungs- oder Silberverbundwerkstoffpulver zugesetzt ist. This object is achieved in that the carbon is added only in the form of carbon black having an average primary particle size of less than 150 nanometers the silver, silver alloy or silver composite powder.
  • [0009] [0009]
    Vorzugsweise liegt die mittlere Primärteilchengröße des eingesetzten Rußes bei weniger als 100 Nanometer. Preferably, the average primary particle size of the carbon black used is less than 100 nanometers.
  • [0010] [0010]
    Diese Werkstoffe zeigen überraschenderweise gegenüber den bekannten Silber-Kohlenstoff-Kontaktwerkstoffen eine verbesserte Abbrandfestigkeit bei hervorragender Verschweißsicherheit. These materials show spanked over the known silver-carbon contact materials improved erosion resistance with excellent welding reliability. Ein weiterer Vorteil des Werkstoffes liegt darin, daß er mit vermindertem Kohlenstoffgehalt bessere Werte als Silber-Graphit aufweist und dadurch weniger leitfähige Rückstände beim Schalten hinterläßt. A further advantage of the material is that it has reduced carbon content with better values as silver graphite and thereby leaves less residues conductive during switching.
  • [0011] [0011]
    Neben Silber kann durch Zusatz von Ruß auch das Abbrandverhalten von beispielsweise AgNi- und AgCuO-Verbundwerkstoffen verbessert werden. In addition to silver can be improved by the addition of carbon black and the combustion behavior of, for example, Agni and AgCuO composites.
  • [0012] [0012]
    Folgende Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern: The following examples are intended to illustrate the invention:
    • 1. Ag-Pulver (<63µm) wird mit Rußpulver einer mittleren Primärteilchengröße von ca. 100 nm in der Zusammensetzung Ag/Ruß-95/5 trocken gemischt und zu einem Strangpreßbolzen kaltisostatisch gepreßt. 1. Ag powder (<63μm) with carbon black powder is an average primary particle size of about 100 nm in the composition Ag / soot 95/5 mixed dry and cold isostatically pressed at a extrusion billet. Nach dem Sintern unter Schutzgas wird der Bolzen zu Profil stranggepreßt. After sintering under protective gas, the bolt is extruded into profile. Das Profil wird bis zur gewünschten Endabmessung gewalzt. The profile is rolled to the desired final dimensions. Von dem Endprofil werden Kontaktstücke abgetrennt, die anschließend zur Erzeugung einer löt- und schweißbaren Schicht in Luft oder Sauerstoffatmosphäre ausgebrannt werden. Of the final profile contacts are separated, which are then burned to obtain a solderable and weldable layer in air or oxygen atmosphere.
    • 2. Ag-Pulver (<63µm) wird mit Rußpulver mit einer mittleren Primärteilchengröße von ca. 100 nm in der Zusammensetzung Ag/Ruß-98/2 trocken gemischt, zu einem Strangpreßbolzen kaltisostatisch gepresst und wie in Beispiel 1 zu Kontaktstücken weiterverarbeitet. 2. Ag powder (<63μm) is Ag / soot 98/2 dry mixed with carbon black powder having an average primary particle size of about 100 nm in the composition, cold isostatically pressed at a extrusion billet and further processed as in Example 1 to contact members.
    • 3. Ag-Pulver (<63µm) wird mit Rußpulver mit einer mittleren Primärteilchengröße von ca. 150 nm in der Zusammensetzung Ag/Ruß-98/2 naß in einem Attritor gemischt. 3. Ag powder (<63μm) is carbon black 98/2 wet mixed with carbon black powder having an average primary particle size of about 150 nm in the composition Ag / in an attritor. Nach dem Trocknen wird die Mischung zu einem Strangpreßbolzen kaltisostatisch gepreßt und wie in Beispiel 1 weiterverarbeitet. After drying, the mixture is cold isostatically pressed into a extrusion billet and further processed as in Example 1.
  • [0013] [0013]
    Die nach Beispiel 1 bis 3 hergestellten Kontaktstücke wurden in einem Modellprüfstand bei 100 A in ihrem Abbrandverhalten und bei 1000 A in ihrer Verschweißkraft mit gleich zusammengesetzten Silber-Graphitwersktoffen verglichen, die anstatt Ruß Graphitpulver bzw. Graphitpulver und Graphitfasern enthielten. The contact pieces prepared in Example 1 to 3 were compared in a model test at 100 A in their burning behavior and at 1000 A in their welding force with the same composition, silver Graphitwersktoffen containing carbon black instead of graphite powder or graphite powder and graphite fibers.
  • [0014] [0014]
    Die Ergebnisse zeigt folgende Tabelle. The results are shown in the following table.
    Werkstoff Material Verschweißkraft 95 % Wert in N Welding force 95% in value N mittl. avg. Abbrand in mg (100 A) Burn-in mg (100 A)
    Ag/Ruß 98/2 Ag / soot 98/2 10 10 10 10
    Ag/Ruß 95/5 Ag / soot 95/5 5 5 30 30
    Ag/Graphit 95/5 Ag / graphite 95/5 15 15 25 25
    Ag/Graphit/Graphitfasern 95/2,5/2,5 Ag / graphite / graphite fibers 95 / 2.5 / 2.5 35 35 15 15
Referenced by
Citing PatentFiling datePublication dateApplicantTitle
DE102010014745A1 *13 Apr 201021 Jul 2011Tyco Electronics AMP GmbH, 64625Method for manufacturing switchable, electrical contact member for switching or prominent contacts at e.g. electromagnetic relay, involves accessing contacting area for counter contact, via which material of wire is formed
DE102010014745B4 *13 Apr 201022 Sep 2011Tyco Electronics Amp GmbhElektrisches Kontaktelement und Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktelements
US770897410 May 20054 May 2010Ppg Industries Ohio, Inc.Tungsten comprising nanomaterials and related nanotechnology
US805833712 Jun 200715 Nov 2011Ppg Industries Ohio, Inc.Conductive nanocomposite films
US83896039 May 20035 Mar 2013Ppg Industries Ohio, Inc.Thermal nanocomposites
Classifications
International ClassificationH01H1/027, H01H1/023, H01H1/025, C22C5/06, C22C1/05, C22C1/04, H01H11/04
Cooperative ClassificationH01H1/027, H01H2300/036, C22C1/0466, H01H11/048, C22C5/06
European ClassificationH01H1/027, C22C1/04H, C22C5/06
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9 Oct 1996AKDesignated contracting states:
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