Materialien zur Herstellung elektrischer Kontakte

Die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Kontakts hängen maßgeblich vom Material des Kontakts ab.

Anforderungen an Kontaktmaterial:

1. Hohe elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit.

2. Korrosionsbeständig.

3. Beständigkeit gegen hohe Filmbildung.

4. Geringe Härte des Materials, um die Presskraft zu reduzieren.

5. Hohe Härte zur Reduzierung des mechanischen Verschleißes bei häufigem Ein- und Ausschalten.

6. Geringe Erosion.

7. Hohe Lichtbogenbeständigkeit (Schmelzpunkt).

8. Hoher Strom und hohe Spannung für Lichtbogenbildung erforderlich.

9. Einfache Handhabung und niedrige Kosten.

Die aufgeführten Anforderungen sind widersprüchlich und es ist nahezu unmöglich, ein Material zu finden, das alle diese Anforderungen erfüllt.

Für Kontaktverbindungen werden folgende Materialien verwendet:

Med. Erfüllt fast alle oben genannten Anforderungen, mit Ausnahme der Korrosionsbeständigkeit. Kupferoxide haben eine geringe Leitfähigkeit. Kupfer ist das am häufigsten verwendete Kontaktmaterial und wird sowohl für lösbare als auch für Schaltkontakte verwendet.Bei lösbaren Verbindungen werden auf den Arbeitsflächen Korrosionsschutzbeschichtungen verwendet.

In Schaltkontakten wird Kupfer bei Drücken über 3 N für alle Betriebsarten außer Langzeit verwendet. Für den Dauerbetrieb wird Kupfer nicht empfohlen, bei Verwendung sollten jedoch Maßnahmen zur Bekämpfung der Oxidation der Arbeitsflächen ergriffen werden. Kupfer kann auch für Lichtbogenkontakte verwendet werden. Bei geringem Anpressdruck (P < 3 N) ist der Einsatz von Kupferkontakten nicht zu empfehlen.

Silber. Sehr gutes Kontaktmaterial, das bis auf die Lichtbogenfestigkeit bei hohen Strömen alle Anforderungen erfüllt. Es weist eine gute Verschleißfestigkeit bei niedrigen Strömen auf. Silberoxide haben nahezu die gleiche Leitfähigkeit wie reines Silber. Silber wird für Hauptkontakte in Hochstromgeräten verwendet, für alle Kontakte im Dauerbetrieb. In Kontakten für kleine Ströme bei niedrigem Druck (Relaiskontakte, Hilfsstromkreiskontakte).

Silber wird üblicherweise in Form von Überzügen verwendet – das gesamte Teil besteht aus Kupfer oder einem anderen Material, auf das eine Silberbeschichtung geschweißt (gelötet) wird, um eine Arbeitsfläche zu bilden.

Aluminium. Im Vergleich zu Kupfer weist es eine deutlich geringere Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit auf. Es bildet einen schlecht leitenden Festoxidfilm, was seinen Einsatz stark einschränkt. Kann in klappbaren Kontaktverbindungen (Sammelschienen, Feldleitungen) verwendet werden. Zu diesem Zweck sind die Kontaktflächen versilbert, verkupfert oder kupferverstärkt.

Allerdings ist die geringe mechanische Festigkeit von Aluminium zu berücksichtigen, wodurch es mit der Zeit zu einer Schwächung der Verbindungen und zum Abbruch des Kontakts kommen kann (der Anpressdruck sollte nicht überschätzt werden).Aluminium ist für Schaltkontakte nicht geeignet.

Platin, Gold, Molybdän. Sie dienen zum Schalten von Kontakten für sehr kleine Ströme bei niedrigem Druck. Platin und Gold bilden keine Oxidfilme. Kontakte aus diesen Metallen weisen einen geringen Übergangswiderstand auf.

Wolfram und Wolframlegierungen. Mit hoher Härte und hohem Schmelzpunkt weisen sie eine hohe elektrische Verschleißfestigkeit auf. Wolfram und Wolfram-Molybdän-Legierungen, Wolfram-Platin und andere werden bei niedrigen Strömen für Kontakte mit hoher Bruchfrequenz verwendet. Bei mittleren und hohen Strömen werden sie als Lichtbogenkontakte zum Unterbrechen von Strömen bis 100 kA und mehr eingesetzt.

Schmelzpunkte verschiedener leitender Materialien

Gesintertes Metall – eine mechanische Mischung aus zwei praktisch unlegierten Metallen, die durch Sintern einer Mischung ihrer Pulver oder durch Imprägnieren des einen mit der Schmelze des anderen erhalten wird. In diesem Fall weist eines der Metalle eine gute Leitfähigkeit auf, während das andere eine hohe mechanische Festigkeit aufweist, feuerfest und lichtbogenbeständig ist. Auf diese Weise kombinieren Metallkeramiken eine hohe Lichtbogenfestigkeit mit einer relativ guten Leitfähigkeit.

Die gebräuchlichsten Metallkeramik-Zusammensetzungen sind: Silber – Wolfram, Silber – Molybdän, Silber – Nickel, Silber-Cadmiumoxid, Silber – Graphit, Silber – Graphit – Nickel, Kupfer – Wolfram, Kupfer – Molybdän usw. Silber, hauptsächlich für Wechselstrom) für mittlere und große intermittierende Ströme, sowie für Hauptkontakte für Nennströme bis 600 A.