[0001] Die Erfindung betrifft Werkstoffe für Schwachstromkontakte, insbesondere für Steckverbindungen
und Schleifkontakte, die in dünner Schicht über eine Nickelzwischenschicht auf einen
Träger aus Unedelmetallwerkstoff aufgebracht sind.
[0002] In elektronischen Geräten sind sogenannte Steckverbinder in erheblichem Umfang vorhanden.
Sie gewährleisten bei sicherer Kontaktgabe ein schnelles Auswechseln defekter Baugruppen.
Mit fortschreitendem Leistungsvermögen elektronischer Geräte haben sich die Anforderungen
an die Qualität der Werkstoffe derartiger Steckverbinder gewandelt. Während noch vor
wenigen Jahren teilweise beträchtliche elektrische Lasten über die Kontakte flossen,
werden heute oftmals nur noch sehr kleine Ströme und Spannungen im Mikro- und Nanobereich
übertragen. Darüberhinaus hat die zunehmende Miniaturisierung der Bauteile und damit
auch der Steckverbinder einerseits und die steigende Luftverschmutzung andererseits,
das Problem der Anlaufbeständigkeit der eingesetzten Kontakte in erheblichem Maße
verschärft. Während früher eventuell auf den Kontaktstücken vorhandene Fremdschichtfilme
infolge der angelegten Spannungen durch sogenanntes Fritten leicht zerstört oder durch
die hohen Kontaktkräfte mühelos mechanisch durchbrochen werden konnten, reichen die
heute angelegten Spannungen bzw. die durch die fortschreitende Miniaturisierung erheblich
reduzierten Kontaktkräfte für eine derartige Selbstreinigung der Kontakte nicht mehr
aus. Die Beständigkeit gegenüber einer oftmals optisch gar nicht sichtbaren Fremdschichtbildung
ist daher zum wichtigsten Kriterium moderner Kontaktwerkstoffe für Steckverbinder
geworden.
[0003] Neben einer guten Resistenz gegen Fremdschichtbildung müssen die Kontaktwerkstoffe
auch eine gute Verschleißbeständigkeit aufweisen. Während in füheren Jahren Schwachstromkontakte
massiv gefertigt oder die entsprechenden Werkstoffe zumindest in dicken Schichten
eingesetzt wurden, erzwingt die Preisentwicklung bei den Edelmetallen den Einsatz
immer dünnerer Schichten bis zu Schichtdicken von 1 um und weniger. Das Material solcher
dünner Schichten muß daher eine besondere Verschleißfestigkeit aufweisen.
[0004] Durch Zulegieren von Unedelmetallen zu Edelmetallen kann man im allgemeinen zwar
die Verschleißfestigkeit der Werkstoffe verbessern, erhöht aber dadurch die Neigung
zu Fremdschichtenbildung. Andererseits zeigen Fremdschichtresistente Werkstoffe normalerweise
schlechte Verschleißfestigkeiten.
[0005] Hohe Anforderungen in bezug auf Fremdschichtenresistenz können naturgemäß Legierungen
mit hohem Goldgehalt erfüllen. Dabei haben sich insbesondere Legierungen aus Gold
und Silber mit mehr als 70 Gew.% Gold bewährt. Es sind auch hochkarätige Legierungen
bekannt, die neben Gold und Silber noch Kupfer und/oder Nickel enthalten, jedoch sind
selbst diese Legierungen trotz ihres hohen Goldgehaltes oftmals nicht ausreichend
korrosionsbeständig, da das Kupfer sowohl zur Sulfid- als auch zur Oxidbildung neigt.
Darüberhinaus ist der hohe Goldanteil angesichts der hohen Goldpreise ein erheblicher
wirtschaftlicher Mangel.
[0006] Aus der DE-OS 26 37 807 und aus der DE-OS 29 40 772 sind Kontaktwerkstoffe auf Gold-Silber-Palladium-Basis
bekannt geworden, die sich durch eine gute Anlaufbeständigkeit bei gleichzeitig vermindertem
Goldgehalt auszeichnen. Sie enthalten neben Gold-Silber-Palladium noch einige Prozente
an Unedelmetallen, wie Kupfer, Nickel, Indium und Zinn. Dabei wird bei diesen Werkstoffen
stets ein Goldanteil von mehr als 35 Gew.% benötigt, was bisher als unterste Grenze
für eine ausreichende Resistenz solcher Kontaktmaterialien gegenüber Fremdschichtbildung
angesehen wurde. Außerdem ist die verschleißfestigkeit dieser Werkstoffe noch nicht
optimal.
[0007] Goldarme Kontaktwerkstoffe für Schwachstromkontakte sind aus der DE-PS 1089491 bekannt.
Diese enthalten 25 bis 35 Gew.% Gold, 35 bis 45 Gew.% Silber und 25 bis 35 Gew.% Palladium.
Diese Werkstoffe bilden aber bei den heutigen Schadstoffbelastungen in der Luft ebenfalls
Fremdschichten und sind außerdem nicht abriebbeständig.
[0008] Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Werkstoffe für Schwachstromkontakte
zu entwickeln, insbesondere für Steckverbindungen und Schleifkontakte, die in dünner
Schicht über eine Nickelzwischenschicht auf einen Träger aus einem Unedelmetallwerkstoff
aufgebracht sind und die bei möglichst geringem Goldgehalt eine gute Anlaufbeständigkeit
und eine gute Verschleißfestigkeit aufweisen. Außerdem sollten sie sich gut auf die
Trägerwerkstoffe aufbringen lassen und auch bei längerer Auslagerung bei Temperaturen
von I25° C keine Erhöhung des Kontaktwiderstandes zeigen.
[0009] Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sie 33 bis 50 Gew.% Palladium
18 bis 48 Gew.% Silber, 19 bis 33 Gew.% Gold, 0,01 bis 1 Gew.% Iridium und/oder Osmium
und entweder 0,5 bis 5 Gew.% Blei oder 0,5 bis 3 Gew.% Blei und 0,1 bis 3 Gew.% Zinn
enthalten.
[0010] Vorzugsweise enthalten die Werkstoffe 33 bis 45 Gew.% Palladium, 25 bis 40 Gew.%
Silber, 20 bis 30 Gew.% Gold, 0,01 bis 1 Gew.% Iridium und/oder Osmium und entweder
0,5 bis 4 Gew.% Blei oder 0,5 bis 2 Gew.% Blei und 0,2 bis 2 Gew.% Zinn.
[0011] Diese Werkstoffe zeigen überraschenderweise eine sehr gute Anlaufbeständigkeit, d.h.
sie sind resistent gegen Fremdschichtenbildung, trotz eines Goldgehaltes unter 33
Gew.%, besitzen eine sehr hohe Verschleißbeständigkeit und erfahren keine Erhöhung
des elektrischen Übergangswiderstandes bei längerer Auslagerung bei 125
0 C. Außerdem lassen sie sich leicht auf Unedelmetallträger mit einer Nickelzwischenschicht
aufplattieren.
[0012] Folgende beispielhafte Legierungszusammensetzungen zeigten diese günstigen Eigenschaften:


1. Werkstoffe für Schwachstromkontakte, insbesondere für Steckverbindungen und Schleifkontakte,
die in dünner Schicht über eine Nickelzwischenschicht auf einen Träger aus einem Unedelmetallwerkstoff
aufgebracht sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie 33 bis 50 Gew.% Palladium, 18 bis 48 Gew.% Silber, 19 bis 33 Gew.% Gold, 0,01
bis 1 Gew.% Iridium und/oder Osmium und entweder 0,5 bis 5 Gew.% Blei oder 0,5 bis
3 Gew.% Blei und 0,1 bis 3 Gew.% Zinn enthalten.
2. Werkstoffe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie 33 bis 45 Gew.% Palladium, 25 bis 40 Gew.% Silber, 20 bis 30 Gew.% Gold, 0,01
bis 1 Gew.% Iridium und/oder Osmium und entweder 0,5 bis 4 Gew.% Blei oder 0,5 bis
2 Gew.% Blei und 0,2 bis 2 Gew.% Zinn enthalten.