Inhaltsverzeichnis. Einführung 1. 1 Grundbegriffe zu elektrischen Kontakten V. Behrens

Transkript

1 Inhaltsverzeichnis 1 1 Grundbegriffe zu elektrischen Kontakten V. Behrens 1.1 Einleitung 1.2 Der geschlossene Kontakt 1.3 Der reibende Kontakt 1.4 Der öffnende Kontakt 1.5 Der schließende Kontakt 1.6 Der offene Kontakt 1.7 Kontakte in verschiedenen Medien 1.8 Kontakteigenschaften und Statistik 2 Gold- und Platinwerkstoffe für niedrige und mittlere elektrische Belastungen R. Paulsen Einleitung Verfügbarkeit und Eigenschaften der Werkstoffe Gold, Palladium, Platin und Silber Gold Palladium Platin Silber Anwendungsbezogene Kontaktwerkstoff-Eigenschaften Schaltkontakte Gleitkontakte Monolithisch einsetzbare Kontaktfedern auf Edelmetallbasis Steckkontakte Zusammenfassung und Aussicht 3 Herstellverfahren und Prüfungen von Kontaktschichten in der Nachrichtentechnik R. Paulsen Herstellverfahren Walzplattierverfahren Plattenplattierung Kaltwalzplattieren Sonderverfahren Feuerverzinnung Mehrschichtplattierungen von Kontaktprofilen Galvanische Beschichtungen Vakuumtechnische Beschichtung

2 Wesentliche Unterschiede zwischen den Beschich tungsverfahren und Vergleich der Schichteigenschaften Prüfverfahren für Kontakthalbzeuge und Teile DIN IEC DIN / - 37 DIN IEC DIN EN VG Schichtdickenmessung Oberflächenrauhigkeit Oberflächenreinheit Härte Duktilität Elektrische Leitfähigkeit Kontaktwiderstand Schaltkontaktprüfung Prüfung mechanischer Verschleiß Korrosionsprüfungen Zusammenfassung und Aussicht Kontaktträgerwerkstoffe auf Kupferbasis G. Müller und U. Hoffmann Grundlagen Die Wechselwirkung zwischen mechanischen und elektrischen Eigenschaften Naturharte Werkstoffe Ausscheidungsverfestigende Werkstoffe Dispersionsverfestigte Werkstoffe Physikalische Eigenschaften Mechanische Eigenschaften Federbiegegrenze Biegewechselfestigkeit Verhalten unter thermischer Beanspruchung Entfestigungsverhalten Relaxationsverhalten Biegeverhalten Korrosionsverhalten Verzinnung Fügeverfahren Zusammenfassung 5 Kontaktträgerwerkstoffe auf Eisenbasis G. Sedlmayr und J. Ulmer 5.1 Einleitung 5.2 Kontaktträgerwerkstoffe auf Eisenbasis 5.3 Legierungen auf Nickel- / Kobalt-Basis 5.4 Werkstoffe mit besonderen physikalischen Eigenschaften

3 Thermobimetalle Formgedächtnislegierungen Steckverbinderkontakte der Elektrotechnik und Elektronik J. Horn 6.1 Anwendungsgebiete von Steckverbindern 6.2 Ausführungsformen von Steckverbindern Prinzipieller Aufbau eines Steckverbinders Leiterplattensteckverbinder Flach- und Rundsteckverbinder Sockel und Fassungen Nullkraftsteckverbinder Montagearten 6.3 Funktionelle Anforderungen an Steckverbinder Elektrisches Verhalten Mechanisches Verhalten Konstanz der funktionellen Eigenschaften 6.4 Prinzipieller Aufbau und Funktion eines Steckverbinderkontaktes 6.5 Funktionelle Kenngrößen von Steckverbinderkontakten Kontaktdurchgangswiderstand Anschlusswiderstand Widerstand des Kontaktkörpers Kontakt-Engewiderstand Fremdschichtwiderstand Strombelastbarkeit von Steckverbinderkontakten Strombelastbarkeit der Kontaktzone Stationäre Strombelastbarkeit von Kontaktsystemen Derating-Kurven mehrpolige Steckverbinder Steck- und Ziehkraft; Verschleißverhalten 6.6 Werkstoffe und Beschichtungen für Steckverbinderkontakte Basiswerkstoffe Beschichtungen von Steckverbinderkontakten Überblick zu Schichtwerkstoffen und Beschichtungsverfahren Edelmetallbeschichtungen Nicht-Edelmetallbeschichtungen Anwendungsbeispiele für schaltende Kontakte in der Informationstechnik W. Schmitt, F. Kaspar und V. Behrens Definition der Informationstechnik Anforderungen an das Kontaktsystem Kontaktschichten für Schaltkontakte der Informationstechnik Gold Silber Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium Leitfähige Kunststoffe

4 Kontakttypen Kontaktniete Miniprofile Geprägte Kontakte Schnappscheiben Herstellung von Kontaktschichten Herstellung aus der festen Phase: Walzplattieren Galvanische Abscheidung Beschichtung aus der Gasphase: Sputtern Leitfähige Kunststoffe Gedruckte leitfähige Pasten Kontaktdesign Kontaktdesign eines Einzelkontaktes Kontaktdesign eines Doppelkontaktes Kontaktzuverlässigkeit Mechanismen für Kontaktstörungen Korrosion Verschärfung der Korrosion bei anliegender Spannung Kleinklima Beispiele für Schaltkontakte in der Informationstechnik Positionsschalter Tasten Schnappscheiben auf Leiterplatten Folientastatur Relais Telekomrelais Reedrelais Mikromechanisches Relais Kontaktwerkstoffe auf Silberbasis P. Braumann Silber und Silberlegierungen Feinsilber Silber-Legierungen AgNi 0,15 (Feinkornsilber) und AgCu Weitere Silber-Legierungen Verbindungstechnik Physikalische und technische Eigenschaften Kontakt- und Schalteigenschaften sowie Anwendungen 8.3 Silber-Verbundwerkstoffe Silber-Nickel-Verbundwerkstoff (Ag/Ni) Herstellung Verbindungstechnik Physikalische Eigenschaften Kontakt- und Schalteigenschaften sowie Anwendungen Silber-Metalloxid-Verbundwerkstoffe Herstellung über die Pulvermetallurgie Innere Oxidation Physikalische Eigenschaften von Silber-Metalloxid

5 Kontakt- und Schalteigenschaften Silber-Kohlenstoff-Verbundwerkstoff (Ag/C) Herstellung Physikalische Eigenschaften Kontakt- und Schalteigenschaften Silber-Verbundwerkstoffe Ag/W, Ag/WC und Ag/Mo Herstellung Physikalische Eigenschaften Kontakt- und Schalteigenschaften Silber-Verbundwerkstoffe Ag/WC/C Verbindungstechniken für elektrische Kontakte G. Sedlmayr Mechanische Verbindungsverfahren Löten von elektrischen Kontakten Hartlote auf Silberbasis Flussmittel Flussmittelfreie Lote Positionierung der Kontakte Lötverfahren für Kontaktwerkstoffe Flammlöten Ofenlötung direkte und indirekte Erwärmung Widerstandslöten Induktionslöten Schweißen von elektrischen Kontakten Schweißverfahren für Teile und Halbzeuge Kaltpressschweißen Nietkaltschweißen Pressstumpfschweißen - Nietwarmschweißen Widerstandsschweißen von Kontaktplättchen und Profilabschnitten Buckelschweißen Plättchenaufschweißen Kontaktschweißen mit vertikaler Drahtzuführung Profilabschnittschweißen Kurzzeit-Abbrennstumpfschweißen / Perkussionsschweißen Schallschweißen Laserschweißen Elektronenstrahlschweißen Sonderschweißverfahren Kontaktteile aus Halbzeugen Prüfverfahren zur Qualitätssicherung in der Verbindungstechnik Qualitätsprüfung Qualitäts-Überwachung Qualitätsregelung

6 10 Prüfung von elektrischen Kontakten der Energietechnik P. Braumann Kontakt- und Schalteigenschaften als Systemgröße Werkstoffprüfungen und Geräteprüfungen Werkstoffkundliche Untersuchungsverfahren Gefügeuntersuchungen sonstige Messverfahren Messgrößen bei der Prüfung des Schaltverhaltens Einschaltvorgang Stromführungsphase Ausschaltvorgang Prüfungen mit Modellschaltern Einschaltprüfstand Ausschaltprüfstand Prüfungen in serienmäßigen Motorschaltern Normen Besonderheiten der Prüfung von Kontaktwerkstoffen Analyse der Ein- und Ausschaltvorgänge Mess- und Steuerkreis Analyse der Einschaltvorgänge Prelldiagramm Schalt-Synchronismus Phasenfolge und Schließverzug Energieumsatz beim Prellen Anwendung der Einschaltanalyse bei der Kontaktwerkstoffentwicklung Analyse der Ausschaltvorgänge Schaltsynchronismus Phasenfolge und Öffnungsverzug Lichtbogenenergie Spezifischer Ausschaltabbrand 11 Anwendungsbeispiele für elektrische Kontakte in der Energietechnik V. Behrens und E. Vinaricky Steuer- und Regeltechnik Niederspannungs-Energietechnik Motorschalter Schutzschalter Mittel- und Hochspannungs-Energietechnik Allgemeines Vakuumschalter Vakuumschütze Vakuumleistungsschalter Hochspannungs-Leistungsschalter

7 12 Schaltkontakte im Kraftfahrzeug Th. Schöpf und J.Weiser Einleitung Anforderungen an die Lebensdauer von Kfz-Relais Elektrische Lastarten in Kraftfahrzeugen und resultierende Anforderungen an das Schaltgerät Betrieb von Relais unter den Einsatzbedingungen von Kraftfahrzeugen Aspekte zur Durchführung von Lebensdauerprüfungen Verschiedene Kontaktwerkstoffe in klassischen Relaisanwendungen im Kraftfahrzeug Motorlast Blinkerlampenlast Scheinwerfer-Lampenlast Schaltkontakte im 42 V PowerNet Lastgrenzkurve Quasistatische Lichtbogencharakteristiken (U-I-Kennlinien) Lichtbogendauer bei verschiedenen Kontaktkonfigurationen und Belastungen Kontaktwerkstoffe 13 Elektrische Kontakte und Schadstoffe ein Überblick V. Behrens Schadstoffe in Schaltgeräten und Komponenten Kontaktwerkstoffe Silber / Cadmiumoxid (Ag/CdO) Cadmiumhaltige Goldlegierungen Silber / Nickel (Ag/Ni) Quecksilber (Hg) Weitere Kontaktwerkstoffe Lote Hartlote Weichlote Trägerwerkstoffe Kupfer-Beryllium (Cu-Be) Blei (PB) als Zusatz zu Metallen Schalt- und Isoliermedien Kunststoffe Gesetzliche Beschränkungen Behandlung von Schadstoffen auf Ebene der Europäischen Union Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) EU-Altautoverordnung (ELV) EU-Elektro- und Elektronik-Altgeräteverordnungen (WEEE und ROHS) EU-REACH-Verordnung

8 Regelungen außerhalb der EU Schweiz China Korea Japan USA Regelungen in der Industrie Oberflächenanalytische Methoden zur Aufklärung von Funktionsstörungen elektrischer Kontakte J. Fischer-Bühner Übersicht und Gemeinsamkeiten der Methoden Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Elektronenstrahlmikroanalyse (ESMA, EDX, WDX) Abbildung mit dem REM Elementaranalyse im REM mittels ESMA: Messprinzip bei EDX / WDX EDX / WDX im REM: Möglichkeiten und Grenzen Augerelektronenspektroskopie (AES) Messprinzip der Auger-Analyse AES: Möglichkeiten und Grenzen Photoelektronenspektroskopie (ESCA, XPS) Messprinzip bei ESCA ESCA: Möglichkeiten und Grenzen Glimmentladungsspektroskopie (GDOS) Messprinzip der GDOS-Analyse GDOS: Möglichkeiten und Grenzen Organisation und Vergabe einer Analyse Stichwortverzeichnis Autorenverzeichnis