DE943001C

DE943001C - Arrangement for preventing transfer resistances on contacts made of silver or silver alloys, which are formed as a result of the reaction between the hydrogen sulfide in the air and the silver

Info

Publication number: DE943001C
Application number: DES27991A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Heinz Gruess
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1952-04-06
Filing date: 1952-04-06
Publication date: 1956-05-09

Description

Anordnung zum Verhindern von Übergangswiderständen an aus Silber oder Silberlegierungen bestehenden Kontakten, welche sich infolge der Reaktion zwischen dem Schwefelwasserstoff der Luft und dem Silber bilden Es ist bekannt, daß Silberkontakte, wie sie in einer sehr großen Zahl in der Fernmeldetechnik, z. B. in Fernsp.rechvermittlungs- oder -verstärkerämtern" angewendet werden, im Laufe ihrer Benutzungszeit durch Spuren von Schwefelwasserstoff, die sich in der Atmosphäre befinden, eine sehr stark störende Anlaufschicht von Schwefelsilber erhalten, die einen Übergangswiderstand zur Folge bat, der bei den in Frage kommenden geringen Spannungen zu erheblichen Beeinträchtigungen der Funktion der führt. Man hat daher die in der Luft enthaltenen Verunreinigungen, Feuchtigke.iten und. chemisch lösbaren Substanzen z. B. durch einen hermetischen Abschluß von den entsprechenden Bauelementen ferngehalten. Weiterhin ist es bekannt, die Silberkontakte durch Edelmetallegierungen zu ersetzen., die das Ankaufen in stark verdünnten Wasserstoffatmosphären nicht oder nicht in diesem Maße aufweisen. Die Einführung derartiger E.delmetallkantakte, insbesondere aus Palladium, ist jedoch wegen des mindestens 3ofach höheren Preises dieser Edelmetalle wirtschaftlich. nicht tragbar und wird nur in Fällen besonders großer Korrosionswirkung der Atmosphäre, z. B. in: der Nähe von chemischen Betrieben oder in Fällen angewendet, in denen eine besonders übergangswiderstandsfreie Schaltung an Kontakten od. dgl. erfolgen muß. Durch eingehende Versuche an Modellen und in der Praxis hat sich erwiesen, daß sich Silber in Atmosphären, die vollständig frei von Schwefelwasserstoff sind, unabhängig von dem Gehalt an sonstigen Verunreinigungen, wie Schwefeldioxyd oder Gasen, die von Isolierwerkstoffen in nennenswerter Konzentration abgegeben werden, als Kontaktwerkstoff einwandfrei und hinsichtlich des Kontaktübergangswiderstandes besser als alle üblichen Kontaktwerkstoffe verhielt. Desgleichen konnte nachgewiesen werden, daß die Reaktion zwischen, Schwefelwasserstoff und. Silber, die zur. Bildung der schädlichen Übergangswiderstände infolge Bildung von Sälbersulfidschichten führt, sich nur abspielt, wenn neben dem Schwefelwasserstoff Sauerstoff in ausreichender Konzentration und Wasserdampf in einer relativen Feuchtigkeit von to % vorhanden ist.Arrangement to prevent contact resistance from silver or Silver alloys existing contacts, which arise as a result of the reaction between form the hydrogen sulfide in the air and the silver It is known that silver contacts, as they are in very large numbers in telecommunications, e.g. B. in telephone exchange or amplifier offices "are applied in the course of their usage time through tracks of hydrogen sulphide, which is in the atmosphere, is a very annoying one Tempering layer of sulfur silver obtained, which results in a contact resistance asked that the low voltages in question lead to considerable impairments the function of the leads. One has therefore the impurities contained in the air, Humidity and. chemically soluble substances such. B. by a hermetic Completion kept away from the corresponding components. It is also known to replace the silver contacts with precious metal alloys strongly diluted hydrogen atmospheres not or not to this extent. The introduction of such E.delmetallkantakte, especially made of palladium, is, however economical because of the at least 3 times higher price of these precious metals. not portable and is only used in cases of particularly high corrosive effects of the atmosphere, z. B. in: near chemical plants or in cases where a particularly transition resistance-free circuit on contacts or the like. Take place got to. Through in-depth experiments on models and in practice It has been shown that silver can be found in atmospheres that are completely free of hydrogen sulfide are, regardless of the content of other impurities such as sulfur dioxide or gases released by insulating materials in significant concentrations are flawless as a contact material and in terms of contact resistance behaved better than all common contact materials. The same could be proven be that the reaction between, hydrogen sulfide and. Silver used for. education which leads to harmful contact resistances as a result of the formation of Sälber sulphide layers, only takes place when, in addition to the hydrogen sulfide, there is sufficient oxygen Concentration and water vapor present in a relative humidity of to% is.

Man kann .daher verschiedene Wege beschreiten, .um die störenden Sälbersulfidschichten äuf Silberkontaktflächen zu vermeiden. So wird z. B. der Sauerstoff aus der Atmosphäre restlos entfernt. In diesem Fall kann das schwefelwasserstoffhaltige umgebende Gas auch höhere Feuchtigkeit enthalten, ohne daß es zur Bildung von Silbersulfidschichten auf den Kontaktflächen kommt. Dieses Verfahren ist jedoch nur in Ausnahmefällen zweckmäßig oder wirtschaftlich. Es läßt sich z. B. anwenden, indem man Gefäße, in denen die Silberkontakte vor dem Angriff von Schwefelwasserstoff geschützt werden müssen, mit einer beliebigen Gasart, die völlig frei von Sauerstoff ist, künstlich beladet.One can therefore tread different paths around the disturbing sälber sulphide layers Avoid silver contact surfaces. So z. B. the oxygen from the atmosphere completely removed. In this case, the surrounding gas containing hydrogen sulfide also contain higher moisture levels without causing the formation of silver sulfide layers comes on the contact surfaces. However, this procedure is only available in exceptional cases expedient or economical. It can be z. B. apply by placing vessels in which protect the silver contacts from attack by hydrogen sulfide must be artificially made with any kind of gas that is completely free of oxygen loaded.

Wesentlich vorteilhafter ist jedoch die Anwendung der normalen atmosphärischen Luft, die man zum Ausschluß jeder Reaktion zwischen Schwefelwasserstoff und den Silberkontakten entweder so gut wie möglich trocknet oder so gut wie möglich vom Schwefelwasserstoff befreit. Das Trocknen der zur Anwendung kommenden. Gasatmosphäre geschieht in bekannter Weise durch Beheizung, vorzugsweise elektrische Beheizung, oder durch Verwendung üblicher Trockenmittel, z. B. Silicagel, die in Form von Filtersätzen -in den künstlich, bewegten Gasstrom geschaltet werden: Der Vorteil der Anwendung von Trockenmitteln an Stelle der Absorption des Schwefelwasserstoffs beruht darin, daß die Reinigung nicht derartig gründlich zu er-.folgen braucht wie .im Falle der Absorption des Schwefelwasserstoffs. Es ist festgestellt worden, daß Luft mit einem Gehalt von io-7 Teilen Schwefelwasserstoff eine Reaktionsgeschwindigkeit mit Silberoberflächen aufweist, die im Falle der Trocknung auf io % relativer Feuchtigkeit um viele Größenordnungen geringer war als bei Anwesenheit der natürlichen Feuchtigkeit von 5o bis 700/0. Der Nachteil der Anwendung von Trockenmitteln beruht darauf, daß bei den üblichen Gehalten der Luft der Wasserdampf die Filter verhältnismäßig schnell verbraucht und sie ersetzt oder regeneriert werden müssen, um die Silbersulfidbildung mit Sicherheit zu verhindern.However, it is much more advantageous to use the normal atmospheric one Air, which is used to preclude any reaction between hydrogen sulfide and the Silver contacts either dries as well as possible or degrades as well as possible Freed hydrogen sulfide. The drying of the applied. Gas atmosphere happens in a known manner by heating, preferably electrical heating, or by using conventional desiccants, e.g. B. silica gel, which comes in the form of filter sets -to be switched into the artificially moving gas flow: The advantage of the application of desiccants instead of the absorption of hydrogen sulfide is based on cleaning does not have to be as thorough as in the case of the Absorption of hydrogen sulfide. It has been found that air with a Content of 10 -7 parts of hydrogen sulfide a reaction rate with silver surfaces has, which in the case of drying to io% relative humidity by many orders of magnitude was lower than in the presence of natural moisture from 50 to 700/0. The disadvantage of using desiccants is based on the fact that with the usual If the air kept the water vapor consumed by the filter relatively quickly and they must be replaced or regenerated to ensure silver sulfide formation to prevent.

Demgegenüber äst die Absorption. des Schwefelwasserstoffs aus normalen Atmosphären, in denen . ein Gehalt von io-9 bis io-i9 VolumteilenSchwefelwasserstoff nachweisbair- ist, insofern vorteilhaft; als wirksame Filter infolge dieser .geringen Konzentration sich praktisch überhaupt nicht verbrauchen, andererseits ist es aus Gründen mangelnder Reaktionsfähigkeit äußerst schwierig, den Sch*Wefelwasserstoff@gehalt genannter Konzentration an Filterstoffen restlos zu binden. Alle .in der Technik zur Absorption des Schwefelwasserstoffs benutzten Filtermaterialien, wn,e Eisen, Oxyd, Kupfer, Blei und ähnliche auf Sehwefeliwasserstoff spezifisch ansprechende Stoffe, ergeben bei Konzentrationen von io-9 bis io-10 Teilen Schwefelwasserstoff keine quantitative Reaktion. Dies Siegt Bim wesentlichen an dem sehr geringen Unterschied der Wärmetönung zwischen den Oxyden und Sulfiden dieser Metalle.In contrast, the absorption eats. of hydrogen sulfide from normal Atmospheres in which. a content of 10 -9 to 10 -19 parts by volume of hydrogen sulfide verweisbair- is advantageous in this respect; as an effective filter as a result of this Concentration practically does not use itself up at all, on the other hand it is over Due to a lack of reactivity, it is extremely difficult to determine the Sch * Wefelwasserstoff @ content to bind the mentioned concentration of filter materials completely. All in technology filter materials used to absorb hydrogen sulfide, wn, e iron, Oxide, copper, lead and the like specifically responding to hydrogen sulfide Substances produce hydrogen sulfide at concentrations of 10 -9 to 10 -10 parts no quantitative response. This largely wins over the very small difference the warmth between the oxides and sulphides of these metals.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist nun dadurch gekennzeichnet, daß zum Absorbieren der in das Gehäuse der Kontakte von außen eindringenden schädlichen Gase ün unmittelbarer Nähe der Öffnungen und Fugen Schichten von; begierig Schwefelwasserstoff :aufnehmenden Metallen oder Metalloxyden vorgesehen sind.The arrangement according to the invention is now characterized in that to absorb the harmful ones penetrating into the housing of the contacts from the outside Gases in the immediate vicinity of the openings and joints layers of; eager hydrogen sulfide : absorbing metals or metal oxides are provided.

Bei genügend dichtem A'bschluß zwischen den trennbaren Teilen eines die Kontakte aufnehmenden Gehäuses, z. B. der Grundplatte und der Haube eines Schaltschrankes, wird; somit der Schutz der Kontakte gegen eindiffundierende oder einströmende schwefelwasserstoffhaltige Luft dadurch gewährleistet, daß die Spalte zwischen den nicht völlig dichten Gehäuseteilen durch Schichten von begierig Schwefelwasserstoff -aufnehmenden Metallen oder auch -oxydeny beispielsweise galvanisch m einer Stärke von etwa io ,u, derart ausgekleidet wenden, daß der eindringende Schwefelwasserstoff an den empfindlich reagierenden Oberflächen abgefangen wird. Dabei wird die Tiefe derartiger Spaltflächen zwischen den Gehäuseteilen eine Größe aufweisen, die die Größe der jeweiligen. Spaltweite nach Möglichkeit um das iofache übertrifft.With a sufficiently tight seal between the separable parts one the housing receiving the contacts, e.g. B. the base plate and the cover of a control cabinet, will; Thus the protection of the contacts against diffusing or flowing hydrogen sulphide Air ensures that the gap between the not completely tight housing parts by layers of eagerly hydrogen sulfide-absorbing metals or else -oxydeny, for example, galvanically m a thickness of about io, u, lined in this way apply that the penetrating hydrogen sulfide to the sensitive reacting Surfaces being intercepted. The depth of such gap areas is between the housing parts have a size that is the size of the respective. Gap width if possible by a factor of 10.

Durch konstruktive Maßnahmen ist dafür Sorge zu tragen, daß die Spaltweiten an verschiedenen Stellen einigermaßen gleich groß sind; so daß die sich einstellenden Gasströmungen über die gesamte Spaltlänge gleichmäßig sind.Constructive measures must be taken to ensure that the gap widths are more or less the same size in different places; so that the self-adjusting Gas flows are uniform over the entire length of the gap.

Zweckriiäßig ist es, die Bauelemente derart anzuordnen, daß die zu schützenden Silberkontakte .im einziehenden Gasstrom, die Bauelemente, die Schwefelwasserstoff abgeben können, wie Gummikabel oder andere Isoliermaterialien, die Schwefel als Verunreinigung enthaltene können, im ausziehenden Gasstrom liegen.It is expedient to arrange the components in such a way that the to protective silver contacts. in the drawing gas stream, the components, the hydrogen sulfide such as rubber cables or other insulating materials that contain sulfur as Contamination may be contained in the extracting gas stream.

Die zu schützenden Kontakte brauchen nicht in ,ihrer Gesamtheit in einem Gehäuse (Schaltschrank) zus:ammengefaßt zu sein. Sie können ebensogut bei aufgeteilter Anordnung als einzeln oder gruppenweise zusammengefaßte Kontaktsätze vor dem Angriff des etwa vorhandenen Schwefelwasserstoffs gemäß der Erfindung geschützt werden. Wie die Fig. i erkennen läßt, erhalten dann die auf Schaltfedern i i angeordneten Kontakte es ein rohrförmiges Schutzgehäuse 13, welches zweckmäßig starr an einer der Kontaktfedern befestigt ist und eine einseitige Öffnung 1q. aufweist, durch die die andern Kontaktfedern hineinragen. Die Innenwandung des Rohres ist mindestens zum Teil zweckmäßig an der offenen Seite mit einer dünnen Silberschicht überzogen, die Schwefelwasserstoff aus der Atmosphäre bei der langsamen Diffusion ins Innere des Rohres vollständig absorbiert, so daß die an dem geschlossenen Ende des Rohres befindlichen Silberkontakte vor der Einwirkung des Schwefelwasserstoffs grundsätzlich geschützt sind,.The contacts to be protected do not need to be in their entirety to be combined in a housing (switch cabinet). You might as well be at split arrangement as individually or in groups combined contact sets protected from attack by any hydrogen sulfide present according to the invention will. As can be seen in FIG. I, those arranged on switching springs i i are then obtained Contacts it a tubular protective housing 13, which is expediently rigid at one of the contact springs is attached and a one-sided opening 1q. having, through which the other contact springs protrude. The inner wall of the pipe is at least partially expediently on the open side with a thin layer of silver coated the hydrogen sulfide from the atmosphere during the slow diffusion completely absorbed into the interior of the tube, so that the at the closed end silver contacts on the tube before the action of hydrogen sulfide are fundamentally protected.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsart, bei der das Schutzröhrchen 23 zusammen mit der dieses tragenden Feder 2r aus einem Blechstreifen. gerollt worden ist. An der Seite der Silberkontakte 22 wird; das Röhrchen durch einen abnehmbaren Verschlußdeckel25 geschlossen, nach dessen Entfernung die Relaiskontakte sich leicht justieren lassen.Fig. 2 shows an embodiment in which the protective tube 23 together with the spring 2r supporting this from a sheet metal strip. has been rolled. At the side of the silver contacts 22 becomes; the tube through a removable cap25 closed, after the removal of which the relay contacts can be easily adjusted.

Eine andere Ausführungsform zeigt die Fig. 3, bei der das Röhrchen 33 eine Ausbildung in der Art von Nut und Feder zeigt und sich auf eine der Kontaktfcderstreifen 3 i, die es schützen soll, aufschieben läßt. Durch eingeprägte Nocken im Röhrchen und im Federteil läßt sich eine genügende feste Verklinkung des aufgeschobenen Röhrchens ermöglichen. Beide Formen erlauben die ungehinfierte Justierung der Kontakte 32.Another embodiment is shown in FIG. 3, in which the tube 33 shows a tongue-and-groove design and is applied to one of the contact strip strips 3 i, which is supposed to protect it, can be postponed. By embossed cams in the tube and in the spring part there can be a sufficient firm latching of the pushed-on tube enable. Both forms allow the contacts 32 to be adjusted in an unimpaired manner.

Das rohrförmige Schutzgehäuse kann gemäß der weiteren Erfindung ganz oder teilweise aus durchsichtigem Thermoplast hergestellt werden, wobei nur der hintere Teil innen mit der Reaktionsschicht versehen wird, so daß das Arbeiten der Federn von vorn zu beobachten ist. Abweichend von der oben beschriebenen Ausführung des Schutzgehäuses mit Anwendung einer inneren Silberschicht kann die Einrichtung auch so ausgeführt werden, daß als Reaktionsflächen d ie Relaisfedern selbst ausgebildet werden, die ja der Forderung nach engen Kanälen, bis zum Kontakt hin an sich bei geeigneter Ausgestaltung schon genügen können. Man wird dabei also die Relaisfedern selbst beispielsweise mit einem Schwefelwasserstoff begierig absorbierenden Stoff (z. B. Silber) überziehen. Das Schutzgehäuse selbst braucht dann unter Umständen nicht mehr besonders behandelt zu werden und dient nur noch als Abschluß.The tubular protective housing can according to the further invention entirely or partially made of transparent thermoplastic, with only the rear part is provided with the reaction layer on the inside, so that the working of the Feathers can be observed from the front. Deviating from the design described above the protective housing with the application of an inner layer of silver can make the device can also be designed so that the relay springs themselves are designed as reaction surfaces that meet the demand for narrow channels, right up to the point of contact suitable design can already suffice. So one becomes the relay springs even, for example, with an avidly absorbent substance (e.g. silver) plating. The protective housing itself then needs under certain circumstances no longer to be specially treated and only serves as a conclusion.

Die Fig. q. zeigt die Konstruktion eines flanschartigen Schutzes für Kontakte an Drehschaltern. Zwei kreisförmige Bleche 41, 42 umgeben einen Drehschalter 43 mit den Kontakten q.q.. Durch Versilberung der Flächen in der Nähe von Öffnungen., durch die Gas in das Innere der Schutzflansche eindringen kann, wird in der beschriebenen Weise der Schwefelwasserstoff absorbiert, so daß er nicht an die zu schützenden Kontakte gelangen kann.The Fig. Q. shows the construction of a flange-like protection for Contacts on rotary switches. Two circular plates 41, 42 surround a rotary switch 43 with the contacts q.q .. by silver-plating the surfaces near openings., through which gas can penetrate into the interior of the protective flanges is described in the Way the hydrogen sulfide is absorbed, so that it does not reach the to be protected Contacts can get.

Neben den Relaiskontakten, die z. B. in S@el'bstanschlußämtern zur Herstellung einer einzigen Sprechverbindung in großer Zahl notwendig sind, können, in ähnlicher Weise auch die Schalter von Wählern sowie sämtliche notwendige Silberkontakte untergebracht .und geschützt werden.In addition to the relay contacts that z. B. in S @ el'bstanschlussämtern for It is necessary to establish a single voice connection in large numbers, in a similar way the switches of the voters and all the necessary silver contacts housed and protected.

Der Vorteil der Anwendung der Körrosionsschutzein.richtung gemäß der Erfindung ist in erster Linie darin zu erblicken, d:aß ein störungsfreier Betrieb von Fernmeldeanlagen mit Silberkontakten in gewöhnlicher Atmosphäre ermöglicht und die Anwendung wesentlich teurer Edelmetallkontakte vermieden wird. Die völlige Freiheit von Übergangswiderständen an Silberkontakten, dlie auf die genannte Art geschützt sind, hat dazu geführt, im Betrieb relativ teure Verfahren des künstlichen Frittens der im Zuge einer Sprechverbindung liegenden Silberkontakte überflüssig zu machen. Es hat sich ferner er-geben, daß bei Abhebekontakten der Kontaktdruck zur Herstellung einer übergangswiderstandsfreien Schaltung erheblich vermindert werden konnte, wodurch .die Ersteliungskosten sowie die Betriebskosten von. Fernmeldeanlagen und die vom Kontaktdruck stark abhängige Abnutzung der Kontakte wesentlich vermindert werden konnte. Auf diese Weise werden die Mehrkosten für den Kontaktschutz mehrfach eingespart. Ein weiterer Vorteil der Anordnung isst ein relativ wirksamer Schutz der empfindlichen Kontakte vor Verschmutzen durch. Staub.The advantage of using the anti-corrosion device according to The invention is primarily to be seen in the trouble-free operation of telecommunications systems with silver contacts in an ordinary atmosphere and the use of much more expensive precious metal contacts is avoided. Complete freedom by contact resistances on silver contacts, dlie protected in the aforementioned way are, has resulted in the operation of relatively expensive artificial frying processes to make the silver contacts lying in the course of a voice connection superfluous. It has also been found that, in the case of lifting contacts, the contact pressure for production a contact resistance-free circuit could be significantly reduced, whereby . the creation costs as well as the operating costs of. Telecommunication systems and the from Contact pressure strongly dependent wear of the contacts can be significantly reduced could. In this way, the additional costs for contact protection are saved several times. Another advantage of the arrangement is a relatively effective protection of the sensitive Contacts from soiling through. Dust.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement to prevent contact resistance on contacts made of silver or silver alloys, which are due to the This creates a reaction between the hydrogen sulphide in the air and the silver characterized, d.ass to absorb the in, the housing of the contacts from the outside penetrating harmful gases in the immediate vicinity of the openings and joint layers of metals or metal oxides eagerly absorbing hydrogen sulfide are.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the surfaces with layers of metals or metal oxides eagerly absorbing hydrogen sulfide, for example galvanically in a strength of about io, u, are occupied.

3. Arrangement according to claim i or 2, characterized in that the housing is a Schalbschr.ank. q .. Arrangement according to claim 3, characterized in that the control cabinets are arranged in such a way, d.aß the hydrogen sulfide releasing components, z. B. rubber cable, in the extending, the contacts, however, are in the drawing air or gas flow. 5. Arrangement according to claim i or 2, characterized in that the housing is a shielding cap containing individual contacts or small groups of contacts, through the opening attached to one side of which the contacts are actuated. 6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the depth of the shielding cap relative to the width of its opening is at least 2: i. 7. Arrangement according to claim i or 2, - characterized in that the shielding cap is wholly or partially made of transparent thermoplastic. B. Arrangement according to claim 5, characterized in that the shielding cap is designed as a tube which is open on one side and encloses one of the contact-bearing springs, into which further contact springs protrude, if necessary, the actuation of these contacts taking place by acting on the springs outside the tube which is open on one side. G. Arrangement according to Claim 5, characterized in that the springs carrying the contact are themselves coated with a metal or metal oxide which eagerly absorbs hydrogen sulfide. ok Arrangement according to claim i or one of the preceding claims, characterized in that silver, copper or lead in extremely fine distribution is used as the metal eagerly absorbing hydrogen sulfide. i i. Arrangement according to claim 8, characterized in that the silver layers serving for absorption are separated from the silver surfaces serving as contact by surfaces on which surface diffusion of silver sulfide does not take place. Cited publications: German Patent No. 698 735; U.S. Patent No. 2,447,753.