Vorteile von vergoldeten Kontakten und Silber-Kontakten

Bei elektrischen Drucktastern und verschiedenen anderen Schaltern, einschließlich Not-Aus-Schaltern, ist die Wahl des Kontaktmaterials entscheidend für die Gewährleistung einer optimalen Performance, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit. Gold und Silber gehören zu den meistverwendeten Materialien für Kontakte. Beide bieten spezielle Vorteile, wobei die Auswahl der am besten geeigneten Alternative von der jeweiligen Anwendung und den Betriebsbedingungen des Schalters abhängt. In diesem Blog werden die Vorteile von vergoldeten Kontakten im Vergleich zu Silber-Kontakten untersucht, besonders bei Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs) in einer Reihe von Anwendungen, von Schaltkreisen mit kleinen Signalen bis hin zu Industriemaschinen mit hohen Schaltlasten.

Automatisierte Maschinen mit Schaltern und Drucktastern als HMI. (Bildquelle: EAO)

Überblick über Silber- und vergoldete Kontakte

Silber-Kontakte

Silber ist ein außerordentlich leitfähiges Material, das sich ideal für den Einsatz in elektrischen Kontakten eignet - insbesondere bei Anwendungen mit hoher Leistung. Es wird häufig genutzt, wenn ein hoher Strombedarf besteht, z. B. bei Industriemaschinen, Betriebsschaltern und Geräteschaltern. Silber hat jedoch einen entscheidenden Nachteil: Es ist anfällig für Oxidation, wenn es Luft und Feuchtigkeit ausgesetzt ist. Diese Oxidation kann zu einem erhöhten Kontaktwiderstand führen, der letztlich die Kontaktzuverlässigkeit des Schalters im Laufe der Zeit beeinträchtigt, insbesondere bei geringer Last.

Vergoldete Kontakte

Gold besitzt eine bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosion auf und bietet eine hervorragende Leitfähigkeit bei niedrigen Spannungen. Wird Gold als Überzug auf ein Substrat wie Silber aufgetragen, verhindert es wirksam die Oxidation und sorgt so für eine saubere und stabile Verbindung über längere Zeiträume. Vergoldete Kontakte eignen sich besonders für Anwendungen mit kleinen Signalspannungen, bei denen es auf Präzision und Zuverlässigkeit ankommt, wie z. B. in der Signalverarbeitung, in Schalttafeln und in Audio-Video-Ausrüstung.

Für die Beschichtung von Kontakten ist Gold im Allgemeinen besser geeignet als Silber. (Bildquelle: EAO)

Performance-Vergleich: Vergoldete Kontakte und Silber-Kontakte

Hochspannungsanwendungen

Silberkontakte sind besonders effizient bei Anwendungen mit mittleren bis hohen Spannungen, typischerweise um die 20 V und darüber, bei Strömen von bis zu 10 A. Durch die Eignung für diese beachtlichen Lasten garantiert Silber sowohl einen effektiven als auch einen zuverlässigen Betrieb. Darüber hinaus wird Oxidation, die sich auf Silberkontakten bildet, häufig durch den starken Stromfluss „elektrisch beseitigt“, wodurch die Oxidationsschicht effektiv entfernt wird. Dank dieser selbstreinigenden Eigenschaft können Silberkontakte ihre Performance auch bei hoher elektrischer Last aufrechterhalten.

Typische Anwendungen:

• Schalter für Industriemaschinen
• Schalter für Hochleistungsgeräte
• Direktschaltkreise

Silber ist besser für Anwendungen mit höheren Spannungs- und Strompegeln geeignet. (Bildquelle: EAO)

Niederspannungsanwendungen

Für Anwendungen mit niedrigeren Spannungspegeln, wie Schaltkreise zur Signalverarbeitung und Spannungen unter ca. 20 V, sind Silberkontakte aufgrund ihrer Neigung zur Oxidation möglicherweise nicht ausreichend. Beim Betrieb mit niedrigen Strömen liegt an diesen Kontakten nicht genug Energie an, um die Oxidationsschicht zu durchdringen, was zu einem schwankenden Schaltverhalten führt. In diesen Fällen verfügen vergoldete Kontakte über einen erheblichen Vorteil. Gold ist inert und oxidationsbeständig, was zu einer sauberen Oberfläche beiträgt und ein zuverlässiges, niederohmiges Schalten auch bei niedrigeren Strömen und Spannungen gewährleistet.

Typische Anwendungen:

• Steuersignale für Maschinen
• Fernbediensysteme für den Außenbereich mit Not-Aus-Schaltern
• Schalter für Instrumente
• Audio- und Videogeräte

Vergoldete Kontakte eignen sich besser für Anwendungen mit geringerer Spannung und Stromstärke. (Bildquelle: EAO)

Vorteile von vergoldeten Kontakten

• Oxidationsbeständigkeit

Der Hauptvorteil von vergoldeten Kontakten liegt in ihrer außergewöhnlichen Beständigkeit gegenüber Korrosion und Oxidation. Im Gegensatz zu Silber-Kontakten, bei denen sich mit der Zeit eine Oxidationsschicht bildet, die den Kontaktwiderstand erhöhen kann, oxidiert Gold nicht. Aufgrund dieser Eigenschaft sind vergoldete Kontakte besonders wichtig bei Anwendungen mit kleinen Signalen, bei denen schon ein geringer Anstieg des Kontaktwiderstands die Funktion des Schaltkreises beeinträchtigen kann.

• Zuverlässigkeit in Umgebungen mit Verschmutzungen und Luftfeuchtigkeit

Vergoldete Kontakte eignen sich gut für den Einsatz in schwierigen Umgebungen mit Feuchtigkeit, Staub und verschiedene anderen Belastungen. Unter diesen Bedingungen neigen Silberkontakte dazu, schnell zu oxidieren, während die Leistungsfähigkeit von Goldkontakten unbeeinträchtigt bleibt. Folglich sind vergoldete Kontakte häufig die bevorzugte Option für Schalter, die in Außenanwendungen oder in der Industrie eingesetzt werden, wo sie Umweltbelastungen ausgesetzt sind.

• Schalten von Kleinsignalen

Vergoldete Kontakte sind ideal für Anwendungen mit niedrigen Spannungen und kleinen Strömen. Solche Anwendungen umfassen Regelsysteme, Präzisionsinstrumente und Audio-Video-Ausrüstung, bei denen die Erhaltung der Signalintegrität und die Vermeidung von Störungen aufgrund eines erhöhten Kontaktwiderstands von entscheidender Bedeutung sind.

Zusätzliche Vorteile von Kontakten aus einer homogenen Silber/Gold-Legierung

Einige High-End-Schalter verfügen über Schaltkontaktpillen, die vollständig aus einer speziellen Silber/Gold-Legierung bestehen. Dieses Design gewährleistet eine außergewöhnliche Performance in Anwendungen, die hochgradig zuverlässige Schalter mit einer Lebensdauer von Jahrzehnten und der Eignung für kleine (weniger als 17 V) ebenso wie große Schaltlasten erfordern. Besonders vorteilhaft ist diese Kontaktart in Umgebungen, in denen Feuchtigkeit und Umweltbelastungen zu Oxidation führen können. Beim Schalten von Signalen mit höherer Spannung, wie z. B. 110 VDC oder 250 VAC, bleibt die Integrität des Schaltkontakts gewahrt, da es keine Vergoldung gibt, die sich abnutzen kann. Folglich behält der Schalter seinen geringen Kontaktwiderstand und seine Oxidationsbeständigkeit bei und eignet sich somit für zukünftige Kleinsignal-Schaltanforderungen.

Je nach Spannung und Strom empfehlen sich unterschiedliche Kontaktserien für verschiedene Anwendungen. (Bildquelle: EAO)

Grenzen und Abwägungen

Kosten

Gold ist ein wertvolles Metall und die Beschichtung von Kontakten mit Gold erhöht die Produktionskosten. In Anwendungen mit hoher Last, in denen Silberkontakte ausreichen, sind die zusätzlichen Kosten für eine Vergoldung möglicherweise nicht gerechtfertigt. Bei Anwendungen mit kleinen und empfindlichen Signalen hingegen rechtfertigt die verbesserte Performance vergoldeter Kontakte oder sogar der hochentwickelten Kontakte aus einer homogenen Silber/Gold-Legierung häufig die zusätzlichen Kosten über die gesamte Lebensdauer des Schalters.

Kontakt

Lastbereich

Silber-Kontakte unterstützen höhere Lasten von bis zu 500 VAC. Bei vergoldeten Kontakten hingegen sind Spannung und Strom in der Regel begrenzt, mit maximal 24 VAC/VDC und 200 mA. Für eine optimale Performance muss das Kontaktmaterial daher unbedingt auf die elektrische Last einer Anwendung abgestimmt werden.

Fazit

Die Entscheidung für vergoldete oder Silber-Kontakte hängt von der Anwendung und den relevanten Umgebungsfaktoren eines Drucktasters oder Schalters ab. Silber-Kontakte eignen sich besonders für Einsätze mit hoher Leistung und hoher Last, bei denen sich Oxidation automatisch beheben lässt. Umgekehrt bieten vergoldete oder Kontakte aus einer homogenen Silber/Gold-Legierung für Kleinsignal-Anwendungen eine verbesserte Performance, indem sie die Oxidation minimieren und ein gleichmäßiges und zuverlässiges Schalten gewährleisten - insbesondere in Umgebungen mit Umweltbelastungen oder Feuchtigkeit. Die Kenntnis der Vor- und Nachteile des jeweiligen Materials erlaubt fundierte Entscheidungen, die die Performance und Haltbarkeit von elektrischen Schaltern verbessern.

Die Wahl des richtigen Kontaktmaterials ist entscheidend für die Maximierung der Lebensdauer von Schaltern und Drucktastern. (Bildquelle: EAO)

Vergoldete Kontakte empfehlen sich, wenn es auf Zuverlässigkeit ankommt, wie z. B. bei kleinen Signalen und niedrigen Spannungen von typischerweise unter 20 V, oder in Situationen, in denen Feuchtigkeit oder andere Umweltfaktoren zu Oxidation von Silber führen könnten, wie z. B. bei Not-Halt-Schaltern. Kontakte aus einer homogenen Silber/Gold-Legierung eignen sich für hochwertige Anwendungen, die eine außergewöhnliche Langzeitzuverlässigkeit, eine erhöhte Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und Verunreinigungen erfordern und/oder bei denen innerhalb ein und desselben Schaltkreises sowohl niedrige als auch hohe Spannungen geschaltet werden müssen. Silberkontakte sind eine gute Wahl für Hochspannungsanwendungen in der Industrie mit mehr als 20 V, bei denen Wirtschaftlichkeit und Kapazität eine wichtige Rolle spielen und die Oxidation durch elektrische Reinigung gemildert werden kann.