Jedes Material besitzt eine gewisse Leitfähigkeit. Auch sogenannte Nichtleiter, elektrische Isolierstoffe und Isolatoren leiten Strom, wenn auch in vernachlässigbaren Mengen. Anders sieht es bei Metallen aus. Die meisten Metalle sind gute Leiter. Ihre Leitfähigkeit hängt von der Verfügbarkeit und Dichte beweglicher Ladungsträger ab. Ganz einfach formuliert: Je mehr frei bewegliche Ladungsträger in einem Metall vorhanden sind, desto besser leitet es den elektrischen Strom.
Anwendung leitfähiger Metalle
Wir kennen zwei unterschiedliche Anwendungen für elektrischen Strom: die Übertragung von Energie und von Informationen. Beide Fälle haben eines gemein: Sie benötigen elektrische Leiter mit spezifischer Formgebung und individuellen Eigenschaften. In der Regel kommen dafür Kontaktfedern zum Einsatz, die es in einer schier unendlichen Vielzahl an Varianten und Ausführungen gibt. Sie überbrücken und schließen Kontaktstellen, um den Stromfluss zu ermöglichen, etwa bei einem Batteriekontakt.
Gutekunst Formfedern GmbH ist auf die Herstellung solcher individuellen Kontaktfedern spezialisiert und fertigt diese in jeder gewünschten Sonderform und Eigenschaft. Dabei kommt es nicht darauf an, ob es sich um einen einfachen Flachkontakt oder eine aufwändig geformte Kontaktfeder handelt – wichtig ist, dass das Element optimal an die Anforderungen angepasst ist und stabil an den Kontaktstellen anliegt.
Elektrische Leitfähigkeit verschiedener Metalle
Die physikalische Größenangabe „elektrische Leitfähigkeit von Metallen“ trägt das Formelzeichen sigma (σ) und wird in Siemens pro Meter (S/m) gemessen. Ihr Kehrwert, der spezifische Widerstand Ω (omega) wird in Mikroohm pro Meter (m) angegeben.
Die Formel für elektrische Leitfähigkeit ist definiert als Proportionalitätskonstante zwischen der Stromdichte und der elektrischen Feldstärke
:
Elektrische Leitfähigkeit und spezifischer Widerstand ausgewählter Metalle bei 20 bis 25 °C
| Achtung: Der Reinheitsgrad der Metalle kann Einfluss auf die elektrische Leitfähig haben. | ||
| Material | Leitfähigkeit σ in S/m | Widerstand Ω in m |
| Silber | 61 · 106 | 0,0160 · 10-6 |
| Kupfer | 58 · 106 | 0,0175 · 10-6 |
| Gold | 45 · 106 | 0,0220 · 10-6 |
| Aluminium | 37 · 106 | 0,0270 · 10-6 |
| Wolfram | 19 · 106 | 0,0550 · 10-6 |
| Eisen | 10 · 106 | 0,1000 · 10-6 |
| Edelstahl | 1,4 · 106 | 1,0000 · 10-6 |
Das Siegertreppchen teilen sich Silber, Kupfer und Gold. Aluminium erreicht etwa 65 Prozent der Leitfähigkeit von Kupfer, ist also ein guter elektrischer Leiter, landet damit aber nur auf Rang vier. Tabellenschlusslicht mit dem geringsten Leitwert ist der Edelstahl.
Kontaktfedern aus Kupfer-Beryllium (CuBe)
Aufgrund ihres hohen Preises kommen Silber und Gold eher selten als Rohstoff für Kontaktfedern zum Einsatz. Häufig werden diese stattdessen aus Kupfer-Beryllium (CuBe) hergestellt. Dieses zeichnet sich durch seine hohe Festigkeit sowie seine exzellenten Federeigenschaften aus. Der Werkstoff ist zudem selbstreinigend sowie resistent gegen Luft, Ozon, Lösungsmittel und UV-Licht. Er hält sogar nuklearer Strahlung stand. Darüber hinaus ist CuBe thermisch und elektrisch leitfähig.
Kontaktfedern aus anderen Metallen
Neben Kupfer-Beryllium (CuBe) können Kontaktfedern je nach Anwendung und Eigenschaft auch aus zahlreichen anderen Metallen gefertigt werden. In Frage kommen Federstahl (EN 10270-1), Edelstahl (1.4310, 1.4571 und 1.4568), Aluminium (Al und AlMg3), Buntmetalllegierungen wie Bronze (CuSn) oder Messing (CuZn) sowie zahlreiche Sonderlegierungen.
Um die Leitfähigkeit zu verbessern kann Gutekunst die Oberflächen der gefertigten Komponenten mit Zink (Zn), Kupfer (Cu), Nickel (Ni) Silber (Ag) oder Gold (Au) beschichten oder die Federn passivieren. Damit verbessert sich der Kontakt, und die Bauteile lassen sich einfacher verarbeiten. Die verschiedenen Beschichtungen verleihen ihnen unterschiedliche Eigenschaften. Mit Gold lassen sich beispielsweise Resistenzen gegen die meisten Säuren und ein sehr guter Oberflächenschutz erzielen. Benötigt der Anwender eine Komponente, die gut und prozesssicher zu schweißen oder zu löten ist, sind Beschichtungen mit Zink oder Gold die richtige Wahl.
Individuelle Entwicklung und Fertiging
Sie benötigen die passende Kontaktfeder oder einen speziellen Batteriekontakt für Ihre Anwendung? Dann senden Sie ihre CAD-Daten, eine Zeichnung oder eine Skizze sowie Informationen zu Einbausituation, Einsatzumgebung und der gewünschten Funktion über den nachfolgenden Anfragebutton Kontaktfedern oder an info@gutekunst-formfedern.de. Unsere Technikabteilung erreichen Sie auch per Telefon unter (+49) 07445 8516-0.
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