Kontaktverschleiß

Kontaktverschleiß bezeichnet den Materialverlust an Kontaktflächen durch wiederholte Berührung, Gleit- oder Stößelbewegungen in elektromechanischen Kontakten wie Relais, Schaltern oder Steckverbindern. Er kann zu erhöhtem Kontaktwiderstand, lokaler Erwärmung und schließlich zum Funktionsausfall führen.

Die Verschleißmechanismen umfassen verschiedene Prozesse. Mechanischer Verschleiß entsteht durch reibende Kräfte und Mikrobewegungen (Fretting) und führt zu Oberflächendefekten bzw. Abtrag der Oberflächenmaterialien. Adhäsiver Verschleiß bzw. mikroskopische Schweißbildung (cold welding) kann beim Berühren Materialübertragung oder Verformung verursachen. Abriebverschleiß entsteht durch Partikel oder harte Fremdkörper zwischen den Kontakten. Oberflächenstress und zyklische Belastung können zu Oberflächenrissen und Rissfortschritt führen. Erosions- bzw. Lichtbogenverschleiß tritt auf, wenn beim Kontaktwechsel oder unter Last Funkenbildung Materie durch Schmelzen und Verdampfen beseitigt wird. Oxidation und Korrosion verstärken den Verschleiß durch Veränderung der Kontaktoberflächen und Erhöhung des Widerstands.

Wichtige Einflussfaktoren sind Kontaktkraft, Schaltgeschwindigkeit, Last- und Stromstärke, Temperatur, Umgebung (Feuchtigkeit, Staub, Chemikalien) sowie die Materialpaarung und Oberflächengüte. Hohe Schaltfrequenzen, schlecht kontrollierte Böden oder unsauberer Umgebung beschleunigen den Verschleiß.

Zur Minderung dienen geeignete Kontaktmaterialien und -kombinationen (z. B. Cu-Legierungen, Silberlegierungen, harte Beschichtungen wie Ruthenium oder Gold), geeignete Oberflächenfinishs, Schutz gegen Staub und Feuchtigkeit, arckontrollierte Schaltzyklen sowie Schaltungs- oder Schutzmaßnahmen wie Snubber-Netze, um starkes Funkenschlagen zu vermeiden. Charakterisierung erfolgt durch Oberflächenanalytik, Profilmessungen und Lebensdauertests, oft ergänzt durch SEM/EDX-Untersuchungen.