Cyanidische Goldbäder und Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Feststoffschmiermittel-haltigen Gold-Dispersionsüberzügen und seine Anwendung

Abstract

 Zur Herstellung von galvanischen Feststoffschmiermittel-haltigen Gold-Dispersionsüberzügen werden cyanidische saure oder basische glanzmittelhaltige Goldbäder verwendet, die 10-200 g/l eines feinkörnigen Feststoffschmiermittels, insbesondere Graphit, und 1-30 g/l mindestens eines im wäßrigen Bad löslichen Isoalkylsulfats enthalten. Die Gold/ Graphit-Dispersionsüberzüge sind insbesondere als Kontaktschichten beispielsweise in Relais und Steckverbindern geeignet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft cyanidische, Glanzzusätze enthaltende, alkalische und saure Goldbäder zur galvanischen Abscheidung von Feststoffschmiermittel enthaltenden Gold-Dispersionsüberzügen.

[0002] Mechanisch beanspruchte Kontaktteile, z.B. an Steckverbindern oder Relais werden vielfach vergoldet, um die an sie gestellten Anforderungen hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit zu erfüllen.

[0003] Galvanische Goldbäder bzw. alkalische Goldbäder bestehend aus Kaliumgoldcyanid (K [Au(CN)₂], Kaliumcyanid (KCN), Dinatriumphosphat (Na₂HP0₄) unter Zusatz von Kaliumsilbercyanid, K[Ag(CN)₂] als Glanzzusatz oder saure Gold-Kobaltbäder, bestehend beispielsweise aus Kaliumgoldcyanid, Kobaltsulfat (CoSO₄.7H₂O), Kaliumcitrat und Citronensäure, wobei das Kobaltsalz als Glanzzusatz wirkt, sind bekannt. Bei sauren Goldbädern können an Stelle von Citronensäure auch andere organische Säuren, und zwar aliphatische Carbonsäuren oder Oxycarbonsäuren bzw. deren Alkalisalze wie Weinsäure, Essigsäure oder Malonsäure als Puffer- bzw. Leitsalze verwendet werden. Aus solchen Bädern abgeschiedene Goldschichten und auch sogenannte Hartgoldüberzüge sind aber für Kontaktteile noch nicht hinreichend verschleißbeständig. Ein Auftragen von Gold in höheren Schichtdicken scheidet meist aus Kostengründen aus. Andererseits sind Goldüberzüge für manche technische Zwecke unerläßlich, beispielsweise für Kontakte der Td 2 Dm / 26.8.1980

[0004] Schwachstromtechnik. Man hat so versucht, die Verschleißbeständigkeit von Goldüberzügen durch MitaDscheidung von anderen Metallen, beispielsweise Kobalt oder Nickel (Legierungsüberzüge) zu verbessern.

[0005] Es ist bekannt, daß der Verschleiß von mechanisch, z.B. durch Reibung beänspruchten Oberflächenschichten durch Graphit herabgesetzt werden kann. Aus einem von Löffler, D., in Galvanotechnik (65) 1974, Nr. 5, S.360, veröffentlichten Aufsatz sind graphithaltige Nickel- und Eisenüberzüge bekannt. Diese Nickel- bzw. Eisendispersionsüberzüge sind galvanisch erzeugte -Metallüberzüge, die eine nichtmetallische Phase infeiner, möglichst gleichmäßiger Verteilung, hier Graphit, enthalten und aus sauren Bädern abgeschieden werden. Auch für galvanisch abgeschiedene Silberschichten ist bekannt, daß durch Graphiteinlagerung die Abriebbeständigkeit erhöht werden kann.(DE-PS 25 43 082).

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, unter Verwendung von konventionellen Goldbädern Überzüge mit erhöhter Verschleißbeständigkeit (verbessertem Abriebverhalten) und hoher Korrosionsbeständigkeit auf galvanischem Wege zu erreichen. Die Schichten sollen für mechanisch stark beanspruchte Kontaktteile z.B. an Steckverbindern und Relais auch bei Schwachstrom einsetzbar sein.

[0007] Diese Aufgabe wird gelöst mit alkalischen oder sauren Glanzzusätze enthaltenden Goldbädern, die erfindungsgemäß 10-200 g/l eines feinkörnigen Feststoffschmiermittels und 1-30 g/l, vorzugsweise 5-15 g/l, mindestens eines in sauren und alkalischen wäßrigen Goldbädern löslichen Isoalkylsulfats enthalten. Ein Zusatz' von 50-150 g/1 an feinkörnigem Feststoffschmiermittel hat sich als besonders günstig erwiesen.

[0008] Aus erfindungsgemäßen Goldbädern auf galvanischem Wege erhaltene Feststoffschmiermittel-haltige Überzüge sind gleichmäßig, blank, glatt und porenfrei. Bei Kontakten ist der Verschleiß gegenüber herkömmlichen Kontakten stark herabgesetzt und damit ihre Lebensdauer und Qualität verbessert bei wesentlicher Goldeinsparung. Das Feststoffschmiermittel, beispielsweise Graphit, liegt im Gold-Graphit-Dispersionsüberzug in außerordentlich feiner und gleichmäßiger Verteilung vor. Der Graphitgehalt der Überzüge kann je nach Verwendungszweck 0,1-5 Gew.% betragen. Solche Gold-Graphit-Dispersionsüberzüge zeigten gegenüber reinen Goldschichten eine wesentlich erhöhte -Verschleißbeständigkeit bei stark verminderter Klebneigung.

[0009] Die hervorragende Verschleißbeständigkeit von Goldüberzügen bei Verwendung von Graphit als Feststoffschmiermittel geht aus Verschleißversuchen hervor. Die Reibungszahl *) von Gold/Graphitschichten für verschiedene Reibpartner beträgt in der Regel ≦ 0,25,im Vergleich dazu liegt sie bei Reingold jedoch um 1,5, zum Teil sogar darüber. Sie beträgt also mindestens das 6fache. Dauerschaltversuche an Relais, die mit Gold bzw. Gold/Graphitkontakten ausgerüstet waren, ergaben, daß die Klebneigung von Goldschichten durch Graphiteinbau sehr stark vermindert werden kann.

[0010] Geeignete Feststoffschmiermittel sind z.B. Sulfide und Selenide von Molybdän, Wolfram, Niob und Tantal. Die Korngröße ist ≦ 0,1-5 µm.

[0011] *⁾ Unter Reibungszahl µ versteht man bei Reibversuchen (hin- und hergehende Relativbewegung einer zu prüfenden Oberfläche, z.B. Gold/Graphit, und eines Reibpartners, z.B. eines Kontaktniets aus Silber/Palladium) das Verhältnis von Abzugskraft F_R und Normalkraft F_N (Belastung).

[0012] Besonders geeignete Isoalkylsulfate entsprechen der allgemeinen Formel

worin R₁ ein gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoffrest (allgemeine Formel C_nH_2n) mit 3-20 C-Atomen, vorzugsweise 5-12 C-Atomen und R₂ ein gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoffrest (allgemeine Formel C_nH_2n+1) mit 1-10 C-Atomen, vorzugsweise 1-4- C-Atomen sein kann. Me bedeutet ein Alkalimetall, vorzugsweise Natrium.

[0013] Geeignete Isoalkylsulfate sind z.B.

[0014] Zur Herstellung von Feststoffschmiermittel-haltigen Gold-Dispersionsüberzügen gemäß der Erfindung werden konventionelle Glanzmittel enthaltende alkalische oder saure Goldbäder mit 10-200 g/l, vorzugsweise 50-150 g/l, eines feinkörnigen Feststoffschmiermittels und 1-30 g/l, vorzugsweise 5-15 g/l, mindestens eines in sauren und alkalischen,wäßrigen Goldbädern löslichen Isoalkylsulfats versetzt und bei einer Temperatur von 20-70°C und einer Stromdichte von 0,2-40 A/dm² unter starker Badbewegung betrieben. Die aus einem Bad gemäß der Erfindung erhaltenen Feststoffschmiermittel-haltigen Gold-Dispersionsüberzüge können nach entsprechender Vorbehandlung in der Regel über Nickelschichten auf beliebigen Grundmetallen abgeschieden werden. Bevorzugte Grundmetalle sind Kupfer und Kupferlegierungen.

[0015] Goldüberzüge gemäß der Erfindung finden viel als Kontaktschichten Verwendung. Sie können z.B. für Relaiskontakte an Steckverbindern, Schleifringkontakten eingesetzt werden.

[0016] Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

[0017] Gegenstände aus Metall, z.B. elektrische Kontakte, deren Oberfläche einer Verschleißbeanspruchung unterworfen werden soll, wurden nach einer in der Galvanotechnik üblichen Vorbehandlung und dem Aufbringen- einer Nickelzwischenschicht in einem Elektrolyten folgender Zusammensetzung mit einem Gold/Graphit-Dispersionsüberzug beschichtet.

Beispiel 2

[0018] Gegenstände aus Metall, z.B. elektrische Kontakte, deren . Oberfläche einer Verschleißbeanspruchung unterworfen werden soll, wurden nach einer in der Galvanotechnik üblichen Vorbehandlung und dem Aufbringen einer Nickelzwischenschicht in einem Elektrolyten folgender Zusammensetzung mit einem Gold/Graphit-Dispersionsüberzug i beschichtet.

[0019] 

Beispiel 3

[0020] Gegenstände aus Metall, z.B. elektrische Kontakte, deren Oberfläche einer Verschleißbeanspruchung unterworfen werden sollen, wurden nach einer in der Galvanotechnik üblichen Vorbehandlung und dem Aufbringen einer Nickelzwischenschicht in einem Elektrolyten folgender Zusammensetzung mit einem Gold/Graphit-Dispersionsüberzug beschichtet.

Beispiel 4

[0021] Gegenstände aus Metall, z.B. elektrische Kontakte, deren i Oberfläche einer Verschleißbeanspruchung unterworfen werden soll, wurden nach einer in der Galvanotechnik üblichen Vorbehandlung und dem Aufbringen einer Nickelzwischenschicht in einem Elektrolyten folgender Zusammensetzung mit einem Gold/Molybdänsulfid-Dispersionsüberzug beschichtet.

Ansprüche

1. Cyanidische Glanzzusätze enthaltende, alkalische und saure Goldbäder zur galvanischen Abscheidung von Feststoffschmiermittel-haltigen Gold-Dispersionsüberzügen, dadurch gekennzeichnet , daß sie 10-200 g/l eines feinkörnigen Feststoffschmiermittels und 1-30 g/l mindenstens eines in sauren und alkalischen, wäßrigen Goldbädern löslichen Isoalkylsulfats enthalten.

2. Cyanidisehe Goldbäder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Feststoffschmiermittel eine Teilchengröße von ≦ 0,1-5 µm haben.

3. Cyanidische Goldbäder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß sie 50-150 g/l des feinkörnigen Feststoffschmiermittels enthalten.

4. Cyanidische Goldbäder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß sie 5-15 g/l mindestens eines in sauren oder alkalischen Goldbädern löslichen Alkylsulfats enthalten.

5. Cyanidische Goldbäder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß sie als Feststoffschmiermittel feinkörnigen Graphit enthalten.

6. Verfahren zur Herstellung von Feststoffschmiermittel-haltigen Gold-Dispersionsüberzügen mit einem Bad gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß bei einer Temperatur von 20-70°C und einer Stromdichte von 0,2-40 A/dm² abgeschieden wird.

7. Verwendung eines Bades nach Anspruch 1 bis 6 zum Herstellen von Goldüberzügen bei Relaiskontakten.

8. Verwendung eines Bades nach Anspruch 1 bis 6 zur Herstellung von Goldüberzügen bei Steckverbindern.