Bad und Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Edelmetall und edelmetallhaltigen Dispersionsüberzügen

Abstract

 Zur Herstellung von galvanischen Edelmetall-und edelmetallhaltigen Dispersionsüberzügen, insebesondere Gold-und Silber-Dispersionsüberzügen werden bekannte Feststoffschmiermittel, insbesondere Graphit, Netzmittel und Glanzzusatz enthaltende Bäder verwendet, die pro Liter Bad 1 bis 10 g eines Kobalt-, Nickel-oder Antimonsalzes der Wein-, Citronen- oder Essigsäure enthalten. Die insbesondere graphithaltigen Edelmetalldispersionsüberzüge sind vor allem für auf Abrieb beanspruchte Kontakte geeignet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Bad zum galvanischen Abscheiden von Edelmetall- und edelmetallhaltigen Dispersionsüberzügen aus Feststoffschmiermittel, insbesondere Graphit, Netzmittel und Glanzzusatz enthaltenden Bädern, sowie ein Verfahren zum galvanischen Abscheiden solcher Überzüge, das unter Verwendung eines solchen Bades durchgeführt wird.

[0002] Die Oberflächen von mit Edelmetallen und mit edelmetallhaltigen Legierungen beschichteten Werkstücken vor allem Kontakten sollen eine hohe Verschleißfestigkeit aufweisen, da bei einem eventuellen Durchrieb der Edelmetallschicht Funktionsstörungen ausgelöst werden können.

[0003] Bei bekannten Verfahren und Bädern (DE-OS 30 32 469) zur galvanischen Abscheidung von Golddispersionsüberzügen werden die galvanischen Goldbäer, die Kaliumgoldcyanid, Kaliumcyanid, Dinatriumphosphat und als Glanzzusatz Kaliumsilbercyanid (cyanidisch alkalische Bäder) oder Kaliumgoldcyanid, Kaliumcitrat, Citronensäure und als Glanzzusatz Kobaltsulfat ((saure Goldbäder) enthalten können mit einem feinkörnigen Feststoffschmiermittel, insbesondere Graphit und einem in sauren und alkalischen wässrigen Goldbädern löslichen Isoalkylsulfat versetzt.

[0004] Ein cyanidischer alkalischer Silberelektrolyt mit einem Gehalt von 10 bis 100 g/1 Graphit der Korngröße 1 bis 10 µm, 0,02 bis 5 g/1 eines Glanzzusatzes und 0,05 bis 2 g/1 eines Netzmittels zur Herstellung von Silbergraphitdispersionsüberzügen ist aus der DE-OS 25 43 082 bekannt. Die-Härte der Silber-Graphit-Dispersionsüberzüge (HV 0,05)liegt im Bereich von 700 bis 1000 N/mm2. Der Verschleiß derartiger Dispersionsschichten ist 1/10 oder sogar weniger als der von reinem Silber unter den selben Bedingungen.

[0005] Für viele Anwendungszwecke sind aber diese Eigenschaften insbesondere im Hinblick auf die Verschleißfestigkeit immer noch nicht ausreichen.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Bad zum galvanischen Abscheiden von glanzzusatzhaltigen Edelmetall-und edelmetallhaltigen Überzügen anzugeben mit dessen Hilfe es insbesondere möglich ist, auf einfache und wirtschaftliche Weise Edelmetall und edelmetallhaltige Überzüge zu erzeugen, die eine verbesserte Verschleißfestigkeit aufweisen.

[0007] Diese Aufgabe wird gelöst mit in der Galvanotechnik üblichen graphithaltigen Edelmetall- und edelmetallhaltigen Bädern die erfindungsgemäß pro Liter einen Zusatz von 1 bis 10 g/1 eines Kobalt-, Nickel- oder Antimonsalzes der Wein-, Citronen- oder Essigsäure enthalten. Die erfindungsgemäß eingesetzten Salze der organischen Säuren wirken härtesteigernd.

[0008] Die unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Bades erzeugten Dispersionsüberzüge insbesondere Silber/Graphit-, Gold/Graphit-, Palladium/Graphit-, Palladium/Nickel/ Graphit-Überzüge weisen erhöhte Härte und eine außerordentliche Verbesserung der Verschleißfestigkeit auf. Außerdem entsteht ein gewisser Selbstschmiereffekt.

[0009] Es war überraschend, daß die Abriebfestigkeit von Edelmetall/Graphit-UberzügB mit deren Härte außerordentlich stark ansteigt. Bei Schichten aus Glanzbädern ist der Effekt besonders groß. Durch den Graphit- und Härterzusatz resultiert ein Kombinationseffekt.Die Verschleißbeständigkeit wird um 2 bis 3 Größenordnungen gegenüber normalen Silberüberzügen erhöht. Abriebversuche an Proben aus Kupferblech, die mit Silber- bzw. Silber/Graphit-Uberzügen beschichtet wurden, bewiesen dies.

[0010] Für die Durchführung der Erfindung geeignete Zusätze sind Kaliumantimon(III)-oxidtartrat, Nickel(II-acetat, Kobalt(II)-citrat.

[0011] Gegenstand der Erfindung ist ferner noch ein Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Edelmetall- und edelmetallhaltigen Dispersionsüberzügen unter Verwendung eines Bades der vorstehend angegebenen Zusammensetzung das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Bad bei einer Temperatur von 18 bis 30 °C mit einer Stromdichte von 0,2 bis 5 A/dm^l betrieben wird.

[0012] Die aus einem Bad gemäß der Erfindung erzielbaren Schichten können direkt oder unter Verwendung von Zwischenschichten - auf Stahl, Kupfer und Kupferlegierungen, Aluminium und Aluminiumlegierungen und Nickel niedergeschlagen werden.

[0013] Für die vorliegende Erfindung sind die bekannten Edelmetall- und edelmetallhaltigen Elektrolyte geeignet. Besonders geeignete enthalten Kaliumcyanid und das Edelmetall in Form von beispielsweise Kaliumsilbercyanid. Ferner enthält der Elektrolyt feinkörnige Feststoffschmiermittel wie z.B. Graphit und Netzmittel wie z.B. Türkischrotöle, sulfonierte Oleatester, Fettalkoholsulfonate z.B. Natriumlaurylsulfat, Alkylarylsulfonate. Der Elektrolyt kann auch einen Glanzzusatz enthalten, wie z.B. Türkischrotöl, Schwefelkohlenstoff, Natriumxanthogenat, Dithiocarbamat, Natriumtiosulfat, Natriumselenit.

[0014] Die gemäß der Erfindung erhaltenen feststoffschmiermittelhaltigen vornehmlich graphithaltigen Oberflächenschichten finden vielfach Verwendung. Sie können beispielsweise für Steckverbinder und auf Kontaktstücken von Melde- und Hilfsschaltern eingesetzt werden.

[0015] Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele und die Zeichnung näher erläutert.

Beispiel 1

[0016] Aus einem Bad (Glanzsilberbad) folgender Zusammen- .setzung wurden Silber/Graphitschichten auf einem Kupferblech abgeschieden.

Zur Prüfung auf Abriebfestigkeit wurde eine Apparatur benutzt, bei der ein Kontaktniet (Silberniet) unter bestimmter Belastung (100 cN) auf dem beschichteten Grundkörper (Kupferplättchen mit Silber bzw. Silbergraphitschicht) hin- und herbewegt wird (ein Doppelhub = 2 cm, Länge der Reibspur 1 cm, Frequenz: 1 Doppelhub/s). Der Reibweg bis zum Durchrieb war, wie bereits oben angegeben, , 6000 m. Bei Silberschichten aus einem Glanzbad ohne Graphit und ohne Härterzusatz betrug der Reibweg demgegenüber nur 11,9 m.

Beispiel 2

[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.

[0018] 

[0019] Gegenüber einem Glanzgoldbad ohne Graphit und ohne dem Härterzusatz Nickel(II)-acetat betrug die Erhöhung der Verschleißfestigkeit etwa 2 Größenordnungen.

[0020] In der Figur ist ein Gleitkontakt schematisch dargestellt, der als Messerkontakt bei Drehschaltern für Niederspannung insbesondere in der Signal- und Meldetechnik Verwendung finden kann.

[0021] Die beiden voneinander trennbaren Kontakte 1, 2 des Gleitkontaktes sollen hierfür mit einer möglichst geringen Reibung zusammenwirken. Insbesondere soll, bedingt durch Fertigungstoleranzen, bei einer Abweichung von der vorbestimmten Betätigungsrichtung des beweglichen Kontaktes einerseits die Reibung vermindert werden und andererseits die Schließ- bzw. Schaltwinkeltoleranz sicher gewährleistet bleiben.

[0022] Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden ballig geformten Kontaktfedern 1, 2 paarweise vorgesehen, wobei die Kontakte 1, 2 unter der Kraft einer Feder oder durch Eigenfederung mit einer bestimmten Kontaktkraft in Pfeilrichtung 3, 4 gegeneinander gedrückt werden. Diese beiden anliegenden Kontakte 1, 2 werden von einem Kontaktmesser 5 auseinandergedrückt, wobei die Kontaktflächen der Kontakte 1, 2 das Messer 5 zwischen sich unter Beibehaltung der Kontaktkraft aufnehmen. Die Anlaufbereiche 1a, 2a und die Ablaufbereiche 1b und 2b sind während der Ein- und Ausschaltbewegung durch die An- bzw. Ablaufflanken 5a, 5b des Kontaktmessers 5 belastet. An den Anlauf- und Ablaufstellen findet ein erhöhter Abrieb statt, der unter durch Beschichtung der Kontaktflächen/Anwendung des erfindungsgemäßen Bades einerseits durch die erzielte Schmierwirkung und andererseits durch die mögliche härtere Ausführung des galvanischen Überzugs verringert wird. Es ist vorteilhaft, die Kontaktflächen unter Anwendung des erfindungsgemäßen Bades zu beschichten, so daß bei dem Messerkontakt selbst bei einem geringfügigen Mittenversatz in Bezug auf die beiden Kontakte 1, 2 und damit bedingt, durch die Veränderung der Verschleißstelle, dennoch eine hohe Lebensdauer erzielbar sind.

[0023] Bei sogenannten Paketschaltern mit einer Vielzahl von in der Figur dargestellten Kontaktanordnungen bleibt die Antriebs- bzw. Betätigungskraft für den Schalter gering.

Ansprüche

1. Bad zum galvanischen Abscheiden von Edelmetall- und edelmetallhaltigen Dispersionsüberzügen aus Feststoffschmiermittel, insbesondere Graphit, Netzmittel und Glanzzusatz enthaltenden Bädern, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 1 bis 10 g/1 Bad eines Kobalt-, Nickel- oder Antimonsalzes der Wein-, Citronen- oder Essigsäure.

2. Bad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 1 bis 10 g/1 Bad Kalium-Antimon(III)-oxidtartrat.

3. Verfahren zur Herstellung von Dispersionsüberzügen mit einem Bad gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bei einer Temperatur von 18 bis 30 °C und einer Stromdichte von 0,2 bis 5 A/dm² abgeschieden wird.

4. Verwendung eines Bades nach Anspruch 1 zur Herstellung von Edelmetall- und edelmetallhaltigen Graphitdispersionsüberzügen bei Kontaktstücken von Melde- und Hilfsschaltern.

Zeichnung